Рынок графеновых нанопластин — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по применению (литий-ионные аккумуляторы, проводящие чернила и покрытия, экранирование от электромагнитных помех, добавки и другие), по конечному пользователю (энергетика и электропитание, автомобилестроение и транспорт, строительство и другие), по региону и конкуренции 2018–2028 гг.

Обзор рынка

Глобальный рынок графеновых нанопластин оценивается в 93,12 млн долларов США в 2022 году и, как ожидается, будет устойчиво расти в прогнозируемый период со среднегодовым темпом роста 11,86% до 2028 года. Графеновые нанопластины охватывают ряд решений, используемых для прямой передачи катализаторов с уровня земли в люки реактора, что устраняет необходимость в кранах и бункерах. Эти услуги находят широкое применение в различных секторах, включая химическую и удобрительную, нефтеперерабатывающую, нефтехимическую и другие отрасли тяжелой промышленности, вовлеченные в сложные операции по обработке.

Основные драйверы рынка

Рост спроса на графеновые нанопластины в секторе энергетики и электроэнергетики

Графеновые нанопластины (ГНП) стали революционным материалом с огромным потенциалом для революции в различных отраслях промышленности, и сектор энергетики и электроэнергетики не является исключением. Замечательные свойства ГНП, включая их исключительную электропроводность, механическую прочность и термическую стабильность, делают их привлекательным кандидатом для решения критических задач и стимулирования инноваций в сфере энергетики и электроэнергетики. Сектор энергетики и электроэнергетики претерпевает глубокую трансформацию, поскольку мир переходит к более устойчивым и эффективным источникам энергии. ГНП готовы сыграть ключевую роль в этом переходе, повышая производительность и эффективность устройств хранения энергии, таких как батареи и суперконденсаторы. Спрос на высокопроизводительные решения для хранения энергии растет, что обусловлено растущим внедрением возобновляемых источников энергии и необходимостью стабилизации сети. GNP с их большой площадью поверхности и электропроводностью могут значительно повысить емкость хранения заряда батарей и суперконденсаторов. Это приводит к более долговечным и быстро заряжающимся системам хранения энергии, решая ключевые проблемы в интеграции возобновляемой энергии и управлении сетью. В сфере возобновляемой энергии GNP также добиваются успехов в повышении эффективности фотоэлектрических элементов. Солнечные панели, покрытые графеновыми нанопластинами, демонстрируют улучшенные свойства поглощения света и переноса электронов, что приводит к повышению эффективности преобразования энергии. GNP могут помочь максимизировать преобразование солнечного света в электричество, делая солнечную энергию более жизнеспособной и конкурентоспособной. Это нововведение не только повышает общую эффективность солнечных панелей, но и ускоряет принятие солнечной энергии в качестве основного источника энергии.

Кроме того, энергетический сектор сталкивается с необходимостью сокращения потерь энергии при передаче и распределении. GNP, обладающие исключительной электропроводностью, могут быть интегрированы в силовые кабели и линии электропередачи для повышения проводимости и снижения потерь энергии. Это может привести к более эффективной передаче энергии на большие расстояния, снижая необходимость в частом обслуживании и дорогостоящей модернизации инфраструктуры. Решая проблемы, связанные с передачей энергии, GNP способствуют созданию более надежной и устойчивой электросети. В области преобразования энергии GNP революционизируют топливные элементы и хранение водорода. Топливные элементы, которые вырабатывают электричество посредством электрохимических реакций, могут извлечь выгоду из высокой электропроводности и каталитических свойств GNP. Повышая эффективность этих реакций, GNP прокладывают путь для более эффективных и чистых процессов преобразования энергии. Кроме того, GNP предлагают многообещающее решение для хранения водорода, потенциального чистого энергоносителя. Способность графеновых нанопластинок эффективно адсорбировать молекулы водорода может способствовать разработке компактных и эффективных решений для хранения водорода, что позволит широко использовать водород в качестве чистого топлива.

Более того, в стремлении к устойчивым энергетическим решениям GNP также катализируют инновации в производстве и хранении водорода. Водород, часто рекламируемый как чистый и универсальный энергоноситель, требует эффективных методов производства и надежных решений для хранения. GNP исследуются в качестве катализаторов для расщепления воды, процесса, который генерирует водород посредством электролиза. Их большая площадь поверхности и уникальные электронные свойства повышают эффективность реакций расщепления воды, прокладывая путь для экономически эффективного и масштабируемого производства водорода. Кроме того, способность GNP адсорбировать молекулы водорода делает их потенциальным кандидатом для хранения водорода, решая проблемы, связанные с транспортировкой и использованием водорода, что приводит к спросу рынка в прогнозируемый период.

Растущий спрос на графеновые нанопластины в строительном секторе

Строительный сектор, краеугольный камень развития глобальной инфраструктуры, переживает сдвиг парадигмы в сторону устойчивости, эффективности и инноваций. В этом преобразующем путешествии графеновые нанопластины (GNP) стали новаторским материалом с потенциалом произвести революцию в различных аспектах отрасли. Их исключительные свойства, включая замечательную прочность, теплопроводность и электропроводность, делают GNP востребованным ингредиентом для решения критических задач и стимулирования прогресса в области строительства. Одной из основных областей, где GNP оставляют свой след, является улучшение механических свойств строительных материалов. Например, включение GNP в бетон может привести к более высокой прочности на сжатие и улучшенной долговечности. Бетон, армированный графеновыми нанопластинами, демонстрирует превосходную устойчивость к растрескиванию, более высокую прочность на изгиб и повышенную устойчивость к факторам окружающей среды, таким как циклы замораживания-оттаивания. Это нововведение может продлить срок службы конструкций, сократить расходы на техническое обслуживание и повысить общую структурную целостность, способствуя устойчивым методам строительства.

Более того, GNP могут улучшить тепловые свойства строительных материалов, что делает их ключевыми для энергоэффективных зданий. Включение GNP в изоляционные материалы позволяет значительно улучшить теплопроводность этих материалов. Это приводит к улучшению изоляционных характеристик, снижению теплопередачи и повышению энергоэффективности зданий. Поскольку строительная отрасль все больше принимает энергоэффективные проекты и устойчивые методы строительства, GNP играют жизненно важную роль в достижении оптимального теплового комфорта и снижении потребления энергии. Спрос на легкие строительные материалы также растет, что обусловлено необходимостью эффективного использования ресурсов и снижения воздействия на окружающую среду. GNP играют решающую роль в этом отношении, позволяя разрабатывать легкие, но прочные материалы. Их исключительные механические свойства делают их подходящими добавками для композитов и панелей, используемых в строительстве. Эти легкие материалы не только облегчают транспортировку и установку, но и способствуют строительству более устойчивых и сейсмостойких конструкций.

Кроме того, инновации в технологии бетона находятся на переднем крае влияния GNP на строительный сектор. Разработка самочувствующего бетона, часто называемого «умным бетоном», набирает обороты с интеграцией GNP. Умный бетон может определять напряжение, деформацию и потенциальные трещины в конструкции, предоставляя информацию в реальном времени о ее состоянии и целостности. Эта возможность не только обеспечивает безопасность зданий и инфраструктур, но и снижает необходимость в ручных проверках, тем самым повышая эксплуатационную эффективность. Рост 3D-печати в строительстве — еще одна сфера, где GNP готовы внести значительный вклад. Поскольку технологии 3D-печати позволяют быстро изготавливать сложные конструкции, GNP могут улучшить свойства печатных материалов. Благодаря усилению печатных материалов графеновыми нанопластинами 3D-печатные конструкции могут демонстрировать повышенную прочность, долговечность и проводимость. Это нововведение особенно перспективно для создания экономически эффективных, устойчивых и настраиваемых строительных компонентов с уменьшенным количеством отходов.

Растущий спрос на графеновые нанопластины в автомобильном и транспортном секторе

Автомобильный и транспортный сектор переживают эпоху преобразований, обусловленную сближением технологических достижений, экологических проблем и меняющихся предпочтений потребителей. В этом динамичном ландшафте графеновые нанопластины (GNP) стали революционным материалом, способным произвести революцию в различных аспектах отрасли. Благодаря своим замечательным свойствам и универсальному применению GNP готовы решать проблемы, повышать производительность и формировать будущее мобильности.

Более того, GNP обладают замечательной способностью повышать тепло- и электропроводность материалов. Это свойство бесценно в автомобильном секторе, где эффективное терморегулирование и электрическая связность имеют решающее значение. Для электромобилей (EV), которые набирают обороты по мере перехода отрасли к более чистой мобильности, эффективное терморегулирование батарей имеет первостепенное значение. Внедряя GNP в теплопроводящие материалы и системы охлаждения батарей, производители могут более эффективно рассеивать тепло, обеспечивая оптимальную производительность и долговечность батарей EV. Кроме того, GNP могут способствовать разработке более быстро заряжающихся батарей за счет улучшенного рассеивания тепла во время циклов зарядки.

Более того, внедрение GNP также очевидно в сфере электроники и датчиков в транспортных средствах. По мере того, как транспортные средства становятся умнее и более взаимосвязанными, растет спрос на датчики и электронику, которые обеспечивают высокую чувствительность, быстрое время отклика и долговечность. Графеновые нанопластины с их исключительной электропроводностью и чувствительностью могут быть интегрированы в датчики для различных применений, включая обнаружение температуры, давления и газа. Эта интеграция повышает точность и надежность датчиков, способствуя более безопасному и эффективному вождению.

Основные проблемы рынка

Масштабируемость и постоянство производства и экономическая эффективность представляют собой существенное препятствие для расширения рынка

Одной из основных проблем на рынке графеновых нанопластин является масштабируемость и постоянство производства. Несмотря на значительные успехи, достигнутые в синтезе GNP, их производство в больших масштабах при сохранении постоянного качества остается сложной задачей. Традиционные методы часто дают небольшие количества, а альтернативные методы, такие как химическое осаждение из паровой фазы, могут быть дорогостоящими и энергоемкими. Масштабирование производства для удовлетворения промышленных потребностей без ущерба для качества является препятствием, которое требует инновационных решений и существенных инвестиций в исследования и разработки.

Более того, производство высококачественных графеновых нанопластин может быть дорогим из-за сложных процессов. Стоимость сырья, оборудования и энергии, необходимых для производства, вносит свой вклад в общие расходы. Это создает проблему, особенно для отраслей, которым требуются значительные количества GNP, таких как электроника и хранение энергии. Чтобы GNP стали экономически жизнеспособными для более широкого спектра применений, необходимы усилия по разработке более эффективных и доступных методов производства.

Нормативные препятствия и проблемы безопасности

Влияние наноматериалов, таких как GNP, на здоровье и окружающую среду все еще изучается, и правила различаются в зависимости от региона. Обеспечение безопасного обращения, производства и утилизации GNP имеет первостепенное значение. Производители должны придерживаться развивающихся нормативных стандартов, а также учитывать опасения общественности относительно потенциальных рисков, связанных с наноматериалами. Достижение баланса между инновациями и безопасностью имеет решающее значение для завоевания доверия потребителей и достижения соответствия нормативным требованиям.

Еще одна проблема заключается в достижении стандартизации и характеристики графеновых нанопластин. Определение отраслевых стандартов качества, размера и характеристик GNP имеет важное значение для обеспечения согласованности их производительности в различных приложениях. Точные и надежные методы характеристики GNP необходимы для обеспечения осмысленных сравнений между различными продуктами. Отсутствие стандартизированных методов тестирования и методов характеристики может привести к несоответствиям и затруднить интеграцию GNP в коммерческие продукты.

Кроме того, дисперсия графеновых нанопластин в различных матрицах также представляет собой проблему. Достижение равномерной дисперсии GNP в полимерах, металлах или других материалах имеет решающее значение для полной выгоды от их свойств. Агломерация или плохая дисперсия могут помешать желаемым улучшениям механических, электрических и термических свойств. Исследователи постоянно изучают способы повышения совместимости между GNP и различными матрицами, стремясь преодолеть проблемы, связанные с агрегацией и достижением однородной дисперсии в наномасштабе.

Основные тенденции рынка

Расширение сферы применения

Изначально GNP в основном использовались в нишевых отраслях из-за их высокой себестоимости производства и ограниченной доступности. Однако достижения в технологиях производства привели к более рентабельному синтезу GNP, что сделало их все более доступными для различных применений. От проводящих чернил для печатной электроники до улучшения механических свойств композитов, GNP находят свой путь в широкий спектр отраслей. Прогнозируется, что эта тенденция сохранится, поскольку исследователи и производители изучают новые приложения, которые могут извлечь выгоду из уникальных свойств GNP.

Кроме того, аэрокосмическая промышленность становится свидетелем всплеска использования графеновых нанопластин для улучшения механических и функциональных свойств легких материалов. Включая GNP в композиты, производители могут получать материалы, которые не только прочные, но также легкие и проводящие. Это имеет первостепенное значение в аэрокосмических приложениях, где снижение веса при сохранении структурной целостности имеет решающее значение. По мере проведения дополнительных исследований по оптимизации включения GNP в аэрокосмические материалы эта тенденция, вероятно, будет набирать обороты. Ожидается, что эти факторы будут стимулировать рост мирового рынка графеновых нанопластин в течение прогнозируемого периода.

Технологии хранения и преобразования энергии

Еще одной заметной тенденцией является интеграция GNP в технологии хранения и преобразования энергии. Исключительная электропроводность графеновых нанопластин делает их идеальными кандидатами для улучшения производительности батарей, суперконденсаторов и топливных элементов. Они могут улучшить перенос заряда в этих устройствах, что приведет к более быстрому времени зарядки и разрядки, более высокой плотности энергии и более длительному сроку службы. Поскольку спрос на эффективные и устойчивые энергетические решения растет, GNP готовы сыграть ключевую роль в формировании будущего хранения и преобразования энергии.

Устойчивость

Экологическая устойчивость является еще одним фактором, определяющим тенденции на рынке графеновых нанопластин. Поскольку отрасли ищут более экологичные альтернативы традиционным материалам и процессам, GNP предлагают многообещающее решение. Их уникальные свойства могут привести к разработке более энергоэффективных продуктов с уменьшенным воздействием на окружающую среду. Например, GNP могут повысить эффективность солнечных панелей, что приведет к увеличению выработки энергии из возобновляемых источников. Ожидается, что такое соответствие целям устойчивости вызовет повышенный интерес к GNP в различных секторах.

Более того, совместные исследования и разработки также являются преобладающей тенденцией на рынке графеновых нанопластин. Академия, игроки отрасли и исследовательские институты объединяются, чтобы изучить весь потенциал GNP и ускорить их интеграцию в коммерческие продукты. Это сотрудничество способствует обмену знаниями, инновациям и разработке новых приложений. Они также играют ключевую роль в преодолении проблем, связанных с масштабируемостью, стандартизацией и соблюдением нормативных требований, которые являются критическими факторами для широкого внедрения GNP.

Сегментарные идеи

Прикладные идеи

Исходя из категории прикладных идей, композиты стали доминирующим игроком на мировом рынке графеновых нанопластин в 2022 году. Композиты обладают потенциалом для улучшения характеристик полимерных веществ, охватывая как термопласты, так и термореактивные пластики. Включение графеновых нанопластин (GNP) в пластики или смолы придает этим материалам электро- или теплопроводность, делая их менее восприимчивыми к газопроницаемости. Одновременно это вливание GNP улучшает их механические свойства, включая прочность и жесткость. Следовательно, очевиден всплеск спроса на продукцию, что стимулирует существенный рост доходов в этом секторе.

Более того, продукт графеновых нанопластин играет жизненно важную роль в создании проводящих чернил и покрытий, находя применение в таких отраслях, как электроника, печатная электроника и упаковка. Его благоприятные электрические и термические свойства делают его предпочтительным выбором при разработке чернил и покрытий. Проводящие чернила, разработанные с использованием графеновых нанопластин, могут быть адаптированы для широкого спектра методов отверждения и обработки. Следовательно, ожидается, что производители печатной электроники, смарт-этикеток, RFID-меток, смарт-упаковки и радиаторов в ближайшие годы будут генерировать значительный спрос на проводящие чернила и покрытия.

Информация о конечном пользователе

Исходя из категории конечного пользователя, строительство стало доминирующим игроком на мировом рынке графеновых нанопластин в 2022 году. Строительная отрасль, являющаяся фундаментальным столпом развития глобальной инфраструктуры, переживает значительную трансформацию, отмеченную приверженностью к устойчивости, эффективности и инновациям. В этой динамичной эволюции графеновые нанопластины (ГНП) стали революционным материалом, способным изменить многочисленные аспекты сектора. Их исключительные свойства, охватывающие впечатляющую прочность, теплопроводность и электропроводность, позиционируют ГНП как весьма желательный компонент для решения ключевых задач и продвижения достижений в сфере строительства.

Более того, в сфере преобразования энергии графеновые нанопластинки (GNP) инициируют трансформацию как в топливных элементах, так и в хранении водорода. Топливные элементы, предназначенные для производства электроэнергии посредством электрохимических реакций, могут существенно выиграть от похвальной электропроводности и каталитических свойств GNP. Эти свойства повышают эффективность этих реакций, тем самым способствуя более эффективным и экологически чистым процессам преобразования энергии. Более того, GNP представляют собой многообещающий путь для хранения водорода, перспективного носителя чистой энергии. GNP демонстрируют впечатляющую способность эффективно адсорбировать молекулы водорода, предлагая потенциальное решение для создания компактных и эффективных систем хранения водорода. Эта инновация может способствовать широкому использованию водорода в качестве чистого и эффективного источника топлива.

Региональные данные

Северная Америка стала доминирующим игроком на мировом рынке графеновых нанопластин в 2022 году. Значительный спрос на композиты, включающие графеновые нанопластины в автомобильном и аэрокосмическом секторах, привел к увеличению спроса в Северной Америке. Многочисленные производители самолетов в регионе стимулировали потребность в легких композитных материалах, что еще больше увеличило спрос на продукцию, используемую в производстве композитов. Этот повышенный спрос является результатом исключительной прочности, механических свойств и эффективности работы материалов.

Кроме того, рынок Азиатско-Тихоокеанского региона готов к значительному росту в ближайшие годы, и ожидается, что он превзойдет североамериканский рынок по объему выручки. Такие страны, как Япония, Китай и Индия, испытывают растущий спрос на передовые материалы в различных отраслях, таких как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность, хранение энергии, бытовая электроника и печатная электроника. Ожидается, что наличие большой потребительской базы в сочетании с растущим спросом на ЖК-дисплеи, OLED-дисплеи и смарт-телевизоры станет движущей силой роста доходов в Азиатско-Тихоокеанском регионе в прогнозируемый период. Наряду с этим, благоприятная политика региона, направленная на поддержку программ исследований и разработок, ориентированных на графеновые нанопластинки, как ожидается, создаст прибыльные возможности на рынке Азиатско-Тихоокеанского региона.

Последние события

• В августе 2023 годаHaydale и PETRONAS Technology Ventures Sdn Bhd (PTVSB), подразделение коммерциализации технологий Petroliam Nasional Berhad (PETRONAS), заключили соглашение о сотрудничестве с целью функционализации графена для продуктовых приложений, чтобы ускорить коммерциализацию составов на основе графена в различных отраслях промышленности.
• В августе 2023 года Стэнфордский университет и Калифорнийский университет в Беркли объединились в исследовании по производству превосходного графенового аэрогеля в космосе.
• В августе 2021 года Applied Компания Graphene Materials (AGM) получила контракт на финансирование через Tees Valley Business. Этот контракт призван ускорить внутренние исследовательские инициативы AGM и усилия по развитию клиентов, оптимизируя процессы завершения проектов. Более того, это позволит британскому производителю продолжить свои текущие усилия по расширению и улучшить внутренние возможности для эффективного удовлетворения постоянно растущего рыночного спроса на технологию графеновых нанопластин.
• В декабре 2020 года компания Haydale заключила эксклюзивное дистрибьюторское соглашение с iCraft, производителем, специализирующимся на масках СИЗ, усовершенствованных с помощью графеновых нанопластин. Это соглашение распространяется на рынки Великобритании и Европы.

Ключевые игроки рынка

• XG Sciences, Inc.
• ACS Material, LLC
• Thomas Swan & Co. Ltd.
• Directa Plus SpA
• Haydale Limited
• Applied Graphene Materials plc
• NanoXplore Inc.
• CVD Equipment Corporation
• Strem Chemicals, Inc.
• Global Graphene Group