Polska Dolina Grafenowa
Iwona Bortniczuk
Przełomowe odkrycie polskich naukowców, a jednocześnie dowód na ogromny potencjał drzemiący w krajowej myśli naukowej – nowatorska metoda wytwarzania grafenu, czyli ultracienkiego materiału o doskonałych właściwościach przewodzenia. Jego głównym obszarem zastosowania będzie elektronika – szczególnie komputery, dlatego materiał już został okrzyknięty następcą krzemu. Pytanie tylko ile faktycznie zarobią na tym Polacy?
Materiał wart Nobla
Grafen to jedna z alotropowych form węgla, czyli jego odmian, z których każda posiada odmienne właściwości fizykochemiczne. Jego odkrycie i opisanie zawdzięczamy dwójce naukowców powiązanych z brytyjskim uniwersytetem w Manchesterze, Andre Gaimowi oraz Konstantinowi Novoselovowi, którzy za swoje dokonania w obszarze inżynierii materiałowej grafenu otrzymali w 2010 r. nagrodę Nobla. Naukowcy odkryli grafen w 2004 r. podczas procesu zdzierania warstwy węgla z grafitu, jednak proces ten był mniej spektakularny niż oczekuje tego większość z nas. Gaim i Novoselov wielokrotnie przyklejali po prostu taśmę do grafitu, za każdym razem badając co też się na niej znalazło.
Grafen wywołał większe zamieszanie w środowisku naukowym w 2005 r., kiedy to dokładnie zgłębiono jego model budowy. Od tego momentu możemy z całą stanowczością mówić o bumie na grafen. Jest on bowiem dwuwymiarową strukturą atomów ułożonych w sieć heksagonalną, więc w dużym uproszczeniu przypomina cienki plaster miodu, który pozbawiony jest właściwie wymiaru grubości. To jednak nie jedyna wyjątkowa cecha grafenu. Jest on bowiem przezroczysty (przepuszcza blisko 98 proc. padającego na niego światła), giętki i rozciągliwy, sto razy bardziej wytrzymały od stali, a na dodatek doskonale przewodzi ciepło i prąd.
Obszar zastosowania
To właśnie przewodnictwo grafenu w głównej mierze przyczynić się może do jego sukcesu komercyjnego. Przewodzi on ciepło i prąd znacznie szybciej, bo nawet 200 razy, niż krzem. Ma on więc szanse na zastąpienie krzemu w wielu zastosowaniach, co wiec za tym idzie możliwości jego wykorzystania są ogromne. Materiał może zostać wykorzystany na polu elektroniki, nanokompozytów w przemyśle lotniczym i kosmicznym, a nawet w medycynie. Będzie on więc najpewniej w przyszłości nieodzownym elementem budowy ultraszybkich komputerów, błyskawicznie ładujących się baterii słonecznych i smartfonów, ekranów dotykowych, wykrywaczy substancji niebezpiecznych, a nawet opakowań.
Polski udział
Całkiem prawdopodobne, że rozwój badań nad grafenem, to początek nowej ery inżynierii materiałowej, a spory udział w jej nadejściu mają polscy naukowcy. Właściwości grafenu powodują bowiem, że trudno go uzyskać. Dotyczy to nie tylko wielkości otrzymywanych fragmentów węgla, ale także ich trwałości i jakości. Pierwszy przełom w tym obszarze zagwarantowali koreańscy badacze, jednak od 2011 r. prym w tym zakresie należy do Polaków. Wtedy to Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych oraz Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego poinformowały o wypracowaniu metody pozyskania dużych płaszczyzn grafenu o najlepszej dotąd jakości. Metoda ta jest nie tylko wydajna, ale przede wszystkim tania, co sprawia, że jej rozwój może przyczynić się do przemysłowej produkcji pierwiastka.
Wyzwaniem okazuje się jednak finansowanie odpowiednich prac, a te są wyjątkowo kosztowne. Problemów przysporzyć może także skomercjalizowanie surowca, czyli jego zastosowanie w możliwie najbardziej dochodowych produktach, maksymalizujących zyski i rekompensujących wieloletnie wydatki powiązane z pracami badawczymi. Jedna z amerykańskich firm badawczych szacuje, że na przestrzeni kolejnych 10-15 lat rynek produktów zawierających grafen wynieść może nawet około 700 mld dolarów. Pytanie tylko ile faktycznie zarobią na nich Polacy i czy będziemy w stanie stworzyć (i sfinansować) odpowiednio funkcjonujący model komercjalizacji wyników badań? Oby tylko całe zamieszanie wokół grafenu nie skończyło się emigracją myśli technologicznej. Oby faktycznie udało się także odkroić maksymalnie dużą cześć grafenowego tortu zysków, a projekt nie stał się kolejnym azotkiem galu. Również w jego przypadku polscy naukowcy wypracowali metodę jego otrzymywania i zrewolucjonizowali świat elektroniki, jednak nie do końca właściwe zarządzanie wynalazkiem i komercjalizacją surowca sprawiło, że obecnie niewielki jest nasz udział w jego komercyjnym zastosowaniu i zyskach, a chodzi przy tym o niezwykle dynamiczny rynek niebieskich laserów wykorzystywanych m.in. w odtwarzaczach Blu-ray. Warto, by grafen nie stał się kolejną ogromną, jednak niewykorzystaną szansą…
Materiał wart Nobla
Grafen to jedna z alotropowych form węgla, czyli jego odmian, z których każda posiada odmienne właściwości fizykochemiczne. Jego odkrycie i opisanie zawdzięczamy dwójce naukowców powiązanych z brytyjskim uniwersytetem w Manchesterze, Andre Gaimowi oraz Konstantinowi Novoselovowi, którzy za swoje dokonania w obszarze inżynierii materiałowej grafenu otrzymali w 2010 r. nagrodę Nobla. Naukowcy odkryli grafen w 2004 r. podczas procesu zdzierania warstwy węgla z grafitu, jednak proces ten był mniej spektakularny niż oczekuje tego większość z nas. Gaim i Novoselov wielokrotnie przyklejali po prostu taśmę do grafitu, za każdym razem badając co też się na niej znalazło.
Grafen wywołał większe zamieszanie w środowisku naukowym w 2005 r., kiedy to dokładnie zgłębiono jego model budowy. Od tego momentu możemy z całą stanowczością mówić o bumie na grafen. Jest on bowiem dwuwymiarową strukturą atomów ułożonych w sieć heksagonalną, więc w dużym uproszczeniu przypomina cienki plaster miodu, który pozbawiony jest właściwie wymiaru grubości. To jednak nie jedyna wyjątkowa cecha grafenu. Jest on bowiem przezroczysty (przepuszcza blisko 98 proc. padającego na niego światła), giętki i rozciągliwy, sto razy bardziej wytrzymały od stali, a na dodatek doskonale przewodzi ciepło i prąd.
Obszar zastosowania
To właśnie przewodnictwo grafenu w głównej mierze przyczynić się może do jego sukcesu komercyjnego. Przewodzi on ciepło i prąd znacznie szybciej, bo nawet 200 razy, niż krzem. Ma on więc szanse na zastąpienie krzemu w wielu zastosowaniach, co wiec za tym idzie możliwości jego wykorzystania są ogromne. Materiał może zostać wykorzystany na polu elektroniki, nanokompozytów w przemyśle lotniczym i kosmicznym, a nawet w medycynie. Będzie on więc najpewniej w przyszłości nieodzownym elementem budowy ultraszybkich komputerów, błyskawicznie ładujących się baterii słonecznych i smartfonów, ekranów dotykowych, wykrywaczy substancji niebezpiecznych, a nawet opakowań.
Polski udział
Całkiem prawdopodobne, że rozwój badań nad grafenem, to początek nowej ery inżynierii materiałowej, a spory udział w jej nadejściu mają polscy naukowcy. Właściwości grafenu powodują bowiem, że trudno go uzyskać. Dotyczy to nie tylko wielkości otrzymywanych fragmentów węgla, ale także ich trwałości i jakości. Pierwszy przełom w tym obszarze zagwarantowali koreańscy badacze, jednak od 2011 r. prym w tym zakresie należy do Polaków. Wtedy to Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych oraz Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego poinformowały o wypracowaniu metody pozyskania dużych płaszczyzn grafenu o najlepszej dotąd jakości. Metoda ta jest nie tylko wydajna, ale przede wszystkim tania, co sprawia, że jej rozwój może przyczynić się do przemysłowej produkcji pierwiastka.
Wyzwaniem okazuje się jednak finansowanie odpowiednich prac, a te są wyjątkowo kosztowne. Problemów przysporzyć może także skomercjalizowanie surowca, czyli jego zastosowanie w możliwie najbardziej dochodowych produktach, maksymalizujących zyski i rekompensujących wieloletnie wydatki powiązane z pracami badawczymi. Jedna z amerykańskich firm badawczych szacuje, że na przestrzeni kolejnych 10-15 lat rynek produktów zawierających grafen wynieść może nawet około 700 mld dolarów. Pytanie tylko ile faktycznie zarobią na nich Polacy i czy będziemy w stanie stworzyć (i sfinansować) odpowiednio funkcjonujący model komercjalizacji wyników badań? Oby tylko całe zamieszanie wokół grafenu nie skończyło się emigracją myśli technologicznej. Oby faktycznie udało się także odkroić maksymalnie dużą cześć grafenowego tortu zysków, a projekt nie stał się kolejnym azotkiem galu. Również w jego przypadku polscy naukowcy wypracowali metodę jego otrzymywania i zrewolucjonizowali świat elektroniki, jednak nie do końca właściwe zarządzanie wynalazkiem i komercjalizacją surowca sprawiło, że obecnie niewielki jest nasz udział w jego komercyjnym zastosowaniu i zyskach, a chodzi przy tym o niezwykle dynamiczny rynek niebieskich laserów wykorzystywanych m.in. w odtwarzaczach Blu-ray. Warto, by grafen nie stał się kolejną ogromną, jednak niewykorzystaną szansą…
