Taille, part, croissance et analyse de l’industrie du marché des matériaux Mxène, par type (à base de Ti, à base de V, à base de Nb et à base de Mo), par application (stockage d’énergie, optoélectronique, environnemental, biomédical et photocatalyse) et perspectives et prévisions régionales jusqu’en 2035

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APERÇU DU MARCHÉ DES MATÉRIAUX MXÈNE

Le marché mondial des matériaux Mxène devrait passer de 0,06 milliard de dollars en 2026 à 0,347 milliard de dollars d'ici 2035, avec un TCAC de 24 % entre 2026 et 2035.

Le marché du matériau MXene connaît une croissance rapide pour de nombreuses raisons, notamment le fait qu'il a diverses utilisations dans différents domaines tels que le stockage d'énergie, l'électronique, les appareils biomédicaux et la purification de l'eau. Les MXènes sont une nouvelle famille de matériaux bidimensionnels contenant des carbures, des nitrures ou un mélange de carbure et de nitrure de métaux de transition, étant conducteurs, hydrophiles et mécaniquement résistants. Ces matériaux sont produits à partir des phases MAX en produisant des structures en couches minces et en éliminant sélectivement les couches « A ». En ce qui concerne la R&D et l'application à grande échelle, les MXenes ont déjà été incorporés dans les batteries, les supercondensateurs, le blindage contre les interférences électromagnétiques (EMI) et les capteurs de nouvelle génération. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles le marché du MXène connaît aujourd'hui une croissance robuste sur l'ensemble du marché mondial.

IMPACTS DE LA COVID-19

L'industrie des matériaux Mxene a eu un effet négatif en raison du changement sectoriel pendant la pandémie de COVID-19

La pandémie mondiale de COVID-19 a été sans précédent et stupéfiante, le marché connaissant une demande inférieure aux prévisions dans toutes les régions par rapport aux niveaux d'avant la pandémie. La croissance soudaine du marché reflétée par la hausse du TCAC est attribuable au retour de la croissance du marché et de la demande aux niveaux d'avant la pandémie.

La pandémie de COVID-19 a eu un effet défavorable sur le marché des matériaux MXène pour plusieurs raisons, telles que les interruptions de la chaîne d'approvisionnement, la suspension de la recherche et les retards dans la production à l'échelle industrielle. Les fermetures massives et les restrictions de mobilité ont entraîné une baisse de la demande sur certains de ses principaux marchés, tels que l'électronique et le stockage d'énergie, entre autres, affectant ainsi négativement la croissance des marchés. Les limitations de la main-d'œuvre constituaient également un problème en raison de la fermeture des laboratoires, limitant l'innovation et la commercialisation. Également en raison des limitations du financement disponible ainsi que du changement de préférence vers le secteur médical et les matériaux associés, le marché du MXene a traîné pendant la pandémie.

DERNIÈRES TENDANCES

La croissance du marché s'accélère grâce aux progrès améliorés du stockage d'énergie et de la photocatalyse

Le dernier développement du matériau MXene est une utilisation améliorée dans le stockage d'énergie, en particulier dans les batteries ainsi que dans les supercondensateurs de la prochaine génération. Les scientifiques se concentrent désormais sur l'augmentation de la capacité électrochimique du MXene afin de pouvoir réaliser un stockage d'énergie avec une capacité accrue qui pourrait également être chargée plus rapidement. Les photocatalyseurs sont devenus essentiels dans le domaine des sources d'énergie durables et efficaces, ce qui nécessite une innovation dans les électrodes à base de MXène. En outre, la recherche sur la synthèse et la production de flocons nouveaux et géants de MXène étend également l'application de ce matériau à différents domaines.

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SEGMENTATION DU MARCHÉ DES MATÉRIAUX MXÈNE

Par type

En fonction du type, le marché mondial peut être classé en éléments à base de Ti, à base de V, à base de Nb et à base de Mo.

• À base de Ti : Parmi tous les MXènes synthétisés, MMBBIarl et i₃C₂Tx sont les plus populaires en raison de leur conductivité électrique et de leur stabilité. Ce matériau carboné particulier est largement utilisé dans les supercondensateurs ou les dispositifs de stockage d'énergie tels que les batteries au lithium. Cela a conduit à leur utilisation dans la fabrication de capteurs, de blindages électromagnétiques pour lutter contre les interférences électromagnétiques et dans la purification de l'eau.

• À base de V : les carbures MXène, V₂C et V₂C, également connus sous le nom de MXènes, offrent d'excellentes performances électrochimiques qui les qualifient pour les anodes de batterie avancées. Il présente une caractéristique d'ions hautement conducteurs et une capacité élevée qui s'ajoute au fonctionnement du stockage d'énergie. Ils ont également des états d'oxydation plutôt exotiques et peuvent donc être utilisés dans les processus de catalyse ainsi qu'en médecine.

• À base de Nb : MXène est-il possible d'affirmer que les MXènes à base de niobium (Nb₂C, Nb₄C₃) possèdent une résistance mécanique et une stabilité thermique élevées ? Ils sont particulièrement utilisés dans des applications telles que les supercondensateurs et les températures élevées. Ils ont également une grande biocompatibilité et pourraient donc trouver leur utilité dans la libération de médicaments et dans des applications médicales telles que les implants.

• À base de Mo : MXène MXène les catégories Mo₂C et Mo₃C₂ ont beaucoup attiré l'attention en raison de leurs performances catalytiques élevées dans les réactions de dégagement d'hydrogène (HER). Ils sont mis en œuvre dans ces installations dans des cas où le fonctionnement des piles à combustible et des technologies de conversion d'énergie est à l'étude. Ils peuvent donc être recommandés pour la production de détecteurs de production et de dispositifs optoélectroniques en raison de leurs propriétés optiques exceptionnelles.

Par candidature

En fonction des applications, le marché mondial peut être classé en stockage d'énergie, optoélectronique, environnement, biomédical et photocatalyse.

• Stockage d'énergie : MX Storage conducteur, possède un grand rapport surface/volume et de très bonnes caractéristiques électrochimiques ; par conséquent, ils sont largement utilisés dans les applications de stockage d'énergie. Ils sont utilisés dans les batteries lithium-ion, les supercondensateurs et les batteries sodium-ion pour augmenter le stockage de charge et la stabilité du cyclage. Ils peuvent également présenter des performances élevées en matière de stockage d'énergie en raison de leur efficacité dans le transport des ions et de leur capacité à contrôler la chimie de surface. Il est également recherché pour des applications dans les batteries avancées connues sous le nom de batteries à semi-conducteurs ainsi que pour la nouvelle génération.

• Optoélectronique : les MXènes possèdent de bonnes propriétés optiques et électroniques qui ouvrent la possibilité de leurs applications dans des options telles que les photodétecteurs, les LED et même comme films conducteurs transparents. Ces semi-conducteurs ont une mobilité élevée des porteurs et une bande interdite variable afin de garantir qu'ils absorbent la lumière et traitent efficacement les signaux. Les matériaux à base de MXène sont également recherchés pour les technologies optoélectroniques flexibles et portables. Dans les dispositifs d'affichage et de communication de nouvelle génération, leur compatibilité avec d'autres nanomatériaux améliore leur efficacité.

• Environnemental : les MXènes sont principalement utilisés dans des activités liées à l'environnement, principalement dans le traitement de l'eau et la purification de l'air. De ce fait, ils possèdent une énorme capacité d'adsorption et des groupes fonctionnels de surface flexibles, permettant d'éliminer les déchets tels que les métaux lourds, les polluants organiques et les matières radioactives. Ils sont également en cours d'élaboration pour le recensement américain et pour la surveillance de l'environnement. L'aspect du matériau le rend respectueux de l'environnement dans la fourniture de solutions durables.

• Biomédical : il possède des caractéristiques essentielles dans le domaine biomédical, notamment la biocompatibilité, le caractère antibactérien et l'activité de surface. Ils sont explorés dans de multiples domaines, tels que les systèmes d'administration, les biocapteurs et comme substituts aux tissus. Grâce à une conversion photothermique efficace, des candidats potentiels pour le traitement du cancer ainsi que pour la bioimagerie. C'est l'aspect de la conductivité électrique où les MXènes peuvent être appliqués dans les technologies portables de surveillance de la santé et les implants neuronaux.

• Photocatalyse : ce qui précède, on peut généraliser que tous les MXènes ont de bonnes performances photocatalytiques et qu'ils sont des matériaux prometteurs pour la génération d'hydrogène, la réduction du CO₂ et l'élimination des polluants. Leur structure de bande électronique spéciale offre un sort favorable à l'absorption de la lumière et à la séparation des charges. Ainsi, de nouveaux photocatalyseurs à base de MXène pour améliorer la conversion de l'énergie solaire et les applications environnementales font leur apparition. Des efforts sont déployés pour étudier des matériaux de nouvelle génération combinant du MXène et un autre matériau pour améliorer l'activité photocatalytique et la stabilité.

DYNAMIQUE DU MARCHÉ

La dynamique du marché comprend des facteurs déterminants et restrictifs, des opportunités et des défis indiquant les conditions du marché.

Facteurs déterminants

La croissance du marché augmente avec la demande de stockage d'énergie pour les véhicules électriques et les énergies renouvelables

La demande d'une haute efficacité en matière de stockage d'énergie est un autre facteur important qui alimente le marché des matériaux MXene. Les MXènes possèdent une bonne conductivité électrique, une grande capacité et une mobilité ionique rapide ; ils ont ainsi des applications potentielles dans les batteries ultraminces et les supercondensateurs. La tendance vers les véhicules électriques et le stockage d'énergie renouvelable a donc stimulé le développement d'électrodes à base de MXène. Cela est dû à la demande accrue de batteries offrant des capacités de stockage d'énergie et de charge améliorées fournies par les batteries à puce. Ainsi, on peut noter que les MXènes gagnent lentement en importance avec la demande croissante d'énergie pour une production et un stockage d'énergie abordables et efficaces.

La croissance du marché se développe avec les applications biomédicales dans les domaines de la détection et des soins de santé

Récemment, les MXènes ont suscité beaucoup d'intérêt dans le domaine de la détection biomédicale en raison de leur non-toxicité, de leur activité bactéricide et de leur rapport surface/volume élevé. Actuellement, les scientifiques tentent de les utiliser comme systèmes d'administration de médicaments, biocapteurs et appareils informatiques de santé portables. Ceux-ci incluent une conductivité élevée ainsi que la chimie de surface fonctionnelle qui signifie de manière adéquate qu'ils sont très sensibles aux biomolécules, aux gaz et à tout polluant existant dans l'environnement. L'exigence croissante de développement de systèmes de santé intelligents et de surveillance en temps réel soutient l'utilisation de MXene pour développer les développeurs. Par conséquent, en vue du développement ultérieur des technologies médicales, MXene deviendra l'un des éléments essentiels des outils diagnostiques et thérapeutiques de la future croissance du marché des matériaux Mxene.

Facteur de retenue

La croissance du marché est confrontée à des défis liés aux coûts élevés et aux problèmes de synthèse

Une menace majeure pour le marché des matériaux MXène est que, malgré ses nombreux avantages, il est confronté à un problème de prix élevé et à un problème de synthèse parcimonieuse. L'inconvénient du processus de fabrication est sa longueur, l'utilisation du processus de gravure utilisant des produits chimiques, et n'est donc pas économiquement viable à grande échelle. Un problème majeur lors de l'utilisation du MXene est la capacité à maintenir la qualité et la stabilité de ces matériaux pour une production de masse. Ces facteurs entraînent une augmentation des coûts, bénéficiant ainsi moins que les autres matériaux concurrents sur le marché sous la marque MXenes. Éliminer ces barrières en adoptant des méthodes de synthèse rentables est en effet important pour rendre les produits populaires sur le marché.

Opportunité

La croissance du marché prospère grâce aux progrès de l'électronique flexible et de la technologie portable.

Actuellement, la plus grande opportunité de développement du marché des matériaux MXene est son application dans le secteur de l'électronique flexible et des technologies portables. La combinaison d'une conductivité élevée, d'une flexibilité et d'une biocompatibilité signifie que le matériau est adapté à des applications supplémentaires dans les textiles intelligents, les biocapteurs, l'électronique pliable, etc. Le besoin de composants électroniques légers, extraordinaires et hautes performances est l'aspect le plus exigeant du développement des matériaux MXene. Lorsqu'il s'agit d'électronique extensible et transparente, les MXenes constituent une solution viable que les industries peuvent utiliser pour faire progresser davantage l'état du domaine.

Défi

La croissance du marché est confrontée à des obstacles liés à l'oxydation et aux problèmes de stabilité à long terme

Un inconvénient potentiel pour l'application du matériau MXene sur le marché est sa stabilité à long terme et ses caractéristiques d'oxydation élevées. L'inconvénient majeur des MXènes est le fait qu'ils s'effacent lorsqu'ils sont exposés à l'air ou à l'humidité et que leur utilisation a donc une durée de conservation limitée. Il est important de comprendre comment de telles structures et les caractéristiques électriques de ces matériaux sont préservées à long terme pour des utilisations commerciales. Certains des travaux actuels réalisés par les chercheurs concernent les modifications de surface et les revêtements protecteurs visant à augmenter la stabilité du MXene. Pour que les MXenes soient largement adoptés dans tous les secteurs, il est crucial de surmonter le défi actuel.

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APERÇU RÉGIONAL DU MARCHÉ DES MATÉRIAUX MXENE

• Amérique du Nord

La croissance du marché nord-américain est en tête grâce à la recherche, aux investissements et à la commercialisation

Le continent est relégué sur le continent nord-américain car il accueille la plupart des activités de recherche en science des matériaux, des infrastructures avancées en nanotechnologie et la plupart des financements pour les innovations matérielles. Les établissements d'enseignement supérieur et les organismes de recherche basés dans la région sont à l'avant-garde du développement de la synthèse et de ses utilisations. Actuellement, le marché américain des matériaux MXene émerge rapidement du côté de la commercialisation, soutenu par le gouvernement et les investissements privés. À l'heure actuelle, les États-Unis ont pris les devants, grâce aux progrès réalisés dans des institutions telles que l'Université Drexel et dans des entreprises qui l'intègrent dans le stockage d'énergie et l'électronique. Pour cette raison, l'Amérique du Nord fait partie des régions potentielles pouvant avoir un impact considérable sur le marché du MXene au niveau international.

• Europe

La croissance du marché européen prospère grâce à la recherche, au financement et à l'énergie verte

L'Européen détient une part de marché remarquable du MXène qui peut être attribuée au nombre élevé de partenariats de recherche, aux programmes de financement gouvernementaux et à l'accent mis sur les technologies du graphène. Diverses universités et institutions de premier plan, au Royaume-Uni et en France, promeuvent l'utilisation du MXene dans le stockage d'énergie, l'électronique et l'industrie chimique. Actuellement, l'accent mis par l'UE sur les sources d'énergie vertes et l'utilisation de matériaux de haute performance crée un environnement propice au développement du MXene. Des start-ups basées dans l'UE étudient les possibilités d'utilisation des MXènes dans diverses applications, notamment la production de supercondensateurs, la filtration de l'eau et de nouveaux éléments de détection. Cet investissement croissant dans la nanotechnologie fait de l'Europe l'une des bases de recherche et de développement commercial privilégiées au monde pour le MXene.

• Asie

La croissance du marché asiatique est en tête avec l'industrialisation, la R&D et la production à grande échelle

Les principaux pays qui contribuent à la production de matériau MXène se trouvent en Asie en raison de l'industrialisation accrue, du soutien des gouvernements et des investissements dans la recherche et le développement. Actuellement, des pays comme la Chine, le Japon et la Corée du Sud sont à la pointe de la recherche et du développement des MXenes, avec pour principales applications cibles le stockage d'énergie, l'électronique libre ainsi que les domaines biomédicaux. La Chine a augmenté sa production à grande échelle de MXene et a lancé des recherches sur la capacité du MXene dans les batteries et les supercondensateurs. La région Asie-Pacifique a connu des progrès dans les solutions de synthèse rentables, ce qui explique la possibilité d'une application commerciale dans les universités et les établissements de recherche. Ceci est basé sur le fait qu'avec la demande croissante de matériaux hautes performances, l'Asie est en passe de devenir une plaque tournante de l'innovation et de la production de MXene.

ACTEURS CLÉS DE L'INDUSTRIE

La croissance du marché s'accélère grâce aux partenariats industriels, à la commercialisation et aux progrès technologiques

Il existe des champions établis dans l'industrie des matériaux MXene qui se lancent dans le développement, le partenariat et la commercialisation du matériau MXene. Certaines incidences incluent l'amélioration de la synthèse du MXène et l'obtention d'une meilleure évolutivité, l'exploration de l'utilisation du MXène dans divers domaines inventifs tels que le stockage d'énergie, l'électronique et l'industrie biomédicale. Les améliorations technologiques dans la technologie de fabrication ont encore facilité la production de MXènes destinés à être utilisés dans les industries. Par rapport aux tendances des années précédentes, le rythme des collaborations université-industrie est à la hausse et le nombre de brevets et de programmes de financement augmente. De tels efforts s'expliquent par la formation de la place potentielle de MXene dans les technologies émergentes.

Liste des principales entreprises de matériaux Mxene

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

DÉVELOPPEMENT D'UNE INDUSTRIE CLÉ

octobre 2020, la disponibilité commerciale des échantillons de MXene a été lancée par Japan Material Technologies Corporation, ce qui a contribué au véritable progrès du matériau MXene. Cela a été rendu possible par le fait que JMTC a utilisé une technique de fabrication unique dans son matériau 2D à base de manganèse appelé MMXènes, qui possède des propriétés telles que la conductivité électrique et la résistance mécanique. Grâce à ce développement, les chercheurs devraient progresser plus rapidement dans l'utilisation des MXènes dans divers domaines tels que le stockage d'énergie et l'électronique. À notre connaissance, JMTC propose des échantillons aux chercheurs et aux entreprises, encourageant ainsi l'utilisation des MXènes dans des technologies plus avancées.

COUVERTURE DU RAPPORT

L'étude comprend une analyse SWOT complète et donne un aperçu des développements futurs du marché. Il examine divers facteurs qui contribuent à la croissance du marché, explorant un large éventail de catégories de marché et d'applications potentielles susceptibles d'avoir un impact sur sa trajectoire dans les années à venir. L'analyse prend en compte à la fois les tendances actuelles et les tournants historiques, fournissant une compréhension globale des composantes du marché et identifiant les domaines potentiels de croissance.

Ce rapport de recherche examine la segmentation du marché en utilisant des méthodes quantitatives et qualitatives pour fournir une analyse approfondie qui évalue également l'influence des perspectives stratégiques et financières sur le marché. De plus, les évaluations régionales du rapport prennent en compte les forces dominantes de l'offre et de la demande qui ont un impact sur la croissance du marché. Le paysage concurrentiel est méticuleusement détaillé, y compris les parts des principaux concurrents du marché. Le rapport intègre des techniques de recherche non conventionnelles, des méthodologies et des stratégies clés adaptées au laps de temps prévu. Dans l'ensemble, il offre des informations précieuses et complètes sur la dynamique du marché de manière professionnelle et compréhensible.