Polscy naukowcy pracują nad nowymi zastosowaniami grafenu

Część nowych rozwiązań grafenowych trafi już niedługo na rynek. Opracowują je naukowcy z warszawskiego Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki należącego do Sieci Badawczej Łukasiewicz.

Grafen jest jedną z alotropowych odmian węgla. To płaska warstwa pojedynczych atomów węgla ułożonych w sześciokątne struktury, przypominające wyglądem plaster miodu. Jest to bardzo wytrzymały materiał, a przy tym bardzo lekki i elastyczny. Doskonale przewodzi też ciepło i prąd elektryczny. Dlatego grafen jest wskazywany jako innowacyjny materiał o całym szeregu zastosowań, który w świecie elektroniki w przyszłości mógłby zastąpić krzem. Kolejnym, szczególnie perspektywicznym obszarem jest jego wykorzystanie w biomedycynie.

– Jednym z zastosowań grafenu w kontekście biomedycznym są terapie antynowotworowe. W tym obszarze wraz z naukowcami z SGGW jesteśmy właścicielem patentu dotyczącego modyfikacji grafenu płatkowego z wykorzystaniem nanocząsteczek platyny, która ma udowodnione działanie przeciwnowotworowe. Odpowiednio przygotowany materiał może być wykorzystany jako nośnik leku, który dostaje się w miejsce zmienione nowotworowo, przylega do komórki  guza, dzięki czemu platyna przenika do jego wnętrza. Nasze badania, które zostały już opublikowane w prestiżowych czasopismach o zasięgu międzynarodowym, pokazują, że guz poddany takiej terapii zmniejsza się, co świadczy o jej skuteczności – wyjaśnia w rozmowie z agencją Newseria Biznes dr inż. Adrian Chlanda, zastępca kierownika Grupy Badawczej Grafen i Kompozyty w Łukasiewiczu – Instytucie Mikroelektroniki i Fotoniki.

Zadaniem grafenu jest dostarczenie skondensowanej dawki takich cząsteczek w miejsce zmienione nowotworowo i umożliwienie wchłonięcia tych cząsteczek przez komórki nowotworowe, co doprowadza w ten sposób do ich śmierci.

Grafen może mieć wiele różnorodnych zastosowań w obszarze biomedycznym, chociaż naukowcy oceniają, że na wprowadzenie produktów grafenowych na ten rynek trzeba jeszcze poczekać, głównie ze względu na długi proces badań przedklinicznych i klinicznych. Potencjał grafenu obejmuje też przemysł kosmetyczny.

Naukowcy pracują również nad materiałami kompozytowymi z dodatkiem grafenu, który sprawia, że są one bardziej wytrzymałe. Z pasty grafenowej, czyli zawiesiny o bardzo dużym stężeniu, są w stanie wytworzyć papier grafenowy, który może mieć zastosowanie w odprowadzaniu ciepła z urządzeń elektronicznych. Wydajne odprowadzanie ciepła z urządzeń elektronicznych niesie ze sobą dwie korzyści: poprawia jego parametry użytkowe oraz wydłuża jego żywotność.

– Liczymy, że odbiorcą naszego grafenu będą przede wszystkim rynki nowoczesnych materiałów kompozytowych, gdzie grafen płatkowy pod postacią zredukowanego tlenku grafenu mógłby istotnie poprawić właściwości mechaniczne przy jednoczesnym zmniejszeniu wagi. Myślimy tu m.in. o konstrukcjach kadłubów łodzi, katamaranów, ale także ultralekkich samolotów – mówi dr inż. Tymoteusz Ciuk, kierownik Grupy Badawczej Grafen i Kompozyty w IMiF.

Inne potencjalne zastosowanie grafenu to magazyny energii i baterie.

– Grafen może być wykorzystany jako podstawowe elementy – czyli katoda i elektroda – budujące baterię. Możemy też zastosować go jako warstwę wierzchnią ogniwa, dzięki czemu bateria będzie szybciej odprowadzać ciepło i wolniej się nagrzewać. Gdybyśmy pomyśleli o powerbanku wytworzonym z grafenu, ładowałby się on szybciej, przy okazji szybciej ładując też nasze urządzenia, umożliwiając ich dłuższą i bezpieczniejszą eksploatację – wyjaśnia dr inż. Adrian Chlanda.

Innym zastosowaniem, nad którym pracują naukowcy, są lakiery antykorozyjne oraz smary. – W naszym portfolio posiadamy patent wraz z naukowcami z WAT i Łukasiewicza – IMP na wodorozcieńczalny lakier z dodatkiem grafenu. Jego działanie antykorozyjne zostało już udowodnione, więc za jakiś czas będziemy w stanie zaproponować ten produkt komercyjnie – mówi dr inż. Adrian Chlanda.

Łukasiewicz – Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki ma wieloletnie doświadczenie w badaniach nad grafenem płatkowym. Grafen może występować w formie roztworu lub po wysuszeniu – w formie proszku o różnej wielkości płatków, dlatego znajduje tak dużo potencjalnych zastosowań. Żeby możliwe było wykorzystanie go w produktach biomedycznych, konieczne jest zagwarantowanie wysokiej jakości (czystości) i powtarzalnych właściwości finalnego materiału. Na tym i obniżeniu kosztów produkcji skupiają się naukowcy warszawskiego instytutu, by umożliwić wdrożenie produktów na bazie grafenu na rynek. Jak podkreśla dr inż. Tymoteusz Ciuk, ośrodek jest w stanie zaproponować materiał opracowany pod konkretne wymagania odbiorcy dzięki wysokiej klasy aparaturze wykorzystywanej w laboratoriach Instytutu Mikroelektroniki i Fotoniki.

Sieć Badawcza Łukasiewicz to trzecia pod względem wielkości sieć badawcza w Europie, obejmująca grupę 4500 naukowców pracujących w ponad 50 lokalizacjach: Instytutach Łukasiewicza i ich oddziałach w całej Polsce. Potencjał Łukasiewicza skupia się wokół takich obszarów badawczych jak: zdrowie, inteligentna mobilność, transformacja cyfrowa oraz zrównoważona gospodarka i czysta energia.

Źródło: Newseria Biznes