Supermaterialet grafén kan fremstilles billigere med ny metode. (Bilde: Wikipedia)

BILLIGERE GRAFÉN

Ny metode kan fremstille grafén til en hundredel av prisen

Kan bety gjennombrudd i kommersialisering av supermaterialet.

Forskere ved universitetet i Glasgow har sammen med forskere fra Bilkent-universitetet i Tyrkia utviklet en ny metode for å fremstille grafén i store flak til en billig penge.

For selv om det tilsynelatende daglig annonseres ett eller annet nytt område supermaterialet grafén kan forbedre, er realiteten at etterspørselen etter materialet er lav. Til nå er det først og fremst brukt i forskningsøyemed, slik at behovet for materialet har vært relativt lavt.

Noe av grunnen er at det forholdsvis kostbart å fremstille. Det er i seg selv litt paradoksalt, ettersom stoffet først ble fremstilt ved å legge grafitt på vanlig limbånd, og så fjerne lag for lag med denne.

Noen få produkter med grafén finnes på markedet, som lettere tennisracketer, lettere ski, og en effektiv kjølepasta til prosessorer, ifølge Graphene-info.com. Potensialet er imidlertid langt større enn dette, spesielt innen elektronikk.

Det produseres lite grafén

Grafén er det tynneste materialet vi kan lage, og består av et enkelt lag med karbonatomer. Det er likevel svært fleksibelt, og 300 ganger sterkere enn stål. Det leder også elektrisitet bedre enn silisium.

Materialet kan potensielt revolusjonere en rekke områder, men få produkter har kommet på markedet, og produksjonen er fortsatt liten. I fjor var den årlige globale produksjonen omtrent 150 tonn. Det meste blir produsert ved hjelp av en metode kalt kjemisk dampavsetning.

Dette innebærer kort sagt at man varmer et metallsubstrat av for eksempel kobber til 1000 grader celcius, og tilsetter metan- og hydrogengass.

Dette skaper en reaksjon som gjør at karbonatomer fra metanet avsettes på substratet. Ovnen må så kjøles raskt ned for å unngå at karbonet klumper seg sammen til grafitt.

Det er mer effektivt enn å bruke limbånd, og gjør det enklere å lage store flak med grafén.

En hundredel av prisen

Glasgow-forskernes nye fremstillingsmetode er basert på samme type kjemisk dampavsetning, men materialene som trengs er billigere.

De har laget grafén av høy kvalitet på overflaten til kobberfolie som brukes som negativ elektrode i litiumionebatterier. Altså er kobberfolien allerede kommersielt tilgjengelig.

Prisen er rundt 8,5 kr (1 USD) per kvadratmeter, mens kobberet som er brukt i andre metoder kan koste 1000 kroner (115 USD) for tilsvarende mengde.

– Denne dyrere formen for kobber krever ofte forberedelser før det kan brukes, noe som bidrar til ytterligere kostnader i prosessen, sier Dr Ravinder Dahiya ved universitetet i Glasgow i en pressemelding.

Holder høyere kvalitet

Disse superkondensatorene er produsert ved hjelp av en DVD-brenner, og kan i fremtiden ha stor betydning for hvordan elektronikk utvikles.
Disse superkondensatorene er produsert ved hjelp av en DVD-brenner, og kan i fremtiden ha stor betydning for hvordan elektronikk utvikles. UCLA
Et annet poeng er at den kobberfolien som brukes i batterier har langt slettere overflate enn andre substrater som typisk brukes i kjemisk dampavsetning. Andre kobberfolier har små riper, som gjør at grafénet som avsettes har sprekker langs disse.

Ved å unngå dette, kan større hele flak av grafén lamineres til silisium.

Tester viste at grafén fremstilt på denne måten brukt i transistorer gir bedre elektrisk og optisk ytelse sammenlignet med transistorer laget med andre produksjonsmetoder.

Altså er grafénet ikke bare billigere, men holder også høyere kvalitet.

Kan bli kommersielt lønnsomt

Håpet til forskerteamet er at deres produksjonsmetode skal gjøre det mulig å produsere store mengder grafén billig, slik at det blir kommersielt lønnsomt å produsere elektronikk med matierialet.

Selv jobber Glasgow-doktoren med å utvikle syntetisk hud av grafén, for å gjøre det mulig for mennesker med proteser å oppleve berøring og andre sanseinntrykk gjennom protesen.

En rekke andre  produkter kan også forbedres ved hjelp av materialet. Man kan lage fleksibel elektronikk, utvikle maling som gjør overflater rustfrie, lage strømførende blekk, batterier som lader raskere og utvikle netthinneimplantater som gir blinde synet tilbake.

Resultatene til Glasgow-forskerne ble publisert i Nature Scientific Reports i forrige uke.