ナノスケール化学物質および材料市場 - 世界の産業規模、シェア、傾向、機会、予測、グレード別（工業グレードナノスケール化学物質、医薬品グレードナノスケール化学物質）、タイプ別（ナノ粒子、ナノ複合材料、ナノチューブ、ナノフィルム、ナノファイバー、その他）、エンドユーザー別（ヘルスケアおよび医薬品、電子機器および半導体、自動車、航空宇宙および防衛、エネルギー、その他）、地域および競合状況別、2019～2029年予測

市場概要

世界のナノスケール化学物質および材料市場は、2023年に6億8,034万米ドルと評価され、2029年までの予測期間中に7.24％のCAGRで着実に成長すると予想されています。ナノスケール材料には、100ナノメートル未満の寸法を特徴とし、独自の光学的、磁気的、または電気的特性を示す多様な物質が含まれます。例としては、環境設定で見つかる超微粒子物質があります。メーカーは、サイズ、形状、組成、表面の特徴を制御することでナノスケール材料をカスタマイズし、さまざまなアプリケーションに合わせて機能を調整できます。ナノ材料は、表面積対体積比が高く、量子効果もあるため、大規模な同等品に比べて機械的強度、触媒活性、導電性、光学特性が優れていることがよくあります。

エレクトロニクスでは、導電性、熱特性、小型化の促進能力に優れたナノスケール材料が評価されています。ナノスケール材料は、ナノスケールトランジスタ、メモリデバイス、導電性コーティングなどの用途に使用されています。ヘルスケアでは、ナノスケール材料は、正確な標的化、バイオアベイラビリティの向上、治療結果の改善のために、薬物送達システム、診断、医療機器に利用されています。

ナノスケール材料は、エネルギー技術を大幅に強化し、貯蔵（バッテリー、コンデンサ）と変換（太陽電池、燃料電池）の両方を改善します。これらの用途では、効率の向上、重量の軽減、耐久性の向上に貢献します。環境分野では、ナノ濾過膜による水処理、ナノ粒子ベースのフィルターを使用した空気浄化、汚染物質の分解にナノ粒子触媒を使用する修復技術で重要な役割を果たします。さらに、ナノスケール材料は、化粧品、繊維、セルフクリーニング表面のコーティング、傷防止スクリーンなどの電子機器などの業界に不可欠です。

ナノスケール材料は、その有望な可能性にもかかわらず、安全性、環境への影響、規制上の考慮事項に関連する課題を提示しています。研究が進み、アプリケーションが拡大するにつれて、ナノスケール材料は、将来のテクノロジー、ヘルスケア、持続可能性を形作る上でますます重要な役割を果たすことが期待されています。

主要な市場推進要因

電気自動車の需要の高まり

ナノスケールの化学物質と材料の採用を促進する触媒としての自動車業界の拡大は、イノベーション、効率性、持続可能性への同業界の献身を強調しています。自動車メーカーは、燃費を向上させ、排出量を削減するために、車両重量の削減をますます優先しています。カーボンナノチューブ、グラフェン、ナノ構造金属などのナノ材料は、優れた強度対重量比を提供し、安全性や性能を損なうことなく軽量コンポーネントの作成を可能にします。たとえば、BMW の i3 電気自動車には、ナノスケール材料で強化された CFRP ボディパネルが広く採用されており、車両全体の重量が大幅に軽減されています。

先進材料は、ナノ材料ベースの潤滑剤とコーティングによって摩擦損失を減らすことでエンジン性能も最適化し、燃費を向上させて耐用年数を延ばします。自動車の電子機器やセンサーにナノスケール材料を統合することで、自動運転、運転支援、接続性のためのスマートシステムの開発が容易になり、センサーの小型化、感度、応答性が向上します。

世界的な排出規制により、自動車触媒におけるナノテクノロジーの採用が促進されており、ナノスケール触媒は排気ガス処理システムの効率を改善し、窒素酸化物 (NOx) や粒子状物質などの汚染物質の排出を削減します。

さらに、バッテリー技術の進歩により、アノードのシリコンナノ粒子やナノ構造カソード材料などのナノ材料が活用され、エネルギー密度、充放電率、サイクル寿命が向上しています。バッテリー性能の向上により走行距離が延び、充電時間が短縮され、電気自動車（EV）の普及が促進されます。例えば、メルセデス・ベンツは2024年からEQGモデルにシリコンアノード電池を採用し、充電範囲を20％拡大する予定です。

IBEFによると、世界のEV市場は2021年に約2,500億米ドルと評価され、2028年までに5倍の1兆3,180億米ドルに成長すると予測されています。2024年4月だけでも、乗用車、三輪車、二輪車、四輪車の世界の生産台数は合計2,358,041台でした。

自動車業界が革新を続ける中、ナノテクノロジーは、より持続可能で技術的に進歩した車両に向けたモビリティの未来を形作る上で極めて重要な役割を果たしています。

エレクトロニクス分野の成長

民生用エレクトロニクス分野の拡大は、ナノスケールの化学物質と材料の需要増加の大きな原動力です。この成長はイノベーションを刺激し、デバイスの機能を強化し、世界中のハイテクに精通した消費者の変化する好みと一致しています。メーカーはデバイスの小型化、軽量化、電力増加に継続的に取り組んでいますが、これらの目標は、導電性の向上、熱管理の改善、耐久性の向上などの優れた性能特性を備えた小型コンポーネントの開発を可能にするナノスケール材料によって促進されます。

この一例は、QLEDやOLEDなどのディスプレイ技術における量子ドットなどのナノスケール材料の採用に見ることができます。この技術の進歩により、幅広い消費者向け電子機器への統合が促進され、鮮明でエネルギー効率の高い画面に対する消費者の期待に応えています。

2023年、キヤノンはナノインプリントリソグラフィー（NIL）半導体装置FPA-1200NZ2Cを発売し、ナノテクノロジーが半導体製造に革命をもたらす様子を示しました。この装置により、複雑な 2D または 3D 回路パターンを 1 回の印刷で作成できるため、2nm 以降のチップの製造への道が開かれる可能性があります。

スマートウォッチやフィットネス トラッカーなどのウェアラブル デバイスの人気が高まるにつれ、柔軟で軽量、かつ耐久性のある材料の必要性が強調されています。ナノ材料は、ウェアラブル テクノロジーの機能と快適性に不可欠なセンサー、導電性繊維、フレキシブル エレクトロニクスなどのコンポーネントの開発に不可欠です。

モノのインターネット (IoT) デバイスの普及に伴い、コンパクトでありながら強力なセンサー、アクチュエータ、通信モジュールの需要が高まっています。ナノスケールの材料は、IoT 機能を日常のオブジェクトに統合することを容易にし、相互接続されたデバイスの拡張を促進し、その機能を強化します。この傾向を示す業界の例としては、2023 年に Arduino と Espressif が協力して Nano ESP32 Dev Board を発売したことが挙げられます。ディスプレイ、半導体製造、ウェアラブル技術、IoT デバイスなど、ナノスケール材料は技術革新を推進し、より効率的で高性能な電子デバイスを求める消費者の期待に応える上で重要な役割を果たしています。

主要な市場課題

生産コストとスケーリング

ナノスケールの化学物質と材料市場は、生産コストとスケーリングに関連する大きな課題に直面しています。ナノスケール材料の製造には、調達と維持に費用がかかる特殊な装置とプロセスが必要になることがよくあります。初期投資と継続的な運用費用は、中小企業や新興企業にとって特に負担になる可能性があります。

合成と精製のプロセスの複雑さにより運用コストがさらに上昇し、量子ドットなどのアイテムの大規模生産は経済的に困難になります。規模の経済性を達成するには、粒子のサイズ、形状、純度の要件を正確に制御する必要があり、生産量が増えると一貫して満たすことが難しくなるため、さらなるハードルが課せられます。このため、バッチ間の均一性と品質を確保するために、高度なプロセス エンジニアリングと最適化が必要になります。

カーボン ナノチューブなどの材料の生産規模拡大には、直径、長さ、純度などの一貫したパラメーターを維持することが大量生産ではますます複雑になるため、特定の課題があります。材料の性能を維持しながら規模の経済性を達成するには、プロセスの最適化と高度な製造技術が不可欠です。

グラフェンは優れた特性を備えていますが、その製造には依然としてコストがかかります。化学蒸着 (CVD) やグラファイトの剥離などの技術には高価な装置が必要であり、堆積条件を細かく制御する必要があります。これらの要因が、グラフェンに関連する製造コストの高さの一因となっています。原材料価格、規制要件、需要の変動に関する不確実性を管理すると、コスト管理がさらに複雑になり、堅牢なリスク軽減戦略が必要になります。

規制上の懸念

ナノマテリアルは、より大規模な同等物とは異なる特性を示す可能性があり、人間の健康や環境にリスクをもたらす可能性があります。規制機関は、適切なテストと規制を通じてこれらのリスクを理解し、対処することに重点を置いています。しかし、ナノマテリアルの物理化学的特性、環境挙動、毒性効果に関する不確実性は残っています。テストは製品開発段階の早い段階で行われることが多く、最終製品の動作が異なる場合があります。ナノマテリアルには、リスク評価に対する新しいアプローチを必要とする独自の特性があります。規制機関は、長期的な影響に関するデータが限られているため、これらのリスクを評価する際に課題に直面しています。欧州連合 (EU) では、ナノの安全性に関するますます重要な戦略は、設計による安全性の概念であり、ナノマテリアルベースの製品の安全性を、製造から廃棄またはリサイクルまでのライフサイクル全体にわたって確保します。このコンセプトは、もともと EU の NANoREG フラッグシップ プロジェクト内で開発されたもので、産業革新における設計段階からの安全性という確立された原則と一致しています。

カナダ保健省、カナダ環境・気候変動省、カナダ農業食品省、カナダ食品検査庁など、カナダのいくつかの省庁や機関が、ナノプラスチックのリスク評価を行っています。規制の焦点には、リスクの緩和、市場におけるナノマテリアル含有製品のインベントリの編集、特定のナノマテリアルの生物学的影響の評価などがあります。ナノマテリアルの規制枠組みは、世界中の国や地域によって大きく異なります。国際的な調和が欠如しているため、市場参入の障壁となり、国際的に事業を展開する企業のコンプライアンス コストが増加します。ナノテクノロジーの急速な進化は、既存の規制枠組みを超えることが多く、メーカーや投資家に不確実性をもたらします。曖昧なガイドラインによってさらに悪化するこの不確実性は、イノベーションを妨げ、市場の成長を妨げる可能性があります。

主要な市場動向

環境修復における使用の増加

環境修復におけるナノスケールの化学物質と材料の採用は、環境汚染と戦い、天然資源を保護するためのより効果的で持続可能で技術的に高度な方法への世界的なシフトを反映しています。ナノ材料は用途が広く、土壌、地下水、堆積物、廃水などのさまざまな環境コンテキストに適用されており、さまざまな汚染の課題に対する柔軟なソリューションを提供しています。この傾向は、世界中でますます厳格になる規制基準によって促進されており、業界はナノテクノロジーなどの革新的なテクノロジーに向かって、よりクリーンで安全な修復方法を実現しようとしています。

たとえば、ASUSは2024年にナノイオン空気浄化技術を統合したVUシリーズモニターを発売しました。この進歩は、粒子を除去し、ウイルスやバクテリアなどの病原菌を抑制することで空気の質を改善するだけでなく、ハロゲンフリーのPCB基板や85％再生プラスチック製のケースなどの持続可能な要素も組み込んでいます。これらのモニターは、ナノテクノロジーを活用して日常の製品を環境に優しいものにする方法を例示しています。

ニューデリーに拠点を置くAmida Cleantechは、先駆的なフィルターレス空気清浄システムを開発しました。この技術は、2023年に米国での特許承認が近づいており、大規模な屋外、半屋外、屋内環境を対象としています。世界的な特許出願や、Journal of Sol-Gel Science and Technologyなどの科学誌での発表からもわかるように、空気の質を改善するためのスケーラブルなソリューションを作成する上でのナノテクノロジーの重要性を強調しています。

もう1つの画期的な進歩として、インド科学研究所（IISc）の材料研究センター（MRC）の科学者は、日光にさらされると産業廃水中の有毒化学物質を分解できる新しい酵素模倣物を設計しました。このイノベーションは、効率的な汚染物質除去を通じて環境の持続可能性を高める先進材料の開発におけるナノテクノロジーの役割を示しています。

イランでは2024年に世界最大の飲料水処理用オゾンリアクターが建設される予定ですが、これはナノテクノロジーの大規模な応用を示すものです。このリアクターはオゾンナノバブルを生成し、ナノ材料が水浄化と環境保護のための最先端技術の開発においていかに重要になるかを実証しています。

これらの例は、ナノテクノロジーの研究開発における継続的な進歩を浮き彫りにし、世界中の環境修復戦略の推進におけるナノテクノロジーの重要な役割を強調しています。研究が進むにつれて、ナノマテリアルは進化し続け、環境課題への対応においてさらに高い有効性、安定性、安全性を約束し、さまざまな業界での広範な採用を促進しています。

セグメント別インサイト

タイプ別インサイト

タイプに基づいて、ナノ粒子は2023年にナノスケール化学物質および材料の世界市場で支配的なセグメントとして浮上しました。

エンドユーザーのインサイト

エンドユーザーに基づいて、ヘルスケアと医薬品セグメントは2023年にナノスケール化学物質および材料の世界市場で支配的として浮上しました。これは、画期的なナノテクノロジーソリューションを通じて、治療結果、診断の精度、および全体的な患者ケアを大幅に向上させる能力に起因しています。

地域別インサイト

地域に基づいて、アジア太平洋地域は、予測期間中にナノスケール化学物質および材料の世界市場で最も急速に成長する地域として浮上しました。この成長は、アジア太平洋地域におけるダイナミックな経済拡大、技術への多額の投資、政府の支援政策によるものです。中国、インド、韓国などの国では急速な工業化が進んでおり、ナノスケールの化学物質や材料を含む先進的な材料や技術の需要が高まっています。中国とインドでは中流階級の人口が増加し、可処分所得も増加しているため、ナノテクノロジーベースの製品に対する消費者の需要が高まり、市場の成長がさらに刺激されています。アジア太平洋地域の政府は、インドのナノ科学技術ミッション（ナノミッション）などの資金提供イニシアチブや支援政策を通じてナノテクノロジーを積極的に推進しており、市場拡大に適した環境を育んでいます。2024年、ファーウェイはSemiconductor Manufacturing International Corp（SMIC）製の新しい7ナノメートルHiSiliconチップを搭載したPura 70スマートフォンを発売し、ナノテクノロジー採用の進歩を示しました。さらに、NY CREATESと韓国の国立ナノファブセンターとの協力により、共同半導体研究、技術サービス、人材育成のための共通ハブを設立し、両国のハイテクエコシステムを強化することを目指しています。Fawoo Nanotech Co.は、ナノバブルと呼ばれる超微細気泡を水中で生成して商品化できる世界で唯一の企業として際立っており、ガス吸収や水処理アプリケーション向けの革新的なソリューションを提供しています。これらの開発は、ナノスケールの化学物質と材料市場の成長と革新を推進する学界、産業界、政府間のパートナーシップを強調しています。

最近の開発

• 2023年、韓国のLG Chemは、カーボンナノチューブ（CNT）を充填したエンジニアリングプラスチックコンパウンドのグレードであるLucon TX5007を日本の三菱自動車に供給し始めました。これらの材料は、三菱のRVR、デリカD：5、アウトランダーモデルの射出成形フロントフェンダーに使用されています。 Lucon TX5007 として知られる CNT 充填ポリフェニレンエーテル (mPPE) とポリアミド (PA66) の合金の導電性により、フェンダーに粉体塗装を施すことができます。
• 2024 年、カルガリーを拠点とするクリーンテクノロジーの新興企業 Carbonova は、温室効果ガス (GHG) 排出を日常の製品に使用されるカーボンナノファイバーに変換することを目的とした 600 万ドルの資金調達ラウンドを完了しました。将来の株式に関する単純な契約を通じて調達された資金調達は、韓国の化学および繊維メーカーであるKolon Industriesが主導し、クリーンテクノロジー投資を専門とするベンチャー企業であるオタワのNatural Gas Innovation Fund Capitalが参加しました。
• 2024年5月、バッテリーナノマテリアルを専門とする台湾のメーカーであるSiATは、台湾CSアルミニウムコーポレーション（CSAC）と提携して、カーボンナノチューブ（CNT）コーティングアルミホイルを発売しました。このイノベーションは、リチウムイオン電池、ナトリウム電池、スーパーキャパシタの充電速度を向上させ、寿命を延ばすことを目的としています。

主要な市場プレーヤー

• American Elements
• Quantum Materials Corporation
• Evonik Industries AG
• Strem Chemicals、 Inc.
• SkySpring Nanomaterials, Inc.
• Nanoshel LLC
• Arkema
• BASF SE
• US Research Nanomaterials, Inc.
• Advanced Nano Products Co Ltd