O grafeno tem sido apontado como um material milagroso, um super-herói da química moderna. O entusiasmo em torno do grafeno resulta de suas propriedades únicas. Com apenas um átomo de espessura e mais de 200 vezes mais forte que o aço, o grafeno é leve, flexível e conduz calor e eletricidade com eficiência. Ele também cria uma barreira impermeável perfeita pela qual nem mesmo átomos de hélio conseguem passar.
Este perfil de propriedades torna os materiais à base de grafeno muito interessantes para uma ampla variedade de aplicações de alta demanda, incluindo materiais compostos, eletrônicos vestíveis, sensores, semicondutores e até dispositivos médicos. O grafeno também possui a maior relação área superficial/volume de qualquer material conhecido, tornando-o valioso para aplicações como baterias e células solares, onde tamanho e peso são fatores limitantes fundamentais.
Desde seu isolamento inicial em 2004, pesquisadores têm participado de uma corrida global para concretizar esse grande potencial, desenvolvendo as primeiras aplicações comerciais do grafeno. Dados das últimas duas décadas destacam padrões intrigantes de inovação no campo, conforme descrito em um white paper anterior publicado conjuntamente pelo CAS e pela Biblioteca Nacional de Ciências, Academia Chinesa de Ciências. Aqui, fornecemos uma visão geral atualizada do cenário sob uma perspectiva de pesquisa e negócios.
Como o cenário de pesquisa em grafeno evoluiu?
Ao examinar o número de publicações de pesquisa relacionadas ao grafeno desde 2010, várias tendências emergem. Primeiro, a produção em geral aumentou drasticamente. A produção de pesquisa cresceu 5 vezes nesse período, mostrando uma explosão global de interesse que reflete plenamente a intensa corrida pela comercialização do grafeno.
Tendências mais detalhadas podem ser encontradas quando a produção é subdividida por nação. A maioria das pesquisas publicadas vem de apenas cinco países: China, Estados Unidos, Coreia do Sul, Japão e Índia. Isolar dados desses países individuais destaca a evolução da liderança no campo. Por exemplo, os Estados Unidos e o Japão surgiram como os primeiros líderes na realização de pesquisas básicas antes de 2010, e sua produtividade permaneceu aproximadamente constante depois disso.
No entanto, a entrada da Coreia e da China no cenário de pesquisa por volta dessa época impulsionou um crescimento rápido que continua até hoje. Neste momento, a China domina o cenário de PI de grafeno, respondendo por mais de 60% dos pedidos de patentes desde 2010. Esse surto de produção é especialmente impressionante para um país que entrou na corrida do grafeno mais tarde que seus pares.
O aumento da produção da Índia também é impressionante. No espaço de cinco anos após a entrada no mercado, a Índia conseguiu superar o número total de artigos relacionados ao grafeno do Japão. Essa tendência pode indicar uma liderança futura e reflete uma tendência abrangente de mercados emergentes que surgem para competir por inovação com os países mais estabelecidos em campos especializados.
Quem está vencendo a corrida do grafeno?
O mercado global de grafeno foi estimado em 32 milhões de dólares em 2016 e a previsão é que ultrapasse 200 milhões de dólares até 2022 (Zion Market Research), uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de ~35,0% em 5 anos! No entanto, quem, se alguém, vencerá a corrida do grafeno ainda está para ser visto.
Se medirmos o progresso pela produtividade pura da pesquisa, a China domina atualmente o cenário global do grafeno. No entanto, ao examinar as tendências subjacentes, descobrimos um contexto importante. A maioria das patentes da China pertence a universidades e só foi registrada na China. Em contraste, os pedidos de patentes relacionados ao grafeno de outros países, como Alemanha, Estados Unidos, Coreia e Japão, embora em menor número, são rotineiramente estendidos a outros mercados globais importantes, preparando-os para um sucesso mais provável na comercialização de suas inovações.
Embora a pesquisa seja abundante e as expectativas sejam altas, vários obstáculos impedem que os inovadores realizem plenamente a promessa deste material. O principal desafio é o desenvolvimento de métodos de produção em larga escala e com boa relação custo-benefício que atendam aos requisitos de qualidade das principais aplicações. O foco nesse desafio é evidenciado por um crescimento na atividade de patentes relacionadas à preparação e ao processamento de grafeno nos últimos anos. O grafeno também enfrenta a concorrência de outras tecnologias de carbono emergentes, como nanotubos e grafite, que podem se mostrar mais comercialmente viáveis para aplicações generalizadas.
No geral, o grafeno continua sendo de grande interesse para pesquisadores e estrategistas em uma ampla gama de setores. No entanto, o brilho da promessa inicial foi um pouco ofuscado pelos desafios de comercialização. É necessário um monitoramento cuidadoso do cenário relacionado aos métodos de preparação e produção de grafeno, já que um avanço significativo provavelmente impulsionará uma nova onda de propriedade intelectual e aplicações que podem ser disruptivas em uma ampla gama de segmentos.
Precisa monitorar mais de perto os desenvolvimentos em grafeno ou outras áreas de tecnologia emergente importantes para o seu trabalho?