2D材料市场

市场定义

二维材料市场涉及通常只有一两个原子厚度的材料的生产、开发和商业化。这些二维材料表现出独特的性能，使其与块状材料区分开来，包括卓越的导电性、机械强度和独特的光学特性，使其与块状材料区分开来。

2D材料市场概述

2023年全球二维材料市场规模为13.048亿美元，预计将从2024年的13.441亿美元增长到2031年的17.302亿美元，预测期内复合年增长率为3.67%。这一增长是由电子、能源存储、航空航天和生物技术等行业对先进材料不断增长的需求推动的。

石墨烯、过渡金属二硫属化物 (TMD) 和其他二维材料的创新预计将促进柔性电子、高性能电池和量子计算领域的创新，从而推动市场扩张。

生产方法的不断进步，加上研发投资的不断增加，预计将增强二维材料的可扩展性和商业可行性。

全球 2D 材料行业的主要公司包括 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、Nordic Bio-Graphite AB 和 planarTECH (Holdings) Ltd。

市场进一步受益于对可持续性的日益重视，二维材料为节能设备、可再生能源解决方案和下一代电子产品提供了环保的替代品。预计各行业越来越多地采用二维材料将在未来几年对市场增长做出重大贡献。

• 2023 年 1 月，LayerOne Materials 与 2D Tech 合作，推动基于石墨烯的可持续创新。此次合作旨在通过利用石墨烯独特的特性来推动环保解决方案的开发，包括能源存储和电子产品等各种应用。

主要亮点

1. 2023年全球二维材料市场规模为13.048亿美元。
2. 预计 2024 年至 2031 年该市场将以 3.67% 的复合年增长率增长。
3. 2023年，北美市场份额为33.32%，价值4.347亿美元。
4. 2023 年石墨烯领域的收入为 4.659 亿美元。
5. 到 2031 年，消费电子领域预计将达到 5.663 亿美元。
6. 亚太地区预计在预测期内复合年增长率为 4.31%。

市场驱动力

“电子和半导体技术的进步”

二维材料市场受到电子和半导体技术进步的显着影响。值得注意的是，石墨烯和过渡金属二硫属化物（TMD）等材料表现出卓越的性能，包括高电子迁移率和灵活性，这对于下一代电子器件的开发至关重要。

随着对更小、更快、更高效设备的需求不断增长，传统材料正在接近其性能极限。 2D 材料通过实现紧凑设计和增强性能提供了一种解决方案，使其成为柔性电子产品、高性能晶体管、传感器和量子计算的理想选择。

它们的潜在应用范围广泛柔性电子产品、高性能晶体管、传感器和量子计算。这种潜力推动了大量投资和研究。

• 2024 年 3 月，石墨烯旗舰公司和先进材料 2030 计划组织了一次在线研讨会，介绍了筹备进展，并概述了他们拟议的合作伙伴关系在“先进材料促进工业领导力”计划中的作用。

市场挑战

“可扩展性和制造”

可扩展性和制造对石墨烯和 TMD 等 2D 材料的商业化提出了重大挑战。虽然实验室规模的生产已显示出其潜力，但扩大到工业水平仍然很困难。

现有的生产方法，包括化学气相沉积 (CVD)、液相剥离和机械裂解，在效率、成本和一致性方面面临限制。例如，CVD可以生产高质量的材料；然而，它昂贵、缓慢并且需要高温，限制了可扩展性。

液相剥离虽然更具可扩展性，但通常会导致材料质量不一致，并且需要额外的步骤来去除溶剂，这增加了复杂性和成本。机械裂解虽然对于小规模生产有效，但属于劳动密集型且不适合大规模生产。

卷对卷 (R2R) 加工提供了一种很有前途的解决方案，能够以更低的成本实现连续、高产量的生产。加强化学气相沉积 (CVD) 的工作重点是提高效率和提高生产率。

此外，液相剥离正在进行优化，以大批量生产更高质量的材料。自动化、高通量测试方法的开发正在开发中，以确保一致的材料质量。

此外，学术界和工业界之间的合作对于加速开发具有成本效益、可扩展的二维材料制造解决方案至关重要。

市场趋势

“二维材料与新兴技术的集成”

影响二维材料市场的一个主要新兴趋势是这些材料与新兴技术的日益融合，特别是在量子计算、可穿戴设备和纳米医学等领域。

研究人员正在探索石墨烯、MXene 和 TMD 等材料的潜力，以实现这些先进领域的突破。例如，二维材料被用于量子计算的量子点、医疗诊断的生物传感器以及可穿戴设备的柔性、可拉伸电子产品。

随着这些技术的进步，对二维材料的需求预计将增长，从而促进高增长领域的创新和商业化。这一趋势凸显了二维材料在塑造下一代技术进步中日益扩大的作用。

• 2023年5月，NanoXplore完全收购了VoltaXplore的股权和知识产权，而Martinrea则将NanoXplore的股权从21.1%增至22.7%。这一发展使 NanoXplore 成为新兴市场的关键参与者，有可能推动进一步的研究和投资。

2D 材料市场报告快照

市场细分

• 按材料（石墨烯、过渡金属二硫化物 (TMDC)、黑磷和氮化硼）划分：石墨烯细分市场在 2023 年收入为 4.659 亿美元，主要是由于其在电子、储能和传感器等应用中的广泛采用，并得到其卓越的电、热和机械性能的支持。
• 按应用（消费电子、航空航天、医疗保健、能源等）：2023 年，消费电子领域的份额为 33.32%，这主要归因于智能手机、可穿戴设备和显示器等设备对轻质、柔性和高性能材料的需求不断增长。

2D材料市场区域分析

按地区划分，全球市场分为北美、欧洲、亚太地区、中东和非洲以及拉丁美洲。

2023年北美二维材料市场份额约为33.32%，价值4.347亿美元。这种主导地位归因于该地区拥有强大的领先技术公司、学术机构和研究组织，推动先进材料的创新。

尤其是美国，在电子、能源存储和航空航天应用的二维材料的研发和商业化方面投入了大量资金，为这一增长做出了重大贡献。汽车和医疗保健等行业越来越多地采用二维材料，预计将有助于区域市场的增长。

• 2024 年 12 月，半导体初创公司 Destination 2D 宣布利用其在石墨烯工艺技术方面的专业知识，在 CMOS 兼容工艺条件下成功实现了高质量石墨烯的晶圆级合成。

亚太地区二维材料行业在预测期内将以 4.31% 的复合年增长率增长，其特点是快速工业化、对先进电子产品的需求不断增加以及对节能技术的强烈关注。

中国、日本和韩国等国家处于研究和商业化的前沿，对石墨烯和其他二维材料进行了大量投资，用于半导体、能源存储和可再生能源领域。

该地区不断扩大的制造能力，加上政府支持纳米技术创新的有利政策，预计将进一步加速该地区市场的增长。

监管框架

• 美国 环境保护署 (EPA)负责管理《有毒物质控制法》(TSCA)，该法规范化学品的制造、使用和分销，包括纳米材料（例如 2D 材料）。根据 TSCA，制造商必须在新化学品（包括石墨烯和其他 2D 材料）投入商业之前向 EPA 提交生产前通知 (PMN)。
• 美国 美国食品和药物管理局（FDA）提供有关使用 ISO 10993-1 进行医疗器械生物学评估的指南。该标准概述了医疗器械中使用的石墨烯和 MXene 等材料的生物相容性评估和测试，以确保它们可供人类安全使用。
• 美国专利商标局 (USPTO)负责监督知识产权，包括石墨烯和过渡金属二硫化物等二维材料的创新专利。它通过专利审查和授权程序确保对新技术和工艺的保护。
• 国际电工委员会 (IEC)是一个全球标准组织，负责制定和发布电气、电子及相关技术的国际标准。它在制定确保新兴技术（包括涉及二维材料的技术）的安全性、可靠性和互操作性的法规和框架方面发挥着关键作用。

竞争格局

全球二维材料市场的特点是参与者众多，包括老牌企业和新兴企业。这些公司专注于开发涉及石墨烯、二硫化钼和六方氮化硼等二维材料的应用。

通过战略合作伙伴关系、合资企业和广泛的研发 (R&D) 努力，行业参与者正致力于将这些材料商业化以用于先进技术，包括柔性电子产品、下一代电池和医疗器械。

许多新兴初创公司都瞄准了利基市场，特别是在二维材料具有竞争优势的领域，例如传感器、光电探测器和节能设备。

• 2023年6月，石墨烯旗舰和先进材料2030计划（AMI2030）联合呼吁在Horizo​​n Europe及其后继者FP10的框架下，在先进材料（包括2D材料）领域建立欧洲伙伴关系。 该计划旨在加速尖端材料的开发和商业化，重点关注石墨烯和相关二维材料，以增强欧洲在先进材料技术方面的全球领导地位。

二维材料市场主要公司名单：

• 石墨烯公司。
• 海代尔石墨烯工业有限公司
• Versarien™ plc
• 纳米探索公司
• 卡博特公司
• ACS材料
• 石墨烯产业
• 美国元素
• 托马斯·斯旺有限公司
• 2-DTech石墨烯
• 平面技术
• 智能元件有限公司
• 奥西拉
• Nordic Bio-Graphite AB
• planarTECH (控股) 有限公司

最新动态（并购/合作/协议/新产品发布）

• 2024年10月北美丰田研究院 (TRINA) 和量子计算领域的领导者 Xanadu 启动了一个新项目，利用量子计算推进材料科学模拟。此次合作凸显了量子计算在克服传统上阻碍材料科学进步的挑战方面日益重要的意义。
• 2024年1月偶氮纳米合作伙伴、乌普萨拉大学和哥伦比亚大学之间的合作发现了一种新型的二维量子材料。这种材料由原子薄层的铈、硅和碘 (CeSiI) 组成，代表了第一个已知的重费米子二维结构的例子，为量子材料研究的进步提供了巨大的潜力。
• 2023年2月Haydale 获得了英国创新基金资助，用于开发基于图像的二维材料表征技术。该项目旨在利用成像技术推进对石墨烯和其他纳米材料等材料的分析，以更好地了解它们的特性和性能。