بررسی گرایش‌های جهانی: به دنبال وعده گرافن

به دنبال وعده گرافن

گرافن به عنوان یک ماده شگفت‌انگیز شناخته شده است، یک ابرقهرمان برای شیمی مدرن. تمایل به استفاده از گرافن به دلیل خواص منحصر بفرد آن می‌باشد. ضخامتی فقط به اندازه یک اتم دارد اما استحکام آن بیش از 200 برابر بیشتر از فولاد است. گرافن، سبک، انعطاف‌پذیر و هادی الکتریسیته و حرارت نیز می‌باشد. این ماده همچنین یک عایق نفوذ ناپذیر ایجاد می‌کند که حتی اتم‌های هلیم نیز نمی‌توانند از آن عبور کنند.

این پروفایل خواصی، مواد بر پایه گرافن را برای کاربردهای مختلف پرتقاضا شامل مواد کامپوزیتی، حسگرها، الکترونیک‌های پوششی، نیمه‌هادی‌ها و حتی در ابزارهای پزشکی جالب می‌سازد. گرافن همچنین نسبت سطح به حجم بالایی نسبت به مواد شناخته شده دارد که آن‌را برای کاربردهایی مانند باتری‌ها و سلول‌های خورشیدی که در آن، اندازه و وزن فاکتورهای کلیدی محدودکننده به حساب می‌آیند، ارزشمند می‌کند.

بعد از انزوای اولیه خود در سال 2004، محققان درگیر یک مسابقه جهانی شدند تا این پتانسیل عظیم را به وسیله اولین کاربردهای تجاری گرافن، تحقق بخشند. داده‌های دو دهه گذشته، الگوهای درخشانی را همانطور که قبلا در مقاله‌ای که توسط آکادمی علوم چین، CAS و کتابخانه ملی علوم منتشر شده‌است، نشان می‌دهد. در اینجا ما یک نمای کلی به روز شده ازچشم‌انداز تحقیق و کسب و کار ارائه می‌کنیم.

چگونه چشم انداز تحقیق بر روی گرافن رشد کرده‌است؟

 با بررسی تعداد مقالات منتشر شده مربوط به گرافن از سال 2010، چندین روند مشاهده می‌شود. اول اینکه خروجی در کل به صورت قابل ملاحظه‌ای افزایش پیدا کرده است. خروجی تحقیق در این دوره پنج برابر شده است که نشان‌دهنده یک انفجار جهانی در این زمینه می‌باشد. همچنین این امر نشان می‌دهد که رقابت شدید برای تجاری سازی گرافن وجود دارد. روند دقیق‌تر زمانی مشاهده می‌شود که خروجی‌ها بر اساس ملیت‌های مختلف تقسیم‌بندی شوند. اکثر تحقیقات منتشر شده تنها از پنج کشور می‌آید: چین، ایالات متحده، کره‌جنوبی، ژاپن و هند. داده‌های جداگانه‌ای از این کشورها، مشخص‌کننده سیر تکاملی سردمداری در این زمینه است. برای مثال، ایالات متحده و ژاپن به عنوان رهبران اولیه انجام تحقیقات پایه‌ای قبل از سال 2010 ظاهر شدند ولی پس از آن، بهره‌وری آن‌ها تقریبا ثابت بود.

با این حال، ورود کره و چین به این چشم‌انداز تحقیق در آن زمان، این رشد سریع را ادامه داد که هنوز هم ادامه دارد. در این نقطه، چین بر چشم‌انداز IP گرافن حکم‌رانی می‌کند و بیش از 60 درصد از کل ثبت اختراعات را از سال 2010 شامل می‌شود. این انفجار تولید به ویژه برای کشوری که بعد از رقیبانش وارد این رقابت گرافنی شده‌است، تحسین برانگیز می‌باشد.

افزایش تولید هند نیز چشمگیر است. ظرف پنج سال پس از ورود به بازار، هند توانست در تعداد کل مقالات مربوط به گرافن از ژاپن پیشی بگیرد. این روند ممکن است نشان‌دهنده رهبران آینده در این زمینه باشد و یک روند کلی از بازارهای نوظهور در رقابت برای نوآوری در زمینه‌های تخصصی، در کشورهای ذکر شده را بازتاب دهد.

چه کسی برنده رقابت گرافن خواهد بود؟

بازار جهانی گرافن در سال 2016 به مبلغ 32 میلیون دلار تخمین زده شده است و پیش‌بینی می‌شود که این مبلغ تا سال 2022 به بیش از 200 میلیون دلار افزایش یابد(بر اساس تحقیق بازار زیون). با این حال هنوز مشخص نیست که چه کسی برنده رقابت گرافن خواهد بود.

اگر پیشرفت‌های تحقیقاتی دقیق اندازه‌گیری شوند، در حال حاضر چین بر چشم‌انداز جهانی گرافن تسلط دارد. با این حال، با بررسی روندهای مربوطه، نتایج مهمی را بدست آوردیم. بسیاری از اختراعات در چین، متعلق به دانشگاه‌ها هستند و تنها در این کشور ثبت شده‌اند. در مقابل، اختراعات کاربردی مربوط به گرافن از کشورهای دیگر مانند آلمان، ایالات متحده، کره و ژاپن،‌ با اینکه تعداد کمتری دارند، به سایر بازارهای مهم جهانی گسترش یافته و آن‌ها را برای رسیدن به دستاوردهای بیشتر درتجدید نوآوری‌هایشان، تشویق می‌کند.

اگرچه تحقیقات فراوان و انتظارات نیز بالاست اما برخی موانع باعث می‌شود تا سازندگان نتوانند نوآوری‌های نویدبخش این ماده را تحقق بخشند. چالش اصلی، در توسعه روش‌های مقرون به صرفه و در مقیاس بالاست که با الزامات کیفیتی کاربردهای کلیدی نیز مطابقت داشته باشند. تمرکز بر این چالش، با رشد در فعالیت ثبت اختراعات مربوط به آماده‌سازی و فرآیند گرافن در سال‌های اخیر، نمود پیدا کرده است. گرافن همچنین در رقابت با سایر فناوری‌های درحال ظهور کربن، مانند نانولوله‌های کربنی و گرافیت قرار می‌گیرد که ممکن است کاربردهای تجاری وسیع‌تری از خود نشان دهد.

به طور کلی، گرافن همچنان از علاقه‌مندی‌های محققان و متخصصان در گستره وسیعی از صنایع مختلف می‌باشد. با این حال، وعده درخشش اولیه، تا حدی با چالش‌های تجاری مواجه شده است. نظارت دقیق بر چشم‌اندازهای مربوط به روش‌های آماده‌سازی و تولید گرافن، ضروری است زیرا دستیابی به یک پیشرفت قابل توجه، موج جدیدی از مالکیت‌های معنوی‌ و برنامه‌های کاربردی را به وجود می‌آورد که می‌تواند موجب اختلال در بخش‌های وسیعی شود.

-ترجمه: سیدسجاد میرفائقی-