Testbädd – beläggning av grafenkompositer med ”rulle-till-rulle”-teknik

Syfte och mål

Grafenkompositer är lovande material inom ett brett spektrum av energitillämpningar och idag kan grafen produceras i stor skala och användas med biobaserade bindemedel i kompositer för t.ex. energilagringsapplikationer. Materialets geometri och komplexa reologi gör det dock utmanande att bestryka grafenkompositer med konventionell teknik och för att kunna ta steget, från forskning i laboratorieskala till demonstration av pilotproduktion, skapar vi en testbädd för bestrykning av grafenkompositer med storskaliga tekniker.

Resultat och förväntade effekter

Vi har skapat och demonstrerat en testbädd som med hög precision kan bestryka grafenkompositer på papperssubstrat i stor skala. Testbädden kan i dag bestryka grafenkompositer på upp till 600 mm breda papperssubstrat i hastigheter mellan 30-300 m/min. Testbädden är tillgänglig för alla, oavsett om du är en enskild person som vill testa en idé eller ett stort företag som vill testa ett nytt koncept, något som vi ser som ett viktigt steg för att göra grafen till ett svenskt styrkeområde och göra det möjligt för grafen att stödja omställningen till ett hållbart samhälle.

Upplägg och genomförande

Testbädden baseras på UMVs redan avancerade pilotbestrykningsanläggning som under projektet har kompletterats med ny kunskap, metoder och teknik för att kunna hantera grafenbaserad bestrykningsmedia. Detta har gjorts genom upprepade bestrykningsexperiment, utveckling av bestrykningsutrustning, utvärdering av våtstarka papperssubstrat, modifiering av bestrykningsmedia samt utveckling av karakteriseringsmetoder för storskaligt bestrukna grafenkompositbeläggningar. En utmaning för att nå höga påläggsmängder är kombinationen substrat och bestrykningsmedia.

Abstract in English

Purpose and goal
Graphene composites are promising materials within a wide range of energy applications and today graphene can be produced on a large scale and used with bio-based binders in composites for e.g. energy storage applications. However, the material's geometry and complex rheology make it challenging to coat graphene composites with conventional techniques, and to be able to take the step, from laboratory-scale research to demonstration of pilot production, we are creating a test bed for coating graphene composites with large-scale techniques.

Results and expected effects
We have created and demonstrated a test bed that can coat graphene composites on paper substrates with high precision on a large scale. Today, the test bed can coat graphene composites on up to 600 mm wide paper substrates at speeds between 30-300 m/min. The test bed is available to everyone, regardless of whether you are an individual who wants to test an idea or a large company that wants to test a new concept, something that we see as an important step in making graphene an area of Swedish strength and making it possible for graph to support the transition to a sustainable society.

Layout and implementation
The test bed is based on UMV's already advanced pilot coating plant, which during the project has been supplemented with new knowledge, methods and technology to be able to handle graphene-based coating media. This has been done through repeated coating experiments, development of coating equipment, evaluation of wet-strength paper substrates, modification of coating media, and development of characterization methods for large-scale coated graphene composite coatings. A challenge for achieving high coating quantities is the combination of substrate and coating media.

Utlysning:
Hinder och utmaningar för grafeninnovationer, 2021

Projektpartners: Mittuniversitetet, Mondi och UMV

Projektledare: Nicklas Blomquist, Mittuniversitetet

Bidrag: 2 000 000 kr

Projektets löptid: november 2021 – december 2023

Relaterade styrkeområden: