Polski grafen dla biomedycyny i motoryzacji

Do sprzedaży trafiły wyprodukowane w warszawskim Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych arkusze grafenu o rozmiarach 50 x 50 cm . W przyszłości grafen może zrewolucjonizować m.in. biomedycynę, przemysł motoryzacyjny i zbrojeniowy.

Wielkopowierzchniowy grafen z IMTE wprowadziła do sprzedaży firma Nano Carbon.

„Technologia otrzymywania grafenu, którą ITME wykorzystuje do produkcji, wymaga zastosowania podłoża, na którym grafen można wyhodować. Zespół ITME robi to na folii miedzianej, z której można przenieść grafen na inny materiał. To nie jest prosta metoda wytwarzania, gdyż potrzebny jest do tego specjalistyczny reaktor wysokotemperaturowy oraz skomplikowana technologia” – podkreśla prezes Nano Carbon Jacek Augustyn.

„Dzięki osiągnięciom naszych naukowców w międzynarodowych projektach badawczych, udaje nam się wytwarzać grafen wielkopowierzchniowy o wymiarach 50 x 50 cm. A w ramach wcześniej nawiązanej współpracy, firma Nano Carbon sprzedaje arkusze grafenu o wymiarach 30 x 30 cm również wytwarzane w ITME” – mówi dr Włodzimierz Strupiński, kierownik Zakładu Epitaksji i Charakteryzacji ITME.

Dzięki swojej gładkiej i równej powierzchni, grafen produkowany w ITME będzie mógł być stosowany w biomedycynie. Badania w tej dziedzinie prowadzi zespół wrocławskich naukowców pod kierownictwem dr. Dariusza Białego z tamtejszego Uniwersytetu Medycznego oraz prof. Wiesława Stręka z Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN we Wrocławiu. Pracuje on nad zastosowaniem powłoki grafenowej w stentach naczyniowych, czyli przypominających sprężyny w rusztowaniach ze stali lub stopu chromowo-kobaltowego, umieszczanych wewnątrz naczynia krwionośnego podczas zabiegu angioplastyki (poszerzania naczyń krwionośnych zwężonych lub zamkniętych z powodu choroby). Dodatek grafenu może spowodować, że urządzenia medyczne takie jak stenty, sztuczne zastawki serca, cewniki czy elektrody stymulujące będą lepiej tolerowane przez organizm.

„W ITME produkujemy unikalnej, światowej jakości grafen epitaksjalny i płatkowy. Grafen płatkowy z naszego instytutu stosowany jest w badaniach nad leczeniem raka mózgu – glejaka, prowadzonych przez zespół prof. Ewy Sawosz-Chwalibóg z SGGW oraz w badaniach nad komórkami macierzystymi prowadzonymi wspólnie z Instytutem Jagiellońskim. Wytwarzamy też, w ramach projektów badawczych, gumy i kompozyty na bazie miedzi z dodatkiem grafenu płatkowego oraz papier grafenowy. Obecnie złożyliśmy ofertę na produkcję grafenu płatkowego w konkursie organizowanym przez Zakłady Azotowe w Tarnowie i uważamy, że nasza propozycja jest zdecydowanie konkurencyjna w stosunku do innych oferentów” – mówi dr hab. Katarzyna Pietrzak, zastępca dyrektora ds. naukowych ITME.

ITME pracuje również nad innymi praktycznymi zastosowaniami grafenu, istotnymi m.in. dla obronności państwa.

„W ramach programu OPTIGRAF opracowano funkcjonujące modele okien optycznych z przezroczystą grafenową warstwą grzewczą. Skonstruowane okna realizują założone funkcje grzania oporowego przy wysokiej transmisji światła w paśmie widzialnym i podczerwieni. Opracowano także konstrukcje okien z warstwą grafenową wklejoną pomiędzy warstwy szkła, dzięki czemu okna takie są odporne na warunki środowiskowe i zabiegi konserwacyjne. Tego typu rozwiązanie może mieć zastosowanie na potrzeby wojska, motoryzacji lub urządzeń optoelektronicznych” – powiedział PAP dr Grzegorz Gawlik z Zakładu Badań Mikrostrukturalnych ITME. Oprócz spółki Nano Carbon, partnerem projektu był Polski Holding Obronny.

W 2015 r. rozpoczął się dwuletni projekt GRAPHICA realizowany w ramach finansowanego przez UE konsorcjum M-ERA.NET. W pracach oprócz ITME i Nano Carbonu biorą udział podmioty z Niemiec – Instytut Elektroniki IHP z Frankfurtu nad Odrą i firma Aixtron z Aachen. Celem projektu jest opracowanie zastosowania grafenu w technologii krzemowej. Jednowarstwowy węgiel ma pomóc w pokonaniu fizycznych ograniczeń wynikających z miniaturyzacji rozmiaru tranzystorów w układzie scalonym.

Instytut wraz z Wydziałem Mechatroniki Politechniki Warszawskiej opracował w ramach projektu GRAFINKS pasty przewodzące na bazie grafenu możliwą ich aplikacją do zabezpieczania dokumentów. Partnerem przemysłowym realizowanego do 31 grudnia 2015 r. projektu była Polska Wytwórnia Papierów Wartościowych.

„Mój zespół kontynuuje prace w tym zakresie w ramach prowadzenia prac własnych oraz prac dyplomowych na Politechnice Warszawskiej” – mówi prof. Małgorzata Jakubowska z Zakładu Materiałów Grubowarstwowych ITME.

W projekcie GRAMCOM, prowadzonym przez zespół dr hab. Katarzyny Pietrzak, opracowano i wytworzono materiały kompozytowe o osnowie srebra lub miedzi z dodatkiem nanoform węgla. Kompozyty na osnowie srebra wykazują wyższą odporność na erozyjne działanie łuku elektrycznego i na erozję niż czyste srebro, co pozwala na ich stosowania jako styki niskonapięciowych łączników elektrycznych. Pozytywną cechą nowych materiałów na bazie srebra jest też to, że nie zawierają ani dodatków rakotwórczych, ani alergennych. Druga grupa opracowanych materiałów to kompozyty na bazie miedzi, charakteryzujące się wysoką przewodnością cieplną oraz współczynnikiem rozszerzalności cieplnej dopasowanym do materiału półprzewodnikowego, przeznaczone do laserów i innych układów elektronicznych.

W ramach ustanowionego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju programu wsparcia prac badawczych nad zastosowaniem grafenu Graf-Tech, naukowcy z Politechniki Wrocławskiej we współpracy z naukowcami z ITME zajmowali się również m.in. opracowywaniem ultraszybkich laserów światłowodowych, specjaliści z ITME byli odpowiedzialnie za technologie grafenowe w tym projekcie (UltraGraf) i czujników pola magnetycznego (GRAFMAG).

PAP/RIRM