Tại sao Graphene vẫn đắt và lý do tại sao điều đó sắp thay đổi

Vật liệu kỳ diệu mà mọi người đang nói đến—graphene—đi kèm theo một cái giá: mức giá. Graphene thương mại chất lượng cao thường dao động từ US$100 đến US$10.000 mỗi kilogram, tùy thuộc vào phương pháp sản xuất và độ tinh khiết. Đối với một vật liệu có tiềm năng lớn như vậy trong pin, điện tử, hàng không vũ trụ và y học, rào cản về chi phí này đã là trở ngại thực sự để phổ biến rộng rãi.

Phương pháp sản xuất là tất cả

Điều quyết định hóa đơn graphene của bạn là cách bạn làm nó. Các phương pháp sản xuất khác nhau tạo ra các mức giá khác nhau một cách rõ rệt.

Phương pháp Phủ hơi hóa học (CVD) mang lại chất lượng hàng đầu—loại cần thiết cho các thiết bị điện tử tiên tiến và hệ thống lưu trữ năng lượng. Cái giá phải trả? Rất đắt. Chi phí thiết bị cao, tiêu thụ năng lượng lớn và hư hỏng nền trong quá trình chiết xuất khiến graphene sản xuất bằng CVD có giá trên US$10.000 mỗi kilogram. Bạn đang trả cho sự xuất sắc.

Oxide graphene nằm ở phía đối lập của phổ. Được sản xuất qua quá trình khử hóa học, nó chỉ có giá khoảng US$100 đến US$500 mỗi kilogram. Nhưng đây là cái giá phải trả: chất lượng thấp hơn có nghĩa là nó không thể xử lý các ứng dụng cao cấp như màn hình linh hoạt hoặc pin hiệu suất cao. Nó phù hợp hơn cho lọc nước và các composite cơ bản.

Graphene thương mại trung cấp lấp đầy khoảng trống, có giá từ US$100 đến US$1.000 mỗi kilogram. Điểm này phù hợp cho lưu trữ năng lượng, cảm biến và composite khi quy mô sản xuất tăng lên.

Đổi mới đang giảm chi phí

Cảnh quan sản xuất đang thay đổi nhanh chóng. Các phương pháp mới đang xuất hiện mà không cần hóa chất đắt tiền hoặc chân không chuyên dụng:

Công nghệ súng plasma (phát triển bởi Viện Công nghệ Ấn Độ tại Patna năm 2021) tạo ra graphene lớp đơn 85% thời gian với giá khoảng US$1.12 mỗi gram—một phần nhỏ so với các phương pháp truyền thống. Không cần hóa chất độc hại.

Quy trình độc quyền của CleanGraph giảm tác động môi trường lên tới 99% so với sản xuất truyền thống trong khi biến đổi graphit thành các dạng graphene khác nhau nhanh hơn và rẻ hơn.

Quy trình khô của NanoXplore (ra mắt cuối năm 2023) sử dụng công nghệ tách lớp tiên tiến với chi phí vốn thấp hơn các phương pháp dựa trên dung dịch, mở ra cánh cửa cho ống nhựa, phụ gia bê tông, composite và chất làm đặc khoan.

Tại sao điều này quan trọng đối với thị trường

Thị trường graphene đang tăng tốc. Nghiên cứu cho thấy dự kiến sẽ đạt tới US$1.61 tỷ vào năm 2030, tăng trưởng với tốc độ hợp chất trung bình 35.1% trong thập kỷ tới. Các ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ và y tế đang thúc đẩy nhu cầu.

Điều thực sự mở khóa? Các ứng dụng thương mại thực sự cuối cùng cũng đang đến. Màn hình linh hoạt, pin thế hệ tiếp theo, chip nhanh hơn, xe tiết kiệm nhiên liệu—dòng chảy đã đầy. Khi nhu cầu tăng, sản xuất mở rộng. Khi sản xuất mở rộng, chi phí giảm mạnh.

Graphene đã từ mức hàng chục nghìn đô la cho một miếng nhỏ bằng tem thư đến mức giá cạnh tranh ngày nay trong chưa đầy hai thập kỷ. Giai đoạn tiếp theo? Sản xuất hàng loạt tiết kiệm chi phí trở thành tiêu chuẩn chứ không phải ngoại lệ.