Sytuacja może się wkrótce zmienić dzięki inicjatywie, która wychodzi naprzeciw temu problemowi. University of Manchester wraz z brytyjskim Narodowym Laboratorium Fizycznym przeprowadziły największe na świecie badanie mające na celu ustanowienie globalnego, wiarygodnego standardu pomiarowego. W projekcie uczestniczyło aż piętnaście wiodących instytutów badawczych, a wypracowane rezultaty mają stać się podstawą dla nowej specyfikacji ISO.
Mikroskopia elektronowa jako klucz do kontroli jakości
Sercem nowej metody jest transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) wsparta analizą dyfrakcyjną. To połączenie pozwala na precyzyjne rozróżnienie, czy badana próbka to rzeczywiście pojedyncza warstwa atomów węgla, czy struktura wielowarstwowa. Różnica, choć niewyobrażalnie mała w skali makro, ma kolosalne znaczenie dla kluczowych właściwości materiału, takich jak przewodnictwo czy wytrzymałość mechaniczna.
Czytaj także: Rozwiązali największy problem współczesnej elektroniki. Hyundai wspiera, patenty są, a próbki wysłane
Dotychczas laboratoria na całym świecie stosowały rozmaite, często niezsynchronizowane procedury pomiarowe, rzadko uwzględniając pełną analizę niepewności. Nowy protokół jest odpowiedzią na tę niekonsekwencję. Co istotne, został zaprojektowany z myślą o praktycznym zastosowaniu w typowo wyposażonych laboratoriach materiałoznawczych, bez konieczności inwestycji w ultraspecjalistyczny sprzęt. Dla mniejszych podmiotów, które nie dysponują własnym mikroskopem TEM, Narodowe Laboratorium Fizyczne oferuje komercyjne usługi pomiarowe we współpracy z Royce Institute. To może być realna szansa na certyfikację dla firm, które dotąd nie mogły sobie na to pozwolić.
Pewność w dostawach materiału otwiera nowe możliwości
Potencjalne zastosowania grafenu brzmią niezwykle atrakcyjnie. Obejmują one między innymi konstrukcje lekkich pojazdów elektrycznych, ultracienkie i wytrzymałe ekrany dotykowe, a także zaawansowane czujniki biomedyczne i komponenty elektroniczne nowej generacji. Problemem pozostaje jednak ryzyko związane z wdrażaniem technologii, której podstawowy budulec nie ma gwarantowanej, jednolitej jakości. Nowy standard ma właśnie to ryzyko minimalizować.
Różnica między materiałem jedno- a dwuwarstwowym może decydować o sukcesie lub porażce całego projektu produktowego. W przypadku czujników przekłada się to bezpośrednio na ich czułość, a w elektronice – na wydajność i stabilność działania. Prace nad standaryzacją nie zaczęły się od zera; opierają się na przewodniku dobrej praktyki NPL „Characterization of the Structure of Graphene”, który stał się jednym z najczęściej pobieranych dokumentów w historii tej instytucji. Teraz te wytyczne mają przybrać formę międzynarodowego standardu ISO, którego publikację planuje się na rok 2026.
Krok w dobrą stronę, ale długa droga przed nami
Bez wątpienia ustanowienie wiarygodnej metody weryfikacji to niezbędny krok na drodze do komercjalizacji grafenu. To racjonalne podejście, które najpierw stawia na porządne narzędzia pomiarowe, a dopiero potem na masową produkcję. Metodologia opracowana przez zespół z Manchesteru i NPL może zresztą posłużyć jako wzorzec dla standaryzacji innych materiałów dwuwymiarowych, które coraz śmielej wkraczają do laboratoriów.
Czytaj także: Przełomowe badania nad grafenem zaskakują fizyków na całym świecie. Ta technologia może uwolnić ludzkość od strat energii
Niektórzy mogą się jednak zastanawiać, czy sam standard wystarczy, by grafen z materiału wiecznej przyszłości stał się materiałem naszej teraźniejszości. Wyzwania związane z opłacalną, powtarzalną produkcją na dużą skalę oraz integracją z istniejącymi procesami technologicznymi wciąż pozostają. Międzynarodowa specyfikacja to dopiero początek długiej gry, ale gra ta wydaje się wreszcie toczyć na jasno określonych zasadach. To powód do ostrożnego optymizmu dla wszystkich, którzy od lat obserwują rozwój tej fascynującej technologii.