Nowy materiał z grafenu jest 200 razy mocniejszy od stali, a przy tym znacznie lżejszy. Będzie stosowany w branży motoryzacyjnej, budowlanej i lotniczej

O tym, że grafen może zrewolucjonizować elektronikę mówi się od dawna. Okazuje się jednak, że dodanie go do innych tworzyw zwiększa ich sztywność i pozwala obniżyć masę, nawet o połowę. Dzięki temu grafen może być z powodzeniem wykorzystywany również w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym, a także tekstylnym. Opracowano już nową grupę materiałów o nazwie polygrene, które stosowane będą już wkrótce w branży budowlanej. Są nawet 200 razy mocniejsze od stali. 

– Polygrene to szeroka gama polimerów z zawartością grafenu. Należy do nich np. Nanene, linia materiałów z grafenu wielowarstwowego. Wbudowujemy je w materiały termoplastyczne, aby udoskonalić ich właściwości mechaniczne, dzięki czemu uzyskujemy bardzo dobrą sztywność, możemy poprawić wydłużenie w zależności od układu polimerów, co pozwala nam na szeroki zakres zastosowań. Koncentrujemy się szczególnie na branży budowlanej oraz wszelkiego rodzaju wzmocnieniach mechanicznych w sektorze lotniczym i motoryzacyjnym – mówi agencji informacyjnej Newseria Innowacje Stephen Hodge z firmy Versarien.

Nanene to szczególny rodzaj grafenu. Świetnie przewodzi ciepło i energię elektryczną, jest zarówno elastyczny, jak i przezroczysty. Wyniki badań przeprowadzonych przez Uniwersytet w Manchesterze wskazują, że jest to materiał 200 razy mocniejszy od stali. Oznacza to, że jest on najsilniejszym znanym materiałem przewodzącym ciepło i energię elektryczną. Nanene można wykorzystać np. do poprawy wytrzymałości tworzyw sztucznych formowanych wtryskowo i w drukarkach 3D.

Z uwagi na swoje właściwości fizyczne, takie jak niezwykła wytrzymałość i elastyczność, grafen może zastąpić np. miedź stosowaną w produkcji przewodów elektrycznych. Materiał wykazuje ponadto zerową oporność na prąd, co czyni go superprzewodnikiem. Ogromnym rynkiem dla rozwoju tego materiału mogą być więc też technologie związane z ekranami dotykowymi czy szeroko pojęta elektronika.

– Grafen może nie tylko poprawić właściwości mechaniczne, lecz także właściwości opóźniające spalanie czy właściwości termiczne lub elektryczne. Możemy więc teraz naprawdę wykorzystać możliwości tych materiałów i znaleźć dla nich zastosowania komercyjne – mówi Stephen Hodge.

Zaprezentowany został już najlżejszy na świecie zegarek, powstały w wyniku współpracy firm Richard Mille i McLaren Applied Technologies. Kompozyt, z którego zbudowane jest urządzenie, zawiera 2 proc. grafenu. Dzięki jego obecności inżynierom udało się zmniejszyć masę przy zwiększeniu sztywności materiału. Ostatecznie cały zegarek wraz z paskiem waży zaledwie 40 gramów. To połowa masy przeciętnego zegarka na rękę. To jednak nie są jedyne korzyści ze stosowania grafenu.

– Dzięki zastosowaniu grafenu możemy podnieść wytrzymałość mechaniczną materiałów, mogą one być lżejsze i mniej się zużywać. Mamy nadzieję, że przyniesie to również ogromne korzyści dla środowiska. W branży towarów konsumpcyjnych główne zastosowanie naszych produktów ma związek z ograniczeniem ilości plastiku używanego w opakowaniach i w codziennym życiu – twierdzi ekspert.

Zastosowanie grafenu nie ogranicza się jednak tylko do wzmacniania materiałów sztywnych. Ogromny potencjał tego materiału tkwi także w branży tekstylnej. Pod koniec minionego roku zaprezentowane zostały buty z grafenu. Marka inov-8 wprowadziła na rynek dwa modele butów z gumowymi podeszwami wzmocnionymi grafenem. Zgodnie z zapewnieniami producenta buty są o połowę mocniejsze i twardsze w porównaniu do konkurencyjnych modeli, a zarazem bardziej elastyczne. Ich masa to od 335 do 345 gramów, czyli niewiele więcej niż lekkie buty do biegania, a innov-8 swoje grafenowe modele stworzył z myślą o turystyce.

Grafen zaczyna także stosować branża motoryzacyjna.

– Obecnie sprzedajemy nasze materiały firmom produkującym wyposażenie wnętrza samolotów, gdzie grafen wykazuje właściwości opóźniające spalanie. Dzięki temu można zastąpić materiały nieorganiczne, które przy spalaniu wydzielają dość toksyczne substancje. Przy spalaniu grafenu powstaje wyłącznie dwutlenek węgla, więc jest on mniej toksycznym materiałem o dużo lepszych właściwościach – przekonuje Stephen Hodge.

Według analityków z Grand View Research światowy rynek grafenu był w 2017 roku wyceniany na blisko 43 mld dol. Do 2025 roku średnioroczne tempo wzrostu ma się utrzymać na poziomie 38 proc.