O grafeno é considerado um material milagroso, um super-herói da química moderna. A empolgação com o 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 eficientemente tanto o calor quanto a eletricidade. Também cria uma barreira impermeável perfeita pela qual nem mesmo os átomos de hélio conseguem passar.
Esse perfil de propriedades torna materiais à base de grafeno muito interessantes para uma grande variedade de aplicações de alta demanda, incluindo materiais compósitos, eletrônicos vestíveis, sensores, semicondutores e até dispositivos médicos. O grafeno também possui a maior relação área-volume entre qualquer material conhecido, tornando-o valioso para aplicações como baterias e células solares, onde tamanho e peso são fatores limitantes importante.
Desde o seu isolamento inicial em 2004, os pesquisadores estão em uma corrida global para realizar esse grande potencial, desenvolvendo as primeiras aplicações comerciais do grafeno. Os dados das últimas duas décadas destacam padrões intrigantes de inovação na área, conforme descrito em um white paper anterior publicado em conjunto pela CAS e pela Biblioteca Nacional de Ciências da Academia Chinesa de Ciências. Aqui, fornecemos uma visão geral atualizada do cenário sob as perspectivas da pesquisa e dos negócios.
Como evoluiu o cenário de pesquisa do grafeno?
Ao examinar o número de publicações de pesquisas relacionadas ao grafeno desde 2010, surgem várias tendências. Primeiro, a produção em geral aumentou vertiginosamente. A produção de pesquisa cresceu 5 vezes nesse período, mostrando uma explosão global de interesse que reflete totalmente a intensa corrida pela comercialização do grafeno.
Tendências mais detalhadas podem ser encontradas quando a saída é subdividida por nação. A maioria das pesquisas publicadas vem de apenas cinco países: China, Estados Unidos, Coreia do Sul, Japão e Índia. Ao analisar os dados desses países individuais, fica destacada a evolução da liderança no campo. Por exemplo, os Estados Unidos e o Japão surgiram como os primeiros líderes na pesquisa básica antes de 2010, e sua produtividade permaneceu aproximadamente constante depois disso.
No entanto, a entrada da Coreia e da China no cenário de pesquisa nessa época impulsionou um rápido crescimento que ainda se mantém. Nesse momento, a China domina o cenário de PI do grafeno, respondendo por mais de 60% dos registros gerais de patentes desde 2010. Essa explosão de produção é especialmente impressionante para um país que entrou na corrida do grafeno mais tarde que os demais.
O aumento da produção da Índia também impressiona. No espaço de cinco anos desde a entrada no mercado, a Índia conseguiu superar o Japão no número total de artigos relacionados ao grafeno. Essa tendência pode indicar liderança futura e reflete uma tendência geral de mercados emergentes entrando para competir pela inovação com os países mais estabelecidos em áreas especializadas.
Quem está ganhando a corrida pelo grafeno?
O mercado global de grafeno foi estimado em US$ 32 milhões em 2016 e prevê-se que ultrapasse US$ 200 milhões até 2022 (Zion Market Research), uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de ~35,0% em 5 anos! No entanto, se alguém vai vencer a corrida do grafeno, ainda não se sabe quem.
Se o progresso for medido somente pela produtividade na pesquisa, a China atualmente domina o cenário global do grafeno. No entanto, ao examinarmos as tendências subjacentes, descobrimos um contexto importante. A maioria das patentes da China são de propriedade das universidades e só foram depositadas 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, o que os prepara para um sucesso mais provável na comercialização de suas inovações.
Embora a pesquisa seja abundante e as expectativas sejam altas, vários obstáculos impedem os inovadores de realizar plenamente a promessa desse material. O principal desafio é o desenvolvimento de métodos de produção econômicos e em larga escala que atendam aos requisitos de qualidade das principais aplicações. O foco neste desafio é evidenciado por um crescimento na atividade de patentes relacionadas à preparação e processo de grafeno nos últimos anos. O grafeno também enfrenta a concorrência de outras tecnologias emergentes de carbono, como nanotubos e grafite, que podem se mostrar comercialmente mais viáveis para aplicação generalizada.
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 da comercialização. É necessário monitorar cuidadosamente o cenário relacionado aos métodos de preparação e produção de grafeno, pois é provável que um avanço significativo gere um novo aumento na propriedade intelectual e nas 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 emergentes importantes para o seu trabalho?