Я недавно углубился в область графена, и есть кое-что, на что стоит обратить внимание. Все говорят о графене как о чудесном материале, который изменит все — от аккумуляторов до аэрокосмической промышленности, — но есть одна огромная проблема, о которой никто особо не хочет говорить: стоимость графена все еще тормозит развитие всего сектора.

Позвольте мне объяснить, что на самом деле происходит на этом рынке прямо сейчас.

В начале 2000-х годов графен был в основном лабораторным любопытством. Два профессора из Манчестера буквально использовали скотч, чтобы отделить его от графита, и да, это была хорошая история. Но в чем дело — этот метод дает почти ничего, его невозможно масштабировать. Настоящая проблема всегда заключалась в том, как производить графен в коммерческих объемах без огромных затрат.

Сегодня цены на графен значительно снизились по сравнению с теми ранними временами, когда кусок размером с марку стоил десятки тысяч долларов. Но мы все равно говорим о материале, цена которого варьируется от $100 до $10,000 за килограмм, в зависимости от того, что вы покупаете. Это огромный разброс, и причина проста: не весь графен одинаково хорош.

Метод производства определяет все. Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) — основной способ получения высококачественного графена, но он дорогой. Вы работаете с передовым оборудованием, потребляете много энергии и сталкиваетесь с различными технологическими сложностями. Стоимость графена при использовании CVD может достигать $10,000 за килограмм и выше, потому что вы получаете премиальный материал — тот, что используется в передовой электронике и системах хранения энергии. Но эта цена практически исключает большинство коммерческих применений.

Затем есть графеноксид, который дешевле в производстве — от $100 до $500 за килограмм. В чем подвох? Качество ниже. Его нельзя использовать для гибких экранов или высокопроизводительных аккумуляторов. Он подходит для фильтрации воды и некоторых композитных материалов, но это не тот же материал.

Есть и средний сегмент — коммерческий графен, стоимость которого колеблется между $100 и $1,000 за килограмм. Именно здесь происходит реальное промышленное внедрение: системы хранения энергии, датчики, композиты. Стоимость графена на этом уровне становится достаточно разумной, чтобы некоторые производители начали рассматривать его.

Но что меняется сейчас? Появляются новые методы производства, которые могут реально изменить экономику. В 2021 году исследователи из Индии разработали плазменный пистолет, который производит однолистовой графен примерно за $1.12 за грамм. Это действительно революционно, если масштабировать. Они делают это без опасных химикатов, без дорогих растворителей и достигают высокого уровня чистоты — 85% из них.

Также в 2022 году компания CleanGraph объявила о своем запатентованном процессе — они утверждают, что снижают экологический след на 99% по сравнению с традиционными методами. А в прошлом году NanoXplore представила сухой процесс эксфоляции, который, как предполагается, имеет меньшие капитальные затраты, чем жидкостные методы.

Интересно то, что разговор о стоимости графена начинает смещаться с вопроса «это доступно?» к вопросу «какой метод производства подходит для какого применения?» Индустрия фрагментируется. Вы не будете использовать CVD-графен за $10,000/кг для термопасты, но он имеет смысл для исследований квантовых вычислений.

Настоящий узкий момент сейчас — это не стоимость производства, а спрос. Большинство новых методов производства могут производить графен дешевле, чем когда-либо, но коммерческого спроса недостаточно для масштабирования. Это порочный круг: производители не инвестируют в приложения графена, пока его цена не снизится, а цена не снизится без объемного спроса.

Тем не менее, применения начинают реализовываться. Гибкие экраны, аккумуляторы следующего поколения, легкие композиты для аэрокосмической отрасли — это уже не теория. Исследователи из Georgia Tech создали функциональный графеновый полупроводник, который может заменить кремний в некоторых приложениях. Это тот прорыв, который меняет все.

Аналитические компании прогнозируют, что рынок графена будет расти примерно на 35% в год до 2030 года, достигнув $1,6 миллиарда дохода. Основные деньги, по их мнению, пойдут в автомобильную, аэрокосмическую и медицинскую отрасли. Если даже часть этих прогнозов сбудется, мы получим сценарий, при котором стоимость графена станет менее барьером и превратится в конкурентный фактор между разными производителями.

Я слежу за тем, достигнут ли эти новые методы производства коммерческого масштаба в ближайшие пару лет. Если плазменный пистолет или сухой процесс эксфоляции смогут доказать свою эффективность на масштабах, мы можем увидеть снижение стоимости графена еще на 50-70%, что откроет совершенно новые рынки. Это тот момент, который переведет историю с редкого материала в разряд реальных промышленных товаров.

Фундаментальные основы есть. Применения есть. Все сводится к тому, чтобы решить проблему масштабируемой экономики производства. Это следующий этап этой истории.