Grafeeni on aineellinen realiteetti

Euroopan unionin miljardin euron satsaus grafeenin tutkimukseen läpäisi hyvin uutiskynnyksen, onhan mukana myös suomalaisia ja Nokia. Hanke on kaikin puolin hyvä. Samalla se on terveellinen muistutus siitä, että innovaatioyhteiskunnallakin on vahvat kytkennät aineellisesti niukkaan todellisuuteen.

Elämme helposti yltäkylläisyyden illuusion vallassa: teknologisella yhteiskunnalla on rajattomat resurssit toteuttaa erilaisia innovaatioita. Todellisuus on kokonaan toisenlainen. Koko teknologinen edistys on ollut hidasta ja vaivalloista ponnistelua erilaisten raaka-aineiden tuotantotapojen kehittämiseksi. Ja se on tapahtunut piilossa julkisuudelta tutkijoiden ja teollisuuden laboratorioissa. Kuitenkin edistyksen seuraukset ovat olleet mullistavia. Olemme kokeneet teräksen, petrokemian ja puolijohteiden tuottamat uudet aikakaudet. Onko nyt alkamassa molekyylihiilen käytön aikakausi? Grafeeni edustaa juuri sitä.

Tarvetta nykyistä varmemmalle aineelliselle perustalle on. Yhteiskunnat vaurastuvat ja maapallon väestö lisääntyy edelleen, ainakin vielä joitakin vuosikymmeniä. Haasteeseen on olemassa myös teknologisia ratkaisuja, eikä meillä edes ole varaa jättää niitä käyttämättä. On päästävä eroon harvinaisista ja myrkyllisistä raaka-aineista. Ne ovat olleet vaarallisia oikopolkuja. Jäljelle jäävän -raaka-ainepohjan tulee olla uudistuva ja materiaalikierrolla ei saa olla haitallisia ympäristövaikutuksia. Myös energiatekniikassa uudistustarpeet ovat mittavat.

Hämmästyttävästi grafeeni ja muut molekyylihiilet tarjoavat kaikkeen tähän ratkaisuja. Hiiltä on maapallolla yllin kyllin ja se on myrkytöntä. Grafeeni on ainutlaatuisen lujaa, ja sillä on hämmästyttäviä sähköisiä ja optisia ominaisuuksia. Materiaalitutkimusta ja valmistustekniikkaa on silloin tällöin pidetty vanhentuneina aloina, mutta ne ovat olleet ja ovat edelleen tulevaisuuden rakentajia.

Entä lunastaako EU:n tutkimushanke kaikki grafeeniin pannut toiveet? Kukaan ei osaa sanoa, mutta edistystä tapahtuu varmasti. Grafeenin lisäksi tärkeitä tutkimuskohteita ovat muut molekyylitekniikan alat ja orgaanisten molekyylien teknologia ja lääketiede. Nämä tutkimusalat ovat Suomellekin erinomaisia tulevaisuuden hyvinvoinnin rakennuspalikoita. Meillä on korkea koulutustaso, asiantuntijoiden osuus väestöstä on maailman suurin, ja meillä on monipuolinen teollinen struktuuri. Tätä etua ei saa päästää käsistä. Suomen menestys elektroniikassa oli yllätys, jota kukaan ei osannut ennakoida. Kannattaa varautua uusiin yllätyksiin.

Ainoa asia joka tässä huolestuttaa on lyhytnäköisyys. Kun julkinen valta panee tutkimusrahaa johonkin kolme tai viisi vuotta, ajatellaan että asia on sitten selvä. Ja jos ei ”kansantaloudelle merkittävää innovaatiota” tule, pannaan rahat johonkin aivan muuhun.

Ei se niin mene. Tämä on materiaalifysiikan perustutkimusta! Sitä tehdään vuosikymmenien perspektiivillä, ei vuosien. Jopa tuotekehityksessä viisi vuotta on mitätön aika. Chester Carlson tappeli kuivakopioinnin kimpussa yli 20 vuotta, ennenkuin tärppäsi. Missä me nyt oltaisiin ilman xerokopioita? Istuisimme luolissa ja nyppisimme kirppuja toistemme turkeista.

Toivotan tiederahoituksesta vastaaville suurta kärsivällisyyttä!

Lisää innovaatioyhteiskunnan realiteeteista voi lukea uudesta kirjastani!

Ihmeellinen hiili

Hiili on luonnon ja teknologian runsauden sarvi, ja on sitä varmaan tulevaisuudessakin. Sivuutamme nyt orgaanisen kemian, joka on pitkälle hiiliyhdisteiden kemiaa – koska se on tylsää. Vaikka oma biologinen olemuksemme perustuukin hiilikemiaan. Ja koko elollinen luonto.

Hiili syntyi muinaisen tähden ytimessä, joka räjähti ja tiivistyi aurinkokunnaksi. Hiiltä kertyi maapallollekin ihan tarpeeksi, onneksemme.

Hiilellä on ratkaiseva rooli raudan valmistamisessa. Se on välttämätön malmin pelkistysprosessissa ja samalla yhtä välttämätön ainesosa teräksessä. Puhdas rauta olisi jokseenkin hyödytöntä.

Hiili on kätevä ja energiarikas polttoaine. Vain hiilellä saadaan kylliksi kuumuutta seppien ahjoihin, ja lasimestarien, keraamikkojen ja metallurgien uuneihin. Se mahdollisti myös höyrykoneiden käytön junissa ja laivoissa.

Hiili palaa helposti, mutta se on silti ilmassa pysyvää ja syöpymätöntä. Hiiliupokkaat kestävät korkeita lämpötiloja ja ovat samalla kemiallisesti vakaita. Hiilen avulla syntyi ainutlaatuinen kaarivalo, ja hiili tarjosi ensimmäisen käytännössä toimivan  materiaalin hehkulamppujen lankoihin.

Hiilikuidut ovat erittäin vahvoja, niillä saadaan aikaan lujia ja ympäristöystävällisiä rakenteita.

Hiili muodostaa kauniita ja hirveän lujia timantteja joista on esteettistä iloa ja paljon hyötyä työstökoneiden terissä ja hioma-aineissa. Ja timanttikalvot ne vasta vahvoja ovatkin.

Hiilidioksidin faasimuutokset (kaasu-neste-jää) toimivat tekniikassa tehokkaana ja ympäristöneutraalina lämmönsiirtimenä.

Hiili toimii jo nyt sähkönjohtimena mm paristoissa ja monissa sähköteknisissä hybridirakenteissa.

Vasta nyt on löydetty ihmeelliset fulleriinit, grafeenit ja nanoputket. Ne toimivat tulevaisuuden puolijohteina, suprajohteina ja tiedonkäsittelyn elementteinä. Ja niillä on myös ainutlaatuisia mekaanisia ominaisuuksia. Edison valmisti tietämättään fulleriineilla terästettyä hiilihehkulankaa.(hän valmisti lankaa mm nokeamalla lasia ja rullaamalla noen langoiksi). Varmaan monet muutkin hiilen hyvät tekniset ominaisuudet johtuvat näistä oudoista kiderakenteista.

Hiilen rooli teknologiassa on kasvamassa. Se korvaa harvinaisia tai haitallisia aineita, ja tarjoaa uusia ainutlaatuisia ominaisuuksia.

Hyvä hiili.