Grafit interkalowany alternatywą dla grafenu?

Zespół badaczy z Politechniki Warszawskiej otrzymał dofinansowanie z programu Inkubator Innowacyjności 4.0 (MNiSW) na realizację projektu, pt. Przeskalowanie produkcji grafitu interkalowanego do zastosowania jako surowiec addytywny do produkcji przewodzących termicznie nanokompozytów polimerowych.

Prace prowadzą naukowcy z Wydziału Fizyki: dr Anna Dużyńska, prof. Andrzej Daniewski, mgr inż. Milena Ojrzyńska, dr Anna Łapińska oraz Wydziału Chemicznego: prof. Andrzej Plichta.

Projekt, w ramach którego będzie możliwe zwiększenie produkcji grafitu interkalowanego, jest realizowany we współpracy z Instytutem Badań Stosowanych PW oraz Centrum Zarządzania Innowacjami i Transferem Technologii PW.

   
Czym zastąpić grafen?

Jeżeli można mówić o modach w nauce, to grafen zdecydowanie zalicza się do materiałów głównego nurtu. W ostatnich latach badacze z całego świata, także nasi, poświęcają mu wiele uwagi. To jednak nadal materiał ekskluzywny – pozyskiwanie surowca w postaci płatków jest skomplikowane, czasochłonne i kosztowne. Mimo to często otrzymuje się płatki o jakości niespełniającej wymogów. Zakładając konieczność wykorzystania ich w dużej skali, cały proces staje się mało efektywny a przez to nieopłacalny.

Naukowcy z Politechniki Warszawskiej w swoim projekcie zaproponowali rozwiązanie tego problemu. Nasi badacze skupiają się na materiale pośrednim, czyli graficie interkalowanym.
Ma on stanowić dodatek do produkcji przewodzących termicznie nanokompozytów polimerowych i być alternatywą dla wykorzystania grafenu w tego typu kompozytach. 

W porównaniu z grafenem grafit interkalowany jest tańszy w otrzymywaniu, łatwiej się go modyfikuje, a dodatkowo wykazuje lepszą kompatybilność z matrycą polimerową. Bazę stanowi w tym przypadku grafit ekspandujący, między którego warstwy wprowadza się w odpowiednich warunkach określone dodatki, modyfikując tym samym jego właściwości, zwłaszcza te termiczne. To technika, która pozwala uniknąć uciążliwości związanych z produkcją grafenu, gwarantująca przy tym prostotę procesu, oszczędność czasu i pieniędzy, a także podobne, lub nawet lepsze właściwości końcowe.

Pierwsze próbki zostały już wykonane i dodane do matrycy polimerowej, zbadano je również pod kątem przewodności cieplnej.

   
Potencjał

Grafit interkalowany naszych badaczy będzie produkowany przede wszystkim z myślą o dwóch typach zastosowań. Pierwszy to kompozyty polimerowe w postaci żyłek do druku 3D. Szczególnie chodzi tu o materiały typu high tech przeznaczone do specjalistycznych zastosowań.
Surowiec będzie mógł być również wykorzystany w materiałach typu TIM (Thermal Interface Materials), które zapewniają odpowiednie odprowadzanie ciepła i zapobiegają przegrzewaniu się urządzeń elektronicznych.

Komercjalizacją produktu będącego efektem prac badawczych zajmie się spaceTIM, nowo powstająca spółka spin-off Politechniki Warszawskiej.