Le graphène a été proclamé matériau miracle, super-héros de la chimie moderne. Cet enthousiasme autour du graphène tient à ses propriétés uniques. Épais d'un seul atome et plus de 200 fois plus résistant que l'acier, le graphène est léger, flexible et conduit efficacement la chaleur et l'électricité. Il crée aussi une barrière imperméable parfaite que même les atomes d'hélium ne peuvent pas traverser.
Ce profil de propriété rend les matériaux à base de graphène très intéressants pour un large éventail d'applications à forte demande, y compris les matériaux composites, les produits électroniques portables, les capteurs, les semi-conducteurs et même des dispositifs médicaux. Le graphène présente aussi le plus important ratio entre surface et volume de tous les matériaux connus, ce qui le rend précieux pour les applications telles que les batteries et les cellules solaires, où la taille et le poids sont les principaux facteurs limitants.
Depuis que ce matériau a été isolé en 2004, les chercheurs se sont lancés dans une course mondiale pour concrétiser son énorme potentiel en développant les premières applications commerciales du graphène. Les données des deux dernières décennies mettent en évidence des modèles d'innovation intéressants dans le domaine, comme indiqué dans un livre blanc antérieur publié conjointement par CAS et la Bibliothèque nationale des sciences de l'Académie des sciences chinoise. Nous fournissons ici un aperçu mis à jour du paysage du point de vue de la recherche et du monde des affaires.
Comment le paysage du graphène a-t-il évolué ?
En examinant le nombre de publications de recherche liées au graphène depuis 2010, on voit apparaître plusieurs tendances.Tout d'abord, la production en général a connu une augmentation spectaculaire. La production de la recherche a été multipliée par 5 au cours de cette période, ce qui indique une explosion mondiale de l'intérêt qui reflète pleinement la course intense à la commercialisation du graphène.
On identifie des tendances plus détaillées lorsque la production est subdivisée par nation. La plus grande partie des recherches publiées provient de cinq pays seulement : la Chine, les États-Unis, la Corée du Sud, le Japon et l'Inde. L'isolation des données de ces différents pays fait apparaître l'évolution du leadership dans ce domaine. Par exemple, les États-Unis et le Japon sont apparus comme les premiers leaders de la recherche fondamentale avant 2010, après quoi leur productivité est restée relativement constante.
Toutefois, l'arrivée de la Corée et de la Chine dans le paysage de la recherche autour de cette date a généré une croissance rapide qui se poursuit encore. À ce stade, la Chine domine le paysage de la PI dans le graphène et représente plus de 60 % du nombre total de dépôts de brevets depuis 2010.Cette explosion de la production est particulièrement impressionnante pour un pays qui s'est lancé dans la course au graphène plus tard que les autres.
L'Inde a également connu une production accrue. En l'espace de cinq ans depuis son entrée sur le marché, l'Inde a réussi à surpasser le nombre total d'articles consacrés au graphène publiés au Japon. Cette tendance pourrait être révélatrice du leadership futur et reflète une tendance très marquée des marchés émergents qui se lancent dans la compétition à l'innovation contre les pays plus solidement établis dans certains domaines spécialisés.
Qui est en tête dans la course au graphène ?
Le marché mondial du graphène a été estimé à 32 millions de dollars en 2016 et devrait dépasser 200 millions de dollars d'ici à 2022 (Zion Market Research), soit un TCAC d'environ 35 % sur 5 ans ! On ignore toutefois encore qui pourrait éventuellement remporter la course au graphène.
Si l'on mesure le progrès par la simple productivité de la recherche, la Chine domine actuellement le paysage mondial du graphène.Toutefois, l'examen des tendances sous-jacentes révèle un contexte important.La plupart des brevets chinois appartiennent à des universités et n'ont été déposés qu'en Chine.À l'inverse, les demandes de brevet liées au graphène dans d'autres pays, comme l'Allemagne, les États-Unis, la Corée et le Japon, bien que moins nombreuses, portent généralement sur d'autres marchés mondiaux majeurs, ce qui les prépare à un succès plus probable dans la commercialisation de leurs innovations.
Même si la recherche est abondante et les attentes élevées, un certain nombre d'obstacles empêchent les innovateurs de réaliser pleinement les promesses de ce matériau.Le défi principal porte sur le développement de méthodes de production économiques à grande échelle répondant aux exigences de qualité des applications clés. La croissance de l'activité des brevets liés à la préparation et aux processus du graphène au cours des dernières années témoigne de l'importance accordée à ce défi. Le graphène est également confronté à la concurrence d'autres technologies émergentes du carbone, comme les nanotubes et le graphite, qui pourraient s'avérer plus viables commercialement pour des applications étendues.
Globalement, le graphène continue à intéresser beaucoup les chercheurs et les stratèges dans un large éventail de secteurs d'activité.Toutefois, l'éclat de la promesse initiale a été quelque peu atténué par les défis liés à sa commercialisation. Une surveillance attentive du paysage lié aux méthodes de préparation et de production du graphène est justifiée, car une percée majeure pourrait entraîner une nouvelle hausse de la propriété intellectuelle et des applications entraînant des transformations majeures dans de nombreux secteurs.
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