Prawdziwy grafen jest tylko jeden

Monowarstwowy, monokrystaliczny, ciągły – taki powinien być idealny grafen i taki właśnie jest HSMG – High Strength Metallurgical Graphene.

 

Jak plaster miodu

 

Grafen jest płaską strukturą atomów węgla, ułożonych w szeciokąty, przypominając wyglądem plaster miodu. Od grafitu, czy zwykłego węgla, odróżnia go jego grubość – 1 atom. Grafen jest pierwszym na świecie materiałem dwuwymiarowym. Za odkrycie, badanie i scharakteryzowanie grafenu, w 2010 roku, przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Laureatami zostali Andriej Gejm i Konstantin Nowosiołow. To właśnie oni stworzyli teoretyczną charakterystykę grafenu – parametry, jakie musi spełniać struktura węglowa, by być uznaną za grafen i pozwolić na wykorzystanie pełni jego właściwości. Advanced Graphene Products zdołało z kolei wyprodukować grafen, spełniający wszystkie te wymogi.

 

Advanced Graphene Products – firma z wizją

 

Wraz z powstaniem grafenu HSMG – pierwszego grafenu produkowanego metodą, która pozwala na przemysłowe zastosowanie, pojawiła się potrzeba jego komercjalizacji. Z taką misją powstało Advanced Graphene Products sp. z o.o. – firma, wśród założycieli której znajdują się zarówno przedstawiciele polskiego biznesu, jak i twórcy grafenu HSMG, dzięki czemu firma AGP jest  modelowym przykładem współpracy nauki i biznesu.  

 

Wyzwania produkcyjne

 

Produkcja grafenu to trudny proces, ponieważ mamy do czynienia ze skalą nano, operując na materiale o grubości jednego atomu. Konkurencyjne metody produkcji pozwalają na wytworzenie grafenu, jednak często wymagają dodatkowego oczyszczania co może osłabić jego strukturę.

 

Drugim wyzwaniem jest substrat – podłoże dla osadzającego się grafenu. Metalowa płyta jest idealnie płaska dla ludzkiego oka, jednak w skali atomowej przypomina pagórkowaty teren pełen dziur. Osadzanie warstwy grafenu na takim podłożu skutkuje strukturą pełną defektów.

 

Kolejną przeszkodą jest przenoszenie grafenu na inne podłoża. Badania nad grafenem mogą odbywać się na macierzystym – metalicznym – podłożu. Jednak osłabiona, zdefektowana struktura uniemożliwia przenoszenie dużych płatów, całkowicie przekreślając możliwość innego wykorzystania niż tylko dla celów badawczych.

Prawdziwy przełom nastąpił w zakresie metody metalurgicznej.

 

Węgiel się poci – czyli metoda metalurgiczna

 

Metoda metalurgiczna polega na wytwarzaniu grafenu na ciekłym metalu. Założenia są dość proste. Ciecz jest najbardziej płaską substancją spotykaną w przyrodzie, która natychmiastowo dopasowuje się do wszelkich nierówności – również w skali atomowej. Wykorzystanie płynnego substratu pozwoliło na wyprodukowanie niemal idealnego grafenu – HSMGTM (z ang. High Strength Metallurgical Graphene) – pierwszego na świecie, wielkopowierzchniowego grafenu o wysokiej jakości, którego parametry są bliskie teoretycznym. – Sercem procesu jest jednostka produkcyjna, konstrukcją zbliżoną do pieca próżniowego. Do niej wkładana jest bardzo cienka blacha miedziana, a na niej ląduje mikstura złożona z różnych metali. Po osiągnięciu właściwej temperatury (ponad 1080 st. C), gdy zapanują warunki próżniowe, metale (znajdujące się już w fazie ciekłej) zostają nasycone warstwą węgla. Następnie węgiel „poci się” i wypływa na powierzchnię płynnego metalu, tworząc struktury grafenowe o grubości jednego atomu węgla – wyjaśnia prof. Łukasz Kaczmarek, jeden ze współzałożycieli AGP, i dodaje: – Powstały płat ma powierzchnię, którą można porównać ze strukturą zewnętrzną cegły. Trudno go jednak dostrzec, ponieważ grafen pochłania zaledwie 2,3 proc. światła, co sprawia że płaty są niemal przezroczyste.

W jednostce produkcyjnej mieszczą się 24 płaty, a w czasie doby można przeprowadzić nawet trzy cykle produkcyjne. To umożliwia realne zastosowanie grafenu w przemyśle.

 

Prawdziwy grafen jest tylko jeden

 

Grafen HSMG jest monowarstwowy, a rozmiar poszczególnych struktur grafenowych (ziaren) dochodzi do 1 mm. Jest to wartość o wiele większa w porównaniu do konkurencyjnych produktów, gdzie rozmiar struktur jest mierzony w nanometrach. Grafen HSMG to również pierwszy na świecie monowarstwowy grafen, który utrzymuje stabilność bez macierzystego podłoża. W efekcie może być transferowany na inne podłoża takie jak szkło, czy krzem.

 

Większa wytrzymałość grafenu HSMG została udowodniona testami na rozciąganie, podczas których osiągał ponad dwukrotnie wyższe wyniki, niż konkurencyjne produkty. To bezpośredni dowód na to, że metalurgiczny proces produkcji HSMG jest najdoskonalszą metodą jego wytwarzania. – W przeciwieństwie do innych, produkt AGP ma bardzo uporządkowaną strukturę, dzięki czemu na większą wytrzymałość mechaniczną. Cechuje go również powtarzalność właściwości w zmiennych warunkach ciśnienia i temperatury. Produkujemy go na ciekłym metalu, a więc poszczególne cząstki mogą stykać się, obracać i łączyć na tej idealnie płaskiej powierzchni tworząc coraz większą strukturę – wyjaśnia prof. Piotr Kula.

 

Polska w czołówce wyścigu grafenowego

 

Znak towarowy HSMG został użyty po raz pierwszy w styczniu 2015 r., podczas zorganizowanego na terenie Politechniki Łódzkiej seminarium i konferencji prasowej. Mamy więc do czynienia z produktem nowym. Jako AGP wystąpiliśmy już na wielu międzynarodowych imprezach branżowych, gdzie grafen HSMG cieszył się olbrzymim zainteresowaniem. Występujemy głównie w charakterze wystawców, prezentując komercyjne i przemysłowe aspekty naszego produktu, ale nasi naukowcy są równie często zapraszani na takie wydarzenia w charakterze mówców czy plenarnych wykładowców, gdzie mogą przedstawić naukowe podstawy naszej metody produkcji i podzielić się najświeższymi wynikami badań. Nasze osiągnięcia przedstawiliśmy już w hiszpańskim Bilbao, Berlinie, a nawet w Korei. Mamy zatem do czynienia z prawdziwie przełomową technologią, która daje nam miejsce w czołówce światowego wyścigu grafenowego. Pozytywny feedback płynie z każdego laboratorium czy centrum badawczego, w którym znalazł się nasz produkt. Jesteśmy spokojni o przyszłość HSMG. Uważamy że produkt najwyższej jakości broni się sam. Życzylibyśmy tylko sobie żeby zainteresowanie polskiego biznesu grafenem HSMG było tak duże, jak za granicą mówi Maciej Gałązka, Prezes Zarządu AGP. – Grafen made in Poland to najwyższej jakości materiał. To jednak wciąż tylko materiał, z którego powstaną liczne nowe wynalazki. Chcielibyśmy żeby to polski biznes i polski przemysł stały na czele nadchodzącej technologicznej rewolucji.

 

AGP prognozuje, że grafen HSMG zostanie wykorzystany w systemach fotowoltaicznych, filtracyjnych membranach i systemach przechowywania wodoru, dlatego aktywnie wspierają poszukiwanie nowych rozwiązań w tych dziedzinach. Prawdopodobnie najszybszym zastosowaniem grafenu HSMG będą zbrojone kompozyty polimerowe o budowie warstwowej, gdzie grafen mógłby posłużyć jako jedna z warstw lub element konstrukcji zbrojeniowej, która pozwoliła by na zredukowanie wagi kompozytu przy jednoczesnym zachowaniu jego wytrzymałości i zwiększeniu elastyczności.

 

Międzynarodowy zasięg i uznanie

 

Proces komercjalizacji jest długotrwały. To jednak nie przeszkodziło Advanced Graphene Products na utworzenie międzynarodowej sieci agentów sprzedażowych i dystrybutorów, dzięki czemu grafen HSMG jest produktem łatwo dostępnym od USA, poprzez Eropę i Azję. Jak przekonuje prezes AGP, firma prowadzi zaawansowane rozmowy z największymi graczami na rynku grafenowym, a prawa do produkcji zostały opatentowane w urzędach UE i USA.

Tym bardziej cieszy nas nagroda o międzynarodowym znaczeniu Quality International 2015, którą własnie zdobyliśmy w Programie Najwyższa Jakość Quality International – podkreśla prezes M. Gałązka.

 

Co dalej?

 

Advanced Graphene Products i Politechnika Łódzka nieprzerwanie pracują nad rozwojem opracowanej technologii. HSMG to pierwsze na świecie wielkopowierzchniowe płaty grafenowe o tak wysokiej jakości. To jednak jedynie pierwszy krok do grafenowej rewolucji. Opracowanie aplikacji i zamienienie ich w produkt przeznaczony dla końcowego klienta wymaga pracy. Kolejnym krokiem jest dojście do etapu, w którym grafen HSMG będzie można nawijać na rolkę. Jak komentuje prof. Ł. Kaczmarek: – Właśnie opracowywane są parametry, które pozwolą na przejście z formy wyjmowanych z pieca płaskich „gofrów” do form naciąganych na wały”. To pozwoli na opracowanie procesu produkcyjnego, który spełni potrzeb każdej gałęzi przemysłu.

 

AGP angażuje się w projekty, których celem jest stworzenie aplikacji na bazie grafenu. Ostatnim takim projektem, do którego dołączyło AGP jest konsorcjum, w skład którego wchodzą m.in. Polska Grupa Zbrojeniowa i Wojskowa Akademia Techniczna. Celem projektu jest stworzenie innowacyjnych rozwiązań na bazie grafenu i elastomerów stałych, rozpoczynając od opracowania i wdrożenia technologii w zakresie nowoczesnych absorberów promieniowania HPM.

 

Wszystko to pokazuje, że AGP jest firmą o olbrzymim potencjale, stale udoskonalającą swoje produkty i otwartą na nowe, innowacyjne rozwiązania.

 

Piotr Przybysławski

 

1. Pokryte grafenem płyty, gotowe do dalszej obróbki

2. Jednostka produkcyjna grafenu HSMG

Oceń artykuł:
zobacz ranking »
51%
49%
Autor
Zaloguj się i komentuj pod swoim nickiem, jeśli nie masz jeszcze konta zarejestruj się
Treść
Obrazek
Podaj kod
 
Copyright © ForumBiznesu.pl 2012-2018 - Design & Engine - portale internetowe - FineCMS.pl
Strona korzysta z plików cookie w celu realizacji usług zgodnie z Polityką Prywatności. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do cookie w Twojej przeglądarce lub konfiguracji usługi.