GRAFEN Prof. dr hab. A. Jeleński Instytut Technologii MateriałówElektronicznych Ul.Wólczyńska 133 01-919 Warszawa www.itme.edu.pl
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??
MATERIAŁY W DZIEJACH ŚWIATA 2020 r. XXI wiek. 4.5 mln. lat pne. 1948 r. 1800 r. Epoka żelaza Epoka kamienia 1000. lat pne. Epoka brązu 3400 lat pne.
KRZEMOWA MAPA DROGOWA Za Innovative Silicon
GRAFEN Za G.H.Raisoni
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
EPITAKSJA C NA SiC (p a t e n t ITME) Red dot - silicon White dot - carbon
HISTORIA BADAŃ NAD GRAFENEM Świat i Polska 1. Opublikowanie teorii dotyczącej grafenu przez fizyka teoretyka Filipa Wallace a w 1947 2. Do ok.. 1960 r. przekonanie, że z powodu niestabilności termodynamicznej grafen nie może istnieć 3. Pierwsza publikacja. A. K. Geim, K. S. Novoselov i in. Science 2004 4. Podjęcie prac nad grafenem w ITME (dr Włodzimierz Strupiński) 2006 5. Rozpoczęcie w ITME badań nad otrzymywaniem grafenu metodami chemicznymi (dr Ludwika Lipińska) 2009 6. Podjęcie współpracy naukowej ITME z Geimem 2009 7. Nagroda Nobla dla A. Geima i K. Novoselova 2010 8. Zgłoszenie patentowe P 391416 ``Sposób wytwarzania grafenu`` 2010 9. Wspólna publikacja W. Strupińskiego z..., K. S.Novoselovem i A. K. Geimem o Fluorografenie.Small 2010, 10. Projekt Europejskiej Fundacji Nauki: EuroGRAPHENE 2010- udział ITME
HISTORIA BADAŃ NAD GRAFENEM 2 11. Zaproszenie ITME do europejskiego projektu ``Graphene Flagship`Project` - (1mld Eu na 10 lat-decyzja 2012) - 2010. 12. 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 - 2011 15. Podpisanie umowy o współpracy dotyczącej grafenu z firmą Azoty Tarnów 2011 16 Ogłoszenie polskiego programu Graftech ( 60 mln.zł.) 2011. 17 Przyznanie nagrody Prezesa Rady Ministrów Za osiągnięcia naukowotechniczne dr inż. W Strupińskiemu.- 2012. 18 Przygotowanie wraz z podmiotami gospodarczymi projektów dot. Zastosowań grafenu w ramach działania 1.3.-2012
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
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
PATENTY DOT. ZASTOSOWAŃ GRAFENU Technology Insight Report GRAPHENE 2011
PUBLIKACJE I PATENTY DOT. GRAFENU
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
PRODUKCJA GRAFENU PROGNOZA 2009-2017 Za The World Market for Graphene 2010-2017 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 12.00 68.41 90.45 356.85 486.40 626.70 718.10 772.80 921.50 TONS
TONS RYNEK GRAFENU W 2010 r. Demand for graphene, by market, tons, volume, 2010 { Za The World Market for Graphene 2010-2017)
TONS PRZEWIDYWANY RYNEK GRAFENU W 2017 r. ( Za The World Market for Graphene 2010-2017)
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 675.1 million $ w 2020 r. To pięcioletni 58.7% roczny wzrost (CAGR).
GRAFEN I INNE NANOMATERIAŁY PRZYSZŁOŚCI Grafen Kryształy fotoniczne Metamateriały Materiały samoorganizujące Multiferroiki Izolatory topologiczne
Andrzej.Jelenski@itme.edu.pl