Bezbednost radnika će biti podignuta na viši nivo, jer su senzori lagani i fleksibilni i moći će da budu aplicirani na zaštitne uniformame koje nose vatrogasci ili rudari.

Ne kaže se slučajno za najteže poslove da su „kao u rudniku“. Život tih radnika svakodnevno visi o koncu. Ipak, to bi donekle moglo da se promeni upotrebom inovativnih senzora od grafena. Tim naučnika, okupljen oko projekta “Gramulsen”, koji predvodi prof. dr Marko Spasenović, viši naučni saradnik u Institutu za hemiju, tehnologiju i metalurgiju Univerziteta u Beogradu, radi na konstrukciji senzora od grafena koji detektuju prisustvo opasnih gasova i koji istovremeno mere temperaturu i vlažnost vazduha. To će od velike koristi biti vatrogascima, rudarima, ali ostalim ljudima koji rade u rizičnim uslovima.

Grafen – relativno nov materijal sa ogromnim potencijalom

U razgovoru za portal lepevesti.online prof. dr Marko Spasenović objasnio je da su na samom početku ovog istraživanja imali jasan cilj, ali da su do njega došli na malo drugačiji način nego što je to prvobitno bilo planirano. Međutim, taj način se na kraju pokazao znatno efikasnijim, ali i ekonomičnijim od očekivanog.

– Kako to često biva u nauci, istraživanje je započelo u jednom sasvim drugom pravcu. Naime, počeli smo da pravimo tanke slojeve grafena, koji je jedan relativno nov materijal sa ogromnim potencijalom za primene. Primena koju smo mi tada izabrali je bila providni provodnik električne energije. Providni provodnici su veoma važni u savremenom svetu, jer se upravo od njih pravi gornji sloj ekrana koji rade na dodir. Ekrani koje svakodnevno koristimo se sastoje od nekoliko slojeva, od kojih svaki ima svoju ulogu, a poslednji u nizu mora da bude providan ali i da provodi struju da bi mogao da se koristi kao detektor položaja prsta.

Kako kaže naš sagovornik, znali su da je grafen provodan i providan, tu ništa novo nisu otkrili, ali su pokušali da taj sloj naprave od nešto drugačije vrste grafena od one koja se standardno koristi u te svrhe.

– Grafen koji smo mi odabrali se sastoji od veoma malih čestica, a naš doprinos je bio u usavršavanju tehnike pravljenja kontinualnih filmova od tih čestica. Odabrali smo takav grafen jer smo mogli sami da ga napravimo po relativno niskoj ceni u poređenju sa onim što je komercijalno dostupno. Očekivali smo da će karakteristike za potrebe providnih provodnika biti osrednje, što možda i nije tako loše za primene kada je u sprezi sa niskom cenom.

Međutim, objašnjava naš sagovornik, kada su pokušali da pospeše strujno-provodne karakteristike jednim hemijskim tretmanom, shvatili su da ti slojevi snažno reaguju na prisustvo bilo kakve hemije na njihovoj površini.

– Kasnije smo utvrdili da je razlog iz kojeg naši slojevi tako snažno reaguju upravo to što se sastoje od nanočestica, jer svaka čestica zasebno reaguje na prisustvo nekog gasa na površini. To nije slučaj sa komercijalno dostupnim grafenom, koji reaguje samo po ivicama sloja i na mestima gde se nalaze neželjeni defekti na površini sloja. Posle tog otkrića smo počeli da ispitujemo mogućnost upotrebe slojeva grafena za detekciju opasnih gasova.

Problemi koji su uticali na istraživanje

Poteškoća u nauci ima jako puno, kako i sam prof. dr Spasenović ističe, ali je uz strpljenje i upornost sve prepreke moguće prevazići.

– Još kada sam bio na masteru u Kanadi, jedan stariji kolega mi je ispravno rekao da u 98% vremena naučni eksperiment ne funkcioniše. U onih 2% vremena kada eksperiment konačno proradi i kada dobijete neko novo saznanje, sadrži se svo uzbuđenje koje naučnik doživljava. Na osnovu dobijenih rezultata naučnik može da napiše i objavi svoja saznanja, a onda da isplanira kako da pravilno utroši narednih 98% svog vremena da bi stigao do narednog rezultata. Osim standardnih problema sa opremom koja se kvari, našim neispravnim koncepcijama, i vremenom koje prebrzo prolazi, mi ovde u Srbiji imamo dodatne poteškoće kao što su odlazak kolega u inostranstvo usred posla, nedostatak sitne i krupne opreme i potrošnog materijala, birokratska i druga nenaučna opterećenja…

Probleme je prevazilazio prvenstveno upornošću i strpljenjem, a zatim i uz materijalnu pomoć institucija u kojima je radio, saradnjom sa privredom i drugim institutima u zemlji i van nje.

– Do pre nekoliko godina jedini izvor finansiranja koje smo kao naučnici u Srbiji imali su bili dugoročni projekti Ministarstva prosvete, nauke i tehnološkog razvoja. Ti projekti su nudili osnovnu platu i jedva nešto malo sredstava za istraživanje i razvoj. Sada postoji Fond za nauku, koji raspisuje kompetitivne pozive preko kojih naučnici konkurišu za ozbiljnija sredstva. Moj projekat je dostigao jedan poprilično zavidan nivo isključivo zahvaljujući projektu koji sam dobio od Fonda za nauku u okviru programa PROMIS – Program za izvrsne projekte mladih istraživača. Pored tih sredstava, ranije sam se delimično oslanjao i na sredstva dobijena od Fonda za inovacionu delatnost, međutim mora se napomenuti da taj fond finansira isključivo istraživanja koja su vrlo usmerena na privrednu dobit.”

Primena senzora od grafena u praksi

Senzor gasova je tanak i može da bude gotovo sasvim providan. Pritom je i fleksibilan, što znači da se može postaviti na neku providnu površinu proizvoljnog oblika, na kojoj može da prekrije veću površinu radi poboljšanja osetljivosti.

Prva primena koja pada na pamet integrisanje sa medicinskim maskama ili zaštitnim vizirima. S obzirom na to da se vatrogasci kreću u ambijentima koji obiluju toksičnim gasovima, a da takođe nose vizire, možemo razmišljati o tome da senzor iskoristimo za detekciju koncentracije nekog opasnog gasa kao što je ugljen dioksid ili ugljen monoksid.

Ideja je da se podaci o koncentraciji bežično šalju u neku centralu, recimo komandantu vatrogasne jedinice, koji bi na tabletu imao pregled uslova u kojima se nalaze ljudi na terenu.

– Ali ne mora se razmišljati isključivo o upotrebi na providnim površinama. Možemo da razmišljamo i recimo o detekciji i karakterizaciji izduvnih gasova vozila koja idu na čvrsto gorivo. Ipak, tu postoje komercijalizovani lako dostupni senzori, tako da je teško proizvođaču novog senzora da pronađe svoje mesto na tržištu – objašnjava naš sagovornik, koji nam je potom otkrio kakvi su dalji planovi kada je ovo istraživanje u pitanju.

– Kada objedinimo merenje više parametara u isto vreme, potrudićemo se da istražimo potencijalnu tržišnu vrednost takvog senzora. Uporedo sa tim, koristićemo, i već koristimo, novoformiranu laboratoriju za testiranje senzora u cilju ispitivanja senzora gasova na bazi drugih novih materijala, koji mogu ponuditi neke nove mogućnosti.

Senzor koji je jedinstven u svetu

Istraživanje koje sprovodi prof. dr Spasenović sa svojim timom naučnika predstavlja jako veliki korak za Srbiju, jer u svetu ne postoji sličan uređaj, odnosno senzor sa takvim mogućnostima.

Zaista ne postoji senzor koji bi merio više parametara u isto vreme, a ti parametri bi mogli da budu koncentracija nekog opasnog gasa, spoljašnja temperatura, i vlažnost vazduha. Mi i dalje radimo na razvoju takvog senzora i ukoliko uspemo da dobijemo sve te parametre u jednom uređaju, biće to odlično i novo na svetskom nivou.

Ipak, kako kaže, posle toga treba ispitati tržište i same potencijalne korisnike da bi se otkrilo kolika je to zapravo prednost u odnosu na kombinaciju nekoliko različitih senzora. Zahvaljujući ovom projektu Srbija je dobila laboratoriju za testiranje senzora gasova u različitim uslovima.

– Prvenstveno, kroz projekat „Gramulsen“ preko Fonda za nauku, mislim da je najveća dobit za našu zemlju laboratorija koju smo uspostavili za testiranje senzora gasova u različitim uslovima, što je po mom saznanju jedina takva laboratorija u državi, a i šire – zaključije prof. dr Marko Spasenović.