Рынок нанопористых мембран — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз на 2018–2028 гг. Сегментированный по типу материала (органический, неорганический, гибридный), по применению (очистка воды, топливные элементы, биомедицина, пищевая промышленность и другие), по региону и конкуренции

Нанопористые мембраны представляют собой тонкие пленки или листы с крошечными порами, обычно размером менее 100 нанометров. Эти мембраны стали перспективными материалами для различных применений, включая фильтрацию воды, разделение газов, доставку лекарств и зондирование. Их отличительные свойства, такие как высокая пористость, большая площадь поверхности и настраиваемый размер пор, делают их привлекательными для разнообразного спектра научных и технологических приложений. Изготовление нанопористых мембран основано на различных методах, таких как синтез шаблонов, самосборка и литография блок-сополимеров. В методе синтеза шаблонов пористый материал, такой как анодированный оксид алюминия или кремний, используется в качестве шаблона для создания нанопористой мембраны. Затем шаблон удаляется, оставляя нанопористую структуру. В методе самосборки поверхностно-активное вещество или блок-сополимер используется для создания структуры мицеллы или везикулы, которая затем сшивается для формирования нанопористой мембраны. Литография блок-сополимеров подразумевает использование блок-сополимера, который самоорганизуется в периодический рисунок, который затем переносится на подложку для создания нанопористой мембраны.

Одним из ключевых применений нанопористых мембран является фильтрация воды. Нанопористые мембраны могут удалять из воды примеси, такие как бактерии, вирусы и соли. Размер пор мембраны можно контролировать, чтобы выборочно удалять определенные примеси, при этом позволяя другим молекулам проходить. Это делает нанопористые мембраны полезными для опреснения, очистки сточных вод и водоподготовки.

Растущий спрос на чистую воду для промышленного и бытового использования в сочетании с растущей потребностью в очистке сточных вод и опреснении стимулирует рост сегмента водоподготовки. Нанопористые мембраны могут удалять из воды примеси, такие как бактерии, вирусы и соли. Размер пор мембраны можно контролировать, чтобы избирательно удалять определенные примеси, пропуская при этом другие молекулы, что делает ее идеальной для фильтрации воды.

Растущий спрос на целевую доставку лекарств и потребность в контролируемом высвобождении лекарств стимулируют рост этого сегмента. Нанопористые мембраны можно использовать для загрузки лекарств, которые затем могут высвобождаться с контролируемой скоростью. Это имеет потенциальные применения в целевой доставке лекарств, где лекарство может высвобождаться в определенном месте в организме.

Доставка лекарств — это область, в которой изучаются нанопористые мембраны. Высокая площадь поверхности и пористость мембраны могут использоваться для загрузки лекарств, которые затем могут высвобождаться с контролируемой скоростью. Это имеет потенциальные применения в целевой доставке лекарств, где лекарство может высвобождаться в определенном месте в организме. В сенсорных приложениях нанопористые мембраны можно использовать для обнаружения различных аналитов, таких как газы, жидкости и биологические молекулы. Нанопористая структура может повысить чувствительность датчика, что позволяет обнаруживать низкие концентрации аналита

Загрузить бесплатный пример отчета Эффективное использование энергии и растущий спрос на чистую воду являются движущей силой роста рынка

Нанопористые мембраны также используются в энергетических приложениях, таких как разделение газов и хранение энергии. Мембраны также могут использоваться в качестве электродов в устройствах хранения энергии, таких как батареи и суперконденсаторы. Возможность контролировать размер пор и химию поверхности нанопористых мембран делает их высоконастраиваемыми для энергетических приложений. Растущая потребность в энергоэффективных процессах и растущий спрос на альтернативные источники энергии стимулируют рост мирового рынка нанопористых мембран.

Достижения в области нанотехнологий стимулируют рост рынка нанопористых мембран. Разработка новых материалов и методов изготовления в сочетании с растущими знаниями о поведении молекул в наномасштабе привели к значительным достижениям в области нанопористых мембран. Исследователи изучают новые области применения и оптимизируют производительность нанопористых мембран, что приводит к разработке более эффективных и экономичных мембран.

Направленная доставка лекарств является движущей силой роста рынка

Основные проблемы, с которыми сталкивается рынок нанопористых мембран

Нанопористые мембраны часто подвергаются воздействию суровых условий, таких как высокое давление, температура и коррозионные среды. Поэтому их стабильность и долговечность имеют решающее значение для их долгосрочной производительности. К сожалению, многие нанопористые мембраны страдают от низкой стабильности и долговечности, что приводит к загрязнению мембраны, деградации и сокращению срока службы. Исследователям необходимо разработать новые материалы и методы изготовления, которые улучшат стабильность и долговечность мембран, сделав их пригодными для долгосрочного использования в суровых условиях.

Нанопористые мембраны предназначены для избирательного пропускания определенных молекул, задерживая другие. Однако достижение желаемой селективности и проницаемости может быть сложной задачей из-за сложных взаимодействий между поверхностью мембраны и фильтруемыми молекулами. Кроме того, загрязнение мембраны может со временем снизить селективность и проницаемость, что приведет к снижению производительности мембраны. Необходимо улучшить понимание фундаментальных принципов селективности и проницаемости для разработки более эффективных и действенных нанопористых мембран.

Последние тенденции и разработки

• В 2020 году исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разработали новую технологию 3D-печати для изготовления нанопористых мембран. Технология использует 3D-принтер для создания каркасной структуры, которая затем покрывается слоем полимера, который выборочно удаляется для создания нанопор. Технология 3D-печати позволяет изготавливать сложные геометрии мембран с точным контролем размера пор.
• Мембраны со смешанной матрицей представляют собой гибридную мембрану, состоящую из нанопористой матрицы и полимерного или металлического наполнителя. В последние годы исследователи разработали новые мембраны со смешанной матрицей с улучшенной селективностью и проницаемостью. Например, в 2021 году исследователи из Университета Твенте, Нидерланды, разработали смешанную матричную мембрану, состоящую из оксида графена и цеолита. Мембрана продемонстрировала высокую проницаемость и селективность для приложений разделения газов.
• Самовосстанавливающиеся мембраны — это новый класс мембран, которые могут восстанавливаться после повреждения. В 2019 году исследователи из Университета Мэриленда разработали самовосстанавливающуюся нанопористую мембрану с использованием покрытия из хитозана, природного полимера, обнаруженного в панцирях ракообразных. Мембрана продемонстрировала улучшенную стабильность и долговечность, что делает ее идеальной для использования в суровых условиях.
• В последние годы исследователи изучали использование нанопористых мембран для приложений хранения энергии. Например, в 2019 году исследователи из Массачусетского технологического института разработали нанопористый мембранный электрод для проточных батарей. Мембрана продемонстрировала улучшенную эффективность и стабильность, что делает ее перспективным кандидатом для крупномасштабного хранения энергии.
• Очистка воды — одно из самых перспективных применений нанопористых мембран. В 2021 году исследователи из Университета Пердью разработали новую мембрану для очистки воды. Мембрана состояла из слоя оксида графена и слоя нанопористого металлоорганического каркаса. Мембрана продемонстрировала высокую селективность и проницаемость для очистки воды.

Сегментация рынка

Игроки рынка