Felhajtásból a mindennapokba: konkrét technológiák
A grafént grafitból – közismert nevén ceruzabélből – vonják ki. Ez a szénatomokból álló anyag kiváló hő- és elektromos vezető. Kína ma a világ legnagyobb graféngyártója, és az anyagot már nemcsak az elektronikai szektorban, hanem az építőiparban is széles körben alkalmazza.
Az Egyesült Királyságban a Manchesteri Egyetem mellett működő Graphene Engineering Innovation Centre (GEIC) a Cemex UK-vel együttműködésben idén nyáron fektette le az első grafénnel erősített, alacsony szén-dioxid-kibocsátású betont, amelyet egy Northumbrian Water telephelyen használtak fel.
Mindeközben Ben Jensen, a Cambridge-i Egyetemről indult 2D Photonics vezérigazgatója kiemeli: lényeges hangsúlyozni, hogy a laboratóriumban megjósolt sikereket a gyártási méretekre felskálázni rendkívül nehéz. Jensen korábban a világ legfeketébb feketéjeként híressé vált szén-nanocső bevonatokat fejlesztett a Surrey NanoSystems-nél; ezt a technológiát például a BMW X6 kupén is alkalmazták.
A gyártás és a gyártási költségek jelentik az igazi próbatételt. Hiába fejleszt valaki forradalmi anyagot, ha az tízszer drágább, mint a jelenlegi megoldások, esélytelen lesz leváltani az ipari sztenderdeket.
Ígéretes áttörések: optikai chipek és új alkalmazások
Németországban sokáig tömegével készültek szén-nanocsöves termékek, de az ipari áttörés elmaradt, így több gyárat is bezártak. Jelenleg ezek leginkább műanyag megerősítő adalékként jelennek meg.
Ezzel szemben a Cambridge-i 2D Photonics leányvállalata, a CamGraPhIC áttörést ért el grafénalapú optikai mikrochipek terén. Miközben a jelenlegi szilícium-fotonikai chipek az elektromos jeleket optikai adattá alakítva továbbítják, a grafénchipjeik ugyanannyi idő alatt több információt képesek kezelni, ráadásul előállításuk is jóval olcsóbb. Ezek a chipek 80%-kal kevesebb energiát fogyasztanak, és sokkal szélesebb hőmérséklet-tartományban működnek, csökkentve ezzel az MI-adatközpontok hűtési költségeit.
A cég jelenleg Pisa mellett, egy egykori Pirelli K+F központban fejleszt, a milánói térségben épülő gyárban pedig 200 mm-es lapokat kívánnak sorozatban előállítani. A tervekhez mintegy 276 millió forintnak megfelelő finanszírozás szükséges, amelyet az év végéig igyekeznek biztosítani, nemzetközi befektetőkkel – például a NATO-val, a Sony-val, a Bosch-sal vagy olasz állami alapokkal.
A CamGraPhIC chipek nemcsak adatközpontokban, hanem nagy teljesítményű számítógépekben, 5G és 6G mobilhálózatokban, repülésben, önvezető autókban, digitális radarokban vagy akár műholdmentes kommunikációs rendszerekben is alkalmazhatók.
Egészségügy, mezőgazdaság és új anyagok
A Cambridge melletti Somershamban működő Paragraf nevű spinout cég az elmúlt évtizedben a brit kincstár támogatásával grafénalapú elektronikai eszközöket fejlesztett, például elektromos autók érzékelőit vagy betegségeket korán kimutató bioszenzorokat. Nemrég közel 41 millió forintnyi befektetést kapott, amely során az Egyesült Arab Emírségek állami vagyonalapja 12,8%-os részesedést szerzett a cégben.
Egy másik, 2021-ben indult startup, a Graphene Innovations Manchester Szaúd-Arábiával kötött megállapodást: Tabuk városában indult el a világ első kereskedelmi szintű grafénnel dúsított karbonszálas termékgyártása, amelyet főleg építőipari célokra – például tetők, homlokzatok vagy közvilágítási oszlopok készítésére – használnak. A cél 2026-ra évi 3 000 tonna előállítása.
Kudarcok és tanulságok: kihívások a piacon
Nem minden vállalkozás járt sikerrel; a szektor egyik első jelentős szereplője, az Applied Graphene Materials 2023-ban veszteségei miatt bezárt, fő tevékenységét egy kanadai cég vásárolta fel. Számos hasonló cégnél, például a Gloucestershire-i Versarien esetében Innovate UK támogatásból fejlesztettek szenzorokat, betonadalékokat, festékeket, tintákat és katonai prototípusokat, de anyagi nehézségek miatt idén megszüntették leányvállalataikat, és csődközeli helyzetbe kerültek.
Fontos kiemelni, hogy a fejlett anyagok piaca lassan reagál, a fejlesztések és átfutási idők gyakran hosszúak. Sok grafénnal foglalkozó vállalkozás nem tudott jelentős bevételt vagy nyereséget felmutatni.
Mit hozhat a jövő?
Összességében húsz év elteltével a grafén forradalma még inkább ígéret, mint megvalósult álom, de néhány úttörő vállalkozás egyre közelebb visz a matériában rejlő elképesztő ipari és gazdasági lehetőségek kiaknázásához. Az viszont biztos, hogy csak azok fognak túlélni, akik a laboratóriumi sikerekből jelentős, sorozatgyártott és költséghatékony ipari termékeket tudnak előállítani.
