Vi har förtydligat vår personuppgiftspolicy. Vill du veta mer om hur vi hanterar personuppgifter och cookies - läs mer här.
Sverige

Grafen kan ge helt nya förpackningar

Först slog fysikerna till och uppfann ett supermaterial.
Nu jobbar svenska forskare för att begripa grafenets potential - och få med svensk industri på resan.
Inte minst väntar nya, hållbara förpackningar på att tas i bruk.


Forskare vid University of Warwick i Storbritannien tillverkade 2012 världens minsta fem-ringade struktur. Molekylen är endast 1,2 nanometer bred, vilket ungefär är 100 000 gånger tunnare än ett hårstrå och den består av grafen.Bild: TT
Starkare än stål. Leder elektricitet bättre än koppar. Böjligt, lätt och miljövänligt. Inte så konstigt kanske, att det forskas intensivt på materialet grafen just nu.
Till exempel på Chalmers i Göteborg, som leder vad som är EU:s största gemensamma forskningsprojekt någonsin, "Graphene Flagship". Satsningen, som inleddes 2013, har sammanlagt en miljard euro i budget.
– Man kan tänka sig en rad användningsområden, det är ett material med fantastiska egenskaper, säger Helena Theander från Chalmers, och med ledningen för Graphene Flagship.
Elektronik, sensorer, optik, energi, hälsa - tillämpningar anas på en mängd fält.
– Några produkter finns redan, till exempel tillverkas ett tennisracket av grafen, berättar Helena Theander,
Men sportartiklar är en sak. Det är en sektor där många vill ha det senaste, är villiga att betala för det och där eventuella fel knappast leder till katastrofala konsekvenser.
Andra användningsområden ligger fortfarande en bit bort. Det gäller till exempel förpackningar, en industri där Sverige av tradition ligger långt framme.
– Om vi tror att grafen kommer att bli viktigt för framtidens förpackningar gäller det ju att svensk industri är med från början. Och genom det här projektet har vi en chans att samla in all världens kunskap, säger Helena Theander.
Att just förpackningsindustrin visar intresse beror på grafens enastående egenskaper som barriärskikt. Ett tunt, starkt och miljövänligt skikt som varken släpper igenom luft eller vatten kan kort sagt revolutionera hur vi förpackar och bevarar till exempel livsmedel.
Och förpackingsindustrin är viktig i Sverige, som har en lång tradition på området. I Skåne samordnas forskning och företagande på området genom Packbridge, som finansieras av EU och Region Skåne. Vid Packbridges senaste möte i våras låg fokus just på grafenets möjligheter.
Idag förekommer grafen framför allt som pulver, alltså drivor av atomtunna flak eller flingor. Flaken kan i sin tur blandas i färg, plast eller tryckas direkt på papper. Och tack vare ämnets förmåga att leda elektricitet hägrar också en annan möjlighet: att med grafenblandad färg kunna printa elektronik direkt på förpackningsmaterial.
– Man skulle alltså kunna trycka elektriska ledningar eller antenner, eller märkningar och sensorer. Man kanske kan tänka sig en sensor som håller koll på om en förpackning utsatts för allt för hög temperatur, säger Helena Theander.
På forskningsinstitutet SP Food and Bioscience arbetar Niklas Lorén sedan ett par månader med en förstudie kring hur grafen ska kunna ta steget från labb till kyldisk. Till dem som betalar hör pappersjätten Stora Enso.
– Det finns stora vinster. Grafen skulle kunna ersätta aluminium, som är väldigt energikrävande att framställa och återvinna. Grafen är ju kol, ett miljömässigt "snällt" material. Men det gäller att dels hitta sätt att framställa grafen billigt, dels sätt att automatisera tillverkningen i industrin, säger Niklas Lorén.
Än så länge har forskarna vid SP Food and Bioscience framför allt ägnat sig åt att tillverka tunna filmer med grafenflingor i, och därefter testat deras genomsläpplighet.
– Det vi gör är en pilotstudie, för att se om det går att komma vidare. Men utan att avslöja några resultat kan jag säga att det ser lovande.
Vad återstår innan vi lägger de första grafenförpackningarna kundvagnen?
– Ganska mycket, trots allt. Vi måste bli klara i laboratoriet innan vi kan göra processerna i storskalig miljö. Och om företag som Stora Enso eller Tetra Pak ska satsa måste de se vinster i den nya tekniken, säger Niklas Lorén.

Stora förväntningar på atomsmå kolflingor

Grafen är en form av kol, precis som diamanter, sot och grafit. Det beskrevs teoretiskt redan 1947, men att framställa det praktiskt skulle dröja.
Under de senaste tjugo-trettio åren har ytterligare former (allotroper) av kol kunnat framställas och beskrivas. Bland dem de runda fullerenerna ("kolfotbollar" och "kolnanorör").
I grafen är kolatomerna arrangerade i ett nät. Atomerna ligger alla i ett plan, vilket i princip gör nätet eller väven tvådimensionell. En kvadratmeter grafen väger knappt ett tusendels gram.
Materialet har anmärkningsvärda egenskaper: det är extremt starkt (200 gånger starkare än stål), böjligt och leder ström och värme ytterst väl. Det är även en ytterst effektiv barriär - varken gas, vätskor eller fasta föremål kommer igenom. Ändå är det helt transparent.
De exceptionella egenskaperna av styrka och ledningsförmåga gör att grafen - när väl tillverkningsprocessen och tekniken bemästrats - antas komma att spela en viktig roll i mängder av ny teknik. Ett exempel är flexibel, transparent elektronik. Grafen kan också utgöra grunden i nya, extremt lätta kompositmaterial och sätt att framställa färskvatten från saltvatten.
De rysk-brittiska forskarna Andre Geim och Konstantin Novoselov fick 2010 Nobelpriset i fysik "för banbrytande experiment rörande det två dimensionella materialet grafen". De lyckades isolera ett enkelt lager grafen så sent som 2004.
Läs alla artiklar om: Forskning
Gå till toppen