Los nanotubos de carbono (NTC), moléculas tubulares compuestas por láminas enrolladas de grafeno, poseen propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas excepcionales. Existen en dos formas principales: NTC de pared simple (NTSW) y NTC de pared múltiple (NTMW). Gracias a su alta relación resistencia-peso, conductividad, flexibilidad y dimensiones nanométricas, se utilizan cada vez más en electrónica, almacenamiento de energía, materiales compuestos, sensores y aplicaciones biomédicas.

Se prevé que el tamaño del mercado de nanotubos de carbono alcance los 18.010 millones de dólares estadounidenses en 2031, frente a los 6.450 millones de dólares estadounidenses en 2023. Se prevé que el mercado tenga una CAGR del 13,7 % entre 2023 y 2031.

Segmentos clave

Por tipo

Nanotubos de carbono de paredes múltiples

Nanotubos de carbono de pared simple

Por aplicación

Electrónica y semiconductores

Almacenamiento de energía

Compuestos estructurales

Aeroespacial y Defensa

Médico

Obtenga un informe de muestra: https://www.theinsightpartners.com/sample/TIPRE00004215

Estrategias de crecimiento

Gasto en I+D para mejorar la eficiencia de la producción (rendimiento, escala, uniformidad, pureza), reducir costos y crear nuevas técnicas de síntesis, por ejemplo, diseño mejorado del catalizador, CVD escalable o nuevos precursores.

Asociaciones, adquisiciones, colaboraciones : colaborar con empresas en tecnologías complementarias (por ejemplo, fabricantes de baterías, empresas de compuestos, OEM de productos electrónicos) o adquirir empresas con determinadas capacidades (por ejemplo, SWCNT de alta pureza).

Aumento de la capacidad de producción, especialmente en zonas con bajos costos de fabricación y una regulación favorable. Aumentar la capacidad de nanotubos de carbono de superficie (MWCNT) suele ser más sencillo; aumentar la de nanotubos de carbono de superficie (SWCNT) de alta pureza es más complejo, pero ofrece un alto margen de beneficio.

Desarrollo de la cadena de valor e integración vertical: ingresar a mercados posteriores (composites, electrónica, almacenamiento de energía) en lugar de ser un proveedor de CNT en bruto.

Sostenibilidad y fabricación ecológica: minimización del impacto ambiental, los residuos y el consumo de energía, fomento de la reciclabilidad y el uso de materias primas de origen biológico o carbono residual. Además, seguridad y cumplimiento normativo. Esto cobra mayor importancia para la aceptación del cliente y la regulación.

Tendencias futuras

Mayor pureza, control de quiralidad y homogeneidad de los SWCNT: a medida que la demanda de productos electrónicos, semiconductores, pantallas flexibles, etc. continúa creciendo, se requieren propiedades homogéneas (por ejemplo, comportamiento semiconductor versus metálico).

Integración de CNT en el almacenamiento de energía y los vehículos eléctricos: con la creciente adopción de vehículos eléctricos, los supercondensadores, los electrodos de batería y los aditivos conductores de las baterías serán los principales campos de aplicación.

Compuestos avanzados y materiales inteligentes: capacidad multifuncional de los materiales reforzados con CNT, por ejemplo, conductividad eléctrica/térmica + resistencia mecánica + detección potencial.

Aplicaciones biomédicas: administración de fármacos, imagenología, sensores, si se resuelven los problemas regulatorios y de toxicidad. La funcionalización de superficies será crucial.

Tendencias de sostenibilidad: procesos de producción menos ecológicos, materias primas renovables, reducción de la síntesis energética, reciclaje y normativa que mejora la seguridad ambiental de las operaciones. También en relación con la seguridad sanitaria y ambiental de los nanotubos de carbono (CNT).

Oportunidades:

Aumento de la demanda en las industrias de vehículos eléctricos, electrónica y aeroespacial de materiales ligeros, conductores y de alta resistencia.

Mercados emergentes: las empresas de Asia Pacífico o de las economías emergentes pueden capturar el crecimiento a medida que las industrias autóctonas cambian hacia materiales avanzados.

Usos específicos de alto margen: SWCNT para sensores, dispositivos cuánticos, usos de semiconductores, donde la funcionalidad es más importante que el precio.

Uso verde y sostenible: utilización de CNT en tecnologías de energía renovable (solar, supercondensadores) y construcción de procesos de producción respetuosos con el medio ambiente.

Desafíos:

Alto costo y capacidad limitada para ampliar la escala de SWCNT de alta pureza.

Cuestiones reglamentarias y de seguridad (toxicidad, medioambientales) principalmente para usos biomédicos o de consumo.

Competencia de otros materiales (grafeno, otros nanomateriales, incluso materiales tradicionales si las mejoras son suficientemente satisfactorias).

Fragmentación del mercado y propiedad intelectual / patentes y procesos propietarios.

Actores clave con desarrollos recientes

NanoLab Inc. (EE. UU.)

Descripción general:

NanoLab Inc. se dedica a la síntesis y comercialización de nanotubos de carbono y otros nanomateriales. Sus productos de nanotubos de carbono (CNT) se utilizan en la investigación y el desarrollo de diversas industrias, como la electrónica, la energía y la automoción.

Desarrollos recientes:

Existe información limitada sobre los desarrollos actuales de NanoLab Inc. en las fuentes citadas. Sin embargo, la empresa es reconocida por la calidad de sus productos de nanotubos de carbono (CNT) y sigue siendo un actor dominante en el sector de los nanomateriales.

Kumho Petrochemical Co. Ltd. (Corea del Sur)

Descripción general:

Kumho Petrochemical Co. Ltd. es una gran empresa química surcoreana dedicada a la fabricación de cauchos sintéticos, productos petroquímicos y la producción de materiales de alta tecnología, incluidos nanotubos de carbono.

Desarrollos recientes:

Kumho Petrochemical ha participado activamente en el desarrollo y la comercialización de CNT para diversas aplicaciones. Kumho utiliza sus productos de CNT para mejorar las propiedades de materiales de caucho y plástico, lo que impulsa el progreso de los sectores automotriz y electrónico.

Klean Industries Inc. (Canadá)

Descripción general:

Klean Industries Inc. es una empresa canadiense que se especializa en tecnologías de conversión de residuos en energía y en la fabricación de nanomateriales avanzados, incluidos nanotubos de carbono.

Desarrollos recientes:

Klean Industries ha liderado la innovación en la fabricación de nanotubos de carbono de alta calidad a partir de neumáticos y caucho de desecho. Empleando tecnología patentada, fruto de más de 35 años de investigación colaborativa, la empresa ha puesto en funcionamiento instalaciones para procesar más de 250 toneladas diarias de materia prima con alto contenido de carbono en nanomateriales.

En 2012, Klean Industries puso en marcha una planta a escala comercial para la producción de nanotubos de carbono (CNT) a partir de neumáticos de desecho, lo que supone un avance significativo en la innovación en tecnologías limpias y la producción sostenible de nanomateriales. La empresa también ha ampliado sus operaciones con nueva capacidad de procesamiento en India y Malasia para satisfacer la creciente demanda mundial de materias primas sostenibles en los sectores de neumáticos, plásticos y caucho.

Conclusión

El mercado de los nanotubos de carbono está preparado para un fuerte crecimiento durante la próxima década. Dado que los MWCNT siguen siendo la fuerza dominante en aplicaciones a granel y con un bajo coste, y que los SWCNT se están volviendo cada vez más prácticos comercialmente para aplicaciones de rendimiento crítico, el mercado está madurando. Las acciones en materia de escalado de la capacidad, mejoras en la pureza y la uniformidad, la penetración en los mercados de aplicaciones posteriores, la sostenibilidad y una asociación inteligente definirán a los ganadores. Se espera que regiones geográficas como Asia Pacífico dominen en términos de volumen, con América del Norte y Europa compitiendo fuertemente en las categorías de alta tecnología, reguladas y de alto margen.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuál es la diferencia entre SWCNT y MWCNT y por qué es importante?

Los SWCNT son láminas individuales de grafeno enrolladas en tubos; los MWCNT son varios tubos concéntricos de grafeno. Los SWCNT generalmente presentan características eléctricas más precisas, pueden ser semiconductores, más ligeros y delgados, pero su fabricación uniforme es más difícil y costosa. Los MWCNT son más resistentes, más económicos y se utilizan donde la precisión no es tan importante.

¿Cuál es la fuerza impulsora detrás de la demanda de CNT?

Factores impulsores clave: requisitos de materiales más livianos, más fuertes y más conductores (por ejemplo, en automóviles, aviones, productos electrónicos), aumento del almacenamiento de energía (baterías, supercondensadores), miniaturización de la electrónica y énfasis creciente en materiales sustentables y de alto rendimiento.

¿Cuáles son los mayores obstáculos para un uso más amplio de los CNT?

Costo de producción (en particular de SWCNT de alta pureza), desafíos en la producción escalable, cuestiones regulatorias y de seguridad, competencia de otros materiales y mantenimiento de la consistencia de las propiedades de un lote a otro.

¿Cómo impacta la regulación al mercado?

Las regulaciones se refieren a la huella ambiental (emisiones de producción, huella de carbono), la salud y la seguridad (inhalación, exposición a nanotubos de carbono) y, en ciertos mercados, a las regulaciones sobre nanomateriales. El cumplimiento conlleva costos y puede moderar la adopción, pero también fomenta prácticas más seguras y sostenibles.

¿Es el mercado mejor para aplicaciones a granel o para aplicaciones de precisión de alta gama?

Ambas. Las aplicaciones a gran escala (composites, refuerzos, aditivos de conductividad) generan grandes volúmenes, pero las aplicaciones de precisión (electrónica, sensores, dispositivos basados ​​en SWCNT) suelen ofrecer márgenes más altos. El éxito dependerá de equilibrar estas opciones para optimizar la rentabilidad.