El grafeno es una (2D) de material bidimensional con propiedades excepcionales, como la conductividad eléctrica y térmica ultra altas, transmitancia óptica de largo alcance y una excelente resistencia mecánica y flexibilidad. Estas propiedades hacen que sea un material prometedor para nuevas y existentes aplicaciones en circuitos impresos y flexible, transistores ultrarrápidos, pantallas táctiles, baterías y supercondensadores avanzadas, láseres ultrarrápidos, fotodetectores y muchas otras aplicaciones que no sean electrónicas.
Aunque la tecnología de grafeno se encuentra todavía en su infancia, se han hecho notables progresos en los últimos años en el desarrollo de métodos de producción de grafeno. Numerosos dispositivos optoelectrónicos y electrónicos basados en el grafeno se han demostrado en modelos a escala de laboratorio. Sin embargo, los numerosos desafíos de la tecnología de grafeno no deben ser subestimados. La falta de banda prohibida en el grafeno es su reto fundamental clave. Otros desafíos tecnológicos están relacionados con el desarrollo de métodos industriales para producir grafeno con calidad alta y constante a costos aceptables.
Aunque hoy en día no hay ninguna solicitud electrónica basada en el grafeno en la producción en masa, varias empresas ya ofrecen materiales comercialmente grafeno. El valor de mercado de materiales de grafeno en 2013 fue de aproximadamente $ 11 millones, representado principalmente por la demanda de la I + D y la creación de prototipos. Dos escenarios para el futuro crecimiento del mercado se presentan en el informe. De acuerdo con el escenario base, el valor de mercado anual mundial de materias de grafeno en aplicaciones opto electrónicos y llegará a $ 141 millones en 2024, con un CAGR 2013-2019 del 18,5%. Se espera que el crecimiento del mercado se aceleró después de 2019, con un CAGR 2019-2024 del 35,7%. En 2024, el mercado de materiales de grafeno estará representada principalmente por la demanda de electrodos conductores transparentes y baterías avanzadas y supercondensadores.
¿Cómo pueden los retos grafeno Tecnología y la eventual aplicación transformarse en oportunidades de negocio?
Con el fin de alcanzar el mejor rendimiento posible en los dispositivos a escala de laboratorio, se requieren materiales de alta calidad. Los proveedores de materiales capaces de entregar constantemente materiales de alta calidad tienen una ventaja competitiva en el mercado de grafeno.
El interés creciente en tecnologías de grafeno ha llevado a una alta demanda de equipos de grafeno. Como se muestra en el informe, los fabricantes de equipos CVD hoy se centran principalmente en el equipo de I + D se utiliza para producir grafeno de alta calidad.
Los fabricantes de dispositivos líderes están actualmente evaluando el potencial de la tecnología de grafeno; la mayoría de ellos tienen actividades internas de I + D o están desarrollando asociaciones de I + D con los proveedores de materiales de grafeno. Pero la cadena de suministro de grafeno de hoy es muy dispersa y hace que la elección del proveedor adecuado difícil. Un gran (y creciente) número de empresas de nueva creación están buscando para atrapar las oportunidades de mercado de grafeno en su etapa inicial. Asegurar IP grafeno es crucial para una fuerte posición competitiva. Como se detalla en el informe, se espera que los fuertes tendencias de integración vertical dentro de la cadena de suministro, debido a los problemas específicos de la producción y el manejo de los materiales de grafeno, hojas de grafeno es decir, hechas-CVD. Los fabricantes de nanoplatelets grafeno también integrarán verticalmente para obtener un producto de mayor valor y mejor diferenciación de los competidores al ofrecer materiales específicos de la aplicación, tales como tintas conductoras y materiales compuestos para baterías y supercondensadores de grafeno.
Como se señala en el informe, existen muchos diferentes tipos de materiales de grafeno y niveles de calidad. Un mayor nivel de estandarización tanto, es importante en la tecnología de grafeno, especialmente para los proveedores de materiales de grafeno de alta calidad para una mejor diferenciación de otros proveedores, y para las empresas con una estrategia de negocio a largo plazo. La falta de herramientas de caracterización de la calidad adecuados grafeno ofrece oportunidades para las empresas en desarrollo de herramientas especializadas.
Materiales de grafeno: calidad, cantidad, reproducibilidad y Low Cost Necesarios
El desarrollo y la producción industrial de las nuevas aplicaciones de grafeno requieren un suministro fiable de grafeno con una alta calidad constante.
Materiales de grafeno pueden ser producidos en forma de pequeñas escamas (nanoplatelets) o en la forma de una hoja de gran tamaño en diferentes sustratos, tales como una lámina de metal o carburo de silicio (SiC).
La deposición catalítica vapor químico (CVD) de grafeno sobre metales, con el alto potencial tanto para la escalabilidad y la alta calidad de los materiales, tiene el mayor potencial para la producción en masa de opto grafeno y dispositivos electrónicos. Aunque el potencial de mercado de grafeno epitaxial de alta calidad sobre SiC está limitado por las dimensiones y altos costos de obleas de SiC, que se puede aplicar con éxito para producir algunas aplicaciones electrónicas de alta gama. Los nanoplatelets producidos por diferentes métodos, como la epitaxia en fase líquida o reducción del óxido de grafeno pueden ser utilizadas para producir tintas conductivas para la electrónica impresa y materiales aditivos para los dispositivos de almacenamiento de energía, tales como baterías de ion-litio y supercondensadores.
La elección de la técnica de producción de grafeno es de crucial importancia para un fabricante de dispositivos ya que influye no sólo el grafeno tamaño, calidad y costes, sino también el diseño de la línea de producción para la fabricación de dispositivos.
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