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

För att lyckas med övergången till ett fossilfritt samhälle, nå 100% förnybar elproduktion och uppnå målet för hållbar utveckling måste fokus läggas på gröna energimaterial och processer. Grafen och grafenkompositer är lovande material inom ett brett spektrum av energitillämpningar och betydande framsteg har gjorts inom forskningsområdet.

Idag kan grafen produceras i vatten i stor skala med exfolieringsteknik och användas med biobaserade bindemedel i kompositer för t.ex. energilagringsapplikationer. På grund av materialets geometri och komplexa reologi är det dock utmanande att bestryka grafenkompositer i en konventionell roll-to-roll-process med tillräcklig skikttjocklek.

Vi tror att många grafeninnovationer kommer att baseras på grafenkompositer bestrukna på stora ytor av en mängd olika substrat och för att kunna ta steget, från forskning i laboratorieskala till demonstration av pilotproduktion och sedan vidare till produkt- och produktutveckling, behövs en testbädd för bestrykning av grafenkompositer med storskaliga tekniker.

Baserat på våra forskningsresultat från de senaste åren och tillsammans med pappersindustrin vill vi nu anpassa befintliga pilotanläggningar för pappersbestrykning till testbäddar för beläggning av grafen och grafenkompositer. Detta kommer att göras genom provbestrykningar, utveckling av bestrykningsutrustning, utvärdering och anpassning av substrat samt utveckling av karaktäriseringsmetoder för storskaligt bestrukna grafenkompositer.

Testbädden kommer vara tillgänglig för alla och detta är ett viktigt steg för att göra grafen till ett svenskt styrkeområde och göra det möjligt för grafen att stödja övergången till ett hållbart samhälle.

Abstract in English

To succeed in the transition to a fossil-free society, reach 100% renewable electricity production and achieve sustainable development, great focus needs to be placed on green energy materials and processes. Graphene and graphene composites are promising materials in a wide range of energy applications and significant progress has been made in the graphene research area.
Today graphene can be produced in water at large-scale with liquid exfoliation techniques and be used with bio-based binders in composites for e.g. energy storage applications. However, due to the material geometry and complex rheology it is challenging to coat graphene composites in a conventional roll-to-roll process with sufficient coating thickness.
We believe that many graphene innovations will be based on graphene composites coated on large surfaces with a wide variety of substrates and to be able to take the step from lab scale research to demonstration of pilot production and then on to product and product development, a test-bed is needed for coating of graphene composites with large-scale techniques.
Based on our research results from recent years and together with the paper industry, we want to adapt existing pilot plants for paper coating to test-beds for coating of graphene and graphene composites. This will be done through coatings experiments, development of coating equipment, evaluation and adaptation of substrates as well as development of characterization methods for large-scale coated graphene composites.
The test-bed will be available to everyone and this an important step in making graphene a Swedish area of strength and enabling graphene to support the transition to a sustainable society.

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 – november 2023

Relaterade styrkeområden: