Tamaño del mercado de materiales Mxene, participación, crecimiento y análisis de la industria, por tipo (basado en Ti, basado en V, basado en Nb y basado en Mo), por aplicación (almacenamiento de energía, optoelectrónica, ambiental, biomédica y fotocatálisis) e información regional y pronóstico hasta 2035

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DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MERCADO DE MATERIALES MXENE

Se espera que el mercado mundial de materiales Mxene aumente de USD 0,06 mil millones en 2026 a USD 347 mil millones en 2035, creciendo a una tasa compuesta anual del 24% entre 2026 y 2035.

El mercado del material MXene está creciendo rápidamente por muchas razones, incluido el hecho de que tiene diversos usos en diferentes áreas, como almacenamiento de energía, electrónica, dispositivos biomédicos y purificación de agua. Los MXenes son una nueva familia de materiales bidimensionales con carburos, nitruros o una mezcla de carburo y nitruro de metales de transición, que son conductores, hidrófilos y mecánicamente fuertes. Estos materiales se producen a partir de las fases MAX produciendo estructuras en capas delgadas y grabando las capas "A" de forma selectiva. En cuanto a la I+D y la aplicación a gran escala, los MXenes ya se han incorporado en las baterías, supercondensadores, blindajes contra interferencias electromagnéticas (EMI) y sensores de próxima generación. Esta es una de las principales razones por las que el mercado MXene está experimentando un sólido crecimiento en todo el mercado global en la actualidad.

IMPACTO DEL COVID-19

La industria de materiales mexicanos tuvo un efecto negativo debido al cambio sectorial durante la pandemia de COVID-19

La pandemia mundial de COVID-19 no ha tenido precedentes y ha sido asombrosa, y el mercado ha experimentado una demanda inferior a la prevista en todas las regiones en comparación con los niveles previos a la pandemia. El repentino crecimiento del mercado reflejado por el aumento de la CAGR es atribuible al crecimiento del mercado y al regreso de la demanda a niveles prepandémicos.

La pandemia de COVID-19 tuvo un efecto desfavorable en el mercado de materiales MXene por varias razones, como interrupciones en la cadena de suministro, suspensión de investigaciones y retrasos en la producción a escala industrial. Los cierres masivos y las restricciones a la movilidad dieron como resultado una disminución de la demanda en algunos de sus principales mercados, como la electrónica y el almacenamiento de energía, entre otros, afectando así negativamente el crecimiento de los mercados. Las limitaciones en la fuerza laboral también fueron un problema debido al cierre de laboratorios que limitaron la innovación y la comercialización. También debido a las limitaciones en el financiamiento disponible junto con el cambio en la preferencia hacia el sector médico y los materiales relacionados, el mercado MXene se arrastró durante la pandemia.

ÚLTIMAS TENDENCIAS

El crecimiento del mercado se acelera con avances mejorados en el almacenamiento de energía y la fotocatálisis

El último avance en el material MXene es un uso mejorado en el almacenamiento de energía, específicamente en las baterías y en los supercondensadores de la próxima generación. Los científicos ahora se están concentrando en aumentar la capacidad electroquímica de MXene para poder lograr un almacenamiento de energía con mayor capacidad y que también pueda cargarse más rápido. Los fotocatalizadores se han vuelto esenciales en el ámbito de las fuentes de energía sostenibles y eficientes, y esto exige innovación en los electrodos basados ​​en MXene. Además, la investigación en la síntesis y producción de nuevas y gigantescas escamas de MXene también está ampliando la aplicación de este material a diferentes campos.

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SEGMENTACIÓN DEL MERCADO DE MATERIALES MXENE

Por tipo

Según el tipo, el mercado global se puede clasificar en basado en Ti, basado en V, basado en Nb y basado en Mo.

• Basado en Ti: De todos los MXenes sintetizados, MBMBIarl e i₃C₂Tx son los más populares debido a su conductividad eléctrica y estabilidad. Este material de carbono en particular se aplica ampliamente en supercondensadores o dispositivos de almacenamiento de energía como las baterías de litio. Esto ha llevado a su uso en la fabricación de sensores, blindajes electromagnéticos para combatir interferencias electromagnéticas y purificación de agua.

• Basado en V: los carburos MXene, V₂C y V₂C, también conocidos como MXenes, ofrecen un excelente rendimiento electroquímico que los califica para ánodos de batería avanzados. Exhibe una característica de iones altamente conductores y una alta capacitancia que se suma al funcionamiento del almacenamiento de energía. También tienen estados de oxidación bastante exóticos, por lo que pueden utilizarse tanto en procesos de catálisis como en medicina.

• Basado en Nb: MXene ¿es posible afirmar que los MXene basados ​​en niobio (Nb₂C, Nb₄C₃) poseen una alta resistencia mecánica y estabilidad térmica? Se emplean especialmente en aplicaciones como supercondensadores y altas temperaturas. También tienen una gran biocompatibilidad y, por lo tanto, pueden encontrar usos en la liberación de fármacos y en aplicaciones médicas como los implantes.

• Basado en Mo: MXene MXene las categorías Mo₂C y Mo₃C₂ han atraído mucha atención debido a su alto rendimiento catalítico en reacciones de evolución de hidrógeno (HER). Se están implementando en esas instalaciones en los casos en que se explora el funcionamiento de las pilas de combustible y las tecnologías de conversión de energía. Por lo tanto, pueden recomendarse para la producción de detectores de producción y dispositivos optoelectrónicos debido a sus excelentes propiedades ópticas.

Por aplicación

Según la aplicación, el mercado global se puede clasificar en almacenamiento de energía, optoelectrónica, ambiental, biomédica y fotocatálisis.

• Almacenamiento de energía: MX Storage conductivo, posee una gran relación superficie-volumen y muy buenas características electroquímicas; por lo tanto, se utilizan ampliamente en aplicaciones de almacenamiento de energía. Se utilizan en baterías de iones de litio, supercondensadores y baterías de iones de sodio para aumentar el almacenamiento de carga y la estabilidad del ciclo. También pueden exhibir un alto rendimiento en el almacenamiento de energía debido a su eficiencia en el transporte de iones y también a la capacidad de controlar la química de la superficie. También se busca para aplicaciones en baterías avanzadas conocidas como baterías de estado sólido y de próxima generación.

• Optoelectrónica: Los MXenes poseen buenas propiedades ópticas y electrónicas que abren la posibilidad de sus aplicaciones en opciones como fotodetectores, LED e incluso como películas conductoras transparentes. Estos semiconductores tienen una alta movilidad de portadores y una banda prohibida variable para garantizar que absorban la luz y procesen las señales de manera eficaz. También se están buscando materiales basados ​​en MXene para tecnologías optoelectrónicas flexibles y portátiles. En los dispositivos de comunicación y visualización de próxima generación, su compatibilidad con otros nanomateriales mejora su eficiencia.

• Ambiental: Los MXenes se utilizan principalmente en actividades relacionadas con el medio ambiente, principalmente en el tratamiento de agua y la purificación del aire. Debido a esto, poseen una enorme capacidad de adsorción y grupos funcionales de superficie flexibles, lo que permite eliminar desechos como metales pesados, contaminantes orgánicos y materiales radiactivos. También se están desarrollando para el censo de EE. UU. y para el seguimiento del medio ambiente. Este aspecto del material lo hace respetuoso con el medio ambiente al proporcionar soluciones sostenibles.

• Biomédico: tiene características esenciales en el campo biomédico, entre ellas biocompatibilidad, carácter antibacteriano y actividad superficial. Se exploran en múltiples áreas, como sistemas de administración, biosensores y como sustitutos de tejidos. Debido a la eficiente conversión fototérmica, se han identificado candidatos potenciales para el tratamiento del cáncer y la bioimagen. Este es el aspecto de la conductividad eléctrica donde los MXenes se pueden aplicar en tecnologías portátiles de monitoreo de la salud e implantes neuronales.

• Fotocatálisis: lo anterior, se puede generalizar que todos los MXenes tienen buenos desempeños fotocatalíticos y son materiales prometedores para la generación de hidrógeno, reducción de CO₂ y eliminación de contaminantes. Su estructura especial de bandas electrónicas proporciona un destino favorable para la absorción de luz y la separación de cargas. Así, están surgiendo nuevos fotocatalizadores basados ​​en MXene para mejorar la conversión de la energía solar y su aplicación medioambiental. Se están realizando esfuerzos para investigar materiales de nueva generación que tengan la combinación de MXene y otro material para mejorar la actividad fotocatalítica y la estabilidad.

DINÁMICA DEL MERCADO

La dinámica del mercado incluye factores impulsores y restrictivos, oportunidades y desafíos que indican las condiciones del mercado.

Factores impulsores

El crecimiento del mercado aumenta con la demanda de almacenamiento de energía para vehículos eléctricos y energías renovables

La demanda de alta eficiencia de almacenamiento de energía es otro factor importante que impulsa el mercado de materiales MXene. Los MXenes poseen buena conductividad eléctrica, gran capacitancia y rápida movilidad de iones; por tanto, tienen aplicaciones potenciales en baterías ultrafinas y supercondensadores. Por lo tanto, el impulso hacia los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía renovable ha estimulado el desarrollo de electrodos basados ​​en MXene. Esto se debe a la mayor demanda de baterías con capacidades mejoradas de almacenamiento y carga de energía que han proporcionado las baterías con chips. Por lo tanto, se puede observar que los MXenes están ganando importancia lentamente a medida que aumentan las demandas de energía para una generación y almacenamiento de energía asequible y eficiente.

El crecimiento del mercado se expande con aplicaciones biomédicas en detección y atención médica.

Recientemente, los MXenes han atraído mucho interés en el campo de la detección biomédica debido a su no toxicidad, su actividad bactericida y su gran relación superficie-volumen. Actualmente, los científicos están intentando utilizarlos como sistemas de administración de medicamentos, biosensores y dispositivos informáticos de salud portátiles. Estos incluyen una alta conductividad, así como una química funcional de la superficie que significa que son altamente sensibles a biomoléculas, gases y cualquier contaminante existente en el medio ambiente. La creciente necesidad de desarrollar sistemas de salud inteligentes y monitoreo en tiempo real respalda el uso de MXene para desarrollar desarrolladores. Por lo tanto, con miras a un mayor desarrollo de las tecnologías médicas, MXene se convertirá en uno de los elementos esenciales de las herramientas de diagnóstico y terapéuticas del futuro crecimiento del mercado de materiales Mxene.

Factor de restricción

El crecimiento del mercado enfrenta desafíos debido a los altos costos y problemas de síntesis

Una gran amenaza para el mercado de materiales MXene es que, a pesar de poseer numerosas ventajas, enfrenta un problema de alto precio y un problema de síntesis moderada. La desventaja del proceso de fabricación es su duración, el uso del proceso de grabado con productos químicos y, por tanto, no es económicamente viable a gran escala. Un problema importante cuando se trata del uso de MXene es la capacidad de mantener la calidad y estabilidad de estos materiales para la producción en masa. Estos factores conducen a un aumento de costos, por lo que se benefician menos que otros materiales competitivos en el mercado con la marca MXenes. De hecho, eliminar esas barreras mediante la adopción de métodos de síntesis rentables es importante para que los productos sean populares en el mercado.

Oportunidad

El crecimiento del mercado prospera con la electrónica flexible y los avances en la tecnología portátil

Actualmente, la mayor oportunidad para el desarrollo del mercado de materiales MXene es su aplicación en el sector de la electrónica flexible y las tecnologías portátiles. La combinación de alta conductividad, flexibilidad y biocompatibilidad significa que el material es adecuado para aplicaciones adicionales en textiles inteligentes, biosensores, electrónica plegable y más. La necesidad de piezas electrónicas ligeras, extraordinarias y de alto rendimiento es el aspecto más exigente en el desarrollo de materiales MXene. Cuando se trata de electrónica extensible y transparente, los MXenes son una solución viable que las industrias pueden utilizar para avanzar aún más en el estado del campo.

Desafío

El crecimiento del mercado enfrenta obstáculos debido a la oxidación y los desafíos de estabilidad a largo plazo

Un posible inconveniente para la aplicación del material MXene en el mercado es la estabilidad a largo plazo y las altas características de oxidación. La principal desventaja de los MXenes es el hecho de que se borran cuando se exponen al aire o la humedad y, por lo tanto, su uso tiene una vida útil limitada. Es importante comprender cómo se conservan a largo plazo dichas estructuras y las características eléctricas de estos materiales para usos comerciales. Algunos de los trabajos actuales que están realizando los investigadores son modificaciones de superficies y recubrimientos protectores para aumentar la estabilidad de MXene. Para que MXenes sea ampliamente adoptado en todos los sectores, es crucial superar el desafío actual.

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PERSPECTIVAS REGIONALES DEL MERCADO DE MATERIALES MXENE

• América del norte

El crecimiento del mercado de América del Norte lidera la investigación, la inversión y la comercialización.

Está relegado al continente de América del Norte, ya que alberga la mayoría de las actividades de investigación en ciencia de materiales, infraestructura avanzada en nanotecnología y la mayor parte de la financiación para innovaciones de materiales. Las instituciones de educación superior y organizaciones de investigación con sede en la región están a la vanguardia en el desarrollo de la síntesis y sus usos. Actualmente, el mercado de materiales MXene de Estados Unidos está emergiendo rápidamente desde el aspecto de comercialización, apoyado por el gobierno y la inversión privada. En la actualidad, Estados Unidos ha tomado la delantera, tras los avances de instituciones como la Universidad de Drexel y empresas que lo incorporan al almacenamiento de energía y la electrónica. Debido a esto, América del Norte se encuentra entre las regiones potenciales que pueden tener un gran impacto en el mercado MXene a nivel internacional.

• Europa

El crecimiento del mercado europeo prospera gracias a la investigación, la financiación y la energía verde

El europeo tiene una notable participación de mercado de MXene que se puede atribuir a un gran número de asociaciones de investigación, esquemas de financiación gubernamental y un enfoque en las tecnologías de grafeno. Varias universidades e instituciones líderes, del Reino Unido y Francia, están promoviendo los usos de MXene en el almacenamiento de energía, la electrónica y la industria química. Actualmente, el enfoque de la UE en fuentes de energía verde y la utilización de materiales de alto rendimiento crea el entorno adecuado para el desarrollo de MXene. Empresas emergentes con sede en la UE y con sede en la UE están investigando las posibilidades de utilizar MXenes en diversas aplicaciones, incluida la producción de supercondensadores, filtración de agua y nuevos elementos sensores. Esta creciente inversión en nanotecnología está convirtiendo a Europa en una de las bases de investigación y desarrollo comercial preferidas del mundo para MXene.

• Asia

El crecimiento del mercado asiático lidera con la industrialización, la I+D y la producción a gran escala.

Los principales países que contribuyen a la producción de material MXene se encuentran en Asia debido a la mayor industrialización, el apoyo de los gobiernos y la inversión en investigación y desarrollo. Actualmente, países como China, Japón y Corea del Sur están a la vanguardia de la investigación y el desarrollo de MXenes con principales aplicaciones en el almacenamiento de energía, la electrónica de estilo libre, así como en los campos biomédicos. China ha aumentado la producción a gran escala de MXene y ha iniciado investigaciones sobre la capacidad de MXene en baterías y supercondensadores. La región de Asia y el Pacífico ha visto avances en soluciones de síntesis rentables que explican la posible aplicación comercial en universidades y establecimientos de investigación. Esto se basa en el hecho de que, con la creciente demanda de materiales de alto rendimiento, Asia se convertirá en un centro de innovación y producción de MXene.

JUGADORES CLAVE DE LA INDUSTRIA

El crecimiento del mercado se acelera con asociaciones industriales, comercialización y avances tecnológicos.

Existen campeones establecidos en la industria de materiales MXene que están adoptando el desarrollo, la asociación y la comercialización del material MXene. Algunas incidencias incluyen mejorar la síntesis de MXene y lograr una mejor escalabilidad, explorando el uso de MXene en diversas áreas inventivas como el almacenamiento de energía, la electrónica y la industria biomédica. Las mejoras tecnológicas en la tecnología de fabricación han facilitado aún más la producción de MXenes para su uso en las industrias. Con respecto a las tendencias de años anteriores, el ritmo de las colaboraciones entre la universidad y la industria está aumentando y el número de patentes y programas de financiación está aumentando. Estos esfuerzos se explican como la formación del lugar potencial de MXene en las tecnologías emergentes.

Lista de las principales empresas de materiales Mxene

• American Elements (U.S)
• Sigma-Aldrich (Merck) [Germany]
• Japan Material Technologies Corporation (JMTC) [Japan]
• Alfa Chemistry (U.S)
• Beike 2D Materials (China)

DESARROLLO CLAVE DE LA INDUSTRIA

octubre 2020, la disponibilidad comercial de muestras de MXene fue lanzada por Japan Material Technologies Corporation, lo que contribuyó al progreso genuino del material MXene. Esto ha sido posible gracias al hecho de que JMTC ha empleado una técnica de fabricación única en su material 2D a base de manganeso llamado MMXenes, que tiene propiedades como conductividad eléctrica y resistencia mecánica. Con este desarrollo, los investigadores pretenden avanzar más rápido en el uso de MXenes en diversos campos, como el almacenamiento de energía y la electrónica. Hasta donde sabemos, JMTC está ofreciendo muestras a investigadores y empresas, fomentando el uso de MXenes en tecnologías más avanzadas.

COBERTURA DEL INFORME

El estudio abarca un análisis FODA completo y proporciona información sobre la evolución futura del mercado. Examina varios factores que contribuyen al crecimiento del mercado, explorando una amplia gama de categorías de mercado y aplicaciones potenciales que pueden afectar su trayectoria en los próximos años. El análisis tiene en cuenta tanto las tendencias actuales como los puntos de inflexión históricos, proporcionando una comprensión holística de los componentes del mercado e identificando áreas potenciales de crecimiento.

Este informe de investigación examina la segmentación del mercado utilizando métodos tanto cuantitativos como cualitativos para proporcionar un análisis exhaustivo que también evalúa la influencia de las perspectivas estratégicas y financieras en el mercado. Además, las evaluaciones regionales del informe consideran las fuerzas dominantes de oferta y demanda que impactan el crecimiento del mercado. El panorama competitivo se detalla meticulosamente, incluidas las participaciones de importantes competidores del mercado. El informe incorpora técnicas de investigación, metodologías y estrategias clave no convencionales adaptadas al período de tiempo previsto. En general, ofrece información valiosa y completa sobre la dinámica del mercado de forma profesional y comprensible.