Już za kilka, może kilkanaście lat, będziecie mogli sobie zwinąć monitor komputera w rulon albo wykleić sufit sypialni ekranem do oglądania filmów i to dzięki polskiej technologii! Chodzi o urządzenie do wyrobu płacht folii miedzianych pokrytych grafenem, czyli pojedynczą warstwa węgla, która wykazuje niezwykłe właściwości. Maszynę ma produkować polski oddział pewnej globalnej firmy, a opracowali ją uczeni z Politechniki Łódzkiej i ITME, czyli Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych.
Michał Zieliński: Co to takiego ten grafen?
Dyrektor ITME Zygmunt Łuczyński: Ze względu na swoją strukturę jest to po prostu jedna z form węgla, warstwa o grubości jednego atomu. Przejawia niesamowite własności.
Jakie to własności?
Przede wszystkim - a jest to interesujące z punktu widzenia elektroniki - ruch nośników ładunków w takim materiale może być wielokrotnie szybszy niż w znanych, innych materiałach, wykorzystywanych w elektronice, takich jak krzem czy związki półprzewodnikowe. Oprócz tego, bardzo dobrze przewodzi elektryczność, ciepło, jest bardzo odporny chemicznie, wytrzymały mechanicznie.
Bardzo twardy...
Tak jest. To wszystko jest w jednym materiale! Jeden materiał wykazuje tak wiele korzystnych cech. Na ogół, coś bardzo dobrze przewodzi elektryczność, ale jest nietrwałe mechanicznie, miękkie, nieodporne na zjawiska chemiczne. Tutaj wszystko skoncentrowało się w jednym materiale. I to jest ta jego cudowna własność.
W jakich dziedzinach może znaleźć zastosowanie?
Wydaje się, że jedną z pierwszych dziedzin będą bardzo popularne ekrany telewizyjne, komputerowe, bilbordy.
Dlaczego ta technologia ma lepiej służyć temu celowi niż obecna?
Po pierwsze, ekran w tej chwili zawiera dosyć drogi pierwiastek, jakim jest Ind. Wszystkie ekrany, które do tej pory wynaleziono, muszą korzystać z tego pierwiastka, którego podaż na rynku światowym jest ograniczona i istnieje obawa, że kiedyś się wyczerpie. Natomiast grafen to węgiel. Mamy go bardzo dużo. Z tego punktu widzenia wszystko rokuje bardzo dobrze. Korzystając z grafenu będzie się wytwarzać ekrany, które będą elastyczne. Będzie można je zwinąć w rulon i włożyć do kieszeni. W tej chwili są to wielkie sztywne tablice. Tak więc wszystko się bardzo uprości i stanie się wygodniejsze i lżejsze.
Jeżeli przekaz telewizyjny nas zirytuje, to będziemy mogli zmiąć telewizor i rzucić z nim w kąt.
Tak jest, ale raczej go nie podrzemy, ponieważ jest wytrzymały.
Na obecnym etapie rozwoju tej technologii, centymetr kwadratowy grafenowego ekranu jest co najmniej kilkaset razy droższy od tradycyjnego. Jakie są perspektywy, aby produkt był konkurencyjny cenowo i ile potrzeba na to czasu?
To jest kwestia bardzo krótkiego czasu. Pierwszy grafen, którzy wytwarzali i sprzedawali nobliści, był szalenie drogi. Otrzymywali go z wielokrotnego rozwarstwiania kawałeczka grafitu, w rezultacie powstawał mikroskopijny kawałek grafenu i sprzedawano go w cenie kilku funtów. Przeliczając, metr kwadratowy takiego grafenu kosztowałby miliardy. Trzy lata temu to było bardzo drogie. Ponieważ jest to węgiel i sam materiał nie jest specjalnie drogi - kosztuje tylko metoda wydobycia z tego węgla płatków grafenowych i te technologie tanieją w oczach.
Kiedy będzie można sprzedawać urządzenie, które przygotowaliście?
Współpracujemy z firmą ze Świebodzina, która specjalizuje się w budowie pieców przemysłowych dla różnych zastosowań. Jest już gotowy projekt takiego urządzenia. Będą produkowane płachty folii miedzianej pokrytej grafenem. Spodziewamy się, że na początku przyszłego roku, w lutym, to urządzenie znajdzie się w instytucie i będziemy mogli zacząć pracę nad rozwojem technologii na tym urządzeniu.
Kto to finansuje?
W dużym stopniu jest finansowane przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, firma również do tego swoje pieniądze dokłada. Cały projekt mieści się w dużym przedsięwzięciu, jakie w zeszłym roku uruchomiło Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, fundując kilkanaście programów badawczych w Polsce, dotyczących możliwych zastosowań grafenu w gospodarce.
Jaką macie konkurencję na świecie, kto jeszcze się tym zajmuje?
W Europie, 3 tygodnie temu wystartował Wielki Pogram Europejski, którego budżet wynosi około miliarda euro. W tej chwili w projekcie uczestniczy blisko 100 placówek naukowych i przemysłowych, np. Nokia czy Airbus. W takich krajach jak Wielka Brytania funkcjonują nowe centra do prac nad grafenem, w Korei Południowej Samsung, lider produkcji telewizorów na świecie, wybudował swój instytut, podobnie jest w Stanach Zjednoczonych. Zainteresowanie grafenem ogarnęło cały świat.
A czy to może być polska specjalność? Mamy podstawy przypuszczać, że to będzie nasza specjalizacja, na której Polska będzie zarabiać?
Fakty są takie, że zabraliśmy się za pracę nad grafenem w 2006 roku, kiedy jeszcze mało komu się śniło o tym dziwnym węglu. Przed 2010 rokiem, kiedy Geim i Nowosiołow dostali Nagrodę Nobla, współpracowaliśmy z nimi. Już mamy pewne tradycje w tej dziedzinie i to jest dostrzegane. W radzie, która kieruje projektem europejskim, też jest nasz przedstawiciel. Jest tam trzyosobowa grupa, która odpowiada za kontakt naszego programu badawczo rozwojowego z gospodarką i przemysłem a więc jest to dość ważny zespół.
Jak duży będzie globalny rynek, w którym Polska ma szansę zyskać duży udział? Czy to będą dziesiątki miliardów dolarów, setki miliardów?
Myślę, że tak, to będzie taki poziom.
Kiedy?
Wydaje się, że w ciągu najbliższych kilku lat technologie grafenowe wejdą do gospodarki w działach innych niż elektroniczne. Natomiast w elektronice wydaje się, że jest to perspektywa 10 lat.
Myśli pan, że mamy szansę na to, aby wysoko przetwarzać grafen, tak, aby sprzedawać na świecie finalne produkty a nie półprodukty?
Na razie wygląda to bardzo dobrze. Jeśli takie poważne przedsiębiorstwa jak Tarnowskie Zakłady Azotowe czy KGHM poważnie do tego podchodzą to wydaje się, że szanse są dużo większe niż dotychczas w wielu dziedzinach.
