GRAFEN. Prof. dr hab. A. Jeleński. Instytut Technologii MateriałówElektronicznych Ul.Wólczyńska Warszawa

Transkrypt

1 GRAFEN Prof. dr hab. A. Jeleński Instytut Technologii MateriałówElektronicznych Ul.Wólczyńska Warszawa

2 SPIS TREŚCI Czy potrzeba nowych materiałów? Co to jest grafen? Wytwarzanie grafenu Historia badań grafenu Właściwości i zastosowania grafenu Patenty, publikacje, nakłady Czy nanomateriały zmienią elektronikę??

3 MATERIAŁY W DZIEJACH ŚWIATA 2020 r. XXI wiek. 4.5 mln. lat pne r r. Epoka żelaza Epoka kamienia lat pne. Epoka brązu 3400 lat pne.

4 KRZEMOWA MAPA DROGOWA Za Innovative Silicon

5 GRAFEN Za G.H.Raisoni

6 OD GRAFITU DO GRAFENU Sposoby otrzymywania grafenu Mechaniczne odrywanie Epitaksja C na SiC Wygrzewanie SiC w próżni Nanoszenie na foliach metalowych Mokre metody chemiczne: Metody bezpośrednie Utlenianie i redukcja Za v.brar,g.h.raisoni Fullereny Nanorurki Grafen

7 EPITAKSJA C NA SiC (p a t e n t ITME) Red dot - silicon White dot - carbon

8 HISTORIA BADAŃ NAD GRAFENEM Świat i Polska 1. Opublikowanie teorii dotyczącej grafenu przez fizyka teoretyka Filipa Wallace a w Do ok r. przekonanie, że z powodu niestabilności termodynamicznej grafen nie może istnieć 3. Pierwsza publikacja. A. K. Geim, K. S. Novoselov i in. Science Podjęcie prac nad grafenem w ITME (dr Włodzimierz Strupiński) Rozpoczęcie w ITME badań nad otrzymywaniem grafenu metodami chemicznymi (dr Ludwika Lipińska) Podjęcie współpracy naukowej ITME z Geimem Nagroda Nobla dla A. Geima i K. Novoselova Zgłoszenie patentowe P ``Sposób wytwarzania grafenu`` Wspólna publikacja W. Strupińskiego z..., K. S.Novoselovem i A. K. Geimem o Fluorografenie.Small 2010, 10. Projekt Europejskiej Fundacji Nauki: EuroGRAPHENE udział ITME

9 HISTORIA BADAŃ NAD GRAFENEM Zaproszenie ITME do europejskiego projektu ``Graphene Flagship`Project` - (1mld Eu na 10 lat-decyzja 2012) Rozpoczęcie badań w ITME nad wzrostem grafenu na folii miedzianej w ramach projektu ZAMAT 14. Podpisanie umowy o współpracy dotyczącej grafenu z Agencją Rozwoju Przemysłu Podpisanie umowy o współpracy dotyczącej grafenu z firmą Azoty Tarnów Ogłoszenie polskiego programu Graftech ( 60 mln.zł.) Przyznanie nagrody Prezesa Rady Ministrów Za osiągnięcia naukowotechniczne dr inż. W Strupińskiemu Przygotowanie wraz z podmiotami gospodarczymi projektów dot. Zastosowań grafenu w ramach działania

10 WŁAŚCIWOŚCI GRAFENU Duża przewodność cieplna ~3000 W/m-K w płaszczyźnie lecz silnie anizotropowa; ~ 2 W/m-K poza płaszczyzną Mała gęstość ~2 g/cm. Duża specyficzna powierzchnia 2630m2/g) 1100 GPa moduł, wytrzymałość na zerwanie ~130 Gpa Duża przewodność elektryczna; baitsyczny transport electronów; duża ruchliwość ( -2oo,ooo cm2v -1s-1) Duża przezroczystość Właściwości fizyczne mogą być strojone chemicznie Nieprzepuszczalny jeśli bez defektów.-materiał barierowy Wysokotemperaturowy materiał podłożowy w stanie neutralnym lub zredukowanym

11 POTENCJALNE ZASTOSOWANIA GRAFENU Materiały kompozytowe Przezroczyste elektrody przewodzące Tranzystory i układy scalone Pamięci Ekrany dotykowe Baterie i ultrakondensatory Ogniwa słoneczne Ogniwa paliwowe Pokrycia odporne chemicznie Powłoki antybakteryjne Sensory pojedynczych molekuł gazu Detektory gazów toksycznych

12 PATENTY DOT. ZASTOSOWAŃ GRAFENU Technology Insight Report GRAPHENE 2011

13 PUBLIKACJE I PATENTY DOT. GRAFENU

14 GRAFEN NAKŁADY W EUROPIE Za J. Kinaret Graphene Flagship W. Brytania: nowy program 70 mln Eu + programy partnerskie nauka przemysł. Polska: Program NCBR Graftech 60 mln zł., umowy partnerskie nauka przemysł (Azoty Tarnów, Secco Warwick, PSE, Energa, Mennica + MSP UNIA EUROPEJSKA: FET Graphene Flagship 1 mld. Eu.- 10 lat- współfinansowanie Inne programy 18 mln Eu

15 PRODUKCJA GRAFENU PROGNOZA Za The World Market for Graphene TONS

16 TONS RYNEK GRAFENU W 2010 r. Demand for graphene, by market, tons, volume, 2010 { Za The World Market for Graphene )

17 TONS PRZEWIDYWANY RYNEK GRAFENU W 2017 r. ( Za The World Market for Graphene )

18 PRZEWIDYWANY WZROST RYNKU GRAFENU r. BCC Research s new report, Graphene: Technologies, Applications, and Markets Globalny rynek produktów opartych na grafenie wzrośnie do 67 million $ w 2015 r. I do million $ w 2020 r. To pięcioletni 58.7% roczny wzrost (CAGR).

19 GRAFEN I INNE NANOMATERIAŁY PRZYSZŁOŚCI Grafen Kryształy fotoniczne Metamateriały Materiały samoorganizujące Multiferroiki Izolatory topologiczne

20