Почему графен остается дорогим — и почему это скоро изменится

Удивительный материал, о котором все говорят — графен — имеет свою цену: коммерческий графен обычно стоит от US$100 до US$10 000 за килограмм, в зависимости от метода производства и уровня чистоты. Для материала с таким огромным потенциалом в области аккумуляторов, электроники, аэрокосмической и медицинской промышленности эта ценовая барьера стала настоящим препятствием для массового внедрения.

Метод производства — всё

Вот что определяет стоимость вашего графена: как вы его производите. Разные методы изготовления создают совершенно разные ценовые диапазоны.

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) обеспечивает высочайшее качество — то, которое необходимо для передовой электроники и систем хранения энергии. Минус? Оно дорогое. Высокие затраты на оборудование, значительное потребление энергии и повреждение подложки во время производства делают графен, полученный методом CVD, стоимостью свыше US$10 000 за килограмм. Вы платите за качество.

Графеновая оксид находится на противоположном конце спектра. Производится путём химического восстановления, его стоимость составляет всего US$100 до US$500 за килограмм. Но есть нюанс: низкое качество означает, что он не подходит для передовых применений, таких как гибкие экраны или высокопроизводительные аккумуляторы. Он лучше подходит для водоочистки и простых композитов.

Графен среднего уровня, коммерческий — заполняет промежуток, стоимостью US$100 до US$1 000 за килограмм. Эта «золотая середина» подходит для хранения энергии, сенсоров и композитов при масштабировании производства.

Инновации сокращают издержки

Производственный ландшафт меняется очень быстро. Появляются новые методы, не требующие дорогих химикатов или специальных вакуумов:

Технология плазменной пушки (разработана Индийским технологическим институтом Патны в 2021 году), производит однородный слой графена в 85% случаев примерно за US$1.12 за грамм — это доля стоимости традиционных методов. Не нужны опасные химикаты.

Процесс компании CleanGraph сокращает экологический след на 99% по сравнению с обычным производством, одновременно превращая графит в различные формы графена быстрее и дешевле.

Сухой процесс NanoXplore (запущен в конце 2023 года), использует передовые технологии эксфоляции с меньшими капитальными затратами, чем жидкостные методы, открывая возможности для пластиковых труб, добавок в бетон, композитов и буровых растворов.

Почему это важно для рынка

Рынок графена ускоряется. Исследования показывают, что к 2030 году он достигнет US$1.61 миллиарда, с ежегодным ростом в 35,1% в течение десятилетия. Ведущие драйверы спроса — автомобильная, аэрокосмическая и медицинская отрасли.

Настоящий прорыв? Реальные коммерческие применения наконец-то появляются. Гибкие экраны, аккумуляторы следующего поколения, более быстрые чипы, энергоэффективные автомобили — список растёт. Когда спрос увеличивается, растёт и производство. Когда производство масштабируется — цены падают.

Графен за два десятилетия превратился из стоимости десятков тысяч долларов за кусочек размером с марку в конкурентоспособную цену. Следующий этап? Массовое производство по доступной цене становится нормой, а не исключением.