El grafeno se ha promocionado como un material milagroso, un superhéroe de la química moderna. El interés por el grafeno se debe a sus propiedades únicas. Con un espesor de un solo átomo y más de 200 veces más resistente que el acero, el grafeno es ligero, flexible y conduce de un modo eficaz tanto el calor como la electricidad. También crea una barrera impermeable perfecta que ni siquiera los átomos de helio pueden atravesar.
Este perfil de propiedades hace que los materiales basados en el grafeno sean muy interesantes para una amplia variedad de aplicaciones de gran demanda, como materiales compuestos, electrónica llevable, sensores, semiconductores e incluso dispositivos médicos. El grafeno también tiene la mayor relación superficie/volumen de todos los materiales conocidos, lo que lo hace valioso para aplicaciones como las baterías y las células solares, en las que el tamaño y el peso son factores limitantes clave.
Desde su aislamiento inicial en 2004, los investigadores de todo el mundo se han embarcado en una carrera para aprovechar todo su potencial mediante el desarrollo de las primeras aplicaciones comerciales del grafeno. Los datos de las dos últimas décadas destacan los intrigantes patrones de innovación en este campo, como se describe en un documento técnico anterior publicado conjuntamente por el CAS y la Biblioteca Nacional de Ciencias de la Academia de Ciencias de China. Aquí ofrecemos una descripción actualizada del panorama desde la perspectiva de la investigación y empresarial.
¿Cómo ha evolucionado el panorama de investigación del grafeno?
Un examen del número de publicaciones de investigación relacionadas con el grafeno desde 2010 revela varias tendencias. En primer lugar, la producción general ha aumentado drásticamente. La producción de investigación se ha multiplicado por 5 en este periodo, lo que demuestra una explosión internacional en el interés que refleja con claridad la intensa carrera por comercializar el grafeno.
Se pueden encontrar tendencias más detalladas cuando la producción se subdivide por países. La mayoría de la investigación publicada procede de tan solo cinco países: China, Estados Unidos, Corea del Sur, Japón y la India. Al aislar los datos de estos países se puede ver la evolución del liderazgo en este campo. Por ejemplo, Estados Unidos y Japón fueron los primeros líderes de la investigación básica antes de 2010, y su productividad se ha mantenido más o menos constante desde entonces.
Sin embargo, la llegada de Corea y China al panorama de investigación alrededor de esa fecha impulsó un rápido crecimiento que no ha remitido. En este momento, China domina el panorama de la PI del grafeno, representando más del 60 % de las solicitudes totales de patentes desde 2010. Este boom de la producción es especialmente impactante para un país que se incorporó a la carrera del grafeno más tarde que los demás.
El aumento de la producción india también es impresionante. En sus primeros cinco años en este mercado, la India logró superar el número total de artículos relacionados con el grafeno de Japón. Esta tendencia puede dar pistas sobre el liderazgo futuro y refleja una tendencia mundial: el paso al frente de los mercados emergentes en la carrera por la innovación con los países más establecidos en campos especializados.
¿Quién va ganando en 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 para 2022 (Zion Market Research): una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) de aproximadamente un 35,0 % en 5 años. Sin embargo, aún está por ver quién ganará la carrera del grafeno, si es que hay un ganador claro.
Si el progreso se mide en función de la productividad de la investigación, China domina actualmente el panorama mundial del grafeno. Sin embargo, al examinar las tendencias subyacentes, descubrimos un contexto importante. La mayor parte de las patentes chinas son propiedad de universidades y solo se han registrado en China. En cambio, las solicitudes de patentes relacionadas con el grafeno de otros países, como Alemania, Estados Unidos, Corea y Japón, aunque son menores en número, se suelen ampliar de manera rutinaria a otros mercados internacionales importantes, lo que favorece sus posibilidades de éxito en la comercialización de las innovaciones.
A pesar de la gran actividad investigadora y las elevadas expectativas, no faltan los obstáculos que impiden a los investigadores aprovechar todo el potencial de este material. El principal problema es el desarrollo de métodos de producción rentables a gran escala que cumplan los requisitos de calidad de las principales aplicaciones. La relevancia de este obstáculo se refleja en el aumento de la actividad de patentes relacionadas con la preparación y el procesamiento del grafeno en los últimos años. El grafeno también se enfrenta a la competencia de otras tecnologías emergentes del carbono, como los nanotubos y el grafito, que podrían resultar más viables comercialmente para una aplicación generalizada.
En conjunto, el grafeno sigue despertando un gran interés entre los investigadores y estrategas de una amplia variedad de industrias. Sin embargo, las expectativas iniciales se han moderado levemente debido a los problemas asociados a su comercialización. Es necesario supervisar detenidamente el 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 revolucionar una amplia gama de sectores.
¿Debe supervisar los avances relacionados con el grafeno o con otras nuevas áreas tecnológicas importantes para su trabajo?