Grafen z Łodzi - znajdziesz go w rowerze i... w kosmosie
Politechnika Łódzka chwali się coraz większą liczbą zastosowań dla grafenu, który jest wytwarzany metodą wynalezioną na tej uczelni. Wkrótce do sprzedaży ma trafić polski rower z ramą zbrojoną grafenem, a firma wdrażająca patenty PŁ współpracuje z Europejską Agencją Kosmiczną.
O grafenie wytwarzanym na Politechnice Łódzkiej zrobiło się głośno w połowie bieżącej dekady. Prof. Piotr Kula, dyrektor Instytutu Inżynierii Materiałowej PŁ, opowiadał wtedy dziennikarzom o zbliżającym się zakończeniu projektu, którego autorzy pozyskali ponad 4,8 mln złotych z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBiR). Jego celem było opracowanie grafenowego nanokompozytu, który umożliwi bezpieczne magazynowanie wodoru. Mówiąc prościej, chodzi o bezpieczny zbiornik paliwowy dla samochodów przyszłości.
Te badania nadal trwają - już w ramach innego projektu z NCBiR - ale naukowcy wciąż szukają nowych zastosowań dla opatentowanej na politechnice metody wytwarzania grafenu wielkopowierzchniowego.
Ramy nie do złamania, które prawie nic nie ważą
Patenty z łódzkiej uczelni wykorzystuje spółka Advanced Graphene Products (AGP) z Zielonej Góry, działająca jako tzw. spinn-off politechniki (czyli, w tym przypadku, jako firma zajmująca się wdrażaniem osiągnięć naukowych PŁ). Przed dwoma laty AGP stała się partnerem spółki Engineo w projekcie pt. „Opracowanie ultrawytrzymałej ramy kompozytowej do roweru z zastosowaniem grafenu, wraz z opracowaniem technologii jej wytwarzania”.
Engineo to firma z Przasnysza zajmująca się wprowadzaniem nowych pomysłów w branży jednośladów. Na projekt o ramach z grafenem zdobyła ona unijne wsparcie w wysokości 3,5 miliona złotych z funduszy przeznaczonych dla Mazowsza.
- Używamy grafenu wielkopowierzchniowego. Czyli mamy większą kubaturę niż tylko ten „pył”, który wielu producentów stosuje, by swoje produkty jakoś tam uszlachetnić - opowiadał pod koniec zeszłego roku Michał Szlachetka, prezes Engineo, podczas spotkania 9. Forum Rozwoju Mazowsza w Warszawie, gdzie m.in. przedstawiciele firm prezentowali pomysły na wykorzystanie unijnych grantów.
Przemawiając w Warszawie, prezes Engineo komplementował AGP jako jedyną firmę na świecie, która potrafi wytworzyć grafen wielkopowierzchniowy. O jakich rozmiarach mówimy?
Jak precyzuje prof. Piotr Kula z PŁ, przed czterema laty udawało się wytworzyć próbki grafenu długości i szerokości cegły, teraz - około pół metra kwadratowego - czyli blatu małego biurka (potrzeba jeszcze większych rozmiarów, bez tracenia właściwości grafenu, by sukcesem zakończyły się badania nad zbiornikiem na wodór).
Kiedy rower z ramą wzmacnianą grafenem wjedzie na rynek? - Prawdopodobnie już w sezonie rowerowym 2020 będziemy sprzedawać jednemu z producentów nasz patent - mówił Michał Szlachetka.
Prezes Engineo wyjaśniał w Warszawie, że zbrojenie grafenem ramy zwiększa jej wytrzymałość i sztywność przy zachowaniu optymalnej wagi.
Gdyby plan przedstawiony przez Michała Szlachetkę się powiódł, nowego konkurenta miałaby brytyjska firma Dassi. Sprzedaje ona rowery z ramą (koszt zamówienia tylko tego elementu to prawie 6 tys. funtów) zbrojoną grafenem - w jednym jej procencie - która waży zaledwie 750 gramów.
„Dzięki arkuszowi grafenu o grubości tylko jednego atomu, gram grafenu może pokryć obszar tak duży jak boisko piłkarskie, więc tylko małego procenta potrzeba przy budowie ramy, by uzyskać ogromne korzyści” - reklamują się Brytyjczycy.
W sierpniu 2019 roku Katarzyna Balkowska, kierownik operacyjny projektu Engineo w partnerstwie z AGP, w odpowiedzi na nasze pytania, podkreśliła rolę Politechniki Łódzkiej, jako podwykonawcy, któremu zlecono konkretne badania.
- W tej chwili trwają prace związane z wyceną know-how projektu, a także rozmowy z potencjalnymi odbiorcami licencji na opracowaną w ramach projektu technologię. Liczymy na to, że wszystkie prace związane z wdrożeniem efektów projektu zakończone zostaną do końca roku 2019 - mówi Katarzyna Balkowska.
Trwająca moda na rowery sprawi, że o polskiej ramie z grafenem będzie jeszcze głośno, ale na tym zastosowań metody wynalezionej w PŁ nie koniec.
Kontrakt na czujniki. A w tle „czerwona planeta”
AGP zajmuje się m.in. opracowywaniem czujników: kriogenicznych (czyli działających w bardzo niskich temperaturach, co ma zastosowanie np. w urządzeniach medycznych), pola magnetycznego, do pomiaru zawartości wodoru i tlenu oraz promieniowania ultrafioletowego.
Okazuje się, że spinn-off Politechniki Łódzkiej jest również zaangażowany w realizację kontraktu dla Europejskiej Agencji Kosmicznej.
- Prace dotyczą rozwoju technologii specjalistycznego czujnika na bazie grafenu. Niestety, ze względu na obowiązujące nas w ramach kontraktu klauzule zachowania poufności nie możemy udostępnić szczegółowych informacji na temat realizowanego przedsięwzięcia - Dominika Gnatek, manager z AGP.
Gdy w maju 2019 roku spinn-off PŁ wydał krótki komunikat o podjęciu współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną, był on zilustrowany obrazkiem z modelami łazików na kamienistej, czerwonej nawierzchni...
Łódzki grafen poprawi również... smak kawy
Bardzo bliski wdrożenia jest również projekt wykorzystania łódzkiej metody pozyskiwania grafenu wielkopowierzchniowego do produkcji nowoczesnych filtrów do wody. Zajmuje się nim konsorcjum złożone z Instytutu Inżynierii Materiałowej PŁ oraz firmy AMII z siedzibą w Łodzi. Te badania są warte prawie 6 milionów złotych, z tego większość pochodzi ze środków unijnych.
- Kwestia dostępu do wody dla różnych procesów robi się strategiczna dla całego świata. W Chinach, w zajmującej się grafenem jednostce badawczej, pracuje... 17 tysięcy osób. A bardzo duża część z nich właśnie nad zastosowaniem grafenu w filtracji wody. Ale my też mamy się czym pochwalić - opowiada prof. Piotr Kula.
Jak tłumaczy łódzki naukowiec, grafen możemy w tym procesie wykorzystać dwojako. Po pierwsze, jako półprzepuszczalną membranę z wytworzonymi przez badaczy defektami odpowiednich rozmiarów. Taka membrana, o grubości zaledwie jednego atomu, zatem- jak się uważa - dwuwymiarowa, będzie się charakteryzowała lepszymi parametrami filtrowania wody niż obecnie stosowane materiały. Dzięki temu przy nowych filtrach obniży się zużycie energii i zmniejszą się potrzebne ciśnienia wody.
AMII i łódzka uczelnia badają wspólnie również zastosowania grafenu i energii elektrycznej jako alternatywnej technologii uzdatniania wody. Partnerzy pracują nad filtrami do ekspresów do kawy; i to raczej do tych wydajniejszych, np. do ekspresów barowych, które codziennie „wydają” setki czy tysiące filiżanek.
- Woda do kawy musi posiadać określony skład minerałów, aby napar był jak najsmaczniejszy. Badamy, jak za pomocą filtra regulować taki optymalny skład - mówi prof. Piotr Kula. - Dotąd problem polegał na trwałości elektrod w tego rodzaju filtrach, jeśli były one np. grafitowe. Ale nasze elektrody grafenowe okazują się zdecydowanie bardziej trwałe.