Grafen materiałem o dużych możliwościach aplikacyjnych

• Strona główna
• Artykuły
• Grafen materiałem o dużych możliwościach aplikacyjnych

2018-07-23  / Autor: Anna Jarosik

Grafen jest dwuwymiarową (płaską) matrycą atomów węgla, ułożonych w kratownicy, o strukturze plastra miodu. Kompozyty grafenowe to materiały powstające w wyniku połączenia dwóch lub więcej materiałów grafenowych o różnych właściwościach, w celu uzyskania materiału końcowego o wyjątkowych właściwościach. Materiały te nie mieszają się ze sobą ani nie rozpuszczają nawzajem, lecz pozostają w końcowej, złożonej strukturze. Kompozyty grafenowe mają kilka potencjalnych zastosowań w różnych gałęziach przemysłu końcowego (elektronika, budownictwo i konstrukcje, przemysł lotniczy, motoryzacyjny, magazynowanie i generowanie energii, tekstylia, farby i powłoki, urządzenia opieki zdrowotnej). Głównym czynnikiem tak szerokich możliwości stosowania są właściwości materiału, m.in. wysokie przewodnictwo cieplne oraz duża sztywność mechaniczna. Brak odpowiedniego procesu produkcyjnego jest natomiast kluczowym wyzwaniem dla producentów kompozytów grafenowych, co utrudnia wytwarzanie znacznych ilości grafenu w krótkim czasie. Ten czynnik działa generalnie jak silny hamulec dla rynku.

Chemiczne osadzanie z fazy gazowej jest szeroko stosowaną techniką produkcji kompozytów grafenowych. Dzięki tej metodzie wytwarzana jest tzw. monowarstwa grafenu, bezpośrednio na podłożu miedzianym lub niklowym. Inną metodą wytwarzania kompozytów z grafenu jest tzw. odwarstwianie grafenu, które rozbija wszystkie ułożone warstwy grafitu celem wytworzenia mono-warstwy grafenu. W związku z tym dostępność tylko tych dwóch, dość zaawansowanych technologicznie metod, w przypadku komercyjnej produkcji kompozytów grafenowych hamuje wzrost tego rynku.

Właściwości mechaniczne kompozytów grafenowych można poprawić poprzez włączenie grafenu do polimerów, wykorzystując w ten sposób zalety grafenu, w mechanicznym wzmocnieniu polimerów, w stosunku do istniejących wypełniaczy węglowych, takich jak czerń węglowa, grafit ekspandowany i jednościenne nanorurki węglowe. Przewiduje się, że globalny segment kompozytów grafenowych na bazie polimerów będzie się rozwijał z uwagi na wzrost popytu na „lekkie” pojazdy oraz aplikacje w branżach końcowych, takich jak elektronika, budownictwo i motoryzacja oraz w lotnictwie i segmencie zajmującym się magazynowaniem, i generowaniem energii elektrycznej. W ciągu ostatnich kilku lat grafen i jego pochodne zostały włączone do szerokiej gamy polimerów, m.in. żywicy epoksydowej, polistyrenu, polipropylenu, politereftalanu etylenu i polianiliny.

Pod względem uzyskiwanych przychodów to Ameryka Północna (przychody na poziomie 3,743 mld dolarów), jak i Europa przodują na rynku kompozytów grafenowych. Do 2026 r. tempo wzrostu wynieść ma na tych dwóch rynkach ok. 39% rocznie.

Wśród najważniejszych graczy aktywnych na rynku kompozytów grafenowych znaleźć można takie firmy, jak Haydale Graphene Industries; Graphene Nanochem; NanoXplore; Applied Graphene Materials; XG Sciences; Directa Plus; Graphene Composites Ltd.; Graphene 3D Lab Inc.; Graphmatech AB; Nano Graphene Inc. oraz PMG 3D Technologies Company Limited.

grafen