Nový grafenový kompozit Gratek slibuje revoluci v průmyslové výrobě: je lehčí, pevnější a šetrnější ke strojům než tradiční sklolaminát. Za jeho vývojem stojí kanadský inženýr Nello David Sansone a průlomová technologie, která dává grafenu konečně praktické využití.
Plast vyztužený sklem, po desetiletí všudypřítomný materiál v průmyslu, čelí existenční výzvě v podobě nového, pevnějšího a lehčího grafenového kompozitu. Nový kompozitní materiál, nazvaný Gratek, využívá nejlepší vlastnosti grafenu k vytvoření materiálu, který je objektivně lepší než tradiční sklem vyztužený plast používaný téměř ve všech aspektech průmyslové výroby. Za tímto průlomovým objevem stojí Nello David Sansone z Torontské univerzity, který představuje realizaci vývoje, jenž již léta hrozí odchodem běžných průmyslových surovin do důchodu: nahrazení grafenem, materiálem dvěstěkrát pevnějším než ocel.
Grafen jako materiál budoucnosti
Grafen je forma uhlíku tvořená jedinou vrstvou atomů uspořádaných do voštinové struktury. Od svého objevu v roce 2004 je díky svým výjimečným vlastnostem předmětem intenzivního studia. Nejenže je extrémně pevný, ale je také vynikajícím vodičem elektřiny a tepla, což z něj činí ideální materiál pro širokou škálu průmyslových a technologických aplikací. Jeho potenciál je tak velký, že byl označen za „materiál budoucnosti“.
Může to znít jako nudné téma, ale vývoj společnosti Gratek je významný, protože řeší hlavní překážku, která dosud bránila průmyslovému využití grafenu: jeho tendenci shlukovat se při zpracování. Tyto shluky koncentrují napětí na slabých místech, což způsobuje selhání a prasknutí materiálu.
Technika, kterou Sansone vyvinul během své práce u výrobce automobilových dílů Axiom Group, tento problém řeší tím, že nanotroubky grafenu přilnou výhradně ke skleněným vláknům v polypropylenové matrici, čímž se zabrání jejich shlukování. V podstatě je rovnoměrně přilepí k jinému materiálu, aby se zabránilo jejich nerovnoměrnému shlukování.
Tento proces nejenže zpevňuje vlákna, ale také umožňuje použít menší množství grafenu. Výsledkem je kompozit, který obsahuje méně než 1 % grafenu a je přibližně o 20 % pevnější a o 18 % lehčí než běžný plast vyztužený sklem.
Mnoho kladů a jeden zápor
Nejbližší uplatnění má Gratek v automobilovém průmyslu (ačkoli jej lze použít v nesčetných odvětvích, včetně medicíny). Lehkost a pevnost materiálu jsou rozhodujícími vlastnostmi pro výrobu bezpečnějších a energeticky účinnějších vozidel. Nižší obsah skla v plastu navíc snižuje opotřebení strojů, které díly vyrábějí.
Nic však není dokonalé a tento materiál má i jednu nevýhodu (i když si nemyslím, že je to tak velký problém): zařazení grafenu omezuje jeho barvu na černou. Pokud jste však příznivci barev, společnost Sansone vyvinula alternativní materiál s názvem Clatek, který místo grafenových nanotrubiček používá halloysitové nanotrubičky (druh jílu).
Na tomto případu není zajímavý samotný průlom, ale kontext, ve kterém byl vyvinut, protože grafen se postupně začleňuje do stále více aspektů průmyslu a každodenního života.
Vliv grafenu na světový průmysl
Iniciativy, jako je evropský projekt Giance, který je součástí konsorcia Graphene Flagship, pracují konkrétně na vývoji a testování inovativních řešení na bázi grafenu pro odvětví, jako je automobilový a letecký průmysl. Kromě toho globální trh s grafenem dosáhl v roce 2025 „kritického inflexního bodu“, kdy přechází od výzkumu ke komerční životaschopnosti, přičemž zdokumentované investice do tohoto odvětví přesahují 1,2 miliardy dolarů.
Grafen se úspěšně začleňuje do baterií, které umožňují rychlejší nabíjení, odolnějších pneumatik, motocyklových přileb, které lépe rozkládají síly nárazu, a dokonce i do čištění vody. Ale asi nejšťavnatější zvěst o tomto materiálu je, že by jej mohly využívat velké společnosti, jako jsou Tesla, Samsung a Apple, k vývoji nových produktů. Vypadá to, že nás čeká černá budoucnost, ale to kvůli barvě grafenu, ne proto, že by se zkazil.
Clatek nabízí podobný výkon, ale je bílý a lze jej barvit a natírat. Očekává se, že Gratek získá do konce roku některý z velkých výrobců automobilů, zatímco Clatek by měl být komerčně dostupný do dvou let.
Budoucnost grafenu
Grafen má být klíčovou složkou příští generace průmyslových materiálů. Jeho schopnost zlepšovat účinnost a výkon výrobků je nepopiratelná a s vývojem nových technik pro jeho výrobu a použití se pravděpodobně dočkáme ještě širšího uplatnění v nejrůznějších odvětvích. Grafen slibuje revoluci ve způsobu výroby a používání materiálů, od elektroniky až po medicínu.