The challenges of commercialisation

The challenges of commercialisation
Recent figures from IDTechEx estimate that the graphene industry will grow from its current market value of $20 million to well over $390 million by 2024 (Graphene Markets, Technologies and Opportunities 2014-2024), with the greatest expansions seen in energy storage, transparent conductive films and composite materials. These markets alone could represent significant commercial and societal benefits, but even with clearly defined market needs, translating scientific developments into commercial reality is a complex process with technological hurdles to be overcome with a concomitant timescale.
The complexity of graphene presents one particular problem. With a multitude of target markets, each requiring different material specifications, performance and cost targets for their specific applications, the path to commercialisation is complicated further. In addition, there are many different types of “graphene”, each with a different set of properties depending on the form on which it is produced; the number of graphene layers (for example, few-layer graphene (FLG) comprises several atomic layers of carbon, and so-called many-layer graphene, or graphene nanoplatelets (GNPs), which typically comprise 5-50 layers), the average flake size and the chemical groups existing on the surface of the flakes.
Different production techniques also add to the complex picture, with each technique delivering a different material, scalability and cost structure. It is therefore unsurprising that research departments are struggling to find the material that works for their application and still continues to fulfil their other criteria. Whilst there is a very real need to standardise the growing number of graphene variants - recognising the cost benefits of each family and establishing the applications for which they are most suitable - the ‘one size fits all’ approach will certainly not be relevant to many of the potential applications in development with research departments across the globe.
A separate issue to complexity is that graphene is inherently inert, making it very difficult to disperse within a target material. Modifying the surface chemistry of graphenes has been identified only relatively recently as a key factor in realising the full potential of nanomaterials. Incorporating nanomaterials into polymeric and liquid phase applications requires a homogenous dispersion within the secondary phase. This is a difficult task, given the natural tendency of nanomaterials to agglomerate or separate out means that good dispersions can only be attained by engineering the surface of the materials via a functionalisation process.
Functionalisation can be achieved by wet chemistry involving strong acids. Although these processes are scalable, they utilise aggressive chemicals with an associated waste stream issue and tend to create defects in the material structure and introduce impurities. Furthermore, the surface chemical functional groups are limited to the groups inherent in the available acids.
An alternative functionalisation route via plasma avoids environmental issues and can aid dispersion and chemical bonding with a matrix. With the correct chemical functionalisation, i.e. incorporation of a compatible chemical side group, there is a far greater possibility of achieving homogeneous dispersion during processing and chemical bonding (such as covalent bonding) with the matrix. This approach has been previously recognised in a paper published in July 2012 entitled, "The mechanics of graphene nanocomposites: A review". In this piece of work, it was concluded that graphene and graphene oxide show promise as reinforcements in high-performance nanocomposites and ought to have outstand¬ing mechanical properties. The paper concluded that in order to obtain the optimum mechanical and conductive properties, a strong interface between the reinforcement and the polymer matrix is required.
The Solution – Achieving tailored functionalisation via plasma
The alternative functionalisation route, avoiding wet chemistry whilst providing a highly tailored material for both raw material producers and application manufacturers, is via a plasma functionalisation process.


Read more: Unlocking the potential of graphenes - functionalisation via plasma

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ความท้าทายของ commercialisationตัวเลขล่าสุดจาก IDTechEx ประเมินว่า อุตสาหกรรม graphene จะเติบโตจากตลาดค่าปัจจุบันของ $20 ล้านดีกว่า 390 ล้านเหรียญ โดย 2024 (Graphene ตลาด เทคโนโลยี และโอกาส 2014-2024), กับขยายมากที่สุดที่เห็นในการจัดเก็บพลังงาน ไฟฟ้าฟิล์มโปร่งแสง และวัสดุ ตลาดเหล่านี้เพียงอย่างเดียวจะเป็นผลประโยชน์ทางการค้า และข้อมูลสำคัญ แต่แม้จะ มีความต้องการตลาดอย่างชัดเจน แปลพัฒนาวิทยาศาสตร์เป็นความจริงเชิงพาณิชย์เป็นกระบวนการซับซ้อน มีอุปสรรคเทคโนโลยีเพื่อเอาชนะกับสเกลมั่นใจความซับซ้อนของ graphene นำเสนอปัญหาเฉพาะหนึ่ง ด้วยเป้าหมายตลาด แต่ละที่ต้องใช้ข้อกำหนดวัสดุต่าง ๆ ประสิทธิภาพ และต้นทุนเป้าหมายสำหรับการใช้งานเฉพาะของพวกเขา เส้นทางไป commercialisation ได้ซับซ้อนเพิ่มเติม นอกจากนี้ มีหลายชนิดแตกต่างกันของ "graphene" แต่ละชุดแตกต่างกันของคุณสมบัติตามแบบฟอร์มที่จะทำการผลิต จำนวนชั้น graphene (เช่น graphene ไม่กี่ชั้น (FLG) ประกอบด้วยหลายชั้นที่อะตอม ของ คาร์บอน และหลายชั้นเรียกว่า graphene, graphene nanoplatelets (GNPs), ซึ่งโดยทั่วไปประกอบด้วยชั้น 5-50), ขนาดเกล็ดเฉลี่ยและกลุ่มสารเคมีที่มีอยู่บนพื้นผิวของ flakesเทคนิคการผลิตต่าง ๆ ยังเพิ่มรูปภาพซับซ้อน มีเทคนิคแต่ละวัสดุที่แตกต่าง โครงสร้างต้นทุนและภาระในการส่งมอบ จึงเป็น unsurprising ที่แผนกวิจัยจะดิ้นรนค้นหาวัสดุที่ทำงานสำหรับโปรแกรมประยุกต์ของตน และยังคง ยังคงตอบสนองเงื่อนไขของพวกเขา ในขณะที่ความจริงต้องการ standardise หมายเติบโตย่อย graphene -ตระหนักถึงประโยชน์ของต้นทุนของแต่ละครอบครัว และสร้างโปรแกรมประยุกต์ที่เหมาะสมมากที่สุด - วิธี 'หนึ่งขนาดพอดี' จะแน่นอนไม่ได้เกี่ยวข้องกับโปรแกรมประยุกต์มีศักยภาพในการพัฒนากับหน่วยงานวิจัยมากมายทั่วโลกประเด็นแยกซับซ้อนเป็น graphene ที่ inert ความ ทำให้ยากมากที่จะกระจายภายในวัสดุเป้าหมาย ปรับเปลี่ยนเคมีพื้นผิวของ graphenes มีการระบุเฉพาะค่อนข้างล่าสุดเป็นคีย์ปัจจัยในศักยภาพของ nanomaterials เหยื่อ เพจ nanomaterials ไปยังเฟสของเหลว และชนิดโปรแกรมประยุกต์ต้องการแพร่กระจายให้ภายในระยะรอง นี้เป็นงานยาก กำหนดแนวโน้มตามธรรมชาติของ nanomaterials การจับเป็นก้อนแยกออกหมายความว่า การดี dispersions เท่านั้นสามารถบรรลุ โดยวิศวกรรมพื้นผิวของวัสดุที่ผ่านการ functionalisationFunctionalisation สามารถทำได้ โดยเคมีเปียกที่เกี่ยวข้องกับกรดที่แข็งแรง แม้ว่ากระบวนการเหล่านี้จะปรับสเกล พวกเขาใช้สารเคมีกับประเด็นกระแสเสียที่เกี่ยวข้อง และมักจะ สร้างข้อบกพร่องในโครงสร้างวัสดุ และแนะนำสิ่งสกปรก นอกจากนี้ กลุ่ม functional เคมีพื้นผิวจะจำกัดกลุ่มในกรดมีเส้นทางผ่านพลา functionalisation อื่นหลีกเลี่ยงปัญหาสิ่งแวดล้อม และสามารถช่วยกระจายตัวและสารเคมียึดติดกับเมทริกซ์ มี functionalisation สารเคมีถูกต้อง เช่นการจดทะเบียนของกลุ่มด้านเคมีเข้ากันได้ เป็นไปได้ไกลมากขึ้นของการบรรลุการกระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกันในระหว่างการประมวลผลและงานสารเคมี (เช่นยึด covalent) กับเมทริกซ์ วิธีการนี้ได้รับก่อนหน้านี้ยังในเอกสารเผยแพร่ในเดือน 2555 กรกฎาคมสิทธิ, "กลศาสตร์ของสิท graphene: ทบทวน" ในนี้ชิ้นงาน จะถูกสรุปว่า graphene graphene ออกไซด์แสดงสัญญาเป็นการเพิ่มกำลังในสิทประสิทธิภาพสูง และควรจะมีคุณสมบัติทางกล outstand¬ing กระดาษสรุปว่า เพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกล และไฟฟ้าเหมาะสม อินเตอร์เฟซที่แข็งแรงระหว่างเมทริกซ์พอลิเมอร์และเหล็กเสริมที่จำเป็นการแก้ปัญหา – Achieving ปรับราคา functionalisation ผ่านจอพลาสม่าเส้นทางอื่น functionalisation หลีกเลี่ยงเคมีเปียกในขณะที่ให้วัสดุโทนสูงสำหรับทั้งผู้ผลิตวัตถุดิบและผู้ผลิตแอพลิเคชัน ผ่านกระบวนการพลาสมา functionalisation ได้อ่านเพิ่มเติม: ปลดล็อคศักยภาพของ graphenes - functionalisation ผ่านจอพลาสม่า

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ความท้าทายของการค้าตัวเลขล่าสุดจากประมาณการ IDTechEx ว่าอุตสาหกรรมกราฟีนจะเติบโตจากมูลค่าตลาดปัจจุบันของ $ 20,000,000 ไปดีกว่า $ 390,000,000 โดย 2024 (แกรฟีนตลาดเทคโนโลยีและโอกาส 2014-2024) โดยมีการขยายตัวที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เห็นในการจัดเก็บพลังงาน ภาพยนตร์เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่โปร่งใสและวัสดุคอมโพสิต
ตลาดเหล่านี้เพียงอย่างเดียวจะเป็นตัวแทนของประโยชน์ในเชิงพาณิชย์และสังคมอย่างมีนัยสำคัญ แต่แม้จะมีการกำหนดไว้อย่างชัดเจนความต้องการของตลาดการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์แปลเป็นจริงในเชิงพาณิชย์เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนที่มีอุปสรรคทางด้านเทคโนโลยีที่จะเอาชนะกับระยะเวลาด้วยกัน.
ความซับซ้อนของกราฟีนที่มีการจัดปัญหาหนึ่งโดยเฉพาะ ด้วยความหลากหลายของตลาดเป้าหมายของแต่ละคนต้องมีรายละเอียดที่แตกต่างกันวัสดุที่มีประสิทธิภาพและเป้าหมายค่าใช้จ่ายสำหรับการใช้งานเฉพาะของพวกเขาเส้นทางไปสู่การค้าความซับซ้อนมากขึ้น นอกจากนี้ยังมีหลายประเภทของ "กราฟีน" แต่ละคนมีชุดที่แตกต่างกันของคุณสมบัติขึ้นอยู่กับรูปแบบที่จะผลิต; จำนวนชั้นกราฟีน (ตัวอย่างเช่น, กราฟีนไม่กี่ชั้น (FLG) ประกอบด้วยอะตอมหลายชั้นของคาร์บอนและที่เรียกว่ากราฟีนหลายชั้นหรือกราฟีน nanoplatelets (GNPs) ซึ่งมักจะประกอบด้วยชั้น 5-50) ค่าเฉลี่ย ขนาดเกล็ดและกลุ่มสารเคมีที่มีอยู่บนพื้นผิวของเกล็ดที่.
เทคนิคการผลิตที่แตกต่างกันนอกจากนี้ยังเพิ่มภาพที่ซับซ้อนด้วยเทคนิคแต่ละการส่งมอบวัสดุที่แตกต่างกัน, ความยืดหยุ่นและโครงสร้างต้นทุน ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจว่าหน่วยงานวิจัยจะพยายามที่จะหาวัสดุที่เหมาะกับแอพลิเคชันของพวกเขาและยังคงปฏิบัติตามเงื่อนไขอื่น ๆ ของพวกเขา ในขณะที่มีความต้องการที่แท้จริงมากที่จะสร้างมาตรฐานตัวเลขการเติบโตของสายพันธุ์กราฟีน - ตระหนักถึงผลประโยชน์ค่าใช้จ่ายของแต่ละครอบครัวและการสร้างการใช้งานที่พวกเขามีความเหมาะสมมากที่สุด - ที่หนึ่งขนาดเหมาะกับทุกวิธีการที่จะไม่แน่นอนจะเกี่ยวข้องกับหลาย การใช้งานที่มีศักยภาพในการพัฒนากับหน่วยงานวิจัยทั่วโลก.
ปัญหาที่แยกต่างหากเพื่อความซับซ้อนคือว่ากราฟีนเป็นเฉื่อยโดยเนื้อแท้ทำให้มันเป็นเรื่องยากมากที่จะแยกย้ายกันภายในวัสดุเป้าหมาย การปรับเปลี่ยนพื้นผิวของเคมี graphenes ได้รับการระบุเพียงค่อนข้างเร็ว ๆ นี้เป็นปัจจัยสำคัญในการตระหนักถึงศักยภาพของวัสดุนาโน ผสมผสานวัสดุนาโนในการใช้งานเฟสพอลิเมอและของเหลวต้องมีการกระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกันที่อยู่ในขั้นตอนที่สอง นี้เป็นงานที่ยากให้แนวโน้มตามธรรมชาติของวัสดุนาโนที่จะจับเป็นก้อนหรือแยกออกจากหมายความว่ากระจายที่ดีเท่านั้นที่สามารถบรรลุโดยวิศวกรรมพื้นผิวของวัสดุที่ผ่านกระบวนการ functionalisation.
Functionalisation สามารถทำได้โดยเคมีเปียกที่เกี่ยวข้องกับกรด แม้ว่ากระบวนการเหล่านี้ที่สามารถปรับขนาดพวกเขาใช้สารเคมีในเชิงรุกกับปัญหาน้ำเสียที่เกี่ยวข้องและมีแนวโน้มที่จะสร้างข้อบกพร่องในโครงสร้างวัสดุและแนะนำสิ่งสกปรก นอกจากนี้พื้นผิวการทำงานเป็นกลุ่มสารเคมีจะถูก จำกัด ให้กลุ่มอยู่ในกรดที่มีอยู่.
เส้นทาง functionalisation ทางเลือกที่ผ่านการพลาสม่าหลีกเลี่ยงปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและสามารถช่วยกระจายและพันธะเคมีกับเมทริกซ์ ด้วยสารเคมีที่ถูกต้อง functionalisation คือการรวมตัวกันของกลุ่มด้านสารเคมีที่เข้ากันได้มีความเป็นไปได้ไกลมากขึ้นในการบรรลุการกระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกันระหว่างการประมวลผลและพันธะเคมี (เช่นพันธะโควาเลนต์) ที่มีการเมทริกซ์ วิธีการนี้ได้รับการยอมรับก่อนหน้านี้ในบทความที่ตีพิมพ์ในเดือนกรกฎาคม 2012 เรื่อง "กลไกการทำงานของกราฟีนนาโนคอมพอสิต: การทบทวน" ในส่วนของงานนี้ก็สรุปได้ว่ากราฟีนและกราฟีนออกไซด์แสดงสัญญาเป็นกำลังเสริมในนาโนคอมพอสิตที่มีประสิทธิภาพสูงและควรจะได้outstand¬ingสมบัติเชิงกล กระดาษสรุปว่าในการที่จะได้รับที่ดีที่สุดคุณสมบัติทางกลและสื่ออินเตอร์เฟซที่แข็งแกร่งระหว่างการเสริมแรงและเมทริกซ์ลีเมอร์จะต้อง.
โซลูชั่น - บรรลุเหมาะ functionalisation
ผ่านพลาสม่าเส้นทางfunctionalisation ทางเลือกที่หลีกเลี่ยงสารเคมีที่เปียกในขณะที่การให้เป็นวัสดุที่เหมาะอย่างมาก สำหรับทั้งผู้ผลิตวัตถุดิบและผู้ผลิตแอพลิเคชันผ่านทางกระบวนการ functionalisation พลาสม่า. อ่านเพิ่มเติม: ปลดล็อคศักยภาพของ graphenes - การ functionalisation ผ่านพลาสม่า

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ความท้าทายของ commercialisation
ล่าสุดตัวเลขจาก idtechex ประมาณการว่าอุตสาหกรรมกราฟีนจะเติบโตจากมูลค่าตลาดปัจจุบันของ $ 20 ล้านของมันได้ดีกว่า $ 390 ล้านบาทโดย 2024 ( กราฟีน ตลาด เทคโนโลยี และโอกาส 2014-2024 ) ที่มีมากที่สุดที่เห็นในการจัดเก็บพลังงาน , ภาพยนตร์ Conductive ใสและวัสดุคอมโพสิตตลาดเหล่านี้เพียงอย่างเดียวสามารถเป็นตัวแทนสำคัญในเชิงพาณิชย์และประโยชน์ของสังคม แต่แม้จะมีไว้อย่างชัดเจน ความต้องการของตลาด จากการพัฒนาวิทยาศาสตร์ในความเป็นจริงในเชิงพาณิชย์เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนที่มีอุปสรรคทางเทคโนโลยีที่จะเอาชนะด้วยเวลาเกิด .
ความซับซ้อนของกราฟีน นำเสนอปัญหาหนึ่งโดยเฉพาะ มีความหลากหลายของตลาดเป้าหมายคุณสมบัติของวัสดุที่แตกต่างกันแต่ละที่ต้องการประสิทธิภาพและต้นทุนเป้าหมายสำหรับการใช้งานที่เฉพาะเจาะจงของพวกเขา เส้นทางการค้าที่ซับซ้อนต่อไป นอกจากนี้ มีหลายชนิดที่แตกต่างกันของ " กราฟีน " แต่ละชุดที่แตกต่างกันของคุณสมบัติที่ขึ้นอยู่กับรูปแบบในการผลิต ; เลขของ graphene ชั้น ( ตัวอย่างเช่นกราฟีน ( บริษัท ) ประกอบด้วยชั้นหลายชั้นหลายอะตอมของคาร์บอน และหลายชั้น หรือที่เรียกว่า graphene graphene nanoplatelets ( gnps ) ซึ่งโดยปกติจะประกอบด้วย 5-50 ชั้น ) มีเกล็ดขนาดและกลุ่มสารเคมีที่มีอยู่ในพื้นผิวของ flakes .
เทคนิคการผลิตที่แตกต่างกันยังเพิ่มภาพที่ซับซ้อนด้วยการส่งมอบแต่ละเทคนิค วัสดุที่แตกต่างกันความยืดหยุ่นและต้นทุนโครงสร้าง จึงแปลกใจเลยว่าแผนกวิจัยกำลังดิ้นรนที่จะหาวัสดุที่เหมาะกับโปรแกรมของพวกเขาและยังคงปฏิบัติตามเกณฑ์อื่น ๆของพวกเขาขณะที่มีความต้องการที่แท้จริงเพื่อให้เป็นมาตรฐานตัวเลขการเติบโตของกราฟีนธุ์ - recognising ประโยชน์ต้นทุนของแต่ละครอบครัว และการสร้างโปรแกรมที่พวกเขาจะเหมาะที่สุด - ' หนึ่งขนาดเหมาะกับทุกคน ' วิธีการจะไม่แน่นอนจะเกี่ยวข้องกับจำนวนมากของศักยภาพการประยุกต์ในการพัฒนากับแผนกวิจัยทั่วโลก
แยกจากปัญหาความซับซ้อนคือ กราฟีนเป็นอย่างโดยเนื้อแท้เฉื่อยทำให้มันยากมากที่จะกระจายภายในชิ้นงานวัสดุ การปรับเปลี่ยนพื้นผิวเคมีของ graphenes ถูกระบุว่าเป็นเพียงค่อนข้างเมื่อเร็ว ๆ นี้เป็นปัจจัยสำคัญในการตระหนักถึงศักยภาพของ nanomaterials .รวม nanomaterials เป็นพอลิเมอร์และของเหลวเฟสต้องกระจายการยึดเกาะภายในระยะทุติยภูมิ นี่เป็นงานที่ยาก , ระบุแนวโน้มธรรมชาติของ nanomaterials จะจับเป็นก้อน หรือแยกหมายความว่าดี dispersions สามารถบรรลุโดยวิศวกรรมพื้นผิวของวัสดุที่ผ่านกระบวนการการ .
การสามารถทำได้โดยเคมีเปียกที่เกี่ยวข้องกับกรดที่แข็งแกร่ง แม้ว่ากระบวนการเหล่านี้จะปรับขนาดพวกเขาใช้สารเคมีก้าวร้าวกับของเสียที่เกี่ยวข้องและมีแนวโน้มที่จะสร้างกระแสปัญหาข้อบกพร่องในโครงสร้างวัสดุและแนะนำการปลอม นอกจากนี้ พื้นผิวการทำงานกลุ่มเคมีจำกัดอยู่ที่กลุ่มที่มีอยู่ในกรด
พร้อมทางเลือกการเส้นทางผ่านพลาสม่า เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม และสามารถช่วยกระจายและพันธะเคมีกับเมทริกซ์ กับการรวมตัวกันของสารเคมีที่ถูกต้อง เช่น กลุ่มด้านเคมีที่เข้ากันได้ มีความเป็นไปได้มากขึ้นของการกระจายเป็นเนื้อเดียวกันระหว่างการแปรรูป และพันธะเคมี ( เช่นการเกิดพันธะโคเวเลนต์ ) กับเมทริกซ์วิธีการนี้ได้รับการยอมรับจากในกระดาษที่ตีพิมพ์ในเดือนกรกฎาคม 2555 เรื่อง " กลไกของกราฟีนนาโนคอมโพสิต : รีวิว " ในงานชิ้นนี้จึงสรุปได้ว่า กราฟีน และ แกรฟีนออกไซด์แสดงสัญญาเป็นกำลังเสริมในนาโนคอมโพสิตที่มีประสิทธิภาพสูงและควรมีแสงสะท้อน¬ ing สมบัติเชิงกล .กระดาษที่สรุปได้ว่า เพื่อที่จะได้รับที่เหมาะสมและคุณสมบัติเชิงกล การมีอินเตอร์เฟซที่ดีระหว่างเหล็กเสริมและพอลิเมอร์เมทริกซ์จะต้อง
โซลูชั่น–ขบวนการนอการผ่านพลาสม่า
เส้นทางการทางเลือกหลีกเลี่ยงในขณะที่เคมีเปียกให้สูงเหมาะกับวัสดุทั้งวัตถุดิบ ผู้ผลิตและผู้ผลิตโปรแกรมโดยผ่านกระบวนการพลาสมาการ


อ่านเพิ่มเติม : ปลดล็อคศักยภาพของ graphenes - การผ่านพลาสม่า