لقد كنت أبحث في مجال الجرافين مؤخرًا، وهناك شيء يستحق الانتباه إليه هنا. يتحدث الجميع عن الجرافين كمادة معجزة ستغير كل شيء من البطاريات إلى الفضاء الجوي، لكن هناك مشكلة ضخمة لا يرغب أحد حقًا في مناقشتها: تكلفة الجرافين لا تزال تعيق القطاع بأكمله.

دعني أشرح ما يحدث بالفعل في هذا السوق الآن.

في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كان الجرافين في الأساس فضولًا مختبريًا. استخدم أستاذان في مانشستر شرائط سكوتش لتمزيقه من الجرافيت، ونعم، كانت قصة رائعة. لكن المشكلة هي أن تلك الطريقة تنتج قليلًا جدًا. لا يمكنك توسيعها. التحدي الحقيقي دائمًا كان هو معرفة كيفية تصنيع الجرافين بكميات تجارية دون إنفاق ثروة.

اليوم، انخفضت أسعار الجرافين بشكل كبير منذ تلك الأيام الأولى عندما كانت قطعة بحجم طابع بريدي تكلف عشرات الآلاف من الدولارات. لكننا لا نزال نتحدث عن مادة تتراوح بين $100 وحتى 10,000 دولار لكل كيلوجرام اعتمادًا على ما تشتريه. هذا فرق كبير، والسبب بسيط: ليس كل الجرافين متساويًا في الجودة.

طريقة الإنتاج تحدد كل شيء. ترسيب البخار الكيميائي (CVD) هو الخيار المفضل للجرافين عالي الجودة، لكنه مكلف. أنت تستخدم معدات متقدمة، تستهلك الكثير من الطاقة، وتواجه جميع أنواع تحديات المعالجة. يمكن أن تصل تكلفة الجرافين باستخدام CVD إلى 10,000 دولار لكل كيلوجرام أو أكثر لأنك تحصل على مادة فاخرة - النوع المستخدم في الإلكترونيات المتقدمة وأنظمة تخزين الطاقة. لكن ذلك السعر يقيد بشكل أساسي معظم التطبيقات التجارية.

ثم لديك أكسيد الجرافين، الذي يُنتج بتكلفة أرخص - يتراوح بين $100 وحتى $500 لكل كيلوجرام. المشكلة؟ الجودة أقل. لا يمكنك استخدامه للشاشات المرنة أو البطاريات عالية الأداء. هو جيد للترشيح المائي وبعض التطبيقات المركبة، لكنه ليس نفس المادة.

هناك أيضًا مستوى وسط - جرافين عالي الجودة تجاريًا يتراوح بين $100 وحتى 1000 دولار لكل كيلوجرام. هنا ترى اعتمادًا صناعيًا فعليًا يحدث: تخزين الطاقة، المستشعرات، المركبات. تكلفة الجرافين عند هذا المستوى أصبحت معقولة بما يكفي ليفكر بعض المصنعين في استخدامها.

لكن ما الذي بدأ يتغير؟ تظهر طرق إنتاج جديدة يمكن أن تغير فعليًا الاقتصاديات. في عام 2021، طور باحثون في الهند تقنية مسدس البلازما التي تنتج جرافين ذو طبقة واحدة بسعر حوالي 1.12 دولار للغرام. هذا فعلاً مغير للعبة إذا تمكن من التوسع. إنهم يفعلون ذلك بدون مواد كيميائية خطرة، وبدون مذيبات مكلفة، ويحققون مستويات نقاء عالية بنسبة 85% من الوقت.

ثم أعلنت شركة CleanGraph في عام 2022 عن عمليتها الحصرية - وتدعي تقليل الأثر البيئي بنسبة 99% مقارنة بالطرق التقليدية. ومؤخرًا، كشفت شركة NanoXplore عن عملية تقشير جافة يُفترض أن تكون أقل تكلفة رأس مال من الطرق القائمة على السوائل.

ما هو مثير للاهتمام هو أن حديث تكلفة الجرافين بدأ يتحول من "هل هو ميسور؟" إلى "أي طريقة إنتاج منطقية لأي تطبيق؟" الصناعة تتجزأ. لن تستخدم جرافين CVD بتكلفة 10,000 دولار لكل كيلوجرام للمعجون الحراري، لكنه منطقي لأبحاث الحوسبة الكمومية.

الاختناق الحقيقي الآن لم يعد تكلفة الإنتاج - بل الطلب. يمكن لمعظم طرق التصنيع الجديدة إنتاج الجرافين بأرخص مما كان عليه من قبل، لكن لا يوجد طلب تجاري كافٍ لتبرير التوسع الضخم. إنها مشكلة دجاج وبيضة. لن يستثمر المصنعون في تطبيقات الجرافين حتى تنخفض تكلفته أكثر، لكن التكلفة لن تنخفض إلا إذا كان هناك طلب على الحجم.

ومع ذلك، بدأت التطبيقات تتجسد. الشاشات المرنة، البطاريات من الجيل التالي، المركبات الخفيفة الوزن للفضاء الجوي - لم تعد هذه نظريات بعد. قام باحثو معهد جورجيا للتكنولوجيا في الواقع بإنشاء ترانزستور جرافين وظيفي يمكن أن يحل محل السيليكون في بعض التطبيقات. هذا نوع من الاختراق الذي يغير كل شيء.

تتوقع شركات أبحاث السوق أن ينمو سوق الجرافين بمعدل حوالي 35% سنويًا حتى عام 2030، ليصل إلى 1.6 مليار دولار من الإيرادات. القطاعات التي ستجني الأموال الحقيقية هي السيارات، والفضاء، والطب. وإذا تحقق حتى جزء من تلك التوقعات، فإننا أمام سيناريو يصبح فيه سعر الجرافين أقل عائق وأكثر عامل تنافس بين المنتجين المختلفين.

ما أراقبه هو ما إذا كانت أي من طرق الإنتاج الجديدة ستصل فعليًا إلى الحجم التجاري في العامين المقبلين. إذا تمكنت طريقة مسدس البلازما أو عملية التقشير الجاف من إثبات نفسها على نطاق واسع، فقد نرى انخفاض تكلفة الجرافين بنسبة 50-70% أخرى، مما سيفتح أسواقًا جديدة تمامًا. هذا هو نقطة التحول التي تحول الأمر من مادة متخصصة إلى سلعة صناعية حقيقية.

الأساسيات موجودة. التطبيقات موجودة. الأمر كله يعتمد على كسر اقتصاديات التصنيع على نطاق واسع. هذه هي الفصل التالي في هذه القصة.