Så ska grafen hindra fordonets upptäckt

Att ha örnkoll på nya material är ett måste för alla som jobbar med utvecklingsarbete på Saab. För fem år sedan började företaget därför att utforska grafen. Det supertunna materialets mekaniska och elektriska egenskaper lockade och svallvågorna efter Nobelpriset 2010 trissade upp förväntningarna.

– Grafen är en av de riktigt stora förändringarna på materialsidan och vi måste hänga med. I dag kikar vi på tre tillämpningar: kamouflage, kompositer och elektronik, säger teknikchefen Pontus de Laval.

Under 2014–2015 testade företaget om grafen kan användas till kamouflage som ändrar temperatur på samma sätt som omgivningen. Det skulle minska risken att stridsvagnar upptäcks med sensorer i det infraröda spektrumet. Projektet utfördes på Saab Barracuda i Gamleby och finansierades via det nationella innovationsprogrammet SIO Grafen (se artikel sid 8).

– Vi gjorde en demonstrator tillsammans med Chalmers som fungerade perfekt inne på kontoret. Men tyvärr var den inte tillräckligt robust för en stridsvagn ute i fält, säger Peo Riis.

Det då hemliga projektet avslutades, men forskningen på vad de termiska och elektriska egenskaperna hos grafen kan åstadkomma inom kamouflage fortsätter. Att få fram ett kamouflage som inte är statiskt utan förändras efter omgivningen, oavsett om det gäller temperatur eller det som går att se med blotta ögat, borgar för en mångmiljardmarknad.

– Just nu testar vi ett annat nanomaterial, säger Peo Riis, utan att vilja precisera vilket. Vi tar inte patent utan väljer att hålla våra material hemliga.

Men hur ligger Saab Barracuda till internationellt när det gäller grafen och kamouflage?

– Jag anser att vi ligger längst fram och är tekniskt världsledande.

Läs mer:

På flygdelen av Saab forskar man sedan många år tillbaka oavbrutet på nya typer av kompositer. Att få samma mekaniska hållfasthet som dagens kolfibrer med mindre mängd material är ett av målen.

– Primärt var det viktbesparingen som vi strävade efter, eftersom den minskar bränsleförbrukningen. Men på senare år har det handlat alltmer om multifunktionella egenskaper, till exempel att i samma stukturmaterial kombinera mekaniska och elektriska egenskaper och numera även den termiska ledningsförmågan, säger Pontus Nordin, specialist på nanoteknik och kompositer vid Saab Group.

Här har grafen under de senaste fem åren seglat upp som ett högintressant material, men det är inte det enda.

– Kolnanorör, som vi har jobbat med ännu längre, är också högintressant. Där kan små mängder i kompositen tillföra nya mekaniska egenskaper som brottseghet och tryckhållfasthet men även elektriska egenskaper.

Företaget samarbetar sedan tio år med forskare på det amerikanska universitetet MIT för att hitta den bästa tillverkningsmetoden.

– Troligtvis dröjer det nog bara något eller några år innan vi kan börja prova materialet i någon del av flygplanen där påkänningarna inte är så stora. Det är så vi alltid börjar testa nya material, säger Pontus Nordin.

Han påpekar att mycket av det man arbetar med när det gäller kolnanorör också kan göras med grafen.

– Kolnanorör är ju i princip rullad grafen. Båda materialen kan tillföra elektriska egenskaper till kompositen som skyddar mot både åsknedslag och nedisning. Då kan vi slippa dagens separata blixtskydd och avisningsmaterial i metall. På sikt kan allt kablage som innehåller koppar ersättas av kolnanorör och/eller grafen. Det sparar mycket vikt.

Kan grafen tillföra något extra?

– Det jag ser som extra nytta med grafen är – och nu talar jag om flagor av grafen, för det är det vi tror kommer att komma in först i våra produkter – är att materialet kan fungera som diffusionsspärr. Eller fuktspärr om man så vill.

Många mekaniska egenskaper hos de kolfiberkompositer som Saab använder försämras av kombinationen fukt och värme.

– Om grafenflagor kan minska mängden fukt som diffunderar in i kompositen förbättras de mekaniska egenskaperna i värme. Det gör i sin tur att vikten kanske kan minskas med 10 procent eller mer, säger Pontus Nordin.

Finns det någon speciell svårighet eller utmaning?

– Ja, att gå från labbskala till tillverkning i våra verkstäder. Saab kommer aldrig att tillverka kolnanorör eller grafen utan vi kommer att köpa in råmaterial som innehåller materialet. Och då är det ju uppskalning och industriella tillverkningsprocesser som gäller.

Läs mer: Svenskt grafen klart för produktion

Men av de grafentillämpningar företaget utforskar kommer det troligtvis att gå snabbast undan på elektroniksidan, menar den tekniska chefen Pontus de Laval.

– Vi har börjat kika på att använda grafens extremt goda termiska egenskaper för kylning av komponenter i tillämpningar där effektutveckling är väldigt hög. Det tror jag kan bli den tillämpning som kommer snabbast in i industriell användning för vår del, säger Pontus de Laval.

Hur snabbt då?

– Vi pratar nog om tre till fem år. Det tar tid.

Vad är det som gör att elektroniken troligtvis blir först ut?

– Ett av de stora problemen med grafen är att tillverka material med väldigt hög kvalitet i tillräckligt stora kvantiteter. Det gör att man har en ganska lång uppförsbacke innan man får i gång produktionsprocessen. Men när det gäller kylningstillämpningar på elektroniksidan är volymerna inte så stora jämfört med dem som behövs till kompositer för flygplansdelar.

Ny Teknik har hört rykten om att ni vill använda grafen som en del av nospartiet hos Gripen?

– Nej, det stämmer inte. Att sätta in det i radomen (väderskyddet) är i så fall något som ligger många, många år framåt i tiden.

Hur bedömer du att Saab ligger till jämfört med era konkurrenter när det gäller att utforska grafen?

– Jag tror vi ligger hyggligt till. Jag har inte hört talas om att någon av konkurrenterna har börja introducera grafen i produkter på marknaden ännu.

Är det ett måste att följa med just i grafenutvecklingen eller gäller det generellt för nya material?

– Det gäller alla material. Saabs existensberättigande är att vi hela tiden ligger i teknikens framkant.

Saab har ju som sponsorpartner i innovationsprogrammet SIO Grafen god insikt i svensk grafenforskning. Hur ligger Sverige till rent generellt?

– Jag skulle vilja svara så här, svensk forskning inom grafen har bra kvalitet. Mycket är ju drivet från Chalmers eftersom man blev ledare för det stora EU-projektet Graphene Flagship.

– I SIO-grafen försöker vi att engagera industrin att jobba med materialet och få in det i sin forskning. Det tar ju ganska lång tid att föra in en ny teknik i företag men vi känner ett gradvis ökande intresse.