Революция откладывается

Наука и технологии
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
«Эксперт» №37 (1088) 10 сентября 2018
Графену так и не удалось выйти за пределы лабораторий, но исследования чудо-материала продолжаются
Революция откладывается

История графена, материала, открытого в 2004 году, — яркий пример преждевременного технологического оптимизма. Графен привлек внимание публики своими свойствами — он в 200 раз прочнее и в шесть раз легче стали и обладает огромной электро- и теплопроводностью. Но одно дело наблюдать за материалом крошечного размера в лаборатории, совсем другое — масштабировать его.

Графен относится к двумерным материалам, уникальные электрические свойства которых обещают прорывные применения. Так, двумерные материалы могут образовывать регулируемые энергетические щели, которые можно настраивать на длину волны солнечного света, благодаря чему они становятся идеальным материалом для производства сверхэффективных солнечных панелей. Привлекает внимание и невероятная прочность двумерных веществ. Было установлено, что даже двухслойный графен в результате фазового перехода может стать тверже и прочнее алмаза.

Но волшебных свойств оказалось недостаточно, чтобы произошла графеновая революция. Между открытием материала и его появлением в батареях смартфонов или электрокаров лежит пропасть. Хуже того, материал может оказаться и вовсе невостребованным: достаточно вспомнить фуллерен, которому все пророчили огромное будущее в 1980-е годы, но никаких революционных применений материала так и не появилось. Как бы то ни было, исследования продолжаются. Графеном в мире занимаются более 300 компаний, в том числе в рамках крупнейшей исследовательской инициативы Евросоюза Graphene Flagship с бюджетом миллиард евро.

Джеймс Бейкер, исполнительный директор Национального института графена в Манчестерском университете, считает, что материал еще молод и даже двадцати лет недостаточно, чтобы совершить отраслевую революцию. Предстоит преодолеть множество сложностей при получении и обработке графена, которые сейчас делают его слишком дорогим. Стоимость производства графена оценивается в тысячи долларов за килограмм, что лишает его конкурентоспособности по сравнению с другими современными материалами. Это подтвердил «Эксперту» и заместитель директора малого инновационного предприятия «Графен» Григорий Александров. По его словам, массовому внедрению на рынок препятствует высокая стоимость оксида графена и углеродных нанотрубок, необходимых для изготовления графеновых компонентов.

Большая часть патентов на технологию графеновых аккумуляторов сейчас принадлежит компаниям из Испании, Южной Кореи и Китая, однако г-н Александров полагает, что производство графеновых батарей будет сосредоточено в Китае или на Тайване.

Сооснователь Ora Graphene Audio (компания специализируется на производстве аудиоустройств с использованием графена) Ари Пинкас считает главным ограничением отсутствие надежных и доступных методов производства графена. По его словам, сейчас трудно получить высококачественный графен с сохранением всех его свойств в объемах, необходимых для массового производства. Даже малейшие дефекты материала будут негативно сказываться на его прочности, гибкости, электро- и теплопроводности.

Руководитель