Po deseti letech ambiciózního výzkumného projektu experti zvažují, zda ta Grafenová vlajková loď může onomu „zázračnému materiálu“ pomoci prodrat se ven z Údolí smrti. (Foto: Flickr)

Evropská unie (EU) se před šesti lety pustila do ambiciózního projektu vytvořit něco na způsob Silicon Valley pro tento „zázračný materiál“ posledního desetiletí, tj. grafen. Ten projekt zvaný Grafenová vlajková loď – pak pohltil během 10 let 1 miliardu € ve snaze protlačit grafen na komerční trh. Ten projekt měl dát dohromady akademiky spolu s průmyslovými výzkumnými instituty nejen, aby se výzkum grafenu komercializoval, ale také, aby z Evropy udělal lokomotivu táhnoucí vývoj technologií založených na grafenu.

Investice EU do Grafenové vlajkové lodi k dnešnímu dni představují ten největší projekt grafenového výzkumu a vývoje (ač se ozývají spekulace, že projekty spojené s grafenem v Číně by jej mohly převyšovat). Grafenová vlajková loď v posledních šesti letech zplodila devět společností a 46 nových produktů založených na grafenu. I přes tyto úspěchy se mezi kritiky dále ozývají hlasy, že tento zázračný materiál očekávání do něj vkládaná nesplnil a že úsilí uvedené Vlajkové lodi nijak moc s vnímáním tohoto stavu nehnulo.

Unikátní vlastnosti grafenu vyvolaly ve spoustě oblastí ohromná očekávání, třeba pro výrobu pokročilých kompozitních materiálů a nových typů elektronických zařízení. Ač grafen může nabývat mnoha forem, tak jeho nejčistší forma je ta, kdy jde o vrstvu grafitu o tloušťce jednoho atomu. Taková struktura poskytla nejvyšší tepelnou vodivost, jaká byla kdy zjištěna – tj. 10 krát vyšší než měď. Rovněž se v něm projevuje nejvyšší přirozená mobilita elektronů ze všech materiálů (tj. rychlost, jakou se elektrony nějakým materiálem mohou pohybovat), která je zhruba 100 krát vyšší, než je v křemíku, což je závratně přitažlivá vlastnost pro využití v elektronice.

Grafenová vlajková loď má teď za sebou více než polovinu svého 10 letého cyklu financování. Mnoho pozorovatelů v úspěších tohoto projektu – nebo spíše v jejich nedostatku – vidí barometr komerčního statutu grafenu, který byl poprvé syntetizován roku 2004 na britské University of Manchester, za což si jeho objevitelé roku 2010 vysloužili Nobelovu cenu. Když byla Vlajková loď založena, stála před klíčovou otázkou, se kterou se potýká až dodnes: Byla Vlajková loď založena na podporu „základního“ výzkumu nebo „aplikovaného“ výzkumu, jímž by z Evropy udělala Grafenové údolí „Graphen Valley“ světa?

Jari Kinaret je ředitelem Grafenové vlajkové lodi – Graphene Flagship. PHOTO: GRAPHENE FLAGSHIP

Ředitel Grafenové vlajkové lodi Jari Kinaret říká, že platí to druhé: „Naším plánem bylo od samého počátku dostat grafen a od něj odvozené materiály z akademických laboratoří do společnosti.“

Celou dobu říkal, že projekt byl záměrně financován více jako aplikovaný výzkum. A poukazuje, že toto konsorcium se původně sice skládalo převážně z akademických skupin, avšak dnes je 40 procent jeho členů tvořeno společnostmi.

Avšak některé z přechodů grafenu do komercializace nejsou zrovna přesvědčivé ohledně toho, že by Grafenová vlajková loď byla dobře nastavená na to, aby grafen uváděla na komerční trhy. „Na financování základního výzkumu, není absolutně nic špatného,“ říká Tim Haper zakladatel a generální ředitel G20 Water Technologies Ltd., která grafen využívá v systémech filtrace vody. „Jenže když se takový projekt převléká za komercializaci a vedou ho lidé s jen malým zájmem o komercializaci nebo zkušeností s komercializací, kdy však mají hlavní zájem jen, aby si zařídili financování výzkumu, tak to začne být dost problematické, neboť to slibuje daleko více, než toho nejspíš poskytne.“

Tento sentiment se odráží i u řady dalších pozorovatelů z průmyslu. Výkonný ředitel Grafenové rady (Graphene Council), tj. asociace výzkumníků, výrobců, vývojářů a koncových uživatelů grafenu Terrance Barkan si myslí, že Grafenová vlajková loď byla zatím vzpruhou pro univerzitní a akademickou komunitu, ale na komercializaci tohoto materiálu neměla dohromady žádný dopad. (Oznámení: Autor tohoto článku pro Grafenovou radu také pracoval.) „Z hlediska vydaných peněz a všech zapojených zdrojů si, bereme-li to z perspektivy komerčního rozvoje, vede dost chabě,“ řekl Barkan.

Vlajková loď tvrdí, že pomohla vyvinout 17 komerčních produktů založených na grafenu. Jedním z těchto produktů je ohebný bezdrátový senzor pro měření srdečního tepu a dalších zdravotních parametrů. Dalším je grafenem potažená motocyklová helma uvedená komerčně na trh roku 2016. Grafen helmu chrání před poškozením při nárazech nebo při vysokých teplotách.

Tato grafenová fitness náplast vyvinutá ve Španělsku Photo Sciences může měřit srdeční tep, dechovou frekvenci a tělesnou teplotu. Foto: ICFO

V případě toho ohebného bezdrátového senzoru už není jasné, zda je tento senzor ve svém cyklu komerčního rozvoje. Podkladová technologie byla předvedena na kongresu Mobile World (Mobilní svět) před třemi lety, ale dnes ještě není vidět žádnou společnost, která by to komerčně prodávala.

Kinaret v projektech Vlajkové lodi nedělá ostrou hranici mezi „základním“ a „aplikovaným“ výzkumem. Nicméně v další fázi projektu už existuje hrubé dělení podél této hranice známé jako Jádro 3, v němž se klade čím dál větší důraz na dotažení technologií během vývojového cyklu dále. V této fázi Grafenová vlajková loď vyčlenila 45 milionů € na projekty zaměřené na Úroveň technologické připravenosti (TRL) 6 až 7, což znamená, že by z nich měly vzejít prototypy, které fungují v reálném prostředí.

„Projekty Grafenové vlajkové lodi jsou zjevně v procesu vývoje řešení, které je ve zkoumání problému.“

Harper z G20 Water Technologies si myslí, že šplhat po žebříku stupínků z TRL 6 na TRL 7 není ve skutečnosti nutné a mohlo by dokonce být i kontraproduktivní. „Při komercializaci technologie není 45 milionů € moc,“ řekl. „Dostat tvrdě technický nápad na trh pro jednu společnost znamená desítky milionů euro. Takže i kdyby každé euro vyčleněné Vlajkovou lodí zmobilizovalo pět soukromých euro, tak je to stejně jen 20 nebo 30 společností v celé Evropě a pro všechny potenciální aplikace grafenu.“

Harper si ve skutečnosti myslí, že všechny peníze utracené Grafenovou vlajkovou lidí na podporu komercializace by mohly být směrovány špatně. „Já bych zapomněl na pokusy o komercializaci grafenu a jeho protlačování na trh. To vždy selže,“ říká. „Ty peníze by bylo lépe utratit na TRL 1 až 5. To by pro soukromý sektor mělo stačit, aby grafenu porozuměl a využil ho.“

Dalším problémem je podle obou, jak Harpera, tak Barkana to, že Grafenová vlajková loď prosazuje „protlačování technologie“, místo aby se pro komercializaci využívalo strategie „tažení trhem“.

„Projekty Grafenové vlajkové lodi jsou zjevně v procesu vývoje řešení, které je ve zkoumání problému,“ řekl Barkan. „Hlavním postřehem, jaký jsem v posledních šesti letech její existence učinil, je ten, že skutečný pokrok v komercializaci grafenu přichází odjinud než z Grafenové vlajkové lodi.“

Barkan tvrdí, že pro komercializaci je klíčové to, aby se skončilo s pokusy adaptovat technologie založená na grafenu do řady aplikací, nýbrž by se mělo přímo mluvit s výrobci a ptát se jich, co potřebují. Na Grefenové radě Barkan říká: „Upřednostňujeme skutečné rozhovory s širokou škálou společností a pochopení, jaké technické a obchodní problémy se pokouší řešit a kde v tom grafen může sehrát nějakou roli.“

Jedním z klíčových problémů při komercializaci grafenu, nebo jakékoliv nově se vynořující technologie, je překlenout rozestup mezi technologií, jakou výzkumníci vyvinuli, a rozběhem komerčního produktu. Tomuto rozestupu se říká „Údolí smrti“.

Aby se grafenu podařilo se přes něj dostat, tak teď o financování z EU usiluje další projekt zvaný „Grafen a 2D materiály“ klastr EUREKA. Prezident Phantoms Foundation, tj. evropské organizace založené roku 2002 ke koordinaci nanotechnologických inovací Antonio Correia si myslí, že je třeba se zaměřit na toto nové úsilí, aby se dořešil ten chybějící článek v hodnotovém řetězci vývoje grafenu.

Ač si Correia myslí, že Grafenová vlajková loď sehrála důležitou roli při sblížení základního výzkumu s průmyslovými koncerny dohromady, tak se domnívá, že v budoucnu by to měl být průmysl, kdo povede způsob, jak bude grafen komercializován. Takové zaměření na zájmy průmyslu bude podle Correiy kritickým faktorem pro překlenutí Údolí smrti pro grafen.

Barkan přišel s dalším přístupem ke strategii komercializace tažené průmyslem: „Nakonec by se měla klást otázka: Jaký druh problému se pokoušíte řešit, když grafenem odemykáte nová řešení?“ řekl. „Ne – jaký druh inovace jste vytvořili, kterou se pokoušíte protlačit jako produkt?“

Tento článek byl aktualizován 4. června 2019. 

Zdroj: spectrum.ieee.org