最近、グラフェン分野を掘り下げているところですが、注目すべき点があります。誰もがグラフェンをバッテリーから航空宇宙まであらゆるものを革新する奇跡の素材だと語っていますが、実際には誰もあまり触れたくない大きな問題があります。それは、グラフェンのコストが依然としてセクター全体の足かせになっているということです。

今、市場で実際に何が起きているのかを解説します。

2000年代初頭、グラフェンはほとんど実験室の好奇心の対象でした。マンチェスターの二人の教授がスコッチテープを使ってグラファイトから剥がし取っただけで、確かに面白い話でした。でも、問題はその方法ではほとんど何も得られないことです。スケールアップできないのです。本当の課題は、莫大なコストをかけずに商業規模でグラフェンを製造する方法を見つけることでした。

今日、グラフェンの価格は、郵便切手サイズのものが何万ドルもしたあの頃から大きく下がっています。でも、私たちが話しているのは、買うものによって$100 から1万ドルまで(の範囲の材料です。これは非常に幅広い価格帯で、その理由は簡単です：すべてのグラフェンが同じではないからです。

生産方法がすべてを決定します。高品質のグラフェンには化学蒸気堆積法（CVD）が一般的ですが、これにはコストがかかります。高度な設備を稼働させ、多くのエネルギーを消費し、さまざまな加工の課題に直面します。CVDを使ったグラフェンのコストは1kgあたり1万ドル以上に達することもあり、これは先進的な電子機器やエネルギー貯蔵システムに使われる高級素材です。しかし、その価格帯はほとんどの商業用途を排除しています。

次に、より安価に製造できるのが酸化グラフェンです。1kgあたり)から$100 程度です。問題は、品質が低いことです。柔軟なスクリーンや高性能バッテリーには使えません。水のろ過や一部の複合材料には適していますが、同じ素材ではありません。

中間層もあります。商業グレードのグラフェンは1kgあたり$500 から$1,000の間に収まることもあります。ここでは実際に産業導入が進んでいます：エネルギー貯蔵、センサー、複合材料などです。このレベルのグラフェンのコストは合理的になりつつあり、一部のメーカーは実際に採用を検討しています。

しかし、変化しているのはここからです。新しい生産方法が登場し、経済性を変える可能性があります。2021年、インドの研究者たちがプラズマ銃技術を開発し、単層グラフェンを1.12ドル/グラムで生産できると発表しました。これは本当に破壊的です。スケールすれば、です。危険な化学薬品や高価な溶媒を使わずに、高純度レベル85%を達成しています。

次に、CleanGraphが2022年に独自のプロセスを発表しました。従来の方法と比べて環境負荷を99%削減できると主張しています。そして昨年、NanoXploreは液体ベースの方法よりも資本コストが低いとされる乾式剥離法を公開しました。

興味深いのは、グラフェンのコスト議論が「手頃かどうか」から「どの生産方法がどの用途に適しているか」へとシフトし始めている点です。業界は細分化しています。例えば、10,000ドル/kgのCVDグラフェンを熱伝導グリースに使うことはありませんが、量子コンピューティングの研究には理にかなっています。

今の最大のボトルネックは、もはや生産コストではなく需要です。これらの新しい製造方法はこれまでより安くグラフェンを生産できますが、商業的な需要が十分でないため、大規模な拡大には至っていません。これは鶏と卵の問題です。メーカーはコストがさらに下がるまでグラフェンの用途に投資しませんが、需要がなければコストは下がりません。

とはいえ、用途は実現しつつあります。柔軟なスクリーン、次世代バッテリー、航空宇宙用の軽量複合材料などはもはや理論上の話ではありません。ジョージア工科大学の研究者たちは、シリコンの代わりに使える機能性グラフェン半導体を実際に作り出しました。これはすべてを変えるブレークスルーです。

市場調査会社は、グラフェン市場が2030年までに年率約35%で成長し、16億ドルの収益に達すると予測しています。自動車、航空宇宙、医療分野が本当の資金の流れ先です。これらの予測の一部でも実現すれば、グラフェンのコストは障壁から競争要因へと変わるシナリオが見えてきます。

私が注目しているのは、これらの新しい生産方法のいずれかが今後数年で商業規模に達するかどうかです。プラズマ銃や乾式剥離法が規模で証明できれば、グラフェンのコストはさらに50〜70%下がる可能性があり、それにより全く新しい市場が開けるでしょう。これが、特殊素材の話から本格的な産業資材への転換点です。

基礎は整っています。用途もあります。あとは、規模での製造経済性を解明するだけです。それがこの物語の次の章です。