30.04-01.05 Naszdziennik.pl

26
Poniedzia∏ek-Wtorek
30 IV – 1 V 2012
MYÂL JEST BRONIÑ
naszdziennik.pl
B
Samoloty z grafenu?
W∏aÊciwoÊci grafenu – wysokie
przewodnictwo pràdu i ciep∏a, a
jednoczeÊnie du˝a wytrzyma∏oÊç,
mogà mieç zastosowanie w tzw. in˝ynierii materia∏owej. Przyk∏ad?
– Powlekane grafenem tworzywa
sztuczne mogà przewodziç ciep∏o.
Mo˝na to wykorzystaç w niektórych uszczelkach, tak˝e u˝ywanych
w przemyÊle kosmicznym – wyjaÊnia dyrektor ITME dr Zygmunt
¸uczyƒski. Warto dodaç, ˝e dzi´ki
grafenowi takie uszczelki prócz
przewodzenia pràdu i ciep∏a by∏yby te˝ odporne na korozj´ i dzia∏anie czynników chemicznych.
Doktor ¸uczyƒski dodaje, ˝e takie w∏aÊciwoÊci materia∏u przysz∏oÊci mo˝na wykorzystywaç tak˝e do
pokrywania pow∏ok np. zbiorników na benzyn´ lub gaz. Po co?
– Dzi´ki zastosowaniu grafenu
zbiorniki na paliwa nie naelektryzujà si´ do tego stopnia, ˝e wystarczy iskra, by wylecia∏y w powietrze
– wyjaÊnia dr ¸uczyƒski.
Grafen mo˝e zmieniç równie˝
sposób budowy samolotów. Jego
jedna warstwa atomowa ma wytrzyma∏oÊç mechanicznà kilkaset
razy wi´kszà ni˝ stal o podobnej
gruboÊci. Wkrótce pokryte nim
kompozytowe materia∏y mogà zastàpiç ci´˝kie pow∏oki metalowe
samolotów, co pomo˝e ograniczyç
zu˝ycie paliw.
Rewolucja w energetyce?
Grafen mo˝e pomóc równie˝ zrewolucjonizowaç bran˝´ elektrycznà. DziÊ powa˝nà barierà w jej rozwoju sà bardzo ograniczone mo˝liwoÊci gromadzenia energii. Wytwarzane dotychczas np. baterie
elektryczne majà stosunkowo niewielkà pojemnoÊç. Tymczasem
je nawet podstawowym urzàdzeniem do badania próbek grafenu
– spektroskopem Ramana. Co
prawda Agencja Rozwoju Przemys∏u rozstrzygn´∏a konkurs na
dostaw´ takiego sprz´tu, ale dr
Strupiƒski zaznacza, ˝e w optymistycznym wariancie Instytut
otrzyma go dopiero w czerwcu.
Natomiast byç mo˝e pod koniec roku ITME oraz inne polskie
placówki, które chcia∏yby zajàç si´
badaniami nad grafenem, mog∏yby otrzymaç fundusze z wartego
60 mln z∏ programu Graftech. Narodowe Centrum Badaƒ i Rozwoju na poczàtku kwietnia rozpocz´∏o nabór wniosków.
FOT. M. BORAWSKI
Znów zostanà nam okruchy?
Instytut Technologii Materia∏ów Elektronicznych w Warszawie ca∏y czas prowadzi badania nad grafenem
Grafen
– materia∏
przysz∏oÊci
dzi´ki zastosowaniu grafenu mo˝na by∏oby produkowaç kondensatory o wielokrotnie wi´kszej pojemnoÊci, które jednoczeÊnie ∏adowa∏yby si´ wielokrotnie szybciej.
– Mo˝na sobie wyobraziç ju˝ nawet zbudowanie du˝ego kondensatora zasilajàcego np. elektryczny
autobus, który zaje˝d˝ajàc na p´tl´, ∏aduje si´ w ciàgu zaledwie kilku minut. Wtedy nie trzeba by∏oby
ju˝ budowaç ca∏ej trakcji elektrycznej do nap´dzania tramwajów
– przewiduje dr Strupiƒski.
Ale na tym nie koniec. Jak wyjaÊnia naukowiec, grafen ma równie˝ w∏aÊciwoÊci absorbowania
wodoru. Co to daje? – Mo˝na by∏oby u˝yç tego materia∏u do wytwarzania ogniw wodorowych, czyli do produkcji baterii, które by∏yby
o wiele taƒsze ni˝ te dzisiejsze i
znacznie bardziej pojemne – dodaje dr Strupiƒski.
WyÊcig o miliardy
Obecnie znana wieloÊç zastosowaƒ grafenu sprawia, ˝e zachodnie
firmy ju˝ liczà na gigantyczne zyski
dzi´ki niemu. O jakie pieniàdze toczy si´ gra? – To przekracza moje
wyobra˝enia. Ale obserwujàc zainteresowanie grafenem najwi´kszych Êwiatowych koncernów, poczàwszy od IBM, przez Noki´,
Samsunga, a nawet firmy chemiczne, na pewno nie chodzi o jakieÊ
pojedyncze miliardy – mówi
ostro˝nie in˝. Strupiƒski.
Prób´ wst´pnego oszacowania
rynku produktów na bazie grafenu
podj´∏a amerykaƒska firma badawcza BCC Research. Wed∏ug
niej tylko do 2020 r. sprzeda˝ produktów wykorzystujàcych uniwersalny materia∏ osiàgnie wartoÊç
675 mld USD. Sam rynek materia∏ów kompozytowych wykorzystujàcych surowiec przysz∏oÊci wyniesie
91 mld USD. Mo˝na wi´c przewidywaç, ˝e w kolejnych latach
sprzeda˝ towarów wykorzystujàcych grafen przekroczy wartoÊç biliona USD.
Dlatego w najwi´kszych firmach
Êwiata, zwykle dzia∏ajàcych te˝ w
najbogatszych paƒstwach, od kilku
lat przeznacza si´ miliony na rozwój badaƒ nad tym niezwyk∏ym
materia∏em.
– IBM, prywatna amerykaƒska
firma, dosta∏a na badania od rzàdu
amerykaƒskiego 30 mln USD,
choç wydawa∏oby si´, ˝e staç jà na
wszystko. Tam paƒstwo dba o to,
by tak˝e firmy prywatne przynajmniej nie odstawa∏y technologicznie od poziomu Êwiatowego –
wskazuje dr ¸uczyƒski.
Równie˝ w∏adze RFN wy∏o˝y∏y
kilkadziesiàt milionów euro na badania nad grafenem. W prace zaanga˝owano 28 grup badawczych,
Êwietnie wyposa˝onych, co – jak
dodaje dr ¸uczyƒski – przynosi
szybkie efekty. ZaÊ w Wielkiej Brytanii przeznaczono ok. 70 mln funtów (ok. 350 mln z∏) na badania w
tej dziedzinie.
ByliÊmy pierwsi
A jak na tym tle prezentuje si´ Polska? W odpowiedzi na pytania
„Naszego Dziennika” Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego odpisa∏o: „Wed∏ug naszych informacji Polska jest w Êcis∏ej czo∏ówce krajów europejskich finansujàcych badania w zakresie grafenu”. – Chyba od koƒca – kwituje
dr ¸uczyƒski.
¸atwiej zrozumieç jego sarkazm, gdy weêmie si´ pod uwag´
to, ˝e polscy naukowcy rzeczywiÊcie byli w czo∏ówce badaƒ nad
grafenem, ale… kilka lat temu.
Zaj´li si´ badaniami nad nim ju˝ w
2006 r., dwa lata po odkryciu tego
materia∏u przez Andrieja Gejma i
Konstantina Nowosio∏owa, pracujàcych na uniwersytecie w Manchesterze (Wielka Brytania). Gdy
Dr in˝.
W∏odzimierz
Strupiƒski liczy,
˝e z polskiego
patentu
przemys∏owej
produkcji grafenu
skorzysta nasza
gospodarka
FOT. M. BOBER
adania nad grafenem
zacz´∏y si´ dopiero
przed kilkoma laty, naukowcy ju˝ dziÊ nazywajà go materia∏em przysz∏oÊci –
jest wywarzany z w´gla i ma gruboÊç zaledwie… 1 atomu. Jest
niewidoczny go∏ym okiem. Dlatego nanosi si´ go na inne materia∏y, np. krzemowe p∏ytki. Ale choç
jego warstwa jest tak „cienka”,
nadaje pokrytym nim materia∏om
niezwyk∏e w∏aÊciwoÊci.
– W elektronice wykorzystuje si´
szczególne w∏asnoÊci transportu
elektronów, które w tym materiale
zachowujà si´ jak fotony. To znaczy, ˝e wykorzystujàce grafen urzàdzenia dzia∏a∏yby np. 100 razy szybciej i by∏yby 100 razy wydajniejsze
ni˝ te wytwarzane dotychczas. Mog∏yby np. poprawiaç parametry po∏àczeƒ internetowych. Ten materia∏
przenosi elektronik´ w zupe∏nie
nowy wymiar, zbli˝ajàc ju˝ jej poziom rozwoju do mechaniki kwantowej – wyjaÊnia prowadzàcy badania nad grafenem dr in˝. W∏odzimierz Strupiƒski z Instytutu Technologii Materia∏ów Elektronicznych w Warszawie. W ten sposób
grafen pozwala∏by na wyprodukowanie np. tabletu o gruboÊci folii i
o podobnej gi´tkoÊci, który da
si´… zwinàç w rulonik.
Ale to nie jedyne zastosowanie
grafenu. – Mo˝na sobie wyobraziç
jego wykorzystanie tak˝e do produkcji baterii s∏onecznych – dodaje
dr Strupiƒski. W dodatku dzi´ki temu, ˝e jest przezroczysty, a jednoczeÊnie bardzo dobrze przewodzi
pràd elektryczny, budzi wielkie zainteresowanie producentów szyb
samochodowych jako niewidoczna
folia podgrzewajàca i jednoczesne
wzmocnienie mechaniczne.
przed dwoma laty otrzymali oni
Nagrod´ Nobla za swoje odkrycie,
polscy naukowcy byli ju˝ zaawansowani w badaniach. – W 2006 r.
mieliÊmy takie mo˝liwoÊci, bo
wówczas wzros∏a dotacja statutowa dla nas, którà otrzymujemy z
ministerstwa nauki – podkreÊla
dr ¸uczyƒski. Efektem badaƒ by∏o
opracowanie najtaƒszej jak dotychczas metody wytwarzania grafenu o najlepszych parametrach
do zastosowania w elektronice.
Metoda ta zosta∏a na szcz´Êcie
zg∏oszona do opatentowania.
Jednak od tego czasu Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy˝szego pod rzàdami Platformy Obywatelskiej… obci´∏o fundusze dla
ITME, dzi´ki którym prowadzono
badania nad grafenem. – Podczas
gdy w tym szcz´Êliwym roku 2006
mieliÊmy dotacj´ w wysokoÊci
13 mln z∏, to dziÊ mamy niespe∏na
10 mln, bo przez ca∏y ten czas sukcesywnie zmniejszano dotacj´ –
skar˝y si´ dr ¸uczyƒski. T∏umaczy,
˝e wielokrotnie zabiega∏ w
MNiSW o dofinansowanie przynajmniej zakupu aparatury do badaƒ. – Wszystkie moje wnioski le˝à dotàd gdzieÊ w szufladach
MNiSW – podsumowuje.
Rzàd przespa∏
najlepszy czas
Tymczasem w dziedzinie zaawansowanych technologii, zw∏aszcza o
tak strategicznym znaczeniu dla
przemys∏u, czas ma ogromne znaczenie ze wzgl´du na ogromnà
konkurencj´. Jednak rzàd Donalda
Tuska zdà˝y∏ w tym okresie „zreformowaç” nauk´, ale w taki sposób, ˝e nadal nie ma mechanizmów
jej wspó∏pracy z przemys∏em, tak
by mo˝na by∏o szybko wdra˝aç wyniki prac polskich naukowców do
produkcji przynoszàcej zyski.
Dyrektor ¸uczyƒski t∏umaczy,
˝e do tej pory ITME nie dysponu-
Naukowcy wskazujà, ˝e trudno
b´dzie obecnie nadrobiç opóênienia. Co b´dzie, jeÊli dokonania naukowców nie zostanà szybko
wdro˝one do produkcji przemys∏owej? – B´dziemy mogli pójÊç do
najbli˝szego supermarketu i kupiç
sobie jakieÊ urzàdzenia z wykorzystaniem grafenu produkowane w
ró˝nych krajach Êwiata, tylko nie w
Polsce – podsumowuje dyrektor
¸uczyƒski. Dodaje, ˝e IBM w
czerwcu ub.r. pokaza∏ pierwszy
uk∏ad scalony wykonany z wykorzystaniem grafenu, a koreaƒski
Samsung przygotowuje si´ do produkcji p∏askich ekranów do telewizorów i komputerów pokrytych
tym materia∏em.
Dyrektor ITME zastrzega, ˝e
badania nad grafenem nie sà jeszcze ca∏kowicie stracone, ale najwi´ksze nadzieje wià˝e jedynie z
prywatnymi firmami, które by∏yby
w stanie stosunkowo szybko wykorzystaç wyniki badaƒ do produkcji
okreÊlonych towarów. Jednak z
powodu opóênienia naszego kraju
nad post´pem badaƒ i wykorzystania ich w produkcji przemys∏owej
mo˝e si´ okazaç, ˝e polskie firmy
b´dà produkowa∏y co najwy˝ej
produkty na tzw. nisze rynkowe. W
ten sposób z ogromnej szansy na
rozwój polskiej nauki, przemys∏u i
podniesienie poziomu ˝ycia w Polsce b´dziemy musieli zadowoliç si´
jedynie „okruchami” zysków z wytwarzania ma∏o skomplikowanych,
choç dochodowych produktów na
bazie grafenu.
Wdro˝enie produkcji bardzo
op∏acalnych procesorów na bazie
grafenu to koszt rz´du… kilkudziesi´ciu miliardów USD. Dlatego na razie ˝adna z polskich niewielkich wcià˝ firm nie jest w stanie sprostaç takiemu wyzwaniu.
Jednak przy wsparciu instytucji
publicznych i paƒstwa mog∏oby
powstaç coÊ w rodzaju polskiej
„grafenowej doliny”. – By∏oby
bardzo dobrze, gdyby w Polsce
powsta∏a taka „grafenowa dolina”, ale to wymaga ogromnych
nak∏adów, nie tylko finansowych
– zastrzega Tomasz åwienk,
rzecznik Êlàskiej firmy Digital Core Design, która projektuje architektur´ procesorów. Jej rozwiàzania sà dziÊ wykorzystywane w milionach komputerów produkowanych na Êwiecie.
Najgorsze jest jednak to, ˝e – jak
przyznajà polscy naukowcy – jeÊli
nie zostanà stworzone mechanizmy
wspó∏pracy mi´dzy przemys∏em i
naukowcami, nawet najlepsze wynalazki tych ostatnich pozostanà jedynie na papierze lub… zostanà
sprzedane zagranicznym firmom,
przynoszàc im krociowe zyski. A
rzàd nadal b´dzie zajmowa∏ si´ wyskokami Palikota, walkà z PiS albo
zaciskaniem pasa Polakom… Mariusz Bober