Nie chodzi o kolejną wariację na temat cienkiej warstwy węgla, ale o próbę zbudowania z niego lekkiej, porowatej struktury, która ma wykonywać bardzo konkretne zadania. W centrum tej historii znajduje się pianka grafenowa rozwijana w projekcie Bio.3DGREEN. Jest to europejski program badawczo-rozwojowy koordynowany przez Laser Zentrum Hannover, który trwa od maja 2025 do października 2028 roku. Mówimy więc nie o gotowym produkcie, ale o technologii, która dopiero ma udowodnić, że da się ją sensownie wytwarzać, skalować i wdrażać tam, gdzie liczą się niska masa, odporność na obciążenia oraz tłumienie hałasu i drgań. Unijne finansowanie projektu wynosi prawie 5 mln euro, czyli około 21,38 mln zł.
Biooparta pianka grafenowa, czyli gąbczasta struktura o wielkich obietnicach
W tym projekcie nie chodzi o klasyczny grafen kojarzony z ultracienką warstwą atomów węgla, ale o przestrzenną, gąbczastą strukturę opartą na grafenie. Taka forma ma zupełnie inny sens użytkowy. Zamiast cienkiego materiału o imponujących parametrach w skali mikro dostajemy bowiem trójwymiarowy układ, który może pochłaniać energię uderzeń, tłumić drgania i wracać do wcześniejszego kształtu po ściskaniu. Właśnie dlatego pianki grafenowe są interesujące dla szerszego przemysłu znacznie bardziej niż sam “czysty grafen”.
Czytaj też: Sekret bezemisyjnych samolotów. Lotnictwo potrzebuje paliwa przyszłości, ale musi wygrać z fizyką
W projekcie Bio.3DGREEN szczególnie ważne jest to, że materiał ma być biooparty. Oficjalny opis mówi o grafenie pochodzącym z surowców opartych na oleju roślinnym. To samo w sobie odróżnia ten kierunek od wielu wcześniejszych prób budowania zaawansowanych materiałów w oparciu o komponenty związane z chemią kopalną. Celem nie jest więc wyłącznie uzyskanie dobrej odporności mechanicznej, ale także ograniczenie środowiskowego kosztu produkcji i stworzenie alternatywy dla klasycznych pianek oraz elastomerów stosowanych dziś w przemyśle.
Tak naprawdę sam grafen nie wystarczyłby, żeby ten projekt wyróżniał się na tle dziesiątek innych badań. Kluczowe jest to, że zespół chce oprzeć produkcję na prekursorach pochodzących z odnawialnych olejów roślinnych. Projekt opisuje to wprost jako biooparte wejście materiałowe, które ma ograniczyć zależność od surowców kopalnych i jednocześnie wpisywać się w szersze cele gospodarki obiegu zamkniętego. Partnerzy deklarują też pełne analizy cyklu życia i kosztu cyklu życia oraz odzysk materiałów po procesie wytwarzania.
Cały projekt nie sprowadza się jednak tylko do wymyślenia nowej receptury. Równie ważne jest opracowanie procesu wytwarzania, który ma objąć druk 3D z oleju roślinnego oraz proszku metalicznego pokrytego niklem. Jednak samo opracowanie materiału to jedno. Przemysł potrzebuje też powtarzalności, kontroli jakości, stabilnych parametrów i kosztów, które nie rozsypują się przy przejściu z próbki na większą serię. Bio.3DGREEN deklaruje dojście do poziomu gotowości technologicznej TRL 6, a to oznacza ambicję pokazania rozwiązania w warunkach znacznie bliższych praktyce niż klasyczne badania laboratoryjne. Nadal jednak mówimy o etapie rozwojowym, a nie o gotowym standardzie dla producentów samolotów czy samochodów.
Dlaczego taka pianka grafenowa może być ważna?
Największą zaletą tej klasy materiałów jest połączenie cech, które zwykle trudno zestawić w jednym komponencie. Pianka ma być bowiem lekka, sprężysta, odporna na wielokrotne obciążenia, a przy tym zdolna do pochłaniania energii. Jest to bardzo istotne wszędzie tam, gdzie konstrukcja pracuje pod wpływem drgań, uderzeń, zmian obciążenia i hałasu. Oficjalne materiały projektu wskazują tu przede wszystkim na przemysł motoryzacyjny, lotniczy i morski, ale tego typu materiał sprawdzi się wszędzie, gdzie chodzi o zastosowania związane z tłumieniem wibracji, ograniczaniem hałasu, amortyzacją oraz budową lżejszych struktur pomocniczych.
W przypadku takich materiałów najważniejsze pytania przychodzą na końcu. Czy pianka zachowa właściwości po długiej pracy w zmiennej temperaturze i pod obciążeniem? Czy uda się utrzymać jakość przy bardziej złożonych kształtach? Czy koszt wytwarzania nie okaże się zbyt wysoki względem obecnych pianek, elastomerów i innych materiałów NVH? I wreszcie, czy ekologiczna narracja wytrzyma zderzenie z pełnym bilansem produkcji i odzysku? Bio.3DGREEN sam wpisuje te zagadnienia w swoje cele, mówiąc o trwałości w ekstremalnych warunkach, analizach kosztowych, recyklingu i ocenie całego cyklu życia.
Czytaj też: Jeśli ta broń trafi na służbę, to lotnictwo wojskowe zmieni się raz na zawsze
To jednak nie osłabia znaczenia projektu. Wręcz przeciwnie. Najciekawsze w tej historii jest to, że ktoś próbuje połączyć kilka trudnych rzeczy naraz: nowy materiał, biooparte źródło surowca, przemysłowy sens zastosowania i addytywną produkcję, która ma dać odpowiednią geometrię i skalę. Jeśli Bio.3DGREEN dowiezie choć część tych założeń, to grafen może wreszcie przestać być głównie bohaterem laboratoryjnych obietnic i zacząć funkcjonować jako materiał od konkretnej roboty – tłumienia, odciążania i ochrony komponentów tam, gdzie każdy gram i każda wibracja naprawdę mają znaczenie.
