Projekt |

Aros Graphene-baserade termiska interfacematerial
Nolato Silikonteknik, Ericsson, Graphmatech
Nolato Silikonteknik 15 maj 2018 - 14 nov. 2019 Aros Graphene® är ett nyutvecklat joniskt hybridgrafenmaterial vars tillverkningsprocess är enkel och miljövänlig. Aros ... Syfte och mål Aros Graphene® är ett nyutvecklat joniskt hybridgrafenmaterial vars tillverkningsprocess är enkel och miljövänlig. Aros Graphene® är designat för att undvika hopklumpning av grafenflak och därigenom förbättra dispersion i matris. Termiska interfacematerial består av en matris av silikongel och värmeledande fyllmedel. De kan ta upp mekaniska toleranser och används för att leda bort värme från till exempel en komponent till en kylfläns. Genom att använda Aros Graphene® som fyllmedel i termiska interfacematerial, tror vi att dessa kan uppnå en betydande förbättring av de termiska egenskaperna, jämfört med nuvarande teknologier. Eftersom grafen uppvisar högst värmeledningsförmåga av alla material i naturen, finns det också potential för att nå högre värmeledning i förhållande till dagens kommersiella produkter. Förbättrad prestanda krävs inom elektronikindustrin för att utnyttja mindre och kraftfullare komponenter i framtida produkter. FoI-projektet utförs i samarbete mellan Ericsson, Graphmatech och Nolato. Projektet görs i flera steg där vi gradvis bygger kunskap om hur Aros Grafen® interagerar i en värmeledande blandning. De tre huvudstegen är:

Aros Graphene® och matrisinteraktioner
Aros Graphene® som ytmodifierare av andra termiskt ledande fyllmedel
Formuleringar av värmeledande blandningar baserade på Aros Graphene®

I projektet tror vi att vi kan visa ”proof-of-concept”, att ta resultaten till kommersiella produkter. 107, 4880

CVD-grafenbaserade sensorer/IR-fotodetektorer med stor yta
Senseair, RISE Acreo, Swedish National Forensic Centre, Pamitus och KTH
SenseAir 20 maj 2018 - 20 nov. 2019 Målet med detta projekt är att utveckla en processteknik för en grafenanordning genom att använda lågkostnads CVD-grafen ... Syfte och mål Målet med detta projekt är att utveckla en processteknik för en grafenanordning genom att använda lågkostnads CVD-grafen med stor yta för följande två applikationer:

Att kunna visa upp grafenkemikaliesensorer som kan upptäcka droger för kostnadseffektiva brottsplatsanalyser på plats enligt specifikationerna från National Forensic Center (NFC).
Att undersöka möjligheten att producera plasmonik-grafenbaserade IR-detektorer inom våglängdsintervallet från 2 till 10 μm för att känna av CO2 och/eller alkohol i den verkliga världen i industriell skala och samtidigt bibehålla nyckelegenskaperna för responsivitet, upplösning, frekvensområde, förpackningsstorlek och kostnad som fastställts av det svenska sensortillverkningsföretaget SenseAir AB.

Arbetet kommer att fokusera på grafensensorn/detektor design, tillverkning och karakterisering, men också på en undersökning av avkastning/kostnad och produktpotential. Design och bearbetning av de grafenplasmoniska strukturerna för att uppnå den önskade selektiviteten hos de biologiska/kemiska sensorerna och öka responsiviteten hos IR-detektorn vid definierade IR-regimer kommer att behandlas. Även om monolagret av grafen har begränsad optisk absorption, skulle denna grundläggande barriär kunna övervinnas av grafenplasmoniska strukturer på grund av deras extraordinära resonansegenskaper. 107, 4880

Från koltjära till grafen – produktionsmetoder och framtida användningsområden
Swerea MEFOS och SSAB EMEA
Swerea MEFOS 31 maj 2018 - 31 jan. 2019 Målet med förstudien är att kartlägga vilka möjligheter det finns för ett industrialiseringsprojekt för tillverkning av ... Syfte och mål Målet med förstudien är att kartlägga vilka möjligheter det finns för ett industrialiseringsprojekt för tillverkning av grafen via koltjära-syntes och att utreda möjliga användningsområden för det producerade grafenet. Många integrerade stålverk, som t.ex. SSAB i Luleå och Oxelösund, har egna koksverk i sina produktionsanläggningar. I dessa koksverk tillverkas den metallurgiska koks som masugnarna kräver för råjärnsproduktion. Vid kokstillverkning produceras även stora mängder stenkolstjära som biprodukt. Kokstillverkningen vid SSAB i Luleå genererar ca 30 kton stenkolstjära per år. Idag säljs denna biprodukt externt för användning som energiråvara. Stenkoltjära innehåller stora mängder kolrika molekyler som skulle kunna vara en värdefull råvara vid framställning av högvärdiga produkter som grafen. SSAB och Swerea MEFOS kommer att genomföra denna förstudie för att skapa en kunskapsbas och vägledning för ett framtida beslut om en industrialisering och användning av stenkolstjära som råvara till grafen. Förstudien omfattar en systematisk litteraturstudie, experiment i lab-skala, företagsbesök och seminarier. 96, 4880

Funktionaliserad grafenförstärkt beläggning
Applied Nano Surfaces, SHT Smart High-Tech, Chalmers och Flexlink
Applied Nano Surfaces 12 maj 2018 - 30 sept. 2019 Funktionaliserad grafen har potential att förbättra mekaniska egenskaper hos polymerbundna lågfriktionsbeläggningar och ... Syfte och mål Funktionaliserad grafen har potential att förbättra mekaniska egenskaper hos polymerbundna lågfriktionsbeläggningar och kompositpolymermaterial. Kravet är att grafen är i en så pass funktionaliserad form att den kan dispergeras och kemiskt tvärbindas med bärarpolymermatrisen, vilket ökar slutproduktens mekaniska styrka och hållbarhet. Partners i projektet är Applied Nano Surfaces (ANS), Flexlink, Chalmers och SHT Smart High-Tech. Flexlink ska förbättra de mekaniska och tribologiska egenskaperna i sina extruderbara polymermaterial. Chalmers tekniska högskola är kunskapsnavet vad gäller grafenteknologi och SHT är ett materialföretag som kan utveckla och leverera funktionaliserad grafen. ANS har utvecklat en rad lågfriktionsbeläggningar, men på grund av ökade prestandakrav måste den mekaniska styrkan och hållbarheten förbättras ytterligare. Projektet kommer att utvärdera möjligheten att använda funktionaliserad grafen som komposittvärbindare (reaktivt fyllmedel) och strukturförstärkare i polymerer och beläggningar. De mest lovande metoderna för att funktionalisera grafen kommer att undersökas och utvärderas. Syftet med funktionaliseringen är att göra grafen kemiskt tvärbindbar med olika polymermatriser, såsom epoxi och polyuretan. 103, 4880

GNOME 2.0 ACA
ScandiDos, Akzo Nobel, Mycronic, 2D fab, och RISE Acreo
ScandiDos AB 15 maj 2018 - 15 nov. 2019 Att skapa grafenbeläggningar på ihåliga polymerpartiklar för att skapa metallfria elektriskt ledande partiklar för ... Idé: Att skapa grafenbeläggningar på ihåliga polymerpartiklar för att skapa metallfria elektriskt ledande partiklar för metallfria anisotropt ledande adhesiv och för att skapa ett basmaterial för lätta elektriskt ledande kompositmaterial. Idén baserar sig dels på en teknik för att belägga polymersfärer med grafen från ett förstudieprojekt inom SIO Grafen, GNOME ACA, och dels på en ny teknik för att immobilisera grafen på ytor för att skapa beläggningar med god vidhäftning och goda mekaniska egenskaper med våtkemiska metoder. Potential: Kolbaserade och metallfria elektriskt ledande partiklar kan möjliggöra rationell och ekonomisk tillverkning av sensor-arrayer för strålningssensorer. Kolbaserade och metallfria elektriskt ledande material kan utgöra basen för nya elektriskt ledande adhesiv som ger korrosionsbeständiga elektriska kontakter vid mikromontering. Utöver huvudtillämpningen ledande häftämnen, kan grafenbelagda ihåliga polymerpartiklar utgöra grunden för ultralätta elektriskt ledande kompositmaterial. Genomförande: Projektet inleds med att definiera inledande specifikationer och etablera utvärderingsmetoder. Grafenbelagda partiklar från det tidigare GNOME ACA-projektet vidareutvecklas för att få förbättrad vidhäftning, mekanisk stabilitet och ledningsförmåga. Nya metoder för att fästa grafen på ytor och att skapa mekaniskt starka skikt med våtkemiska metoder utvecklas. Partiklarna karaktäriseras kvalitativt och kvantitativt. Häftämnen baserade på grafenbelagda partiklar karaktäriseras med avseende på reologiska egenskaper och hur de fungerar i metoder för att deponera ledande häftämnen. 103, 4880

Grafen i innebandyblad
Renew Group Sweden, Polykemi, Götene Plast och Chalmers Industriteknik
Renew Group Sweden AB 15 maj 2018 - 15 maj 2019 Grafen har visat sig kunna förstärka polymerer och göra dem betydligt styvare, eller alternativt kunna reducera vikten ... Syfte och mål Grafen har visat sig kunna förstärka polymerer och göra dem betydligt styvare, eller alternativt kunna reducera vikten med bibehållna mekaniska egenskaper. Projektet ska utveckla blad till innebandyklubbor med grafen i polyeten (PE) och polypropen (PP) som är styvare än dagens blad men har bibehållen vikt. Renew Group är slutanvändare av produkten och behöver partners i Götene Plast, Polykemi och Chalmers Industriteknik för att kunna lyckas. Götene Plast och Polykemi ser även möjligheteten att kunna implementera den kunskap man får – i arbetet kring hur man kan använda grafen i polymeriska material – även inom andra områden. Polykemi kommer med stöd av Chalmers Industriteknik ta fram en blandning av grafen i PE och PP samt utvärdera styvheten på teststrukturer. Därefter kommer Götene Plast att formspruta blad som sedan Renew Group kommer att utvärdera. 105, 4880

Grafenbaserade ytskydd med bättre ledningsförmåga
Provexa och Chalmers Industriteknik
Provexa 15 maj 2018 - 15 mars 2019 Projektet ska ta fram ett nytt ytskikt och en tillhörande process. Med hjälp av grafen är förhoppningen att kunna nå en ... Syfte och mål Projektet ska ta fram ett nytt ytskikt och en tillhörande process. Med hjälp av grafen är förhoppningen att kunna nå en avsevärt högre ledningsförmåga samt både bättre korrosionsskydd och friktionsegenskaper. Provexa och Chalmers Industriteknik har genomfört initiala studier i en egenfinansierad förstudie och fått fram lovande preliminära resultat. Ytskyddet kommer att kunna användas av alla typer av kundgrupper som Provexa har idag. Vi ser att det framförallt kommer att kunna användas för fästelement i elfordon, där ett bra ledande ytskydd saknas idag. Den globala färg- och beläggningsindustrin värderades 2017 till 128 miljarder euro, varav 15% inom bilbranschen (cirka 20 miljarder euro). Det grafenbaserade ytskyddet kommer att utvecklas i flera olika omgångar och kommer att utvärderas genom olika tester. Målet är att få en reproducerbar beläggning och skalbar process, som visar att ledningsförmåga, friktions- och korrosions-egenskaper kan optimeras samtidigt. 103, 4880

Grafenbeläggningar för avancerade textilmaterial
FOV Fabrics, Chalmers tekniska högskola och Chalmers Industriteknik
FOV Fabrics AB 15 maj - 15 okt. 2018 Användningen av grafen i textilmaterial är ett koncept som har tagit fart inom akademisk forskning med starkt fokus på e... Syfte och mål Idé: Användningen av grafen i textilmaterial är ett koncept som har tagit fart inom akademisk forskning med starkt fokus på e-textilier. Ändå har detta inte resulterat i produkter på marknaden. I bästa fall har det förblivit attraktiva tekniska uppvisningar. En av anledningarna, förutom kostnaden, är bristen på kunskap om sättet att applicera grafen på textil på ett effektivt och kostnadseffektivt sätt, anpassat till behoven hos en modern industri som den svenska textilindustrin. Ett potentiellt sätt att lösa problemet är att titta på grafenbeläggningar för att införa ytegenskaper på textil, till exempel UV-beständighet eller avancerad kontrollerad fukttransport för att skapa alternativ till befintliga produkter. Potential: Textilindustrin strävar ständigt efter nya ytbehandlingar eftersom det är ett generiskt sätt att kunna förbättra egenskaperna. Vi planerar att börja demonstrera konceptet för high-end-produkter för att senare utnyttja kunskaperna generellt (i högvolymsprodukter). Aktörer: Projektet kommer att utföras i samarbete mellan tre aktörer. FOV Fabrics är ledande inom högteknologiska textilier i Sverige och har expertis inom textilrelaterad teknik och inom vad som krävs för att kunna introducera grafenbaserade beläggningar i textilier i industriell skala. Chalmers Industriteknik har allmän kunskap om grafen och kommer att undersöka IP-frågor samt andra kommersiella- och spridningsaspekter. Applied Chemistry på Chalmers har kompetens inom formulering, och kommer att fokusera på våtformulering för deponering av grafen på textil genom användning av t.ex. bläckstråletryck. Genomförande: Den vattenbaserade grafentextilbeläggningen kommer att formuleras för att appliceras med traditionella metoder, såsom impregnering, såväl som genom kommande teknik, som besprutning eller bläckstråletryck. Huvudutmaningen är att identifiera de mest lämpliga depositionsmetoderna för att uppnå de önskade egenskaperna. 103, 4880

Grafenförstärkt betongstängsel
Heda Skandinavien, SHT Smart High-Tech och Chalmers tekniska Högskola
Heda Skandinavien 30 maj 2018 - 29 nov. 2019 Heda Skandinavien AB (HEDA) är intresserade av att använda grafen för att minska mängden betong, men samtidigt behålla ... Syfte och mål Heda Skandinavien AB (HEDA) är intresserade av att använda grafen för att minska mängden betong, men samtidigt behålla styrkan i betongen (t.ex. i betongfundament för stolpar) och att förbättra de strukturella mekaniska egenskaperna. Utveckling av alternativa och mer effektiva metoder för uppförande av stängsel är mycket viktigt för framtida stängseltillämpningar och andra närstående områden, såsom arbetsmiljön kontra kostnadsbasen. Den ständiga prisreduktionen i stängselbranschen där kvalitets- och prisproblemet alltid är närvarande, gör att vi konstant behöver utveckla oss och vara innovativa för att kunna leverera. Syftet med detta FoI-projekt är att reducera mängden betong genom tillsättning av funtionaliserad grafen (FG) samtidigt som styrkan bibehålls, särskilt den flexurala styrkan för stängseltillämpningar. Konceptet med att använda FG i betong förväntas bibehålla prestanda och samtidigt minska vikten. På så sätt bidrar det till en helt ny generation av stängselmaterial i Sverige. Svensk byggsektor kommer kunna dra nytta av forskningen inom förbättrade lättviktsstrukturer för hållbart byggande och konstruktion. Projektet koordineras av HEDA och involverar SHT Smart High Tech AB (SHT) och Chalmers tekniska högskola. Baserat på resultaten från förstudien inom SIO Grafen, kommer repetering och uppskalning av FG-framställning förbättras. Blandning av FG och cement på plats är ett annat kritiskt område för att få grafenet väl distribuerat i betongen. Tester kommer utföras i vintermiljö (i minusgrader) med tjäle samt även havsnära (med korrosion) för att se vad som sker med den grafenförstärkta betongen vid olika väderförhållanden och olika geografiska platser. 105, 4880

Grafenförstärkt lim för punktsvetsning
Chalmers, RISE, Chalmers Industriteknik, Volvo Cars, CEVT, Lamera AB, Dow Automotive och SIKA
Chalmers 15 maj 2018 - 30 aug. 2019 För att kunna kombinera hög prestanda och lättviktsteknik finns det ett stort antal material i moderna bilar, till ... Syfte och mål För att kunna kombinera hög prestanda och lättviktsteknik finns det ett stort antal material i moderna bilar, till exempel mjukt stål, borstål, sandwich-kompositer i aluminium och metall etcetera. Således är sammanfogningsmetoder kritiska för bilens prestanda, särskilt säkerhet och hållbarhet. För att ytterligare förbättra användningen av strukturella limmer i OEM-tillämpningar, kommer detta projekt undersöka grafenmodifierade strukturella limmer. Projektet syftar till att använda grafen för att förbättra process- och materialegenskaperna hos strukturella limmer som används inom bilindustrin. Projektet kommer att skräddarsy (a) limkompositionen, (b) grafenfunktionalisering / behandling och (c) processflödesinducerad anisotropi för att kunna leverera överlägsna (1) elektriska, (2) termiska, (3) mekaniska och (4) härdningsegenskaper. Projektet samlar en tvärfunktionell projektgrupp som består av Volvo Cars som är en ledande global och nationell fordonstillverkare, det nybildade bilföretaget CEVT, den växande komposittillverkaren Lamera, Chalmers och RISE Research Institutes of Sweden med stor vetenskaplig expertis inom grafenkompositer och från samarbeten med industrin, Chalmers Industriteknik med bred kunskap inom grafenområdet, samt limtillverkarna Dow Automotive och Sika som har expertkunskap inom formulering av och egenskaper hos limmer. 105, 4880

Grafenförstärkt TeXtreme-material
Oxeon AB och Chalmers Industriteknik
Oxeon 15 maj 2018 - 15 maj 2019 Oxeon är idag marknadsledande inom bandvävteknik och bandvävda material. Oxeon producerar, utvecklar och säljer Spread ... Syfte och mål Oxeon är idag marknadsledande inom bandvävteknik och bandvävda material. Oxeon producerar, utvecklar och säljer Spread Tow-band och Spread Tow-tyger till kompositindustrin under varumärket TeXtreme®, främst genom användning av kolfiber. TeXtreme® Spread Tow-band tillverkas genom att sprida fibergarn till tunna platta band med önskad bredd. Dessa tunna band kan sedan vävas ihop till ett Spread Tow-tyg som är väldigt platt jämfört med standardtyger. För att möta efterfrågan på marknaden för ännu högre prestanda, lättare vikt och förenklad tillverkning syftar Oxeon till att utveckla grafenförstärkta TeXtreme®-material (GR-TeXtreme®). Oxeon har, tillsammans med nära samarbetspartners som Chalmers Industriteknik (CIT), analyserat marknadens behov, de tillgängliga grafenmaterialen och fördelarna med dem och kom fram till ett teknikkoncept som ämnar att lansera ett grafen / TeXtreme-erbjudande. För att behålla det unika med TeXtreme®, innefattar konceptet att integrera grafen i den nuvarande produktionen. GR-TeXtreme-produkterna förväntas nå minst TRL3 (Technology Readiness Level 3) inom detta projekt, vilket resulterar i ett analytiskt och experimentellt bevis på konceptet. För att nå detta mål kommer Oxeon att arbeta nära CIT som kommer att ge stöd, tack vare sin omfattande kunskap om grafen, och kommer att testning och karaktärisering. 105, 4880

Mikrografen
2D fab AB, Pegil AB och SaltX Technolgies
2D fab AB 15 maj 2018 - 14 nov. 2019 Projektidén är att expandera grafit med hjälp av mikrovågor (MiW). Expanderad grafit har egenskaper som möjliggör ... Syfte och mål Projektidén är att expandera grafit med hjälp av mikrovågor (MiW). Expanderad grafit har egenskaper som möjliggör storskalig produktion av grafen. Vår idé är att ta fram en kontinuerlig MiW-baserad process för expansionen av grafit och sedan tillverka grafen, som kommer att utvärderas i värmeledningsapplikationer. Både expanderad grafit och grafen är produkter med låg densitet (10-20 kg/m3). Den låga densiteten innebär höga transportkostnader. Potentialen i projektet är att det gör det möjligt att tillverka grafen i Sverige och på så sätt kan kostnaderna sänkas för svenska företag som vill använda grafen i sina produkter. Processen kommer också att kunna modifiera grafen och därmed bättre anpassa grafen till olika tillämpningar. Projektparters är 2D fab AB, som tillverkar grafen och utvecklar grafeninnehållande produkter, Pegil AB som konstruerar och tillverkar MiW-anläggningar och SaltX AB som säljer värmelagringsteknologi och som har behov av icke metalliskt värmeledande material. I projektet kommer en MiW-processutrustning att konstrueras och tillverkas. Grafit kommer att expanderas i utrustningen med hjälp av MiW. Den tillverkade expanderade grafiten kommer att användas för att tillverka grafen, vars värmeledande egenskaper kommer att utvärderas. 96, 4880

Multifunktionell färg genom tillsats av orienterade grafenflagor
Saab Aeronautics, Linköpings universitet och Danubia NanoTech
Saab Aeronautics 30 maj 2018 - 30 nov. 2019 Grafen kommer att studeras som en funktionell tillsats i färg. Tanken är att genom att blanda in grafen i existerande ... Syfte och mål Grafen kommer att studeras som en funktionell tillsats i färg. Tanken är att genom att blanda in grafen i existerande färger kunna generera nya funktioner i ytbeläggningar för flygplansdelar och därigenom möjliggöra multifunktionalitet. Grafen kan möjliggöra elektrisk och termisk ledningsförmåga som på lång sikt kan möjliggöra inbäddade blixtskydd och avisningssystem. Ett minskat behov av konventionella blixtskydd, erosionsskyddstejp och konventionella avisningssystem (AIPS) skulle ha stor inverkan på flygplanets totala vikt och därigenom minska bränsleförbrukningen. Tillvägagångssättet i FoI-projektet är att introducera grafen i en specifik färg följt av organisering av grafenflagorna för att ytterligare förbättra färgens ledningsförmåga. Tanken med detta gemensamma projekt är att, genom ett yttre fält, orientera grafenflagorna medan flygplansdelen målas. Användningen av ett externt fält möjliggör en anpassad orientering beroende på tillämpningen. Guidad lösning av flagorna i färgen möjliggör kontrollerad orientering av flagorna i filmen, som hjälper till att kontrollera 3D-modifierade egenskaper med avseende på ledningsförmåga och resistivitet. Projektet kommer att utföras i ett samarbete mellan Saab Aeronautics, Linköpings universitet och det slovakiska företaget Danubia Nanotech. Saab tillhandahåller kunskap om färgen och dess tillämpningar medan Danubia tillhandahåller grafenmaterialet och en lång erfarenhet inom fältet. Linköpings universitet kommer att karaktärisera materialet och bidrar med sin djupa kunskap inom modifiering och karakterisering av nanomaterial. 105, 4880

Optisk fiber med ytbeläggning innehållande grafen
Bitelecom, Chalmers (Industri- och materialvetenskap), KTH Optical Network Lab och RISE/Acreo Optical Lab
Bitelecom AB 31 maj – 31 dec. 2018 Projektet ska studera ytbeläggning av optiska fibrer genom att använda framstegen som gjorts inom nanoteknik. I synnerhet... Syfte och mål Projektet ska studera ytbeläggning av optiska fibrer genom att använda framstegen som gjorts inom nanoteknik. I synnerhet ska projektet undersöka om grafens unika egenskaper kan användas för att ytterligare utvidga möjligheterna inom fiberoptiken, genom att utnyttja unika termiska och elektriska egenskaperna hos grafen samt gaspermeabilitet. Många nya och framväxande applikationer av fiberoptik kräver nya funktioner, ökad pålitlighet och kvalitet, och en minskning av installationstid och kostnad. Fiberoptikkabelmarknaden har en sammansatt årlig tillväxttakt på 9,8 % från 3,16 miljarder USD år 2016 till 5 miljarder USD år 2021. Vi kan rikta oss till denna marknad som leverantör av IP, teknik eller produkter om grafenbelagd fiberoptik är tekniskt och kommersiellt genomförbart. Projektet är ett samarbete mellan Chalmers (Industri- och materialvetenskap), KTH Optical Network Lab, RISE/Acreo fiber Lab och Bitelecom AB, en tillverkare och leverantör av optiska kablar och annan passiv optisk utrustning. Chalmers har en unik kompetens inom materialvetenskap och förmåga att inkludera grafennanoplättar i polymermatris som kan beläggas ovanpå en bar fibersträng. RISE/Acreo har en unik kompetens inom tillverkning av fiberoptiska strängar, avancerad beläggning och förpackningsteknik. KTH har en unik kunskap och insikt om nästa generations optiska kommunikations- och datanätverk och en förståelse för nya och framväxande krav. 107,103, 4880

Självsmörjning och självkylning av polymer – Aros Graphene-kompositer
Graphmatech AB, Kongsberg Automotive AB, Uppsala universitet
Graphmatech AB 15 maj 2018 - 14 nov 2019 Syftet med detta projekt är att utveckla ett nytt kompositmaterial, PPS-Aros Graphene, för smörjningsfria komponenter med... Syfte och mål Syftet med detta projekt är att utveckla ett nytt kompositmaterial, PPS-Aros Graphene, för smörjningsfria komponenter med låg vikt. Mer specifikt - ett kompositmaterial som kan ersätta relativt tunga och oljesmorda metallkomponenter inom fordonsindustrin. Genom att använda Aros Graphene® som additiv i ett PPS-material förväntar vi oss väsentligt förbättrade tribologiska, mekaniska och termiska egenskaper jämfört med befintliga PPS-kompositer. Detta FoI-projekt är ett samarbete mellan Graphmatech, Kongsberg Automotive och två forskargrupper vid Uppsala universitet (tribologi och oorganisk kemi). Ny kunskap om hur Aros Graphene® fungerar i kompositmaterialet och hur dess egenskaper kan påverkas och utvecklas byggs upp stegvis. Tre viktiga steg är:

Tillverkning av ett PPS-Aros Graphene kompositmaterial
Optimering av växelverkan mellan PPS-matrisen och additivet
Utvärdering av PPS-Aros Graphene kompositmaterialet

Det industriella behovet av denna typ av kompositmaterial är mycket stort och begränsas inte enbart till fordonsindustrin. Projektet bidrar till utveckling av maskinkomponenter med låg vikt som inte kräver oljesmorning för användning i miljövänliga tekniska system. Projektet utförs i samarbete mellan ett universitet, ett high-tech startupföretag och ett globalt företag inom fordonsbranschen. Detta säkerställer att hela kedjan finns med för att uppnå målen med projektet, samt att tiden från innovation till produkt på marknaden för dessa grafen-baserade material och produktionsmetoder blir så kort som möjligt. 105, 4880

Stabila dispersioner av grafen och nanocellulosa för framtida kompositmaterial
RISE Innventia, RISE och BillerudKorsnäs
RISE Innventia 15 maj - 14 nov. 2018 I denna studie ska genomförbarheten för stabila dispersioner av grafen i vatten undersökas, där grafen stabiliseras med ... Syfte och mål I denna studie ska genomförbarheten för stabila dispersioner av grafen i vatten undersökas, där grafen stabiliseras med hjälp av nanocellulosa. Målet är att ta fram dispersioner med maximerad relativ andel grafen mot nanocellulosa samt maximerad torrhalt av stabiliserad grafen. Nanocellulosa har visats kunna dispergera/stabilisera material i vatten som annars inte är vattendispergerbara. I tidigare studier har flerlagersgrafen dispergerats med nanocellulosa och genererat material med mycket intressanta egenskaper, bland annat med hög termisk/elektrisk ledningsförmåga och låg hygroskopicitet. Fålagersgrafen har ännu inte studerats i kombination med nanocellulosa. Vår hypotes är att de materialegenskaper som har uppnåtts med flerlagersgrafen kan förbättras ytterligare med fålagersgrafen samt med optimering av dispersionerna. Nanocellulosa är förnyelsebart, bionedbrytbart och relativt billigt. Det förmodas att kombinationen grafen-nanocellulosa kommer att generera biobaserade och möjligen även bionedbrytbara elektriskt/termiskt ledande filmer med goda barriäregenskaper. Dessa filmer skulle vara högintressanta som barriärfilmer, aktiva filmer i smarta förpackningar, elektriskt ledande filmer i tunnfilmstransistorer och i solceller samt som komponenter i energilagringssystem (batterier och kondensatorer). De många möjliga tillämpningarna visar på den stora potentialen hos kompositmaterial av grafen-nanocellulosa, och då materialet förmodas kunna ersätta många av dagens metall- eller fossila polymerbaserade material, minskas dessutom miljö/klimatpåverkan av dessa material avsevärt. 105, 4880

Värmeledande grafenfilm i termiska band och värmespridare för användning i radar och laser
Saab, SHT Smart High-Tech (SHT) och Chalmers
SHT Smart High-Tech (SHT) 30 maj 2018 - 29 nov 2019 Som en allmän trend fortsätter elektronik att bli alltmer kompakt, mer funktionell och kraftfullare. Detta innebär oftast... Syfte och mål Som en allmän trend fortsätter elektronik att bli alltmer kompakt, mer funktionell och kraftfullare. Detta innebär oftast högre effekter och leder till större värmeflöden och gör det svårt att hålla temperaturen optimal under drift. Projektets mål är att utveckla grafenfilmer för att balansera två positiva egenskaper; den höga termiska ledningsförmågan i två dimensioner (dvs. i planet) och den utmärkta flexibiliteten för ”straps” (rem/band) samt värmespridande plåtar för användning i radar och laser. Det antas att grafenfilm kan ersätta delar av värmespridare och straps som består av koppar (Cu) och aluminium (Al), genom att ge dem högre värmeledningsförmåga och lägre vikt. Samtidigt har de grafenbaserade materialen samma mekaniska styrka som metaller. Viktiga fördelar med det nya grafenmaterialet är europeisk tillverknings- och försörjningskedja, lättare upphandling, ökad konkurrenskraft på den befintliga marknaden och förbättrad tillgång till nya marknader. I detta FoI-projekt samarbetar Saab AB, Smart High-Tech AB (SHT) och Chalmers tekniska högskola. SHT är projektkoordinator och ska utveckla grafenfilmen med överlägsen termisk ledningsförmåga och flexibilitet för straps och värmespridning. Saab ansvarar för en bredare, teknisk marknadsundersökning om grafenfilm för kylning, en "mock-up" och tillhandahåller en plattform för prototyptestning. Chalmers ska karakterisera grafenmaterialet för att förstå hur de fysikaliska och kemiska egenskaperna påverkar termisk och mekanisk prestanda. Tonvikten ligger på teknisk utveckling av grafenfilmprocessen, balansen mellan grafenfilmens goda termiska och mekaniska egenskaper, marknadsundersökning, projektspridning och nyttiggörande. 101,107, 4880

Värmereducerande textil HeatReTex
SAAB Barracuda och Swerea IVF
SAAB Barracuda 15 maj - 15 nov. 2018 Genomförbarhetsstudien kommer att genomföras av SAAB Barracuda och Swerea IVF. Studien syftar till att ge beslutsunderlag... Syfte och mål Genomförbarhetsstudien kommer att genomföras av SAAB Barracuda och Swerea IVF. Studien syftar till att ge beslutsunderlag för ett fortsatt större projekt inom SIO Grafen samt att bygga ett konsortium av aktörer, men även att identifiera materialets egenskaper och svårigheter, begränsningar gällande processbarhet och hur dessa kan lösas. Projektet ska undersöka hur en textils termiska ledningsförmåga förändras då 2D-fyllmedel tillsätts till materialet som används för fibertillverkning. Ett lyckat resultat kommer ligga till grund för förbättrad prestanda i befintliga produkter, men även nya produkter kommer att kunna utvecklas. Med aktiva funktioner integrerat i de tekniska fibrerna, ökar värdet av fibrerna samt reducerar miljöpåverkan, vilket är viktiga områden för att säkra en utveckling för att bibehålla en konkurrenskraftig svensk textilindustri. Genomförandet sker genom en litteraturstudie och praktiska försök i form av kompoundering, fibertillverkning, textiltillverkning samt provning och utvärdering av fiber och textilens egenskaper. 101,105, 4880

Grafen Energi
2D fab, VestaSi, Woxna Graphite, Uppsala universitet och Mittuniversitetet
Sven Forsberg nov 2017 - april 2018 Silikon i litiumjonbatterier (LIB) kan avsevärt öka lagringskapaciteten. Emellertid har den dåliga elektriska ... Syfte och mål Silikon i litiumjonbatterier (LIB) kan avsevärt öka lagringskapaciteten. Emellertid har den dåliga elektriska konduktiviteten hos kisel och en mycket stor volym expansion vid litiering begränsat användningen av kisel. Idag har kommersiella batterier endast 3-7 % av kisel i sina anoder på grund av dessa begränsningar. Det föreslagna konceptet är att använda grafen för att förbättra den elektriska ledningsförmågan och för att förbättra anodens mekaniska styrka, tillsammans med att ge ett skydd av Si-partiklar för att minska problemet associerat med bildandet av SEI (fast elektrolytgränssnitt). Grafen kommer att tillsättas i partikelstorleksreduceringsprocessen av kisel. En av den kritiska aspekten av det föreslagna konceptet är att reducera partikelstorleken av kisel under en viss tröskel för att förhindra den signifikanta nedbrytningen av lagringskapaciteten under lätnings- och av-litieringscykeln. Även om liknande begrepp har utforskats tidigare kommer den primära distinktionen av innovation från användningen av proprietär ytkemi av kiselpartiklar och deras interaktion med grafen, den unika blandningsprocessen för att förhindra en legeringseffekt samtidigt som man tillhandahåller en intim blandning av grafen och kiselpulver. Potentialen i detta är enorm! För att utnyttja denna potential och för att påskynda kommersialiseringsprocessen är det redan nödvändigt att initiera en värdekedja redan vid denna tidpunkt. Samtidigt måste vi titta noga på frågan hur grafen och kisel påverkar batteriets "livslängd". Målen för denna förundersökning är:

Ett bevis på konceptet grafen som möjliggörare för ökad mängd av kisel i anoder för litiumjonbatterier.
Initiering av en Supply Chain som kan kommersialisera idén.
En mindre studie av livslängd och återvinningsproblem för att få en förståelse för hur kisel och grafen kommer att påverka dem.

101,96, 2282

Grafen för Hall-sensorer (avslutat)
Graphensic, Chalmers, TDK-Micronas
Amer Ali dec 2017 - maj 2018 Syfte och mål Syftet med projektet är att utforska prestandan och gränser för Hallsensorer, baserat på epitaxiell grafen på ...

Syfte och mål

Syftet med projektet är att utforska prestandan och gränser för Hallsensorer, baserat på epitaxiell grafen på SiC (kiselkarbid) riktat mot tillämpningar inom bilindustrin. De specifika målen är relaterade till att producera sensorer som erbjuder den höga känslighet som behövs för drift i verkliga tillämpningar: a) Demonstrera Hall-sensorer med spänningsfrekvens på minst SV = 100 mV / VT vid rumstemperatur (T = 25 ° C). b) Demonstrera Hall-sensorns prestanda under svåra driftsförhållanden vid temperaturer upp till T = 175 ° C.

Förväntad påverkan och resultat

Genom att använda epitaxialgrafen som kärnan i nya Halleffektsensorer, strävar vi efter att överträffa toppmoderna kommersiella Hallsensorer som används generellt inom bilindustrin. Om projektet lyckas blir nästa steg att demonstrera storskalig produktion och reproducerbar prestanda till en konkurrenskraftig prisnivå. Den potentiella effekten av sådan teknik är att bli den nya standarden för Hallsensorer.

Resultat

Aktörerna i projektet har bildat en kompletterande försörjningskedja:

TDK-Micronas främst har bidragit med specifika krav baserade på branschens behov och avancerad elektromagnetisk karakterisering av Hall-sensorer.
Chalmers har utformat och bearbetat komponenter, baserat på diskussioner med alla projektaktörer.
Graphensic har samordnat insatserna och tillverkat grafenmaterial för att möta Chalmers krav.

I förhållande till projektets första mål (att demonstrera Hall-sensorer med känslighet av minst Sv = 100 mV/VT vid rumstemperatur) har vi lyckats nå målet med marginal. Däremot är stabiliteten i sensorernas prestanda låg med tidigare utvecklade tekniker. I förhållande till projektets andra mål (demonstrera prestanda under svåra förhållanden, såsom temperatur upp till T = 175 ° C) tenderar prestandan att irreversibelt försämras vid T = 125 ° C. trots detta uppfylldes syftet med projektet (att utforska prestanda och begränsningar för Hall-sensorer baserade på epitaxiellt grafen). Trots att vi lyckats överträffa kommersiella state-of-the-art Hall-sensorer när det gäller spänningsrelaterad känslighet, kom projektet till slutsatsen; att för att uppfylla prestandakraven för fordonsindustrin måste nya tekniker utvecklas för att säkerställa sensorns stabilitet och temperaturbeständighet. Vi har en plan för hur vi kan utveckla dessa nya tekniker, men behöver hitta vägar att finansiera denna plan. I övrigt bedömer vi att aktörsgruppen redan besitter den kompetens som är nödvändig för att komma vidare. En framtida produkt kommer kunna erbjudas så fort temperaturbeständigheten är adresserad och redan idag kan produkter erbjudas för den som är intresserad av att arbeta dessa sensorer i -40⁰ < T < 85⁰ C. 107, 2282

Grafen i textilier (avslutat)
Inuheat Group, Smart Textiles vid Högskolan i Borås och Swerea IVF.
Pia Roy, Inuheat Group nov 2017 - juni 2018 Förstudien har genomförts av Inuheat Group (som utvecklar värmesystem för kläder), Smart Textiles vid Högskolan i Borås och... Syfte och mål Förstudien har genomförts av Inuheat Group (som utvecklar värmesystem för kläder), Smart Textiles vid Högskolan i Borås och Swerea IVF. Syftet var att undersöka möjligheten att med användning av grafen öka ledningsförmågan, nå tillförlitlighet gällande elektriska egenskaper, samt att öka livslängden på elektriskt konduktiva garner. Detta genom att tillsätta grafen på garnytan samt inblandning i fibrerna. Denna genomförbarhetstudie syftade till att ge ett beslutsunderlag för ett fortsatt större projekt inom området grafen i textiler samt vilka aktörer som skall ingå. Ett lyckat resultat kommer lägga en grund för tillverkning av konduktiva garner som är finare och tunnare och som har högre konduktivitet och komfort än vad som idag finns på marknaden, varav många är metallbaserade. Detta skulle öppna upp nya möjligheter och applikationsområden för wearables och plagg med inbyggda funktioner. Ökad livslängd på fiber/garner är av betydelse både från ett kvalitets- och ur ett miljöperspektiv. Upplägg och genomförande - Litteraturstudie omfattande patent och vetenskaplig litteratur. - Genom teoretiska beräkningar skaffa sig uppfattning om mängden grafen som behöver beläggas på en fiber för att erhålla tillräckligt hög ledningsförmåga. - Inventera tillverkare som finns gällande grafen. - Upprätta kravspecifikation som säkerhetsställer produktionsmässig och kommersiell relevans. - Pilotförsök att tillföra grafen till ett garn genom att 1) belägga konduktiva fiber/garn med grafen, 2) smältspinna fiber med inblandning av grafen och 3) Kombination av ovanämnda 1) och 2). Identifiera svårigheter och begränsningar gällande processbarheten av de två olika metoderna. Effekter och resultat Projektmålen och förväntningar har uppnåtts. Projektet har utvecklat en metod för grafenbeläggning av garn och fibersträngsprutning av grafenförstärkt polymer. Elektrisk ledningsförmåga och morfologi av materialen har studerats. Litteraturstudier för både beläggning och smältspinning har utförts. Genom att addera grafen till garn/fiber ökar dess konduktivitet. Olika smältspinnning- och beläggningsförsök har genomförts och utvärderats. Metoder och material för grafenbeläggning och smältspinning av garn har utvecklats. Erhållen kunskap och resultat har regelbundet delats mellan samarbetsparterna vid projektmöten. Resultaten visar att hanteringen och förbehandling av såväl polymer, fiber och grafen är viktig, identifiering och upprättande av tillförlitlig process är av stor betydelse för att kunna nyttja grafenets fulla potential. Ytterligare grundläggande arbete omfattande bland annat tvätt -och nötningsbeständighet måste utföras för att uppnå en kommersiell produkt. Artikel i Ny Teknik 2017-11-09 "De ska hålla kläder varma med grafen" 103,105, 2282

Grafen kompositmaterial, steg 2
Saintpro, 2D fab och Chalmers Industriteknik
Roro Yakoub, Saintpro nov 2017 - okt 2019 Projektet syftar till att ta fram skottsäkra produkter, främst till personlig skyddsutrustning. Detta genom att införa ... Syfte och mål Projektet syftar till att ta fram skottsäkra produkter, främst till personlig skyddsutrustning. Detta genom att införa grafen i polykarbonater (PC) och sedan tillverka ett antal olika sandwichkonstruktioner ihop med andra material. Skottsäkerhet är en av de mest krävande applikationer som behöver spjutspetsegenskaper hos ingående material. Saintpro och 2D fab har gjort en genomförbarhetsstudie som visade att vi kan producera kompositer av PC med grafen och att grafen påverkar de mekaniska egenskaperna mycket positivt. Vid preliminära tester av sandwichkonstruktioner under förstudien kunde skottsäkerhet (dock inte enligt standard) konstateras. Flera hårdvaruleverantörer har visat intresse efter vår förstudie, och vill vara med i processen. Målet är att tillverka vår unika och patenterat sköld med grafen innehållande material som klarar global ballistisk skyddsstandard NIJ Standard III och europeisk skyddsstandard WPAM 6. Om projektet lyckas kommer grafen att kunna användas i många andra olika produkter som har krav på skottsäkerhet, men också i en myriad andra produkter, t.ex. inom fordonsindustrin. Projektet kommer att genomföras av ett konsortium bestående av Saintpro, 2D fab samt Chalmers industriteknik (CIT). Den globala marknaden för kroppspansar och personskydd uppskattas till 2 miljarder dollar med en ökning på ca 10 % per år. 105, 2282

Grafenbaserade självsmörjande nötningsbeständiga kompositer för lager i vattenkraft
Vattenfall (Älvkarlebylaboratoriet), Luleå tekniska universitet
Jan Ukonsaari nov 2017 - okt 2020 Marknaden för vattenkraft förväntas att växa globalt från 2016 och framåt. En ökad efterfrågan på förnyelsebar energi ... Syfte och mål Marknaden för vattenkraft förväntas att växa globalt från 2016 och framåt. En ökad efterfrågan på förnyelsebar energi tillsammans med striktare miljökrav förväntas väsentligt driva expansionen av vattenkraft. Den övergripande marknaden för vattenkraftsturbiner förväntas vara över 190 miljarder USD år 2023. Vattenkraften tillgodoser den stabilitet och kontinuitet vilket andra förnyelsebara energikällor inte kan. Ökad utbyggnad av andra förnyelsebara energikällor som vind och sol medför att vattenkraftsturbiner används mer under ofördelaktiga arbetsförhållanden på grund av ökad reglering samt fler start och stopp. Samtidigt så skärps de miljömässiga kraven för vattenkraft och det finns en trend att gå från olje-och fettsmorda lager till miljöanpassade smörjmedel och självsmörjande lagermaterial för att undvika miljöpåverkan till följd av smörjmedelsläckage. Livslängdskraven på de självsmörjande lagermaterialen och miljöanpassade smörjmedlen är väldigt höga. I dagsläget medför de tuffa arbetsförhållandena till följd av utbyggnaden av andra förnyelsebara energikällor att dessa lager havererar långt innan de når tilltänkt livslängd. För att kunna tillgodose att svensk vattenkraftsindustri fortsätter vara konkurrenskraftig så behövs nya och bättre självsmörjande lagermaterial som kan användas tillsammans med vatten eller andra miljöanpassade smörjmedel. Grafen har extraordinära mekaniska och smörjande egenskaper vilka kan nyttjas när grafen används som förstärkning av det självsmörjande lagermaterialet. Det huvudsakliga målet för detta projekt är därför att utveckla nya nötningsbeständiga och högpresterande självsmörjande polymera kompositer som kan användas som lager tillsammans med vatten och andra typer av miljövänliga smörjmedel. 105,101, 2282

Grafenförstärkt zink som ytbeläggning på ståltråd (avslutat)
Swedwire, Chalmers Industriteknik och 2D fab
Filip Bengtsson nov 2017 - mars 2018 Projektet har syftat till att ge information om hur grafen kan användas för att stärka de korrosionsskyddande ... Syfte och mål Projektet har syftat till att ge information om hur grafen kan användas för att stärka de korrosionsskyddande egenskaperna hos zink genom ytbeläggning på ståltråd, samt hur man kan tillämpa detta i en förzinkningsprocess av dragen ståltråd. Genom att öka ytbeläggningens korrosionsbeständighet kan produktens livslängd ökas och/eller ge en mer kostnadseffektiv produkt, eftersom en mindre mängd ytbeläggning kan användas med bibehållen korrosionsbeständighet. Projektet har utförts i 2 delar:

Preliminär studie i syfte att utnyttja redan genomförda studier inom fältet.
Prototyptest: Med hjälp av informationen som erhållits i förundersökningen har ett test i liten skala genomförts, där en ståltråd har belagts med ett zink-grafenlager och sedan har korrosionsbeständigheten testats.

Resultaten från genomförbarhetsstudien kommer att ligga till grund för ett framtida FoI-projekt. Effekter och resultat Inga studier eller publicerade patent har hittats där grafen använts för varmförzinkning av stål. En process för blandning i andra metaller kunde identifieras och låg till grund för prototyptesterna som genomfördes. Det uppstod stora svårigheter med att få en homogen blandning av zink och grafen. Det finns ingen naturlig drivkraft för zink och grafen att blanda sig. Därför har inte någon fungerande metod för detta kunnat identifieras i detta projekt. För att kunna tillverka en fungerande prototyp, behöver man fastställa en fungerande metod för att blanda zink och grafen. Utan en fungerande metod för blandning av grafen och zink, finns den största potentialen i att behandla ståltråd med rent grafen utan att blanda in zink. Detta har däremot legat utanför ramarna för detta projekt. 103, 2282

Graphene Enhanced Cement Based Coating
Lanark, SHT Smart High Tech, RISE CBI, Chalmers, Chalmersfastigheter/Akademiska Hus
Lars Nilsson, Lanark nov 2017 - april 2019 Betong är dominerande material för byggnads- och anläggningskonstruktioner över hela världen; hållbart men poröst för ... Syfte och mål Betong är dominerande material för byggnads- och anläggningskonstruktioner över hela världen; hållbart men poröst för nedbrytande klorider, koldioxid och andra aggressiva ämnen. För att förbättra hållbarhet används ytbeläggningar. Cementbaserade beläggningar, som bevarar och samverkar med betongens alkaliska miljö, utreds och nyttjas allt mer. Målet med projektet är att utveckla ett cement/stenmjölsbaserat skyddande ytskikt för betonginfrastrukturer; vägsidor, tunnlar, broar, silos, industribyggnader och bostäder. Projektet ska dessutom analysera om tekniken generellt kan användas för tunna skikt; kraftputs, golvspackel och reparationsbruk. Funktionaliserat grafen möjliggör en förstärkt bindning till cement och etablerar en mikroförstärkning av molekylstrukturen. Denna egenskap skulle vara särskilt fördelaktig i tunna beläggningslager; vidhäftning, skydd mot karbonatisering och med valfria estetiska egenskaper. Projektet är en uppskalning och utveckling av Vinnova-projektet 2015-05534. Projektet sammanfogar fyra partner med kompletterande kompetenser. Lanark utgör koordinator med syfte att utveckla och kommersialisera slutprodukten. Lanark samarbetar idag med Cementa och Sika och är producent av den befintliga cementbaserade beläggning som används i projektet som referensmaterial. SHT Smart High Tech och Chalmers och tillhandahåller kompetens och tillverkning av funktionaliserat grafen och 2D-material. RISE CBI tillhandahåller kompetens för forskning och utveckling samt testning/screening i produktutvecklingsprocessen. Chalmersfastigheter/Akademiska Hus etablerar/utvärderar en demonstrationsanläggning på Chalmersområdet. 103, 2282

Graphene in loudspeaker membranes
Transient Design Sweden, Chalmers Industriteknik och Chalmers
Lars-Ola Hoffer nov 2017 - 4 april 2018 Ett idealiskt högtalarmembran skulle vara styvt och kapabelt att effektivt avleda högtalarens överskridande värme. För ... Syfte och mål Ett idealiskt högtalarmembran skulle vara styvt och kapabelt att effektivt avleda högtalarens överskridande värme. För närvarande är det inte fallet, vilket begränsar högtalarnas prestanda även de mest avancerade modellerna. En cellulosa-grafenkomposit, genom att kapitalisera på materialets inneboende egenskaper, skulle i bästa fall erbjuda rätt teknik. För att demonstrera detta planerar vi att använda ett kommersiellt pappershögtalarmembran modifierat med kompositmaterialet. På så sätt kan vi ändra storleken på papperskeglar från små 20 mm (diskanthögtalare) upp till 460 mm (18" woofers) med samma teknik, samtidigt som det ger möjlighet att minska distorsionen. Eftersom pappersmembran högtalare fortfarande används i de flesta ljudsystem runt om i världen hoppas vi kunna förbättra prestandan med en faktor 10. Bara med början i high-end-sektorn skulle vi visa konceptet för ytterligare generalisering. Projektet kommer att involvera tre huvudpartners. Transient Design Sweden kommer att erbjuda expertis inom ljudrelaterad teknik och högtalar-benchmarking. Chalmers Industriteknik kommer att tillhandahålla allmän kunskap om grafen och kommer att undersöka IP-frågor samt andra kommersiella aspekter och spridning. Applied Chemistry på Chalmers kommer att bidra med kompetens inom formulering, särskilt cellulosabaserad. Genomförande "Proof of concept" kommer att utföras genom att belägga ett membran med en formulering av grafenblandningen. Effekten av beläggningen kommer att bedömas i form av kriterier som minskning av distorsion bland annat . Effekter som beläggningstjocklek och densitet kommer att utvärderas. 103,107, 2282

Miniatyriserad kryokylare baserad på grafen
APR Technologies, Chalmers och SHT Smart High-Tech
Peter Nilsson, APR Technologies nov 2017 - okt 2019 APR Technologies AB har en affärsidé i att utveckla en kritisk komponent för kryokylning (miniatyriserad kompressor) helt ... Syfte och mål APR Technologies AB har en affärsidé i att utveckla en kritisk komponent för kryokylning (miniatyriserad kompressor) helt utan rörliga delar och som drivs med termisk energi. Grafen är ett lämpligt material för den mest kritiska komponenten i pumpkärnan, som på flera nivåer skall kunna säkerställa kompressorns behov av en internt extremt hög termisk ledningsförmåga. Det är kombinationen av mycket hög värmeledningsförmåga och möjligheten till en anpassad permeabilitet för gaser, som gör grafen till en unik materialkandidat. Kryogeniska kylsystem behövs i en rad olika vetenskapliga, industriella, medicinska och militära utrustningar med syfte att kyla kritiska sensorer eller komponenter. Dagens kylsystem har höga kostnader, låg tillförlitlighet och behöver frekvent underhåll. Detta begränsar användningen av kryogeniskt kylda system och utesluter idag kryosystem inom en rad tillämpningar och marknadsområden. Kylsystem som är miniatyriserade, tillförlitliga och billigare efterfrågas inom till exempel; IR-detektion, magnetisk detektion för magnetoencephalografi, kardiologi, geofysik och radiosystem för satellitmarkstationer. Förbättringar i kryokyl-tekniken öppnar även nya marknader som idag inte kan acceptera dagens låga tillförlitlighet och höga kostnader, stora underhållsbehov, alstrade vibrationer eller högljuddhet. Exempel på två stora potentiella marknader är mobilradiosystem och magnetfältsdetektorer (SQUID). Projektet är en fortsättning på tidigare samarbeten mellan APR Technologies AB i Enköping, Chalmers och SHT Smart High-Tech AB i Göteborg. APR Technologies AB leder projektet, definierar kravbilden på materialet och står för idé-, system- och materialutveckling, Chalmers utför materialkarakterisering och SHTs roll är inom materialutveckling. En första fungerande prototyp togs fram i föregående projekt fast tillverkningsmetodiken behöver utvecklas mot bättre yield, stabilitet och prestanda. Huvudmålet med projektet är att uppnå en stabil tillverkningsprocess av kompressorn, ytterligare förbättra grafenmaterialet och ta fram ytterligare systemkomponenter för att efter projektet kunna gå över i en kommersialiseringsfas. 107,101, 2282

Quad Band infraröd detektor baserad på Graphene / Silicon heterostruktur (avslutat)
GKN Aerospace Sweden, Chalmers, Termisk Systemteknik
Per Henrikson, GKN Aerospace Sweden nov 2017 - feb 2018 Syfte och mål GKN Aerospace arbetar med nya automatiserade kostnadseffektiva metoder inom området kvalitetskontroll och ...

Syfte och mål

Automatisering av industriella processer är avgörande för företagens konkurrenskraft. GKN Aerospace arbetar med nya automatiserade kostnadseffektiva metoder inom området kvalitetskontroll och inspektion och icke-destruktiv testning (NDT) av metallmaterial.

Ny teknik, såsom den quadband-fotodetektor som utvecklats av Chalmers som använder enlagersgrafen, var av särskilt intresse i detta sammanhang och potentialen för simultan flervåglängddetektering i infraröda band. Detta skulle kunna förbättra automatiserad termografisk icke destruktiv testning (NDT) för metallövervakning av flygkomponenter och användas inom andra industriella tillämpningar. För Sverige som nation, med tonvikt på högvärdetillverkning, kommer en sådan automatisering med hjälp av Industry 4.0-teknik och skapande av smart produktion att leda till ökad konkurrenskraft. Tre aktörer har ingått i denna genomförbarhetsstudie. GKN som var övergripande projektledare. Chalmers skulle validera detektorns prestanda. Termisk Systemteknik har utfört simuleringar på effekterna av multi-bandavkänning i termografi med avseende på defektsdetektering och temperaturmätning. Fyra arbetspaket ingick: Tillverkning och karaktärisering av en enstaka pixeldetektor har skett i Chalmers cleanroom. Simuleringsmodellbyggnad och testning har utförts av Termisk Systemteknik. Regelbundna projektmöten har hållits under projektets gång och alla resultat har delats mellan parterna. Effekter och resultat En simuleringsmodell har tagits fram och simuleringar har genomförts för att studera hur den tänkta grafensensorn skulle kunna nyttiggöras inom termografisk oförstörande provning (OFP). Genom simuleringar har vi kunnat studera variationer i temperatur, emissivitet, bakgrundsstrålning och mätning, och vi har kunna dra slutsatser kring hur sensorns prestanda påverkar mätresultatet jämfört med andra störningar. Vi har tillverkat infraröda detektorer baserat på Grafen-Kisel heterostruktur. Mätningar har utförts i syfte att karakterisera och verifiera detektorns egenskaper och prestanda. Detektorerna har designats för olika spektralband inom området 1.5-5 µm. Detektorerna uppvisar mycket låga brusnivåer vilket är lovande för framtiden. Däremot visade det sig vid uppmätningen av detektorn att tillverkningsprocessen behöver optimeras för att kunna uppnå önskad spektralrespons i de olika filterområdena. Vid tillverkningen framkom att sensorn inte fullt ut kunde realiseras med specificerade filteregenskaper i olika spektralband, så det var inte heller möjligt att inom förstudien validera utförda simuleringar med riktiga mätningar. En anledning till att inte önskade detektoregenskaper kunde uppnås kan vara oavsiktlig dopning i grafen, och möjliga orsaker till detta behöver studeras och utredas. Viktiga insikter är att för att kunna åstadkomma önskade multi-banddetektorer är det nödvändigt att utveckla tillverkningsprocessen så att denna inte producerar vad som antas vara oavsiktlig dopning i grafen. I övrigt så uppvisar sensorn mycket goda egenskaper beträffande känslighet, och när tillverkningsprocessen väl fungerar, förväntas denna kunna leverera ett såpass brusfritt mätvärde att inte längre sensorbruset kommer att ha någon betydelse för slutresultatet, då alla andra mät-och modellfel som uppstår i verkliga förutsedda tillämpningar såväl som i simuleringar kommer att vara större. När det gäller framtidsutsikterna för grafen för utveckling av infraröda detektorer så förväntas denna typ av sensor ha möjlighet att överträffa mätnoggrannheten hos en flerbandspyrometer och kunna kombineras med den bildgenererande förmågan hos en värmekamera. Utöver termografi för inspektion av t.ex. ytdefekter i metalliska material vilket fokuserats på i förstudien, finns ett antal andra möjliga tillämpningar som inte studerats här. Genom att utveckla och optimera en bättre process för detektortillverkning skulle uppskattningsvis en produktlansering kunna ske om 2-3 år. Nästa steg i utvecklingen skulle skulle vara att ta fram en fungerande prototyp och verifiera denna experimentellt. Fler parter skulle behövas på sikt i samband med eventuell produktutveckling, kommersialisering och tillämpning av detektorn i industriella applikationer skulle fler parter vara aktuella. 107, 2282

Simulering och modellering av GRM i CAE-miljö
ÅF Industry, Chalmers
Fredrik Jareman Nov 2017- Feb 2018 En grundförutsättning för framgångsrik teknikintensiv industri är tillgången till tillförlitliga modellerings- och ... Syfte och mål En grundförutsättning för framgångsrik teknikintensiv industri är tillgången till tillförlitliga modellerings- och simuleringsmiljöer. Kraftfulla simuleringsverktyg i kombination med solid modelleringskompetens (Computational Added Engineering, CAE) är ett idag ett nödvändigt komplement till erfarenhetsbaserad design och innovationsarbete. Modellering av grafenrelaterade material (GRM) är idag begränsad till relativt små skalor upp till mikrometernivån. De numeriska metoder som används är starkt specialiserade och kan inte utan avsevärda insatser integreras i kommersiella modelleringsplattformar. Projektidén grundar sig i kunskapsklyftan kring modellering av GRM utifrån ett simuleringsperspektiv i förhållande till ett designarbete eller en konceptframställan. Vi gör detta genom att identifiera villkor, förutsättningar och prioriteringsordning utifrån en väletablerad CAE-plattform för sammanlänkning med simuleringsmodeller framtagna inom den akademisk forskningen. Detta görs avgränsat och med ett systematiskt tillvägagångsätt på vetenskaplig grund med hög marknadsmässig återkoppling och med stor potential inom ökad teknikmognadsgrad för grafen. 96, 2282

GNOME ACA
ScandiDos, Akzo Nobel, 2D fab och Acreo Swedish ICT
Kjell Lundgren juli-december 2017 Denna genomförbarhetsstudie syftar till belägga expanderbara polymerpartiklar med grafen och att använda dessa i i syfte ... Syfte och mål Denna genomförbarhetsstudie syftar till belägga expanderbara polymerpartiklar med grafen och att använda dessa i anisotropt ledande adhesiv (ACA) i syfte att skapa metallfria ledande adhesiv och stabila kontakter mot grafenelektroder. Målet är att:

framställa grafenbelagda expanderabara polymerpartiklar för ACA, med verifierad kontaktresistans
öka kunskapen om grafen hos de deltagande företagen - om hur ytor på polymersfärer kan beläggas med grafen, för utveckling av kontakter mot och med grafen

För att realisera praktiskt tillverkningsbara dosimetervolymer, med hög antalsdensitet av strålningssensorer och minimal sekundärstrålning från metallelement, behövs metallfria adhesiv för flip-chip bonding komponenter. Det finns en stor potential och en konkret efterfrågan på lösningar för att skapa god kontakt mot grafenelektroder. Vid sidan av detta finns en stor potential för metallfria ledande häftämnen. Planerat upplägg och genomförande Projektets huvudutmaning är att belägga polymersfärer med grafen så att dessa får en ledningsförmåga och att denna ledningsförmåga bibehålls då sfärerna expanderar. En annan stor utmaning är att skapa god och stabil kontakt mellan grafitbelagda partiklar och elektrodmaterial. Modifiering av elektrodytor för att åstadkomma god och stabil kontakt kan behöva utföras i projektet. 107,105, 2271

Grafenbaserade flexibla och återvinningsbara ljuskällor för livsvetenskapliga applikationer (avslutat)
LunaLEC och Umeå universitet (Thomas Wågberg, Nano for Energy)
Andreas Sandström maj - oktober 2017 För att kunna skala upp tillverkningen av ljuskällorna är det avgörande att LunaLEC identifierar en lösningsbaserad ... Syfte och mål LunaLEC tillverkar ljuskällor och har flera befintliga kunder som vill integrera tunna, lätta och billiga ljusfilmer i sina befintliga medicinska produkter. Ljuset stimulerar celler och förkortar behandlingstiden. För att kunna skala upp tillverkningen av ljuskällorna är det avgörande att LunaLEC identifierar en lösningsbaserad elektrod som kan ersätta nuvarande metallelektrod, vilken idag tillverkas genom termisk förångning av aluminium. Denna tillverkningsmetod är energiintensiv och långsam och är just den flaskhals som förhindrar tillverkning av ljuskällor i större skala, då alla andra tillverkningssteg redan sker med uppskalbar tryckteknik. LunaLEC har tillsammans med Thomas Wågberg tillverkat sulfonerad grafenoxid samt fluorinerad grafen och har därmed identifierat två grafenmaterial som kombinerar hög elektrokemisk stabilitet med hög dispersionsgrad. Dessa grafenmaterial är mycket lovande som elektroder i LunaLECs komponenter, och kan möjliggöra komplett rulle-till-rulle-tillverkning av lysande plastark. Genomförbarhetsstudien har syftat till utvärdera resursbehov samt identifiera ytterligare eventuella partners, för att genomföra ett 3-årigt projekt. Detta skulle ha gett oss ett bättre underlag för hur vi bäst ska genomföra detta kritiska utvecklingsmoment. Genom att vara väl förberedda och ha bra kunskap om vad vi måste uppnå, hoppades vi på att kunna introducera vår teknologi på marknaden 2020. Målet var att ta fram underlag och ett team för att genomföra ett större FoU-projekt med grafen som en viktig beståndsdel. Tre olika aspekter skulle verifieras:

Utförande av tidiga prototyper
Identifiering av utvecklingsresurser
Bekräftelse av personella och finansiella resurser från kunder

Effekter och resultat

Olika prototyper av grafenelektroder har utvecklats. Dessa kan användas i ljusemitterade elektrokemiska celler för både livsvetenskapliga applikationer och andra stora ytor där hållbarhetsaspekten är av stor vikt.
De interna förberedelserna lyckades. Vi tog fram ett team från LunaLEC, Umeå Universitet och Nano for Energy som skulle kunna fortsätta att utveckla elektroderna till en färdig produkt för de tilltänkta kunderna.
Vi misslyckades med att få externa parter att säkra internt stöd för deras del av projektfinansieringen. LunaLEC och Nano for Energy kommer därför inte att ansöka om ett FoU-projekt inom SIO Grafen hösten 2018, men kommer att fortsätta utvecklingen på egen hand.

Projektet lyckades definiera flera applikationer där återvinning är viktigt för kunderna. Dessutom har vi testat ett antal angreppssätt för att använda grafen som katod, vilket gör framtida utveckling mer fokuserad. Projektet har legat till grund för fortsatt produktutveckling för både Nano for Energy och LunaLEC. Nano for Energy har fortsatt testa ett flertal grafen- och grafitmaterial i olika former, för att ta fram de bästa förutsättningarna för ett större projekt. Fokus har legat på att erhålla grafen med lägre funktionaliseringsgrad och därigenom en högre konduktivitet men med bibehållen dispersionsförmåga. De två större internationella kunderna, som visat intresse för att delta i det stora FoU-projektet, definierade parametrar för att gå vidare i projektform. LunaLEC har skickat prototyper baserade på traditionella elektrolyter för att demonstrera vad vi skulle kunna åstadkomma i ett projekt, som skulle syfta till att göra produkter baserade på grafen för att öka graden av återvinning. Kunderna har varit mycket restriktiva med att dela med sig av specifika krav på produkterna. Vad gäller medtech är det fortfarande svårt att få in extern kunskap även med tecknade sekretessavtal, då denna info är kritisk för framtida produkter hos bolagen. LunaLEC har däremot fått en mycket bättre förståelse för ytterligare applikationer, både med och utan grafen som beståndsdel. 26,107, 2271

Grafenförstärkt betong för lättviktsstängsel (avslutat)
Heda Skandinavien, SHT Smart High Tech, Chalmers tekniska högskola
Simo Järvelöv 1 maj - 31 oktober 2017 Ett stängsel är vanligtvis konstruerat av stål, trä, cement eller tråd. Viktiga faktorer vid val av staket och material är ... Syfte och mål Ett stängsel är vanligtvis konstruerat av stål, trä, cement eller tråd. Viktiga faktorer vid val av staket och material är säkerhetsplatsen, mått, lokalt klimat, tid och pengar. Kravet på prisvärda och mer effektiva stängsel ökar i Sverige på grund av kundernas intresse att sänka kostnaderna och ett ökat intresse av stängsel. På grund av den ständiga prissänkningen på stängselmarknaden, där kvalitet ställs mot priset, finns det ett behov av ständiga innovationer för att kunna förbli konkurrenskraftiga. Bristen på produktutveckling belastar arbetskraften och ger i slutändan sämre totalkvalitet. Målet för förstudien var att undersöka möjligheten att använda funktionaliserad grafen för lättviktsstängseltillämpningar för att uppnå mindre materialåtgång, snabbare härdningstid och lättare konstruktioner, med samma eller förbättrad hållfasthet. Förväntade effekter och resultat Konceptet att använda funktionaliserad grafen i cement förväntas bibehålla prestandan och samtidigt minska vikten och därmed bidra till en ny generation av bättre stängselmaterial. Den svenska byggsektorn kommer att ha nytta av förbättrade grafenbaserade lättviktsstrukturer för ett framtida hållbart byggande. Effekter och resultat Syftet med förstudieprojektet var att göra en konceptvalidering av att använda och tillsätta funktionaliserat grafen i cement för att minska vikten och samtidigt bibehålla de mekaniska egenskaperna. Både labb- och fältförsök har utförts. Resultaten pekar preliminärt på positiva förbättringar. Samtidigt är vår bedömning att ytterligare studier är nödvändiga för att optimera processparametrar i ett mer kontrollerat förhållande. Genom att tillsätta grafen uppnåddes en förbättring av kompressionsstyrkan, men den funktionaliserade gruppen behöver fortfarande optimeras för att få en mer verkningsfull inverkan från grafenbaserade material. Ett av målen var att utvärdera om det är praktiskt möjligt att hantera funktionaliserat grafenmaterial i fältapplikationer, där blandningen görs på plats eller i närheten. Under fältförsöken såg vi och upplevde flera saker som måste övervägas noga innan vi försöker att göra blandningen direkt på plats. Till exempel måste väderförhållanden och andra blandningsparametrar noggrant räknas med i ekvationen. Standardrecept och instruktioner för betonghantering är inte tillräckligt. Vi antar att denna förbättrade information kan presenteras som en instruktiv tabell till exempel, så att parametrar för blandning på plats kan justeras och vara praktiskt genomförbara av de personer som är involverade i att blanda betong. 105, 2271

Polymerer med exponerade grafenkanter: nya antibakteriella material för medicintekniska applikationer
Dentsply IH/Astra Tech, Chalmers tekniska högskola, 2D fab
Magnus Svensson 1 juli 2017- 30 juni 2019 Syfte och mål 2Dfab kommer att ta fram grafen av rätt kvalitet, två forskargrupper på Chalmers kommer att dels... Syfte och mål Bakterier – som binder till och bildar biofilm – på medicintekniska produkter är mycket vanligt förekommande och kan både orsaka allvarliga medicinska komplikationer för patienterna och stora ekonomiska konsekvenser för vårdgivarna. Därför vore ett prisvärt nytt material som effektivt kan förhindra att bakterier sätter sig på det, samtidigt som det är säkert för både patienter och miljö, en stor konkurrensfördel för en mängd olika medicintekniska produkter. I detta projekt vill vi kommersialisera vår nygjorda upptäckt att grafenkanter på en beläggning med vertikalt riktad grafen effektivt dödar bakterier. Hela projektet är strömlinjeformat för att ge kortast möjliga väg från den grundläggande upptäckten till en kommersiell produkt. Planerat upplägg och genomförande 2Dfab kommer att ta fram grafen av rätt kvalitet, två forskargrupper på Chalmers kommer att dels utveckla tillverkningsprocesser för att inkorporera grafen i polymerer och dels utvärdera materialens antibakteriella egenskaper. Wellspect kommer slutligen att använda de nya antibakteriella polymermaterialen för att utveckla nya eller förbättrade medicintekniska produkter. 26,105, 2271

Värmespridare och värmeöverförande element med grafenbaserade filmer för radar och laser
Saab, SHT Smart High Tech, Chalmers
Torbjörn Nilsson 1 maj 2017 - 31 januari 2018 Syfte och mål Saab designar en demonstrator som liknar en verklig applikation, för att sedan tillverka denna ... Syfte och mål Projektet syftar till att utveckla mekanikdetaljer som fungerar bättre som värmespridare och värmetransporterande än de som idag finns på marknaden. Grafenbaserade filmer ger betydligt högre värmeledningsförmåga än till exempel koppar, vilket möjliggör antingen högre värmeeffekter eller hårdare krympning av elektronik. Saab har ett behov att krympa elektronikbyggsätten för att till exempel öka frekvenser på radararrayer eller göra radarantenner lättare. Vanligtvis används kapslad koppar eller traditionell grafit för detta ändamål. Den högre värmeledningsförmågan hos grafen kombinerat med låg densitet möjliggör bland annat tunna plåtar för värmespridning och böjbara ”straps” för att transportera värme korta sträckor genom luften. Planerat upplägg och genomförande Genomförbarhetsstudien leds av Saab (krav, applikation). Smart High Tech (SHT) AB experimenterar och tillverkar grafenbaserade filmer i olika utföranden. De grafenbaserade filmerna kapslas av tredje part för att sedan karakteriseras med olika termiska mätmetoder av Chalmers tekniska högskola. Saab designar en demonstrator som liknar en verklig applikation, för att sedan tillverka denna demonstrator i ett tänkt FoI-projekt. 107,101, 2271

Grafen-förbättrad värmespridare för elektronik
Kungliga Tekniska Högskolan, Huawei Technologies Sweden, Aninkco
Jiantong Li sep 2017 - feb 2019 Detta projekt kommer att demonstrera grafen-förstärkt värmespridare för att möta efterfrågan på mer effektiva kylsystem i... Syfte och mål Detta projekt kommer att demonstrera grafen-förstärkt värmespridare för att möta efterfrågan på mer effektiva kylsystem i nästa generations elektronik, särskilt inom mobil elektronik, kommunikationsteknik och infrastruktur. Cirka 30 % av volymen i nuvarande helt aluminiumbaserade värmespridare kommer att ersättas med en tunnare grafenbeläggning (endast 10 % volym). På grund av att grafen har hög värmeledningsförmåga och låg massdensitet, kommer de nya värmespridarna att ha en viktminskning på minst 20 % och en ökad termisk verkningsgrad med ungefär 40 %. Med tanke på den breda spridningen och den enorma marknaden för mobil elektronik och kommunikationsteknik, kommer lättare och effektivare värmespridare skapa betydande samhälleliga fördelar och ekonomiska värden.

Upplägg och genomförande

De tre parterna Kungliga Tekniska Högskolan (KTH), Huawei Technologies Sweden AB och Aninkco AB, kommer att gemensamt utveckla en 3D-teknik för att tillverka grafenbeläggningar på ett effektivt, skalbart och kostnadseffektivt sätt.

Aninkco ska tillverka miljövänliga grafenbläck i stor skala.
KTH ska skriva ut grafenfilmer i en unik 3D-struktur för att göra det bästa av grafenets höga värmeledningsförmåga.
Huawei kommer att göra systematiska datorsimuleringar för att optimera 3D-strukturen och vägleda tillverkningen samt formulera testprotokoll för att karakterisera de slutliga komponenterna.

96,107,101, 2231

Grafenmodifierade kompositer för långtids- och högtemperaturapplikationer
Swerea SICOMP, Nexam Chemical, GKN Aerospace Sweden, Woxna Graphite
Guan Gong Sept 2017 - Feb 2019 Grafenmodifierade hartser kommer att utvecklas för att validera dess potential som ytskydd och/eller som matris i ... Syfte och mål Grafenmodifierade hartser kommer att utvecklas för att validera dess potential som ytskydd och/eller som matris i polymera kompositer inom högtemperatur- och barriärapplikationer. De förväntade förbättringarna i hartset inkluderar:

minskad permeabilitet och genomträngning för syre och fukt
förbättrad dimensionsstabilitet
högre livslängd vid höga temperaturer
skräddarsydd processbarhet

Tillsammans kommer detta att resultera i förbättrade egenskaper och ökad hållbarhet hos kompositer vid långtidsexponering i fuktig miljö och vid höga temperaturer. Planerat upplägg Konsortiet omfattar hela värdekedjan, från kommersiell leverantör av grafit, till slutanvändare/tillverkare. Detta ger projektet bra förutsättningar att utvärdera möjligheten till uppskalning av de utvecklade teknologierna samt den potentiella nyttan av resultaten. Konsortiet omfattar den kompetens som krävs för hartssyntes och modifiering samt tillverkning och karakterisering av (nano) kompositer. Resultaten från projektet kommer att stärka svensk industris konkurrenskraft genom att kompetensen för design och tillverkning av grafenmodifierade kompositer höjs. Detta öppnar även upp möjligheter för nya produkter och applikationer, inte minst inom flyg och rymd. Fördelarna där skulle bland annat vara förbättrade egenskaper, minskad vikt och lägre underhållskostnader. Projektet kommer att skapa tillväxtmöjligheter för tillverkare av grafit och grafen samt främja FoU och kommersialisering av grafenteknologier i Sverige. 105, 2231

Multifunktionell kompositstruktur med hjälp av Grafen
Saab Aeronautics, Blackwing, Chalmers och 2D fab
Linnea Selegård sept 2017 - feb 2019 Grafen, i kombination med kolfiber och epoxi, ska användas för att demonstrera ny funktionalitet för högt påkänd ... Syfte och mål Grafen, i kombination med kolfiber och epoxi, ska användas för att demonstrera ny funktionalitet för högt påkänd kompositstruktur i flygfarkoster. Demonstratorerna är mekaniska förband med fästelement (strukturskarvar) mellan kompositparter. Förbanden konstrueras och tillverkas för förbättrad hållfasthet, skadetålighet och elektrisk ledningsförmåga jämfört med idag använd teknik och är representativa för primära delar av flygplansskrov där 20 % viktbesparing bedöms vara möjlig. Låg vikt möjliggörs av mer effektiva förband (högre tillåtet hålkanttryck), lägre fuktupptagning och förbättrad elektrisk ledningsförmåga i laminaten, vilket minskar behovet av metall för blixtskydd och andra elektriska funktioner som skärmning och stomanslutning. Förproven som gjorts med 5 och 25 µm grafenflagor, dispergerade i flygkvalificerad 2-komponent epoxi, har visat att processen vi använder fungerar väl med avseende på både tillverkning och laminatkvalitet. Planerat upplägg Grafen kommer att användas i våtimpregnerad kolfiberväv med epoxi som innehåller en relativt hög halt av grafenflagor och, där det ger förbättrad funktion, även kolnanorör. Våtimpregnerad väv kombineras i Saabs demonstrator med kolfiber/epoxi prepreg i laminat som dimensioneras och tillverkas enligt den modellering och simulering av hybridkompositmaterial som Chalmers bidrar med. Saab konstruerar och tillverkar laminat och förband som är representativa för nästa generations civila passagerarflygplan. Blackwing har motsvarande aktiviteter representativa för sportflygplan i kolfiberkomposit. Ett lågt tillåtet hålkanttryck begränsar idag kolfiberkompositens användning inom flyg och andra branscher, där sammanbyggda produkter används. Potentialen för grafen kan vara mycket stor. 105, 2231

Grafen på fartygsskrov för minskad korrosion och påväxt (avslutad)
SHT Smart High-Tech Aktiebolag
Lilei Ye 2016-2017 Projektet var en förstudie som skulle undersöka potentialen att använda grafen för att utveckla miljövänliga ytbeläggningar ... Syfte och mål Projektet var en förstudie som skulle undersöka potentialen att använda grafen för att utveckla miljövänliga ytbeläggningar för förbättrat skydd mot korrosion och påväxt på marina strukturer. Grafenbaserade ytbeläggningar (GCM) skulle kunna leda till att användningen av offeranoder som avger giftiga metalljoner till det marina ekosystemet kan minskas. En bättre ‘anti-fouling’-bottenfärg för fartyg kan leda till förbättrad energieffektivitet genom minskad bränsleförbrukning och minskade utsläpp av växthusgaser från sjöfart. En ny färg förväntas stimulera grafenindustrin och gynna färgbranschen i Sverige. Planerat upplägg och genomförande

State-of-the-art litteraturstudie på marina ytbeläggningar
Studera olika grafenmaterial som skulle kunna användas till ytbeläggningsmaterial
Utvärdera den antikorrosiva egenskapen hos grafenbaserade ytbeläggningar och att testa de påväxthindrande effekterna. Om förstudien ger lovande resultat, kommer vi att fortsätta med mer djupgående studier och tester. Grafenbaserade färger förväntas ersätta konventionella färger eller ta en stor marknadsandel från beläggningsmarknaden.

Effekter och resultat Förstudien har undersökt potentialen att använda grafen som miljövänligt beläggningsmaterial för att skydda marina strukturer som fartyg och offshoreanläggningar från biofouling och korrosion. Från litteraturen beskrevs att grafen platelets, grafenoxid och reducerad grafenoxid har applicerats som ett barriärskikt både för anticorrosion och antifoulingapplikation. Två typer av funktionaliserad grafen har framställts inom projektet. Det primära anti-foulingtestet undersökte effekten av toppbeläggning och färgning med grafen som fyllmedel vid avveckling av bakterier från naturlig havsvatten. Vår litteraturundersökning visar att grafen har betydande barriäregenskaper i polymersubstrat. Från försöksprovet skulle ett väldisperserat grafenbaserat material i polymermatrisen vara den kritiska faktorn för att säkerställa funktionaliteten och stabiliteten hos skyddseffekten. De grafenbaserade materialen som har undersökts visar god potential som antikorrosions- och antifoulingmedel. Vi behöver fortfarande en djupare förståelse för den specifika arbetsmekanismen för grafenbaserade material. En systematisk studie av antifouling, korrosionsskydd och långsiktigt miljöpåverkan av grafenfärger måste undersökas ytterligare, vilket förväntas ta 2-3 år. Volymproduktionen av grafen, kvalitet och pris är också ett problem när det gäller att påverka framtida kommersialisering av grafenfärger i marina tillämpningar. För att fortsätta behöver vi hitta en partner som har mer erfarenhet av anti-korrosion och anti-foulingfärg, för att tillsammans med vår kunskap kunna välja rätt kombination av färg och grafenbaserat material. Vi behöver också en partner som är slutanvändare, som kan styra oss både till rätt tillämpning och en framtida potentiell marknad. 103, 1932

Nanokolbeläggning (avslutat)
Applied Nano Surfaces Sweden, Epiroc, Trelleborg och Högskolan Dalarna
Lena Killander november 2016 - april 2018 Syfte och mål Lågfriktionsbeläggningar är av stort intresse i industriella tillämpningar där minskad friktion ger fördelar i...

Syfte och mål

Lågfriktionsbeläggningar är av stort intresse i industriella tillämpningar där minskad friktion ger fördelar i form av ökad verkningsgrad, ökar livslängden på maskiner och anläggningar och ger förlängda underhållscykler. Projektets mål är att ta fram en högpresterande lågfriktionsbeläggning baserad på grafen och introducera denna på marknaden. Ett viktigt mål är att ta fram en demonstrator som visar fördelarna med en grafenbaserad lågfriktionsbeläggning. Under projektets gång förväntas en ökad förståelse och fördjupad kompetens kring hur grafen påverkar lågfriktionsbeläggningens egenskaper.

Planerat upplägg och genomförande

Den grafenbaserade beläggningsformuleringen kommer att anpassas till de krav som inhämtas från slutanvändarna och marknad. Verifiering görs i material- och tribologiska tester och återkopplas för utveckling och optimering av beläggningen. Ett optimerat material appliceras på demonstratorn och resultat verifieras i rigg- och fullskaletester. Testresultat analyseras av projektdeltagarna med målsättning att nå en färdigtestad lösning vid projektets slut. Som stöd för marknadsintroducering av beläggningen kommer olika aktiviteter att genomföras i implementeringsfasen av projektet.

Resultat

I tribologiska situationer är det viktigt att ta hänsyn till komponenten, dess motyta och smörjmedel. Ett helhetsgrepp har tagits i projektet genom att inkludera flera komponentmaterial och grafenbaserade beläggningar på komponenten samt flera olika tätningsmaterial i en omfattande utvärdering.

Tester som genomförts visar att en komponent inklusive tätningar som behandlats med grafenbeläggning, får en radikalt sänkt start och rörelsefriktion jämfört med standardutförande. Friktionen är på en stabil nivå och läckaget av olja obefintligt.
Projektet har varit av stort värde för parterna som lärt sig mycket om grafenbaserade lågfriktionsbeläggningar och ytor i ett tribologiskt sammanhang.
Viktig kunskap är att det är stora variationer i egenskaper samt pris beroende på materialkälla och tillverkningsmetod, samt att grafen avsevärt har förbättrat de tribologiska egenskaperna och den mekaniska styrkan hos beläggningen.

Projektet har uppfyllt merparten av de satta målen, även om kommersialiseringen gjordes efter projektets slut.

Efter projektets avslut

Några månader efter att projektet avslutades, lanserade Applied Nano Surfaces en produkt: Tricolit-GO! - en grafenbaserad lågfriktionsbeläggning i form av en spray för att enkelt nå marknaden. Det är en halvglansig svart färg som sprayas på ytan som en vanlig färg och som sedan värmehärdas. Beläggningen man får innehåller en balanserad uppsättning av friktionsmodifierare, såsom WS2, BN, PTFE och grafit, inbäddad i en tvärbunden organisk polymermatris. De tribologiska effekterna är:

Minskad friktion, nötning, slip-stick rörelse och mikropitting
Korrossionsskydd

Lågfriktionssbeläggningen kan användas för att förbättra de triboligiska egenskaperna på olika delar (till exempel ledstänger, räls, glidbanor). Några fördelaktiga egenskaper:

härdad filmtjocklek från 5 till 100 um
vattenbaserade formuleringar = inget VOC-utsläpp
fungerar både i torra och smörjda kontakter
beläggningen är också lämplig för service av delar som redan har använts

103, 1932

Saintshield DX3-Bulletproof (avslutat)
Saintpro AB, 2D fab AB
Roro Yakoub 2016-2017 Förstudien genomfördes av Saintpro AB och 2D fab AB. Saintpro utvecklar och säljer personlig skyddsutrustning, ... Syfte och mål Förstudien genomfördes av Saintpro AB och 2D fab AB. Saintpro utvecklar och säljer personlig skyddsutrustning, Saintshield DX3-Bulletproof, i vilka polykarbonater (PC) är en viktig komponent. 2D fab tillverkar grafen som väsentligt kan förbättra egenskaperna hos PC. Målet var att göra initiala försök hos Saintpros produktionspartner för att identifiera möjligheter och svårigheter med tekniken samt göra en första översyn av Intellectual Property rights (IP) inom området. Projektet syftar till att gå från 'lab' till 'fab', det vill säga att utnyttja forskningsresultat för att framställa nya bättre produkter. Förväntade effekter och resultat Grafen förväntas kunna förbättra egenskaperna hos PC, vilket skulle förbättra Saintpros produkter, som direkt skulle gå ut på marknaden via etablerade försäljningskanaler. 2D fab skulle få en kund och möjligheter att utveckla materialet för andra kunder och andra typer av kompositer. Planerat upplägg och genomförande

Kontakter och identifiering av lämpliga partners för compounding och testning, exempelvis SP, Swerea och någon inom akademin. Det finns även ett antal potentiella kommersiella partner som ska kontaktas.
Skapa ett nätverk av intressenter som kan genomföra ett innovationsprojekt.
Framställa grafen med olika oxideringsgrad - initiala försök att blanda grafen i PC med hjälp av melt blending.
Test av melt blended PC i formsprutning, samt mekanisk testning och utvärdering.
Första översikt av IP.

Effekter och resultat Förstudien har undersökt om de mekaniska egenskaperna hos polykarbonater (PC) kan förbättras med inblandning av grafen. Slutmålet är att ta fram skottsäkra produkter. Marknaden för personlig skyddsutrustning omsätter mer än 20 miljarder SEK årligen, vilket ger projektet en betydande potential. Det finns också många andra områden där polymerer med hög slagstyrka är av stort intresse. Förstudien genomfördes av Saintpro och 2D fab, med hjälp ett företag i Vansbro (Bobeplast) som formsprutade prover. PC (polykarbonat) och grafen, med olika ytegenskaper och med olika mängd inblandning, producerades och pelleterades för att sedan formsprutas i form av 1,5 x 180 mm skivor. Skivorna bakades sedan i Autoklav i olika antal, för att simulera tjockleken på våra ballistiska sköldplattor. Två försöksomgångar genomfördes under förstudien. Testresultatet visade en förbättring med grafen/PC jämfört med rent PC. Skarpa testsskjutningar genomfördes för att se hur materialet beter sig. I försöksomgång två lyckades vi stoppa 3 skott av 9 mm standardkaliber, vilket var fler än förväntat. Vi har också byggt en värdekedja med företag som kan tillverka PC/grafenkompositer i form av pellets i större skala. Med hjälp av förstudien har vi också vi sett till att företag med befintlig maskinpark har upptäckt grafen och dess egenskaper när vi formsprutade skivorna. Vi har ett flertal prospekt som är mycket intresserade av den typ av skottsäkra produkter vi tänker producera. Resultaten av förstudien stärker förhoppningarna att kunna tillverka PC/grafenkompositer med egenskaper som kan göra personlig säkerhetsutrustning skottsäker. 105, 1932

Utveckling, verifiering och validering av grafenmatris för solenergi- och värmedriven värmepump
SaltX Technology Holding AB (ClimateWell) (publ), Chalmers Industriteknik (CIT)
Ulrika Tornerefelt 2016 - aug 2018 I detta projekt ska SaltX Technology (ClimateWell) i samarbete med Chalmers Industriteknik (CIT) exploatera grafens ... Syfte och mål I detta projekt ska SaltX Technology (ClimateWell) i samarbete med Chalmers Industriteknik (CIT) exploatera grafens termiska egenskaper och kemiska stabilitet. En ny matris ska utvecklas för den termokemiska värmepumpsteknologin, patentskyddad av SaltX Technology. Delmål, utveckling av: Chalmers Industriteknik: Kostnadseffektiv tillverkning av en grafensuspension. SaltX Technology: Teknik för tillverkning av sammanhängande grafenflak. SaltX Technology och Chalmers Industriteknik: Efterbehandling för ökad värmeledningsförmågan mellan grafenflaken. SaltX Technology : Integrering av salt i grafenmatris. SaltX Technology : Ökad effekttäthet med grafenmatris för demonstratorer. Förväntade effekter och resultat SaltX Technology har utvecklat en termisk solfångare som kan minska energiförbrukningen med 90 %, samt en komponent integrerad i gasdrivna varmvattenberedare som kan uppnå en energireduktion på 50 %. Ett lyckat resultat ger förbättrad konkurrenskraft i dessa applikationer. Grafensuspension kombinerat med beläggningsmetod kan vara till stor nytta för många andra industrier. Den strategiska betydelsen för Sverige är att SaltX Technology kan tillhandahålla en världsunik absorptionsprocess och snabbt leverera ut industriellt tillgänglig teknik till marknaden tack vare redan pågående kundprojekt med stora OEMs. Planerat upplägg och genomförande Projektet kommer att genomföras uppdelat i 5 arbetspaket:

Optimering och utvärdering av grafensuspension
Utveckling och utvärdering av tryckteknik av grafensuspension på cellulosafibersubstrat
Utveckling av härdningsmetod av belagd grafen
Saltintegrering i framtagen grafenmatris samt post-integreringsinspektion
Verifiering och validering av grafenmatris i valda demonstratorer

Kunskapsöverföring kommer att ske genom att projektgruppen aktivt nätverkar och deltar i workshops som SIO Grafen arrangerar. 101, 1932

Barriärbestrykning av grafen för pappersförpackningar (avslutat)
BillerudKorsnäs, SP
Thomas Gillgren 2016 Projektmålet är att framställa grafenbelagt papper med höga barriäregenskaper, genom att ta fram en sammanhängande ... Syfte och mål Projektmålet är att framställa grafenbelagt papper med höga barriäregenskaper, genom att ta fram en sammanhängande grafenfilm för kartong med förbättrad adhesion, elektrisk ledningsförmåga och barriäregenskaper lämpliga för pappersförpackningar. Planerat genomförande Den täta strukturen hos grafen ger materialet barriäregenskaper, vilket gör det attraktivt i förpackningstillämpningar. Initiala undersökningar har indikerat att det är möjligt att formulera en vattenbaserad dispersion av grafen med bindemedel för utveckling av grafenbeläggning på papper för förpackningsapplikationer. Ett problem som återstår att lösa är att öka adhesionen mellan beläggningen och pappret utan att ge avkall på den elektriska ledningsförmågan eller barriäregenskaperna. Effekter och resultat Ett lyckat resultat skulle utgöra en komponent för att tillverka högteknologiska pappersförpackningar, baserad på vattenbaserad bestrykningsteknik, vilket gör att tillverkningsprocessen blir både miljövänlig och ekonomiskt fördelaktig. Detta kan i förlängningen ge svensk pappersindustri en konkurrensfördel.

I studien lyckades vi framställa vattenbaserade grafendispersioner av hög koncentration. Utöver det lyckades vi formulera och applicera grafenbaserade bestrykningar för kartong. Mätningar visade att grafenbestruken kartong hade lägre vattenångtransmission än kartong med motsvarande bestrykning utan grafen. Provernas elektriska ledningsförmåga låg i nivå med den hos liknande prover från tidigare undersökningar.
Vi uppfyllde alla uppsatta mål, men på andra vägar än exakt de planerade. Vi hade höga förväntningar vilka mestadels lyckades uppfylldes. Vi lärde oss mer om hur man dispergerar grafen i vatten.
Vi tror på grafen inom vårt tillämpningsområde – pappersförpackningar – och kommer därför att jobba vidare med grafen. Vi tror att vi skulle kunna lansera en grafenbaserad produkt inom en tioårshorisont. För att gå vidare saknar vi främst sådan kunskap som vi inte tror finns ännu.

103, 1274

Grafenbaserat korrosionsskydd med antifouling egenskaper för plattvärmeväxlare
Alfa Laval Lund AB, SP, KTH
Karin Persson 2016-2017 Syftet med projektet är att utveckla en multifunktionell kompositbeläggning för plattvärmeväxlare genom användning av för... Syfte och mål Syftet med projektet är att utveckla en multifunktionell kompositbeläggning för plattvärmeväxlare genom användning av för ändamålet specialtillverkad grafen och relaterade material (GRM). För att passa olika krävande vattenbaserade tillämpningar bör beläggningen ge korrosionsskydd i krävande marina miljöer upp till 90 °C och samtidigt förhindra påväxt i processvatten från exempelvis livsmedelsindustrin. Förväntade effekter och resultat Beläggning skall vara färdig för validering av Alfa Laval tillsammans med utvalda slutanvändare under 2017-2018. Genom att ersätta titanbaserade värmeväxlare med belagt rostfritt stål kan kostnaderna minskas med 60-70 procent. Marknadsstorleken för kostnadseffektiva belagda plattvärmeväxlare uppskattas till 120 miljoner € per år. 103, 1274

Grafenförstärkta betongpålar – industrialisering av funktionaliserad grafen i betong
Centrum Påle AB, Aarsleff Grundläggnings AB, SHT Smart High Tech AB, Chalmers
Björn Cullbrand 2016-maj 2018 Detta projekt syftar till att i större skala kunna ta fram prototyper på grafenförstärkta betongpålar samt möjliggöra ... Syfte och mål Detta projekt syftar till att i större skala kunna ta fram prototyper på grafenförstärkta betongpålar samt möjliggöra kommersiell tillverkning av funktionaliserat grafen. Projektet ämnar vidareutveckla tidigare forskningsresultat där små provkroppar med cementpasta påvisat att rätt funktionaliserat grafen kan öka betongens tryckhållfasthet med upp till 50 %. Planerat genomförande Centrum Påle AB, tillverkare av betongpålar koordinerar projektet och SHT Smart High Tech AB utvecklar och tillverkar funktionaliserat grafen tillsammans med två forskningsgrupper på Chalmers Tekniska Högskola med spetskunskaper om grafen respektive betong. Projektet genomförs genom olika aktiviteter inklusive uppbyggnad av pilotskaleanläggning för ytbehandling av grafen; tillverkning och karaktärisering av funktionaliserat grafen; karaktärisering av grafenförstärkt betong; hållfasthet- och beständighetsprovning, livslängdsanalys samt hållbarhetanalys. Resultaten ska dissemineras och exploateras genom olika demonstrationer, presentationer samt vetenskapliga och populärvetenskapliga publikationer. Förväntade effekter och resultat Genom ökad hållfasthet tillåts tillverkning av lättare och mindre betongkrävande konstruktioner. En lättare konstruktion (påle i det här fallet) blir en billigare produkt då råvaruåtgången av framförallt cement är lägre samtidigt som dyra transportkostnader kan hållas på ett minimum. Starkare och billigare betongkonstruktioner kan på sikt tänkas sänka de genomsnittliga byggpriserna. Desutom står dagens betongindustri för cirka 7 procent av världens CO2-utsläpp och en minskning av utsläppsnivåerna via ett minskat betongbehov är mycket positivt. 105, 1274

Longterm performance monitoring of concrete structures using a novel graphenebased DURAble SENSor (avslutat)
Thomas Concrete Group, Chalmers, SHT Smart High Tech AB
Ingemar Löfgren 2016 Projektet skulle utnyttja grafens speciella egenskaper och utveckla nya grafenbaserade sensorer, för att dokumentera och ... Syfte och mål Projektet skulle utnyttja grafens speciella egenskaper och utveckla nya grafenbaserade sensorer, för att dokumentera och verifiera betongens beständighetsegenskaper i konstruktionen, genom att mäta dielektriska egenskaper och resistivitet. Möjligheten att kunna mäta betongens hårdnande och beständighetsegenskaper under bygg- och driftskedet är i dag begränsat på grund av att nuvarande sensorer inte är långtidsstabila. Därför är den vanligaste tekniken att övervaka temperaturutvecklingen under byggskedet och använda detta som en indikation på hållfasthetsutveckling samt att gjuta in elektroder för att mäta korrosionspotentialer. Men ingen av dessa mätmetoder ger någon information om betongens beständighetsegenskaper och hur dessa förändras med tiden. Med en total årsförbrukning på mer än 4,2 miljarder ton, är betong ett av de mest använda materialen och primärt det som används inom byggnation av infrastruktur, vilket gör potentialen för sensorer mycket stor. Planerat upplägg och genomförande I projektet deltar Thomas Concrete Group, Chalmers tekniska högskola (institutionen för Mikroteknologi och Nanovetenskap samt institutionen för Bygg- och miljöteknik) och SHT Smart High Tech AB. Utformning av olika sensorer kommer att undersökas för ett erhålla optimal upplösning och långtidsstabilitet. Sensorerna ska gjutas in i färsk betongmassa och mätningar med sensorerna ska göras för att bestämma bindetid och utveckling av porstrukturen i den hårdnade betongen. Mätningar kommer samtidigt att genomföras med andra metoder, för att korrelera med sensorernas mätvärden. Effekter och resultat Det huvudsakliga målet var att utveckla en stabil och beständig sensor för mätning av betongens hårdnande och beständighetsegenskaper under bygg- och driftskedet. Sensorsystemet baseras på fyra elektroder (Wenners fyrapunktsmetod), där elektroderna består av grafen-modifierad cementpasta vilken har en hög elektrisk ledningsförmåga och god kompabilitet med betong. I studien genomfördes många försök för att hitta den bästa blandningen av grafen och anda fillers, som gav den bästa elektriska ledningsförmågan men som också gav en stabil signal med den lägsta variationen. De elektroder som hade de bästa egenskaperna gjöts in i betong och användes för att mäta hur dess resistivitet förändrades under cementhydratiseringsprocessen. I förstudien har en användbar sensor utvecklats som tros uppfylla de krav som kan ställas på en sådan. Sensorn har påvisats att fungera för mätning av betongens resistivitetsutveckling, vilken har en mycket stark koppling till betongens materialegenskaper och porstruktur. Projektet har gett insikten att funktionella material, som grafen, gör det möjligt att förändra och styra materialegenskaper. Det är till exempel möjligt att radikalt ändra den elektriska ledningsförmågan, så att cementbaserade material kan användas som sensorer. Denna utveckling sker i en rasande takt. Det finns andra som till exempel utvecklat och patenterat grafen-modifierad cement med piezoelektriska egenskaper. I nästa steg är utmaningen att utveckla ett komplett mätsystem, som inkluderar anslutning, strömförsörjning, datainsamling och bearbetning. För denna del finns det behov av partners som arbetar med elektronik och mätsystem. 107, 1274

Novel methods to include graphene as a packaging barrier (avslutat)
Stora Enso Pulp and Paper Asia, 2D fab, Battenfeld Sverige, Perstorp, Polykemi, RISE Bioscience, Saving Spaces, Tetra Pak Packing Solutions, Chalmers
Chris Bonnerup 2016-2017 Projektets mål var att skapa förpackningsmaterial vars grafenbarriärer vida överträffar dagens barriärer trots låg halt. ... Syfte och mål Projektets mål var att skapa förpackningsmaterial vars grafenbarriärer vida överträffar dagens barriärer trots låg halt. Papper, pappersmassa och förpackningar är viktiga områden för svenskt näringsliv. Grafen har potential att revolutionera dessa områden i och med materialets fantastiska materialegenskaper. Den industriella potentialen är enorm. Visionen är att ersätta aluminiumfolie i förpackningar vilket skulle leda till nya miljövänliga förpackningsmaterial och förbättrad återvinning. Projektet samlar industri, institut och akademi längs hela värdekedjan från råmaterial till färdig produkt. Planerat upplägg och genomförande Projektmålet ska åstadkommas genom orientering av nanoflak av grafen till tunna skikt, kombinerat med kristallisering av materialet mellan flaken. Nya metoder tas fram för att åstadkomma orienteringen i både dispersioner och polymersmältor. Tunna, reproducerbara dispersionsbeläggningar med orienterade nanoflak av grafen framställs genom skumning med kontrollerad tjocklek, lamellarkitektur och reologi. Skummet får kollapsa på pappersytan till ett tunt grafenskikt. Före extrudering täcks plastgranulerna med ett ytlager av grafen-nanoflak, och välkontrollerade flödesfält i dysan ger ett tunt, orienterat grafenskikt i centrum av beläggningen. Kristallisering av materialet mellan flaken leder i bägge fallen till ytterligare förbättrade barriäregenskaper. Projektet fokuserar på och utvärderar strukturer som ger höga syrebarriärer, och korrelerar dessa till process och materialparametrar. Beläggningarna utvecklas stegvis för att åstadkomma bästa möjliga barriär med minsta möjliga mängd grafen. Resultat Projektet syftade till att ersätta aluminiumfolie i förpackningar, vilket skall leda till nya miljövänliga förpackningsmaterial. Målet var att reducera syrgaspermeabiliteten med 90 % vid låga halter av grafenflak i extruderade och skummade filmer. Försök visar att det är möjligt att använda befintlig industriell utrustning för att applicera och orientera flaken. Däremot krävs mer forskning kring råmaterialegenskaperna hos tillsatta grafenoxidflak och kompatibiliteten mellan flak och matris, för att på ett stabilt sätt reducera syrgaspermeabiliteten vid låga grafenhalter. Resultaten visade på en reduktion av syrgaspermeabiliteten i polyeten (PE) med cirka 90 % vid 7,5 wt % grafen och i PVOH-filmer med 60 % vid 0,5 wt % grafen (låg reproducerbarhet). Grafenflaken var orienterade vinkelrätt mot syrgastransporten i både extruderade och dispergerade filmer. Projektet har uppnått god förståelse för mekanismerna som styr syrgastransporten. Flakegenskaper, exfoliering, kompatibilitet och aggregering är viktiga. Två demonstratorer har tagits fram med extrudering och med skumning i pappersbestrykningsmaskin, som visar på goda möjligheter att applicera teknologin industriellt. Däremot återstår mer arbete för att uppnå önskade barriäregenskaper på ett reproducerbart sätt. Det krävs mer kunskap kring grundläggande egenskaper hos de tillsatta grafenflaken och kompatibiliteten mellan grafenflak och omgivande matris. 103, 1274

Tillverkning av grafenbaserade komponenter för bio- och kemiska sensortillämpningar på skivskala (avslutat)
Graphensic, Acreo Swedish ICT, Nationellt Forensiskt Centrum, Pamitus
Amer Ali maj 2016- juli 2017 Målet med projektet var att uppvisa högpresterande grafensensorer med transistorer på grafen på kiselkarbid (G-SiC) för ... Syfte och mål Målet med projektet var att uppvisa högpresterande grafensensorer med transistorer på grafen på kiselkarbid (G-SiC) för att selektivt kunna detektera enskilda molekyler som begärts av slutanvändaren. Arbetet har fokuserats på sensordesign, prestanda, utbyte (yield), kostnad och produktpotential. Planerat genomförande I den första fasen i projektet har vi visat förmågan att producera transistorstrukturer av god kvalitet i skivskala, vilket användes för att tillverka glukossensorer med hög känslighet (nM ~ μM). Tack vare det goda resultatet från första fasen av SIO Grafen-projektet har man lyckats fånga intresset från svensk industri. Viktigast är att Pamitus, ett svenskt SMF, och Nationellt Forensiskt Centrum (NFC) har gått med som partners i konsortiet. Pamitus kommer att bidra med elektronik och gränssnitt till sensorer och slutanvändaren. NFC kommer att bidra med specifikation, krav och realtidsverifiering av sensorerna tillverkade genom projektet. Den gemensamma ansträngningen och komplementerande kompetens inom konsortiet, kommer att möjliggöra att ta grafensensorer från labbet till marknaden. Med ett fortsatt stöd av Vinnova är planen att utöka och verifiera sensorer för fler tillämpningar såsom bio- eller kemo-sensorer för forensik, jordbruk och medicin. Vi får då möjlighet att utveckla produkter för fler behov och en betydligt bredare marknad. Effekter och resultat Grafen på kiselkarbidskivor tillverkades och dessa gick sedan igenom olika processsteg för framtagning av chip enligt projektdeltagarnas önskemål. Processning av chip itererades för att få mer stabila sensormätningar. En modulär testuppställning utfördes för att kunna utvärdera sensorn tillsammans med elektronik och mikrofluidikssystem. En chip-hållare designades med kontakter till mikrofluidik och elektronik. I uppställningen ingick även programvara för central- och automatiserad styrning av de olika systemen och för lagring av mätdata. Projektet har tillverkat och utvärderat grafentransistorer på skivskala. Utbytet har varit högt i den använda processen. Produkten som helhet har konstruerats med kostnadseffektiv elektronik. Den drivande kostnaden i produkten som helhet blir grafenchipet, vilket blir kostnadseffektivt om det miniatyriseras. Tyvärr blev sensorprestandan lidande av att de tidigare undersökta strategierna för funktionalisering inte gav de önskade resultaten. Plattformen som sådan är användbar för framtida studier av kemo-/bio-chip, men andra strategier för funktionalisering bör användas. Projektet har medfört en förståelse för olika funktionaliseringar av grafen på SiC (kiselkarbid) för sensortillämpningar samt för interaktionerna mellan molekyler och grafen. Detektion av klassade substanser (amfetamin och kokain) har påvisats, dels via antikroppar och dels i och med fotoaktivitet hos vissa molekyler. En slutsats är att det återstår mycket kvar att göra i funktionaliseringsarbetet med grafen. 107, 1274

Vågledarintegrerade grafenbaserade IR-detektorer för optiska gassensorchip (demonstrator)
SenseAir AB, KTH
Henrik Rödjegård 2016-2017 Målet med detta projekt är att ta fram vågledarintegrerade detektorer för mid-infrarött ljus, baserade på fristående ... Syfte och mål Målet med detta projekt är att ta fram vågledarintegrerade detektorer för mid-infrarött ljus, baserade på fristående grafenmembran för gassensorer från prototyp till demonstrator.
Planerat genomförande 1) Demonstrera grafenbaserad detektor för infrarött ljus. 2) Karakterisera korskänslighet för exponering av gaser. 3) Överföra kunskap. 4) Bedöma kommersiell potential. Projektet ska ta fram en demonstrator av en grafenbaserad mid-infrarött ljus detektor, vågledarintegrerad på silikon genom att använda en lågkostnadsprocess. Teknologin med integrerade fotoniska kretsar lämpar sig väl för automatiserad högvolymtillverkning.
Förväntade effekter och resultat Projektet planerar att åtgärda bristen på mid-IR detektorer, som kan integreras med kiselbaserade fotoniska vågledarkretsar i kompakta sensorchip med hjälp av automatiserad högvolymtillverkning. Tänkbara framtida användningsområden för multigassensorer är smarta mobiler och smarta assesoarer. För att möta utmaningen har vi samlat ett team i världsklass, med experterna på gassensorer från SenseAir och experter på kiselfotonik, grafen, och 3D-integration på avdelningarna för Micro- och Nanosystem och Integrerade komponenter och kretsar på KTH. 107, 1274

Grafen i strålmätning (avslutat)
ScandiDos, Acreo Swedish ICT
Kjell Lundgren ScandiDos AB 2015-2016 Projektet har syftat till att lösa problemet med sekundärstrålning som uppkommer när strålar träffar tungmetaller som finns... Syfte och mål Projektet har syftat till att lösa problemet med sekundärstrålning som uppkommer när strålar träffar tungmetaller som finns i ledarbanor och bärarmaterial hos strålningssensorer. Ett sätt att reducera sekundärstrålningen kan vara att ersätta koppar i ledarbanor på kretskorten med grafen. Grafen har en möjlighet att lösa problemet genom sin relativt höga ledningsförmåga för organiska material. Förväntade effekter och resultat Användningen som avses är i strålningsdetektorer som ingår i kvalitetssäkringssystem för radioterapi som utvecklas och marknadsförs av ScandiDos AB. I en sådan strålningsdetektor finns arrayer av sensordioder monterade på ett antal ortogonalt orienterade kretskort ingjutna i en plastkropp som svarar mot fotonstrålar på ett liknande sätt som kroppsvävnad. Diodarrayen är så tät som möjligt för bästa möjliga upplösning och är dessutom ganska stor, cirka 20×20 cm, vilket gör att ledningsdragningen kräver tätt packade smala ledarbanor i en flerlagers kretskortsstruktur. Detta gör också att mängden kopparledare är ganska hög i närheten av dioderna. Det är önskvärt att kunna minska mätfel från sekundärstrålning inducerad av koppar i ledarbanor och andra tungmetaller i monterings- och bondningsmaterial. Nya behandlingsmetoder för strålterapi såsom Head&Neck, SRS med flera, använder strålbehandling i alla riktningar. Påverkan på grund av exciterade sekundärelektroner i närliggande material ger olika störande felbidrag beroende på infallsvinkel, vilket ger en felaktig total dosmätning. Grafen i kombination med monteringsmaterial med låg massa kan användas för att minska dosfelet i behandlingsområden, och ersätta äldre analog teknik med digitaliserad mätning i realtid, där äldre teknik fortfarande används på grund av riktningsberoendet. Planerat upplägg och genomförande ScandiDos AB genomför projektet i samarbete med Acreo Swedish ICT AB. Inledningvis utvecklas teststrukturer i vilken grafenytor appliceras nära sensordioderna i en mindre sensorarray. Effekterna på sensordiodernas respons av grafenmaterialets i närvaro utreds. Teststrukturer för tryckta ledarbanor med en ledarbredd och ledaravstånd utvecklas för att utvärdera möjliga designregler med lovande grafenkompositioner. I ovanstående teststrukturer ingår strukturer för att utvärdera strålningsnedbrytning av grafenbaserade material. Möjligheter att minska tungmetaller i material för bondning och ytmontering med hjälp av grafen undersöks. Effekter och resultat Projektet har utvärderat ett grafenbaserat bläck, som ersätter koppar på PCB av flex-typ, för dosimetrisk mätning av stråldos vid behandling av cancertumörer med fotonstrålning. Det tryckta grafenmaterialet testades för viktiga egenskaper såsom minimering av inducerad sekundärstrålning, strålningshärdighet, ledningsförmåga samt möjlighet att kontaktera grafen och sensorer via Anisotropic Conductive Adhesive (ACA). De sammanfattade resultaten visar att grafen kan användas som ledare i strålningsmätning. Som förväntat innebär grafenets låga atomvikt mycket lite interaktion med fotonstrålning, och ger därmed försumbar sekundärstrålning. Vid snabba förlopp, och om långa ledarbanor i grafen används, måste hänsyn tas i mätmetoden till grafenets jämförelsevis låga ledningsförmåga, för att undvika mätfel. Grafenet är tillräckligt strålningshärdigt för applikationen och uppvisar något överraskande en ökande konduktivitet vid hög bestrålning, troligtvis genom förändring av bindningsmaterialet i grafenbläcket. Kontakten fungerade bra mellan koppar och grafen i övergångar mellan ledare. Grafen kan i nuläget ersätta koppar som korta ledare närmast sensorerna. Projektet bedömer experimentet med användningen av grafen som nytt material i en skarp applikation som lyckat. Mätresultat har visat potentialen och nödvändiga förbättringsområden har identifierats. Framförallt vore ett grafenbaserat ACA värdefullt. Sammantaget finns en potential att, med avsedd användning av grafen i applikationen, öka prestandafördelarna gentemot traditionella ledarmaterial, om tryckprecisionen och kontaktering kan förbättras. I applikationer för behandling av "Head and Neck", där riktningsoberoende mätning av strålning är nödvändig, kan detta ge klara marknadsfördelar. 26,107, 607

Grafenlager för att förhindra kateterrelaterad urinvägsinfektion (avslutat)
Dentsply IH AB (Wellspect Healthcare), Chalmers
Martin Lovmar, PhD, Wellspect Healthcare 2015 – 2017 Projektets mål var att utnyttja grafens egenskaper för att skydda en medicinteknisk produkt från bakterietillväxt och ... Syfte och mål Projektets mål var att utnyttja grafens egenskaper för att skydda en medicinteknisk produkt från bakterietillväxt och därmed reducera risken för kateterassocierad urinvägsinfektion. Sedan Wellspect Healthcare (fd. Astra Tech) introducerade sin LoFric-kateter 1983 har inga större genombrott skett för att reducera risken för kateterassocierade urinvägsinfektioner. Grafens unika egenskaper, såsom hårdhet, böjlighet, elektrisk ledningsförmåga och att det är kemiskt inert, gjorde att vi förväntade oss att det var lämpat för att skydda en medicinteknisk produkt, såsom en kateter, från bakterietillväxt. Chalmers grafencentrum är världsledande i att producera stora, intakta flak av grafen. Genom det här projektet har den mikrobiologiska effekten av sådana flak för första gången kunnat studeras. Detta ger Wellspect en unik möjlighet att vara först på marknaden med att utnyttja grafens egenskaper för att reducera risken för kateterassocierad urinvägsinfektion. Det ger också en stark koppling mellan ett företag och Chalmers grafencentrum vilket är positivt för grafenforskningen i Sverige. Planerat upplägg och genomförande Projektet var ett samarbete mellan Wellspect Healthcare, Chalmers grafencentrum och forskargrupperna som leddes av Ivan Mijakovic och Fredrik Westerlund på Chalmers. Wellspect har bidragit med sin expertis om den kliniska tillämpningen samt utveckling och kommersialisering av den färdiga produkten. Grafencentrum har bidragit med stora flak av grafen. Forskargrupperna på Chalmers är experter på signalering i bakterier (Mijakovic) samt mikrofluidik och fluorescensmikroskopi (Westerlund). Effekter och resultat

Projektet har gett en fördjupad kunskap om varför vissa former av grafen är antibakteriella, medan grafen i andra former inte påverkar bakterier (eller andra celler) överhuvudtaget.
Delar av detta arbete har publicerats eller är på väg att publiceras i olika vetenskapliga tidskrifter och det är kunskap som är helt avgörande för användningen av grafen i medicintekniska applikationer.
En patentansökan kring antibakteriella egenskaperna hos vertikalt grafen har lämnats in. Antibakteriell grafen har ett antal unika egenskaper som gör den speciellt användbar för vissa medicintekniska tillämpningar. I kombination med en mer kostnadseffektiv produktionsmetod, som vi nu försöker utveckla, så finns det goda möjligheter att utveckla produkter som kan dra nytta av dessa egenskaper.
Sammantaget anser vi att projektets mål och syfte har uppfyllts. Projektet har lett till ett ömsesidigt kunskapsutbyte och ett välfungerande samarbete mellan Chalmersforskarna och ansvariga på Wellspect, vilket har varit en förutsättning för att identifiera områden där möjligheterna bäst överlappade de medicintekniska behoven.
Projektets arbete har lett till en bättre förståelse för egenskaperna bakom grafenets antibakteriella effekt, varför bara vissa former av grafen är antibakteriella.

För att kunna kommersialisera de patentsökta resultaten krävs att en kostnadseffektiv tillverkningsmetod utvecklas. Det är ett arbete som fortsätter i ett nystartat projekt. 103,26, 607

Grafenoxid – ett nytt smörjmedel i industriella tillämpningar (avslutat)
ABB AB, Uppsala universitet
Anna Andersson, ABB AB 2015 – 2017 Projektet syftade till att utveckla nya smörjningskoncept baserade på grafenoxid för industriella tillämpningar. Det har ... Syfte och mål Projektet syftade till att utveckla nya smörjningskoncept baserade på grafenoxid för industriella tillämpningar. Det har visats i litteraturen att grafen kan fungera som ett torrt smörjmedel som dramatiskt sänker friktionstal av två metallytor som glider mot varandra. Grafen är dock fortfarande för dyrt för många industriella tillämpningar. Nyligen har vi visat att grafenoxid (GO) kan uppvisa samma smörjningsegenskaper som ren grafen vid högre laster ( >1N). GO kan enkelt produceras genom oxidering av grafit och det finns potential att kunna tillverka GO i stora kvantiteter till en låg kostnad. Planerat upplägg och genomförande Projektet gjordes i ett nära samarbete mellan ABB och Institutionen för Kemi, Ångströmlaboratoriet och Biomedicinskt centrum (BMC), samt Institutionen för Teknikvetenskaper (Tribomaterial) vid Uppsala universitet. I projektet har följande genomförts: - Utvärderat grafenbaserade material specifikt GO, som smörjande additiv i smörjfetter - Utvärderat GO, som smörjande additiv i Ag-baserade elektriska kontakter - Utvärderat möjligheten att modifiera GO för att ytterligare förstärka smörjande egenskaper i olika applikationer Effekter och resultat Arbetspaket 1: Grafenoxid-modifierade smörjfetter och smörjpastor Grafenoxid (GO), reducerad grafenoxid (rGO) och en specifik gelégrafenoxid (jGO) utvecklades och utvärderades som additiv i litiumkomplex (LiX) och polypropylen (PP) förtjockade fetter. Olika basoljor testades för att optimera dispersionen av GO inom fetterna. En ny basolja (olja A) identifierades, vilken gav väldigt bra GO-dispersion jämfört med nafteniska standardoljor. Fetternas nötningsbeteende vid små vibrationsamplituder (50-200 µm) visade inga signifikanta förbättringar i friktion, kontaktmotstånd eller nötning, jämfört med referensfetterna. Utvärderingen i en fram- och återgående ”kula-skiva” (stål mot stål och Ag mot Cu, konfiguration 10 mm strykning), visade ingen skillnad i friktionsuppförande mellan fetter med additiv och fetter utan additiv. Ingen signifikant termisk effekt upptäcktes vid de studerade koncentrationerna. Det är tydligt i detta fall att vi inte lyckades med att försöka förbättra den tribologiska prestandan med GO. En mer grundläggande undersökning behövs för att förstå funktionen hos grafenrelaterade material i smörjoljor och fetter, speciellt i råa och mixade smörjningsregimer och vid olika koncentrationer av GO. Arbetspaket 2: Ag-grafenoxidkompositer för glidande kontaktapplikationer Målet var att utveckla nya elektriska kontaktmaterial med förbättrade tribologiska egenskaper (låg friktion och högt nötningsmotstånd) genom att förstärka silver (Ag) med GO-flagor. Utmaningen var att kombinera två vanligtvis motverkande egenskaper: bra tribologiska kombinerat med goda elektriska egenskaper. En effektiv rengöringsmetod, såväl som ett våtmixingsprotokoll utvecklades för att förbättra dispersionen av GO-flakes i Ag-matrisen. Ag:GO-kompositer preparerades med en pulvermetallurgimetod, antingen genom att pressa eller genom pressning och sintring. De tribologiska egenskaperna hos Ag:GO-kompositerna mot ren Ag motyta utvärderades. Testerna visade att inom ett visst koncentrationsintervall kan Ag:GO-kompositer ge upphov till en ovanligt låg torrfriktionskoefficient på cirka 0,07 och samtidigt upprätthålla ett kontaktmotstånd mycket likt ren Ag (figur 1). Friktionssiffrorna kan jämföras med cirka 1.5 för det torra Ag/Ag kontaktparet och cirka 0.2-0.3 för densamma i smort tillstånd. Nötningstakten för Ag:GO-kompositer var signifikant lägre än för ren Ag. Resultaten visar att syftet att åstadkomma en kombination av utomordentligt bra tribologiska och elektriska egenskaper faktiskt uppnåddes. Materialet sintrades också i kontaktdiskar och löddes på Cu-ledare och testades i verkliga applikationer (en transformatorlindningskopplarbrytare). Utvärdering pågår fortfarande. Den huvudsakliga insikten var hur viktig dispersionen är för den tribologiska funktionaliteten. Både GO-rengöring och det utvecklade pulvermixningsprotokollet är viktiga i denna kontext (Figur 1). Bra dispersion minimerar också behovet av GO. Koncentrationen av GO i Ag-matrisen är väldigt liten, vilket gynnar de elektriska egenskaperna. Ytterligare optimering av sintringsparametrarna krävs fortfarande för att åstadkomma ett kompakt material. Framtidsutsikter Projektet har i de flesta synvinklarna varit lyckat. Vi har nått åtminstone ett mål, att utveckla ett nytt potentiellt kontaktmaterial. Intresset från affärsenheterna har varit signifikant och en patentansökan har redan skickats in. Ytterligare utvecklingsaktiviteter kommer att fortsätta, och fokus kommer huvudsakligen ligga på att identifiera kostnadseffektiva, skalbara produktionsmetoder. Även tunna filmer övervägs här. Tunna filmer i samma material skulle potentiellt vara ett torrt komplement till smord standard silverplätering, vilket skulle öppna upp för en väsentligt bredare applikationsvidd. Att bilda hållbara partnerskap med råmaterialleverantörer och materialleverantörer (sintringsföretag, pläterare etc.) är nödvändigt för att ytterligare utveckla detta material till en kommersiell produkt. 103,105,101, 607

Hybridmaterial av grafenoxid och silica-nanopartiklar för vattenrening och andra membranapplikationer (avslutat)
Chalmers (Teknisk Fysik), ENWA Water Technology AB, Akzo Nobel PPC, Biolin Scientific AB och Insplorion AB
Bengt Herbert Kasemo, Chalmers 2015-2016 Att konstruera och bedöma potentialen för ett nano-hybridmaterial (GOSiO) av grafenoxid (GO) och silicapartiklar för ... Syfte och mål Att konstruera och bedöma potentialen för ett nano-hybridmaterial (GOSiO) av grafenoxid (GO) och silicapartiklar för membranapplikationer, speciellt vattenrening. Planerat upplägg och genomförande Förstudien involverar fem aktörer, som inte tidigare samarbetat: ENWA Water Technology AB, Akzo Nobel PPC, Chalmers (Teknisk Fysik), Biolin Scientific AB och Insplorion AB. Var och en bidrar med speciell expertis, som tillsammans ger projektet en mycket stark 'competitive edge'. GOSiO-membranen byggs upp lager-för-lager med kommersiellt tillgängligt grafenoxid och silicapartiklar från Akzo Nobel. Den kontinuerliga lagertillväxten kommer att analyseras med hjälp av en mikrogravimetrisk metod (QCM-D) och en optisk metod, Nanoplasmonisk Sensing (NPS). Effekter och resultat Projektmålet var att bygga hybridmaterial av grafenoxid (GO) och nanopartiklar (NP), samt göra preliminära applikationstester av sådana ”filter” för vattenrening. Uppbyggnaden av lager-för-lager strukturer av GO och NP av silica (SiO₂) var framgångsrikt och har resulterat i en artikel som kommer att sändas in för publikation under våren 2017. Vi påvisade även inbindning av protein (Hb) i filterstrukturen. Det pekar mot en annan applikation än vattenrening, nämligen separation. Filterstrukturens porositet och porstorlek kan varieras genom variation av NP-storleken. Separationsegenskaperna kan varieras kemiskt genom funktionalisering av GO och NP. Målet vad gäller framställning av filterstrukturer uppfylldes. Metoden kan tillämpas generellt på olika GO-kombinationer. Målet att testa på vattenrening nåddes inte. Den viktigaste insikten var att lager-för-lagerstrukturer av GO-NP kan byggas steg för steg och att de erbjuder en stor potential för rening (av vatten och luft) och separation. Projektet bedömer den utpekade riktningen som mycket intressant för olika typer av separation (inklusive vattenrening), men att betydande forskningsinsatser behövs beträffande:

kemisk funktionalisering av NP och GO och tillhörande karakterisering
variation av porstorlek
processteknisk utveckling för snabb och billig tillverkning av strukturerna.

Vi behöver finna intresserade partners inom vattenrening alternativt separation. 103, 607

iEnergy – Industrialisering av bläckstråletryckteknik med grafen för energilagringstillämpningar (avslutat)
KTH Royal Institute of Technology, XaarJet AB (Xaar)
Mikael Östling (KTH) 2015-2016 Målsättningen var att utveckla en effektiv och tillförlitlig bläckstråleteknologi för grafen för att möjliggöra innovativa ... Syfte och mål Målsättningen var att utveckla en effektiv och tillförlitlig bläckstråleteknologi för grafen för att möjliggöra innovativa tillämpningar inom flera områden, till exempel tryckt elektronik, avancerad energilagring, intelligenta förpackningar, liksom biomedicinska tillämpningar och därmed stärka svensk industri. Denna förstudie, iEnergy, syftade till att utveckla en effektiv teknologi för bläckstråleteknik i industriell skala för flexibla superkondensatorer. Planerat upplägg och genomförande Projektet har genomförts i ett samarbete mellan KTH och XaarJet Sweden AB. Genom att göra en effektiv uppskalning av KTH:s nuvarande grafenbläcksteknik i kombination med Xaar’s innovativa printerhuvud, ska industriella tryckmetoder för grafenbläck och massproduktion av flexibla superkondensatorer kunna realiseras, för att förbättra möjligheten att tillverka avancerade energilagringsenheter med både hög energidensitet och samtidigt hög effektdensitet under stort antal laddningscykler, vilket skulle kunna innebär ett genombrott på marknaden för elbilar. Effekter och resultat KTH har skalat upp tillverkningstekniken för grafenbläck och XaarJet har testat bläckens tryckbarhet. Projektet har kunnat demonstrera att KTH’s grafenbläck uppvisar utmärkt stråleprestanda (jetting performance) samtidigt genom de 126 munstyckena på Xaar’s industriskale-printerhuvuden. Motiverade av detta resultat har KTH startat ett bläckföretag, Aninkco AB, för fortsatt utveckling och försäljning av högkvalitetsgrafenbläck. Den verifierade förmågan att kunna bläckstråletrycka med grafen i industriell skala kommer att förbättra vår konkurrenskraft på marknaden och öka vår möjlighet att attrahera fler svenska industriaktörer till att vilja utveckla innovativa applikationer. Den viktigaste insikten i projektet är att vi har förstått skillnaden mellan laboratorievolym och industriell volym för bläckformulering. Vi ser väldigt ljust på framtida applikationer av bläckstråletryckning med grafen. Speciellt förutser vi tryckning för energilagring som väldigt attraktivt. För vårt nystartade företag Aninkco AB, förväntar vi oss att bläckformulering och produktion realistiskt kan vara kommersiellt om 1,5-2 år. För att gå vidare behöver vi eventuellt några fler potentiella slutanvändare med visioner om hur man gör business case. 101,107, 607

Lösningsbaserad katod för tryckbart ljus (avslutat)
LunaLEC, Umeå universitet (Thomas Wågberg)
Andreas Sandström, LunaLEC 2015 – 2016 Syftet med projektet var att ta fram en fungerande ljusemitterande prototyp, där grafen var en integral delkomponent, som ... Syfte och mål Syftet med projektet var att ta fram en fungerande ljusemitterande prototyp, där grafen var en integral delkomponent, som kan skapa ljus vid en spänning lägre än 6 V, vilket man lyckats med. Målet var att de första kunderna skulle få tillgång till ljusemitterande paneler med grafenbaserade elektroder i slutet av 2016. Grafen kan ersätta och eliminera användningen av indiumtennoxid (ITO) och aluminium, vilka kräver återvinning där metallerna tas tillvara. Effekter och resultat LunaLEC har tillsammans med Thomas Wågberg (nano for energy group, Umeå universitet) undersökt möjligheten att använda reducerad grafenoxid (r-GO) i ljusemitterande elektrokemiska celler (LEC). Reducerad grafenoxid har många bra egenskaper som är viktiga för LEC-teknologi och kan möjliggöra tillverkning av ljus helt från lösningsbaserade metoder. Det skulle göra LunaLECs produkter unika på marknaden. Resultaten visar en förbättring av prestandan tack vare r-GO. Ljusstyrkan och drivspänningen är inom de krav LunaLEC har för kommersialisering, och livstiden har förbättrats. Trots detta är livstiden ändå för kort, och långt från den prestanda som erhålls med ej lösningsbaserade elektroder. Orsaken till detta har identifierats som en materialegenskap hos r-GO, vilket betyder att nya alternativ måste hittas. Projektet har därför även utvecklat ny funktionaliserad grafen med ännu högre elektrokemisk stabilitet och lösbarhet än r-GO, vilket underlättar applicering från lösning. En prototyp har tagits fram som består av helt metallfri ljuskälla (LEC) i plastfilm där en grafenbaserad elektrod ersätter indiumtennoxid (ITO) eller aluminium. Den leder ström och kan lysa vid en spänning lägre än 6 Volt. Resultaten är väldigt lovande då detta grafen ger ytterligare förbättringar av prestandan i form av lägre spänning, längre livstid och högre ljusstyrka. Materialet är dessutom mer genomskinligt, vilket är en väldigt viktig egenskap för ljusemitterande komponenter. Projektet har gjort att man kommit närmare fullskalig produktion, men fortsatt utveckling krävs för att grafen ska kunna introduceras i LunaLECs komponenter. Det som saknas är en robust tillförlitlig form av grafen som kan användas för produktion i vanlig rumsatmosfär. Genom projektet har man kommit närmare fullskalig produktion, men fortsatt utveckling krävs för att grafen ska kunna introduceras i LunaLECs komponenter. Idag är flera projekt igång med målet att ha produkter på marknaden 2020. Man tror att chanserna att inkludera grafen i dessa produkter är goda, då grafen är ett av de mest lovande materialen för elektrodproduktion i LECs.

En prototyp har tagits fram av en ljusemitterande elektrokemisk cell i plastfilm, med en grafenbaserad elektrod, som leder ström och kan lysa.
LunaLEC har tagit patent på att använda grafen som katod.
Produkten skulle kunna användas inom medicinområdet i form av armband som aktiverar vissa typer av cancerbehandlingar med hjälp av ljus eller till lysande plåster som går att forma efter kroppen.

107,26, 607

Miniatyriserad kryokylare baserad på grafen (avslutat)
APR Technologies AB, Chalmers och SHT Smart High-Tech AB
Peter Nilsson, APR Technologies 2015 - 2016 Syftet med projektet är att använda grafen för att utveckla en kritisk komponent för kryokylning (miniatyriserad kompressor... Syfte och mål Syftet med projektet är att använda grafen för att utveckla en kritisk komponent för kryokylning (miniatyriserad kompressor), helt utan rörliga delar som drivs med termisk energi, samt att framställa tunna grafen-aerogel-grafen-laminat. Projektet är en fortsättning på ett tidigare påbörjat samarbete mellan APR Technologies AB i Enköping, Chalmers och SHT Smart High-Tech AB i Göteborg. Målet är att förbättra dagens miniatyriserade kylsystem genom att göra dem mer tillförlitliga och billigare. Effekter och resultat APR Technologies AB utvecklar en miniatyriserad kompressor för kryokylsystem, helt utan rörliga delar, som drivs med termisk energi. Grafenbaserade filmer ses som ett lämpligt material för att en kritisk komponent skall kunna säkerställa kompressorns behov av en internt extremt hög termisk ledningsförmåga. Det är egentligen kombinationen av mycket hög värmeledningsförmåga och möjligheten till en anpassad permeabilitet för gaser som gör grafen till en unik materialkandidat. I projektet har vi tagit ett stort tekniskt kliv framåt för detta. Grafenbaserade filmer har tagits fram av SHT Smart High-Tech och Chalmers, med egenskaper som är bättre än de kommersiellt tillgängliga alternativen. Materialet är nu flexiblare, mer lätthanterligt och har en jämnare tjocklek. Dessa filmer har integrerats med övriga ingående material för att för första gången påvisa gaskompression i en integrerad och seriekopplad kaskad av Knudsenkompressorer. Kompressorn har även itererats samt optimerats genom datorsimulering. Under integrationsarbetet har även nya metoder för att bearbeta aerogelkompositer utvecklats. De uppsatta målen nåddes till 90%. Det praktiska arbetet visade sig mer kostsamt och tidsödande varför målsättningen reviderades. De grafenbaserade filmerna som användes uppfyllde de termiska kraven, men var svåra att hantera. Framtiden för grafen inom detta tillämpningsområde ser ljus ut, men innebär mer utvecklingsarbete med vidare optimering av alla ingående komponenter. Vi har diskuterat projektet med en potentiell internationell kund, men inte etablerat ett formellt samarbete kring detta. 101,107, 607

Optimerade multiavstämbara grafenbaserade mikrovågsgeneratorer (avslutat)
Nanosc AB, Chalmers och Göteborgs universitet
Fredrik Magnusson Nanosc AB 2015 – 2016 Målet med projektet var att utveckla en demonstrator där substratbiasering och komponentlayout ger både ny funktionalitet och... Syfte och mål Målet med projektet var att utveckla en demonstrator där substratbiasering och komponentlayout ger både ny funktionalitet och bättre prestanda hos grafenbaserade mikrovågsgeneratorer. Förväntade effekter och resultat Projektets idé var att utnyttja grafens oöverträffade egenskaper vad gäller att leda rena spinnströmmar och använda dem för att driva spinntroniska nano-oscillatorer i mikrovågsområdet. Projektet var en fortsättning på det projektet Grafenbaserade mikrovågsgeneratorer. Den grundläggande idén var densamma som i det pågående projektet och skulle möjliggöra fortsatt utveckling av mikrovågsgeneratorer baserade på de erhållna resultaten. Därutöver skulle projektet demonstrera två väsentliga vidareutvecklingar, som dels gäller optimering av komponentgeometrin för att maximera spinnströmmarna, dels gäller ett helt nytt sätt att avstämma frekvensen på mikrovågsgeneratorn. Precis som i det pågående projektet var dessa idéer helt nya och de ledande experterna inom projektet kände inte till någon liknande aktivitet eller ens diskussion någonstans i världen inom sina respektive områden. Om projektmålen uppfylls har projektidén en oerhört stor potential att revolutionera hur bredbandiga (1-100 GHz) mikrovågssignaler kan genereras, moduleras och detekteras i framtida grafenbaserad mikrovågselektronik. Upplägg och genomförande Projektet har letts av Sveriges ledande mindre företag inom utveckling av spinntronikkomponenter och har fört samman Sveriges allra starkaste aktörer inom spinnströmmar i grafen (Chalmers) och spinntroniska nano-oscillatorer (Göteborgs Universitet). Projektet genomfördes som ett samarbete mellan de tre aktörerna, där samtliga bidragit med sin respektive kompetens inom material, materialkarakterisering, litografi, spinnvågsmätningar, samt mikrovågsmätningar. Effekter och resultat Projektets idé var att utnyttja grafens oöverträffade egenskaper vad gäller att leda rena spinnströmmar och använda dessa spinnströmmar för att driva spinntroniska nano-oscillatorer i mikrovågsområdet. Vi är mycket nöjda med resultaten. Både Co och NiFe har framgångsrikt växts och mönstrats på grafen och deras magnetodynamiska egenskaper har uppmätts med spinnvågsmikroskopet vid Göteborgs Universitet. Chalmersgruppen har också framgångsrikt kunnat visa på substratbiasering som metod för att påverka spinnströmmarna i grafen. De uppsatta målen är till stor del uppfyllda. Projektet har demonstrerat att spinnvågors frekvens och linjebredd kan styras med hjälp av spinnströmmar i grafen samt att spinnströmmar i grafen kan styras genom substratbiasering. De viktigaste insikterna har varit dels att förstå hur våra magnetiska material bäst ska växas på grafen och dels att förstå substratbiaseringens inverkan. Behovet av radiokomponenter inom mikrovågsområdet ökar för varje år, drivet av allt större informationsvolymer över mobilt bredband och trådlösa nätverk, men också av kraftigt växande radartillämpningar inom t ex fordonsindustrin och för militära ändamål. Med grafen har vi möjligheten att både öka uteffekten från mikrovågsgeneratorn samt minska dess strömförbrukning. Därmed ser vi goda möjligheter att lansera en grafenbaserad produkt inom tre till fem år. NanOsc utvidgar sitt forsknings- och utvecklingssamarbete där vi ser behov och möjligheter, t.ex. inom EUs flaggskeppsprojekt för grafen och inom det europeiska spinntroniknätverket The SpinTronicFactory. 107, 607

RF energy harvesting for M2M Communication (avslutat)
Ericsson AB, Chalmers
Ulrika Engström, Ericsson AB 2015 – 2016 Förstudieprojektet skulle ta reda på om grafen kan fungera som transparenta elektroder för detektion av omgivande ... Syfte och mål Förstudieprojektet skulle ta reda på om grafen kan fungera som transparenta elektroder för detektion av omgivande högfrekventa radiovågor, likriktning och lagring av energi för försörjning av Machine-to-Machine-kommunikationslänkar (M2M). Vår vision var "grafen för RF energy harvesting” – en hållbar teknik som kan appliceras på såväl hårda och böjbara ytor (plast, textiler med mera) för omvandling och lagring av energi. Machine-Type Communication (MTC) eller M2M-kommunikation är en viktig del av framtidens Sakernas internet (Internet of Things, IoT). Utbyte av information mellan maskiner spelar redan en stor roll inom automatiserad produktion, men i framtiden även inom energidistribution, medicinsk teknik (hälsa), och smarta hus. För vissa M2M-applikationer är energiförsörjning en stor utmaning. Även om en låg datamängd och datahastighet krävs för att skicka status och information med jämna mellanrum, så behöver vi självhushållande system. Planerat upplägg och genomförande Projektet bestod av forskare vid Ericsson Research och avdelningen för THz och millimetervågsteknik vid Chalmers tekniska högskola. Tillsammans hade vi kompetens från grafenelektronik, mikrovågsteknik och antennteknik för kommunikationssystem (5G). Under en 6 månaders förstudie skulle vi studera potentialen med grafen i antenn- och detektortillämpningar med en djupare teknisk analys, som förhoppningsvis skulle leda till en projektplan för ett ”proof-of-concept” projekt. Effekter och resultat I och med utvecklingen av sakernas internet (IoT) blir maskin-till-maskin-kommunikationssystemen (M2M) allt viktigare och vanligare. Drifttiden är en kritisk parameter för batteridrivna sensorer till M2M-systemen. En möjlig utveckling är att ta tillvara på energin som sänds genom luften i mikrovågsområdet för mobiltelefoner, WiFi-nät med mera och konvertera energin till likström som sedan kan driva olika komponenter. Detta har här utvärderats med (flexibla och transparenta) grafenbaserade antenner och energiomvandlare. Projektet har utfört elektromagnetiska simuleringar av en specifik antenntyp. Även med antagandet att grafenet var likt det bästa som uppnåtts experimentellt, var effektiviteten låg. Den låga effektiviteten i kombination med den relativt låga mängden RF-energi som finns, innebar att endast en liten förlängning av drifttiden kunde uppnås. Teknologin kan framförallt vara intressant för teknologier med väldigt låg energiförbrukning eller för teknologier som sällan sänder data. Resultaten har publicerats i “Feasibility of Ambient RF Energy Harvesting for Self-Sustainable M2M Communications Using Transparent and Flexible Graphene Antennas”, M. Andersson et al., IEEE Access, Vol.4, pp. 5850 – 5857, 2016. doi: 10.1109/ACCESS.2016.2604078. Målet var att utvärdera genomförbarheten av optiskt transparent grafen (få atomlager), för att användas som antenn och i radiofrekvenskretsar för lågkostnads M2M-tillämpningar, vilket har genomförts. Resultatet var tyvärr en besvikelse från ett grafentillämpbarhetsperspektiv jämfört med vad som initialt förväntades. Den viktigaste insikten i projektet är att grafen fortfarande är några storleksordningar ifrån att kunna användas som antenn och i RF-kretsar i optiskt transparenta tillämpningar. För användningen av grafen inom detta område, förväntar vi oss att det tar 5-10 år innan vi ser den första produkten, vilket också kräver en förbättring inom andra viktiga teknikområden. 101,107, 607

Svenskt Grafen (avslutat)
2D fab AB, Woxna Graphite AB
Sven Forsberg, 2D fab AB 2015 – 2016 Syftet med projektet var att tillverka grafen från svensk grafit. Det sekundära projektmålet var att hitta de tillämpningar... Syfte och mål Syftet med projektet var att tillverka grafen från svensk grafit. Det sekundära projektmålet var att hitta de tillämpningar som är mest lämpliga för svenskt grafen och utifrån det initiera förlängningen av olika värdekedjor mot industriell användning av grafen. Woxna Graphite och 2D fab var huvudaktörer i detta projekt. Effekter och resultat Målet var att tillverka grafen från svensk råvara, samt att bygga värdekedjor som kan ta grafen ut på marknaden. Projektet har visat att det går att tillverka grafen från svensk grafit, men att utbytet blir lågt. Det har varit möjligt att bygga upp flera intressanta värdekedjor för att kommersialisera resultaten. Det primära målet uppnåddes, grafen kunde tillverkas från grafit som kom ifrån Woxna grafitgruva. Utbytet av grafen levde dock inte upp till förväntningarna. Den benchmark som gjordes av olika typer av grafit som råvara, visade tydligt på vikten att välja rätt råvara beroende på vilka egenskaper man vill uppnå. Förbehandling av råvaran före exfoliering är också av största vikt. Utbytet varierade också stort mellan olika typer av grafit. Under 2017 hoppas 2D fab på att lansera en ny familj av ledande tryckfärger. Woxna Graphite, numera Leading Edge Materials (LEM), har beslutat att fokusera sin utveckling av grafit mot energilagringstillämpningar. Det kommer att innebära investeringar innan den går att producera och ligger därför något år fram i tiden. Den batterigrafit som kommer att produceras kommer då också att bli en bra råvara för grafentillverkning. För 2D fab är det viktigt att hitta teknik- och marknadskunskap inom olika applikationsområden, främst inom kompositer och elektriskt ledande tryckfärger. Det görs oftast enklast genom att samarbeta med potentiella kunder. Detta får 2D fab delvis tillgång till via SIO Grafen. För LEM är kompentens och partners inom energilagring av stor vikt. 96,105, 607

Tryckta grafenelektroder i högspänningsprodukter (avslutat)
ABB AB, Acreo
Joachim Schiessling, ABB AB 2015-2016 Syftet med förstudien var att undersöka möjligheterna att använda tryckta grafenelektroder i högspänningsprodukter. Målet ... Syfte och mål Syftet med förstudien var att undersöka möjligheterna att använda tryckta grafenelektroder i högspänningsprodukter. Målet var att förbättra kontrollen av elektrisk belastning samt att effektivisera materialanvändningen. Ledande tunna skikt är vanligt i många högspänningsprodukter. Målet var att skapa ledande skikt och blanda in grafen för att optimera ledningsförmågan. Tack vare att grafen flagor har en mycket liten diameter kan jämna elektrodkanter skapas. Det möjliggör en bättre kontroll av elektrisk belastning i apparaten, en nättare design som använder mindre material till en lägre kostnad. Planerat upplägg och genomförande Projektet utfördes av ABB som tillverkar högspänningsprodukter och RISE Acreo som är aktiva inom tryckteknik. Prover tillverkades på RISE Acreo i Norrköping och den elektriska utvärdering gjordes på ABB Corporate Research i Västerås. Effekter och resultat Studien har visat att tunna ledande skikt kan åstadkommas med tryckbara grafenkompositioner. Tryckresultatet varierar mycket, beroende av typen av bläck. Projektet har undersökt parametrar som påverkar jämnhet i kanter, tjocklek av ytor och ledningsförmågan. Den önskade korrelation mellan kantform och elektrisk utvärdering kunde inte bli verifierad, men det fanns en korrelation mellan ytbehandling och elektrisk utvärdering. Den viktigaste insikten var att utbudet av kommersiellt grafenbläck som passar den tänkta tillämpningen är begränsat. Den elektriska utvärderingen visar på ett nytt användningsområde för grafen; som material i komponenter som befinner sig i höga elektriska fält. Förstudien bör följas upp för att, baserat på resultaten, ytterligare förbättra egenskaperna hos elektroderna, innan tillämpning kan bli aktuell. 101,107, 607

Värmepumpsdemonstrator med grafenbelagd keramisk matris för ökad effekttäthet (avslutat)
Climatewell AB, Chalmers Industriteknik, Chalmers
Ulrika Tornerefelt, Climatewell AB 2015 – 2016 Syftet med projektet var att utveckla en tillverkningsmetod för grafenbeläggning av en fibermatris för värmepumpar, ... Syfte och mål Syftet med projektet var att utveckla en tillverkningsmetod för grafenbeläggning av en fibermatris för värmepumpar, utvärdera och verifiera testresultaten genom verifiering och validering i en demonstrator. Projektmålet var att höja den termiska konduktiviteten inom befintlig teknologi. Vid en ökning av matrisens effekt- och energidensitet jämfört med nuvarande produktapplikationer, kommer Climatewells teknologi att kunna användas i nya slutapplikationer. Projektet tror att en framgångsrik utveckling av en sådan beläggningsprocess är nyckeln till att grafen ska kunna ta sig in i andra industrisegment i Sverige, såsom textilindustrin. Planerat upplägg och genomförande Climatewell AB har expertis inom termokemiska system, Chalmers Industriteknik bidrog med kunskap och erfarenhet inom kolbaserad nanoteknik och Chalmers tekniska högskola bidrog med den expertis som krävs för att göra korrekta termiska karakteriseringar. Projektet utfördes i 5 arbetspaket: 1. Utveckling av lämpligt grafenbläck (graphene ink) 2. Beläggning av den keramiska fibermatrisen 3. Termisk karakterisering av den belagda matrisen 4. Saltdispergering och post-dispersionsinspektion 5. Testning, verifiering av in-situtestning och validering av den belagda matrisen integrerad i en demonstrator Effekter och resultat Under projektet utvecklades en mycket kostnadseffektiv tillverkningsmetod av grafensuspension. Två olika huvudgrupper av grafenintegration identifierades för utvärdering:

Ytbeläggning av fast matrismaterial Ytbeläggningen genomfördes med tre olika metoder: ”dip and dry”, ”soak and dry” samt spray coating. För alla ytbeläggningsförsök enligt ”soak and dry” samt ”dip and dry” på fast matris är det tydligt att penetrationen av grafensuspensionen är mycket viktigt att monitorera. Både ökad termisk och elektrisk konduktivitet uppmättes för den belagda matrisen. Referensprover som inte var belagda uppvisade inte någon konduktivitetsökning. ”Soak and dry”-metoden var den som erhöll mest signifikant konduktivitetsökning. ”Spray coating” behöver optimeras ytterligare för att få en god penetration av grafen in i matrisstrukturen.
Integrering av grafen i vätskematris När grafen integrerades i vätskematris förbättrades värmeöverföringsförmågan, jämfört med referens utan grafenintregrering, då temperaturdifferensen mellan primär- och sekundärsidan av värmeväxlaren minskade från ett medelvärde på 6°C till ett medelvärde på 3°C. Under laddning med referenslösning samt grafenintegrerade matrisen erhölls en laddningseffekt på 100 W/°C respektive 167 W/°C, vilket innebär en förbättring på 67 %.

Vid projektstart var huvudmålen att:

Ta fram en tillverkningsmetod för grafenbeläggning av ClimateWell Technologys (ClimateWell) nuvarande keramiska matris. En skräddarsydd grafenbläckslösning skulle utvecklas för beläggning av fibermatris samt valda matrismaterial skulle beläggas med grafennanopartiklar (ur den utvecklade grafensuspensionen) för att öka den termiska konduktiviteten i vald matris. Vid projektstarten bestod ClimateWells matris av en keramisk fiber. Detta matrismaterial har nu ersatts av en icke-keramisk fiberstruktur, vilket även introducerades i detta projekt. En kostnadseffektiv tillverkningsmetod av en skräddarsydd grafensuspension har utvecklats varefter två grafenbeläggningsmetoder har utvärderats (fast substrat samt vätskematris). Termisk konduktivitetsökning erhölls för både fibermatris samt vätskematris.
Utvärdera och verifiera de resultat som erhölls då de utvalda beläggningsmetoderna genomfördes på valda substrat. Utvärdering av termisk konduktivitet för den belagda fasta matrisen har genomförts med Sheetresistance-mätningar och SEM-bilder. Karakteriseringen ockulärbesiktigades med optiskt mikroskop och elektrisk konduktivitet mättes. Utvärdering av termisk konduktivitet av vätskematrisen genomfördes genom att mäta värmeväxlartemperaturer på primär- och sekundärsida. All utvärdering genomfördes enligt plan.
Integrera, verifiera och validera i demonstrator Under utvärderingen av beläggningsteknikerna, med avseende på ökad konduktivitet, visade det sig att ökad fokus behövde läggas på efterbehandling av fibermatrisen innan saltet kunde dispergeras. Ytterligare härdningstester genomfördes efter ”dip and dry coating”. I samband med att en lämplig härdningsmetodik för AlOx-fibermatrisen togs fram så uppvisade de utvalda demonstratorprojekten problematik med AlOx-fibern. Att påbörja dispergeringsförsök med en fibermatris som uppvisade problem i slutapplikationen var inte i enlighet med projektets huvudmål. Beslut togs att ett demonstratorprojekt med vätskematris skulle väljas eftersom saltdispergering då kunde genomföras enligt väl inarbetade metoder. Verifieringskörningar genomfördes i en prototyp byggd i 25% skala. Validering i fullskaleprototyp har inte kunnat genomföras beroende på att ny demonstrator valdes. Validering kommer att genomföras utanför projektet under Q4 2016-Q3 2017.

De viktigaste grafenrelaterade insikterna innefattar vikten av nätverkande mellan olika kompetenser inom grafenforskningen. För att få en helhetsbild måste förståelse och konvergens upparbetas både inom suspensionsframtagning, karakterisering samt integrering. ClimateWell fortsätter att prioritera arbetet med grafenintegrering i sina komponenter i samarbete med de upparbetade kontakterna i projektet. Fokus kommer ligga på tillverknings- och efterhärdningsprocessen. Den första storskaliga prototypen beräknas köras fullt ut under Q3 2017. De expertisområden ClimateWell ser som fokusområden innefattar beläggning av grafen, inkluderande efterbehandling (värmehärdning), samt integrering av grafen i salt. 103,101, 607

Förstudie på Miniatyriserad kryokylare baserad på grafen (avslutat)
APR Technologies AB, Chalmers Bionano Systems Laboratory, SHT Smart High-Tech
Peter Nilsson, APR Technologies AB 2014 – 2015 APR Technologies AB utvecklar en miniatyriserad Knudsen-kryokompressor som fungerar utan rörliga delar och drivs av termisk... Syfte och mål APR Technologies AB utvecklar en miniatyriserad Knudsen-kryokompressor som fungerar utan rörliga delar och drivs av termisk energi. Grafenbaserade filmer undersöks som kritiska delar där extrem termisk prestanda behövs tillsammans med en kontrollerad permeabilitet. Första målet med detta projekt var att ta fram ett lämpligt material, grafen i form av HOPG (Highly ordered pyrolytic graphite) och karakterisera dess termiska och gaspermeabla egenskaper i provuppställning. Andra målet var att integrera grafenmaterialet med kompressorns andra nyckelmaterial. Effekter och resultat Projektet som var en förstudie identifierade ett antal materialval, underleverantörer, lämplig konstruktion/design av system baserat på testresultat och simuleringar, samt möjliga bearbetningsmetoder för ingående delar. Det framkom en del nya svårigheter men samtidigt verifierades även möjligheterna till att använda grafenbaserade filmer som en kritisk del i tillämpningen. I utvecklingsarbetet av en kryokompressor utan rörliga delar har en testuppställning för kompressorcellsutvecklingen byggts och uppdaterats. SHT har tagit fram grafenbaserade filmer utefter kravställning från APR och dessa har utvärderats både på Chalmers och hos APR. Anpassningen av grafenmaterialet så att den kritiska kombinationen av värmeledning och permeabilitet kan uppnås har visat sig möjlig genom att försök med mikroperforerade grafenbaserade filmer gav fungerande resultat. De termiska egenskaper för filmerna validerades på Chalmers, men utvärdering i APRs kompressorcell visar att värmeledningsförmågan för en 20-40μm tjock film inte är tillräcklig när den sitter monterad tillsammans med bland annat aerogelkomposit. Nya simuleringar och referensmätningar gjorda med bearbetad aluminium som värmeledare visar att vi kommer behöva tjockare grafenbaserade filmer, och nästa steg är att utvärdera sådana. Integration av grafenfilm och aerogelkomposit har visat sig fungera så vi kommer kunna fortsätta arbetet med dessa typer av material, ett nytt problem vi stött på är dock aerogelkompositens begränsade tålighet mot höga temperaturer varför vi nu även tittar på aerogelkompositer med rätt egenskaper, som även tål högre temperaturer. Projektet som var en förstudie identifierade svårigheter och verifierade möjligheterna, och fortsätter i en genomförandefas tack vare vidare finansiering från Vinnova, som pågår till sista november 2016. 101,107, 90

Grafen som barriär i förpackningsmaterial (avslutat)
SP Food and Bioscience (tidigare SIK, Institutet för Livsmedel och Bioteknik AB), Stora Enso, Chalmers
Mats Stading och Niklas Lorén 2014 – 2015 Syftet med projektet var att undersöka grafens möjligheter i framtida förpacknings- och cellulosaapplikationer. Målen med ... Syfte och mål Syftet med projektet var att undersöka grafens möjligheter i framtida förpacknings- och cellulosaapplikationer. Målen med projektet var att:

Göra en litteraturstudie kring grafens användning i förpackningsapplikationer och dess interaktioner med cellulosa.
Identifiera möjliga sätt att använda grafen i förpacknings- och cellulosaapplikationer.
Bestämma olika basala fysikaliska egenskaper hos grafen som är viktiga i förpackningsapplikationer såsom egenskaper i polymersmälta, dispersionsbeläggningar och flockuleringsegenskaper.

Effekter och resultat I projektet har exfolierade grafit nanoplatelets (xGnP) utsatts för skjuvspänning och ultraljud för att framställa grafenflagor. Litteraturstudien visar att grafen, om det appliceras på rätt sätt, starkt kan bidra till minskad permeabilitet av luft och vattenånga i barriärmaterial. Dispersionsegenskaperna av xGnP och hur olika koncentrationer av XGnP påverkar syrepermeabiliteten utvärderades i dispersionsbeläggningar bestående av biopolymer. Skjuvningen, dragningsförhållandet och ytarean av xGnP, var parametrar vars påverkan på syrepermeabiliteten undersöktes genom extrudering av grafen – långkedjig förgrenad polyetenfilm av nanokompositer. Fördelningen av grafenflagor undersöktes med optisk mikroskopi. Resultaten i de första försöken visar att det är möjligt att producera polymerfilmer och beläggningar baserade på grafen (xGnP) som reducerar permeabilitet för syre med en faktor upp till 10 (för extruderad film). Det finns dock en mängd utmaningar att lösa innan grafen kan kommersialiseras och bli gångbar som barriär i förpackningar. En av huvudutmaningarna är att fastställa mängden och fördelningen av grafen i filmerna tillsammans med filmernas övergripande struktur, vilken är nära förankrad i egenskaperna för dispersionen och kompabiliteten mellan grafen och det omgivande materialet. Ytterligare en utmaning är att optimera mängden grafen som behövs i filmerna för att reducera permeabiliteten av syre. Effekterna av olika emulgeringsmedels påverkan på blandningens egenskaper har utvärderats. Resultaten visar att blandningens stabilitet ökar med ökad koncentration av emulgeringsmedel. Såväl försöken som litteraturstudien i projektet visar att funktionalisering av grafen (exempelvis grafenoxid) förmodligen blir en nyckelfråga för att framgångsrikt kunna applicera grafen i barriärmaterial. Andra utmaningar är produktion av grafen i tillräckligt stora mängder till konkurrenskraftiga priser, tillgång till rent grafen, effektiva metoder att exfoliera xGnP (om det används som källa för grafen), och metoder att applicera grafenbarriärer i produktionslinjen samt potentiella säkerhetsaspekter med nanopartiklar. Avslutningsvis så behövs mer forskning för att ta itu med ovan nämnda utmaningar och därmed kunna möjliggöra användningen av grafen som barriär i förpackningsmaterial. 103, 90

Grafenbaserade mikrovågsgeneratorer (avslutat)
NanOsc AB, Chalmers
Fredrik Magnusson, NanOsc 2014 – 2015 Demonstrera och optimera spinnströmsfokusering i grafen. Demonstrera användning av optimerad spinnströmsfokusering i grafen... Syfte och mål Demonstrera och optimera spinnströmsfokusering i grafen. Demonstrera användning av optimerad spinnströmsfokusering i grafen i spinntroniska oscillatorer. Projektets idé är att utnyttja grafens oöverträffade egenskaper vad gäller att leda rena spinnströmmar och använda dessa spinnströmmar för att driva spinntroniska nano-oscillatorer i mikrovågsområdet. Projektidén en oerhört stor potential att revolutionera hur bredbandiga (1-100 GHz) mikrovågssignaler kan genereras, moduleras och detekteras i framtida grafenbaserad mikrovågselektronik. Effekter och resultat Projektet hade som mål att demonstrera, förstå, och optimera spinnströmsfokusering i grafen och sedan använda detta grundläggande fenomen för att aktivt styra den ferromagnetiska resonansen i nanomagneter för framtida frekvensstyrning hos spinntroniska oscillatorer baserade på grafen. I projektet har vi demonstrerat att vi kan växa våra magnetiska material på grafen med bibehållna magnetodynamiska egenskaper. Vi kan även mönstra våra magnetiska material när dessa växts på grafen. Vi har för första gången demonstrerat att vi aktivt kan styra den ferromagnetiska resonansen hos nanomagneter på grafen när dessa absorberar spinnströmmar som genererats genom att leda in spinn-polariserade strömmar i grafen från närliggande magnetiska elektroder. Den ferromagnetiska resonansen kan kontrolleras både vad gäller avstämbarhet i frekvens och dess linjebredd. Vi har därför goda indikationer på att vi kan styra spinnvågsdämpningen i nanomagneter på grafen vilket är första steget mot att sedan kunna driva magnetiska oscillationer i liknande nanomagneter. Detta nu experimentellt demonstrerade fenomen kommer därför att ligga till grund för våra spinntroniska oscillatorer. 107, 90

Graphene-based Coatings for Heat Exchangers (avslutat)
SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut AB (AlfaLaval Lund AB, KTH)
Karin Persson, SP 2014 – 2015 Målet med projektet var att undersöka grafen som rostskydd för värmeväxlare. Syftet var att utveckla en multifunktionell ... Syfte och mål Målet med projektet var att undersöka grafen som rostskydd för värmeväxlare. Syftet var att utveckla en multifunktionell kompositbeläggning för värmeväxlare med hjälp av väl dispergerad GRMs (Grafen eller likande material) som: leder värme och ger utmärkt korrosionsskydd av rostfritt stål. För användning av plattvärmeväxlare (PHE) i krävande miljöer såsom saltvatten, behöver det utvecklas värmeledande kostnadseffektiva beläggningar för rostfritt stål. Denna typ av beläggning kan senare överföras till andra sektorer där värmeledning behövs exempelvis komplext formade aluminiumkonstruktioner som ofta används i kylning av elektronik. Effekter och resultat Det huvudsakliga målet var att utveckla ett GRM-baserat, värmeledande, korrosionsskydd för plattvärmeväxlare av rostfritt stål i saltvattenapplikationer. Materialen som användes i projektet var kommersiellt tillgängliga grafenbaserade material och organiska bindemedel med god effekt för korrosionsskydd av rostfritt stål. Flera olika tillvägagångssätt utvärderades:

grafta (ympa) polymer från grafenoxid
använda kommersiell grafenoxid i vattendispersion
dispergera kommersiellt grafenbaserat material direkt i bindemedel

Projektet kom att i slutändan fokusera på att dispergera kommersiella GRM i bindemedel, och att utvärdera korrosionsskyddet av beläggningarna. Resultaten visade tydligt att tillsatts av grafenbaserade material kan avsevärt förbättra korrosionsskydd för rostfritt stål i aggressiva miljöer. Dessa korrosionsskydd måste nu optimeras för att få fram en kommersiell produkt för plattvärmeväxlare av rostfritt stål. Några lärdomar är: a) det finns både för- och nackdelar med att använda grafenpulver och fördispergerad grafen(oxid). Det vill säga att dispergera grafen själv ställs mot att bli av med lösningsmedlet (vatten) när man använder färdigdispergerad grafen(oxid). b) valet av grafenprodukt samt hur det dispergeras är a och o för ett lyckat resultat när det gäller ytskikt. c) utvecklingen av nya grafenprodukter som finns på marknaden går mycket snabbt. Vissa leverantörer har gedigen egen kunskap och kan ge rekommendationer, men det är bra att jobba med en stor grupp som har möjlighet att ha egen erfarenhet, bra kontakter och översikt över det relevanta forskningsfältet. Se pressinformation från SP > (20141209) 103, 90

IR-Kameleont: Grafen för styr- och tryckbara kompositmaterial (avslutat)
Acreo Swedish ICT AB, Linköpings universitet och Saab
Björn Norberg 2014 – 2015 Projektets syfte var att studera hur grafen och ledande polymerer kan användas för att skapa kompositmaterial som är ... Syfte och mål Projektets syfte var att studera hur grafen och ledande polymerer kan användas för att skapa kompositmaterial som är styrbara och tryckbara, för exempelvis kamouflage. Projektet omfattade marknads- och materialstudier samt prototyptillverkning. Effekter och resultat Patentundersökningen och litteraturstudien, visade att forskningsområdet elektrokromism med grafen i kamouflage är väldigt ungt och få relevanta dokument hittades. Det finns ett stort antal företag som säljer grafen och marknaden växer snabbt. I detta projekt hade vi kontakt med ett par av dem för att studera olika tekniker för att använda grafen. En innovativ metod för konstruktion av elektrokroma prototyper, med och utan grafen, utvecklades för att studera prestanda på prototyperna. Överföring av multilagers CVD-grafen till polyethylene har gjorts. Mätning av IR-reflektans och IR-transmission hos CVD-grafen på polyolefiner har genomförts. Multilagers CVD-grafen på nickel har överförts till polyolefiner. Ytorna hos det överförda grafenet var tillräckligt för spektroskopiska mätningar. Projektet har ökat kunskaperna kring grafen och hur grafenkompositer kan skapas med tryckteknik. Projektet har även innefattat fysiska tester av grafen/polymerkompositer med avseende på vissa specifika karakteristika. Läs mer: Pressmeddelande från Saab > (20150806) 107,105, 90

Produktion av grafen på kiselkarbid för sensorer (avslutat)
Graphensic AB, Lindmark Innovation AB, Linköpings universitet
Amer Ali, Graphensic AB 2014 – 2015 Grafen på kiselkarbid utgör en möjlig plattform för olika sensorer (särskilt gas- och biosensorer). För att realisera ... Syfte och mål Grafen på kiselkarbid utgör en möjlig plattform för olika sensorer (särskilt gas- och biosensorer). För att realisera tillämpningarna så krävs en förståelse för den elektriska karakteristika som industriellt producerat material har. I projektet har aktörer samverkat med målet att industriellt kunna producera grafen på kiselkarbid i waferstorlek, och för detta verifiera val av kontakter och mätteknik för elektrisk karakteristika på materialet. Projektets aktörer sträcker sig från akademisk forskning och forskningsinstitut till industri. Projektet har etablerat ett samarbete mellan dessa som har långvarig karaktär. Effekter och resultat Graphensic har tillsammans med Linköpings universitet producerat grafenbaserade gassensorer med lovande resultat för ett flertal gaser som är av intresse vid mätning av luftkvalitet. Resultaten uppnåddes genom att skalbara depositionstekniker för tunna filmer användes, där grafen täcktes med nanopartiklar av metall och metalloxid. Parterna arbetar fortsättningsvis mot att mer ingående undersöka hur nanopartiklars fördelning/deposition påverkar sensorns prestanda och hur partikeldimensionen, oregelbundenhet och täckning kan kontrolleras vid produktion av större ytor av grafen i waferstorlek. Graphensic har även sökt patent för en grafenbaserad sensorutrustning. Inom denna förstudie har Acreo genom olika metoder karakteriserat material i waferstorlek för att säkerställa dess noggrannhet. Resultaten visar tydligt att Graphensics process för att framställa grafen har mognat och att materialet är homogent i större ytor än tidigare. Lindmark Innovation AB (Lindmark) har utvecklat en mätteknik för att elektriskt karakterisera ytresistansen hos grafen på kiselkarbid i waferstorlek. Med hjälp av denna har Graphensics material jämförts med grafen som producerats med andra metoder. Lindmark har även jämfört olika kontakteringsmetoder genom att mäta dess brusnivåer, vilka påverkas av materialval och kontakttyp. De preliminära resultaten av mätningarna visar att grafen på silikonkarbid har den lägsta brusnivån inom den här komparativa studien och är det mest stabila över tid. Framåt så arbetar Lindmark med att utveckla en kontaktfri metod för snabb och icke-invasiv karakterisering av de elektriska egenskaperna för grafen på kiselkarbid i waferstorlek. I framtiden så siktar parterna på att tillsammans producera utrustning för kommersiellt bruk. 96,107, 90

Vågledarintegrerade grafenbaserade IR-detektorer för optiska gassensorchip (avslutat)
Kungliga Tekniska Högskolan, KTH Skolan för elektro- och systemteknik, Senseair AB
Kristinn Gylfason KTH, Forskare Micro- och nanosystem 2014 – 2015 Utveckling av grafenbaserade fotodetektorer för infrarött ljus för användning i optiska gassensorer. Projektmålen var: 1... Syfte och mål Utveckling av grafenbaserade fotodetektorer för infrarött ljus för användning i optiska gassensorer. Projektmålen var: 1) Kunskapsöverföring 2) Integrering av grafen för IR-detektorer i gassensorer 3) Evaluering av prestanda 4) Evaluering av den kommersiella potentialen Effekter och resultat Projektet har lagt grunden för ökad förståelse av grafens potential för IR-detektering genom experiment med prototyper. Projektparterna har delat kunskap under projektets gång genom diskussioner om design och resultat, och genom skrivande av patent och en ansökan för uppföljningsfinansiering. KTH har utvecklat en ny tillverkningsprocess för frihängande kiselvågledare ovanpå vilka grafendetektorer kan integreras. Prestandan för frihängande kiselvågledare med integrerade platina-emittrar och detektorer har utvärderats. Den kommersiella potentialen har utvärderas. Utvecklingen har gjorts av vågledarintegrerade detektorer för mid-infrarött ljus, baserade på fristående grafenmembran, för användning i optiska gassensorchip. Framtagning av frihängande kiselvågledare har genomförts och de första prototyperna har utvärderats med integrerade ljuskällor och detektorer i platina. Eftersom utvecklingen av processen för frihängande kiselvågledare tagit något längre tid än planerat, har integrering av grafen inte kommit så långt som planerat, men vid förstudiens slut är alla bitar på plats för att påbörja det arbetet. 107, 90

Projekt

Sök projekt

Karakteriseringscheckar – kostnadsfri analys av grafenmaterial (Characterisation checks)

Samverkan för kommersiella tillämpningar med grafen – hösten 2018

Karaktärisering Round Robin – för analysleverantörer

Samverkansprojekt för kommersiella tillämpningar med grafen – våren 2018

Best Practice-projekt för tillverkning av grafenbaserade kompositer

FoI-projekt och Genomförbarhetstudier (2) 2017

Syfte och mål

Förväntad påverkan och resultat

Resultat

FoI-projekt och Genomförbarhetstudier (1) 2017

Lättviktslösningar med grafen – demonstratorprojekt 2017

Upplägg och genomförande

Förstudieprojekt och Forsknings- och innovationsprojekt sommaren 2016

Syfte och mål

Planerat upplägg och genomförande

Resultat

Efter projektets avslut

Förstudieprojekt och Forsknings- och Innovationsprojekt våren 2016

Förstudieprojekt samt Forsknings- och Innovationsprojekt 2015

Förstudieprojekt samt Forsknings- och Innovationsprojekt 2014