piątek, 28 września 2012

Grafen – technologiczny cud z Polski, który zrewolucjonizuje życie ludzi


Grafen to materiał, który w ciągu 10-15 lat zrewolucjonizuje nie tylko elektronikę, ale zmieni życie ludzi. W badaniach przodują polscy naukowcy, którzy jednak przez brak pieniędzy tułają się metrem po Warszawie, aby sprawdzać czy to, co uzyskują w eksperymentach, to grafen.

Komputerowa wizualizacja
Czym w ogóle jest grafen? To cud inżynierii materiałowej: pojedyncza warstwa atomów węgla, którą w 2004 r. odkryli Andre Geim i Konstantin Novoselov (nagrodzeni Noblem w 2010 r.) metodą zdzierania warstwy węgla z grafitu.
Twór bez grubości
- Taki dziwny twór, który de facto nie ma grubości – tłumaczył dyrektor ITME dr inż. Zygmunt Łuczyński.
Uzyskana przez noblistów struktura ma niebywałe właściwości – jest dwuwymiarowa, bo ma tylko jedną warstwę atomów, tworzących siatkę z sześciokątów. Jest do tego przeźroczysta – przepuszcza 98 proc. padającego światła. Wytrzymała – 100 razy bardziej niż stal. Przewodzi ciepło i prąd – z gigantyczną prędkością, nawet 200 razy szybciej niż w krzemie. A jednocześnie grafen jest giętki i rozciągliwy – nawet o 20 proc.

Wszystko to powoduje, że potencjalne zastosowania grafenu są ogromne. Jak mówi Onetowi dr inż. Włodzimierz Strupiński z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych, grafen będzie wykorzystywany głównie w elektronice wysokich częstotliwości, optoelektronice, spintronice, elektronice elastycznej, nanokompozytach, w medycynie.
Nowe podejście do technologii
Dr Strupiński zwraca uwagę, że elektronika oparta na grafenie ogromnie przyspieszy (nawet kilkaset razy), a układy będą zminiaturyzowane i elastyczne. Możliwe też, że tańsza niż oparta na krzemie. ITME to przodujący w badaniach nad grafenem polski ośrodek naukowy, który opatentował własną metodę wytwarzania grafenu.
Można sobie wyobrazić np. urządzenie elektroniczne w postaci małej, elastycznej płytki nakładanej na gałkę oczną, która wyświetla obrazy. Albo zwijany, elastyczny telefon o niemal zerowej grubości.
- (Pojawią się) nowe rozwiązanie, które mogą dostarczyć formy dwuwymiarowe. Grafen jest pierwszym reprezentantem nowego łańcucha materiałów i nowego podejścia do technologii – mówi dr Strupiński.
Ogromne możliwości daje również niespotykana dotychczas wytrzymałość grafenowej siatki. Potencjalnych zastosowań materiału XXI wieku, jak określany jest grafen, jest multum: lotnictwo, auta hybrydowe, loty kosmiczne, etc.
Polacy z patentem na cały świat
Co stoi na przeszkodzie? Problemem było opracowanie metody taniego wytwarzania dobrego jakościowo grafenu, ale taką udało się opracować właśnie w ITME dzięki dr. Strupińskiemu, a następnie opatentować na cały świat.
Badania muszą jednak trwać, by skomercjalizowanie – czyli wprowadzenie do produkcji i przemysłu – grafenu stało się faktem. Wedle przewidywań Komisji Europejskiej może zająć to ok. 10 lat. Prace badawcze nad grafenem są bardzo kosztowne. Z zastrzykiem pieniędzy przyjdzie na początku października Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, które ogłosi wyniki konkursu w Programie Graf-Tech z pulą 60 mln zł.
Graf-Tech ma poślizg
Jak na razie jednak w NCBiR przedłuża się proces oceny wniosków o finansowanie konkretnych badań związanych z grafenem. Poprawnych formalnie wniosków było 20, a 13 odpadło już na wstępie. Ogłoszenie ich rankingu zaplanowano na początku października, czyli lada dzień.
- Opóźnienie wynika z wdrożonego po raz pierwszy mechanizmu oceny projektów przez aż pięciu recenzentów, w tym dwóch zagranicznych, a także ze względu na unikatowy charakter projektów – tłumaczy Paweł Kurzyński z NCBiR. Gdy centrum ogłosi w końcu ranking i podzieli pieniądze, to będzie to ważne wydarzenie.
60 mln zł, z czego tylko część trafi do ITME, to dużo? Na początek wystarczy. – Można dyskutować czy to dużo, czy mało – mówi Onetowi dr inż. Włodzimierz Strupiński z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie. ITME to ośrodek naukowy, który w Polsce ma największe osiągnięcia w badaniach nad grafenem i w ramach konsorcjum z prywatnymi firmami, ubiega się o środki z Graf-Techu.
UE daje miliard euro na 10 lat
Krajowe środki to tylko część finansowania. Są i unijne, ale te zmniejszono, za to będą rozplanowane na wiele lat.
- W europejskim programie Flag Ship przez 10 lat rocznie na badania nad grafenem na być przeznaczana kwota 100 mln euro. Ostatnio nastąpiła jednak modyfikacja polegająca na tym, że zanim ten właściwy projekt ruszy, to przez 30 miesięcy będzie prowadzony mniejszy program z budżetem 54 mln euro – mówi nam dr Strupiński.
Decyzja co do sposobu wykorzystania tych pieniędzy ma zapaść na początku 2013 r. Tylko część puli trafi do Polski. To plany na przyszłość, a jak wygląda to teraz – czy aktualne finansowanie badań jest wystarczające? – Aktualne oczywiście – nie. Wszystko zależy, jakie propozycje złożone przez ITME, w ramach Graf-Tech, zostaną zaakceptowane. Jednakże, będą to fundusze tylko na badania – mówi naukowiec z ITME.
Potrzeby są ogromne
Poza pieniędzmi na same badania potrzebne są też i na nową aparaturę i – co trywialne – nowy budynek ITME, gdzie badania będzie można realizować. – Sam budynek wyposażony w odpowiednią infrastrukturę, to inwestycja rzędu 50 mln zł. Pierwsze inwestycje aparaturowe w ITME, finansowane przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego są już zaplanowane. Wsparcia finansowego udzieliła też Agencja Rozwoju Przemysłu – dodaje.
Mimo skromnych środków Polacy – dzięki opatentowanej metodzie wytwarzania grafenu – wysunęli się na czoło peletonu badaczy zajmujących się grafenem. A tych na świecie nie brakuje. Jest jednak “ale”.
- Niewiele jest polskich ośrodków zajmujących się grafenem. Mam nadzieję, że dzięki programowi Graf-Tech szybko się to zmieni. Te, które pracują nad grafenem, jakościowo zajmują dobre pozycje na tle świata czy Europy. Tracimy raczej na zakresie i intensywności prowadzonych badań w stosunku do innych. Tylko z Hiszpanii do programu Flag Ship zgłosiło się 100 jednostek naukowo-badawczych i firm komercyjnych. Z Polski – z trudem uzbierało się ok. 30, przeważająca większość jeszcze bez żadnego dorobku w dziedzinie grafenu – mówi.
Samsung i IBM z grafenową technologią
Tymczasem na całym świecie, zarówno w ośrodkach naukowych jak i międzynarodowych firmach (Samsung, IBM), realizowane są projekty mające na celu wytwarzanie grafenu oraz jego praktyczne zastosowania. Przodują w tym Koreańczycy z Południa, bo Samsung na badania daje setki milionów dolarów i już udało mu się opracować układ krzemowo-grafenowy.
Z kolei IBM osiągnął w swoim pierwszym tranzystorze grafenowym prędkość 300 GHz (dzisiejsze procesory liczą 2-3 GHz). Maksimum dla grafenowych układów szacuje się na 1000 GHz. Polskie NCBiR zapowiada, że polskich badaczy nie zostawi bez środków. – Stoimy przed ogromną szansą uzyskania istotnego udziału polskich naukowców i przedsiębiorców w tych pracach (nad grafenem – red.). Nie możemy sobie pozwolić na to, aby z niej nie skorzystać – podkreśla Paweł Kurzyński z NCBiR.
A Polacy jeżdżą metrem na pomiary
Tymczasem jednak w ostatnich latach dotacja statutowa dla ITME w ostatnich latach spadła o 20 proc. – do 10 mln zł. A jak mówi niedawno szef ośrodka dr inż. Zygmunt Łuczyński, nawet na pomiary uzyskanego grafenu naukowcy muszą jeździć po Warszawie, bo nie mają odpowiedniego urządzenia na miejscu.
- Najbliżej mamy je w Śródmieściu, więc naszym ulubionym środkiem transportu jest metro – stwierdził, bo ITME mieści się na stołecznych Bielanach, niedaleko cmentarza w Wólce Węglowej. Najłatwiej stamtąd do centrum dojechać właśnie metrem.

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz