Espacios. Vol. 35 (Nº 12) Año 2014. Pág. 22

Analise da Cadeia Produtiva do Grafeno

Analysis of Supply Chain of Graphene

Karla Acemano de JESUS 1, Estevão FREIRE 2; Maria José O. C. GUIMARÃES 3

Recibido: 01/09/14 • Aprobado: 19/10/14


Contenido

1. Introdução

2. Metodologia

3. Resultados e Discussão

4. Considerações Finais

5. Referências


RESUMO:

O grafeno é um alótropo do elemento químico carbono e um dos mais promissores nanomateriais em estudo no mundo, devido às suas excelentes propriedades elétricas, térmicas e ópticas. Métodos de produção, manipulação e aplicação do grafeno vem sendo aperfeiçoados e nanoestruturas e nanomateriais entram na composição de dispositivos eletrônicos, e de outros produtos de mercado. Neste trabalho é feito um estudo de prospecção tecnológica de modo a identificar os principais players e setores de aplicabilidade, como também, é analisada a cadeia produtiva do grafeno. Várias empresas compõem os elos do sistema produtivo, desde as indústrias de matérias-primas e equipamentos, como a CVD Equipment, até os consumidores finais. A SAMSUNG líder mundial em eletroeletrônicos é a empresa que mais investe na produção de patentes em grafeno, e a nanoeletrônica é o segmento de maior aplicabilidade para este nanomaterial.
Palavras-chave: Grafeno, cadeia produtiva, Samsung, prospecção tecnológica

ABSTRACT:

Graphene is an allotrope of the carbon chemical element and one of the most promising nanomaterials being studied in the world, due to its excellent electrical, thermal and optical properties. Production methods, handling and application of graphene has been improved and nanostructures and nanomaterials are used in the composition of electronic devices, and other products to market. In this paper a technological prospecting study is made to identify the key players and applicability sectors, as well is also analyzed the supply chain of graphene. Several companies compose the links of the production system, since the industries of raw materials and equipment, such as CVD Equipment until the end consumers. The world leader in electronics Samsung is the company that more invests in the production of patents in graphene, and nanoelectronics is the largest segment of applicability for this nanomaterial.
Keywords: graphene, production chain, Samsung, technological prospectin

1. Introdução

O elemento químico carbono apresenta vários alótropos, alguns em escala manométrica, como os fulerenos, nanotubos e grafeno. Esses nanomateriais vêm revolucionando vários setores industriais, desde a aeroespacial até a biomédica. Em particular, nanotubos de carbono e grafeno são tidos como a base elementar do futuro da nanoeletrônica em inovações tecnológicas (NANOT et al, 2009 e GAJEWICZ et al, 2012).

Na área de engenharia de materiais, os nanomateriais de carbono têm desempenhado um papel significativo, devido à diversidade de suas formas estruturais e propriedades peculiares em aplicações tais como, aditivos para materiais cerâmicos, plásticos e têxteis, biosensores para diagnósticos ou marcadores fluorescentes, além de dispositivos eletrônicos (KHOLMANOV et al, 2010).

Grafeno

O termo "grafeno" foi usado pela primeira vez em 1987, mas a definição oficial foi dada pela International Union of Pure and Appplied Chemistry (IUPAC) em 1994. Em 2004, pesquisadores conseguiram isolar pequenos fragmentos esfoliados a partir de grafite e após caracterização verificaram que se tratava de uma estrutura de uma única camada de átomos de carbono (PEI et al, 2010).

O grafeno pode ser considerado o bloco de construção básico para as nanoestruturas de carbono, com exceção do diamante. Trata-se de uma folha cristalina de átomos de carbono organizados em rede, em forma hexagonal, com apenas um átomo de espessura. Uma folha de grafeno manipulada de formas diferentes pode transformar-se em outras formas de carbono. Os físicos Andre Geim e Konstantin Novoselov obtiveram, em 2004 no Centro de Tecnologia da Universidade de Manchester na Inglaterra, o grafeno por meio de microesfoliação, ao utilizarem uma fita adesiva e um cristal de grafite. A partir daí, o grafeno vem sendo explorado e apresenta desenvolvimento expressivo nas áreas de química, engenharia, instrumentação, polímeros, energia/combustíveis e farmacologia/farmácia (GEIM et al, 2007; BALUCH et al, 2008; SOLDANO, 2010 e SINGH et al, 2011).

Para completo aproveitamento de todas as suas excepcionais potencialidades faz-se necessário melhoramento nas técnicas de obtenção e manipulação, visando principalmente viabilidade econômica. Diversos métodos vêm sendo utilizados para produção de grafeno, incluindo deposição de vapor químico, crescimento sobre superfícies eletricamente isolantes, tais como carbeto de silício (SiC) e redução de óxido de grafeno, corte de nanotubos de carbono, microesfoliação mecânica e química de grafite. O método mais utilizado para a obtenção do grafeno em quantidade relevante é pelo método conhecido como Deposição de Vapor Químico (CVD). Neste método camadas de grafeno cristalizam em superfícies de carbetos metálicos, principalmente o carbeto de silício (SiC), por sublimação ou forma-se diretamente sobre superfícies metálicas, onde ocorre a passagem de hidrocarbonteos gasosos a baixas pressões (< 1 atm) e altas temperaturas (800 a 1100 °C) sobre substratos metálicos, tais como cobre, níquel, rutênio e irídio, resultando na formação de filmes ultrafinos de grafite sobre a superfície. O grafeno depositado sobre esses materiais pode ser facilmente recuperado e transferido para outro substrato, já que alguns metais de transição podem ser dissolvidos em soluções ácidas (WEI et al, 2009; LAMMERT, 2009; LI et al, 2009; SOLDANO et al, 2010; KNIEKE et al, 2010; KUILA et al, 2011 e ZHAOA et al, 2011).

Nanotecnologia no Brasil

Os Investimentos em nanotecnologia no Brasil são cada vez maiores e visam apoiar projetos de pesquisa e desenvolvimento de novos produtos, processos ou prestação de serviços; de forma cooperativa entre empresas públicas ou privadas e grupos de pesquisa atuantes na área.

O Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) criou a Iniciativa Brasileira de Nanotecnologia (IBN) para alavancar a área de nanotecnologia do País. Atualmente, o MCTI apoia 25 redes cooperativas, incluindo Nanotoxicologia e Nanoinstrumentação. A Tabela 1 apresenta as principais cooperativas formadas entre o Brasil e outros países para o desenvolvimento da nanotecnologia (NANO, 2014).

Tabela 1 - Desenvolvimento da nanotecnologia: Brasil e o mundo

Cooperação Brasil

Foco de atuação

Canadá

Produção limpa de energia

Estados Unidos

Energias renováveis

China

Materiais nanoestruturados, nanotubos de carbono, produtos e materiais derivados de biomassa e restos agrícolas e dispositivos eletrônicos nanoestruturados

Portugal

Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) ligado a Universidade de Campinas (SP)

Comissão Europeia

Sistema de regulação em nanotecnologia

Fonte: Elaboração própria, 2014.

Os Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCTs) são mais específicos e apresentam organização e porte de financiamento mais significativo. No Brasil existem 122 INCTs onde 16 desenvolvem pesquisas em nanotecnologia (NANO, 2014).

O Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq, incentiva a formação de pesquisadores brasileiros desde 2001 com programas e grupos de trabalho em nanotecnologia subsidiados pelo governo e fundos setoriais. O artigo "Grafeno: Aplicações e Tendências Tecnológicas" de nossa autoria apresenta um levantamento realizado na base de dados do CNPQ onde detalha a atuação dos grupos de pesquisas no Brasil em relação ao nanomaterial grafeno (JESUS et al. 2012).

Cadeia Produtiva

Pode ser definida como o conjunto de componentes interligados no objetivo de suprir o consumidor final de determinados produtos ou serviços. Cadeias produtivas podem apresentar variações em sua composição, mas basicamente, podem ser citados como principais elos: fornecedores de matérias-primas e equipamentos, sistema de produção e indústrias de processamento e transformação, agentes de distribuição e comercialização, e os consumidores finais (CASTRO, 2001).

O modelo de cadeia produtiva para grafeno tem como foco o produto final. Os principais componentes e fluxos da cadeia produtiva são instituições interligadas, que englobam pesquisa e desenvolvimento de equipamentos, técnicas para síntese e purificação, e posterior comercialização. Compondo o sistema produtivo, existem as instituições que compram o grafeno para produção de componentes de dispositivos eletrônicos e outras aplicações variadas.

O estudo de uma cadeia produtiva constitui uma importante metodologia de análise para determinada tecnologia. Alguns modelos apresentam diferenças nas metodologias analíticas e na definição do foco de análise; no entanto, pode-se utilizar a análise onde se considera que a cadeia produtiva assume a característica de uma unidade de análise dos estudos, tanto diagnósticos quanto prospectivos (SIMIONI et al, 2007).

Assim, o objetivo deste trabalho é mapear a tecnologia do grafeno através de um estudo de prospecção tecnológica com base em publicações técnico-científicas e documentos de patentes e analisar a cadeia produtiva do grafeno, identificando quais são as empresas componentes do sistema produtivo, além da identificar o modelo de negócio da empresa que mais patenteia em grafeno no mundo, a SAMSUNG.

2. Metodologia

O levantamento das informações para elaboração do presente estudo baseou-se em publicações científicas e documentos de patentes, com o objetivo de se mapear as principais empresas relacionadas ao grafeno. Em seguida foram realizadas pesquisas nos sites dessas empresas.

Monitoramento tecnológico em publicações científicas

Foi realizado um levantamento de publicações científicas no banco de dados Scopus utilizando a palavra-chave graphene em título, resumo e palavras-chave no período compreendido entre 2004 e junho de 2014.

Monitoramento tecnológico em patentes

A busca de documentos de patentes foi feita no banco de dados Derwent Innovations Index - DII (Thomson Reuters Scientific) utilizando a palavra-chave graphene em título, para garantir que somente as patentes que relatam experimentos sobre grafeno fossem selecionadas. O período de tempo pesquisado foi de 2004 a junho de 2014.

Análise da cadeia produtiva - Estudo de caso: SAMSUNG

Os documentos de patentes depositados pela Samsung foram selecionados no banco de dados Derwent Innovations Index - DII (Thomson Reuters Scientific). A pesquisa foi realizada no período entre 2004 a junho de 2014 utilizando a palavra graphene em título, resumo e palavra-chave.

3. Resultados e Discussão

Monitoramento tecnológico em publicações científicas

Distribuição de publicações científicas por ano

A partir da metodologia apresentada foi obtido um total de mais de 41.000 publicações. A análise desse montante foi realizada na própria base eletrônica, onde o gráfico apresentado na Figura 1 mostra a evolução dessas publicações a partir de 2004 até junho de 2014.

Figura 1 - Distribuição de publicações científicas por ano, entre 2004 e junho de 2014.

Visto que a presente pesquisa abrangeu apenas os seis primeiros meses de 2014, pode-se prever que no início de 2015 a quantidade verificada para o ano de 2014 ficará perto dos 14.000 ou até mais, um crescimento relevante na quantidade de publicações científicas.

Distribuição de publicações científicas por país

Na Figura 2 pode-se verificar que a China é o país que mais publica patentes sobre grafeno no mundo, com um total de 14.046 publicações. Seguida dos USA e Coreia do Sul, com 9799 e 3289 publicações, respectivamente.

Figura 2 – Publicações científicas por país, entre 2004 e junho de 2014.

Distribuição de publicações por instituição

As Universidades chinesas são as instituições que mais produzem publicações científicas no mundo. Seus pesquisadores desenvolvem pesquisas com grafeno e muitas vezes participam de intercâmbios com outras universidades e com centros de pesquisa de empresas.

Figura 3 – Instituições que mais publicaram, entre 2004 e junho de 2014.

 

Pode-se observar que entre as dez instituições mostradas na Figura 3, sete são chinesas e se destacam em número de publicações, corroborando com o resultado apresentado na Figura 2, onde mostra a China como destaque em distribuição por países.

Monitoramento Tecnológico em Patentes publicadas

Na base de dados Derwent Innovations Index foram encontrados 6.007 documentos de patentes no período de tempo estudado. Essas patentes foram analisadas mais detalhadamente em relação às instituições, universidades ou empresas, que mais produzem patentes, a distribuição ao longo do tempo estipulado na metodologia, assim como as áreas do conhecimento mais pesquisadas com grafeno.

Distribuição de patentes publicadas por ano

Conforme mostra a Figura 4 é possível perceber que a evolução no número de documentos de patentes produzidos acompanha a evolução no número de publicações científicas, com tendência de crescimento exponencial entre 2004 e junho de 2014.

Figura 4 - Distribuição de patentes publicadas por ano, entre 2004 e junho de 2014.

 

Distribuição de patentes publicadas por instituição

A análise de distribuição de documentos de patentes em relação à instituição está representada na Figura 5. Pode-se observar que as empresas tiveram maior destaque, onde das dez instituições listadas, cinco são empresas, quatro são universidades e um centro de pesquisas.

Figura 5 - Distribuição de documentos de patentes por Instituição, entre 2004 e junho de 2014.

Distribuição de patentes publicadas por áreas de conhecimento

Pode-se verificar que a área da química tem 72% das aplicações destinadas ao uso do grafeno, em relação aos documentos de patentes. As áreas da engenharia com 49% e polímeros com 44%.

Figura 6 - Distribuição de documentos de patentes por área do conhecimento.

A área da química representa a descoberta de características químicas possíveis de aproveitamento, e trata dos fundamentos para o desenvolvimento de compostos básicos que possam servir para construção de outras nanoestruturas e aplicação como componentes para dispositivos. Na engenharia, a aplicação de nanomateriais com suas características e possibilidades bem estabelecidas facilita a produção de produtos específicos. Os polímeros entram na área de nanocompósitos, basicamente na formação de novos materiais, onde se somam às características dos polímeros, como a grande durabilidade e resistência química, as características fantásticas do grafeno, ampliando o leque de produtos baseados em grafeno para o mercado.

Sistema produtivo de grafeno

Grafeno é um nanomaterial relativamente novo no mercado, e simplificadamente, o sistema produtivo é composto por empresas que produzem grafeno e suas variações (óxidos, em solução, suportado em bolachas), empresas que fornecem grafite cristalino (matéria prima) e substâncias ricas em carbono, além de insumos, equipamentos e consumidores finais.

O diagrama de blocos apresentado na Figura 7 contempla os elos principais desse sistema de produção.

Figura 7 – Elos da cadeia produtiva do grafeno. Elaboração própria. 2014.

Os fornecedores de insumos, como gases ricos em átomos de carbono, são as indústrias químicas de forma geral. Os fornecedores de equipamentos consistem em poucas empresas que possuem em seu portfolio sistemas automatizados capazes de produzir grafeno com boa qualidade em solução ou depositado. O grafeno pode ser obtido a partir de cristais de grafite oriundos de indústrias mineradoras; na posse desses cristais pode-se obter grafeno através das técnicas de microesfoliação mecânica e/ou química, métodos esses não muito viáveis para produção em grande escala. Na técnica mais utilizada atualmente, a deposição química a vapor (CVD), o grafeno pode ser obtido em quantidade relevante para a indústria. O produto constitui-se de camadas de grafeno depositado sobre um substrato específico para aplicação específica; e tem como matéria prima principal, fontes de carbono, como por exemplo, hidrocarbonetos gasosos. As empresas consumidoras de grafeno são variadas, frente a grande potencialidade do nanomaterial e suas inúmeras aplicações, mas podem ser citadas multinacionais como Samsung e IBM, além dos inúmeros centros de pesquisas.

Empresas componentes do sistema produtivo do grafeno

Fornecedores de grafite

Algumas empresas mineradoras em parceria com empresas de cunho tecnológico investem no desenvolvimento, pesquisas e possibilidade de produção de grafeno a partir do grafite cristalino em escala industrial. A Tabela 2 apresenta as principais empresas fornecedoras de grafite, assim como seu país de origem e foco de atuação.

Tabela 2 – Empresas fornecedoras de grafite

Empresa

País de origem

Foco de atuação

Carbon Graphite Inc

China

Desenvolvimento tecnológico

Focus Graphite

Canadá

Produção

Lomiko Metals Inc

Canadá

Produção

Fonte: Elaboração própria, 2014.

 

A Focus Graphite adquiriu40% da Grafoid em 2012. A Lomiko Metals Inc formou uma parceria estratégica com Graphene Laboratories Inc para usar o grafite na produção de grafeno em 2013.

Empresas de equipamentos CVD

A Tabela 3 apresenta as principais empresas que fabricam e comercializam equipamentos CVD, assim como seu país de origem e foco de atuação. Além dessas, existe a Structured Materials Industries Inc e a Blue Wave Semiconductors.

Tabela 3 – Empresas fornecedoras de equipamentos CVD

Empresas

País de origem

Foco de atuação

CVD Equipment

USA

Fabricação de equipamentos CVD

PlanarTECH

USA

Fabricação de equipamentos CVD e produção de grafeno

Aixtron

Alemanha

Fabricação de equipamentos CVD

DME Nanotechnologie GmbH

Alemanha

Fabricação de microscópios de força atômica (AFMs) e de tunelamento (STM)

Fonte: Elaboração própria, 2014.

 

Empresas produtoras de grafeno

Grafeno pode ser comercializado de várias formas: óxido em solução, em pó ou flocos e em bolachas metálicas. Caso o objetivo seja compor um dispositivo eletrônico, por exemplo, o ideal é que o grafeno esteja sobre suporte metálico. A Tabela 4 a seguir apresenta algumas das maiores produtoras de grafeno no mundo, além de outras informações.

Tabela 4 – Empresas fornecedoras de equipamentos CVD

Empresa

País de origem

Foco de ação

Graphene Square Inc

Coreia do Sul

Flocos e óxido

Graphenea

Espanha

Suportado e óxido

Graphene Supermarket

USA

Suportado, óxido, pó ou flocos e em solução

Graphensic

Suécia

Suportado em carboneto de silício

Vorbeck Materials

USA

Aditivos e tintas

XG Sciences

USA

Plaquetas

ACS material

USA

Plaquetas e óxido

Angstron Materials Inc

USA

Nanofios e plaquetas

AMO GmbH Aachen

Alemanha

Flocos e componentes

Grafoid

Canadá

Produção

Fonte: Elaboração própria, 2014.

A Grafoid tem participação de 40% na Focus Graphite Inc e detém uma patente para esfoliação economicamente viável de grafeno (pedida em 11/2012 e publicada em 07/2014).

A AMO GmbH Aachen faz parte do projeto piloto Graphene Flagship, um consórcio de cerca de 600 parceiros, incluindo 48 empresas, que receberá durante dez anos 500 milhões de euros da União Europeia, provenientes em partes iguais dos Estados-membros e da indústria de grafeno. A Graphenea, Graphene Square e Graphene Supermarket são líderes de mercado no fornecimento de grafeno em grau de pesquisa na Europa, Coreia do Sul e nos EUA, respectivamente. Países que atualmente atingem um elevado grau de pesquisa em grafeno e são considerados países que já ultrapassaram a etapa inicial, buscando evoluir para uma nova etapa com parcerias com industrias e instituições.

Em 2011, 19% da XG Sciences foi adquirida pela a Hanhwa Química e 20% pela POSCO, que usa grafeno para desenvolver novos materiais, sendo ambas as empresas coreanas,.

A Graphene Supermarket desde 2012 passou a fazer parte da Graphene Laboratories.

Empresas consumidoras de grafeno

Fechando a cadeia com o consumo de grafeno estão grandes multinacionais, que oferecem produtos finais ao consumidor, além do setor de pesquisa que abrange um grande número de centros de pesquisas, tanto em universidades, quanto em empresas. A Tabela 5 apresenta algumas das maiores consumidoras de grafeno no mundo.

Tabela 5 - Empresas consumidoras de grafeno

Empresa

País de origem

Foco de atuação

BASF

Alemanha

Compósitos e materiais poliméricos

IBM

Estados Unidos

Materiais e componentes

Bayer Material Science

Alemanha

Produção de grafeno

Sandisk

Canadá

Componentes eletrônicos

SAMSUNG

Coreia do Sul

Componentes eletrônicos

Fonte: Elaboração própria, 2014.

A empresa Basf abriu em 2012 um instituto de pesquisa de grafeno em conjunto com o Instituto Max Planck que investiga materiais poliméricos.

A empresa Bayer Material Science é líder mundial em produção de nanotubos de carbono e amplia seu foco de atuação para pesquisas com grafeno.

Sistema produtivo de grafeno no Brasil

A tecnologia do grafeno está ainda muito insipiente e a busca por desenvolvimentos em novas aplicações está cada vez mais acentuada, o que gera uma grande quantidade de informações relacionadas, publicações científicas e patentes.

A cadeia produtiva no Brasil ainda não está sistematizada, muitos laboratórios adquirem quantidades pequenas de grafeno para suas pesquisas em nível de bancada. A principal forma de obter grafeno nos laboratórios brasileiros é através da técnica de microesfoliação a partir do cristal de grafite, para isso os estudiosos da área contam com a empresa Nacional de grafite, uma empresa brasileira, fundada em 1939. A Nacional de Grafite concentra suas atividades na mineração e no beneficiamento do grafite natural cristalino de alta qualidade e mantém convênios técnicos com universidades e institutos de pesquisa, utilizando seus profissionais e equipamentos para desenvolvimento dos seus projetos de pesquisa.

A região sudeste do Brasil é a que apresenta maior número de grupos de pesquisas em grafeno, com destaque para as universidades mais atuantes, a Universidade Federal de Minas Gerais, a Universidade Federal do Rio de Janeiro, a Universidade de Campinas e a Universidade de São Paulo. As principais linhas de pesquisas abordam desenvolvimento de técnicas para estudo do grafeno, métodos de síntese e fabricação, técnicas espectroscópicas para investigar e caracterizar, além de compósitos e fabricação de dispositivos eletrônicos básicos. Algumas instituições também investem em pesquisa, como a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) e o Instituto Nacional de Metrologia Normalização e Qualidade Industrial-RJ (INMETRO) (JESUS et al, 2012).

O primeiro Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologia no Brasil é o projeto intitulado MackGraphe, fruto de uma parceria entre a Universidade Mackenzie e o Centro de Pesquisa de Grafeno da Universidade Nacional de Singapura. O prédio foi construído numa área de 6.500 m2 na Universidade Mackenzie, no Estado de São Paulo, com investimento aproximado de R$ 30 milhões, onde parte desse investimento foi concedida pela Mackenzie, para instalações e laboratórios, e da FAPESP, para equipamentos, bolsas de iniciação cientifica, doutorado e pós-doutorado. A previsão de inauguração é para 2014. A expectativa é que em cinco anos o Mackgrafe seja capaz de desenvolver equipamentos que multipliquem por 100 a velocidade das fibras ópticas. As pesquisas estão concentradas nas áreas de fotônica e optoeletrônica, posicionando o Brasil na vanguarda da aplicação do grafeno em telecomunicações (MACKENZIE, 2014).

Análise da cadeia produtiva - Estudo de caso: SAMSUNG

A SAMSUNG é reconhecida mundialmente como líder do setor de tecnologia e uma das dez maiores marcas global. A Samsung Electronics lidera o mercado digital global na fabricação de produtos eletrônicos de alta tecnologia e atua em tecnologia de informação e comunicação Móvel, eletrônicos, equipamentos médicos, dispositivos, armazenamento de energia, baterias de Íons de Lítio, componentes eletrônicos, telas (LCD, OLED). Além do mercado de "Indústrias pesadas", como engenharia, construção naval e soluções de segurança e energia, Produtos Petroquímicos (Produtos Químicos, Polímeros, Combustíveis) e Produtos Químicos Finos para Construção, Saúde e Energia.

Com base no estudo de prospecção tecnológica foram encontrados cerca de 250 documentos de patentes da SAMSUNG. A Figura 8 apresenta a evolução das patentes publicadas por ano. Não foram encontrados registros de pedidos de patentes anteriores a 2009.

 

Figura 8 – Distribuição das patentes depositadas pela Samsung entre 2009 e 2014.

Em 2009, foi um total de 14, em 2010 a quantidade de patentes publicadas caiu para 5, em 2011 foram 39, em 2012, 76, em 2013, 87 e até junho de 2014, foram 26 patentes publicadas. A queda observada entre 2009 e 2010 pode ser atribuída à instabilidade mundial com as crises ocorridas e percebidas com mais intensidade em alguns países, como na Espanha e Estados Unidos. De 2011 para 2012 a quantidade de patentes publicadas praticamente dobrou refletindo a segurança do meio científico em investir em pesquisas e invenções com grafeno.

A Figura 9 apresenta as universidades coreanas que tem intercambio junto a SAMSUNG. Das 247 patentes depositadas pela SAMSUNG como depositante principal, 155 pertencem a Samsung Eletronics Co Ltd, seguida da Samsung Techwin Co Ltd, com 53. A Samsung Eletronics Co Ltd é o braço eletrônico, enquanto a Samsung Techwin Co Ltd é o braço digital, que vem ganhando um espaço cada vez maior devido ao avanço da tecnologia digital no mundo.

Figura 9 – Distribuição das patentes depositadas pela SAMSUNG entre 2009 e junho de 2014.

Na Figura 10 são apresentadas as grandes áreas do conhecimento foco das invenções geradoras das patentes da SAMSUNG. A engenharia é a área que mais desenvolve invenções geradoras de patentes, com um total de 224, seguida de instrumentação com 208 e da química com 196.

Figura 10 – Distribuição das patentes da SAMSUNG por áreas do conhecimento publicadas entre 2009 e junho de 2014.

Entre os 247 documentos de patentes da SAMSUNG foram selecionados os dez primeiros resultados com maior percentual classificado de acordo com a Classificação Internacional de Patentes (CIP), que tem como principal objetivo padronizar a forma de busca de uma patente no banco de dados. A Tabela 6 apresenta a distribuição CIP das patentes da SAMSUNG, os dez primeiros grupos que aparecem com maior frequência e seus respectivos percentuais.

Tabela 6 - Distribuição de documentos de patentes pela CIP

CIP

Quantidade de documentos

Percentual

C01B-031/02

82

33%

H01L-029/78

34

14%

H01L-021/336

33

13%

H01B-001/04

32

13%

C01B-031/04

31

12%

B82Y-040/00

24

10%

H01L-029/786

24

10%

B82Y-030/00

23

9%

C23C-016/26

23

9%

B82Y-099/00

20

8%

Fonte: Elaboração própria, 2014.

A Tabela 7 esclarece cada código CIP dos que mais aparecem nas patentes da SAMSUNG. Cada código possui grupos que especificam com clareza a composição do objeto de estudo que está sendo desenvolvido e posteriormente se tornará uma invenção. Pode-se observar que a maior parte das patentes está classificada dentro do desenvolvimento de compostos do elemento químico carbono, para produção de nanoestruturas como as de nanotubos de carbono e grafeno. Em seguida, vem o desenvolvimento de dispositivos elétricos e eletrônicos, a vertente de força da empresa SAMSUNG.

Tabela 7 – Desdobramentos dos códigos CIP

Código CIP

C01B-031/02

C

Química e metalurgia

01

Química inorgânica

B

Elementos não metálicos e seus compostos

031

Carbono e seus compostos

02

Preparação de carbono usando pressão ultraelevada e etapas de purificação

Código CIP

H01L-029/78

H

Eletricidade

01

Elementos elétricos básicos

L

Dispositivos semicondutores e elétricos de estado sólido

029

Dispositivos semicondutores adaptados para retificação, amplificação, oscilação ou comutação ou capacitores ou resistores com pelo menos uma barreira de potencial ou barreira de superfície.

78

Dispositivos com efeito de campo.

Código CIP

H01L-021/336

021

Processos ou aparelhos especialmente adaptados para a manufatura ou tratamento dos dispositivos semicondutores e elétricos

336

Com uma porta isolada

Código CIP

H01B-001/04

B

Cabos, condutores, isoladores, e suas propriedades dielétricas

001

Seleção de materiais para condutores

04

Compostos de carbono-silício, de carbono ou de silício

Código CIP

B82Y-040/00

B

Processamento; transporte. Tecnologia das microestruturas

82

Nanotecnologia

Y

Aplicações de nano estruturas; medidas ou análises

040/00

Fabricação ou tratamento de nano estruturas

Fonte: Elaboração própria, 2014.

 

4. Considerações Finais

O aumento do interesse da comunidade científica por P&D em grafeno deve-se em parte ao fato de ser um nanomaterial vantajoso em vários aspectos, quando comparado a outros nanomateriais, como o silício e nanotubos de carbono, por exemplo. Uma dessas vantagens é o fato do grafeno possibilitar cada vez mais a miniaturização dos componentes e dispositivos eletroeletrônicos, já que o silício sofre modificações significativas em suas propriedades quando em escala muito diminutas.

Nos últimos anos, os pesquisadores brasileiros têm avançado bastante nas pesquisas com o grafeno e a principal finalidade dessas pesquisas é desvendar as propriedades físicas e químicas desse nanomaterial, como também desenvolver métodos de síntese viáveis e aprimorar técnicas de purificação e caracterização do grafeno e de seus derivados, como o óxido de grafeno. O grande desafio dos pesquisadores atualmente é alcançar a produção em grande escala e com a qualidade requerida para atender os mercados consumidores atuais e potenciais. No Brasil não existe produção de grafeno em escala industrial, todo grafeno consumido é oriundo dos próprios laboratórios de pesquisa. Alguns destes laboratórios produzem grafeno para seu próprio uso ou para ser comercializado, atendendo a demanda da comunidade científica dos laboratórios universitários. Usualmente, essa produção se dá através do método de microesfoliação mecânica a partir de grafite cristalino de alta qualidade, mas mundialmente o método mais utilizado é a deposição química a vapor CVD, por gerar produto em quantidade considerável para a indústria.

Uma das grandes empresas mundiais que mais desenvolvem invenções com grafeno é a SAMSUNG, líder mundial em eletroeletrônicos, vem avançando desde 2009 em patenteamento em grafeno estando a frente de várias outras multinacionais do ramo. De fato, as subdivisões Samsung Eletronics e Samsung Techwin (eletrônico e digital, respectivamente) são os destaques em patentes sobre grafeno. As pesquisas e o desenvolvimento de componentes e dispositivos,  novos materiais de engenharia para comunicação e instrumentos avançados contendo grafeno, trazem à realidade do mercado produtos com características avançadas para as aplicações a que se destinam e que chegam ao mercado em produtos diferenciados. De acordo com a Classificação Internacional de Patentes CIP, o foco dos investimentos da SAMSUNG está no desenvolvimento de novos materiais baseados em grafeno, semicondutores, transistores, capacitores e resistores, componentes de dispositivos eletroeletrônicos para compor produtos como telas LED, aperfeiçoando o mercado da comunicação e informação.

5. Referências

BALUCH A. S.; WILSON B.; MILLER J. C. (2008); Patenting graphene: opportunities and challenges. Nanotechnol. Law & Business.

CASTRO, A. M. G.; LIMA, S. M. V.; CRISTO, C. M. P. N. Cadeia produtiva e prospecção tecnológica como ferramentas para a gestão competitividade. Simpósio de Gestão da Inovação Tecnológica. BA. Novembro/2002. Disponível em: <HTTP://www.mdic.gov.br/portalmdic/arquivos/dwnl_1197031881.pdf>

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1. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil

2. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil Email: estevao@eq.ufrj.br

3. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil

Vol. 35 (Nº 12) Año 2014

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