Det råder en hype kring det nya materialet grafen, som uttalas med betoning på e:et trots att namnet stavas utan accent. Uppståndelsen har pågått ända sedan Andre Geim och Konstantin Novoselov fick nobelpriset i fysik 2010 för sina banbrytande experiment med just grafen.

Sedan dess har fler och fler hoppat på grafentåget för att forska fram nya produkter som utnyttjar ämnets unika egenskaper. Längst har Kina och Syd-Korea kommit som redan har fått ut en del produkter på marknaden. I Sverige har vi SIO Grafen, ett nationellt innovationsprogram som är med och finansierar grafenexperiment.

Vi återkommer till SIO Grafen. Först måste vi förklara vad grafen är.

Grafen består av kol som bara är ett atomlager tjockt. Det gör grafenet till världens tunnaste material. Utmärkande egenskaper är den stora böjligheten och tänjbarheten. Och de extremt kraftiga bindningarna mellan kolatomerna gör grafenet cirka 200 gånger starkare än stål. Grafen har också en väldigt bra ledningsförmåga eftersom elektronrörligheten är avsevärt snabbare än i kisel. Sist, men inte minst, är grafen mycket känsligt för molekyler.

Startade fyra år sedan

Innovationsprogrammet SIO Grafen startades i Göteborg för fyra år sedan. Bakom SIO Grafen står tre statliga myndigheter: innovationsmyndigheten Vinnova, Energimyndigheten och forskningsrådet Formas. Programkontoret finns på Chalmers Industriteknik, som är en stiftelse grundad av Chalmers för att fungera som en förbindelselänk mellan akademien och industrin – dels för att ge företag experthjälp och dels för att lära Chalmers vad industrin behöver. 100 personer jobbar på Chalmers Industriteknik, varav tio med grafen.

- Vi har sedan starten fått igång 69 innovationsprojekt. Det går till så att vi genomför utlysningar där sökande kan ansöka om finansiering för ett projekt. Kravet är att ett företag måste delta. Det ska inte vara grundforskning utan inriktat på företagens behov. Ett annat krav är att de deltagande parterna ska skjuta till lika mycket pengar som Vinnova ger i anslag, förklarar Jon Wingborg, projektledare på SIO Grafen/Chalmers Industriteknik.

Gärna samarbete

Hittills har 90 parter deltagit i olika projekt, varav 43 är SME-företag, 5-6 institut (som idag har gått samman i RISE), ett tiotal universitet och resten stora företag.

- Så det är mest företag. Vi vill att företag ska lära sig vilken nytta de kan ha av grafen, hur de kan förbättra sina produkter för att bli mer konkurrenskraftiga. Vi ser gärna att de också samarbetar med en del av sina underleverantörer och kunder, för när nya material och tekniker ska tas fram räcker det inte att ett företag jobbar med det, utan de måste ha med sig åtminstone en del av värdekedjan för att få bekräftat att de gör rätt och för att veta att de, när de är klara med utvecklingsarbetet, har beredskap för att dra igång en produktion. Vi försöker därför alltid hitta bra samarbetspartners för de företag som är med, berättar Helena Theander, programchef för SIO Grafen.

Forskare och företag ser framför sig en mängd tillämpningsområden för materialet, exempelvis multifunktionella kompositer som är lätta men ändå starka, böjbar elektronik och känsliga gas- och biosensorer som kan detektera väldigt låga koncentrationer av någonting i luften.

Flera ytskyddsvisioner

Inom ytskydd finns flera framtidsvisioner. Eftersom grafen är ogenomträngligt och inte släpper igenom vare sig gas eller vätska kan man tänka sig grafenskikt för att innesluta gaser, som en komponent i bottenfärg på fartygsskrov, som nya förpackningsskikt som effektivt stänger ute syre och förhindrar bakterietillväxt (vilket kan bli högintressant för livsmedelsindustrin) eller som korrosionsskydd på olika industriella applikationer. Ett projekt handlar om ytbeläggning som ger låg friktion vilket ökar applikationens verkningsgrad, ökar livslängden och förlänger underhållscyklerna.

- Jag brukar jämföra grafen med plast. Det är inte ett material, utan en familj av material, menar Jon Wingborg.

För flyget hägrar flera fördelar. Eftersom grafenet är så extremt tunt får man väldigt mycket ytbeläggning per vikt. Ytskiktet skulle samtidigt kunna förhindra isbildning på vingarna tack vare grafenets strömledande egenskap och även fungera som ett inbäddat blixtskydd. Det skulle kunna reducera flygplanens vikt avsevärt eftersom man slipper konventionella avisningssystem, blixtskydd och erosionsskyddstejp. Mindre vikt innebär sänkt bränsleförbrukning. Ett projekt om just detta pågår.

Alfa laval deltar i ett innovationsprojekt som undersöker möjligheterna att korrosionsskydda värmeväxlare.

Vi ligger långt fram

- Kina producerar mycket grafen och har tagit många patent. Men de har lanserat några tillämpningar som har visat sig inte fungera så bra. Men man förväntar sig att Kina och Syd-Korea kommer att bli stora inom elektroniken när det gäller grafen.

I Europa har Storbritannien kommit långt. Det var där man först upptäckte grafenet. Spanien och Italien är också starka och Tyskland har kommit långt inom korrosionsforskning och elektronik.

Och Sverige?

- Sverige ligger långt fram eftersom vi har startat så många projekt. Men det är svårt att jämföra länder innan man har fått fram produkter, svarar Helena Theander.

Ett par svenska grafenprodukter har än så länge sett dagens ljus, utvecklade av sundsvallsföretaget 2D fab, Graphensic i Linköping, Graphmatec i Uppsala, göteborgsföretaget SHT Smart High-Tech och Applied Nano Surfaces. Det sistnämnda företaget erbjuder industrin en polymerbaserad spejfärg till ytbeläggning av bland annat kolvar.

Helena Theander bedömer dock att det kommer att ta tid innan grafenprodukter blir vanliga:

- Det brukar ta 30-40 år för nya material att nå marknaden. Så i det perspektivet är grafen bara en tonåring. Det återstår många praktiska problem att lösa. Vi måste lära oss hur grafen samverkar med andra material.

Christer Åkerlundh

Artikeln är en del av vårt tema om Ytskydd.