Marktgröße, Anteil und COVID-19-Auswirkungsanalyse von Kohlenstoffnanoröhren, nach Produkt (mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren (MWCNT) und einwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNT)), nach Anwendung (Kunststoffe und Verbundwerkstoffe, Elektrik und Elektronik, Energie und andere), und regionale Prognose, 2021-2028

Die globale Marktgröße für Kohlenstoffnanoröhren belief sich im Jahr 2020 auf 4,94 Milliarden US-Dollar und wird voraussichtlich von 5,32 Milliarden US-Dollar im Jahr 2021 auf 10,52 Milliarden US-Dollar im Jahr 2028 wachsen, bei einer jährlichen Wachstumsrate von 10,2 % im Zeitraum 2021–2028. Der plötzliche Anstieg der CAGR ist auf die Nachfrage und das Wachstum dieses Marktes zurückzuführen und kehrt nach dem Ende der Pandemie auf das Niveau vor der Pandemie zurück. Die Auswirkungen von COVID-19 waren beispiellos und erschütternd, da CNT inmitten der Pandemie einen negativen Nachfrageschock in allen Regionen erlebte. Basierend auf unserer Analyse verzeichnete der Weltmarkt im Jahr 2020 einen Rückgang von 2,2 % im Vergleich zum durchschnittlichen jährlichen Wachstum im Zeitraum 2017–2019.

Kohlenstoffnanoröhren werden in Anwendungen eingesetzt, die im Vergleich zu anderen herkömmlichen Materialien eine hohe Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Haltbarkeit, geringes Gewicht und Wärmeleitfähigkeit erfordern. Schnelle Nachfrage nach integrierten Schaltkreisen, Lithiumbatterien, Brennstoffzellen, Medikamentenverabreichung, Solar-PV-Zellen, Wasserstoffspeicherung und Feldemissionsanzeigen. Sie dienen als Antennen für elektromagnetische Geräte und Radios. Leitfähige CNTs werden in Bürsten für kommerzielle Elektromotoren verwendet, da sie die thermische und elektrische Leitfähigkeit verbessern, während sie sich durch den Kunststoff Matrix des Pinsels. Die zunehmende Kommerzialisierung und der Ausbau der installierten Kapazitäten mit technologischen Fortschritten zur Verbesserung der Gesamtproduktqualität und zur Entwicklung fortschrittlicherer Produkte sind die wichtigsten Trends, die das Wachstum des Kohlenstoffnanoröhren-Marktes vorantreiben.

COVID-19-Ausbruch führt zur vorübergehenden Schließung der Produktionsanlagen

Die COVID-19-Pandemie hat sich negativ auf jede Region, jedes Unternehmen und jeden Aspekt des Lebens ausgewirkt. China und die USA gehörten während der ersten Welle des COVID-19-Ausbruchs zu den am stärksten betroffenen Ländern. Beide Länder gehören zu den größten Herstellern und Exporteuren von Kohlenstoffnanoröhren. Aufgrund der Pandemiebeschränkungen arbeiteten die Produktionsanlagen entweder mit reduzierter Kapazität oder mussten vorübergehend geschlossen werden, was zu Unterbrechungen der Lieferkette führte. Darüber hinaus führten die während des Lockdowns verhängten Mobilitätseinschränkungen zu logistischen Herausforderungen, die die Beschaffung von Rohstoffen und den Transport von Fertigprodukten erschwerten. Von mehreren Ländern auferlegte Handelsbeschränkungen, eine begrenzte Zahl an Arbeitskräften und ein Mangel an Frachtcontainern führten zu einem beispiellosen Szenario, das die Fertigungs- und Endverbrauchsindustrie vor Herausforderungen stellte. Der Markt entwickelt sich noch und ist größtenteils forschungsorientiert. Pandemiebeschränkungen haben die Forschungsaktivitäten beeinträchtigt und die Entwicklung behindert.

Berichten zufolge haben sich die meisten Fertigungsunternehmen strikt an die COVID-19-Vorschriften gehalten, um ihre Mitarbeiter zu schützen und den Betrieb der Produktionsanlagen aufrechtzuerhalten. Als sich die Weltwirtschaft von den Rückschlägen der Pandemie zu erholen begann und an Fahrt gewann, hat das Auftauchen einer neuen, ansteckenderen Delta-Variante die Unsicherheit bei den Handelsaktivitäten erheblich erhöht. Die Vereinigten Staaten sind derzeit aufgrund der Delta-Variante mit einem erheblichen Anstieg der COVID-Fälle konfrontiert. Aufgrund der massiven Impfkampagnen im Land und des hohen öffentlichen Bewusstseins dürften die Auswirkungen steigender Fälle jedoch weniger schwerwiegend sein als die erste Welle auf Handels- und Industriebetriebe.

MARKTRENDS FÜR KOHLENSTOFFNANOTUBEN

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MIT-Ingenieure haben moderne Mikroprozessoren aus Kohlenstoffnanoröhren gebaut

Im August 2019 bauten MIT-Forscher einen fortschrittlichen Mikroprozessor aus Transistoren, eine umweltfreundlichere und schnellere Alternative zu den herkömmlichen Silizium-Gegenstücken. Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren-Feldeffekttransistoren (CNFET) für den Bau von Computern der nächsten Generation. Untersuchungen deuten außerdem darauf hin, dass CNFET etwa zehnmal energieeffizienter und schneller sein wird als Silizium. Die Forscher am MIT haben eine neue Methode erfunden, um die Defekte einzuschränken und eine vollständige Betriebskontrolle bei der CNFET-Herstellung zusammen mit den traditionellen Siliziumchip-Gießmethoden zu ermöglichen.

WACHSTUMSFAKTOREN FÜR DEN KOHLENSTOFFNANORÖHRCHENMARKT

Ein Wachstum in der Luft- und Raumfahrtindustrie dürfte das Marktwachstum unterstützen

Das Fliegen birgt verschiedene Risiken, da die meisten Flugzeughersteller bestrebt sind, die Luft- und Raumfahrtkomponenten berührungsempfindlicher, langlebiger und stärker zu machen. Die Luft- und Raumfahrtindustrie konzentriert sich auf die Gewichtsreduzierung, um den Treibstoffverbrauch zu senken und die Betriebskosten der Flugzeuge zu erhöhen. Der Rumpf eines modernen und fortschrittlichen Flugzeugs besteht aus mehreren Schichten verschiedener Verbundwerkstoffe. Nanomaterialien werden im Luft- und Raumfahrtsektor wegen verbesserter Eigenschaften eingesetzt, die die Gesamtleistung des Flugzeugs verbessern. Die meisten Fachleute, darunter Hersteller und Ingenieure, entwickeln Methoden zur Herstellung von Verbundwerkstoffen in Luft- und Raumfahrtqualität.

Zum Beispiel haben MIT-Ingenieure eine Methode zur Herstellung von Verbundwerkstoffen in Luft- und Raumfahrtqualität mit riesigen Druckbehältern und Öfen. Diese Methode wird dazu beitragen, die Herstellung von Flugzeugen und Rotorblättern für Windkraftanlagen zu beschleunigen. Außerdem arbeiten NASA und Nanocomp zusammen, um Fasern aus diesen Nanoröhren herzustellen, um einen CNT Composite Overwrap Pressure Vessel (COPV) herzustellen, der letztendlich die Masse reduziert und die Gesamtleistung der Luft- und Raumfahrtsysteme verbessert. Die Computermodellanalyse der NASA sagt voraus, dass Verbundwerkstoffe mit Verstärkung zu einer Reduzierung der Gesamtmasse einer Trägerrakete um 30 % führen können.

Steigende Elektronik- und Elektronachfrage kann das Marktwachstum ankurbeln

Die wachsende Elektronikfertigung in China, Südkorea, Japan und Singapur wird das Branchenwachstum vorantreiben. Die wachsende Elektronikindustrie, hauptsächlich im Bereich Leiterplatten und Halbleiter, hat weltweit zu einer erhöhten Produktnutzung geführt. Schnelle Technologie und neue Produktinnovationen sollen die Nachfrage in der Elektronik- und Halbleiterindustrie steigern.

Kohlenstoff-Nanoröhren verfügen über hervorragende elektronische und mechanische Eigenschaften, wodurch sie für elektronische Anwendungen geeignet sind. CNTs finden ihre Anwendung bei der Herstellung einer breiten Palette elektronischer Bildschirme, die in der Unterhaltungselektronik wie Fernsehern, Mobiltelefonen, Computern und anderen elektronischen Geräten verwendet werden. Die weltweite Nachfrage auf dem Markt für Unterhaltungselektronik beläuft sich im Jahr 2020 auf 426,1 Milliarden US-Dollar. Der technologische Fortschritt und die schnelle Entwicklung in der Gaming-Branche dürften die Nachfrage auf dem Markt für Unterhaltungselektronik ankurbeln.

BESCHRÄNKENDE FAKTOREN

Umweltbedenken können das Marktwachstum behindern

Zunehmende Bedenken hinsichtlich der Umweltauswirkungen von CNT haben zu strengen staatlichen Regulierungsrichtlinien geführt, vor allem für diese Unternehmen, die Nanoröhren herstellen. Die Agglomerate stellen potenzielle Risiken für Mensch und Umwelt dar. Da das Produkt von Natur aus faserig ist, kann das Einatmen beim Menschen zu ernsthaften gesundheitlichen Problemen führen.

Die Toxizität von Kohlenstoffnanoröhren beeinträchtigt wahrscheinlich die menschliche Gesundheit, einschließlich erhöhter Nierenschäden und des Risikos von Bluthochdruck. Die Exposition des Menschen gegenüber Nanomaterialien und Nanopartikeln nimmt zu. Der Mensch ist einer Reihe von Produkten ausgesetzt, die Nanopartikel enthalten, beispielsweise Kosmetika, Farben und Lacke, Luft- und Raumfahrt- und Automobilkomponenten, Kraftstoffkatalysatoren und fortschrittliche Textilien.

Marktsegmentierungsanalyse für Kohlenstoffnanoröhren

Nach Produktanalyse

Mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren dominierten die Gesamtmarktgröße

Je nach Produkt ist der Markt in mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren (MWCNT) und einwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNT) unterteilt.

MWCNT dominierte den Markt und könnte seine Dominanz im prognostizierten Zeitraum beibehalten. Sie sind zylindrisch geformt und hohle Kohlenstoffallotrope haben ein hohes Aspektverhältnis. Sie werden häufig in leitfähigen transparenten Elektroden, elektrischer Leitfähigkeit, leitfähigen Heizfilmen, Displays, Nanogeräten, Superkondensatoren, Solarindustrien, Batterien und anderen verwendet. MWCNT ist hochleitfähig, wenn es ordnungsgemäß in eine Verbundstruktur integriert wird.

Die hohe molekulare Komplexität von Graphen in mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren erhöht die Zugfestigkeit und findet breite Anwendung in der Elektronik, Energie und technischen Polymeranwendungen. Außerdem sind sie mit technischen Polymeren verstärkt, da sie statische Elektrizität ableiten und die Abwehrwirkung gegen Luftverschmutzung erhöhen. Es wird auch im Bereich der biomedizinischen Technik eingesetzt und ist in den Bereichen Biosensorik und Arzneimittelverabreichungsmethoden zur Gesundheitsüberwachung und Krankheitsbehandlung intensiv erforscht.

Nach Anwendungsanalyse

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Kunststoffe und Verbundwerkstoffe halten den größten Marktanteil

Je nach Anwendung ist der Markt in Kunststoffe und Verbundwerkstoffe, Elektrik und Elektronik, Energie und andere unterteilt. Kunststoffe und Verbundwerkstoffe könnten im Prognosezeitraum aufgrund der zunehmenden Anwendung technischer Polymere in der Automobil- und Bauindustrie den Markt dominieren. Die zunehmende Verwendung von Verbundwerkstoffen aufgrund ihrer leichten Eigenschaft dürfte die Nachfrage auf dem Polymermarkt ankurbeln.

CNTs sind Materialien mit chemischen und physikalischen Eigenschaften, und in letzter Zeit verwenden viele Forscher Kunststoffpolymere zur Herstellung dieser Nanoröhren. Wenn diese Nanoröhren in Epoxidharze eingearbeitet werden, um Nanokomposite zu bilden, werden somit ein geringeres Produktgewicht und eine erhöhte Festigkeit erreicht.

Der Markt für Kohlenstoffnanoröhren aus Elektro- und Elektronikanwendungen könnte im prognostizierten Zeitraum eine erhebliche Wachstumsrate verzeichnen. Es bietet elektrische Eigenschaften für den Bau elektronischer Geräte wie Dioden und Feldeffekttransistoren. Hervorragende optoelektronische und gute Leitfähigkeitseigenschaften können die Nachfrage im Elektro- und Elektroniksegment fördern. Die wachsende Bedeutung der Energieerzeugung durch alternative Quellen wie Wind- und Solarenergie wird die Nachfrage auf dem Markt für Windkraftanlagen und Solarzellen ankurbeln. Mit einer steigenden Nachfrage nach Windkraftanlagen und Solarzellen soll das Wachstum in diesem Markt vorangetrieben werden.

REGIONALE MARKTANALYSE FÜR KOHLENSTOFFNANOTUBEN

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Es wird erwartet, dass die Größe des Marktes für Kohlenstoffnanoröhren im asiatisch-pazifischen Raum, angetrieben durch China, Indien, Südkorea und Japan, in absehbarer Zeit den größten Marktanteil ausmachen wird. Die Verfügbarkeit des Rohstoffs und niedrige Produktionskosten sind die Faktoren, die die Nachfrage nach Kohlenstoffnanomaterialien auf dem chinesischen Markt unterstützen. Es wird erwartet, dass die steigende Nachfrage in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Elektronik- und Bauindustrie in China, Indien, Malaysia und Japan die Polymernachfrage ankurbeln und zum Branchenwachstum beitragen wird. Der Anstieg der Staatsausgaben für die Herstellung von Solarzellen mit zunehmender Produktionsleistung von Solarstrom soll das regionale Industriewachstum steigern.

Der nordamerikanische Markt wird im Prognosezeitraum voraussichtlich eine deutliche Wachstumsrate verzeichnen, da die meisten Hersteller in dieser Region ansässig sind. Umfangreiche Mittel für die Erforschung von Polymeren und Verbundwerkstoffen sowie die Herstellung einiger weniger Polymere wie PEI und PEEK, hauptsächlich in den USA, sollen das Branchenwachstum in dieser Region fördern. Die steigende Nachfrage nach Polymerherstellung zur Verbesserung der mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften des Massenprodukts soll das regionale Wachstum ankurbeln. Darüber hinaus dürften die von der Regierung auferlegten Vorschriften zur Förderung grüner Energie das Gesamtwachstum des Marktes unterstützen. Ebenso wurden CNTs nicht in die Umweltrichtlinien der kanadischen Regierung aufgenommen.

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Der europäische Markt könnte im prognostizierten Zeitraum ein erhebliches Wachstum verzeichnen. Die meisten Länder in Europa konzentrieren sich auf die gefährlichen Auswirkungen von CNT auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Infolgedessen hat die Europäische Kommission strenge Vorschriften für die Verwendung und Produktion von CNT erlassen und eine breite Palette von Umfragen zur Nanotechnologieforschung, wichtigen Marktentwicklungen und Innovationen durchgeführt.

WICHTIGSTE INDUSTRIE-AKTEURE

Hersteller bündeln ihre Kräfte mit Universitäten in Form einer Zusammenarbeit, um Marktanteile zu steigern und ihre Präsenz im Unternehmen aufrechtzuerhalten< /p>

Der weltweite Marktanteil von Kohlenstoffnanoröhren ist konzentriert und wettbewerbsintensiv mit wichtigen Marktteilnehmern wie Arkema SA, Nanocyl, SHOWA DENKO K.K. und Nonoshell LLC. Die meisten Unternehmen entwickeln Strategien in Form von Partnerschaften, Kooperationen, Joint Ventures und der Entwicklung neuer Produkte, um ihr Produktportfolio zu erweitern und die globale Reichweite ihres Unternehmens zu erweitern. Die geringe wirtschaftliche Machbarkeit aufgrund der hohen Herstellungskosten dürfte für die Industrieteilnehmer ein Grund zur Sorge sein. Der treibende Faktor für die Hersteller dürfte jedoch die regulatorische Tendenz zur Förderung der Nanotechnologie sein.

• Im Januar 2019 erwarb SABIC eine Mehrheitsbeteiligung an Black Diamond Structures („BDS“), einem Nanotechnologieunternehmen. Durch diese Übernahme wird das Nanoröhrengeschäft dieser Art für Energiespeicheranwendungen mit Li-Ionen- und Blei-Säure-Batterien erweitert .


• Im August 2017 ging N12 Technologies, Inc., ein Unternehmen, das Nanotechnologie-Verbundwerkstoffe herstellt, mit dem University of Dayton Research Institute (UDRI) zusammen, um sein interlaminares Verstärkungsprodukt NanoStitch mithilfe der Produktionstechnologie von UDRI herzustellen.

LISTE DER WICHTIGSTEN UNTERNEHMEN MIT PROFIL AUF DEM MARKT FÜR KOHLENSTOFF-NANORÖHRCHEN:

• Arkema SA (Colombes, Frankreich)


• Nanocyl SA (Sambreville, Belgien)


• Nanoshell LLC (Utah, USA)


• Carbon Solutions, Inc. (Kalifornien, USA)


• Hyperion Catalysis International (Massachusetts, USA)


• SHOWA DENKO K.K. (Tokio, Japan)


• Klean Commodities (Vancouver, Kanada)


• Cabot Corporation (Massachusetts, USA)


• OCSiAl (Leudelange, Luxemburg)


• NoPo Nanotechnologies (Bangalore, Indien)


• Jiangsu Cnano Technology Co., Ltd. (Zhenjiang, China)

WICHTIGE INDUSTRIEENTWICKLUNGEN:

• März 2021 – Cabot Corporation hat eine neue ENERMAX 6-Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Serie auf den Markt gebracht. Bei dem Produkt handelt es sich um ein Hochleistungs-CNT mit seinem hohen Aspektverhältnis und es hat sich als das leitfähigste mehrwandige CNT-Produkt im Cabot-Portfolio erwiesen.


• April 2021 – LG Chem hat in Korea eine Anlage zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren eröffnet. Das Unternehmen zielt darauf ab, den wachsenden Markt für CNTs, die als Material für Kathoden in Elektrofahrzeugbatterien verwendet werden, aktiv anzusprechen.


• Juni 2021 – Johnson Matthey, ein nachhaltiges Technologieunternehmen, untersucht in Zusammenarbeit mit CPI, einem unabhängigen Technologie-Innovationszentrum, und Thomas Swan, Großbritanniens unabhängigem Chemiehersteller, Möglichkeiten zur Optimierung der Batterietechnologie. Das ICE-Batt-Projekt erhält finanzielle Unterstützung von der Faraday Battery Challenge, die von Innovate UK verwaltet wird. Die britische Innovationsagentur wird voraussichtlich die Untersuchung ermöglichen, wie innovative CNTs und Graphen-Nanoplättchen (GNPs) die Batterieleistung verbessern können.


• April 2020 – Cabot Corporation hat die Übernahme des chinesischen Nanoröhrenherstellers Shenzhen Sanshun Nano New Materials für 115 Millionen US-Dollar abgeschlossen. Durch diese Übernahme werden die Geschäftsaktivitäten des Unternehmens in der Herstellung von Nanostrukturen und Rußen für die Energiespeicherung zusammengeführt. Das Unternehmen wird in das Performance Chemicals-Segment von Cabot integriert.

BERICHTSBEREICH

Eine infografische Darstellung von Markt für Kohlenstoffnanoröhren (CNT).

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Der Bericht bietet eine detaillierte Analyse des Marktes und konzentriert sich auf entscheidende Aspekte wie führende Unternehmen, Produkte und Anwendungen. Darüber hinaus bietet der Bericht Einblicke in Markttrends und beleuchtet wichtige Branchenentwicklungen. Dieser Bericht enthält historische Daten und prognostiziert das Umsatzwachstum auf globaler, regionaler und Länderebene und analysiert die neuesten Marktdynamiken und -chancen der Branche. Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren umfasst der Bericht verschiedene Faktoren, die zum Marktwachstum in den letzten Jahren beigetragen haben.

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