Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Skræddersyet grafén lige fra gryden

Kemikere på Aarhus Universitet har i samarbejde med en række virksomheder udviklet en metode, så de på én gang kan producere grafén og skræddersy det, så det kan interagere med lige det materiale, det skal blandes i.

Af Peter F. Gammelby

Da det atom-tynde vidundermateriale grafén blev opdaget i 2004, blev verden præsenteret for to nye udfordringer:

At udvikle metoder til at masseproducere grafén, så det kan betales med menneskepenge. Og at gøre graféns mange lovende egenskaber praktisk anvendelige. (Se fakta i højre side)

De to udfordringer har forskere og studerende på Aarhus Universitet fundet en samlet løsning på, i et åbent samarbejde med en række danske virksomheder. Løsningen er således et resultat af Aarhus Universitets første open science platform, SPOMAN, som netop gik ud på at udvikle nye og smarte materialer.

Alt i én gryde

Løsningen består i på én gang at producere grafén-flagerne på en måde, så de ikke efterfølgende kan klumpe sig sammen igen, og at modificere flagerne, så de passer præcist til de materialer, de skal interagere med.

Selve produktionen sker ved eksfoliering, hvor elektrolytiske væsker kombineres med ultralyd: Man putter stykker af grafit i en gryde med en elektrolytisk væske, og skiller grafitten ad i flager (altså grafén) ved hjælp af ultralyd og væskens ioner, som binder sig til flagerne. Det svarer lidt til at bruge kiler, når man splitter en træstamme.

I gryden har kemikerne også tilsat molekyler, som sætter sig fast på kanterne af hvert nyt lag grafén.

Det har to fordele:

”For det første forhindrer disse molekyler lagene i at klumpe sig sammen, hvilket ellers er et udbredt problem i produktion af grafén. Og for det andet har vi designet molekylerne, så de ligner det materiale, som grafénen i sidste ende skal blandes med. Det betyder, at grafénen kan interagere med materialet. Vi har konstateret en forbedring af polyuretans trækstyrke på 15-30 pct. efter tilsætning af kun 0,01 pct. grafén. Og det virkede kun på grund af modificeringen med de specialdesignede molekyler,” fortæller Andreas Brunsgaard Laursen.

Det var ham, der som kandidatstuderende udviklede metoden i samarbejde med sine to vejledere, professor Kim Daasbjerg og lektor Steen Uttrup Pedersen, og virksomhederne Vestas A/S, SP Group A/S og Newtec A/S.

Andreas Brunsgaard Laursen var i udviklingsgruppe med de tre virksomheder i SPOMAN-projektet, som var en patentfri legeplads, hvor universitetsforskere og virksomheder samarbejdede på kryds og tværs om at skabe grundlæggende ny viden, som løbende blev gjort åbent tilgængelig for alle – og som ingen måtte patentere. Til gengæld kunne enhver derefter frit bruge denne viden til at udvikle sine egne unikke produkter.

Nyt firma, omtrent samme samarbejde

Og det er netop, hvad Andreas Brunsgaard Laursen og hans vejledere gør.

De har stiftet spinout-virksomheden Danish Graphene ApS, som med Andreas Brunsgaard Laursen i direktørstolen nu producerer grafén, der er skræddersyet til foreløbig to materialer: polyuretan og epoxy.

Det sker med Vestas og SP Group som samarbejdspartnere og i et forskningssamarbejde med Organisk Overfladekemi-gruppen på Institut for Kemi på AU. En del af samarbejdet sker gennem en erhvervspostdoc.