Mercado de materiales 2D

Definición de mercado

El mercado de materiales 2D implica la producción, desarrollo y comercialización de materiales que generalmente tienen solo uno o dos átomos de espesor. Estos materiales bidimensionales exhiben propiedades únicas que los distinguen de sus contrapartes a granel, incluida una conductividad eléctrica excepcional, resistencia mecánica y características ópticas distintivas, diferencándolas de las contrapartes a granel.

Mercado de materiales 2DDescripción general

El tamaño global del mercado de materiales 2D se valoró en USD 1304.8 millones en 2023 y se prevé que crecerá de USD 1344.1 millones en 2024 a USD 1730.2 millones para 2031, exhibiendo una tasa compuesta anual de 3.67% durante el período de pronóstico.Este crecimiento es impulsado por la creciente demanda de materiales avanzados en industrias como electrónica, almacenamiento de energía, aeroespacial y biotecnología.

Se espera que las innovaciones en grafeno, dicalcogenuros de metal de transición (TMD) y otros materiales 2D fomenten la innovación en electrónica flexible, baterías de alto rendimiento y computación cuántica, expansión del mercado de combustible.

Se espera que los avances continuos en los métodos de producción, junto con las crecientes inversiones en investigación y desarrollo, mejoren la escalabilidad y la viabilidad comercial de los materiales 2D.

Las principales empresas que operan en la industria global de materiales 2D son Graphenea, Inc., Haydale Graphene Industries Plc, Versarien ™ PLC, Nanoxplore Inc., Cabot Corporation, ACS Material, Graphene Industries, American Elements, Thomas Swan & Co. Ltd, 2-Dtech Graphene, Planartech, Smart-Elements GMBH, ossila, Biocheshic Graphite (Planarte (y Planartet, y Planartet (y Planartet (y Planartet (y Planartet (y Planartets), y PlanAthits (y plana). Ltd.

El mercado se beneficia aún más de un énfasis creciente en la sostenibilidad, con materiales 2D que ofrecen alternativas ecológicas en dispositivos de eficiencia energética, soluciones de energía renovable y electrónica de próxima generación. Se prevé que la creciente adopción de materiales 2D en varios sectores contribuya significativamente al crecimiento del mercado en los próximos años.

• En enero de 2023, Layerone Materials se asoció con 2D Tech para impulsar innovaciones sostenibles basadas en grafeno.Esta colaboración tiene como objetivo avanzar en el desarrollo de soluciones ecológicas al aprovechar las propiedades únicas de Graphene para diversas aplicaciones, incluido el almacenamiento de energía y la electrónica.

Destacados clave

1. El tamaño global del mercado de materiales 2D se registró en USD 1304.8 millones en 2023.
2. Se proyecta que el mercado crecerá a una tasa compuesta anual de 3.67% de 2024 a 2031.
3. América del Norte mantuvo una participación del 33.32% en 2023, valorada en USD 434.7 millones.
4. El segmento de grafeno obtuvo USD 465.9 millones en ingresos en 2023.
5. Se espera que el segmento de consumo electrónica alcance USD 566.3 millones para 2031.
6. Se anticipa que Asia Pacífico crece a una tasa compuesta anual de 4.31% durante el período de pronóstico.

Conductor de mercado

"Avances en la electrónica y la tecnología de semiconductores"

El mercado de materiales 2D está significativamente influenciado por los avances en la electrónica y la tecnología de semiconductores. En particular, los materiales como los dicalcogenuros de grafeno y el metal de transición (TMDS) exhiben propiedades excepcionales, incluida la alta movilidad y flexibilidad de los electrones, que son críticos para el desarrollo de dispositivos electrónicos de próxima generación.

A medida que la demanda crece para dispositivos más pequeños, más rápidos y más eficientes, los materiales tradicionales se acercan a sus límites de rendimiento. Los materiales 2D proporcionan una solución al permitir diseños compactos y un rendimiento mejorado, lo que los hace ideales para productos electrónicos flexibles, transistores de alto rendimiento, sensores y computación cuántica.

Sus aplicaciones potenciales se extiendenelectrónica flexible, transistores de alto rendimiento, sensores y computación cuántica. Este potencial ha impulsado una considerable inversión e investigación.

• En marzo de 2024, el buque insignia de grafeno y la iniciativa Advanced Material 2030 organizaron un taller en línea para presentar el progreso preparatorio y el esquema destacan el papel de su asociación propuesta en la iniciativa "Materiales avanzados para el liderazgo industrial".

Desafío del mercado

"Escalabilidad y fabricación"

La escalabilidad y la fabricación plantean desafíos significativos en la comercialización de materiales 2D como grafeno y TMD. Si bien la producción a escala de laboratorio ha mostrado su potencial, la ampliación de los niveles industriales sigue siendo difícil.

Los métodos de producción existentes, incluida la deposición de vapor químico (CVD), la exfoliación de fase líquida y la escisión mecánica, las limitaciones de la cara en la eficiencia, el costo y la consistencia. Por ejemplo, CVD puede producir materiales de alta calidad; Sin embargo, es costoso, lento y requiere altas temperaturas, limitando la escalabilidad.

La exfoliación de fase líquida, aunque más escalable, a menudo da como resultado una calidad de material inconsistente y requiere pasos adicionales para eliminar los solventes, lo que agrega complejidad y costo. La escisión mecánica, aunque efectiva para la producción a pequeña escala, es intensiva en mano de obra e inadecuada para la fabricación de masas.

El procesamiento de roll-to-roll (R2R) ofrece una solución prometedora, que permite una producción continua de alto rendimiento a costos reducidos. Los esfuerzos para mejorar la deposición de vapor químico (CVD) se centran en mejorar la eficiencia y aumentar las tasas de producción.

Además, la exfoliación de fase líquida se está optimizando para producir materiales de mayor calidad en mayores cantidades. El desarrollo de métodos automatizados de prueba de alto rendimiento se está desarrollando para garantizar una calidad de material consistente.

Además, la colaboración entre la academia y la industria es esencial para acelerar el desarrollo de soluciones de fabricación escalables rentables para materiales 2D.

Tendencia de mercado

"Integración de materiales 2D con tecnologías emergentes"

Una tendencia emergente importante que influye en el mercado de materiales 2D es la creciente integración de estos materiales con tecnologías emergentes, particularmente en áreas como la computación cuántica, los dispositivos portátiles y la nanomedicina.

Los investigadores están explorando el potencial de materiales como grafeno, mxenos y TMD para permitir avances en estos campos avanzados. Por ejemplo, los materiales 2D se están utilizando en puntos cuánticos para la computación cuántica, los biosensores para diagnósticos médicos y electrónica flexible y estirable para dispositivos portátiles.

A medida que avanzan estas tecnologías, se espera que la demanda de materiales 2D crezca, fomentando la innovación y la comercialización en los sectores de alto crecimiento. Esta tendencia destaca el papel en expansión de los materiales 2D en la configuración de los avances tecnológicos de próxima generación.

• En mayo de 2023, Nanoxplore adquirió la propiedad completa de la equidad y la propiedad intelectual en Voltaxplore, mientras que Martinrea aumentó su participación de capital en Nanoxplore de 21.1% a 22.7%. Este desarrollo posiciona a Nanoxplore como un jugador clave en el mercado emergente, lo que puede impulsar más investigaciones e inversiones.

Informe del mercado de materiales 2D de la instantánea

Segmentación	Detalles
Por material	Grafeno, dicalcogenuro de metal de transición (TMDC), fósforo negro, nitruro de boro
Por aplicación	Electrónica de consumo, aeroespacial, atención médica, energía, otros
Por región	América del norte: Estados Unidos, Canadá, México
	Europa: Francia, Reino Unido, España, Alemania, Italia, Rusia, resto de Europa
	Asia-Pacífico: China, Japón, India, Australia, ASEAN, Corea del Sur, resto de Asia-Pacífico
	Medio Oriente y África: Turquía, EAU, Arabia Saudita, Sudáfrica, resto de Medio Oriente y África
	Sudamerica: Brasil, Argentina, resto de América del Sur

Segmentación de mercado

• Por material (grafeno, dicalcogenuro de metal de transición (TMDC), fósforo negro y nitruro de boro): el segmento de grafeno ganó USD 465.9 millones en 2023, principalmente debido a su adopción generalizada en aplicaciones como Electrónica, Almacenamiento de energía y sensores, respaldados por sus propiedades excepcionales, eléctricas, térmicas y mecánicas.
• Por aplicación (Electrónica de consumo, aeroespacial, salud, energía y otros): el segmento de electrónica de consumo tenía una participación del 33,32% en 2023, atribuida en gran medida a la creciente demanda de materiales livianos, flexibles y de alto rendimiento en dispositivos como teléfonos inteligentes, portales y pantallas.

Mercado de materiales 2DAnálisis regional

Basado en la región, el mercado global se ha clasificado en América del Norte, Europa, Asia Pacífico, Medio Oriente y África y América Latina.

El mercado de materiales 2D de América del Norte capturó una participación de alrededor del 33.32% en 2023, valorada en USD 434.7 millones. Este dominio se atribuye a la fuerte presencia de la región de empresas tecnológicas líderes, instituciones académicas y organizaciones de investigación que impulsan las innovaciones en materiales avanzados.

Estados Unidos, en particular, está contribuyendo significativamente a este crecimiento, con importantes inversiones en I + D y la comercialización de materiales 2D para aplicaciones en electrónica, almacenamiento de energía y aeroespacial. Se espera que la creciente adopción de materiales 2D en industrias como el automóvil y la atención médica contribuya al crecimiento regional del mercado.

• En diciembre de 2024, el destino de inicio de semiconductores 2D anunció el logro exitoso de la síntesis a escala de obleas de grafeno de alta calidad en condiciones de proceso compatibles con CMOS, aprovechando su experiencia en tecnología de procesos de grafeno.

La industria de materiales 2D de Asia-Pacífico crecerá a una tasa compuesta anual de 4,31% durante el período de pronóstico, caratizado por la rápida industrialización, aumentando la demanda de electrónica avanzada y un fuerte enfoque en las tecnologías de eficiencia energética.

Países como China, Japón y Corea del Sur están a la vanguardia de la investigación y la comercialización, con importantes inversiones en grafeno y otros materiales 2D para aplicaciones en semiconductores, almacenamiento de energía y energía renovable.

Se espera que las capacidades de fabricación en expansión de la región, junto con políticas gubernamentales favorables que respaldan la innovación en la nanotecnología, aceleren aún más el crecimiento del mercado regional.

Marcos regulatorios

• Estados Unidos Agencia de Protección Ambiental (EPA)Administra la Ley de Control de Sustancias Tóxicas (TSCA), que regula la fabricación, uso y distribución de productos químicos, incluidos nanomateriales como materiales 2D. Según la TSCA, los fabricantes deben presentar un aviso previo a la fabricación (PMN) a la EPA para nuevos productos químicos, incluidos grafeno y otros materiales 2D, antes de que se introduzcan en el comercio.
• Estados Unidos Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA)Proporciona orientación sobre el uso de ISO 10993-1 para la evaluación biológica de dispositivos médicos. Este estándar describe la evaluación y prueba de la biocompatibilidad de materiales como el grafeno y los mxenos, utilizados en dispositivos médicos para garantizar que sean seguros para el uso humano.
• La Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos (USPTO)Supervisa los derechos de propiedad intelectual, incluidas las patentes para innovaciones en materiales 2D como los dicalcogenuros de grafeno y metal de transición. Asegura la protección de nuevas tecnologías y procesos a través de su examen de patentes y procedimientos de concesión.
• La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC)es una organización de estándares globales que desarrolla y publica estándares internacionales para tecnologías eléctricas, electrónicas y relacionadas. Desempeña un papel clave en el desarrollo de regulaciones y marcos que garanticen la seguridad, la confiabilidad y la interoperabilidad de las tecnologías emergentes, incluidas las que involucran materiales 2D.

Panorama competitivo

El mercado global de materiales 2D se caracteriza por varios participantes, incluidas las corporaciones establecidas y los jugadores emergentes. Estas compañías se están centrando en el desarrollo de aplicaciones que involucran materiales 2D como grafeno, disulfuro de molibdeno y nitruro de boro hexagonal.

A través de asociaciones estratégicas, empresas conjuntas y extensos esfuerzos de investigación y desarrollo (I + D), los actores de la industria se centran en comercializar estos materiales para tecnologías avanzadas, incluidas la electrónica flexible, las baterías de próxima generación ydispositivos médicos.

Numerosas nuevas empresas emergentes están apuntando a nicho de mercados, particularmente en áreas donde los materiales 2D ofrecen una ventaja competitiva, como sensores, fotodetectores y dispositivos de eficiencia energética.

• En junio de 2023, la Iniciativa de Graphene Flagship and Advanced Materials 2030 (AMI2030) solicitó conjuntamente una asociación europea bajo Horizon Europe y su sucesor FP10 en el campo de los materiales avanzados, incluidos los materiales 2D. Esta iniciativa busca acelerar el desarrollo y comercialización de materiales de vanguardia, con un fuerte énfasis en el grafeno y los materiales 2D relacionados, para mejorar el liderazgo global de Europa en tecnologías avanzadas de materiales.

Lista de empresas clave en el mercado de materiales 2D:

• Graphenea, Inc.
• Haydale Graphene Industries plc
• Versarien ™ plc
• Nanoxplore Inc.
• Corporación Cabot
• Material ACS
• Industrias de grafeno
• Elementos americanos
• Thomas Swan & Co. Ltd
• Grafeno 2-Dtech
• planarte
• Gmbh de elementos inteligentes
• Osila
• Bio-gráfico nórdico AB
• PlanArtech (Holdings) Ltd.

Desarrollos recientes (M&A/Partnerships/Access/New Product Lanzamiento)

• En octubre de 2024, Toyota Research Institute of North America (Trina) y Xanadu, líder en computación cuántica, lanzaron un nuevo proyecto para aprovechar la computación cuántica en simulaciones de ciencias de los materiales avanzados. La colaboración destaca la creciente importancia de la computación cuántica para superar los desafíos que tradicionalmente han ralentizado el progreso en la ciencia de los materiales.
• En enero de 2024, Una colaboración entre Azo Nano Partners, Uppsala University y Columbia University llevó al descubrimiento de un nuevo material cuántico bidimensional. Compuestas de capas del átomo de cerio, silicio y yodo (CESII), este material representa el primer ejemplo conocido de una estructura bidimensional que presenta fermiones pesadas, que ofrece un potencial significativo para avances en la investigación de materiales cuánticos.
• En febrero de 2023, Haydale recibió una subvención Innovate UK para desarrollar una técnica de caracterización basada en imágenes para materiales 2D. El proyecto tiene como objetivo avanzar en el análisis de materiales como el grafeno y otros nanomateriales que utilizan tecnologías de imágenes para comprender mejor sus propiedades y rendimiento.