مقدمه

گرافن، یک ماده ویژه برای قرن بیست‌و‌یکم است؛ یک نانوماده دو بعدی فوق‌العاده مستحکم، سبک، انعطاف‌پذیر و با رسانایی بالا که از اتم‌های کربن قرار گرفته‌ در یک ساختار شش‌ضلعی تشکیل شده است. در سال 2004 میلادی، کنستانتین نووسلوف (Konstantin Novoselov) و آندره گیم (Andre Geim) از دانشگاه منچستر انگلیس، تصمیم گرفتند که از پتانسیل‌های گرافن در یک ترانزیستور استفاده نموده و بدین وسیله، بدون از دست رفتن خواص ویزه ترانزیستور، آن را نازک و نازک‌تر کنند. این دستاورد، جایزه نوبل فیزیک در سال 2010 میلادی را برای آن‌ها به دنبال داشت و از آن زمان، این ماده به یکی از خواسته‌های بزرگ صنایع جهانی تبدیل شد. به واسطه همین تقاضای فزاینده جهانی، شرکت‌های زیادی دست به کار شده و استارت‌آپ‌های زیادی هم شکل گرفتند که تولید گرافن و ترکیبات آن و آماده‌سازی آن‌ها به عنوان یک محصول نهایی قابل استفاده در صنایع مختلف را در دستور کار خود دارند. شرکت برزیلی گرداو گرافن (Gerdau Graphene)، نمونه‌ای از همین موارد است که تأمین‌کننده افزودنی‌های گرافنی برای استفاده در کاربردهای مختلف می‌باشد.

با توجه به موفقیت‌های چشمگیر گردوا در طی سال‌های اخیر و ارائه محصولات متنوع بر پایه گرافن، در این نوشتار نگاهی به مسیر طی شده توسط این استارت‌آپ، محصولات ارائه شده توسط آن، همکاری‌‌های فناورانه و چشم‌انداز پیش روی این شرکت نوپا خواهیم داشت.

گردوا، شرکتی با تمرکز بر خواص ویژه گرافن

گرافن، ترکیبی عالی از ویژگی‌های مختلفی همچون استحکام، سبکی، انعطاف‌پذیری، شفافیت و هدایت حرارتی و الکتریکی است. گردوا گرافن، این خواص فیزیکی فوق‌العاده را به کاربردهای باورنکردنی تبدیل نموده که می‌تواند به تولید محصولاتی با کیفیت و عملکرد بالاتر تبدیل شده و دستاوردهای رقابتی قابل توجهی در بخش‌های مختلف صنعتی به دنبال داشته باشد. این شرکت، مدعی است گرافن را به راهکارهایی تبدیل می‌کند که می‌تواند انقلابی در بازارهای جهانی به دنبال داشته باشد.

گردوا گرافن، یک استارت‌آپ زایشی از شرکت بزرگ و مشهور گردوا (Gerdau) است. بر خلاف شرکت مادر که به طور خاص در صنعت فولاد فعالیت دارد، این زیرمجموعه به صورت کاملاً مستقل و با هدف توسعه محصولاتی بر پایه گرافن در مقیاس‌های صنعتی شکل گرفته است. این شرکت که هسته مرکزی آن در سائوپائلو قرار دارد، یک دفتر نیز در ایالات متحده داشته و در صدد آن است که در صنایع مختلفی همچون ساخت‌وساز، خودرو، لاستیک‌، ترموپلاستیک‌ها، رنگ و سنسورها ایفای نقش نماید. این استارت‌آپ نوآور، داشتن یک چشم‌انداز وسیع و فعالیت در حوزه‌هایی که اعداد و ارقام بسیار بالای مالی دارند را از شرکت مادر به ارث برده و بر همین پایه، نگاهی عمیق به صنایع بزرگ دارد.

گردوا در سال 2020 میلادی، با راه‌اندازی «Gerdau Next» که یک صندوق سرمایه‌گذاری خطرپذیر می‌باشد، ورود خود به حوزه‌های غیر فولادی و نوآورانه را آغاز نمود. گردوا گرافن نیز که در سال 2021 کار خود را آغاز نموده، در نتیجه همین رویکرد تشکیل شده و به دنبال ارزش تجاری بسیار بالای گرافن می‌باشد. جولیانو پرادو (Juliano Prado)، رئیس گردوا، در خصوص تشکیل گردوا گرافن می‌گوید: «شکل‌گیری گردوا گرافن یک حرکت استراتژیک دیکر از Gerdau Next است که کسب‌وکار گروه را تنوع بخشیده و به تکمیل زنجیره تأمین فولاد و مشتریان کسب‌وکار ما می‌انجامد. ما در واقع از سال 2019 میلادی در منچستر با گرافن سروکار داریم و پتانسیل‌های قابل توجه آن را می‌شناسیم. به لطف اتحادهای استراتژیکی که گردوا گرافن در آن‌ها حضور دارد، ما مطمئن هستیم که این شرکت یکی از بازیگران کلیدی در این حوزه خواهد بود.»

گردوا گرافن در معرفی خود اینگونه می‌گوید: «به عنوان بخشی از یک سنت صنعتی صد ساله، ما محکم و قوی متولد شده‌‌ایم. ما چابک هستیم و به مراکز و فناوری‌های پیشرفته تحقیقاتی در حوزه گرافن در برزیل و سراسر جهان متصل شده‌ایم. پلاستیک‌هایی که حتی پایدارتر هستند، لاستیک‌هایی که انعطاف‌پذیری بیشتری دارند، روان‌کننده‌های با کارایی‌های بالاتر و رنگ‌ها و سیمان‌های بسیار کارآمدتر، تنها نمونه‌هایی از محصولاتی هستند که به کمک افزودنی‌های ما قابل دسترس می‌باشند. در میان احتمالات و نوآوری‌های متعدد ممکن، ما در صدد آن هستیم که استفاده از گرافن را تسریع بخشیده و بازار صنعتی جهانی خود را تکامل بخشیم. علاوه بر شرکای استراتژیک محلی و بین‌المللی، ما یک تیم فوق‌العاده از متخصصان در برزیل و انگلیس را در اختیار داریم که همگی متعهد به آغاز عصری جدید هستند.»

محصولاتی که در صنایع مختلف خوش می‌درخشند!

گردوا گرافن به واسطه توانمندی‌ها و تخصص خود و البته بهره گرفتن از پتانسیل‌های شگفت‌انگیز گرافن، در صدد آن است که افزودنی‌های متنوع و پرکاربردی را برای استفاده در صنایع مختلف عرضه نماید. با توجه به رویکرد ویژه این شرکت و نگاه رو به جلوی آن به گرافن و همکاری‌های فناورانه مختلف، تنوع قابل توجهی را می‌توان در میان محصولات شرکت مشاهده نمود که همین موضوع، گردوا گرافن را با وجود عمر بسیار کم آن، در صدر اخبار جهانی قرار داده است. در ادامه، برخی از کاربردهایی که گردوا گرافن بر آن‌ها متمرکز شده است را با هم مرور می‌کنیم.

الف) بتن

هنگامی که گرافن روی بتن اعمال می‌شود، مزایایی مانند مقاومت خمشی و فشاری بالاتر و جذب آب کمتر را به دنبال خواهد داشت. این ویژگی‌ها، طول عمر بالاتر سازه‌ها را تضمین نموده و نیاز به نگهداری و مصرف سیمان را کاهش می‌دهد.

ب) پلیمرها

گرافن استحکام، مقاومت کششی، خمشی و سایشی و همچنین هدایت حرارتی و الکتریکی را افزایش می‌دهد. این بهبود ویژه در خواص، این اجازه را فراهم نموده که قطعاتی سبک و با خواص مکانیکی و حرارتی برتر تولید شود. همچنین با بکارگیری افزودنی‌های گرافنی، استفاده از ورودی‌های قابل بازیافت بیشتری در فرآیندهای تولید امکان‌پذیر می‌شود. محصولات تولیدی به کمک این افزودنی‌ها، دارای خواص ویژه‌ای مانند ممانعت از تبادل و عبور گازها و عملکرد باکتری‌کشی هستند که استفاده از آن‌ها را برای کاربردهای بسته‌بندی بسیار جذاب می‌کند. گرداو گرافن دایره وسیعی از صنعت پلاستیک را هدف قرار داده و قصد دارد تا افزودنی‌های گرافنی را برای رزین‌های مختلف و همچنین پلاستیک‌ها و پلیمرهای بازیافتی تولید نماید و این شامل «PP»، «PE»، پلی استایرن (PS)، پلی‌کربنات (PC)، «PVC» و ... می‌باشد. این شرکت مدعی است که پلاستیک‌های تقویت‌شده با گرافن، پتانسیل کاهش مصرف مواد خام را تا 30 درصد دارا می‌باشند.

 ج) الاستومرها

افزودنی‌های گرافنی، با همراه داشتن خواصی مانند مقاومت برشی، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر شرایط آب‌و‌هوایی بالاتر ، به توسعه الاستومرهایی با کارایی بهتر کمک می‌کنند. از این رو، از این مواد می‌توان در تایرها، نوار نقاله‌ها، انواع اجزای خودرو و غیره استفاده نمود. همچنین بکارگیری این افزودنی‌ها، امکان استفاده از مواد اولیه قابل بازیافت بیشتری را در فرآیندهای تولید فراهم می‌کند.

د) روان کننده‌ها

هنگامی که گرافن به روغن‌ها و گریس‌ها اضافه می‌شود، منجر به کاهش ضریب اصطکاک شده و در عین حال، مقاومت در برابر اکسیداسیون را افزایش داده و افزایش عمر روان‌کننده را به دنبال خواهد داشت. تحقیقات اخیر حکایت از آن دارد که این افزودنی‌ها علاوه بر ایجاد مزایای قابل توجه از منظر احتراق و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، راندمان سوخت را هم افزایش می‌دهند.

ه) پوشش‌ها

عملکرد مطلوب افزودنی‌های گرافنی در ممانعت از ورود رطوبت و گازها، ایجاد پوشش‌های ضدخوردگی بسیار کارآمد را ممکن می‌سازد. همچنین این افزودنی‌ها مزایای مختلفی در خواص مکانیکی ایجاد نموده که برای مثال می‌توان به مقاومت در برابر سایش اشاره نمود. سایر عملکردهای گرافن، امکان ایجاد پوشش‌های ضد الکتریسیته ساکن، ضد رسوب، مقاوم در برابر آتش و ضد باکتری را هم فراهم می‌کند.

و) سنسورهای الکترونیکی

گرافن رسانایی الکتریکی بالایی داشته و نسبت به تغییرات سطح بسیار حساس است. این ماده، یک گزینه عالی برای کاربرد در انواع حسگرها، مانند سنسورهای فشار و دما، حسگرهای تشخیص گاز و مایع و حسگرهای زیستی می‌باشد.

ز) رنگ‌ها

رنگ‌های مجهز به افزودنی‌های گرافنی، به‌طور قابل توجهی نسبت به رنگ‌های سنتی موجود در بازار دوام و مقاومت در برابر سایش بیشتری دارند. این رنگ‌ها، قابلیت استفاده بر روی بتن، سیمان، فلز و آسفالت را داشته و برای کاربردهای مختلفی همچون پیاده‌روها، مسیرهای دوچرخه‌سواری، گاراژها، راه پله‌ها، زمین‌های ورزشی و طیف وسیعی از مناطق تجاری و صنعتی که در معرض سایش قرار دارند، مناسب می‌باشند. شرکت مادر گردوا، در ماه مارس سال جاری میلادی از این رنگ‌های جدید در کف کارخانه‌اش استفاده نموده و آن را برای اولین بار در مقیاس‌های بزرگ بکار گرفته است. در حال حاضر، گردوا گرافن افزودنی‌های خود را به عنوان نمونه‌های اولیه به تولیدکنندگان عمده رنگ در قاره آمریکا به فروش می‌رساند. گفتنی است که این شرکت روی افزودنی‌هایی برای رنگ‌های ضد خوردگی هم مشغول کار است و علاوه بر آن تلاش دارد تا فلزات سنگین و مواد فسیلی را در رنگ‌های سبک و سنگین کاهش دهد.

همکاری‌های فناورانه و شراکت‌ها

ایده‌ها و راه حل‌های مخرب، هنگامی که با بزرگترین مراجع در این زمینه همراه شوند، می‌توانند با شتابی نمایی همراه گردند. به همین دلیل است که گردوا گرافن یک تیم تحقیق‌و‌توسعه در قلب گرافن، یعنی مرکز نوآوری مهندسی گرافن یا «GEIC» دارد. این مرکز، در سال 2018 میلادی در منچستر افتتاح شده است، شهری که به عنوان سرزمین گرافن و منبع مداوم نوآوری از زمان انقلاب صنعتی شناخته می‌شود. غوطه‌ور شدن در دانش تولید شده توسط «GEIC»، به محققان گردوا گرافن این امکان را می‌دهد تا نمونه‌های اولیه خود را بسیار سریع‌تر و ایمن‌تر آزمایش نموده و بدین وسیله، مزیت رقابتی کسب‌و‌کار خود را افزایش ‌دهند.

این شرکت، به منظور توسعه محصولات مختلف، ارتباط تنگاتنگی با فعالان حوزه‌های صنعتی هدف برقرار نموده و همین عامل، به آن‌ها کمک می‌کند تا در بهترین زمان، مقرون‌به‌صرفه‌ترین و بهینه‌ترین محصول را برای آن صنعت ارائه نماید. برای مثال، توسعه رنگ مبتنی بر گرافن توسط گردوا گرافن که در دسامبر 2021 میلادی آغاز شد، در نتیجه همکاری این شرکت با شرکت‌ گرافتکس (Grafftex) که یک تولید‌کننده رنگ برزیلی است و پلی‌استل (Polystell) که یک شرکت متمرکز بر تحقیق‌و‌توسعه افزودنی‌های شیمیایی است، با موفقیت روبرو گردید. از آنجایی که گرافن انواع و اشکال مختلفی دارد که هر کدام دارای خواص منحصر‌به‌فردی هستند، تحقیقات و آزمایش‌های قابل توجهی برای تعیین بهترین گرید گرافن مورد نیاز برای تولید یک محصول رنگ برتر مورد نیاز بود. علاوه بر این، افزودنی‌های گرافنی، باید بر اساس فرمول و ترکیبات منحصر‌به‌فرد سازنده رنگ سفارشی می‌شد و به همین دلایل، این همکاری‌های فناورانه سرعت و کیفیت دستیابی به فناوری را به شدت برای گردوا افزایش داد.

پلاستیک‌های تقویت شده با گرافن نیز، در نتیجه همکاری‌های این شرکت با مرکز مواد پیشرفته و نانوکامپوزیت‌های «SENAI» در سائوپائولو حاصل شده که از سال 2021 میلادی و با بودجه دولت برزیل آغاز گردید. گردوا در حال همکاری با شرکای مختلفی در صنعت پلاستیک و پلیمر بوده تا آن‌ها را به استفاده از افزودنی‌های گرافنی در محصولاتشان تشویق نماید و این یکی از بهترین مدل‌های همکاری فناورانه بوده که خود می‌تواند منجر به ایجاد مشتری جدید و همینطور تبلیغات مستقیم در میان فعالان آن صنعت شود.