Polacy mają patent na wytwarzanie grafenu

Metoda wytwarzania grafenu do celów przemysłowych, opracowana przez dr. inż. Włodzimierza Strupińskiego z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) wraz z zespołem naukowym uzyska ochronę patentową na cały świat.

Dzięki środkom przyznanym przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego Polacy będą mogli rozwijać autorską technologię i komercjalizować ją. Osiągnięcia Polaków dają nam silną pozycję w konkurencji o fundusze z europejskiego programiu Flag Ship, który od 2012 roku na badania nad grafenem ma przeznaczać 100 milionów euro rocznie przez 10 kolejnych lat.

Opracowana w Polsce metoda wytwarzania grafenu bardzo wysokiej jakości odpowiada wysokim wymaganiom przemysłu elektronicznego. Grafen otrzymywany metodami chemicznymi, gdzie właściwości mechaniczne czy optyczne są bardziej istotne niż transport elektronów, może też służyć do wytwarzania materiałów kompozytowych, przezroczystych elektrod w ogniwach słonecznych, superkondensatorów i ogniw wodorowych.
 

Jak tłumaczy dr inż. Strupiński, rodzima technologia jest modyfikacją nurtu rozwijanego w Georgia Institute of Technology (Atlanta, USA). Tamtejsi uczeni opatentowali w 2004 r. sposób wytwarzania grafenu poprzez wytworzenie warstewki węgla na powierzchni węglika krzemu. W wyniku wygrzewania w wysokiej temperaturze krzem odparowuje z powierzchni, gdzie tworzy się cieniutka warstewka węgla - grafen. Patent Amerykanów obejmuje specjalistyczne urządzenia, które - zdaniem Strupińskiego - ciężko wykonać i wykorzystywać w warunkach przemysłowych.

„My wykorzystaliśmy typowe urządzenia do wytwarzania epitaksjalnych struktur półprzewodnikowych. Na razie jesteśmy jedyni i to może być przełom w zastosowaniu na większą skalę produkcji grafenu. Polska metoda jest dużo bardziej użyteczna, elastyczna i powinna się lepiej sprawdzać w przemyśle” – przewiduje autor technologii. (...)

Zespół ITME, we współpracy z pracownikami Uniwersytetu Warszawskiego i innych ośrodków polskich i zagranicznych, wciąż rozwija swoją technologię, ale metoda już jest opatentowana. W maju 2010 została zgłoszona do polskiego urzędu patentowego, a równocześnie złożony został wniosek do Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego o dofinansowanie rozszerzenia ochrony patentowej na inne kraje.

„Te pieniądze zostały nam przyznane, już podpisałem umowę z ministerstwem (OPI) na realizację tego grantu. Ministerstwo zapewniło nam środki na opłacenie procedury związanej z ochroną na cały świat – przez najbliższe 18 miesięcy, a na kolejne lata w Unii Europejskiej, Stanach Zjednoczonych i w Japonii, a niewykluczone, że dalej cały świat” – mówi dr Strupiński. (...)
 

Szeroka ochrona patentowa umożliwia naukowcom, jako właścicielom praw do technologii, legalne wytwarzanie grafenu w Polsce dla zastosowań komercyjnych. Mogą oni sprzedawać ten materiał lub – co ważniejsze - rozwijać dalsze operacje technologiczne, które mają na celu zastosowanie grafenu w urządzeniach.

„Nie zamierzamy poprzestać na materiale czyli wytwarzaniu samego grafenu i sprzedawaniu go. Owszem, już to jest dużym sukcesem i gwarantuje zysk, niemniej największą wartość dodaną ma finalny produkt, a więc urządzenie. Skoro już zrobiliśmy pierwszy krok w tej dziedzinie i jesteśmy w tej chwili w światowej czołówce jeśli chodzi o technologię wytwarzania grafenu, to dobrze by było, żeby w Polsce rozwijać ją dalej” – deklaruje naukowiec.

Dodaje, że istotnym elementem tej strategii są starania o to, by zainteresować zarówno resorty nauki i gospodarki, jak i grupy biznesowe dalszym inwestowaniem w różne pomysły zastosowania grafenu.

Dr inż. Strupiński nie wyklucza, że w przyszłości powstanie komercyjna firma odpryskowa, współpracująca z jednej strony z UW, a z drugiej z funkcjonującym w strukturach ITME, laboratorium www.epi-lab.com .

„Jeśli technologia wytwarzania grafenu rozwinie się w wyjątkowo silną gałąź, nic nie stoi na przeszkodzie, żeby założyć tzw. spin-off. Taka działalność wpisuje się w tradycję Instytutu, który w Polsce jest jedynym, natomiast na świecie - jednym z kilku ośrodków, gdzie produkuje się grafen tak wysokiej jakości i tak zaawansowanymi metodami. ITME będzie co najmniej udziałowcem firmy, która powstanie aby skomercjalizować nasze badania. Myślimy o tym bardzo poważnie, zgłaszają się do nas różne grupy biznesowe, a rozmowy są bardzo zaawansowane. Wspiera nas również Ministerstwo Gospodarki, które kojarzy nas z firmami krajowymi, które mogłyby zainwestować w działalność związaną z grafenem” – zdradza dr Strupiński.

Jego zdaniem polskie firmy są gotowe do inwestowania, choć trzeba dopiero zorganizować w naszym kraju podstawę technologiczną i infrastrukturę związaną z grafenem. Uczeni liczą na to, że powstanie krajowy program badawczy, który - wzorem innych państw - uruchomi potencjał polskich placówek badawczych i doprowadzi do zdobycia różnych doświadczeń, opracowania technologii cząstkowych. Według ich szacunków potrzeba około 2-3 lat, żeby stworzyć w Polsce bazę grafenową i zorganizować firmy, które będą produkować ten materiał, a potem urządzenia z jego wykorzystaniem.

„Niezależnie od konieczności stworzenia krajowego programu badawczego, warto pamiętać, że za rok Unia Europejska ogłosi wielki program Flag Ship, do którego złożono kilka propozycji m.in. związanych z grafenem. Badania nad grafenem prawdopodobnie zostaną zaakceptowane do finansowania. Wówczas Europa będzie przez 10 lat łożyć na nie ok. 100 mln euro rocznie” – wylicza badacz. Dodaje, że jeżeli polskie instytucje naukowo-badawcze zdołają się do tego programu zakwalifikować, otworzy to wiele możliwości rozwoju tej technologii w naszym kraju i w polskich firmach.

„Sądzę, że z uwagi na nasze dotychczasowe osiągnięcia mamy duże szanse zakwalifikowania się do programu, jednak chodzi o to, by uczestniczyć w nim jak najszerzej. Potrzebujemy tego bardzo, bo dotąd zajmujemy się grafenem w niewielkim zespole. Ten program badawczy byłby mostem łączącym działania krajowe z potencjałem europejskim” – podsumowuje nasz rozmówca.

W skład zespołu, który przyczynił się do polskiego odkrycia, wchodzą m.in.: Jacek Baranowski, prof. Roman Stępniewski, prof. Andrzej Wysmołek, prof. Andrzej Witowski, prof. Jerzy Krupka, dr Aneta Drabińska, dr Rafał Bożek oraz uczeni z Francji. Dr inż. Strupiński prowadził również eksperymenty wspólnie z noblistą - prof. Andre Geimem. Nobliści rozwijali pomysł chemicznego oddziaływania na własności grafenu, uzyskując z materiału przewodzącego - dielektryk, wykorzystując obok płatków grafenu także próbki polskiej produkcji. Projekt zakończył się publikacją. Jej współautorem, obok laureatów Nagrody Nobla, jest właśnie dr Strupiński i zespół badaczy z Manchesteru.