Les nanotubes de carbone (NTC), molécules tubulaires composées de feuilles de graphène enroulées, possèdent d'excellentes propriétés électriques, thermiques et mécaniques. Ils existent sous deux formes principales : les NTC monoparois (SWCNT) et les NTC multiparois (MWCNT). Grâce à leur excellent rapport résistance/poids, leur conductivité, leur flexibilité et leurs dimensions nanométriques, ils sont de plus en plus utilisés dans l'électronique, le stockage d'énergie, les composites, les capteurs et les applications biomédicales.

La taille du marché des nanotubes de carbone devrait atteindre 18,01 milliards USD d'ici 2031, contre 6,45 milliards USD en 2023. Le marché devrait avoir un TCAC de 13,7 % entre 2023 et 2031.

Segments clés

Par type

Nanotubes de carbone multiparois

Nanotubes de carbone à paroi simple

Par application

Électronique et semi-conducteurs

Stockage d'énergie

Composites structuraux

Aérospatiale et défense

Médical

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Stratégies de croissance

Dépenses de R&D pour améliorer l'efficacité de la production (rendement, échelle, uniformité, pureté), réduire les coûts et créer de nouvelles techniques de synthèse. Par exemple, une conception améliorée du catalyseur, un CVD évolutif ou de nouveaux précurseurs.

Partenariats, acquisitions, collaborations : collaboration avec des entreprises de technologies complémentaires (par exemple fabricants de batteries, entreprises de composites, équipementiers électroniques), ou acquisition d'entreprises possédant certaines capacités (par exemple SWCNT de haute pureté).

Augmentation de la capacité de production, notamment dans les régions à faibles coûts de fabrication et bénéficiant d'une réglementation favorable. Augmenter la capacité de production de nanotubes de carbone monocristallins (MWCNT) est généralement plus simple ; augmenter la production de nanotubes de carbone monocristallins (SWCNT) de haute pureté est plus complexe, mais offre des marges élevées.

Développement de la chaîne de valeur et intégration verticale : pénétrer les marchés en aval (composites, électronique, stockage d'énergie) au lieu d'être un fournisseur de CNT brut.

Durabilité et production écologique : minimiser l'impact environnemental, les déchets et la consommation d'énergie, favoriser le recyclage, utiliser des matières premières carbonées biosourcées ou issues de déchets. Il est également essentiel de respecter les normes de sécurité et la réglementation. Ces aspects deviennent essentiels pour l'acceptation des clients et la réglementation.

Tendances futures

Augmentation de la pureté, du contrôle de la chiralité et de l'homogénéité des SWCNT : à mesure que l'électronique, les semi-conducteurs, les écrans flexibles, etc. continuent de croître en demande, nécessitant des propriétés homogènes (par exemple, comportement semi-conducteur par rapport au comportement métallique).

Intégration des CNT dans le stockage d'énergie et les véhicules électriques : avec l'adoption croissante des véhicules électriques, les supercondensateurs, les électrodes de batterie et les additifs conducteurs pour packs de batteries seront les principaux domaines d'application.

Composites avancés et matériaux intelligents : capacité multifonctionnelle des matériaux renforcés CNT, par exemple conductivité électrique/thermique + résistance mécanique + détection potentielle.

Applications biomédicales : administration de médicaments, imagerie, capteurs, si les problèmes de réglementation et de toxicité sont résolus. La fonctionnalisation des surfaces sera essentielle.

Tendances en matière de développement durable : procédés de production moins écologiques, matières premières renouvelables, synthèse énergétique réduite, recyclage et réglementation favorisant des opérations respectueuses de l'environnement. Concernant également la sécurité sanitaire et environnementale des NTC en tant que tels.

Opportunités:

Demande accrue dans les secteurs des véhicules électriques, de l'électronique et de l'aérospatiale pour des matériaux légers, très résistants et conducteurs.

Marchés émergents : les entreprises d’Asie-Pacifique ou des économies émergentes peuvent capter la croissance à mesure que les industries locales se tournent vers les matériaux avancés.

Utilisations de niche à marge élevée : SWCNT pour capteurs, dispositifs quantiques, utilisations de semi-conducteurs, où la fonctionnalité est plus importante que le prix.

Utilisation verte et durable : utilisation des NTC dans les technologies d’énergie renouvelable (solaire, supercondensateurs) et construction de processus de production respectueux de l’environnement.

Défis:

Coût élevé et capacité limitée de mise à l’échelle des SWCNT de haute pureté.

Questions réglementaires et de sécurité (toxicité, environnement) principalement pour des usages biomédicaux ou grand public.

Concurrence d’autres matériaux (graphène, autres nanomatériaux, voire matériaux traditionnels si les améliorations sont suffisamment satisfaisantes).

Fragmentation du marché et propriété intellectuelle / brevets et procédés propriétaires.

Acteurs clés avec développements récents

NanoLab Inc. (États-Unis)

Aperçu:

NanoLab Inc. se consacre à la synthèse et à la commercialisation de nanotubes de carbone et d'autres nanomatériaux. Ses produits à base de nanotubes de carbone trouvent des applications en recherche et développement dans divers secteurs, tels que l'électronique, l'énergie et l'automobile.

Développements récents:

Les informations concernant les développements actuels de NanoLab Inc. sont limitées dans les sources citées. Néanmoins, l'entreprise est réputée pour la qualité de ses produits en nanotubes de carbone et demeure un acteur majeur du secteur des nanomatériaux.

Kumho Petrochemical Co. Ltd. (Corée du Sud)

Aperçu:

Kumho Petrochemical Co. Ltd. est une grande entreprise chimique sud-coréenne spécialisée dans la fabrication de caoutchoucs synthétiques, de produits pétrochimiques et de matériaux de haute technologie, notamment les nanotubes de carbone.

Développements récents:

Kumho Petrochemical s'est fortement impliqué dans le développement et la commercialisation de nanotubes de carbone (NTC) pour diverses applications. Kumho utilise ses produits à base de NTC pour améliorer les propriétés des caoutchoucs et des plastiques, contribuant ainsi à l'essor des secteurs de l'automobile et de l'électronique.

Klean Industries Inc. (Canada)

Aperçu:

Klean Industries Inc. est une entreprise canadienne spécialisée dans les technologies de valorisation énergétique des déchets et la fabrication de nanomatériaux avancés, notamment les nanotubes de carbone.

Développements récents:

Klean Industries est à la pointe de l'innovation dans la fabrication de nanotubes de carbone de haute qualité à partir de pneus usagés et de caoutchouc usagé. Grâce à une technologie brevetée issue de plus de 35 ans de recherche collaborative, l'entreprise a mis en service des installations permettant de transformer plus de 250 tonnes par jour de matières premières à forte teneur en carbone en nanomatériaux.

En 2012, Klean Industries a mis en service une usine de production de nanotubes de carbone à partir de pneus usagés, marquant ainsi une avancée significative dans l'innovation en technologies propres et la production durable de nanomatériaux. L'entreprise a également étendu ses activités avec de nouvelles capacités de traitement en Inde et en Malaisie afin de répondre à la demande mondiale croissante de matières premières durables dans les secteurs des pneus, des plastiques et du caoutchouc.

Conclusion

Le marché des nanotubes de carbone est promis à une forte croissance au cours de la prochaine décennie. Les MWCNT restant dominants dans les applications massives et économiques, et les SWCNT devenant de plus en plus commercialement viables pour les applications critiques en termes de performances, le marché atteint sa maturité. Les mesures visant à accroître la capacité, à améliorer la pureté et l'uniformité, à pénétrer les marchés d'applications en aval, à assurer la durabilité et à établir des partenariats judicieux détermineront les gagnants. Des zones géographiques comme l'Asie-Pacifique devraient dominer en termes de volume, tandis que l'Amérique du Nord et l'Europe se livrent une lutte acharnée dans les secteurs de haute technologie, réglementés et à marges élevées.

Foire aux questions (FAQ)

Quelle est la différence entre les SWCNT et les MWCNT, et pourquoi est-ce important ?

Les SWCNT sont des feuilles de graphène individuelles enroulées en tubes ; les MWCNT sont constitués de plusieurs tubes concentriques de graphène. Les SWCNT présentent généralement des caractéristiques électriques plus précises, peuvent être semi-conducteurs, plus légers et plus fins, mais leur fabrication uniforme est plus difficile et coûteuse. Les MWCNT sont plus résistants, moins coûteux et utilisés lorsque la précision est moins importante.

Quelle est la force motrice derrière la demande de CNT ?

Principaux facteurs moteurs : les besoins en matériaux plus légers, plus résistants et plus conducteurs (par exemple dans les automobiles, les avions, l’électronique), l’augmentation du stockage d’énergie (batteries, supercondensateurs), la miniaturisation de l’électronique et l’importance croissante accordée aux matériaux durables et à hautes performances.

Quels sont les principaux obstacles à une utilisation plus large des nanotubes de carbone ?

Coût de production (en particulier des SWCNT de haute pureté), défis de la production évolutive, problèmes de réglementation/sécurité, concurrence d'autres matériaux et maintien de la cohérence des propriétés d'un lot à l'autre.

Comment la réglementation impacte-t-elle le marché ?

Les réglementations concernent l'empreinte environnementale (émissions de production, empreinte carbone), la santé et la sécurité (inhalation, exposition aux NTC) et, sur certains marchés, les réglementations relatives aux nanomatériaux. La conformité entraîne des coûts et peut freiner l'adoption, mais elle encourage également des pratiques plus sûres et plus durables.

Le marché est-il plus adapté aux applications en vrac ou aux applications de précision haut de gamme ?

Les deux. Les applications en vrac (composites, renforcement, additifs de conductivité) génèrent des volumes importants, tandis que les applications de précision (électronique, capteurs, composants SWCNT) offrent généralement des marges plus élevées. La réussite dépendra de l'équilibre entre ces deux aspects pour optimiser le rendement.