Рынок наноматериалов и химикатов — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по классу (промышленные нанохимикаты, фармацевтические нанохимикаты), по типу (наночастицы, нанокомпозиты, нанотрубки, нанопленки, нановолокна и другие), по конечному пользователю (здравоохранение и фармацевтика, электроника и полупроводники, автомобилестроение, аэрокосмическая и

Обзор рынка

Глобальный рынок наноразмерных химикатов и материалов оценивался в 680,34 млн долларов США в 2023 году и, как ожидается, будет устойчиво расти в прогнозируемый период со среднегодовым темпом роста 7,24% до 2029 года. Наноразмерные материалы охватывают разнообразную группу веществ, характеризующихся размерами менее 100 нанометров, демонстрирующих уникальные оптические, магнитные или электрические свойства. Примерами являются сверхтонкие твердые частицы, обнаруженные в окружающей среде. Производители могут настраивать наноразмерные материалы, контролируя их размер, форму, состав и поверхностные характеристики, обеспечивая индивидуальные функциональные возможности для различных приложений. Благодаря высокому отношению площади поверхности к объему и квантовым эффектам наноматериалы часто демонстрируют повышенную механическую прочность, каталитическую активность, проводимость и оптические характеристики по сравнению с более крупномасштабными эквивалентами.

В электронике наноразмерные материалы ценятся за улучшенную проводимость, улучшенные тепловые свойства и способность способствовать миниатюризации. Они используются в таких приложениях, как наноразмерные транзисторы, устройства памяти и проводящие покрытия. В здравоохранении наноразмерные материалы используются в системах доставки лекарств, диагностике и медицинских устройствах для точного нацеливания, повышенной биодоступности и улучшенных терапевтических результатов.

Наноразмерные материалы значительно улучшают энергетические технологии, улучшая как хранение (батареи, конденсаторы), так и преобразование (солнечные элементы, топливные элементы). Они способствуют повышению эффективности, снижению веса и повышению долговечности в этих приложениях. В областях охраны окружающей среды они играют жизненно важную роль в очистке воды с помощью нанофильтрационных мембран, очистке воздуха с использованием фильтров на основе наночастиц и технологиях рекультивации, использующих наночастичные катализаторы для разложения загрязняющих веществ. Кроме того, наноматериалы являются неотъемлемой частью таких отраслей, как косметика, текстиль, покрытия для самоочищающихся поверхностей и электроника, например, устойчивые к царапинам экраны.

Несмотря на свой многообещающий потенциал, наноматериалы представляют проблемы, связанные с безопасностью, воздействием на окружающую среду и нормативными соображениями. По мере развития исследований и расширения сфер применения ожидается, что наноматериалы будут играть все более важную роль в формировании технологий, здравоохранения и устойчивого развития в будущем.

Ключевые движущие силы рынка

Растущий спрос на электромобили

Расширение автомобильной промышленности как катализатора внедрения нанохимикатов и материалов подчеркивает ее приверженность инновациям, эффективности и устойчивому развитию. Автопроизводители все чаще отдают приоритет снижению веса транспортных средств для повышения топливной экономичности и снижения выбросов. Наноматериалы, такие как углеродные нанотрубки, графен и наноструктурированные металлы, обеспечивают превосходное соотношение прочности и веса, что позволяет создавать легкие компоненты без ущерба для безопасности или производительности. Например, электромобиль BMW i3 широко использует кузовные панели из углепластика, армированные наноматериалами, что значительно снижает общий вес автомобиля.

Усовершенствованные материалы также оптимизируют работу двигателя за счет снижения потерь на трение с помощью смазок и покрытий на основе наноматериалов, тем самым повышая топливную экономичность и продлевая срок службы. Интеграция наноматериалов в автомобильную электронику и датчики облегчает разработку интеллектуальных систем для автономного вождения, помощи водителю и подключения, повышая миниатюризацию, чувствительность и отзывчивость датчиков.

Глобальные нормы выбросов стимулируют внедрение нанотехнологий в автомобильный катализ, где наноразмерные катализаторы повышают эффективность систем очистки выхлопных газов, сокращая выбросы загрязняющих веществ, таких как оксиды азота (NOx) и твердые частицы.

Кроме того, достижения в области технологий аккумуляторов используют наноматериалы, такие как кремниевые наночастицы в анодах или наноструктурированные катодные материалы для повышения плотности энергии, скорости заряда-разряда и срока службы. Улучшенные характеристики аккумулятора увеличивают запас хода и сокращают время зарядки, способствуя более широкому внедрению электромобилей (ЭМ). Например, Mercedes-Benz планирует использовать батареи с кремниевым анодом в своей модели EQG с 2024 года, увеличив диапазон перезарядки на 20%.

По данным IBEF, мировой рынок электромобилей в 2021 году оценивался примерно в 250 миллиардов долларов США и, по прогнозам, вырастет в пять раз до 1318 миллиардов долларов США к 2028 году. Только в апреле 2024 года мировые показатели производства легковых автомобилей, трехколесных транспортных средств, двухколесных транспортных средств и квадроциклов составили 2 358 041 единицу.

Поскольку автомобильная промышленность продолжает внедрять инновации, нанотехнологии играют ключевую роль в формировании будущего мобильности в сторону более устойчивых и технологически продвинутых транспортных средств.

Рост сектора электроники

Расширение сектора бытовой электроники является важным фактором, обуславливающим растущий спрос на наноразмерные химикаты и материалы. Этот рост стимулирует инновации, расширяет возможности устройств и соответствует меняющимся предпочтениям технически подкованных потребителей по всему миру. Производители постоянно стремятся миниатюризировать устройства, уменьшить вес и увеличить мощность, что достигается за счет наноматериалов, которые позволяют разрабатывать более мелкие компоненты с превосходными эксплуатационными характеристиками, такими как повышенная проводимость, улучшенное тепловое управление и большая долговечность.

Примером этого является внедрение наноматериалов, таких как квантовые точки, в технологии отображения, такие как QLED и OLED. Этот технологический прогресс стимулирует их интеграцию в широкий спектр потребительских электронных устройств, отвечая ожиданиям потребителей в отношении ярких и энергоэффективных экранов.

В 2023 году Canon выпустила полупроводниковое оборудование FPA-1200NZ2C Nano-imprint Lithography (NIL), демонстрируя, как нанотехнологии производят революцию в производстве полупроводников. Это оборудование позволяет создавать сложные 2D- или 3D-схемы с помощью одного отпечатка, что потенциально открывает путь к производству 2-нм чипов и более.

Растущая популярность носимых устройств, таких как умные часы и фитнес-трекеры, подчеркивает необходимость в гибких, легких и прочных материалах. Наноматериалы необходимы для разработки таких компонентов, как датчики, проводящие ткани и гибкая электроника, которые являются неотъемлемой частью функциональности и комфорта носимых технологий.

По мере распространения устройств Интернета вещей (IoT) растет спрос на компактные, но мощные датчики, исполнительные механизмы и коммуникационные модули. Наноразмерные материалы облегчают интеграцию функций IoT в повседневные предметы, стимулируя расширение взаимосвязанных устройств и увеличивая их возможности. Отраслевым примером, иллюстрирующим эту тенденцию, является сотрудничество Arduino и Espressif в 2023 году по выпуску платы разработки Nano ESP32. В дисплеях, производстве полупроводников, носимых технологиях и устройствах Интернета вещей наноразмерные материалы играют важнейшую роль в продвижении технологических инноваций и удовлетворении растущих ожиданий потребителей в отношении более эффективных и функциональных электронных устройств.

Основные проблемы рынка

Стоимость производства и масштабирование

Рынок наноразмерных химикатов и материалов сталкивается со значительными проблемами, связанными с производственными затратами и масштабированием. Производство наноразмерных материалов часто требует специализированного оборудования и процессов, которые дорого закупать и обслуживать. Первоначальные инвестиции и текущие эксплуатационные расходы могут быть особенно обременительными для небольших компаний и стартапов.

Сложность процессов синтеза и очистки еще больше увеличивает эксплуатационные расходы, делая крупномасштабное производство таких изделий, как квантовые точки, экономически сложным. Достижение экономии масштаба создает дополнительные препятствия из-за необходимости точного контроля над требованиями к размеру частиц, форме и чистоте, которые сложнее последовательно выполнять при более высоких объемах производства. Это требует передовой технологической разработки и оптимизации для обеспечения однородности и качества во всех партиях.

Масштабирование производства таких материалов, как углеродные нанотрубки, представляет собой особые проблемы, поскольку поддержание постоянных параметров, таких как диаметр, длина и чистота, становится все более сложным при больших объемах. Оптимизация процесса и передовые методы производства имеют решающее значение для достижения экономии масштаба при сохранении эксплуатационных характеристик материала.

Несмотря на исключительные свойства графена, его производство остается дорогостоящим. Такие методы, как химическое осаждение из паровой фазы (CVD) или расслоение графита, требуют дорогостоящего оборудования и тщательного контроля за условиями осаждения. Эти факторы способствуют высоким производственным затратам, связанным с графеном. Управление неопределенностями в ценах на сырье, нормативных требованиях и колебаниях спроса еще больше усложняет управление затратами и требует надежных стратегий смягчения рисков.

Проблемы регулирования

Наноматериалы могут демонстрировать свойства, отличные от свойств их более крупных аналогов, что потенциально представляет риски для здоровья человека и окружающей среды. Регулирующие органы сосредоточены на понимании и устранении этих рисков с помощью соответствующих испытаний и регулирования. Однако сохраняется неопределенность в отношении физико-химических свойств, поведения в окружающей среде и токсикологических эффектов наноматериалов. Испытания часто проводятся на ранней стадии разработки продукта, и конечный продукт может вести себя по-другому. Наноматериалы обладают уникальными характеристиками, которые требуют новых подходов к оценке рисков. Регулирующие органы сталкиваются с трудностями при оценке этих рисков из-за ограниченных данных о долгосрочных эффектах. В Европейском союзе (ЕС) все более значимой стратегией нанобезопасности является концепция «безопасности по конструкции», обеспечивающая безопасность продуктов на основе наноматериалов на протяжении всего их жизненного цикла, от производства до утилизации или переработки. Эта концепция, изначально разработанная в рамках флагманского проекта ЕС NANoREG, соответствует установленным принципам безопасности по проекту в промышленных инновациях.

Несколько канадских департаментов и агентств, таких как Министерство здравоохранения Канады, Министерство охраны окружающей среды и изменения климата Канады, Министерство сельского хозяйства и агропродовольствия Канады и Канадское агентство по инспекции пищевых продуктов, проводят оценку рисков нанопластика. Их нормативно-правовая база включает в себя смягчение рисков, составление перечня продуктов, содержащих наноматериалы, на рынке и оценку биологического воздействия конкретных наноматериалов. Нормативно-правовая база для наноматериалов значительно различается в разных странах и регионах по всему миру. Отсутствие международной гармонизации создает барьеры для выхода на рынок и увеличивает расходы на соблюдение требований для предприятий, работающих на международном уровне. Быстрое развитие нанотехнологий часто превосходит существующие нормативные базы, вызывая неопределенность у производителей и инвесторов. Эта неопределенность, усугубленная неоднозначными рекомендациями, может препятствовать инновациям и сдерживать рост рынка.

Основные тенденции рынка

Растущее использование в экологической реабилитации

Внедрение наноразмерных химикатов и материалов в экологической реабилитации отражает глобальный сдвиг в сторону более эффективных, устойчивых и технологически продвинутых методов борьбы с загрязнением окружающей среды и сохранения природных ресурсов. Наноматериалы универсальны, применяются в различных экологических контекстах, таких как почва, грунтовые воды, отложения и сточные воды, предлагая гибкие решения различных проблем загрязнения. Эта тенденция подпитывается все более строгими нормативными стандартами во всем мире, подталкивая отрасли к инновационным технологиям, таким как нанотехнологии, для достижения более чистых и безопасных методов рекультивации.

Например, ASUS выпустила мониторы серии VU в 2024 году со встроенной технологией очистки воздуха наноионами. Это достижение не только улучшает качество воздуха, удаляя частицы и подавляя патогены, такие как вирусы и бактерии, но и включает в себя устойчивые элементы, такие как платы печатных плат без галогенов и корпуса, изготовленные из 85% переработанного пластика. Эти мониторы являются примером того, как нанотехнологии используются для улучшения повседневных товаров с помощью экологических преимуществ.

Компания Amida Cleantech, базирующаяся в Нью-Дели, разработала новаторскую систему очистки воздуха без фильтров. Эта технология, которая должна получить патент США в 2023 году, нацелена на крупномасштабные наружные, полуоткрытые и внутренние среды. Она подчеркивает важность нанотехнологий в создании масштабируемых решений для улучшения качества воздуха, о чем свидетельствуют ее глобальные патентные заявки и публикации в научных журналах, таких как Journal of Sol-Gel Science and Technology.

В другом прорыве ученые из Центра исследований материалов (MRC) Индийского института науки (IISc) разработали новый ферментный миметик, способный разлагать токсичные химикаты в промышленных сточных водах при воздействии солнечного света. Это нововведение демонстрирует роль нанотехнологий в разработке передовых материалов, которые повышают экологическую устойчивость за счет эффективного удаления загрязняющих веществ.

Создание Ираном крупнейшего в мире озонового реактора для очистки питьевой воды в 2024 году иллюстрирует применение нанотехнологий в больших масштабах. Этот реактор генерирует озоновые нанопузырьки, демонстрируя, как наноматериалы могут играть решающую роль в разработке передовых технологий очистки воды и защиты окружающей среды.

Эти примеры подчеркивают текущие достижения в исследованиях и разработках в области нанотехнологий, подчеркивая их решающую роль в продвижении стратегий восстановления окружающей среды во всем мире. По мере развития исследований наноматериалы продолжают развиваться, обещая еще большую эффективность, стабильность и безопасность в решении экологических проблем и способствуя их широкому внедрению в различных отраслях промышленности.

Сегментарные данные

Типовые данные

В зависимости от типа наночастицы стали доминирующим сегментом на мировом рынке наноразмерных химикатов и материалов в 2023 году.

Типовые данные

В зависимости от конечного пользователя сегмент здравоохранения и фармацевтики стал доминирующим на мировом рынке наноразмерных химикатов и материалов в 2023 году. Это можно объяснить их способностью значительно улучшать результаты лечения, точность диагностики и общий уход за пациентами с помощью новаторских нанотехнологических решений.

Региональные данные

В зависимости от региона Азиатско-Тихоокеанский регион стал самым быстрорастущим регионом на мировом рынке наноразмерных химикатов и материалов Материалы в прогнозируемый период. Этот рост можно объяснить динамичным экономическим ростом, значительными инвестициями в технологии и поддерживающей государственной политикой в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Такие страны, как Китай, Индия и Южная Корея, переживают быструю индустриализацию, которая подпитывает спрос на передовые материалы и технологии, включая нанохимикаты и материалы. Растущее население среднего класса и растущие располагаемые доходы в Китае и Индии стимулируют потребительский спрос на продукцию на основе нанотехнологий, что еще больше стимулирует рост рынка. Правительства по всему Азиатско-Тихоокеанскому региону активно продвигают нанотехнологии посредством финансовых инициатив и поддерживающей политики, такой как Миссия Индии по нанонауке и технологиям (Nano Mission), которая способствует созданию благоприятной среды для расширения рынка. В 2024 году Huawei выпустила смартфон Pura 70 с новым 7-нанометровым чипом HiSilicon, произведенным Semiconductor Manufacturing International Corp (SMIC), демонстрируя достижения в области внедрения нанотехнологий. Кроме того, совместные усилия NY CREATES и Национального центра Nano Fab в Корее направлены на создание общего центра для совместных исследований полупроводников, технологических услуг и развития рабочей силы, что будет способствовать развитию высокотехнологичных экосистем в обеих странах. Fawoo Nanotech Co. выделяется как единственная компания в мире, способная создавать и коммерциализировать сверхтонкие пузырьки, известные как нанопузырьки, в воде, предлагая инновационные решения для поглощения газа и очистки воды. Эти разработки подчеркивают партнерские отношения между академическими кругами, промышленностью и правительством, которые стимулируют рост и инновации на рынке нанохимикатов и материалов.

Последние разработки

• В 2023 году компания LG Chem из Южной Кореи начала поставлять Mitsubishi Motors в Японии Lucon TX5007 — сорт конструкционных пластиковых соединений, наполненных углеродными нанотрубками (CNT). Эти материалы используются для литьевых передних крыльев моделей Mitsubishi RVR, Delica D5 и Outlander. Электропроводность сплава полифениленового эфира (mPPE) и полиамида (PA66), наполненного УНТ, известного как Lucon TX5007, позволяет наносить порошковое покрытие на крылья.
• В 2024 году Carbonova, стартап в сфере чистых технологий из Калгари, завершил раунд финансирования на сумму 6 миллионов долларов, направленный на преобразование выбросов парниковых газов (ПГ) в углеродные нановолокна, используемые в повседневных товарах. Финансирование, привлеченное посредством простого соглашения о будущем акционерном капитале, было организовано корейским производителем химикатов и текстиля Kolon Industries при участии Natural Gas Innovation Fund Capital из Оттавы, венчурной фирмы, специализирующейся на инвестициях в чистые технологии.
• В мае 2024 года тайваньский производитель SiAT, специализирующийся на наноматериалах для аккумуляторов, в сотрудничестве с Taiwan CS Aluminum Corporation (CSAC) выпустил алюминиевую фольгу, покрытую углеродными нанотрубками (CNT). Эта инновация направлена на повышение скорости зарядки и продление срока службы литий-ионных аккумуляторов, натриевых аккумуляторов и суперконденсаторов.

Ключевые игроки рынка

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