Biuletyn PW / Nauka i Dydaktyka / Nauka / Co się dzieje z grafenem na Politechnice Warszawskiej?

Co się dzieje z grafenem na Politechnice Warszawskiej?

Politechnika Warszawska należy do ścisłej europejskiej czołówki ośrodków naukowych, które mogą pochwalić się nie tylko prowadzeniem badań nad grafenem i nowymi materiałami dwuwymiarowymi, ale również konkretnymi wdrożeniami w tym zakresie.

Politechnika Warszawska (PW) w ramach krajowych i międzynarodowych projektów od ponad 10 lat prowadzi intensywne badania nad grafenem - jego aplikacjami oraz technologiami wytwarzania (ponad 250 publikacji naukowych w prasie międzynarodowej oraz kilkanaście patentów). Jako jedyna uczelnia wyższa w Polsce jest członkiem konsorcjum programu Graphene Flagship - największej w historii Unii Europejskiej inicjatywy badawczej. Prace PW w ramach tego projektu, prowadzone m.in. w nowoczesnym Centrum Zaawansowanych Technologii (CEZAMAT), zaplanowane są co najmniej do marca 2022 r.

Uczelnia współpracuje z partnerami naukowymi i przemysłowymi ze Szwecji, Wielkiej Brytanii, Austrii oraz Chin nad dalszym rozwojem technologii grafenu epitaksjalnego na węgliku krzemu dla zastosowań m.in. w technologiach 5G. Doktoranci PW prowadzą wspólne badania w instytucjach naukowych Europy, m.in. w Cambridge oraz Madrycie.

Realizujemy wiele prestiżowych projektów krajowych prowadząc badania nad grafenem oraz nad nowymi materiałami o strukturze dwuwymiarowej: Team-Tech (FNP), Lider (NCBR), TechmatStrateg (NCBR), Sonata (NCN), Diamentowy Grant (MNiSW), Preludium (NCN).

Zdjęcie z mikroskopu elektronowego serca grafenowego czujnika światła podczerwonego - urządzenie nanoelektroniczne wykonane na Wydziale Fizyki PW. Autor: dr inż. J. Judek

W Politechnice Warszawskiej zostało powołane Laboratorium Grafenowe (Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej) dedykowane wytwarzaniu nanomateriałów węglowych, ich charakteryzacji i poszukiwania nowych zastosowań, np. hybrydowe materiały fluoroscencyjne i absorbery promieniowania podczerwonego czy nawet tak egzotyczne rozwiązanie jak opracowanie nowych żelkotów poliestrowych do wykorzystania w budowie jachtu nowej generacji Delphia Nano Solution. Jesteśmy również inicjatorem spółek spin-off, które pracują nad transferem technologii i aplikacji grafenowych do przemysłu oraz wdrożeniem do produkcji. Ponadto, wiele przedsiębiorstw współpracuje z PW w zakresie badań aplikacyjnych w ramach wspólnych projektów i umów bilateralnych.

Prowadzone w Politechnice Warszawskiej prace nad grafenem obejmują dwa typy tego materiału - grafen płatkowy oraz grafen epitaksjalny (foliowy). - Uczelnia ma kilka linii technologicznych produkujących grafen płatkowy zarówno metodami chemicznymi na drodze utleniania i redukcji tlenku grafenu, jak i metodą tzw. bezpośredniej eksfoliacji w fazie płynnej. W zeszłym roku uruchomiono nową metodę produkcji płatków grafenów, tanią, ekologiczną i łatwo skalowalną dla przemysłu. Obecnie PW jest w trakcie procesu patentowania tej nowej technologii - mówi prof. Mariusz Zdrojek, szef grafenowej grupy badawczej na Wydziale Fizyki PW.

Uczelnia uruchomiła także technologię produkcji grafenu epitaksjalnego (na folii miedzianej) na potrzeby prowadzonych własnych badań aplikacyjnych. W Politechnice Warszawskiej została również opracowana technologia i uruchomiona produkcja zupełnie nowych materiałów dwuwymiarowych z rodziny grafenu - MXenes (Wydział Inżynierii Materiałowej). Opracowano również syntezę nowego dwuwymiarowego materiału - dwusiarczek molibdenu (MoS2) - metodą epitaksji.

Do ciekawszych aplikacji grafenowych opracowanych w PW oraz we współpracy z przemysłem polskim należą:

  • Ultraszybki fotodetektor podczerwieni nowej generacji zrealizowany w 2015 roku w ramach projektu Graf-Tech. W urządzeniu tym grafen pełni kluczową rolę elementu aktywnego. Urządzenie jest w fazie przedwdrożeniowej (Wydział Fizyki);
  • Elektroniczne nanourządzenia do zastosowania w elektronice dużych częstotliwości (do szybkich detektorów, sensorów, diód) - wynik projektu Lider. Aktualnie w trakcie przygotowania zgłoszenia patentowego (Wydział Fizyki);
  • Nowe nanokompozyty do ochrony przed promieniowaniem elektromagnetycznym do zastosowań w cyberbezpieczeństwie, przemyśle elektronicznym, lotniczym i w technologii 5G. Rozwiązanie zgłoszono do europejskiego urzędu patentowego (Wydział Fizyki);
  • Termoprzewodzące pasty grafenowe do zastosowania w elektronice jako nowoczesne materiały do odprowadzenia ciepła. Przewodzące tusze i pasty grafenowe dostosowane do technologii druku na różnych powierzchniach (np. ubraniach czy banknotach) - działające jako transparentne elektrody. Technologia opatentowana (Wydział Mechatroniki);
  • Technologie membran do mobilnych stacji oczyszczania wody pitnej, w których zastosowanie grafenu poprawiało ich selektywność (Wydział Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej);
  • Grafen jako warstwa antykorozyjna - wynik projektu GrafTech wspólnie z parterem badawczym (Wydział Fizyki);
  • i inne tj. elastyczne wyświetlacze, czujniki ciśnienia, czujniki glukozy, biosensory aminokwasów.

Naukowcy z Politechniki Warszawskiej już od kilku lat pracują również nad zastosowaniem innych materiałów 2D. Rezultatem tej działalności są nowe pomysły wykorzystania tych materiałów do produkcji kompozytów dla sektora lotniczego i kosmicznego, jako innowacyjna platforma dostarczania leków, nowe nanourządzenia optoelektroniczne oraz urządzenia dla elektroniki terahertzowej.

Politechnika Warszawska ma odpowiedni know-how, materiały, infrastrukturę oraz najlepszych w kraju specjalistów, dzięki czemu utrzymuje wysoką pozycję w pracach nad rozwojem technologii i aplikacji innych materiałów dwuwymiarowych, uznanych za strategiczne dla nowoczesnych gałęzi przemysłu.

Powiązane materiały:

Politechnika Warszawska w europejskim flagowym projekcie grafenowym
Dr hab. inż. Mariusz Zdrojek, prof. PW o rozwiązaniach wykorzystujących grafen

CYTAT TYGODNIA

"

 

Prawdziwy przyjaciel to nie ten,
który odwala za ciebie całą robotę, lecz ten który uświadomi ci, że wszystko masz zrobić sam

 

 

Edward Stachura

"

KONTAKT

Biuletyn Politechniki Warszawskiej

Pl. Politechniki 1, 00-661 Warszawa

Tel. 22 234 71 71, 22 234 71 81

Biuro Rektora Politechniki Warszawskiej

www.biurorektora.pw.edu.pl

REDAKCJA

Biuletyn Politechniki Warszawskiej
Wydawnictwo elektroniczne skierowane do społeczności Uczelni redagowane przez Biuro Rektora.

Zapraszamy do zgłaszania wydarzeń!

Sekcja ds. Komunikacji Społecznej i Mediów

Redakcja Biuletynu Politechniki Warszawskiej

MNiSW