Marché des matériaux 2D

Définition du marché

Le marché des matériaux 2D implique la production, le développement et la commercialisation de matériaux qui n'ont généralement qu'un ou deux atomes d'épaisseur. Ces matériaux bidimensionnels présentent des propriétés uniques qui les distinguent de leurs homologues en vrac, y compris une conductivité électrique exceptionnelle, une résistance mécanique et des caractéristiques optiques distinctes, les différenciant des homologues en vrac.

Marché des matériaux 2DAperçu

La taille mondiale du marché des matériaux 2D était évaluée à 1304,8 millions USD en 2023 et devrait passer de 1344,1 millions USD en 2024 à 1730,2 millions USD d'ici 2031, présentant un TCAC de 3,67% au cours de la période de prévision.Cette croissance est tirée par la demande croissante de matériaux avancés dans des industries telles que l'électronique, le stockage d'énergie, l'aérospatiale et la biotechnologie.

Les innovations dans le graphène, les dichalcogénides de métal de transition (TMD) et d'autres matériaux 2D devraient favoriser l'innovation dans l'électronique flexible, les batteries haute performance et l'informatique quantique, l'alimentation du marché.

Les progrès continus des méthodes de production, couplés à l'augmentation des investissements dans la recherche et le développement, devraient améliorer l'évolutivité et la viabilité commerciale des matériaux 2D.

Les grandes entreprises opérant dans l'industrie mondiale des matériaux 2D sont Graphea, Inc., Haydale Graphène Industries PLC, Versarien ™ Plc, Nanoxplore Inc., Cabot Corporation, ACS Material, Graphène Industries, American Elements, Thomas Swan & Co. Ltd, 2-Dtech Graphène, Planartech, Smart-Element (Holdings) Ltd.

Le marché bénéficie en outre d'un accent croissant sur la durabilité, les matériaux 2D offrant des alternatives écologiques dans des appareils économes en énergie, des solutions d'énergie renouvelable et de l'électronique de nouvelle génération. L'adoption croissante de matériaux 2D dans divers secteurs devrait contribuer de manière significative à la croissance du marché au cours des prochaines années.

• En janvier 2023, Materials LayerOne s'est associé à 2D Tech pour stimuler les innovations à base de graphène durables.Cette collaboration vise à faire progresser le développement de solutions écologiques en tirant parti des propriétés uniques du graphène pour diverses applications, notamment le stockage d'énergie et l'électronique.

Faits saillants clés

1. La taille mondiale du marché des matériaux 2D a été enregistrée à 1304,8 millions USD en 2023.
2. Le marché devrait croître à un TCAC de 3,67% de 2024 à 2031.
3. L'Amérique du Nord a détenu une part de 33,32% en 2023, évaluée à 434,7 millions USD.
4. Le segment du graphène a récolté 465,9 millions USD de revenus en 2023.
5. Le segment de l'électronique grand public devrait atteindre 566,3 millions USD d'ici 2031.
6. L'Asie-Pacifique devrait croître à un TCAC de 4,31% au cours de la période de prévision.

Moteur du marché

"Avancements dans l'électronique et la technologie des semi-conducteurs"

Le marché des matériaux 2D est considérablement influencé par les progrès de l'électronique et de la technologie des semi-conducteurs. Notamment, des matériaux tels que le graphène et les dichalcogénides de métal de transition (TMD) présentent des propriétés exceptionnelles, y compris une mobilité et une flexibilité électroniques élevées, qui sont essentielles pour le développement de dispositifs électroniques de nouvelle génération.

À mesure que la demande augmente pour des appareils plus petits, plus rapides et plus efficaces, les matériaux traditionnels approchent de leurs limites de performance. Les matériaux 2D fournissent une solution en permettant des conceptions compactes et des performances améliorées, ce qui les rend idéales pour l'électronique flexible, les transistors à haute performance, les capteurs et l'informatique quantique.

Leurs applications potentielles s'étendentélectronique flexible, transistors à haute performance, capteurs et calcul quantique. Ce potentiel a conduit des investissements et des recherches considérables.

• En mars 2024, le phare de graphène et l'initiative Advanced Materials 2030 ont organisé un atelier en ligne pour présenter les progrès préparatoires et décrire le rôle de leur partenariat proposé dans l'initiative "Advanced Material for Industrial Leadership".

Défi du marché

"Évolutivité et fabrication"

L'évolutivité et la fabrication posent des défis importants dans la commercialisation de matériaux 2D tels que le graphène et les TMD. Alors que la production à l'échelle de laboratoire a montré leur potentiel, la mise à jour des niveaux industriels reste difficile.

Méthodes de production existantes, y compris le dépôt de vapeur chimique (CVD), l'exfoliation en phase liquide et le clivage mécanique, les limitations du visage en efficacité, en coût et en cohérence. Par exemple, les MCV peuvent produire des matériaux de haute qualité; Cependant, il est coûteux, lent et nécessite des températures élevées, limitant l'évolutivité.

L'exfoliation en phase liquide, bien que plus évolutive, entraîne souvent une qualité de matériau incohérente et nécessite des étapes supplémentaires pour éliminer les solvants, ce qui ajoute de la complexité et du coût. Le clivage mécanique, bien que efficace pour la production à petite échelle, est à forte intensité de main-d'œuvre et impropre à la fabrication de masse.

Le traitement Roll-to-Roll (R2R) offre une solution prometteuse, permettant une production continue et à haut débit à des coûts réduits. Les efforts pour améliorer le dépôt de vapeur chimique (CVD) se concentrent sur l'amélioration de l'efficacité et l'augmentation des taux de production.

De plus, l'exfoliation en phase liquide est optimisée pour produire des matériaux de meilleure qualité en plus grande quantité. Le développement de méthodes de test automatisées à haut débit est en cours d'élaboration pour assurer une qualité de matériau cohérente.

En outre, la collaboration entre le monde universitaire et l'industrie est essentielle pour accélérer le développement de solutions de fabrication évolutives et économiques pour les matériaux 2D.

Tendance

"Intégration de matériaux 2D avec des technologies émergentes"

Une tendance émergente majeure influençant le marché des matériaux 2D est l'intégration croissante de ces matériaux avec des technologies émergentes, en particulier dans des domaines tels que l'informatique quantique, les appareils portables et la nanomédecine.

Les chercheurs explorent le potentiel de matériaux tels que le graphène, les Mxènes et les TMD pour permettre des percées dans ces domaines avancés. Par exemple, les matériaux 2D sont utilisés dans des points quantiques pour l'informatique quantique, les biocapteurs pour les diagnostics médicaux et l'électronique flexible et extensible pour les appareils portables.

À mesure que ces technologies progressent, la demande de matériaux 2D devrait croître, favorisant l'innovation et la commercialisation dans les secteurs à forte croissance. Cette tendance met en évidence l'élargissement du rôle des matériaux 2D dans la formation des progrès technologiques de nouvelle génération.

• En mai 2023, Nanoxplore a acquis la propriété totale des capitaux propres et de la propriété intellectuelle à Voltaxplore, tandis que Martinrea a augmenté sa participation dans Nanoxplore de 21,1% à 22,7%. Ce développement positionne Nanoxplore comme un acteur clé du marché émergent, ce qui potentiellement entraîner des recherches et des investissements.

Rapport sur le marché des matériaux 2D

Segmentation	Détails
Par matériel	Graphène, dichalcogénide de métal de transition (TMDC), phosphore noir, nitrure de bore
Par demande	Électronique grand public, aérospatiale, soins de santé, énergie, autres
Par région	Amérique du Nord: États-Unis, Canada, Mexique
	Europe: France, Royaume-Uni, Espagne, Allemagne, Italie, Russie, reste de l'Europe
	Asie-Pacifique: Chine, Japon, Inde, Australie, ASEAN, Corée du Sud, reste de l'Asie-Pacifique
	Moyen-Orient et Afrique: Turquie, EAU, Arabie saoudite, Afrique du Sud, reste du Moyen-Orient et de l'Afrique
	Amérique du Sud: Brésil, Argentine, reste de l'Amérique du Sud

Segmentation du marché

• Par matériau (graphène, dichalcogénide de métal de transition (TMDC), phosphore noire et nitrure de bore): le segment du graphène a gagné 465,9 millions USD en 2023, principalement en raison de son adoption répandue dans des applications telles que l'électronique, le stockage d'énergie et les capteurs, soutenus par ses propriétés électriques, thermiques et mécaniques exceptionnelles.
• Par application (Electronics grand public, aérospatiale, soins de santé, énergie et autres): le segment de l'électronique grand public détenait une part de 33,32% en 2023, largement attribuée à la demande croissante de matériaux légers, flexibles et à haute performance dans des appareils tels que les smartphones, les vêtements et les écrans.

Marché des matériaux 2DAnalyse régionale

Sur la base de la région, le marché mondial a été classé en Amérique du Nord, en Europe, en Asie-Pacifique, au Moyen-Orient et en Afrique et en Amérique latine.

Le marché des matériaux 2D en Amérique du Nord a remporté une part d'environ 33,32% en 2023, évaluée à 434,7 millions USD. Cette domination est attribuée à la forte présence de la région d'entreprises technologiques de premier plan, d'établissements universitaires et d'organisations de recherche stimulant les innovations dans des matériaux avancés.

Les États-Unis, en particulier, contribuent considérablement à cette croissance, avec des investissements importants dans la R&D et la commercialisation de matériaux 2D pour des applications en électronique, stockage d'énergie et aérospatiale. L'adoption croissante de matériaux 2D dans des industries telles que l'automobile et les soins de santé devrait contribuer à la croissance du marché régional.

• En décembre 2024, la destination de startup Semiconductor 2d a annoncé la réussite de la synthèse à l'échelle de la plaquette de graphène de haute qualité dans des conditions de processus compatibles CMOS, tirant parti de son expertise dans la technologie des processus de graphène.

L'industrie des matériaux 2D en Asie-Pacifique devrait croître à un TCAC de 4,31% au cours de la période de prévision, charatérisée par une industrialisation rapide, une demande croissante d'électronique avancée et un fort accent sur les technologies éconergétiques.

Des pays comme la Chine, le Japon et la Corée du Sud sont à l'avant-garde de la recherche et de la commercialisation, avec des investissements majeurs dans le graphène et d'autres matériaux 2D pour des applications en semi-conducteurs, le stockage d'énergie et les énergies renouvelables.

Les capacités de fabrication en expansion de la région, associées à des politiques gouvernementales favorables soutenant l'innovation en nanotechnologie, devraient accélérer davantage la croissance du marché régional.

Cadres réglementaires

• Les États-Unis Agence de protection de l'environnement (EPA)administre la Toxic Substances Control Act (TSCA), qui régule la fabrication, l'utilisation et la distribution de produits chimiques, y compris des nanomatériaux tels que les matériaux 2D. En vertu de la TSCA, les fabricants doivent soumettre un avis de fabrication avant la fabrication (PMN) à l'EPA pour les nouveaux produits chimiques, y compris le graphène et d'autres matériaux 2D, avant d'être introduits dans le commerce.
• Les États-Unis Food and Drug Administration (FDA)Fournit des conseils sur l'utilisation de l'ISO 10993-1 pour l'évaluation biologique des dispositifs médicaux. Cette norme décrit l'évaluation et les tests de la biocompatibilité des matériaux tels que le graphène et les MXEnes, utilisés dans les dispositifs médicaux pour s'assurer qu'ils sont sûrs pour l'usage humain.
• L'Office américain des brevets et des marques (USPTO)Supervise les droits de propriété intellectuelle, y compris les brevets pour les innovations dans des matériaux 2D tels que le graphène et les dichalcogénides de métal de transition. Il garantit la protection des nouvelles technologies et processus grâce à ses procédures d'examen de brevet et d'octroi.
• La Commission électrotechnique internationale (CEI)est une organisation mondiale de normes qui développe et publie des normes internationales pour les technologies électriques, électroniques et connexes. Il joue un rôle clé dans le développement de réglementations et de cadres qui garantissent la sécurité, la fiabilité et l'interopérabilité des technologies émergentes, y compris celles impliquant des matériaux 2D.

Paysage compétitif

Le marché mondial des matériaux 2D est caractérisé par un certain nombre de participants, y compris les sociétés établies et les acteurs émergents. Ces entreprises se concentrent sur le développement d'applications impliquant des matériaux 2D tels que le graphène, le disulfure de molybdène et le nitrure de bore hexagonal.

Grâce à des partenariats stratégiques, des coentreprises et des efforts approfondis de recherche et développement (R&D), les acteurs de l'industrie se concentrent sur la commercialisation de ces matériaux pour les technologies avancées, notamment l'électronique flexible, les batteries de nouvelle génération etdispositifs médicaux.

De nombreuses startups émergentes ciblent les marchés de niche, en particulier dans les domaines où les matériaux 2D offrent un avantage concurrentiel, tels que des capteurs, des photodétecteurs et des dispositifs économes en énergie.

• En juin 2023, l'initiative phare et avancée des matériaux avancés 2030 (AMI2030) a conduit conjointement à un partenariat européen sous Horizon Europe et son successeur FP10 dans le domaine des matériaux avancés, y compris des matériaux 2D. Cette initiative vise à accélérer le développement et la commercialisation de matériaux de pointe, avec un fort accent sur le graphène et les matériaux 2D connexes, pour améliorer le leadership mondial de l'Europe dans les technologies de matériaux avancés.

Liste des sociétés clés du marché des matériaux 2D:

• Graphea, Inc.
• Haydale Graphène Industries plc
• Versarien ™ plc
• Nanoxplore Inc.
• Cabot Corporation
• Matériau ACS
• Industries du graphène
• Éléments américains
• Thomas Swan & Co. Ltd
• Graphène à 2-DTECH
• planartech
• Éléments intelligents GmbH
• Ossila
• Bio-graphite nordique ab
• Planartech (Holdings) Ltd.

Développements récents (fusions et acquisitions / partenariats / accords / lancement de nouveaux produits)

• En octobre 2024, Toyota Research Institute of North America (Trina) et Xanadu, un leader de l'informatique quantique, a lancé un nouveau projet pour tirer parti de l'informatique quantique dans les simulations de science des matériaux. La collaboration met en évidence l'importance croissante de l'informatique quantique dans la surmonter les défis qui ont traditionnellement ralenti les progrès de la science des matériaux.
• En janvier 2024, une collaboration entre Azo Nano Partners, Uppsala University et Columbia University a conduit à la découverte d'un nouveau matériel quantique bidimensionnel. Composé de couches minces d'atome de cérium, de silicium et d'iode (CESII), ce matériau représente le premier exemple connu d'une structure bidimensionnelle avec des fermions lourds, offrant un potentiel significatif de progrès dans la recherche sur les matériaux quantiques.
• En février 2023, Haydale a reçu une subvention innovate au Royaume-Uni pour développer une technique de caractérisation basée sur l'image pour les matériaux 2D. Le projet vise à faire progresser l'analyse de matériaux tels que le graphène et d'autres nanomatériaux à l'aide de technologies d'imagerie pour mieux comprendre leurs propriétés et leurs performances.