Я останнім часом занурююся у простір графену, і тут є щось, на що варто звернути увагу. Усі говорять про графен як про цей дивовижний матеріал, який революціонізує все — від батарей до космічної галузі, але є одна величезна проблема, яку ніхто справді не хоче обговорювати: вартість графену все ще стримує весь сектор.

Дозвольте мені розбити, що насправді відбувається на цьому ринку зараз.

У початку 2000-х років графен був фактично лабораторним цікавим явищем. Двоє професорів з Манчестеру буквально використовували скотч, щоб зняти його з графіту, і так, це створювало гарну історію. Але ось у чому справа — цей метод дає майже нічого. Його не можна масштабувати. Реальна проблема завжди полягала у тому, як виробляти графен у комерційних обсягах без витрат величезних грошей.

Сьогодні ціни на графен значно знизилися порівняно з тими ранніми часами, коли шматок розміром із поштову марку коштував десятки тисяч доларів. Але ми все ще говоримо про матеріал, ціна якого коливається від $100 до $10 000 за кілограм залежно від того, що ви купуєте. Це величезний розкид, і причина проста: не весь графен створений однаковим.

Метод виробництва визначає все. Хімічне осадження паровою deposition (CVD) — це основний спосіб для високоякісного графену, але він дорогий. Ви використовуєте передове обладнання, споживаєте багато енергії і стикаєтеся з різними викликами обробки. Вартість графену за допомогою CVD може досягати $10 000 за кілограм або більше, оскільки ви отримуєте преміальний матеріал — той, що використовується у передовій електроніці та системах зберігання енергії. Але ця ціна фактично виключає більшість комерційних застосувань.

Далі — графеновий оксид, який дешевше виробляти — від $100 до $500 за кілограм. Погана новина? Нижча якість. Його не можна використовувати для гнучких екранів або високопродуктивних батарей. Він підходить для водної фільтрації та деяких композитних застосувань, але це не той самий матеріал.

Є також середній рівень — комерційний графен, ціна якого коливається між $100 і $1 000 за кілограм. Саме тут відбувається справжнє промислове впровадження: зберігання енергії, датчики, композити. Вартість графену на цьому рівні стає достатньо розумною, щоб деякі виробники вже розглядали його.

Ось що змінюється. Нові методи виробництва починають з’являтися і потенційно можуть змінити економіку. У 2021 році дослідники з Індії розробили техніку плазмового пістолета, яка виробляє одноламковий графен приблизно за $1.12 за грам. Це справді руйнує ринок, якщо воно масштабуватиметься. Вони роблять це без шкідливих хімікатів, без дорогих розчинників і досягають високого рівня чистоти — 85% з них.

Потім компанія CleanGraph оголосила у 2022 році про свій власний процес — вони стверджують, що зменшили вплив на навколишнє середовище на 99% порівняно з традиційними методами. А минулого року NanoXplore представила процес сухої ексфоляції, який, за їхніми словами, має нижчі капітальні витрати, ніж рідинні методи.

Цікаво, що розмови про вартість графену починають змінюватися з питання «чи це доступно?» на «який метод виробництва має сенс для якої застосовувати?». Галузь розділяється. Ви не будете використовувати CVD-графен за $10 000/кг для термічної пасти, але він має сенс для досліджень квантових обчислень.

Настоячий бар’єр зараз — це не вартість виробництва, а попит. Більшість нових методів виробництва можуть виробляти графен дешевше ніж будь-коли, але недостатньо комерційного попиту, щоб виправдати масштабування. Це проблема «курки і яйця». Виробники не вкладатимуть у застосування графену, поки його ціна не знизиться ще більше, але ціна не знизиться, поки не з’явиться об’ємний попит.

Тим не менш, застосування починають з’являтися. Гнучкі екрани, батареї наступного покоління, легкі композити для космічної галузі — це вже не теоретика. Дослідники з Georgia Tech фактично створили функціональний графеновий напівпровідник, який може замінити кремній у деяких застосуваннях. Це той прорив, що змінює все.

Дослідження ринкових аналітиків прогнозують, що ринок графену зростатиме приблизно на 35% щороку до 2030 року, досягнувши $1,6 мільярда доходу. Автомобільна, космічна та медична сфери — це ті, де справжні гроші мають текти. Якщо навіть частина цих прогнозів справдиться, ми матимемо сценарій, коли вартість графену стане менш бар’єром і більше конкурентним фактором між різними виробниками.

Я слідкую за тим, чи зможуть будь-які з цих нових методів виробництва досягти комерційного масштабу у найближчі кілька років. Якщо метод плазмового пістолета або процес сухої ексфоляції доведуть свою здатність масштабуватися, ціна графену може знизитися ще на 50-70%, що відкриє цілком нові ринки. Це той переломний момент, що перетворює цю історію з матеріалу для спеціальних застосувань у справжню промислову сировину.

Фундаментальні можливості є. Застосування є. Все зводиться до того, щоб розв’язати економіку виробництва у масштабі. Це наступна глава цієї історії.