Sedan starten 2014 har SIO Grafen finansierat över 190 projekt. Över 200 organisationer har varit involverade, nästan 50 procent av dessa är små och medelstora företag.
Sedan starten 2014 har SIO Grafen finansierat över 190 projekt. Över 200 organisationer har varit involverade, nästan 50 procent av dessa är små och medelstora företag.
Här kan du söka bland de projekt som fått projektstöd genom SIO Grafens utlysningar.
Fritext - Du kan söka efter titel, innehåll, år eller projektpartners.
Styrkeområde - Filtrera efter styrkeområde, välj ett eller flera områden.
Kostnader förknippade med grafentillämpningar har minskat drastiskt under de senaste åren. Detta ökar intresset att öppna dörrarna för studier av nya användningsområden, till exempel hur grafen kan användas i akustiska material. De akustiska materialen som används nuförtiden har vissa begränsningar såsom sämre absorption av brus vid låga frekvenser, att man behöver öka materialens tjocklek för att få bättre prestanda och materialens termisk motstånd med maxtemperaturer runt 100C.
Det föreslagna projektet vill förutsättningslöst utforska de potentiella fördelarna med att använda grafen i akustiska material. Genom att kombinera grafen och skummaterial kan man skapa ett material med förbättrad ljudabsorption som klarar höga temperaturer och har låg vikt. Projektet kommer ta fram nya akustikmaterial och testa dessa för att i nästa steg gå vidare till projekt om karakterisering, optimering och tillämpningar.
Smenas unika halvledande 2D-material baserat på MoS2 har den mycket lovande egenskapen att dess elektriska egenskaper förändras som funktion av koncentrationen av vissa specifika gaser men är okänsligt för mycket annat, t ex fukt och temperatur. Flertalet vetenskapliga publikationer visar på unika egenskaper för MoS2 som gassensor för bl a H2, NO2 och NH3. Det går också att tillverka miniatyriserade sensorer som använder mycket lite energi. Kombinationen av dessa egenskaper skulle vara banbrytande och ha mycket stor kommersiell potential på en marknad som överstiger 1 miljard euro. Under vintern och våren 2022 har affärsutvecklande aktiviteter och kontakt med potentiella kunder visat på ett stort intresse, men vi har saknat konkreta resultat som bevisar att materialet är lämpligt gassensor.
Syftet med detta projekt är därför att generera en första konceptvalidering av Smenas MoS2 som gassensor. Materialet kommer att tillverkas på två olika sätt, och dess grundläggande sensoregenskaper utvärderas sedan i en testutrustning för vätgassensing. Inom detta projekt testas vätgas eftersom vi bedömer att vätgasekonomin kommer att växa starkt de kommande åren. Målet är att ta materialet till TRL3 och generera presentationsmaterial inklusive beskrivning av materialet och konkreta och relevanta mätdata som kan användas som avstamp för vidare produktutveckling, att visa upp för potentiella kunder och samarbetspartners samt även gentemot investerare.Som färdig gassensor för både H2, NO2 och NH3 så bidrar vi konkret till två SDG, främjande av tillgång på grön energi (SDG 7, subgoal 7.3) och förbättring av luftkvalité för främjande av människors hälsa (SDG 3, subgoal 3.9).
Sammanfattning
Industriell tillverkning med "Additive Manufacturing" (AM) växer snabbt och genom att utveckla ett elektriskt ledande material med hjälp av grafen kommer företag att få en fördel inom produktutveckling och produktion. Målet är att utveckla ett sådant material med hjälp av grafen. Vi kommer att använda oss av "Powder Bed Fusion", AM-teknologin som är den dominerande på den industriella marknaden. Grafen är ett utmärkt materialval för kompositmaterialet då det är gynnsamt och miljövänligt material med en hög elektrisk ledningsförmåga. Forskningsfrågorna som kommer att besvaras i projektet är:Sammanfattning
Med avstamp från tre tidigare förstudier vill vi nu skala upp tillverkning av ett nytt grafenbaserat additiv för betongindustrin. Additivet har en potential att stärka betongen samt göra den frostbeständig med signifikant lägre tillsats av cement. Additivet, innehållande grafen, har också potential att stärka frostskyddet för recept där svensk cement till del byts ut mot importerad cement, flygaska eller slagg. Den här nya och helt unika teknologin kommer vara en viktig del i Sveriges utmaning att klara cementförsörjningen framåt. Demonstratorprojektet kommer också verifiera tidigare labbresultat i fullskaliga fältstudier. Projektet kommer i samarbete med industrin att genomföra ett antal större delprojekt i vilka det nya additivet kommer att användas i betongtillverkningen. Den tillverkade betongen kommer utvärderas med avseende på styrka, sprickbenägenhet och frostbeständighet. Även en livscykelanalys kommer att genomföras. Varje delprojekt kommer att redovisa projektresultat även ur en hållbarhetsaspekt, med cement- och koldioxidreduktion i fokus. Projektets konstellation är designad för vidareutveckling, uppskalning och tillverkning av tillsatsmedlet, samt tillverkning och utvärdering av betong tillsammans med betongproducenter och beställare i olika delprojekt. Projektet kommer starkt bidra till att vi kan nå målen i Agenda 2030, särskilt målen för minskat resursutnyttjande och reducerade utsläpp av koldioxid. Det yttersta målet med projektet är att ta ny grafenbaserad teknologi från labb- och pilotskala till uppskalad tillverkning och nytta för svensk industri.Syftet med projektet är att tillverka och validera semi-industriell prototyper av nyutvecklade självsmörjande lager med grafen- och 2D-material för vattenkraftsmaskiner. För Kaplanturbiner är det viktigt med design för minimal oljeläckagerisk och bra långtidsfunktion - flera decennier. Rörliga mekanismer i Kaplanturbiners löphjul har lager vars friktions- och nötningsegenskaper samt lastbärande förmåga är av central betydelse för långtidsfunktion, tidigare forskningsresultat indikerar att implementering av grafen- och 2D-material kan förbättra dessa egenskaper markant. Förbättrade egenskaper hos lagren ger ökad livslängd på både lager och övrig mekanism, vilket är miljövänligt och sparar pengar. Det ger i slutändan en säkring av konkurrenskraften med en oljeläckagesäker design som kan börja ta större marknadsandelar även utanför Norden.
Nya grafen-baserad polymer kompositer med olika grafen- och 2D-material kommer att valideras i en specialdesignad tribometer med platta mot platta-kontakt för att utse bästa kandidaten för tillverkning av slutlig prototyp av testlager. All tillverkning av lager- och testmaterial med grafen- och 2D- material kommer ske hos lagertillverkare, något som ger en bra kompetensöverföring från forskning till industri.
Testförhållanden kommer att utformas tillsammans med slutanvändare och leverantörer. Valda grafen-baserad lager kommer provas och jämföras andra kommersiella lager. Projektets parter gör att positiva testresultat kommer att medföra en effektiv introduktion av grafen till lagermarknaden.
Sammanfattning
Detta projekt syftar till att undersöka potentialen hos grafenbaserade textila trycksensorer i ett antal utvalda produkter inklusive sjukhusmadrasser, rullstolsdynor och olika möbler och relaterade tillbehör. Förmågan hos dessa typer av produkter att erbjuda en gynnsam tryckfördelning är av stor betydelse, både ur ett komfort- och hälsoperspektiv. Genom att övervaka trycket mellan en användare och kontaktytan kan skadliga och/eller okomfortabla tryckförhållanden lättare upptäckas och förhindras (t.ex. genom att byta ut produkten till en mer lämplig eller initiera en positionsändring). Sådana funktioner ger därför stora potentiella fördelar, både för användaren (hälsa och komfort) och producenterna (konkurrensmässiga och därmed kommersiella fördelar). Grafenbaserade sensorer erbjuder flera fördelar jämfört med alternativa sensormaterial inklusive stor designflexibilitet, kostnadseffektivitet och miljövänlighet. Innan sensorerna kan användas i verkliga tillämpningar måste dock deras egenskaper utvärderas ytterligare. I synnerhet måste noggrannhet och tillförlitlighet under lång tids användning kvantifieras i de avsedda tillämpningarna. Detta kommer att göras både i labbförhållanden och under verkliga användarförhållanden i de avsedda applikationsmiljöerna. En särskild projektuppgift är att hitta möjliga tillämpningar för olika nivåer av noggrannhet efter långvarig användning. Konsortiet består av: grafensensortillverkare, ett elektronikkonsultföretag, ett testinstitut och partners med produktapplikationer. Efter ett framgångsrikt projekt är planen att fortsätta utvecklingen av verkliga applikationer med integrerade sensorer, i ett efterföljande projekt.Resultat
Projektet syftade till att göra en förstudie som underlag för en ansökan till Vinnova om att bygga en demonstratoranläggning för grafeninnehållande elektrodeponeringsprocesser, baserat på två pågående utvecklingsprojekt. Provexa Technology tog i detta arbete hjälp av RISE-IVF och Chalmers Industriteknik. Utmaningar och behov av kompetensförstärkning identifierades, vilket utmynnade i åtta arbetspaket i ansökan, inkluderande sex olika projektparter, samt en stark referensgrupp av potentiella kunder. Projektets huvudmål var att skaffa underlag för att skriva en väl underbyggd ansökan för ett demonstratorprojekt i Vinnovas decemberutlysning 2021 inom SIO grafen, vilket lyckades. En viktig insikt under projektet var att grafeninnehållande ytbeläggningar skulle kunna användas för elektromagnetisk skärmning för att skydda människor och elektronik från elektromagnetisk strålning. Genom det beviljade demonstrationsprojektet kommer Provexa Technology bygga upp en flexibel pilotanläggning för att möta de utmaningar uppskalning medför och snabbt komma i gång med mindre kommersiell produktion. Anläggningen beräknas vara i drift 2025. ➡️ Läs pressmeddelandet om projektet här!Resultat
Förberedelseprojektet har utvecklat värdekedjan från råvara till slutprodukt och återvinning samt analyserat marknadspotentialen för företagen för att använda grafen i tätningar och däck. Analysen visade att de bästa förutsättningarna för demonstratorprojektet är att fokusera på grafen i tätningar av EPDM gummi. Projektet visade också på ett stort mervärde med att även inkludera återvunna tätningar i demonstratorprojektet, där grafen kan användas för att uppnå de materialegenskaper som behövs för att tillverka nya tätningar. De uppsatta målen har uppnåtts. Ett starkt företagskonsortium bestående av 2D fab, Roxtec och EcoRub har etablerats till det kommande demonstratorprojektet med goda förutsättningar att utveckla en demonstrator i form av en gummitätning med grafen. Vår analys av marknaden visar på en mycket stor potential och volym för den valda tillämpningen för samtliga i värdekedjan. I projektet har även miljöaspekter studerats som visar på att grafen har möjlighet att bidra till ökad hållbarhet genom ökad resurseffektivitet och återvinning. En övergripande planering för det kommande demonstratorprojektet har också genomförts. En viktig insikt i projektet är att resultaten av att blanda in grafen i gummimaterial är mycket beroende av vilka gummimaterial som används och hur inblandningen görs. Detta var också en viktig faktor vid utvärderingen och val av inriktning på demonstratorprojektet. Bilden nedan visar grafen i gummimaterial vid bra inblandning där grafenet binder till gummimaterialet. Det finns goda förutsättningar att använda grafen i gummimaterial och det finns redan idag ett fåtal kommersiella nischade produkter där grafen ingår. I framtiden bedömer vi att grafen kommer användas för att förbättra materialegenskaperna på många produkter av gummi och genom demonstratorprojektet kommer den första gummitätningen med grafen att vara lanserad inom tre år. Vi har de partners och den expertis som vi behöver för att gå vidare i demonstratorprojektet. Roxtec har mycket stor erfarenhet och kunskap av att utveckla nya produkter baserade på nya gummiblandningar där även nanomaterial ingår vilket tillsammans med 2D fabs kunskap om grafen och Ecorubs kunskap och teknologi för återvinning av EPDM finns goda förutsättningar att inom några år utvecklat en kommersiell tätning innehållande grafen som är lanserad på den globala marknaden.Resultat
Förberedelseprojektet har fördjupat kunskaperna om att använda grafen för att utveckla hållbara limmer som används för att limma förnyelsebara material av cellolusa. Genom projektet har ett starkt företagskonsortium som innefattar hela värdekedjan från råvara till slutprodukt etablerats. Det planerade demonstratorprojektet kommer att, med grafen, utveckla förnyelsebara limmer till tre demonstratorer i form av en förpackning av wellpapp, ett hållbart sugrör och träpaneler till möbler. Projektet har även analyserat marknadspotentialen för aktörerna i värdekedjan och slutsatsen är att det finns en stor marknadsmässig potential med att använda grafen i limmer för företagen för att minska kostnaderna genom effektivare produktion och förbättra produkterna genom förbättrade produktegenskaper. Analysen av värdekedjan har också visat på den mycket starka drivkraften att använda grafen för att öka hållbarhetsprofilen genom att kunna ersätta giftiga fossilbaserade limmer med förnyelsebara stärkelse och cellolusabaserade limmer, exempelvis för limning av träpaneler. Förberedelseprojektet uppfyllde de uppsatta målen. Projektet har uppnått det övergripande målet att utveckla värdekedjan, etablera ett starkt företagskonsortium och utveckla projektförslaget för demonstratorprojekt för grafen i hållbara limmer. Demonstratorprojektet har nu ett mycket starkt företagskonsortium bestående av IKEA, SCA, SLU, BIM-kemi, 2D fab, DS Smith och Tetrapak vilket skapar mycket goda förutsättningar för det planerade demonstratorprojektet. Den viktigaste insikten i projektet var förståelsen av hur viktigt hållbarhet är för företagen och de möjligheter som grafen har för att bidra till ökad hållbarhet och resurseffektivitet inom värdekedjan. Framtiden för grafen inom detta tillämpningsområde ser väldigt ljus ut. Med de resultat som vi har från att använda grafen i stärkelsebaserade limmer och de tester som är gjorda på andra cellulosabaserade limmer finns goda förutsättningar för företagen att kunna lansera flera nya produkter baserade på grafen inom två år. Förberedelseprojektet har säkerställt att vi har de partner och expertis som vi behöver för demonstratorprojektet. SLU tillsammans med deltagande företag har tillgång till nödvändig kompetens, ekonomiska resurser och utrustning som behövs för det fortsatta arbetet. Deltagande företag har också etablerade marknadskanaler och goda förutsättningar att lansera produkter med hållbara limmer med grafen för en global marknad.Resultat
Detta projekt var en förberedande aktivitet för vårt framtida demonstratorprojekt, med målet att sammanföra det framtida konsortiet som representerar de separata länkarna i värdekedjan för tillverkning och kommersialisering av grafentextilvärmare. I detta projekt har vi tillsammans med partners identifierat och formulerat värdeförslaget för vår uppfinning – grafenbelagda textilier. Baserat på värdeerbjudandet har vi undersökt marknaden och identifierat de mest lovande segmenten, där vår grafentextilvärmare kan bidra mest. Inom varje potentiellt segment har vi identifierat de aktörer som kan vara mest intresserade av att använda vår teknologi och implementering av grafentyg i framtida produkter. Vi har sedan kommunicerat med dessa potentiella kunder och klargjort de problem, förväntningar och befintliga utmaningar som de ser för en potentiell kommersialisering av vår grafentextilvärmare. Baserat på denna information har vi valt ut flera aktörer från olika segment, som potentiellt skulle vara mest intresserade av den vidare gemensamma produktutvecklingen inramad som demonstrationsprojekt och bjudit in dem till konsortiet. Därmed uppfylldes det första målet om att få partnerna till konsortiet. Vi har också kopplat oss till företagen som skulle kunna tillhandahålla den kompletterande (ibland konkurrerande) expertis som krävs för fullskaligt ett demonstrationsprojekt. Slutligen har vi ansökt med partnerna om det fullskaliga demonstrationsprojektet, med syfte att demonstrera tre olika produkter inom sport- och utomhussegmentet. Den viktiga fråga vi har identifierat för alla potentiella tillämpningar av uppvärmning av grafentyg är att strömkällan alltid är en fråga för erforderlig prestanda, kapacitet och drifttid. Vikten av strömkällor och batteri är extremt viktig, liksom att den allmänna elektrodens integrationsdesign är avgörande för att uppnå framgångsrik acceptans av den potentiella produkten hos slutanvändaren. Vi jobbar vidare och förväntar oss att de första produkterna, som har högsta MRL och TRL, når marknaden redan 2022 eller under början av 2023. Frågorna om certifiering och säkerhet kommer att bli mycket viktiga för massproduktion och användning av produkterna på en global skala. Att lösa dessa frågor kommer att kräva nytt partnerskap och ny expertis som vi kommer att skaffa oss inom kort.Resultat
Det finns ett stort intresse av att utveckla nya materiallösningar för passiva komponenter till elektriska motorer. Ett viktigt forskningsområde i denna applikation är utveckling av metoder som möjliggör ökning av den elektriska resistiviteten av komponentmaterialen jämfört med vad som är möjligt idag. En optimal komponentprestanda åstadkoms genom en kombination av magnetiska och elektriska egenskaper. I detta projekt utvecklades fyra funktionaliserade grafen-varianter för att öka den elektriska resistiviteten i en amorf metallegering. Intensiva defekter bildades i strukturen av grafen. Amorfa pulverpartiklar belades med de funktionaliserade grafenpartiklarna och solida provkroppar tillverkades för karakteriseringar. Den elektriska resistiviteten av en amorf metallegering ökades inte till en önskad nivå med hjälp av grafen-tillsatserna. De magnetiska egenskaperna behövde justeringar. Projektet har demonstrerat att även en mycket grovt försämrad grafenstruktur är inte tillräckligt för att åstadkomma en märkvärdig ökning av den elektriska resistiviteten i metallmatriskomponenterna. Resultaten visar att funktionaliserat grafen har en endast begränsad förmåga att agera som insulator på metallpartiklar. Det rekommenderas inte att fortsätta utvecklingsaktiviteterna mot en slutprodukt eftersom inte tillräckligt stora effekter kan åstadkommas. Projektgruppen var sammansatt av nödvändiga kompetenser och slutanvändarexpertisen var värdefull i utvärderingen av resultaten.Resultat
Elektrisk ledande textil är ett viktigt material i flera försvarsprodukter. Traditionellt tillverkas dessa genom beläggning med elektriskt ledande polymerer eller med konduktiva garner. Grafen, med dess extrema elektriska ledande förmåga, är ett mycket intressant material för att åstadkomma elektrisk ledningsförmåga. Speciellt eftersom det krävs mycket små mängder grafen jämfört med traditionella ledande pigment. I projektet identifierades de produkter där grafen skulle kunna utgöra en stor förändring av produktens egenskaper. Elektriskt ledande textil ingår i flera produkter hos Saab Barracuda och resultaten kan appliceras i samtliga. Textil belades med grafen med Grafrens unika beläggningsteknologi. Initialt studeras olika renhetsgrad av grafenlösningar för att studera dess påverkan på ledningsförmågan. Vidare studerades hur mängden av grafen påverkade den elektriska ledningsförmågan. Proverna analyserades och den elektriska ledningsförmågan uppmättes på Saab Barracuda. Mycket tidigt i projektet erhölls positiva resultat med hög elektrisk ledningsförmåga vid mycket låga tillsatser av grafen. Grafrens beläggningsteknologi medgav också att bindemedel kunde uteslutas då grafen uppvisade mycket hög vidhäftning mot den textila fibern. De tillverkade prototyperna uppvisade mycket lovande resultat. Det finns flera områden som måste optimeras i framtida projekt. En nyckel till framgång är förmodligen att arbeta mer med den underliggande textilen för att optimera den för grafenbeläggning vilket innebär fördjupat arbete med textiltillverkare. Vidare är det viktigt att få ner priset på grafen och att industrialisera tillverkningsprocessen på ett kostnadseffektivt sätt innan nya produkter kan presenteras.Resultat
Det är av ökande intresse för många branscher att digitalt koppla samman tätningsmaterial så att tätningsmaterialets skick kan bestämmas utan att behöva inspektera det visuellt. Den här typen av idéer finns inom den akademiska världen men har inte förverkligats i praktiken. Virvelströmsavkänningsteknik kan användas för att upptäcka förändringar i kemiska och fysikaliska egenskaper hos gummi som innehåller kimrök, till exempel i tätningsmaterial. Tillsats av grafen i stället för en del av kimrök påverkar inte ledningsförmågan, men kan förbättra de mekaniska egenskaperna och motståndskraften mot förvrängningar på grund av snabb dekompression eller allmänt åldrande i gummitätningar som används i kritiska industrier. I detta arbete har projektets mål uppfyllts. En litteraturstudie genomfördes, där det konstaterades att lite har gjorts kring användningen av virvelströmsteknik för att övervaka gummis egenskaper med åldrande. Vi fann att oavsett provets resistivitetsnivå kunde en virvelströmsrespons erhållas för alla gummiprover. Det fanns en ökande virvelströmssignal i proverna med ökande mängder kimrök/carbon black (CB) fram till den punkt där perkolationsnivån hade uppnåtts. Det fanns ingen signifikant ökning av virvelströmssvaret när CB ersattes med ökande mängder grafenflingor, vilket innebär att materialets perkolationsnivå inte påverkades nämnvärt av att CB ersattes med grafenflingor. Ersättningen av extremt små viktprocent grafenflingor för CB i etylenpropendienmonomer (EPDM)-formuleringen gav ökade mekaniska egenskaper. Men ökande nivåer av grafenflak ger lägre hårdhet och lägre tryckhållfasthet. Efter åldrande var virvelströmssignalerna starkare, möjligen på grund av provets komprimering och ökade perkolationsvägar. Virvelströmssignalen kunde korreleras till en förändring av EPDM-materialets egenskaper. Man drog slutsatsen att blandningsmetoden för grafen i polymeren före vulkanisering skulle kunna exfolieras i framtiden för att ge en större inverkan på egenskaperna med tillsats av grafen. Det finns sannolikt en stor potential för grafen att användas som en additiv med hög slagkraft för att förstärka gummimaterial, men arbetet med exfoliering av grafenflingorna i polymermaterialet måste utforskas. Det är också mycket troligt att virvelströmsteknik kan användas som en känslig metod för att avgöra när tätningsmaterialets egenskaper har förändrats så mycket att de måste ändras för att minska risken för fel. Den första produkten kan komma inom 2-3 år. I framtiden kommer vi att försöka engagera slutanvändare som kan vara intresserade av denna teknik för att förbättra de mekaniska egenskaperna med grafen och använda virvelströmsteknik för att övervaka och kvantifiera egenskapsförändringar vid användning. Vi vill också att ett företag som arbetar med virvelströmsteknik ska ingå i konsortiet så att utvecklingen kan ske på detta område. ➡️ Läs pressmeddelandet här!Resultat
I detta projekt har vi utvecklat och optimerat supersoniska sprutprocesser för att tillverka 2D-materialbaserade ledande slitstarka beläggningar på metallsubstrat för potentiella industriella elektrifieringsapplikationer. Flera typer av beläggningsmaterial, bestående av ren grafen, ren MXene, den mekaniska blandningen av grafen/kopparpulver och kopparbelagda grafitpulver (CCG), har överljudssprutats på koppar- eller stålsubstrat för att bilda enhetliga beläggningar med tjockleksintervall från 10 till över 100 mikron. Totalt har ett 50-tal prover preparerats och testats. Resultaten visar att beläggningar av ren grafen eller MXene uppnår mycket låg friktion men också hög elektrisk kontaktresistans. Däremot har de bästa grafen/koppar-kompositbeläggningarna uppvisat avsevärt reducerad friktion (friktion med koefficient ~0,2, nästan fyra gånger lägre än ren koppar) och samtidigt jämförbar elektrisk kontaktresistans med ren koppar. Huvudmålet med projektet är att undersöka möjligheten att använda ledande 2D-material (grafen eller MXene) för att minska friktionen hos "rörliga" metallkontakter i elektrifieringsprodukter utan att uppenbart öka deras elektriska kontaktresistans, för att möjliggöra tillverkning av avancerade elektrifieringsprodukter med förlängd livslängd och jämförbar elektrisk prestanda. I detta projekt har vi tillverkat minst två typer av grafen/koppar eller CCG/koppar kompositbeläggningar som uppvisar friktion som är cirka 3-4 gånger lägre än ren koppar och som samtidigt bibehåller liknande elektrisk kontaktresistans. Deras låga friktion och låga elektriska kontaktresistans har uppfyllt kraven för vissa applikationer från industripartnern. Därför har projektets huvudmål uppfyllts. Som förväntat kan grafen och MXene avsevärt minska friktionen hos metallbeläggningar. Men rena grafen- eller MXene-beläggningar lider av hög elektrisk kontaktresistans och dålig slitstyrka. När grafen blandas med kopparpulver i en riktig sammansättning är det möjligt att samtidigt minska friktionen, förbättra slitstyrkan och behålla det låga elektriska kontaktmotståndet. För nu har vi tydligt sett löftet om överljudssprutade ledande slitstarka beläggningar för elektrifieringstillämpningar. En av de mest kritiska frågorna är dock den dåliga reproducerbarheten. Det beror sannolikt på den okända inverkan av 2D-materialen på sprutprocessen. Så det krävs fortfarande avsevärda forskningsinsatser för att ytterligare förstå sprutbeteendet och rätt materialsammansättningar för applikationerna. Vi räknar därmed med att det tar minst 5 år innan den första produkten produceras baserat på de överljudssprutade 2D-materialbeläggningarna. För att föra fram beläggningsprocessen behövs minst en partner till som kan leverera storskaliga tillförlitliga grafenbläck med hög ledningsförmåga och lämpliga reologiska egenskaper. ▶️ Läs pressmeddelande om projektet här!Resultat
De attraktiva egenskaperna hos grafen och integrationsmöjligheterna med metaller är av stort intresse för industrin vid tillverkning av komponenter med förbättrade egenskaper. Projektet har demonstrerat att grafen-metall-kompositer tillverkade från pulverråvara uppnår intressanta och förbättrade materialegenskaper jämfört med rena metalliska material. Materialen i undersökningarna var funktionaliserat grafen integrerat till Cu- och AlSi10Mg matrix. I tillverkningen har den additiva tillverkningstekniken Fused Deposition Modeling (FDM) och efterföljande processteg ingått. Arbetet i projektet syftade till att förbättra de termiska och mekaniska egenskaperna av materialen. Det utvecklade grafen-Cu hybridmaterialet uppnådde över 50% förbättringar i hårdhet, hållfasthet och duktilitet samt de termiska egenskaperna förbättrades med över 15 % med hjälp av grafen som tillsats i materialet. Olika mängder grafen testades. På grund av stora förseningar av råmaterialleveranserna samt gällande arbetsrestriktioner under pandeminåren nådde utvecklingen av grafen-Al-kompositerna inte fullt ut. Den slutliga potentialen behöver utvärderas vid annat tillfälle. De utvecklade materialen har förbättrade materialegenskaper och är kommersiellt intressanta. Metoden öppnar även för många positiva attribut hos slutanvändarna såsom potential för lättare konstruktioner med förbättrade produktegenskaper. Dock måste de underliggande mekanismerna studeras djupare och processvägar för framtagningar av olika produktformer optimeras. Det är gynnsamt att involvera slutanvändarna i utvecklingsarbetet.Grunden för projektet är en grafenkomposit som tillverkas från biomassa, med vilken Bright Day Graphene AB (tidigare Bright Day Prototypes AB) har som mål att utveckla en kommersiell superkondensatorelektrod.
Med hjälp av RISE Acreos tillgång till labb och testmöjligheter, samt deras erfarenheter av att ta fram testceller för superkondensatorer, kan materialets egenskaper och lämplighet för ändamålet undersökas.
Projektet innefattar elektrokemiska mätningar samt elektrodtrycktest. Bakgrunden till projektet är att en ny typ av teknik börjar bli mer synbar på marknaden för superkondensatorer. Med elektroder baserade på grafen utvecklas nya superkondensatorer med en energitäthet som närmar sig den för batterier. Superkondensatorer har dessutom unika egenskaper jämfört med batterier, såsom cykelstabilitet på över 1 miljoner laddningscykler, 90 % energiverkningsgrad, tålighet för större temperatursvängningar, samt en hög in- och urladdningseffekt. Detta gör att grafeninnehållande superkondensatorer har en unik position i matrisen av elektrokemiska energilagringsteknologier, vars marknad kommer att växa i takt med att förnyelsebar energiproduktion byggs ut.För elektronik som alstrar stora mängder värme är dagens etablerade kyllösningar ofta otillräckliga, volymkrävande och dyra. Målsättningen med denna övergripande genomförbarhetsstudie var att utreda en eller flera potentiella lösningar för en mycket liten men effektiv, chipskalig vätskekylning för elektronikkomponenter.
Ett andra mål var att förbereda information till en ansökan för ett större FoI projekt. I förstudien har såväl etablerade som nya teknologier jämförts och vi har valt ut ett (vad vi tror är) vinnande koncept.
Lösningen bygger på APR Technologies unika vätskekylteknik med miniatyriserade pumpar och möjliggör nya konstruktionsmöjligheter, bättre prestanda samt har potential för en låg tillverkningskostnad. För ökad värmeöverföring i interfacet till andra fasta material samt till kylvätskan, har 2D (eg grafen-baserade) skikt analyserats och teoretiskt finns stora vinster att göra. Olika deponeringsmetoder finns men en stor utmaning blir dock att skapa en fullgod vidhäftning mellan grafen och chip. I ett efterföljande steg tänker vi oss att praktiskt utvärdera tre varianter av grafen, nämligen grafenskikt/TIM, grafen foams och sprayapplicerad grafen som anses kunna vara processkompatibla och möjligt kostnadseffektiva. Tre mål-applikationer och motsvarande kravställningar har identifierats och tre globala OEM-er involverades i arbetet.
En viktig del i förstudien var även att utvärdera IP landskapet och patent har ansökts.
En fortsättning i form av ett FoI projekt planeras, där vi tänker att en applikationsnära prototyp tas fram för grundlig utvärdering i såväl labmiljö som genom externa tester hos slutanvändare. I steget därefter tänker vi utveckla en demonstrator för utvärdering hos slutanvändare i verklig miljö. Inom 3-8 år bör en första teknisk lösning kunna vara kommersiellt tillgänglig.