Grafen

Grafen płatkowy

Zakład Technologii Chemicznych zajmuje się wytwarzaniem w skali wielkolaboratoryjnej:

  • grafenu metodami chemicznymi z grafitu.
  • tlenku grafenu (zmodyfikowanymi metodami Hummersa)
  • zredukowanego tlenku grafenu (chemicznie lub termicznie)
  • grafitu w różnej postaci (ekspandowany, interkalowany, tlenek grafitu)


W zależności od techniki wytwarzania można otrzymać grafen różniący się:

  • wielkością płatków
  • stopniem utlenienia
  • stopniem zdefektowania sieci
  • liczbą warstw w płatku
  • stopniem funkcjonalizacji (zawartością grup funkcyjnych)
  • powierzchnią właściwą SSA

Grafen epitaksjalny

Grafen epitaksjalny jest wytwarzany w Zakładzie Epitaksji i Charakteryzacji. Opracowano tam oryginalne technologie wytwarzania bardzo wysokiej jakości grafenu na podłożach:

  • z węglika krzemu. W jednej z opracowanych metod wykorzystuje się proces sublimacji krzemu. Innym opatentowanym przez ITME sposobem jest epitaksja CVD grafenu na SiC z węglowodorowej fazy gazowej,
  • metalicznych. Istotą tej metody jest sterowany proces CVD grafenu na powierzchni metalu (np. folii miedzianej) z węglowodorowej fazy gazowej.


Urządzenia badawcze zakładu umożliwiają charakteryzację grafenu: AFM, , PL, Hall, C-V, XRD, Nomarsky, SIMS, Raman, XPS, SEM, FTiR itp.

Projekty

GRAF-TECH
GRAF-TECH 2013 - 2016 – Program wsparcia prac B+R nad zastosowaniem grafenu (link http://www.ncbir.pl/programy-krajowe/graf-tech/)
Program GRAF-TECH został ustanowiony przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w celu objęcia wsparciem badań naukowych, prac rozwojowych oraz działań przygotowujących do wdrożenia w zakresie badań oraz prac nad produktami opartymi na wykorzystaniu unikalnych właściwości grafenu.

  • GRAMCOM  (LIDER) - Nowoczesne, zawierające grafen, kompozyty na bazie miedzi i srebra przeznaczone dla przemysłu energetycznego i elektronicznego
  • FlowGraf - Grafenowe generacyjne czujniki przepływu
  • GRAFINKS (LIDER) - Grafenowe pasty i atramenty do drukowania ścieżek i warstw przewodzących w zastosowaniach do zabezpieczania dokumentów
  • GRAFMET (LIDER) - Epitaksjalny wzrost grafenu na metalicznych podłożach w ramach projektu GRAFMET, wspólnie z polską firmą Seco/Warwick - Świebodzin, zbudowano urządzenie do wytwarzania grafenu na foliach miedzianych o wymiarach do 0,5 m x 0,5 m. Tak duże arkusze grafenu należą do największych wytwarzanych na świecie.
  • GRAPHTRIB - Grafenowe pokrycia specjalnych kół zębatych i łożysk ślizgowych
  • GRAFMAG - Grafenowe czujniki pola magnetycznego do zastosowań przemysłowych
  • OPTIGRAF (LIDER) - Przezroczyste grafenowe warstwy ochronne i grzewcze na elementach optycznych
  • UltraGraf - Ultraszybkie lasery światłowodowe na bazie grafenu
  • GRAPH-PRINT Wytworzenie atramentów i past drukarskich na bazie grafenu oraz opracowanie metody nadruku powierzchni do zastosowań w drukowanej elektronice elastycznej.


GRAPHENE FLAGSHIP
Projekt Grafenowy został wybrany przez Komisję Europejską w 2013 r. jako jeden z dwóch projektów flagowych, które wygrały konkurs w ramach europejskiego programu „Nowe Technologie i Technologie Przyszłości” (FET). Na oba projekty, których realizacja ma potrwać 10 lat, przeznaczono budżet wynoszący ok. jednego miliarda euro. Celem przedsięwzięcia jest rozwój badań naukowych nad wykorzystaniem grafenu i innych materiałów dwuwymiarowych w różnych dziedzinach życia i gospodarki.
W Polsce, uczestnikiem grafenowego projektu flagowego jest Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie, a w nim grupa badawcza zajmująca się technologią wytwarzania grafenu na podłożach dielektrycznych i metalicznych, kierowana przez dr inż. Włodzimierza Strupińskiego, który jest także współautorem programu badań w ramach zadania nr 1 „Materiał”, kluczowego dla realizacji całego projektu.
W ramach Grafenowego Programu Flagowego w 2013 r., współpracuje 126 akademickich i przemysłowych grup badawczych z 17 krajów europejskich, z budżetem wynoszącym 54 miliony euro przez okres pierwszych 30 miesięcy.

Graphene-enabled on-chip supercontinuum light sources
W ramach 7PR, projektem europejskim jest Graphene-enabled on-chip supercontinuum light sources (Oparte na grafenie źródła światła typu superkontinuum) oraz projekt Mera-Net Graphica dotyczący zastosowania grafenu w elektronice krzemowej.

EuroGRAPHENE „Epitaxial Graphene Transistor”
Zakład Epitaksji i Charakteryzacji był także członkiem konsorcjum realizującego inny projekt międzynarodowy związany z grafenem, m.in.: „Opracowanie technologii wytwarzania epitaksjalnego grafenu do zastosowań w tranzystorach nowej generacji” realizowany w ramach European Science Foundation EUROCORE Programme: EuroGRAPHENE „Epitaxial Graphene Transistor”.

Centrum Grafenu i Innowacyjnych Nanotechnologii

Centrum Grafenu i Innowacyjnych Nanotechnologii jest częścią Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie. Są tu prowadzone badania nie tylko nad metamateriałami, kryształami fotonicznymi, nanokompozytami, ale w szczególności nad grafenem. Jest to jedna z najbardziej innowacyjnych, rozwojowych i perspektywicznych dziedzin w badaniach światowych.
W ramach Centrum powstały nowe laboratoria oraz zmodernizowano te już istniejące. Zakupiono nowoczesną aparaturę naukowo-badawczą m.in. spektrometr mas jonów wtórnych, rentgenowski spektrometr fotoelektronowy, skaningowy mikroskop elektronowy, mikroskop sił atomowych oraz zmodernizowano niezbędną infrastrukturę techniczną i teleinformatyczną. Wszystko po to, by zapewnić pełną współpracę z innymi ośrodkami badawczymi zarówno z kraju, jak i z zagranicy.

Obecnie zrealizowany został pierwszy etap projektu inwestycyjnego. Jego koszt to 49 mln zł, w tym kwota dofinansowania otrzymanego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Mazowieckiego na lata 2007-2013 wyniosła 41,6 mln zł.

Projekt Centrum Grafenu i Innowacyjnych Nanotechnologii został wpisany na Polską Mapę Drogową Infrastruktury Badawczej - wykaz strategicznych projektów skupiających krajowy oraz międzynarodowy potencjał badawczy mający kluczowe znaczenie dla podniesienia jakości prowadzonych w Polsce badań.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w Ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Mazowieckiego 2007-2013