Femton minuters promenad från Stora torget i Sundsvall finns ett område som ser ut som en liten by med byggnader i olika färger och former. Här ligger Mittuniversitetet, Campus Sundsvall, och vyn av glasgångar, broar och bryggor mellan byggnaderna blir som en metafor för den närhet mellan disciplinerna, som flera forskare här vittnar om.
Forskningscentret FSCN håller till i en vit-gul-röd byggnad. I korridoren vid fikarummet sitter postrar uppnålade på skärmar. De är kvar från gårdagens mingel med representanter från ett tjugotal olika företag från Sundsvallstrakten, Stockholm och Gotland. De hade kick-off för ett nytt projekt. Forskarna berättade om sina resultat och visade upp labbverksamheten. De satt i mindre grupper och pratade om framtiden. En stor del av forskningen vid FSCN sker i nära samarbete med näringslivet.
Utvecklar lasersystem
Fram bakom ett draperi kliver Enkeleda Balliu, elektronikingenjör och en av doktoranderna i huset. Hon bär mörka glasögon och vi frågar vad hon gjorde där bakom.
– Jag håller på att utveckla lasersystem. Det var därför jag hade glasögonen på mig, lasern kan förstöra ögonen om jag inte har dem.
Enkeleda Balliu kom till Sundsvall från Turin för drygt tre år sedan och skulle bara vara här i tre månader för att få lite erfarenhet, men blev kvar som doktorand. Ursprungligen kommer hon från Albanien.
– Sundsvall är en lagom stor stad med mycket natur. Jag gillar att plocka svamp och bär och att åka längdskidor, så det passar mig att bo här.
Innan hon flyttade hit var hon rädd för att råka ut för en kulturkrock. Sverige låg så långt bort.
– Det jag tycker är kul, kanske ingen tycker är skoj där, tänkte jag. Men så blev det inte, jag kände mig bekväm redan från början.
På universitetet i Turin bestod en liten forskargrupp av sju till åtta personer. Definitionen av liten och stor grupp var alltså annorlunda där jämfört med här. Här kan en liten grupp vara två eller tre personer.
– Här samarbetar forskare från olika små och stora forskargrupper med kunskaper om laser, elektronik, papper och kemi. Det är fantastiskt roligt för den bästa forskningen kommer fram när personer som ser på saker från olika vinklar samarbetar. Då kommer det fram nya idéer.
Förändrar materialens egenskaper
Enkeleda Ballius doktorandprojekt består av att försöka förstärka lasern och att använda lasern för att processa material. Hon berättar att olika material, till exempel silver och grafenoxid, är känsliga för olika våglängder av ljus, och hon testar hur man kan förändra materialens egenskaper. Ett material som inte leder elektricitet, kan bli ledande när man förändrat det med hjälp av laserljus. Enkeleda Balliu och hennes kollegor bygger komponenter som kan leda elektricitet på papper för att kunna göra batterier och solceller från billigare och mer miljövänliga råmaterial.
– Lasern förstör inte papperet och lasertekniken är dessutom i sig mer miljövänlig än de tekniker där man använder uppvärmning eller kemikalier för att förändra material, förklarar hon.
Förutom närheten till skogsindustriföretagen i regionen har forskarna vid FSCN nära till andra forskargrupper vid Mittuniversitetet. Ingenjörerna behöver bara ta några steg åt ett håll så är de hos biologerna, några steg åt ett annat håll så är de hos kemisterna, och några dörrar bort i korridoren sitter en matematiker.
I ett av labben i huset träffar vi doktoranderna Britta Andres och Nicklas Blomquist. En glaskolv snurrar i ett vattenbad. En vätska håller på att rinna över kanten från en annan kolv.
– Så här blir det när man fikar för länge, säger Nicklas Blomquist och skrattar och kopplar loss kolven från apparaten som den satt fast i.
Snabba batterier
”Grafit” står det på en glasflaska med grått innehåll, ”aktivt kol” på en annan med svart innehåll.
Här bygger forskarna jättesnabba batterier, så kallade superkondensatorer. De framställer grafen som sedan blandas med nanocellulosa för att utveckla elektroder till batterierna.
– Det finns både fördelar och nackdelar med superkondensatorer jämfört med vanliga batterier. De kan inte lagra lika mycket energi som vanliga batterier, men man kan ladda en superkondensator väldigt snabbt, på bara några sekunder, och det är bra om man vill lagra mycket energi på en gång, förklarar Britta Andres.
Nicklas Blomquist tillägger att livslängden hos en superkondensator är mycket längre än hos vanliga batterier.
– Ett vanligt batteri kan man ladda ur och ladda upp i ett par tusen gånger. Det kan man till exempel se i sin mobiltelefon, att efter två år är batteriet ganska trött. En superkondensator kan man ladda flera miljoner gånger utan att den blir sämre.
Svensk mästare i dragracing
Till skillnad från Enkeleda Balliu från Albanien och Britta Andres från Tyskland, är Nicklas Blomquist född och uppvuxen i Sundsvall. Han gick i gymnasiet ett stenkast från universitetsområdet och läste sin grundutbildning här. På fritiden tävlar han i dragracing och skulle vilja bygga en motorcykel med en superkondensator. Då kommer han att vinna lätt. Superkondensatorerna är explosivt snabba batterier. Nicklas Blomquist är i och för sig redan bland de snabbaste, 2015 blev han svensk mästare i dragracing.
Det är tänkt att superkondensatorerna som utvecklas här ska gå att använda för att ta tillvara rörelseenergi när man bromsar fordon. I samband med inbromsningen av en bil finns det mycket energi att skörda på kort tid. Ett vanligt batteri skulle inte hinna med att fånga upp den energin, men det gör en superkondensator.
Det finns superkondensatorer i vissa bilar redan i dag, men de är dyra och gjorda av metall, plastfilm och organiska lösningsmedel. Och de är tillverkade med dyra metoder.
– I och med att vi bara använder lågkostnadsmaterial i våra superkondensatorer så kommer vi ner i en 90 procent lägre materialkostnad än dagens, säger Nicklas Blomquist.
Kungligt batteribygge
En annan som är motorintresserad, är kung Carl XVI Gustaf. För ett och ett halvt år sedan kom han på besök och fick bygga ett batteri.
En bild på kungen, Britta och Nicklas, från kungahusets Instagram, sitter upptejpad på ett dragskåp och vittnar om händelsen.
– Han labbade med oss och tillverkade en egen liten superkondensator. Vi har den kungliga superkondensatorn kvar här, säger Britta Andres.
Nicklas Blomquist förklarar det som kungen fick lära sig.
– Grafit kan man gräva upp i backen eller få som restprodukt från petroleumindustrin. Vi slår sönder grafiten till grafen, som är ett endast ett atomlager tjockt skikt av grafit med väldigt hög ledningsförmåga. Det blandar vi med nanocellulosa, som sätter sig som spindelväv mellan grafen-flaken, och får på så sätt en elektrod. Vi tar två sådana elektroder med en separator i mitten och dränker det i saltvatten, då kommer jonerna i saltvattnet att röra sig till plus- och minuspolerna och på så sätt kan man lagra energi. Det blir ett batteri som har elektrostatisk laddning i stället för elektrokemisk.
Elektrodernas yta avgör lagrig
Hur mycket energi som går att lagra i superkondensatorn bestäms av hur stor yta elektroderna har. Joner ska sätta sig på elektroderna, och ju mer yta det finns, desto fler joner får plats.
– Därför vill vi ha en porös struktur, men porerna ska bara vara precis så stora som de behöver vara, inte större. Det är den strukturen vi jobbar med, blandningar av små och stora bitar av grafen och nanocellulosa. Cellulosan leder dessutom in saltvattnet i alla hålrummen på ett bra sätt. Som sugrör fast vätskan går på utsidan av rören.
Snart kommer det att finnas superkondensatorer från FSCN i vägbelysningen i Sundsvall. Projektet heter ”Grön vägbelysning på lika villkor” och drivs tillsammans med kommunen och några företag. Landsbygden ska få vägbelysning på lika villkor som staden. Lyktstolparna kommer att vara fristående, utan anslutning till elnätet, och ska drivas av solceller, vindsnurror och termoelektrisk energi.
I och med att solen bara lyser på dagen, och att vissa dagar är blåsiga och andra vindstilla, behövs superkondensatorerna för att lagra energin i lyktorna.
”Communication” i FSCN:s namn finns kvar från starten 1999. Då fanns det också medieteknikforskare med i nätverket, som bland annat studerade mediernas utveckling och framtidens läsande.
Vad gör du här?
– Jag applicerar nanomaterial på stora ytor.
Varifrån kommer inspirationen?
– Från pappersindustrin som är världsbäst på stora ytor. De tillverkar 500 kvadratmeter papper per år till var och en av oss, för en krona per kvadratmeter. Solceller kostar 1 000 kronor per kvadratmeter, och batterier, upprullade ytor, är också dyra att tillverka. Vi lånar metoderna från pappersindustrin och gör gröna energiytor till batterier, solceller och vindkraft, av nanomaterial.
Vad står KM2 för?
– Det står för de kvadratkilometer av ytor som vi kan använda för att göra billig, grön energi.
Hur går det med forskningen?
– Vi tittar på en massa idéer samtidigt. Det vi kommit längst med är superkondensatorerna, jättesnabba, billiga, gröna batterier, där är vi nära att ta fram en prototyp som går att visa för industrin.
Du har många böcker.
– Ja, jag är bokfanatiker. De handlar om ekonomi, molekylärbiologi, medvetande, fundamental fysik och kosmologi. Jag är intresserad av det mesta.
