W Instytucie Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej kilkunastoosobowy zespół naukowy, kierowany przez prof. Piotra Kulę, dyrektora tego instytutu i prorektora PŁ ds. innowacji, prowadzi zaawansowane badania nad grafenem. Już w lutym na Politechnice Łódzkiej rozpocznie się produkcja grafenu na skalę przemysłową.
Grafen to węgiel mający postać warstwy złożonej z sześciokątnych kryształów przylegających do siebie na kształt plastra miodu. Warstwa ta ma grubość zaledwie jednego atomu. Dlatego umieszczana jest zwykle na jakimś podłożu, choć łódzcy naukowcy potrafią już przenosić ją z jednego podłoża na inne.
Dzięki niespotykanym własnościom, grafen może znaleźć wielorakie zastosowania.
Jest lekki i elastyczny, a przy tym co najmniej 20-krotnie wytrzymalszy od stali. Może być membraną przepuszczającą selektywnie różne substancje. Np. przepuszcza wodę, a zatrzymuje gazy, dzięki czemu może być stosowany do uzdatnienia wody. Ponieważ posiada mnóstwo swobodnych elektronów, znakomicie nadaje się do budowania elementów nano- i mikroelektroniki przyszłości. Zapewne już niebawem w elektronice epoka krzemu zostanie zastąpiona epoką grafenu, który dużo lepiej niż krzem przewodzi prąd elektryczny, a jest przy tym niezwykle lekki, cienki i elastyczny.
Wiele ośrodków na świecie pracuje nad uruchomieniem produkcji grafenu. W czołówce jest zespół z PŁ. Już udaje się tu wytwarzać, według oryginalnej, chronionej patentem metody, niewielkie płatki czystego jedno- i wielowarstwowego grafenu. W przyszłym miesiącu zostanie zainstalowane urządzenie do przemysłowej produkcji tego materiału w płatach o wielkości kartki papieru.
– Politechnika Łódzka założyła już spółkę spin-off, która będzie komercjalizować sprzedaż grafenu i produktów na jego bazie – mówi prof. Kula. – Mamy pomysły na takie produkty, których jeszcze nie mogę ujawnić.
Prace nad metodą wytwarzania grafenu to element szerszego projektu, realizowanego w Instytucie Inżynierii Materiałowej PŁ we współpracy z firmą Seco/Warwick SA. Projekt wygrał konkurs i uzyskał dofinansowanie w wysokości ponad 4,8 mln zł z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Celem tego projektu jest opracowanie grafenowego nanokompozytu, który umożliwi bezpieczne magazynowanie wodoru służącego do napędzania samochodów przyszłości, a może też samolotów i statków kosmicznych.
Grafen może bowiem pochłaniać wodór, a następnie – po podgrzaniu do odpowiedniej temperatury – oddawać go w stanie cząsteczkowym, by mógł być wykorzystywany do napędzania silników. Wodór jest powszechnie dostępnym, a więc bardzo tanim paliwem. Jednak butla ze sprężonym wodorem w samochodzie groziłaby wybuchem. Zbiorniki do rewersyjnego (odwracalnego) magazynowania wodoru oparte o wykorzystanie np. niklu są zbyt ciężkie. Wykonane z wykorzystaniem grafenu nie będą miały tych wad.
W założeniu zbiornik taki ma składać się z warstw grafenu zwiniętych w rulon i oddzielonych „nanokolumienkami”. Wprowadzony między te warstwy wodór po uwolnieniu może napędzać samochód nie gorzej niż benzyna. Prototyp takiego zbiornika wodoru ma powstać do końca 2015 roku.
– Jest to niezwykle trudne, ale też ekscytujące wyzwanie. Jestem jednak optymistą. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że za 10 lat samochody na wodór będą jeździły po naszych drogach – mówi profesor Piotr Kula.
Źródło: Dziennik Łódzki
