Nu kommer hajpat material till användning i skarpt läge

Provexas kontor, Gamlestadsvägen i Göteborg. Anders Skalsky, vice vd och innovationsansvarig, har tillbringat tjugo minuter med att försöka förklara hur grafen kan användas och komma till nytta på ytbehandlingsföretaget. Ord surrar i luften. Anod och katod, magnetfält och elektrolyt, kemiska partiklar och korrosion, barriär, kolförening, ledningsförmåga…

– Jag blir lite som doktorn som ska förklara, det är väldigt tekniskt och speciellt men enkelt och hemma för mig, säger Anders Skalsky.

Han reser sig, hämtar något och radar sedan upp fyra avlånga metallbitar. Det är lamphållare för positionsljus på lastbilar. En har utbredda rostfläckar. Två har olika grader av repor. Den fjärde skulle däremot kunna vara hämtad direkt från fabriken. Inte minsta skråma finns i lacken trots att den har utsatts för samma tuffa tester i korrosionsskåp som de andra. Skillnaden sitter i ytbehandlingen. Den är baserad på grafen.

– För kunderna är grafen ofta ett hippt ord, men ingen förstår vad den här lilla partikeln skulle ändra i deras värld. Men lägger man upp ett sådant här exempel på bordet blir det lättare att diskutera. Lamphållaren ser ungefär likadan ut i en lastbil efter två till tre år, säger Anders Skalsky.

Det är inte så konstigt att företrädare för industrin (och journalister) har lite svårt att greppa det där med grafen. ”Kolatomer som sitter ihop i ett enda supertunt tvådimensionellt skikt”, säger inte så mycket. Materialet fick sina första 15 minuter i strålkastarljuset 2010. Då fick Andre Geim och Konstantin Novoselov Nobelpriset i fysik efter att ha lyckats ta fram grafen ur en bit grafit med en bit vanlig tejp. En bedrift med tanke på att flagan var 0,4 nanometer tunn (och en nanometer är en miljarddels meter).

Trots sin ringa storlek var det något gigantiskt som fysikerna funnit – världens tunnaste material, hundratals gånger starkare än stål, böjbart, strömledande, med en superkänslighet för molekyler. Grafen kan blandas med andra ämnen och då uppstår nya egenskaper och tillämpningar: det går att ha till multifunktionella kompositer, syrgasbarriärer i förpackningar, böjbar elektronik, gas- och biosensorer med hög känslighet…

Strax efter att ståhejet kring Nobelpriset lagt sig satt Anders Skalsky och funderade på en miljövänlig lösning på ett ytbehandlingsproblem. Då läste han en artikel om grafen och fick upp ögonen för nya möjligheter.

– Vi gjorde teoretiska och labbmässiga prover på hur vi kunde belägga grafen på olika metaller. Proverna visade väldigt bra resultat, men jag visste egentligen inte varför eller om det skulle gå att skala upp. Jag fick lite blodad tand. Nu har vi lärt oss unika sätt att styra hur man applicerar grafen, nu är vi mitt i processen med patentansökan.

Det har tagit sju år att komma hit. Pengarna har kommit ur egen ficka men även i form av stöd från innovationsmyndigheten Vinnova.

En förstudie visade att det går att optimera och använda grafen i industriell skala. Snart är det upp till bevis. En trappa ned är Pluto snart klar för invigning. Pluto? Ja, att döpa den nya produkten efter en dvärgplanet skulle visa sig lite väl blygsamt. Vi återkommer till det.

Många svenska industriföretag är nyfikna på grafen, men vet inte alltid hur det kan användas. Det strategiska innovationsprogrammet Grafen hjälper till att utveckla idéer. Sedan starten 2014 har innovationsprogrammet finansierat 79 projekt som involverar små, medelstora och stora bolag som vill få ut kommersiella tillämpningar på marknaden. Provexa är med i ett SIO Grafen-projekt som går ut på att optimera och hitta ytterligare egenskaper och användningsområden för sitt grafenbaserade ytskydd.

Ett annat SIO Grafenprojekt har fokus på strukturellt lim i fordonsindustrin, som används för att foga samman karossens olika material. Volvo Cars och CEVT ingår i gruppen som studerar om grafenförstärkt lim för punktsvetsning kan förbättra process- och materialegenskaper, utan att äventyra bilens säkerhet och hållbarhet.

Ett tredje projekt tittar på lättviktslösningar. Flygmotorföretaget GKN Aerospace är en av aktörerna som vill utveckla grafenmodifierade hartser med bättre egenskaper och ökad hållbarhet i kompositer som exponeras för fuktig miljö vid höga temperaturer under lång tid. På sikt öppnar projektet upp för nya produkter och applikationer med minskad vikt och lägre underhållskostnader inom flyg och rymd.

SIO Grafens vision är att Sverige hör till de tio främsta länderna på att använda grafen före 2030. Enligt programchefen Helena Theander är förutsättningarna goda, inte minst för att ett flertal projekt pågår med många aktörer som ser vad grafen kan göra för nytta.

– Vi utgår från befintliga industrier och matchar behov med rätt kunskap. Det gör att jag tror att vi kommer att kunna utnyttja grafen på ett bra sätt i svensk industri. Men för att nå målet krävs en uthållighet bland aktörerna, att man inte ger upp om det inte funkar första gången.

Grafen beskrivs ofta med superlativ. Finns det något som materialet inte kan?

– Det finns begränsningar inom vilka tillämpningar man kan få med sig egenskaperna. Man kan inte bygga en bro i bara grafen. Däremot kan man blanda grafen i en betong eller polymer för att få en komposit som är starkare än dagens och använda det till att bygga en bro med, säger Helena Theander.

Hon tror att betydelsen för svensk tillverkningsindustri till stor del handlar om möjligheten att skapa multifunktionella material. Tack vare grafen kan till exempel ett och samma material bli lättare, men samtidigt elektriskt och värmeledande.

Ett hinder för kommersiell användning är att marknaden ännu är omogen.

– Största utmaningen är att man inte riktigt vet att man kan få tag i grafen eller vad det är man får. Även om man köper av samma leverantör kan batcherna skilja sig, för man har inte full kontroll över vilka processparametrar som styr egenskaper och kvaliteter, säger Helena Theander.

På Provexa har Anders Skalsky tagit trapporna från kontoret till produktionen. Här sker arbete dygnet runt i åtta produktionslinor. Snart är de nio. Han pekar mot 20-miljonersinvesteringen som började byggas i augusti och snart är färdig.

Produktionslinan ska alltså tillverka Pluto. Hur var det nu med referensen till en dvärgplanet?

– När vi började med grafen trodde jag att det skulle bli en mindre grej, men i dag är det tvärtom. Jag fick fler egenskaper än jag någonsin hade kunnat tro. Vi hoppas nå en avsevärt högre elektrisk ledningsförmåga, men också bättre korrosionsskydd och friktionsegenskaper, säger Anders Skalsky.

Inom kort kommer skenor med gods att färdas i den nya produktionslinan under en tre timmar lång process för att beläggas med Pluto. Det mesta är rengöring, som sker i 51 av totalt 58 kar. När fingerfett, oljor och rost är borta beläggs godset med Provexas patenterade legering Earth. Mot slutet följer tre kar där grafenflagor appliceras.

Har du några farhågor inför skiftet från provning till storskalig produktion med grafen?

– Vi känner oss förberedda, men man kan aldrig vara helt säker på att nå hög volym de första månaderna.

Till en början ska Pluto användas för komponenter till lastbilar, till exempel lamphållarna vi tittade på tidigare. Men i framtiden är sådana produkter en liten del, tror Anders Skalsky. I stället kommer man att utnyttja en av grafenets stora fördelar: att det leder ström.

– En bil kan vara svårstartad för att batterikontakten ärgar, med grafen får man både korrosionsskydd och strömledning. Vi har ingen batterikomponent på gång, men det är vad vi lägger mest testning på och tror på närmast, säger han.

*Lamphållaren till höger har ytbehandlats med grafen.