Nowej generacji materiały grafenowe do masowej produkcji
Ten niewiarygodnie cienki materiał budzi ogromne zainteresowanie w świecie nauki i przemysłu, od kiedy po raz pierwszy oddzielono go od grafitu w 2004 r. Entuzjazm towarzyszący grafenowi wydaje się uzasadniony, gdyż materiał ten jest twardszy niż diament i sto razy wytrzymalszy niż stal, a ponadto jest doskonałym półprzewodnikiem. Ma on szansę znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach, takich jak nanoelektronika, materiały kompozytowe, czujniki molekularne, siłowniki sztucznych mięśni i polimery. NANOMASTER (Graphene based thermoplastic masterbatches for conventional and additive manufacturing processes) to finansowany ze środków UE projekt, którego celem było stworzenie innowacyjnych polimerów, mających o połowę zmniejszyć ilość plastiku potrzebnego do wykonania danego komponentu. Takie rozwiązanie doprowadzi do znaczącego obniżenia masy produktów i poprawy zrównoważenia środowiskowego. Wyprodukowano i przetestowano w warunkach laboratoryjnych szereg różnych klas grafenu i ekspandowanego grafitu. Przeanalizowano wpływ cech takich jak grubość, wymiary boczne, masowa gęstość i funkcjonalizacja powierzchni na właściwości nanokompozytów polimerowych zawierających te nowe materiały. Następnie zwiększono skalę produkcji najbardziej obiecujących z nich. Partnerzy projektu chcieli dokładniej poznać czynniki wpływające na produkcję dobrze zmieszanych nanokompozytów przy pomocy wytłaczania dwuślimakowego. Zbadano także możliwości recyklingu ekspandowanych kompozytów grafitowo-polimerowych. Zespół NANOMASTER opracował ostatecznie procesy umożliwiające masową i szybką produkcję grafenu, ekspandowanego grafitu i nanografitu, a także maszyny i metody obróbki, dzięki którym możliwa jest wydajna produkcja przedmieszek i mieszanek. Ponadto opracowano systemy materiałów, które można łatwo i bezpiecznie wykorzystać w istniejących procesach produkcji konwencjonalnej i metodą druku przestrzennego. Poprzez zwiększenie skali produkcji projekt NANOMASTER otworzy drogę ku wielu nowym zastosowaniom grafenu. Znajdą się wśród nich materiały lżejsze, twardsze i wytrzymalsze od konwencjonalnych tworzyw sztucznych, a przy tym wymagające stosowania znacznie mniejszych ilości surowca. Grafen pozwoli także na stworzenie tworzyw sztucznych o nowych właściwościach, takich jak lepsze przewodnictwo i ognioodporność.
Słowa kluczowe
Grafen, wytwarzanie, grafit, polimery, NANOMASTER, nanokompozyty
