Laureat nagrody Nobla: Nasze oczekiwania odnośnie do grafenu były zbyt wygórowane. Jestem jednak zadowolony z tempa rozwoju tej technologii

Produkty oparte na grafenie zmieniają już niemal każdą dziedzinę życia. Jest używany w produkcji smartfonów, superszybkich procesorów, supersamochodów, a nawet sprzętu sportowego. Urządzenia oparte na grafenie sprawdzą poziom nawodnienia podczas wysiłku, wykryją choćby minimalne zanieczyszczenie powietrza, zdiagnozują choroby na wczesnym etapie, mogą też być stosowane w implantach mózgowych. Biorąc pod uwagę obecne tempo rozwoju, bardzo możliwe jest, że grafen już bardzo niedługo będzie stosowany w bardzo zaawansowanych rozwiązaniach – ocenia Kostya Novoselov, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki.

– Mieliśmy takie marzenie, że pewnego dnia obudzimy się i wszystko dookoła będzie wykonane z grafenu. Teraz przyszło nam zdjąć różowe okulary, bo zdaliśmy sobie sprawę, że tak się nie stanie. To, co nas czeka w najbliższym czasie, to stopniowe wdrażanie produktów z grafenem. Ten właśnie etap obserwujemy obecnie. Każdego miesiąca możemy zaobserwować pojawienie się nowych, coraz bardziej zaawansowanych produktów – mówi agencji informacyjnej Newseria Innowacje Kostya Novoselov, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki i profesor fizyki na Uniwersytecie Manchesterskim.

Nad wykorzystaniem grafenu pracują już niemal wszystkie branże. Wyjątkowa wytrzymałość mechaniczna wraz z doskonałymi właściwościami przewodzenia prądu i elektryczności, sprawiają, że to materiał atrakcyjny w wielu zastosowaniach. Pierwsza fala produktów opartych na grafenie już jest wykorzystywana w świecie smartfonów, urządzeń do noszenia na ciele, baterii, wirtualnej rzeczywistości, sprzętu sportowego, superkondensatorów i supersamochodów.

Elastyczny i wyjątkowo wrażliwy na zmiany ciepła i światła materiał ma wielką przyszłość w urządzeniach wearables – do noszenia na ciele. Może też wyznaczyć nowy kierunek rozwoju inteligentnych ubrań. Jest ultracienki i świetnie przewodzi, nadaje się do stworzenia superwytrzymałych ekranów w smartfonach. Zyska także branża budowlana. Cement z dodatkiem grafenu rozprasza ciepło, co może sprawić, że dom stanie się chłodniejszy, bez potrzeby stosowania klimatyzacji.

Grafen może też pomóc w określeniu optymalnego czasu ekspozycji na słońce. Cienki plaster grafenowy naklejany bezpośrednio na skórę lub kostium kąpielowy mierzy wskaźnik UV i wysyła alarm do telefonu, gdy trzeba zejść ze słońca. Materiał rewolucjonizuje także szeroko rozumianą branżę sportową i rozrywkową. Materiał już znalazł zastosowanie w nartach, butach narciarskich czy kaskach. W 2013 roku Novak Djokovic wygrał z kolei tenisowy turniej wielkoszlemowy Australian Open, grając grafenową rakietą – lżejszą, a jednocześnie bardziej wytrzymałą niż te tradycyjne.

– Myślę, że grafen znajdzie zastosowanie w nowoczesnych technologiach; mam nadzieję, że również w optoelektronice. Technologie membranowe i bio też oferują obiecujący wachlarz zastosowań. Biorąc pod uwagę obecne tempo rozwoju, bardzo możliwe jest, że grafen już bardzo niedługo będzie stosowany w bardzo zaawansowanych rozwiązaniach – przekonuje noblista.

Amerykańscy naukowcy odkryli, że fotodetektor wykonany na bazie grafenu może być stosowany w układach optoelektronicznych o wysokiej integracji, w tzw. czipach optoelektronicznych. Te zaś mogłyby pomóc w stworzeniu komputerów o niskim zużyciu energii, które generowałyby znacznie mniej ciepła niż te obecnie stosowane, nawet najbardziej nowoczesne.

Grafen jest także czuły na światło o szerokim zakresie spektralnym. O ile przez tradycyjne fotodetektory światło przechodzi, to fotodetektor grafenowy absorbuje światło i zamieni na sygnał elektryczny.

– Zaczęliśmy od podstawowych czy wręcz nudnych zastosowań, takich jak użycie grafenu w materiałach kompozytowych, ale obecnie przechodzimy do bardziej zaawansowanych rozwiązań, m.in. baterii. Mam ogromną nadzieję, że wkrótce przejdziemy do elektroniki i optoelektroniki – podkreśla Kostya Novoselov. – Cały proces odbywa się w podobnym tempie, jak miało to miejsce w przypadku wielu innych zaawansowanych technologicznie materiałów, a może nawet nieco szybciej. Dlatego jestem zadowolony z tempa wprowadzania grafenu na rynek – mówi ekspert.

Polscy naukowcy także opracowali możliwe zastosowanie grafenu, jednak rozwój technologii opartej na grafenie w Polsce ostatnio przyhamował – warto chociażby wspomnieć o druzgocącym raporcie NIK z początku 2019 roku o spółce Nano Carbon. Firma, która miała odpowiadać za przemysłową produkcję grafenu, dopuściła się licznych nieprawidłowości. Nie oznacza to jednak, że Polska przespała swoją szansę.

– Istnieje kilka bardzo dobrych podmiotów, w tym również firm z Polski, które znalazły dla siebie rynkową niszę i zajmują się produkcją kompletnych zestawów czujnikowych i tym podobnych urządzeń, więc Polacy niezaprzeczalnie są wśród aktywnych członków społeczności promujących rozwój tego rodzaju produktów – ocenia Kostya Novoselov.

ReportsnReports szacuje, że globalna wartość rynku grafenu wzrośnie z 200 mln dol. w 2018 do 1 mld dol. w 2023 r. Prognozowane przez Market Research Engine tempo wzrostu w najbliższych latach wyniesie niemal 40 proc. średniorocznie.