2D材料市場

市場の定義

2D 材料市場には、通常、原子 1 個または 2 個の厚さの材料の生産、開発、商品化が含まれます。これらの二次元材料は、並外れた導電性、機械的強度、特有の光学特性など、バルクの対応物とは一線を画す独自の特性を示し、バルクの対応物と区別されます。

2D材料市場概要

世界の 2D マテリアル市場規模は 2023 年に 13 億 480 万米ドルと評価され、2024 年の 13 億 4,410 万米ドルから 2031 年までに 17 億 3,020 万米ドルに成長すると予測されており、予測期間中に 3.67% の CAGR を示します。。この成長は、エレクトロニクス、エネルギー貯蔵、航空宇宙、バイオテクノロジーなどの業界における先端材料の需要の増加によって推進されています。

グラフェン、遷移金属ジカルコゲニド（TMD）、その他の 2D 材料のイノベーションは、フレキシブルエレクトロニクス、高性能バッテリー、量子コンピューティングのイノベーションを促進し、市場の拡大を促進すると期待されています。

生産方法の継続的な進歩と研究開発への投資の増加により、2D 材料の拡張性と商業的実行可能性が向上すると予想されます。

世界の 2D 材料業界で事業を展開している主要企業は、Graphenea, Inc.、Haydale Graphene Industries plc、Versarien™ plc、NanoXplore Inc.、Cabot Corporation、ACS Materials、Graphene Industries、American Elements、Thomas Swan & Co. Ltd、2-DTech Graphene、planarTECH、Smart-elements GmbH、Ossila、Nordic Bio-Graphite AB、planarTECH (Holdings) Ltd です。

市場は、エネルギー効率の高いデバイス、再生可能エネルギー ソリューション、次世代エレクトロニクスにおいて環境に優しい代替品を提供する 2D 材料により、持続可能性の重要性がますます高まっていることからさらに恩恵を受けています。さまざまな分野で 2D マテリアルの採用が増加しており、今後数年間の市場の成長に大きく貢献すると予想されます。

• 2023 年 1 月、LayerOne Materials は 2D Tech と提携し、持続可能なグラフェンベースのイノベーションを推進しました。この提携は、エネルギー貯蔵やエレクトロニクスなどのさまざまな用途にグラフェンのユニークな特性を活用することで、環境に優しいソリューションの開発を進めることを目的としています。

主なハイライト

1. 世界の 2D 素材市場規模は、2023 年に 13 億 480 万米ドルに達しました。
2. 市場は、2024 年から 2031 年にかけて 3.67% の CAGR で成長すると予測されています。
3. 北米は2023年に33.32%のシェアを保持し、その価値は4億3,470万米ドルに達しました。
4. グラフェン部門は2023年に4億6,590万米ドルの収益を上げた。
5. 家庭用電化製品部門は、2031 年までに 5 億 6,630 万ドルに達すると予想されています。
6. アジア太平洋地域は、予測期間中に 4.31% の CAGR で成長すると予想されます。

市場の推進力

「エレクトロニクスおよび半導体技術の進歩」

2D 材料市場は、エレクトロニクスおよび半導体技術の進歩によって大きな影響を受けます。特に、グラフェンや遷移金属ジカルコゲニド（TMD）などの材料は、次世代電子デバイスの開発に不可欠な、高い電子移動度や柔軟性などの優れた特性を示します。

より小型、より高速、より効率的なデバイスに対する需要が高まるにつれ、従来の材料は性能の限界に近づいています。 2D 材料は、コンパクトな設計とパフォーマンスの向上を可能にするソリューションを提供し、フレキシブル エレクトロニクス、高性能トランジスタ、センサー、量子コンピューティングに最適です。

潜在的な用途は多岐にわたりますフレキシブルエレクトロニクス、高性能トランジスタ、センサー、量子コンピューティング。この可能性により、多大な投資と研究が推進されてきました。

• 2024 年 3 月、グラフェン フラッグシップとアドバンスト マテリアルズ 2030 イニシアチブはオンライン ワークショップを開催し、準備の進捗状況を発表し、「産業リーダーシップのためのアドバンスト マテリアルズ」イニシアチブにおける両社のパートナーシップ案の役割を強調しました。

市場の課題

「スケーラビリティと製造」

スケーラビリティと製造は、グラフェンや TMD などの 2D 材料の商品化において重大な課題を引き起こします。実験室規模の生産はその可能性を示していますが、産業レベルにスケールアップすることは依然として困難です。

化学蒸着 (CVD)、液相剥離、機械的劈開などの既存の製造方法は、効率、コスト、一貫性の点で限界に直面しています。たとえば、CVD では高品質の材料を製造できます。ただし、高価で遅く、高温が必要なため、スケーラビリティが制限されます。

液相剥離はより拡張性が高いものの、材料の品質が不安定になることが多く、溶媒を除去するための追加の手順が必要となり、複雑さとコストが増加します。機械的劈開は小規模生産には効果的ですが、労働集約的であり、大量生産には適していません。

ロールツーロール (R2R) 処理は、コストを削減しながら連続的で高スループットの生産を可能にする有望なソリューションを提供します。化学蒸着 (CVD) を強化する取り組みは、効率の向上と生産速度の向上に焦点を当てています。

さらに、液相剥離は、高品質の材料を大量に生産するために最適化されています。材料の一貫した品質を確保するために、自動化されたハイスループットの試験方法の開発が進められています。

さらに、2D 材料向けのコスト効率が高く拡張性の高い製造ソリューションの開発を加速するには、学界と産業界の協力が不可欠です。

市場動向

「2D マテリアルと新興テクノロジーの統合」

2D 材料市場に影響を与える主要な新たなトレンドは、特に量子コンピューティング、ウェアラブル デバイス、ナノ医療などの分野で、これらの材料と新興技術との統合が増加していることです。

研究者たちは、これらの先進分野でのブレークスルーを可能にするために、グラフェン、MXene、TMD などの材料の可能性を探求しています。たとえば、2D 材料は、量子コンピューティング用の量子ドット、医療診断用のバイオセンサー、ウェアラブル用の柔軟で伸縮可能なエレクトロニクスに使用されています。

これらの技術が進歩するにつれて、2D 材料の需要が増加し、高成長分野でのイノベーションと商業化が促進されると予想されます。この傾向は、次世代技術の進歩を形作る上で 2D マテリアルの役割が拡大していることを浮き彫りにしています。

• 2023 年 5 月、NanoXplore は VoltaXplore の株式と知的財産の両方の完全所有権を取得し、Martinrea は NanoXplore の株式持分を 21.1% から 22.7% に増加しました。この開発により、NanoXplore は新興市場の主要プレーヤーとして位置づけられ、さらなる研究と投資が促進される可能性があります。

2D 材料市場レポートのスナップショット

市場の細分化

• 材料別（グラフェン、遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）、黒リン、窒化ホウ素）：グラフェン部門は2023年に4億6,590万米ドルを稼ぎ出しました。これは主に、その卓越した電気的、熱的、機械的特性に支えられ、エレクトロニクス、エネルギー貯蔵、センサーなどのアプリケーションで広く採用されたためです。
• アプリケーション別（家電、航空宇宙、ヘルスケア、エネルギー、その他）：家電部門は 2023 年に 33.32% のシェアを占めました。これは主に、スマートフォン、ウェアラブル、ディスプレイなどのデバイスにおける軽量、柔軟、高性能の材料に対する需要の増加によるものです。

2D材料市場地域分析

地域に基づいて、世界市場は北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、中東およびアフリカ、ラテンアメリカに分類されています。

北米の 2D マテリアル市場は、2023 年に約 33.32% のシェアを獲得し、その価値は 4 億 3,470 万ドルに達しました。この優位性は、先進材料のイノベーションを推進する大手テクノロジー企業、学術機関、研究機関がこの地域に強い存在感を示していることに起因しています。

特に米国は、エレクトロニクス、エネルギー貯蔵、航空宇宙分野での応用のための 2D 材料の研究開発と商品化に多額の投資を行っており、この成長に大きく貢献しています。自動車や医療などの業界での 2D 材料の採用の増加は、地域市場の成長に貢献すると予想されます。

• 2024年12月、半導体スタートアップのDestination 2Dは、グラフェンプロセス技術の専門知識を活用し、CMOS互換プロセス条件下での高品質グラフェンのウエハスケール合成に成功したと発表した。

アジア太平洋地域の 2D 材料産業は、急速な工業化、先端エレクトロニクスの需要の増加、エネルギー効率の高い技術への強い注力を特徴として、予測期間中に 4.31% の CAGR で成長すると見込まれています。

中国、日本、韓国などの国々は、半導体、エネルギー貯蔵、再生可能エネルギーの用途のためにグラフェンやその他の 2D 材料に大規模な投資を行っており、研究と商業化の最前線にいます。

この地域の製造能力の拡大は、ナノテクノロジーの革新を支援する政府の有利な政策と相まって、地域市場の成長をさらに加速すると予想されている。

規制の枠組み

• 米国 環境保護庁 (EPA)は、2D 材料などのナノ材料を含む化学物質の製造、使用、流通を規制する有毒物質規制法 (TSCA) を管理しています。 TSCA に基づき、メーカーは、グラフェンやその他の 2D 材料を含む新しい化学物質が商業的に導入される前に、EPA に製造前通知 (PMN) を提出する必要があります。
• 米国 食品医薬品局 (FDA)医療機器の生物学的評価における ISO 10993-1 の使用に関するガイダンスを提供します。この規格は、人が使用しても安全であることを確認するために、医療機器に使用されるグラフェンやMXeneなどの材料の生体適合性の評価と試験について概説しています。
• 米国特許商標庁 (USPTO)グラフェンや遷移金属ジカルコゲニドなどの 2D 材料の革新に関する特許を含む知的財産権を監督します。特許審査と特許付与の手続きを通じて、新しい技術とプロセスの保護を保証します。
• 国際電気標準会議 (IEC)は、電気、電子、および関連技術の国際標準を開発および発行する世界的な標準化団体です。これは、2D マテリアルを含む新しいテクノロジーの安全性、信頼性、相互運用性を確保する規制とフレームワークの開発において重要な役割を果たします。

競争環境

世界の 2D 素材市場は、既存の企業と新興企業の両方を含む多数の参加者によって特徴付けられます。これらの企業は、グラフェン、二硫化モリブデン、六方晶窒化ホウ素などの 2D 材料を含むアプリケーションの開発に注力しています。

業界関係者は、戦略的パートナーシップ、合弁事業、広範な研究開発 (R&D) の取り組みを通じて、フレキシブル エレクトロニクス、次世代バッテリー、医療機器。

多くの新興新興企業がニッチ市場、特にセンサー、光検出器、エネルギー効率の高いデバイスなど、2D 材料が競争上の優位性をもたらす分野をターゲットにしています。

• 2023年6月、グラフェン・フラッグシップと先端材料2030イニシアチブ（AMI2030）は共同で、2D材料を含む先端材料分野におけるHorizo​​n Europeとその後継FP10の下での欧州パートナーシップを呼びかけた。 この取り組みは、グラフェンおよび関連する 2D 材料に重点を置いた最先端材料の開発と商業化を加速し、先端材料技術における欧州の世界的リーダーシップを強化することを目指しています。

2D材料市場の主要企業のリスト:

• グラフェニア株式会社。
• ヘイデール グラフェン インダストリーズ plc
• Versarien™ plc
• ナノエクスプロア株式会社
• キャボットコーポレーション
• ACS素材
• グラフェン産業
• アメリカン・エレメント
• トーマス・スワン・アンド・カンパニー・リミテッド
• 2-DTech グラフェン
• プラナーテック
• スマートエレメントGmbH
• オッシラ
• Nordic Bio-Graphite AB
• planarTECH（ホールディングス）株式会社

最近の動向 (M&A/パートナーシップ/契約/新製品発売)

• 2024年10月, Toyota Research Institute of North America (TRINA) と量子コンピューティングのリーダーである Xanadu は、材料科学シミュレーションの進歩に量子コンピューティングを活用する新しいプロジェクトを立ち上げました。このコラボレーションは、これまで材料科学の進歩を遅らせてきた課題を克服する上で、量子コンピューティングの重要性が高まっていることを浮き彫りにしています。
• 2024年1月、Azo Nano パートナー、ウプサラ大学、コロンビア大学の共同研究により、新しい 2 次元量子材料の発見につながりました。この材料は、セリウム、シリコン、ヨウ素（CeSiI）の原子の薄層で構成されており、重いフェルミオンを特徴とする二次元構造の既知の最初の例であり、量子材料研究の進歩に大きな可能性をもたらします。
• 2023年2月, Haydale は、2D マテリアルの画像ベースの特性評価技術を開発するために Innovate UK の助成金を受け取りました。このプロジェクトは、イメージング技術を使用してグラフェンやその他のナノマテリアルなどの材料の分析を進め、その特性や性能をより深く理解することを目的としています。