SVENSKA FORSKNINGEN

Här är företagen som gör pengar av heta supermaterialet

Svenska företag driver på för att förvandla supermaterialet grafen till säljbara innovationer. Som ett high tech-kamouflage för militären, skydd mot radarspaning eller färg som absorberar störande elektromagnetisk strålning i elbilar.

Grafen är ett material med många superlativ. Det är en atomlager tunt, upp till 200 gånger starkare än stål, har mycket god elektrisk ledningsförmåga och är ogenomträngligt för både gaser och vätskor.

Inte konstigt att så stora förhoppningar har kopplats till materialet.

Men det som har hänt på sistone är en allmän tillnyktring. Det talas inte lika mycket om att ersätta stål som att ta fram produkter och tillämpningar med förbättrade egenskaper. Det är inte alltid grafen i dess renaste form som är vägen framåt.

Företagen har i högsta grad varit bidragande till att grafen blivit en, men nog så viktig ingrediens, i flera produkter.

”Vår vision är att vara topp tio i världen”

Grafenflaggskeppet kallas ofta för EU:s största forskningsprogram och Chalmers har en nyckelroll som samordnare av projektet, men det svenska inslaget är större än så. Många små och medelstora företag, men också jättar som ABB och Ikea, är involverade i arbetet att utveckla nya produkter. Några av dem har redan kunder som betalar.

– Vår vision är att vara topp tio i världen. Storspelare som Kina har leverantörer som är enormt stora. Där finns inga begränsningar i pengar. Men Sverige har samtidigt fler bolag jämfört med de andra länderna i Norden, säger Jon Wingborg, som arbetar på SIO Grafen vars uppgift är just att stimulera det svenska näringslivet att tjäna pengar på supermaterialet.

– Vi är jämförbara med många andra länder trots att vi är mycket mindre. Vi är absolut på tårna, lägger han till.

Nyckeln till den svenska framgången är samarbete mellan forskning och näringsliv, både mindre och större företag. Det går inte att konkurrera med Kina på annat sätt.

– Kina kan pumpa in miljarder. Vi kan ge lite pengar som triggar företagen och andra att samarbeta. De minsta projekten är på 300 000 kronor och de största är på 12 000 000 kronor, säger Jon Wingborg.

Även om mycket har hänt sedan programmet lanserades 2013 så är det fortfarande få svenska företag som kan säga att de tjänar pengar på sina grafen-produkter. Många blöder pengar och är alltjämt helt beroende av stöd och annan finansiering.

Men det börjar bli allt tydligare vilka tillämpningar som bär frukt. När de första kunderna börjar betala, vilket sker nu, sker en mognadsprocess där leverantörerna blir bättre och bättre på att svara på frågor samt att säga nej när de vet att grafen inte är svaret på kundens önskemål.

”Jämför man med andra EU-projekt överträffar vi dem med stor marginal.”

Över lag har projektet levererat mycket forskning och ett stort antal företag i Europa.

– Jämför man med andra EU-projekt överträffar vi dem med stor marginal, utkomsten är 5–6 gånger större. Det kan vara i antalet vetenskapliga publikationer, men också i patent, innovationer och nystartade företag. Där ligger vi alltså mycket väl till, men det är klart att det underlättar att vi har haft lång tid på oss, säger Patrik Johansson, professor i fysik vid Chalmers tekniska högskola och vice director för Grafenflaggskeppet.

I början av projektet lades mycket kraft och energi på grundforskning, men i och med att den delvis var inriktad på områden som ansågs ha stor potential så fanns redan där en bra grund att stå på. I nästa steg vidareutvecklade så kallade spearheads, projekt ledda av industrin, några av upptäckterna och slutligen har de ibland knoppats av och bildat startupföretag.

Det är så projektet har arbetat på Europanivå, men Sverige är landet annorlunda. Här har i stället kopplingen mellan stora och små företag varit helt central, vilket har resulterat i att existerande produkter och tillämpningar har vässats. Till exempel har Saab Baracuda, som är en del av försvarskoncernen Saab, ett samarbete med startupföretaget Grafren (ett av många projekt som Grafren varit involverat i).

– Det kanske inte är den enorma mängden innovationer som du har haft i EU-projektet här i Sverige. Men det är ganska naturligt. Det finns helt andra muskler när 20 forskargrupper samarbetar i Europa jämfört med ett labb i Sverige, eller ett litet svenskt garageföretag. Sedan vet man aldrig; de små grejerna kan bli något stort ändå, säger Patrik Johansson.

En krydda i mixen

Grafren är en spinnoff från Linköpings universitet. Företaget har redan idag en produkt på marknaden, men resan dit har inte varit spikrak och mycket arbete återstår innan Grafren har hittat en eller flera försäljningssuccéer.

Grafren har specialiserat sig på att tillföra grafen till fibrer, det kan till exempel vara tyger eller kompositmaterial.

– Man kan se materialet som en krydda som kommer att tillsättas till olika andra saker och då börjar det bli gott, alltså leda till riktig nytta, säger vd:n Erik Khranovsky.

– Vi nådde en milstolpe nyligen då vi hade producerat 200 kvadratmeter tyg för en av våra kunder. Det känns bra. Allt fungerar. Produktionen fungerar.

Med innovationen blir kompositen multifunktionell och kan ändå ha samma storlek, tjocklek, styrka och vikt som materialet som det ska ersätta. Till exempel blir en flygplansvinge inte tyngre trots att det går att av-isa den med det nya materialet. På samma sätt går det att använda grafen i komposit för att göra det möjligt att avskärma elektromagnetisk strålning i en elbil (utan att elbilen blir tyngre).

Grafrens produkt på marknaden, ett tyg som går att värma upp, används i ett fodral som håller ett batteri vid lämplig temperatur. I stället för att ha metalltrådar i tyget så blir tyget i sig värmeledande.

I projektet med Saab Baracuda så kan ledningsförmågan i Grafren-tyget användas för att skapa nästa generations kamouflage för militära ändamål, med skydd mot till exempel radarspaning. Saab Baracuda arbetar just med kamouflage av olika slag.

”För flygindustrin kan det ta tolv år, men för vissa sport- och friluftsprodukter kan det bara handla om ett år. Där pushar vi på redan nu.”

Det är bara fantasin som sätter gränser för antalet tänkbara kunder, men det är också en del av Grafrens problem. Det gäller att de kunder som företaget har skickat prover till tar ett aktivt beslut att satsa på produkten som de har testat.

– Vi säljer prover av våra belagda textilier till olika kunder som sedan testar dess egenskaper. Om de är nöjda så kommer de till oss och vi gör en första prototyp och säljer den till kunden igen. På så sätt utvecklar vi produkten, säger Erik Khranovsky.

– Vi har sålt 100 prover runt hela världen. Och de flesta är glada med det de får. Men ändå tar det mycket tid att fatta beslut beroende på vilken bransch det handlar om. Det är till exempel inte varje år som ett nytt flygplan utvecklas.

– För flygindustrin kan det ta tolv år, men för vissa sport- och friluftsprodukter kan det bara handla om ett år. Där pushar vi på redan nu.

Utan kopplingen till forskarvärlden hade Grafren inte kommit så här långt. 20 procent av forskningen är knuten till Linköpings universitet, men Grafren samarbetar även med forskningsinstitutet RISE och Chalmers.

Många investerare knackar på dörren, men Grafren väntar med att säga ja.

– Vi vill minimera marknadsrisken. Först när vi får 100 procent marknadsbekräftelse och att denna produkt blir skalbar på marknaden då behöver vi olja för att gasa på.

Pilotanläggning i Göteborg

Ett annat företag som har valt att satsa på grafen är Provexa, ett entreprenörsdrivet företag med anor från 1800-talet.

Företaget, som arbetar med ytbehandling, ska 2025 ha en pilotanläggning för ytbehandling med grafen i gång i Alelyckan, Göteborg. I det så kallade GAIA-projektet, där flera aktörer är inblandade, handlar det om att tillföra grafen i färger (i så kallad elektroforetisk ytbeläggning) för att skärma av elektromagnetisk strålning för att till exempel skydda människor och elektronik.

– Vi ser och tror på grafen och alla andra 2D-materials potential. I GAIA-projektet siktar vi på att ha en mindre produktionslinje för att kunna fokusera på hur man får jämn kvalité i en kontinuerlig process. Dock kan vi inte i den första versionen förvänta oss en revolutionerande produkt utan en inkrementellt förbättrad produkt där grafen är en ingrediens, säger Christian Werdinius, FoU-chef på Provexa.

Provexa var tidigt med i grafen-projektet. Till en början knöts stora förhoppningar till supermaterialets goda ledningsförmåga genom att tillföra det i elektroforetisk färg. Men det visade sig vara allt för komplicerat att få så hög ledningsförmåga. Den kom inte ens i närheten av ledningsförmågan i metalliska ytbeläggningar.

Ett omtag krävdes

Det blev ett omtag och med hjälp av Chalmersforskare är det nu i stället den absorberande egenskapen som grafen har som utnyttjas. Återigen handlar det om att till exempel använda färgen i elbilar för att skydda människor från elektromagnetisk strålning eller för att strålningen inte ska störa ut annan elektronisk utrustning.

Idag används ofta en metallåda för att skärma av strålningen.

– Men nackdelen är att det studsar omkring i den och det stör känslig mätutrustning. Då har man ganska dyra absorberande filmer för att lösa problemet som man manuellt klistrar på, säger Christian Werdinius.

– Tanken med vår film att den ska ta hand om det problemet, med grafen reflekterar inte strålningen, utan den absorberas.

”Det var lite som att ta del av alla årskurser i kemi som jag läste på Chalmers på en och samma gång.”

Även Provexa är naturligtvis beroende av forskningen för att komma framåt. Till exempel har en snart pensionerad RISE-forskare varit helt avgörande i utvecklingen av färgen som absorberar strålning.

Precis som Erik Khranovsky menar Christian Werdinius att det är en utmaning att invänta kunderna. Det kan bli lite av ett moment 22.

– Det ideala är att komma med en testplåt till en kund som skriver en avsiktsförklaring om att köpa produkten och investera i fabriken. Men vår erfarenhet är att de säger; kom tillbaka när fabriken finns. Kunden vill inte committa sig, säger Christian Werdinius.

Han är forskaren som har tagit sig ut till industrin, och därmed blivit navet i det som på finspråk kallas kommersialisering av forskning. När han kom till Provexa var han själv förvånad över komplexiteten i företagets processer och produkter.

– Det var lite som att ta del av alla årskurser i kemi som jag läste på Chalmers på en och samma gång, säger han.

Länk mellan forskning och företag

Han blir till ”forskningsmänniskan” bland alla snabbrörliga entreprenörer som han arbetar med och samtidigt ett språkrör mellan de olika professionerna i nätverket:

– Skämtsamt brukar jag säga att jag har företagarrocken på mig när jag är på Chalmers. Då är det ingen som tycker om mig där. När jag kommer hem till fabriken så har jag i stället på mig forskarrocken. Och då tycker ingen om mig där.

”Och Kina, well, det är intressant. De är besatta av att producera grafen.”

På Grafren är den svenska samarbetskulturen lika viktig:

– Egentligen är företagen som jobbar med grafen inte konkurrenter med varandra. Våra största konkurrenter är att inget händer med grafen. Det är den största faran. Och Kina, well, det är intressant. De är besatta av att producera grafen, fast de har ingen aning om vad det kan användas till, säger Erik Khranovsky.