Behandlingen gör det vita tyget kolgrått.   Klicka för större bilder!

Det lilla Linköpingsbolaget Grafren har en unik metod att producera stora flagor av grafen. Av det tillverkar Grafren elektriskt ledande tyg och kompositer.

Potentiella kunder utvärderar idéer som datahandskar, lakan som varnar för liggsår, flygplansvingar som smälter is och varma fodral för både batterier och dykare.

Du kanske själv får idéer? En bekväm foliehatt i tyg, kanske? Då är det bara att beställa lite tyg från Linköping och börja labba.

Företaget har under sin korta existens redan hunnit byta spår ett par gånger.

Erik Khranovskyy

Historien började år 2018 med att Linköpingsforskaren Erik Khranovskyy blev sugen på att förvandla sina forskningsresultat till verklighet.

Han bläddrade bland sina 80-talet publicerade artiklar och valde ut ett vattenreningsreningsfilter för tungmetall. Därav företagsnamnet – ”Grafren”.

Filtret blev extremt effektivt. Tyvärr blev det även extremt dyrt, så det hittade ingen marknad.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen. Prenumerera kostnadsfritt!

Vidare till nästa idé: 3D-utskrift av proteser av polymerer och grafen. Den produkten övergavs när Grafren insåg hur lång tid en certifiering tar i den medicinska världen.

Den tredje idén är basen för Grafrens verksamhet idag: en metod att sortera grafenflagor.

Ett tryck på duken och en strömkrets sluts och en diod tänds och släcks. Det där är inte lödtenn. Dioden är fastknuten.

Dagens grafenmaterial är vanligen en mix av flagor i olika tjocklek och storlek. Grafren kan sortera dem. De tunna och stora är intressantare.

Företaget är såvitt känt ensam om att kunna producera grafen bestående av enbart stora flagor. Metoden är patentskyddad.

Som affärsidé skulle det kunna fungera så att Grafen kommer till din fabrik och installerar sin sorteringsprocess i steget efter din grafenproduktion.

Hela ytan blir lagom varm, till skillnad från en vanlig värmefilt där en metalltråd löper genom tyget och lite för varm.

Ingen har dock nappat på detta. Det finns ingen efterfrågan på volymer – materialet väntar fortfarande på sitt stora genombrott.

Däremot är många intresserade av ledande tyg. Grafren skickar prover runt hela Europa, och även längre bort.

Ledande tyg? Jo, Grafren har upptäckt – till sin glada överraskning – att det går att ”impregnera” tyg med de stora grafenflagorna, och att tyget då blir ledande. Metoden blev till ett andra patent.

Ingen annan har ledande tyg. Potentiella kunder utvärderar idéer. Några av dem är nu på väg mot skarpa tillämpningar.

Storleken på flagorna gör skillnad. Grafren jobbar med flagor med ungefär samma proportioner som bäddlakan – cirka 1 nanometer tjockt och 1–2 mikrometer brett.

Tyget doppas i ett bläck av flagor. Elektrostatiska krafter gör att de sveper sig runt tygets fibrer. Därefter upprättas jonbindningar i ett antal processteg vilket ger stabilitet.

Skikt på skikt av grafenflagor byggs upp längs fibrerna, i kanske tusen lager. Det är som att bygga papier-maché i mikrometerskala.

Det är de detaljer vi får veta. Dörren till rummet där tillverkningen sker är låst. I ett skåp i verkstaden står en vätskebehållare med det grafenbläck som tyget får bada i. Några gram kolsvarta grafenflagor i några liter destillerat vatten.

Resistansen varierar med hur hårt jag trycker ihop fingrarna. Ledningsförmågan ändras kvasilinjärt mot kraften. Strömmen går genom tråden, och genom grafentyget till en korsade likadan zigzag-tråd på baksidan

Tyget känns som tyg, helt enkelt. Det blir svart, lite glansigt och fyra gram tyngre per kvadrat.

I övrigt blir det ingen skillnad. Utom att tyget nu leder värme och el, och isolerar från elektriska fält. Tillverkningen kan styras så att ytresistansen blir mellan tio ohm och fyra megaohm per kvadratmeter.

En tillverkare av sjukhusmadrasser kan bli den första skarpa kunden. Det går lätt att bygga en trycksensor av två bitar av tyget. Ett lapptäcke av sådana tygbitar ger tryckmätningar på olika koordinater vilket gör att patientens byte av kroppsställning kan följas. Det kan utnyttjas för att upptäcka risk för liggsår, som är ett stort folkhälsoproblem.

Sensorn kan bakas in i en XR-handske eller en handske för rehabilitering. Den omärkliga sensorn kan monteras så den exempelvis känner när användaren trycker ihop fingrarna eller greppar tag om ett föremål, inklusive styrkan på trycket. Potentiella kunder testar möjligheterna.

Också uppvärmt tyg är i grunden trivialt att implementera – anslut plus och minus i varsin ände.

Hela ytan värms då upp homogent medan det i vanliga värmefiltar är insydda metalltrådar som värms.

Värmetyg ska testas nästa år i ett fodral som håller ett batteri vid lämplig temperatur. Det är för militär användning. Norsk och brittisk militär testar prototyper nu.

Uppvärmning av människor kan bli ett viktigt produktområde. Ett tyskt företag vill ha en uppvärmningsfilt för fjällräddning – där är ”mjuk” och ”lätt” starka krav.

En uppvärmd dykardräkt är en annan idé.

Elektroniktidningen föreslår att tyget ska värma elbilsbatterier. Grafren har tänkt på det men har en ännu bättre idé: det går nämligen även att bygga in grafenflagorna i glasfiber.

En sådan komponent skulle bli ett lättviktigt lock ovanpå batteripacket, med bonus att det avgränsar passagerarna från elektromagnetiska fält. Och att det ökar säkerheten genom att grafenskiktet bromsar eld från att sprida sig.

Grafen i glasfiber

Grafen i glasfiber skulle även byggas in i en flygplansvinge eller drönarrotor, för avisning. GKN Aerospace utvärderar idén.

Utveckling och tillverkning sker på plats i Grafrens blygsamma lokaler i Linköping. Ett mötesrum och ett kontorsrum, en korridor med en hörna med köksbord, kaffebryggare och kylskåp. Ett rum med materialprover. En verkstad. Innerst en låst produktionsanläggning.

En vägg är fylld med patent från olika jurisdiktioner. I ett hörn står en provdocka med ett heltäckande underställ. Det är inte riktigt grafentyg utan bara en demo.

Lokalerna ska snart rivas. Det är praktiskt. Grafren kan behandla dem lite som de vill – kanske såga upp ett hål i väggen – utan att någon kommer springande och protesterar.

Mike Zhybak

Teknikchefen Mike Zhybak demonstrerar grafentyget för Elektroniktidningen.

Värmefilten är en trivial konstruktion – plus i ena änden och minus i andra. Jag lägger på handen. 12 volt, 18 watt. Den blir jämnt varm.

Jag får också trycka på en sensorlapp och ser resistansen ändras i multimetern. En ansluten lysdiod ändrar ljusstyrka.

Mike Zhybak värvades efter en postdoc hos grundaren. De är båda ursprungligen från Ukraina.

I somras var det bara de två på företaget. Idag finns ytterligare två, för uppgifter som affärsutveckling och marknadsföring. Som flest har det varit sex när produktionen krävt det.