El grafeno ha sido aclamado como un material milagroso, un superhéroe de la química moderna. El entusiasmo por el grafeno se debe a sus propiedades únicas. Con un grosor de un solo átomo y una resistencia más de 200 veces superior a la del acero, el grafeno es ligero, flexible y conduce eficazmente tanto el calor como la electricidad. Además, crea una barrera impermeable perfecta que ni siquiera los átomos de helio pueden atravesar.
Este perfil de propiedades hace que los materiales basados en grafeno sean muy interesantes para una amplia variedad de aplicaciones de alta demanda, como materiales compuestos, electrónica vestible, sensores, semiconductores e incluso dispositivos médicos. El grafeno también posee la mayor relación superficie-volumen de cualquier material conocido, lo que lo hace valioso para aplicaciones como baterías y células solares, donde el tamaño y el peso son factores limitantes clave.
Desde su aislamiento inicial en 2004, los investigadores han participado en una carrera mundial para hacer realidad este gran potencial mediante el desarrollo de las primeras aplicaciones comerciales del grafeno. Los datos de las dos últimas décadas ponen de relieve interesantes patrones de innovación en el campo, tal y como se describe en un informe técnico anterior publicado conjuntamente por CAS y la Biblioteca Nacional de Ciencias de la Academia China de las Ciencias. Aquí ofrecemos una visión general actualizada del panorama desde una perspectiva de investigación y empresarial.
¿Cómo ha evolucionado el panorama de la investigación sobre el grafeno?
Al examinar el número de publicaciones de investigación relacionadas con el grafeno desde 2010, surgen varias tendencias. En primer lugar, la producción general ha aumentado drásticamente. La producción científica se ha multiplicado por cinco durante este periodo, lo que demuestra una explosión de interés mundial que refleja plenamente la intensa carrera por la comercialización del grafeno.
Se pueden encontrar tendencias más detalladas cuando la producción se subdivide por naciones. La mayor parte de la investigación publicada procede de solo cinco países: China, Estados Unidos, Corea del Sur, Japón e India. Aislar los datos de estos países pone de relieve la evolución del liderazgo en el campo. Por ejemplo, Estados Unidos y Japón surgieron como los primeros líderes en investigación básica antes de 2010, y su productividad se mantuvo aproximadamente constante a partir de entonces.
Sin embargo, la entrada de Corea y China en el panorama investigador por esas fechas impulsó un rápido crecimiento que aún continúa. En este momento, China domina el panorama de la propiedad intelectual del grafeno, representando más del 60% de las solicitudes de patentes desde 2010. Este estallido de producción es especialmente impresionante para un país que se unió a la carrera del grafeno más tarde que sus homólogos.
El aumento de la producción de la India también es impresionante. En el espacio de cinco años desde su entrada en el mercado, la India logró superar el número total de artículos relacionados con el grafeno de Japón. Esta tendencia puede indicar un liderazgo futuro y refleja una tendencia general de los mercados emergentes que compiten en innovación con los países más consolidados en campos especializados.
¿Quién está ganando la carrera del grafeno?
El mercado mundial del grafeno se estimó en 32 millones de dólares estadounidenses en 2016 y se prevé que supere los 200 millones en 2022 (Zion Market Research), ¡una tasa de crecimiento anual compuesta de aproximadamente el 35,0% en 5 años! Sin embargo, aún está por ver quién, si es que alguien, ganará la carrera del grafeno.
Si medimos el progreso por la mera productividad investigadora, China domina actualmente el panorama mundial del grafeno. Sin embargo, al examinar las tendencias subyacentes, descubrimos un contexto importante. La mayoría de las patentes chinas son propiedad de universidades y solo se han registrado en China. Por el contrario, las solicitudes de patentes relacionadas con el grafeno de otros países, como Alemania, Estados Unidos, Corea y Japón, aunque son menos numerosas, se extienden habitualmente a otros mercados mundiales clave, lo que aumenta sus probabilidades de éxito en la comercialización de sus innovaciones.
Aunque la investigación es abundante y las expectativas son altas, una serie de obstáculos impiden a los innovadores aprovechar plenamente la promesa de este material. El principal reto es el desarrollo de métodos de producción a gran escala y rentables que cumplan los requisitos de calidad de las aplicaciones clave. El enfoque en este desafío se evidencia por el crecimiento de la actividad de patentes relacionada con la preparación y el procesamiento del grafeno en los últimos años. El grafeno también se enfrenta a la competencia de otras tecnologías de carbono emergentes, como los nanotubos y el grafito, que podrían resultar más viables comercialmente para una aplicación generalizada.
En general, el grafeno sigue siendo de gran interés para investigadores y estrategas de una amplia gama de sectores. Sin embargo, el brillo de la promesa inicial se ha visto algo atenuado por los retos de la comercialización. Es necesario un seguimiento cuidadoso del panorama relacionado con los métodos de preparación y producción del grafeno, ya que es probable que un avance significativo impulse una nueva oleada de propiedad intelectual y aplicaciones que podrían ser disruptivas en una amplia gama de segmentos.
¿Necesita seguir más de cerca los avances en grafeno u otras áreas tecnológicas emergentes importantes para su trabajo?