Klimat.

2019-04-17 16:14
  • Grafen är 200 gånger starkare än stål, ändå böjbart och lätt, med förmågan att släppa igenom ljus och samtidigt leda ström.
    Grafen är 200 gånger starkare än stål, ändå böjbart och lätt, med förmågan att släppa igenom ljus och samtidigt leda ström.
  • ”Det är svårt att säga exakt när, olika områden mognar olika snabbt, men ja, i framtiden tror jag inte vi kommer höja på ögonbrynen om grafen är en viktigt komponent i mycket av det vi har runt omkring oss”, säger Jari Kinaret. Bild: Karin Annebäck
    ”Det är svårt att säga exakt när, olika områden mognar olika snabbt, men ja, i framtiden tror jag inte vi kommer höja på ögonbrynen om grafen är en viktigt komponent i mycket av det vi har runt omkring oss”, säger Jari Kinaret.
Puffetikett
Dagens ETC

Materialet som har oändliga möjligheter

Det kan göra batterier lättare, förlänga livslängden på sol­celler, revolutionera tekniken för vattenrening och till och med förhindra att betong­byggen som broar rasar. Snart tio år efter att världen fick upp ögonen för grafen är några av materialets användningsområden allt närmre att bli verklighet.

Ett perfekt material med ändlösa möjligheter. 200 gånger starkare än stål, ändå böjbart och lätt, med förmågan att släppa igenom ljus och samtidigt leda ström. När Andre Geim och Konstantin Kovoselov belönades med Nobelpriset i fysik för sina banbrytande experiment med grafen, kände få utanför forskarvärlden till det nya kolmaterialet. Det hade då bara gått sex år sedan de båda fysikerna upptäckte grafen. Men snart blev potentialen uppenbar, och 2013 valde EU att satsa en miljard euro under en tioårsperiod på ett stort grafen-projekt. En jättesatsning, med förhoppning om att grafen går från att vara ett ämne att forska på till att bli en del av vår vardag.


Prenumerera på ETC:s Klimatnyhetsbrev

 

I mitten av allt sitter Jari Kinaret, professor i fysik på Chalmers i Göteborg. Här, från ett litet rum på våning sju i det så kallade Origohuset, med en slående utsikt över Göteborg, leder han forskningen som många har kallat revolutionerande. Jari Kinaret använder själv inte det ordet, men han har inte blivit mindre övertygad om grafenets potential. Möjligheterna är i det närmaste oändliga.

– Att grafen kan användas inom så många olika områden är ganska unikt. Det handlar om allt från kompositmaterial, elektronik, batterier till medicinteknik och fritidsprodukter, säger Jari Kinaret.

Kommit olika långt

Hundratals forskare i Europa är på olika sätt involverade, och 146 organisationer och företag finns med som partners. För Jari Kinaret är det omöjligt att ha exakt inblick i vad som händer inom de olika forskningsområdena, men att det har hänt en hel del sedan flaggskeppet sjösattes är uppenbart.

– Inom många områden har vi kommit långt, och när det gäller till exempel fritidsprodukter som hjälmar och skidor finns grafen redan på marknaden. Grafen ingår även som en komponent i material i delar av vissa bilar. Men inom andra områden dröjer det av regulatoriska skäl, som i flygplansindustrin och inom medicintekniken.

Även inom elektronik och data- och telekommunikation har grafen börjat lämna forskningsstadiet.

Det som gör att grafen lämpar sig särskilt bra som ledande material är att elektronrörligheten är mycket snabb, betydligt snabbar än i kisel till exempel, som är det ämne som de flesta elektroniska komponenter består av idag. Det innebär till exempel att konverteringen av information mellan datorer och optiska fibrer kan gå väldigt mycket snabbare än idag.

– Vi kan demonstrera produkter vars prestanda överstiger alla konkurrerande teknologier. Men nu är vi i läget att tillverkningsprocessen måste utvecklas. Vi behöver kunna tillverka en miljon komponenter, och kunna garantera att 99 procent av dem fungerar. Där är vi inte än, säger Jari Kinaret.

Ökar solcellers livslängd

Han tror dock att vi kommer att hamna där. Precis som att han tror att grafen kommer bli en del av många andra produkter, som batterier. Grafen skulle kunna göra till exempel bilbatterier både lättare och mer effektiva. Ett annat område där grafen kan bidra är inom solcellsområdet. Perovskitsolceller, även kallade nästa generations solceller, kan få betydligt längre livslängd om de får ett grafenlager ovanpå.

– Idag har de ganska kort livslängd eftersom de är känsliga för syre. Med ett grafenlager ovanpå släpps ljuset igenom, men inte syret. Då kan livslängden förlängas markant.

Det har också talats om grafen som en komponent i betong. Men Jari Kinaret menar att det är så stora mängder av betong som krävs vid ett husbygge till exempel, att det inte är rimligt att blanda i grafen. Däremot kan en betongyta behandlas med grafen.

– Dels kan grafen förbättra självrengörande betong, så att en vit byggnad förblir vit. Och dels kan betong också göras elektroniskt ledande. Det här är lite spekulativt, men det skulle kunna användas för att övervaka betongstrukturers integritet. Alltså, om det blir sprickor i betongen så ändras den elektriska ledningsförmågan och det sänds ut en varning. Då skulle det gå att undvika katastrofer, som den i Genua där en bro ­kollapsade.

”Synnerligen spännande”

Men det som enligt Jari Kinaret kanske är allra mest spännande just nu är membranteknologi och vattenrening. Både havsvatten och avloppsvatten kan renas med hjälp av grafen. Ett behov som redan är stort – och som väntas bli ännu större.

– Ett membran av grafen är bara ett atomlager tjock, men ändå går ingenting igenom. Genom att göra hål i den strukturen kan vi välja vad som ska gå igenom och vad som inte gör det. Det är synnerligen spännande, säger Jari Kinaret.

Nu har drygt halva projekttiden gått, och kommande år räknar Jari Kinaret med nya framsteg. Tio spjutspetsprojekt har valts ut som det ska fokuseras extra mycket på. Det handlar bland annat om vattenrening, om att utveckla 5G-teknologier, om elbilsbatterier och om optoteknik för självkörande bilar. Så förhoppningen då, om att grafen ska finnas i vår vardag, kommer den att infrias? Ja, det är Jari Kinaret övertygad om.

– Det är svårt att säga exakt när, olika områden mognar olika snabbt, men ja, i framtiden tror jag inte vi kommer höja på ögonbrynen om grafen är en viktigt komponent i mycket av det vi har runt omkring oss.

800dagar

DIGITAL PRENUMERATION

TVÅ VECKOR GRATIS!

Läs alla artiklar från Dagens ETC utan kostnad första två veckorna. Därefter är priset 199 kronor/månad. Ingen bindningstid. Du får dessutom Dagens ETC direkt till din mejl, alla dagar i veckan. Beställ för att läsa direkt.

Genom att klicka på ”Prenumerera” godkänner du prenumerationsvillkoren och samtycker till att ETC-företagen hanterar dina personuppgifter

Grafen

Består av kol som bara är ett atomlager tjockt. Kol­atomerna är så kraftigt bundna till varandra att ­grafenet, i relation till sin vikt, är runt 200 gånger starkare än stål. Grafen är också tunt, böjbart, genomskinligt och ledande.

EU graphene flagship project sjösattes 2013. Jari Kinaret är initiativtagare till projektet, och flagg­skeppets befälhavare.