Polski grafen. To może być koniec snu o polskiej rewolucji technologicznej

Polska wypadła z wyścigu o pozycję światowego lidera w branży produkcji grafenu. Jeszcze niedawno mówiło się, że dzięki osiągnięciom ośrodków w Warszawie i w Łodzi staniemy się europejską Doliną krzemową. Dziś - gdy ojciec polskiego grafenu otrzymał wypowiedzenie - wyprzedzają nas prawie wszyscy. Wszystko przez politykę.

Na drodze do grafenowej potęgi Polski stanęły zakulisowe rozgrywki polityków, potem brak zainteresowania władz, brak funduszy na rozwój, brak przemysłu w Polsce, który chciałby i mógłby inwestować w grafen, a także osobiste ambicje i niechęci.

- Singapur wybudował ośrodki i laboratoria grafenowe, zanim jeszcze wiedziano, ilu w nich będzie pracować naukowców, wiedząc, że już trzeba inwestować w przyszły rozwój w tym kierunku - mówi w rozmowie z WP fizyk teoretyczny, dr Marcin Mucha Kruczyński z angielskiego Uniwersytetu w Bath.

Jeszcze parę lat temu wydawało się, że polski grafen jest na najlepszej drodze do tego, aby rzeczywiście zaistniał w świecie. W 2010 zespół z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) pod przewodnictwem dr. Włodzimierza Strupińskiego opatentował tanią metodę wytwarzania wysokiej jakości grafenu warstwowego, to wtedy świat po raz pierwszy usłyszał o "polskim grafenie". W 2012 roku Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, w ramach programu GRAF-TECH, rozdzieliło między polskie ośrodki pierwszą transzę z 65 mln złotych na rozwój sposobów produkcji tego materiału. Dzięki temu w warszawskim ITME rozwinięto sposób produkcji wielkoformatowego grafenu warstwowego oraz tzw. grafenu płatkowego, wykorzystywanego do "wzmacniania" stopów metali i innych materiałów. Zaczęły pojawiać się pierwsze kontrakty i pieniądze z zewnątrz. W 2015 Politechnika Łódzka stworzyła i opatentowała technologię produkcji grafenu warstwowego o rozmiarach krystalitów wpływających na podwyższenie jego jakości.

Grafen nazywany jest materiałem dwuwymiarowym. Są to pojedyncze atomy węgla ułożone jeden obok drugiego, niczym plaster miodu. Dzięki temu grafen jest niezwykle lekki i wytrzymały. Jego unikalne właściwości pozwolą na stworzenie np. filtrów do wody (może odfiltrować sół z wody morskiej), superszybkich procesorów, błyskawicznie ładujących się baterii. Może mieć też zastosowanie w biomedycynie (w leczeniu raka mózgu - glejaka) i wielu innych branżach (domieszki z grafenu płatkowego mogą wzmocnić stopy metali i tworzyw sztucznych). Istnienie grafenu w przyrodzie było uważane za niemożliwe. Jednak w 2004 roku udało się jednak stworzyć ten materiał zespołom z Georgii i Manchasteru. Odkrycie było na tyle przełomowe, że już w 2010 dwóch naukowców z Manchesterów otrzymało za nie nagrodę Nobla.

Sytuacja zaczęła się psuć w latach 2015-2016. Pieniądze z programu się skończyły, a firmy, które podjęłyby ryzyko i zainwestowały w dalszy rozwój ,nie pojawiały się, tak jak to zakładały projekty. W większości ośrodków badania praktycznie stanęły w miejscu. Chociaż powstały technologie, to za wcześnie było na opracowanie gotowych produktów, z którymi można by wyjść na rynek. ITME kontynuowało intensywne badania w ramach programu europejskiego Graphene Flagship, do którego jako jedyny z Polski został zaproszony dr Strupiński z zespołem. Jego team realizował jeszcze dwa inne projekty europejskie w zakresie aplikacji grafenu dla zastosowań w super continuum oraz w technologii elektroniki krzemowej.

ITME zaczęło się jednak borykać z problemami i aferami: nominacja długoletniego dyrektora Instytutu na kolejna kadencję nie została przyjęta przez ówczesnego ministra gospodarki.

Oskarżenia o zniszczenie potencjału ITME padły pod adrersem PSL i Janusza Piechocińskiego, który był w tamtym okresie ministrem gospodarki. Nie przyjął on nominacji dr. Zygmunta Łuczyńskiego i polecił rozpisanie nowego konkursu.

- Dr Łuczyński został wybrany niezgodnie z przepisami - mówi mi w rozmowie telefonicznej Janusz Piechociński. - Wg regulaminu komisja wybiera dyrektora z pośród minimum dwóch kandydatów, a dr Łuczyński jako jedyny pozostał w ostatniej fazie konkursu. Taki scenariusz powatarzało się od lat. Do konkursu stawał on i inny pracownik Instytutu, który na końcu się wycofywał. Myślał, że może w ten sposób oszukiwać kolejne komisje - dodaje Janusz Piechociński.

Nowy dyrektor powołany przez ministra w 2015r. nie zdołał zapewnić wystarczającej liczby nowych kontraktów, rozpadł się zespół, który opracował przełomowe sposoby produkcji grafenu, a pieniądze z grantów się zmniejszyły się.

- 65 mln zł z programu TECH-GRAF wystarczyło na rozpoczęcie badań – mówi w rozmowie z WP dyrektor ds. naukowych w ITME, dr Katarzyna Pietrzak – ale to wszystko. Zabrakło funduszy na przygotowanie konkretnych rozwiązań, produktów, które można by zaproponować firmom.

Przełomowy patent Politechniki Łódzkiej też nie przełożył się na kontrakty i zamówienia. Od 2015 roku nie pojawił się żaden nabywca.

- Technologia istnieje, ale nie ma nią na razie kupców – potwierdza w rozmowie z WP rzeczniczka firmy SECO/WARWICK, która dostarczyła Politechnice Łódzkiej specjalistyczny piec do produkcji grafenu.

A co w tym czasie dzieje się na świecie i w Europie?

- W Azji wydaje się na grafen ogromne pieniądze – mówi w rozmowie z WP "ojciec polskiego grafenu" dr Włodzimierz Strupiński. Chiny inwestują w rozwój wyświetlaczy i baterii w telefonach,. Gdy tylko ich produkcja stanie się bardziej opłacalna od dotychczasowych, to nas nimi zaleją. Tak samo intensywnie w grafen inwestuje Korea Południowa (Samsung podobno zainwestował w rozwój tyle co cała Europa)
, Japonia i Singapur budujący puste laboratoria "na zapas".

W Europie, w Manchesterze powstał Narodowy Instytut Grafenu za ponad 100 mln funtów. Pracuje tam wielu wybitnych naukowców z Anglii i całego świata, a wokół zebrało się ponad 40 firm, które myślą nad funkcjonalnymi aplikacjami dla grafenu. W Polsce takich firm jest zaledwie kilka.

Grafen z ITME miała sprzedawać specjalnie do tego celu powołana spółka skarbu państwa Nano-Carbon, która w przeciwieństwie do konkurencji, nie podbiła rynku, chociaż dysponowała najlepszymi produktami.

- Do końca nie rozumiem, dlaczego tak się stało – mówi mi dr Włodzimierz Strupiński. – Hiszpańska Graphenea, czy amerykański Graphene Supermarket zarabia miliony Euro i USD na sprzedaży grafenu do celów badawczych, często gorszej jakości niż ten wytwarzany w ITME. Może to sprawa zbyt pasywnego marketingu i braku odpowiedniego zespołu w spółce - naukowców, którzy by się znali na grafenie. Nie pomogło też traktowanie Nano Carbon przez dyrekcję ITME jako konkurencji w stosunku do instytutu – podsumowuje Strupiński.

Szansą dla Polski może być mocniejsza współpraca z biznesowymi partnerami europejskimi, skoro u nas ich nie ma, nie mają pieniędzy lub nie są zainteresowani nowymi technologiami. Taką szansą jest europejski projekt "Graphene Flagship" zrzeszający ośrodki naukowe i firmy zainteresowane wykorzystaniem grafenu. Takie kraje jak Wielka Brytania, Włochy czy Hiszpania mają w nim po kilkudziesięciu partnerów. Polska – dwóch, a od 1 kwietnia 2018 tylko jednego – ITME. Firma TopGaN, jako tzw. partner programu (nie będący uczestnikiem) dostarcza tranzystory z innych materiałów, które później "wzbogacane" są o grafen przez inną europejską firmę. Cały projekt jest dodatkowo dopiero w fazie proof-of-concept, czyli próby stworzenia sprzedawalnego produktu.

Nie znaczy to jednak, że Polska jest nieobecna w "Graphene Flagship". Była głównym dostawcą grafenu do badań dla ośrodków naukowych i firm. Miała też mocną pozycję dzięki osobistemu zaangażowaniu dra Włodzimierza Strupińskiego i stworzonego przez niego świetnego, zaangażowanego zespołu.

- W świecie europejskiego grafenu każdy wie, kim jest Włodek Strupiński – mówi w rozmowie z WP dr Mucha-Kruczyński pracujący na co dzień w Wielkiej Brytanii. – On jest praktycznie twarzą polskiego grafenu na tym forum.

Dr Strupiński nie będzie już jednak dłużej oficjalnie reprezentował Polski ani prowadził badań nad grafenem w ITME. Z końcem listopada odchodzi z Instytutu. Został zwolniony.

- Szczerze mówiąc, to nie wiem jakie są za tym przesłanki – mówi w rozmowie z WP doktor. - Jeden dyrektor odwołał mnie z funkcji szefa zespołu, a drugi zaproponował rozwiązanie umowy. Jest to dla mnie tym bardziej niezrozumiałe, że badania zespołu, któremu przewodziłem wywindowały Instytut na szczyt list ośrodków naukowych i były z tego też konkretne pieniądze – dodaje.

W ITME prace nad grafenem znacznie spowolniły. Brakuje funduszy i wykształconej kadry. Kiedyś sale Instytutu byłe za małe, aby pomieścić wszystkich naukowców i aparaturę technologiczno-badawczą. Dziś dla zwiększenia zysków są wynajmowane firmom zewnętrznym.

Na szczęście nie przekreśla to polskiego potencjału w pracach nad grafenem. Ten jest ogromny – mówi WP dr Strupiński.

- Jest w Polsce kilka zespołów, które prężnie pracują nad tym materiałem: wydziały fizyki Politechniki Warszawskiej, UW, Uniwersytetu Łódzkiego, Politechniki Łódzkiej, gdzie prof. Kula stworzył nowatorski sposób produkcji – mówi doktor. – Uniwersytet Zachodnio-Pomorski czy Uniwersytet w Bydgoszczy (UTP), który dopiero zaczyna pracę nad grafenem, ale mają wsparcie firmy Nano MTG, która ma już kilka patentów (jeden z nich, grafen w mikrofonie, złożyli na tydzień przed Apple) – dodaje.

Po zwolnieniu z ITME dr Włodzimierz Strupiński chce zająć się integracją polskich ośrodków i firm, aby razem walczyć o granty i projekty, intensywnie współpracując nadal z ośrodkami naukowymi i komercyjnymi w Europie i na świecie, zwłaszcza w Azji.

- Brakuje w Polsce wsparcia ze strony rządu. Nie musiałoby się to nawet wiązać z dofinansowaniami, a raczej ze zorganizowaniem wspólnej pracy i stworzeniem jednego konsorcjum – mówi mi doktor. – Po ITME mam zamiar się właśnie tym zająć, ale wiadomo że wsparcie rządu i ministerstwa jest nie do przecenienia. A jeśli nie będzie efektów i wsparcia, to nie muszę narzekać na brak ofert z za granicy.