Tamanho do mercado de materiais Mxene, participação, crescimento e análise da indústria, por tipo (baseado em Ti, baseado em V, baseado em Nb e baseado em Mo), por aplicação (armazenamento de energia, optoeletrônica, ambiental, biomédica e fotocatálise) e insights regionais e previsão para 2035

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VISÃO GERAL DO MERCADO DE MATERIAIS MXENE

O mercado global de materiais Mxene deve aumentar de US$ 0,06 bilhão em 2026 para atingir US$ 0,347 bilhão até 2035, crescendo a um CAGR de 24% entre 2026 e 2035.

O mercado do material MXene está crescendo rapidamente por vários motivos, incluindo o fato de ter diversos usos em diferentes áreas, como armazenamento de energia, eletrônica, dispositivos biomédicos e purificação de água. MXenes são uma nova família de materiais bidimensionais com carbonetos de metais de transição, nitretos ou uma mistura de carboneto e nitreto, sendo condutores, hidrofílicos e mecanicamente fortes. Esses materiais são produzidos a partir das fases MAX, produzindo estruturas finas em camadas e gravando seletivamente as camadas "A". No que diz respeito à pesquisa e desenvolvimento e à aplicação em grande escala, os MXenes já foram incorporados nas baterias, supercapacitores, blindagem de interferência eletromagnética (EMI) e sensores da próxima geração. Esta é uma das principais razões pelas quais o mercado MXene está experimentando um crescimento robusto em todo o mercado global nos dias modernos.

IMPACTO DA COVID-19

A indústria de materiais Mxene teve um efeito negativo devido à mudança setorial durante a pandemia de COVID-19

A pandemia global da COVID-19 tem sido sem precedentes e surpreendente, com o mercado a registar uma procura inferior ao previsto em todas as regiões, em comparação com os níveis pré-pandemia. O crescimento repentino do mercado refletido pelo aumento do CAGR é atribuível ao crescimento do mercado e ao regresso da procura aos níveis pré-pandemia.

A pandemia COVID-19 teve um efeito desfavorável no mercado de materiais MXene por diversos motivos, como interrupções da cadeia de abastecimento, suspensão de pesquisas e atrasos na produção em escala industrial. Os encerramentos em massa e as restrições à mobilidade resultaram numa diminuição da procura em alguns dos seus principais mercados, como a electrónica e o armazenamento de energia, entre outros, afectando assim negativamente o crescimento dos mercados. As limitações na força de trabalho também foram um problema devido ao encerramento de laboratórios que restringiu a inovação e a comercialização. Também devido às limitações no financiamento disponível juntamente com a mudança na preferência pelo setor médico e materiais relacionados, o mercado MXene arrastou-se durante a pandemia.

ÚLTIMAS TENDÊNCIAS

O crescimento do mercado acelera com avanços aprimorados no armazenamento de energia e na fotocatálise

O mais recente desenvolvimento no material MXene é um uso aprimorado no armazenamento de energia, especificamente nas baterias, bem como nos supercapacitores da próxima geração. Os cientistas estão agora concentrados em aumentar a capacidade eletroquímica do MXene para que possa ser alcançado um armazenamento de energia com maior capacidade que também possa ser carregado mais rapidamente. Os fotocatalisadores tornaram-se essenciais no domínio das fontes de energia sustentáveis ​​e eficientes, e isso exige inovação nos eletrodos baseados em MXene. Além disso, a pesquisa na síntese e produção de novos e gigantescos flocos de MXene também está expandindo a aplicação deste material em diferentes campos.

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SEGMENTAÇÃO DO MERCADO DE MATERIAIS MXENE

Por tipo

Com base no tipo, o mercado global pode ser categorizado em baseado em Ti, baseado em V, baseado em Nb e baseado em Mo

• Baseado em Ti: De todos os MXenes sintetizados, MBMBIarl e i₃C₂Tx são os mais populares devido à sua condutividade elétrica e estabilidade. Este material de carbono específico é amplamente aplicado em supercapacitores ou dispositivos de armazenamento de energia, como baterias de lítio. Isso levou ao seu uso na fabricação de sensores, blindagem eletromagnética para combater interferências eletromagnéticas e purificação de água.

• Baseado em V: carbonetos MXene, V₂C e V₂C, também conhecidos como MXenes, oferecem excelente desempenho eletroquímico que os qualifica para ânodos de bateria avançados. Ele exibe uma característica de íons altamente condutores e uma alta capacitância que contribui para a operação de armazenamento de energia. Eles também apresentam estados de oxidação bastante exóticos e, portanto, podem ser usados ​​em processos de catálise e também na medicina.

• Baseado em Nb: MXene é possível afirmar que MXenes à base de nióbio (Nb₂C, Nb₄C₃) possuem alta resistência mecânica e estabilidade térmica? Eles são especialmente empregados em aplicações como supercapacitores e altas temperaturas. Eles também possuem grande biocompatibilidade e, portanto, podem ser utilizados na liberação de medicamentos e em aplicações médicas, como implantes.

• Baseado em Mo: MXene MXene as categorias Mo₂C e Mo₃C₂ têm atraído muita atenção devido ao seu alto desempenho catalítico em reações de evolução de hidrogênio (HER). Estão a ser implementados nessas instalações em casos onde o funcionamento de células de combustível e tecnologias de conversão de energia está a ser explorado. Eles podem, portanto, ser recomendados para a produção de tetores de produção e dispositivos optoeletrônicos devido às suas excelentes propriedades ópticas.

Por aplicativo

Com base na aplicação, o mercado global pode ser categorizado em Armazenamento de Energia, Optoeletrônica, Ambiental, Biomédica e Fotocatálise

• Armazenamento de Energia: MX Storage condutivo, possui uma grande relação entre área de superfície e volume e características eletroquímicas muito boas; portanto, eles são amplamente utilizados em aplicações de armazenamento de energia. Eles são usados ​​em baterias de íon de lítio, supercapacitores e baterias de íon de sódio para aumentar o armazenamento de carga e a estabilidade do ciclo. Eles também podem apresentar alto desempenho no armazenamento de energia devido à sua eficiência no transporte de íons e também à capacidade de controlar a química da superfície. Também está sendo procurado para aplicações em baterias avançadas conhecidas como baterias de estado sólido, bem como na próxima geração.

• Optoeletrônica: Os MXenes possuem boas propriedades ópticas e eletrônicas que abrem a possibilidade de suas aplicações em opções como fotodetectores, LEDs e até mesmo como filmes condutores transparentes. Esses semicondutores têm alta mobilidade de portadora e bandgap variável, de modo a garantir que absorvam luz e processem sinais de maneira eficaz. Materiais baseados em MXene também estão sendo procurados para tecnologias optoeletrônicas flexíveis e vestíveis. Nos dispositivos de visualização e comunicação da próxima geração, a sua compatibilidade com outros nanomateriais melhora a sua eficiência.

• Ambiental: MXenes são usados ​​principalmente em atividades relacionadas ao meio ambiente, principalmente no tratamento de água e purificação de ar. Por isso, possuem grande capacidade de adsorção e grupos funcionais de superfície flexíveis, possibilitando a remoção de resíduos como metais pesados, poluentes orgânicos e materiais radioativos. Eles também estão sendo desenvolvidos para o censo dos EUA e para o monitoramento do meio ambiente. O aspecto do material o torna ecologicamente correto no fornecimento de soluções sustentáveis.

• Biomédico: possui características essenciais na área biomédica, incluindo biocompatibilidade, caráter antibacteriano e atividade de superfície. Eles são explorados em diversas áreas, como sistemas de entrega, biossensores e como substitutos de tecidos. Devido à conversão fototérmica eficiente, potenciais candidatos para tratamento de câncer, bem como para bioimagem. e é o aspecto da condutividade elétrica onde MXenes pode ser aplicado em tecnologias vestíveis de monitoramento de saúde e implantes neurais.

• Fotocatálise: acima, pode-se generalizar que todos os MXenes apresentam bom desempenho fotocatalítico e são materiais promissores para geração de hidrogênio, redução de CO₂ e remoção de poluentes. Sua estrutura de banda eletrônica especial proporciona um destino favorável para absorção de luz e separação de carga. Assim, estão surgindo novos fotocatalisadores baseados em MXene para melhorar a conversão de energia solar e a aplicação ambiental. Há esforços sendo feitos para investigar materiais de nova geração que possuam a combinação de MXene e outro material para aumentar a atividade fotocatalítica e estabilidade.

DINÂMICA DE MERCADO

A dinâmica do mercado inclui fatores impulsionadores e restritivos, oportunidades e desafios que determinam as condições do mercado.

Fatores determinantes

O crescimento do mercado aumenta com a procura de armazenamento de energia para VEs e energias renováveis

A demanda por alta eficiência de armazenamento de energia é outro fator significativo que alimenta o mercado de materiais MXene. MXenes possuem boa condutividade elétrica, grande capacitância e rápida mobilidade iônica; portanto, eles têm aplicações potenciais em baterias ultrafinas e supercapacitores. O impulso para veículos elétricos e armazenamento de energia renovável estimulou, portanto, o desenvolvimento de eletrodos baseados em MXene. Isso se deve ao aumento da demanda por baterias com melhor capacidade de armazenamento e carregamento de energia que as baterias com chip fornecem. Assim, pode-se notar que os MXenes estão lentamente se tornando mais importantes com o aumento da demanda energética para geração e armazenamento de energia eficiente e acessível.

O crescimento do mercado se expande com aplicações biomédicas em detecção e saúde

Recentemente, os MXenes têm atraído muito interesse no campo de detecção biomédica devido à sua não toxicidade, atividade bactericida e grande relação superfície-volume. Atualmente, os cientistas estão tentando usá-los como sistemas de administração de medicamentos, biossensores e dispositivos vestíveis de TI para saúde. Estes incluem alta condutividade, bem como a química funcional da superfície, o que significa adequadamente que eles são altamente sensíveis a biomoléculas, gases e quaisquer poluentes existentes no meio ambiente. A crescente necessidade de desenvolvimento de sistemas de saúde inteligentes e monitoramento em tempo real apoia o uso do MXene para desenvolver desenvolvedores. Assim, tendo em vista o maior desenvolvimento das tecnologias médicas, o MXene se tornará um dos elementos essenciais das ferramentas diagnósticas e terapêuticas do futuro crescimento do mercado de materiais Mxene.

Fator de restrição

O crescimento do mercado enfrenta desafios de altos custos e questões de síntese

Uma grande ameaça para o mercado de materiais MXene é que, apesar de possuir inúmeras vantagens, ele enfrenta uma questão de preço elevado e um problema de síntese moderada. A desvantagem do processo de fabricação é a sua extensão, o uso do processo de gravação com produtos químicos e, portanto, não ser economicamente viável para grandes escalas. Uma questão importante quando se trata do uso do MXene é a capacidade de manter a qualidade e a estabilidade desses materiais para produção em massa. Esses fatores levam a um aumento de custo, beneficiando-se menos do que outros materiais concorrentes no mercado com a marca MXenes. Eliminar essas barreiras através da adopção de métodos de síntese rentáveis ​​é de facto importante para tornar os produtos populares no mercado.

Oportunidade

O crescimento do mercado prospera com eletrônicos flexíveis e avanços tecnológicos vestíveis

Atualmente, a maior oportunidade para o desenvolvimento do mercado de materiais MXene é a sua aplicação no setor de eletrônica flexível e tecnologias vestíveis. A combinação de alta condutividade, flexibilidade e biocompatibilidade significa que o material é adequado para aplicações adicionais em têxteis inteligentes, biossensores, eletrônicos dobráveis ​​e muito mais. A necessidade de peças eletrônicas leves, extraordinárias e de alto desempenho é o aspecto mais exigente no desenvolvimento de materiais MXene. Quando se trata de eletrônicos extensíveis e transparentes, os MXenes são uma solução viável que as indústrias podem usar para avançar ainda mais no estado do campo.

Desafio

O crescimento do mercado enfrenta obstáculos decorrentes da oxidação e dos desafios de estabilidade a longo prazo

Uma desvantagem potencial para a aplicação do material MXene no mercado é a estabilidade a longo prazo e as características de alta oxidação. A principal desvantagem dos MXenes é o fato de que eles desaparecem quando expostos ao ar ou à umidade e, portanto, seu uso tem uma vida útil limitada. É importante entender como tais estruturas e as características elétricas desses materiais são preservadas no longo prazo para usos comerciais. Alguns dos trabalhos atuais realizados pelos pesquisadores são as modificações de superfície e revestimentos protetores para aumentar a estabilidade do MXene. Para que os MXenes sejam amplamente adotados em todos os setores, é crucial superar o desafio atual.

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INSIGHTS REGIONAIS DO MERCADO DE MATERIAIS MXENE

• América do Norte

O crescimento do mercado da América do Norte lidera com pesquisa, investimento e comercialização

É relegado ao continente da América do Norte, uma vez que acolhe a maioria das atividades de investigação na ciência dos materiais, infraestrutura avançada em nanotecnologia e a maior parte do financiamento para inovações materiais. As instituições de ensino superior e as organizações de investigação sediadas na região estão na vanguarda no desenvolvimento da síntese e das suas utilizações. Atualmente, o mercado de materiais MXene dos Estados Unidos está emergindo rapidamente do aspecto de comercialização, apoiado pelo governo e pelo investimento privado. Actualmente, os Estados Unidos assumiram a liderança, acompanhando os avanços alcançados em instituições como a Universidade Drexel e em empresas que a incorporaram no armazenamento de energia e na electrónica. Devido a isso, a América do Norte está entre as regiões potenciais que podem impactar grandemente o mercado MXene a nível internacional.

• Europa

O crescimento do mercado europeu prospera com pesquisa, financiamento e foco em energia verde

O europeu detém uma notável quota de mercado MXene que pode ser atribuída a um elevado número de parcerias de investigação, esquemas de financiamento governamental e um foco em tecnologias de grafeno. Várias universidades e instituições líderes, no Reino Unido e na França, estão promovendo o uso do MXene no armazenamento de energia, na eletrônica e na indústria química. Atualmente, o foco da UE em fontes de energia verdes e na utilização de materiais de alto desempenho cria o ambiente adequado para o desenvolvimento do MXene. As start-ups sediadas na UE e na UE estão a investigar as possibilidades de utilização de MXenes em várias aplicações, incluindo a produção de supercapacitores, filtragem de água e novos elementos sensores. Este investimento crescente em nanotecnologia está a tornar a Europa uma das bases preferidas de investigação e desenvolvimento comercial do mundo para o MXene.

• Ásia

O crescimento do mercado asiático é liderado pela industrialização, P&D e produção em grande escala

Os principais países que contribuem para a produção de material MXene estão na Ásia devido ao aumento da industrialização, ao apoio dos governos e ao investimento em investigação e desenvolvimento. Atualmente, países como China, Japão e Coreia do Sul estão na vanguarda da pesquisa e desenvolvimento de MXenes com as principais aplicações alvo em armazenamento de energia, eletrônica de estilo livre, bem como nas áreas biomédicas. A China aumentou a produção em larga escala do MXene e iniciou pesquisas sobre a capacidade do MXene em baterias e supercapacitores. A região Ásia-Pacífico tem visto avanços em soluções de síntese econômicas, explicando a possível aplicação comercial em universidades e estabelecimentos de pesquisa. Isto se baseia no fato de que, com a crescente demanda por materiais de alto desempenho, a Ásia deverá ser um centro de inovação e produção de MXene.

PRINCIPAIS ATORES DA INDÚSTRIA

O crescimento do mercado acelera com parcerias industriais, comercialização e avanços tecnológicos

Existem campeões estabelecidos na indústria de materiais MXene que estão adotando o desenvolvimento, parceria e comercialização do material MXene. Algumas incidências incluem o aprimoramento da síntese do MXene e a obtenção de melhor escalabilidade, explorando o uso do MXene em diversas áreas inventivas, como armazenamento de energia, eletrônica e indústria biomédica. As melhorias tecnológicas na tecnologia de fabricação facilitaram ainda mais a produção de MXenes para uso nas indústrias. No que diz respeito às tendências dos anos anteriores, o ritmo das colaborações universidade-indústria está a aumentar e o número de patentes e programas de financiamento está a aumentar. Tais esforços são explicados como a formação do lugar potencial do MXene em tecnologias emergentes.

Lista das principais empresas de materiais Mxene

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

DESENVOLVIMENTO DA INDÚSTRIA CHAVE

Outubro de 2020, a disponibilidade comercial de amostras MXene foi lançada pela Japan Material Technologies Corporation, o que contribuiu para o progresso genuíno do material MXene. Isso foi possível porque a JMTC empregou uma técnica de fabricação exclusiva em seu material 2D à base de manganês, chamado MMXenes, que possui propriedades como condutividade elétrica e resistência mecânica. Com este desenvolvimento, os pesquisadores pretendem avançar mais rapidamente no uso de MXenes em diversas áreas, como armazenamento de energia e eletrônica. Até onde sabemos, o JMTC está oferecendo amostras aos pesquisadores e empresas, incentivando o uso de MXenes em tecnologias mais avançadas.

COBERTURA DO RELATÓRIO

O estudo abrange uma análise SWOT abrangente e fornece insights sobre desenvolvimentos futuros no mercado. Examina diversos fatores que contribuem para o crescimento do mercado, explorando uma ampla gama de categorias de mercado e aplicações potenciais que podem impactar sua trajetória nos próximos anos. A análise leva em conta tanto as tendências atuais como os pontos de viragem históricos, proporcionando uma compreensão holística dos componentes do mercado e identificando áreas potenciais de crescimento.

Este relatório de pesquisa examina a segmentação do mercado utilizando métodos quantitativos e qualitativos para fornecer uma análise minuciosa que também avalia a influência das perspectivas estratégicas e financeiras no mercado. Além disso, as avaliações regionais do relatório consideram as forças dominantes da oferta e da procura que impactam o crescimento do mercado. O cenário competitivo é detalhado meticulosamente, incluindo participações de concorrentes significativos no mercado. O relatório incorpora técnicas de pesquisa não convencionais, metodologias e estratégias-chave adaptadas ao período de tempo previsto. No geral, oferece insights valiosos e abrangentes sobre a dinâmica do mercado de forma profissional e compreensível.