Robimy najlepszy grafen na świecie

Rzeczpospolita: Co naukowcy z Politechniki Łódzkiej robią w lubuskiej firmie Advanced Graphene Products?

Maciej Gałązka: AGP jest spółką spin-off Politechniki Łódzkiej, „ojcem" grafenu HSMG jest pan prof. Piotr Kula, który jest jednocześnie jednym z założycieli firmy. Ponieważ profesor uważa, że uczelnia nie jest od tego, aby coś produkować, ale żeby prowadzić badania, kapitał na założenie spółki znalazł w woj. lubuskim. AGP ma sprawić, że dokonania naukowców ujrzą światło dzienne. Głównym zadaniem spółki jest szeroko rozumiana komercjalizacja grafenu HSMG.

Podpisaliśmy umowę partnerską z Parkiem Naukowo-Technologicznym Uniwersytetu Zielonogórskiego w Nowym Kisielinie, gdzie już w tym roku uruchomimy pierwsze laboratoria, a następnie produkcję przemysłową. Park daje nam fantastyczne warunki rozwoju.

O grafenie mówiło się od kilkudziesięciu lat, różne metody produkcji wymyślili Amerykanie, Koreańczycy. Jak przełomowe jest odkrycie HSMG wprowadzone na rynek przez pańską firmę?

Dobrej jakości grafen jest na wagę złota. I taki jest nasz grafen wielkopowierzchniowy HSMG (High Strength Metallurgical Graphene).

Wraz z zespołem naukowców z Politechniki Łódzkiej pod kierownictwem prof. Piotra Kuli udało nam się odkryć możliwości zarodkowania i wzrostu grafenu na ciekłym podłożu, a konkretnie na doprowadzonej do stanu płynnego miedzi. To pozwoliło nam uzyskać grafen bardzo wysokiej jakości, wartościami najbardziej zbliżony do grafenu teoretycznego, czyli tego, za który w 2010 r. Andriej Gejm i Konstantin Nowosiołow otrzymali Nagrodę Nobla.

Nobliści uzyskali materiał idealny, ale w skali laboratoryjnej. Udało im się opisać właściwości grafenu w skali mikro. My natomiast, chcąc wykorzystać jego znakomite cechy do produkcji przemysłowej, musimy uzyskać materiał w skali makro. A w tym przypadku uzyskanie naprawdę dobrej jakości produktu nie jest już takie proste. Nam się to udało. Dziś jesteśmy w stanie produkować grafen na potrzeby półprzemysłowe, w płachtach o wielkości 1 mkw. Ale żeby mówić o skali przemysłowej, musielibyśmy móc produkować minimum 15, 20 mkw. dziennie. Prace nad skalowaniem i standaryzacją produkcji trwają.

Ile lat trwały badania nad grafenem HSMG?

Nasza metoda produkcji jest unikalna w skali światowej, posiada oczywiście ochronę patentową. Jej opracowanie zajęło około trzech lat.

Grafen wygląda jak kawałek plastiku. A jego możliwości w praktycznym zastosowaniu są ogromne...

Grafen jest 100 razy mocniejszy od stali, 300 razy wytrzymalszy na rozciąganie niż stal, 200 razy szybciej przewodzący prąd niż krzem, 10 razy lepiej przewodzący ciepło niż miedź czy srebro oraz 1 mln razy cieńszy niż kartka papieru. Te unikalne właściwości pozwalają na wykorzystanie go w wielu branżach.

Jakie branże mogą już dziś zainteresować się polskim grafenem?

Na przykład motoryzacja. Tu grafen może mieć bardzo szerokie zastosowanie. Ten produkowany przez AGP może zostać wykorzystany np. do budowy bezpiecznych i zminiaturyzowanych zbiorników wodorowych do pojazdów zasilanych takim paliwem. A jako materiał lekki, elastyczny i wytrzymały świetnie nadaje się również do budowy części, elementów wyposażenia i karoserii. Pokrycie grafenem szyb samochodowych rozwiązałoby problem ich zamarzania zimą.

To materiał dla branży sportowo-rekreacyjnej. Tu lekkość kompozytów służących do wykonania produktu końcowego, np. ramy roweru, ma kluczowe znaczenie. Idźmy dalej – grafenowe ekrany dotykowe w smartfonach, grafenowe procesory, baterie, tranzystory – wszystko może działać płynniej, szybciej i być wielokrotnie bardziej wytrzymałe niż obecne dziś na rynku materiały stosowane w elektronice. Grafen uważa się za materiał idealny do budowy nano- i mikroelektroniki przyszłości.

O grafenie myśli się także w produkcji odzieży ochronnej, np. kamizelek kuloodpornych, czy w energetyce, bo pochłania światło, znakomicie przewodzi ciepło, jest lekki i przezroczysty. Gdyby pomalować nim ścianę budynku, ta zmieniłaby się w jeden wielki panel solarny. A to jedynie wybrane przykłady.

Czytałam, że państwa grafen dzięki niezwykłej membranie mógłby odsalać wodę morską...

Grafen jest nieprzepuszczalny dla innych substancji z wyjątkiem wody. Odsalanie wody morskiej rozwiązałoby ogromny problem deficytu wody pitnej na świecie. Współpracujemy z firmami zainteresowanymi takimi procesami, ale nie o wszystkim możemy teraz mówić.

Jak duże jest zainteresowanie przemysłowym wykorzystaniem waszego produktu? Na rynku jest duża konkurencja, a technologie jego wytwarzania są bardzo różne.

Zespół naukowców Instytutu Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej opracował urządzenie do produkcji grafenu na skalę przemysłową metodą metalurgiczną. Często o tym osiągnięciu mówi się, jak o czymś zupełnie pionierskim, ponieważ grafen wielkopowierzchniowy CVD wytworzono już wcześniej.

Co ciekawe, produkcja CVD jest technicznie tańsza niż nasza. Rzecz w tym, że jakość naszego grafenu jest nieporównywalnie wyższa. Nasz grafen jest monokrystaliczny, doskonale płaski, uzyskuje pięć razy lepsze rezultaty w testach na rozciąganie, nie odkształca się pod wpływem obciążeń termicznych. To najwyższej jakości grafen, a taki, jak mówią, ceny się nie boi.

Czy możecie dziś wycenić patent grafenu HSMG?

Metoda produkcji będzie warta tyle, ile przyszłe technologie oparte na grafenie HSMG. Prognozujemy, że o jego pierwszym rynkowym zastosowaniu będzie można mówić w perspektywie najbliższych trzech, może pięciu lat, ale może uda nam się zaskoczyć konkurencję już wcześniej. Dziś wiemy, jak produkować grafen, teraz szukamy branż, które go zaczną wykorzystywać. Aktywnie współpracujemy z takimi partnerami jak techBrainers R&D Club zrzeszający ekspertów – szefów i menedżerów polskich i światowych działów R&D. Dzięki temu docieramy do firm, instytucji i ekspertów zajmujących się wdrażaniem technologii. Zainteresowanie jest bardzo duże, wyzwania też.