Sfide e opportunità nel business del grafene

Negli ultimi due anni, il grafene si è spostato rapidamente dal laboratorio al mercato. Sebbene ci sia un grande interesse per la commercializzazione del grafene, ci sono varie previsioni su quanto tempo impiegheranno alcune applicazioni per raggiungere il mercato.

Nanotechnology's “Graphene Applications” focus issue (October 2014), Amaia Zurutuza di Graphenea e Claudio Marinelli di Applied Graphene Materials hanno discusso i fattori che potrebbero influenzare il ritmo di commercializzazione del grafene. La pubblicazione dei primi articoli sperimentali sul grafene 10 anni fa ha innescato un'ondata di ricerca che ha investito tutti gli angoli del mondo.

Date le proprietà spettacolari del grafene (mobilità del vettore, conduttività termica, trasparenza ottica, ecc.) nella sua forma più pura, è seguito rapidamente il desiderio di utilizzare il grafene per nuove tecnologie.

Landscabe Competitivo

Ci sono 44 aziende che attualmente commercializzano materiali a base di grafene, secondo il documento di commento. Tuttavia, solo una manciata di prodotti contenenti grafene sono arrivati ​​sul mercato, come ad esempio la racchetta da tennis di Head, il cinturino per batteria di Vorbeck o il touch screen del telefono di Samsung. Questi sono ampiamente considerati come un modesto ingresso sul mercato iniziale, piuttosto che un'ondata di commercializzazione a pieno regime, mentre il mercato attuale è ampiamente dominato dalle vendite di materie prive di grafene.

Tuttavia, tutti i rapporti di ricerca di mercato prevedono una considerevole espansione del mercato nei prossimi 5-10 anni, sebbene la portata e il ritmo di tale espansione dipenderanno da vari fattori difficili da prevedere. L'unico problema con il grafene è che quello di alta qualità è un ottimo conduttore che non ha una band gap (non può essere spento). Pertanto, per utilizzare il grafene nella creazione di futuri dispositivi nanoelettronici, sarà necessario ingegnerizzare un intervallo di banda che, a sua volta, ridurrà la sua mobilità elettronica a quella dei livelli attualmente osservati nei film di silicio. Ciò significa essenzialmente che la ricerca e lo sviluppo futuri devono essere svolti affinché il grafene possa sostituire il silicio nei sistemi elettrici in futuro.

Tuttavia, recentemente alcuni gruppi di ricerca hanno dimostrato che non solo questo è possibile, è probabile, e stiamo guardando a mesi, piuttosto che ad anni, prima che questo sia raggiunto almeno a livello di base. Alcuni dicono che questo tipo di studi dovrebbe essere evitato, tuttavia, poiché è simile a cambiare il grafene per essere qualcosa che non lo è.

Sviluppo Del Mercato

Per mettere alcuni numeri sulle proiezioni, il documento ricorre a esperienze passate con nanotecnologie che cambiano paradigma, come le fibre di carbonio e i nanotubi di carbonio. Ad esempio, la produzione di fibre di carbonio ha raggiunto le 4.600 tpa entro 8 anni dal primo aumento significativo del numero di brevetti in fibra di carbonio.

Anche la produzione di nanotubi di carbonio ha raggiunto lo stesso livello entro 10 anni dal primo aumento di interesse per i brevetti.

Finora, e secondo le proiezioni di mercato, il grafene è in svantaggio in termini di produzione annua. Allo stesso tempo, c'è stato un aumento del numero di aziende produttrici di grafene e del numero di brevetti, il che pone una discrepanza tra le proiezioni e la realtà.

Sfide

Ci sono alcuni fattori che potrebbero rallentare l'adozione del grafene. Uno di questi fattori è il volume di produzione limitato. Sebbene esista un numero crescente di metodi per realizzare varie forme di grafene, la produzione in volume per ciascuno di questi metodi rimane bassa. Una delle maggiori sfide dell'industria del grafene sarà raggiungere la produzione di volume nei prossimi 2-5 anni. L'attenzione dovrà essere posta sulla consistenza dei materiali e sui costi di produzione. Il costo, ovviamente, è un fattore importante in sé. Il costo è diminuito notevolmente dalla prima apparizione commerciale del grafene. Negli ultimi due anni, il prezzo del grafene in fogli è sceso a un terzo, mentre il prezzo del grafene in polvere (incluso liquido) è sceso a un quarto del suo prezzo di partenza. Tuttavia, il costo iniziale del materiale è elevato, promuovendo applicazioni che sfruttano molteplici proprietà del grafene e portando all'adozione iniziale di applicazioni ad alto margine.