1 av 8
Bildspel: BILDSPEL: Sverige är en supermakt på supermaterial. På bilden: Grafen. Klicka vidare för svenska supermaterial. Fotograf: Henrik Sandsjö

Sverige ny supermakt på supermaterial

Helt nya supermaterial har seglat upp som en svensk paradgren. Det är inte bara grafen som gäller. Det nystartade bolaget Disruptive Materials ska göra affärer av ett annat nytt "omöjligt" material som några svenska forskare kom på av en ren slump. 

Böjbara telefoner, människoliknande robotar och jeans som tvättar sig själva är några exempel på vad framtiden kan komma att bjuda på. Genom att leta i materialforskningens värld går det att hitta mycket mer om morgondagens industri.

Supermaterialet grafen, som upptäcktes när 2010 års Nobelpristagare Andre Geim och Konstantin Novoselov för drygt tio år sedan delade tunna grafitbitar med tejp, är inte en liten förbättring. Det är ett helt nytt material med potential till verklig förnyelse.

"Grafen är unikt. Kombinationen av egenskaper som ledningsförmåga, styrka och vikt gör grafen en tiopotens bättre än andra material och är ett av de allra mest spännande just nu", säger Magnus Callavik, teknikchef för ABB:s affärsområde Grid Systems.

"Vi måste tänka lite utanför de givna ramarna och då är det bra att jobba med universiteten", säger han och syftar på det europeiska prestigeprojekt som Chalmers leder, Graphene Flagship, och det nationella program som planeras att starta i år.

Under två års tid utkämpades en kamp mellan sex europeiska länder och att det var Chalmers som tog hem segern var förstås en rejäl fjäder i hatten för såväl Chalmers som för svensk forskning.

EU:s finansiering på upp till 9 miljarder kronor motsvarar tio års arbete för tusen forskare. Under ledning av Jari Kinaret, professor i fysik vid Chalmers, kommer grafen nu att studeras såväl ur ett applikationsperspektiv som ur ett säkerhetsperspektiv.

Men även om satsningen är stor kommer den inte att omfatta alla områden. Enligt Jari Kinaret är det exempelvis ingen idé att konkurrera med Sydkorea om displayer av grafen. Däremot är produktion av grafen centralt.

"Vi tänker fokusera på forskning inom kommunikation de första åren, dels IKT-området (informations- och kommunikationsteknik), dels den fysiska transportbranschen och tillämpningar inom ny energi teknologi och sensorer. "

"När det gäller IKT talar vi om höghastighetselektronik, i princip radio på mycket höga frekvenser. Inom optoelektronik finns stora möjligheter, liksom längre fram inom spinntronik. Vi vill också använda grafen för att skapa tryckkänsliga och kemiska sensorer", säger Jari Kinaret i ett pressmeddelande.

Industrins engagemang i projektet är A och O, inte minst för att minska gapet mot exempelvis USA och Asien som historiskt varit duktigare på att dra ekonomisk nytta av sin forskning. Nokia sitter tillsammans med Texas Instruments och Airbus på tre av nio stolar i projektets strategiska råd och har forskat i grafen sedan 2006.

"Grafen förväntas bli en signifikant ny teknikplattform som möjliggör applikationer i allt från funktionella kompositmaterial till integrerade kretsar och tryckt elektronik.

För Nokia finns en rad intressanta områden för grafen, som i radio, sensorer, batteri och datorteknik. Vi har publicerat resultat inom såväl batterisom sensorteknologi", säger Mark Durrant, talesman för Nokia.

Enligt Mark Durrant väntas de första användningsområdena för grafen inom elektronikindustrin finnas i flexibla batterier och pekskärmar men sedan väntar en större potential inom analog elektronik.

Marknaden för grafen inom elektronikindustrin beräknas vara värd 60 miljarder dollar per år runt 2020, varav böjbar elektronik väntas stå för hälften.

I USA används grafen redan i förpackinnovation ningsmaterial som larmar när du försöker bryta dig in. Det finns också i sportutrustning som tennisracket och i vissa färger.

Perstorp, som ägs av det franska riskkapitalbolaget PAI Partners, är betydligt mer novist än Nokia när det gäller forskning kring grafen.

"Vi försöker i all vår nyfikenhet se vad vi kan använda grafen till", säger Stefan Lundmark, forskningschef på Perstorp.

"Katalysatorer för att förbättra prestandan och uthålligheten, separationsteknologi och ytbehandling, som exempelvis flamskyddsmedel är områden vi tittar på. "

Men för Perstorp och för industrin i stort är den fortsatta akademiska forskningen avgörande för att det nya supermaterialet ska kunna få ordentligt fäste.

Det är också därför många företag intar en avvaktande ställning.

"Hur giftigt är detta nya material? Det är något som en forskargrupp på KI tittar på just nu. Vi kan inte tulla på miljöprestanda och säkerhet. Det måste vara säkerställt att det inte påverkar cellerna. Det finns också olika former av grafen och många olika sätt att tillverka det på och de olika metoderna kommer att påverka egenskaperna", menar Stefan Lundmark.

Medan Nokia och Perstorp är exempel på bolag som valt att ta en aktiv del i forskningen kring grafen är Volvo och Autoliv exempel på bolag som valt att följa utvecklingen lite mer på håll.

"Att minska vikten på bilar, och därmed behovet av drivmedel, utan att minska på säkerhetsnivån är en strategisk fråga. Grafen som kan möjliggöra lätta, starka och även gastäta konstruktioner är ett lovande forskningsområde", säger Ola Boström, forskningschef på Autoliv Research.

"Ett konkret exempel är att använda sig av grafen vid konstruktionen av de behållare av vätgas som vi använder oss av för att fylla en airbag. Grafen skulle, även om det kan ta tiotals år, möjliggöra ytterligare minskad vikt."


Del 2. Graphensic är först ut med egen tillverkning

Entreprenörsföretaget Graphensic ligger bäst till för att göra affärer av supermaterialet grafen. Mikael Syväjärvi, forskare vid Linköpings universitet, har tagit saken i egna händer. För till skillnad från storbolagen har han och hans kolleger redan lanserat produkter med supermaterialet grafen i det unga bolaget Graphensic, i dag en av världens få tillverkare av grafen. Men han är inte vilken forskare som helst. Han tillhör en liten men växande skara entreprenöriella forskare.

"Stora delar av mitt tänk går ut på att kommersialisera forskning. Vårt bolag Graphensic omsätter i dag ungefär en halv miljon kronor, men i maj kommer vi ut med en ny produkt för biosensorer. Vi försöker anpassa vår kommersialisering med annan industri som annars ogärna går in i tidig forskning", säger Mikael Syväjärvi.

Den nya grafenprodukten kommer att underlätta för sensorforskare inom läkemedelsindustrin att studera grafen mot biosensorer.

"Grafen är ett väldigt tunt material så det är extremt känsligt för enstaka molekyler. Vi tillverkar grafen på kiselkarbid med en egenutvecklad och patentsökt metod, sätter på elektronik, ett slags utvecklingskit, så kan forskarna ägna sig åt att forska på den bit som de är bra på för att göra en biosensor. I dag finns det bara enkla produkter med grafen på marknaden, som tennisracket. " Ett annat forskningsområde som Mikael Syväjärvi ägnar sig åt är att använda kiselkarbid, en halvledare , för lysdioder. Kiselkarbid har tidigare främst använts för transistorer.

"Det är ganska känt att vi håller på att förflytta oss från vanliga glödlampor till vita lysdioder. Men dagens teknik med vita lysdioder har begränsningar, bland annat att de inte ger rent vitt ljus och att de innehåller jordartsmetaller. Om man i stället kan använda kiselkarbid i de vita lysdioderna får man en lång lista på fördelar och kan spara enormt med energi i hela världen. " Mikael Syväjärvi och hans forskarlag tittar också på kubisk kiselkarbid för utveckling av solceller, med två till tre gånger högre verkningsgrad än dagens metoder.


Del 3. Misstaget som skapade det "omöjliga" materialet

Nanomaterial och det nya helsvenska supermaterialet upsalite kommer att ge oss lättare, slitstarkare och framför allt mer hållbara produkter.
Det är inte enbart grafen som bör lyftas i materialforskningen. Kisel, som används till mycket av dagens elektronik och som har förfinats under tiotals år, har svarat på hotet från grafen genom ett nanomaterial av kiselatomer i ett lager - silicen.

Patrick Vogt från Tekniska universitetet i Berlin är en av de ledande forskarna inom silicen, men det bedrivs även forskning i Uppsala och på KTH.

Forskare vid Uppsala universitet upptäckte nyligen av en slump ett helt nytt material genom att glömma ett kärl i labbet över en helg. Den gelé som bildades visade sig innehålla massvis av supertunna porer med förmåga att ta upp vatten från omgivningen.

Materialet, upsalite, kan exempelvis komma till nytta vid oljesanering eller för att få mobilen helt torr om den råkat hamna i vatten.

Det nystartade bolaget Disruptive Materials kommer att utveckla materialet vidare . Andra spännande materialforskningsinitiativ från svensk sida är Innventia, Jernkontoret och inte minst den stora satsningen i Lund där Europas nya centrum för materialforskning nu byggs upp, ESS och MAX IV.

Innventia är ett världsledande forskningsinstitut med bas på KTH som arbetar med innovationer baserade på rå vara från skogen med inriktning på pappersutveckling, bioraffinaderi och förpackningsutveckling.

Bioplaster, en relativt ny kategori av förnybar plast, och nanocellulosa är områden som Innventia fokuserar på.

Under ledning av Jernkontoret enades den svenska metallindustrin i fjol för första gången runt en gemensam forsknings- och innovationsagenda i syfte att hitta nya metalliska material för exempelvis transport- och byggsektorn. Att peka ut vilka material som kommer att spela störst roll för fram tidens näringsliv är förstås på gränsen till omöjligt. Däremot finns två tydliga materialtrender som kommer att förändra världen menar Anders Breitholtz, vd för den svenska verksamheten i Material Connexion, ett ledande internationellt konsultföretag inom material.

"Den överlägset starkaste trenden är mer hållbara material och tillverkningstekniker. Hållbarhet handlar dessutom inte bara om rent miljötänk, som exempelvis lättare vikt, bättre återvinningsgrad och mindre gifter, utan innefattar nu även etiska och sociala frågor." 

"Intressant är att jakten på mer hållbara lösningar ger större spelrum för designer och arkitekter att lämna traditionella formspråk, och projekten blir mer spännande rent allmänt. Förutom hållbarhetstrenden tror jag att biomimiken, det vill säga att härma naturen som har 3,5 miljarder år av utveckling i ryggen, tack vare nanoutvecklingen kommer att påverka samhället på en rad områden den närmaste framtiden."

Breitholtz fem svenska materialfavoriter:

UPSALITE

Forskare vid Uppsala universitet upptäckte nyligen av en slump ett helt nytt material genom att glömma ett kärl i labbet över en helg. Den gelé som bildades visade sig innehålla massvis av supertunna porer med förmåga att ta upp vatten från om givningen.

ORGANOTEX OCH ORGANOWOOD

Organotex är nedbrytbar och vattenavvisande textilteknik fri från både fluorkarboner och isocyanater.

Organowoods teknologi baseras på modifiering av trä som ger ett effektivt träskydd mot röta, eld eller vatten och fukt.

DUNES

Arkitekten Magnus Larsson hoppas kunna bygga nya strukturer i öknen genom att med hjälp av bakterier förvandla sand till en solid massa.

PAROC SPACELOFT

En Flexibel isolermatta av aerogel med extremt goda värmeisolerande egenskaper.

ECOLEAN

Förpackningen består av ett material kallat ecolean calymer, vilket till 40 procent består av kalk tillsammans med olika polymer som bindningsmedel.

Vid förbränning förvandlas plasten till vattenånga och koldioxid medan kalken förs tillbaka i naturen. Förpackningen ska därför vara miljövänligare än motsvarande system endast baserade på plast.

Relaterade artiklar


Med vårt NYHETSBREV missar du inget viktigt!


VECKANS AFFÄRERS SENASTE LISTOR

Kalendarium

SENASTE MAGASINET: