Całe przedsięwzięcie nabiera międzynarodowego rozmachu, a to dzięki współpracy Polaków z belgijskim Uniwersytetem Hasselt oraz prestiżowym California Institute of Technology. Gdańska uczelnia otrzymała na te badania prawie 1,5 miliona złotych z Narodowego Centrum Nauki. Pytanie na teraz brzmi więc prosto – czym jest ta kolejna obiecująca technologia? Odpowiedź na to, czy kiedykolwiek wyjdzie poza mury laboratorium, jest już zupełnie inną kwestią.
Gdy diament łączy siły z grafenem. Hybryda o wyjątkowych właściwościach
Diafit to hybrydowy materiał czerpiący z właściwości zarówno diamentu, jak i grafenu. Powstaje z połączenia dwóch odmian alotropowych węgla, bo diamentu słynącego z niezwykłej trwałości oraz grafenu znanego z doskonałego przewodnictwa. Jak tłumaczy prof. Robert Bogdanowicz z Katedry Metrologii i Optoelektroniki, kluczową przewagą nowego materiału ma być jeszcze lepsze przewodnictwo w porównaniu z samym grafenem.
Czytaj też: Wielka kontrola pomp ciepła przyniosła szokujące wyniki. Tysiące Polaków może mieć problem
Zasadniczy cel badaczy to połączenie dwóch światów – pojemności energetycznej charakterystycznej dla akumulatora z niemal natychmiastową szybkością ładowania typową dla kondensatorów. Innymi słowy, chcą rozwiązać problem związany z faktem, że obecnie używane akumulatory litowo-jonowe oferują przyzwoitą pojemność, jednak wymagają długiego ładowania. Z kolei kondensatory ładują się w mgnieniu oka, ale nie potrafią magazynować energii na dłużej. Diafit miałby stanowić rozwiązanie tego odwiecznego dylematu.
Międzynarodowa współpraca naukowa. Trzy ośrodki, wspólny cel
Projekt wyróżnia się skalą międzynarodowej kooperacji, gdzie każdy z partnerów wnosi unikalne kompetencje. Zespół z Gdańska koncentruje się na wytwarzaniu materiału oraz prowadzeniu badań strukturalnych, elektrochemicznych i elektronowych. Belgijski zespół prof. Nianjun Yang specjalizuje się w zaawansowanych technikach obrazowania i analizie kinetyki magazynowania ładunku, a amerykański Caltech wspiera przedsięwzięcie poprzez symulacje komputerowe i planowanie parametrów z wykorzystaniem algorytmów sztucznej inteligencji. To właśnie uczenie maszynowe może okazać się kluczowym elementem układanki.
Czytaj też: Inteligentny dom to sensowne oszczędności. Technologia zwraca się szybciej niż myślisz
Prof. Bogdanowicz zwraca uwagę, że zespół pracuje ze strukturami tysiące razy mniejszymi od ludzkiego włosa, gdzie precyzja ma fundamentalne znaczenie. Gdańscy naukowcy wykorzystują bowiem zaawansowane technologie plazmowe i laserowe do tworzenia precyzyjnie kontrolowanych struktur, co stanowi istotną różnicę w porównaniu z konwencjonalnymi metodami wytwarzania materiałów do magazynowania energii.
Potencjalne zastosowania diafitu. Od transportu po elektronikę użytkową
Gdyby badania zakończyły się sukcesem, diafit mógłby znaleźć zastosowanie w kilku kluczowych obszarach. Jednym z najbardziej spektakularnych byłoby skrócenie czasu ładowania pojazdów elektrycznych do poziomu porównywalnego z tradycyjnym tankowaniem paliwa. Obecnie ładowanie elektryka zajmuje od kilkunastu minut przy najszybszych ładowarkach do kilku godzin przy standardowych gniazdkach domowych. Taka zmiana mogłaby zasadniczo wpłynąć na rozwój elektromobilności.
Kolejnym obiecującym kierunkiem jest magazynowanie energii ze źródeł odnawialnych. Farmy słoneczne i wiatrowe borykają się z problemem niestabilnej produkcji prądu, bo słońce nie świeci przecież całą dobę, a wiatr ma swoje kaprysy. Skuteczne magazyny energii są więc niezbędne dla dalszego rozwoju OZE. Diafit potencjalnie mógłby znacząco poprawić zarówno pojemność, jak i szybkość ładowania takich systemów. Trzecim naturalnym obszarem zastosowań pozostaje elektronika użytkowa. Smartfony, laptopy i tablety mogłyby zyskać mniejsze akumulatory o dłuższym czasie pracy, co jest szczególnie istotne w dobie aplikacji wykorzystujących sztuczną inteligencję, znanych z dużego apetytu na energię.
Czytaj też: Jedziesz, a “paliwa” nie ubywa. Każdy z nas może przejechać się “drogą przyszłości”
Warto jednak pamiętać, że badania znajdują się na wczesnym etapie, a droga od laboratoryjnego sukcesu do komercyjnego produktu bywa wyboista. Historia technologii zna wiele obiecujących materiałów, które nigdy nie opuściły murów uczelni z powodu problemów ze skalowalnością produkcji lub zbyt wysokich kosztów wytwarzania.