Mercado de MXenos (carburos y nitruros 2D): por composición, tecnología de síntesis y aplicación - Pronóstico global, 2025-2034

Tamaño del mercado de MXenes (Carburos Nitruros 2D)

El mercado global de MXenes (Carburos Nitruros 2D) se valoró en USD 67 millones en 2024. Se espera que el mercado crezca de USD 125 millones en 2025 a USD 1.94 mil millones en 2034, con una CAGR del 35.6%, según el último informe publicado por Global Market Insights Inc. Los principales impulsores del crecimiento incluyen los recientes avances en nanotecnología, la nueva demanda de materiales avanzados y el aumento de las inversiones en almacenamiento de energía y electrónica.
 

Los MXenes, una subclase de carburos, nitruros y carbonitruros de metales de transición 2D derivados de fases MAX, se presentan como materiales altamente útiles con su combinación distintiva de conductividad metálica, hidrofilicidad, química superficial y características de flexibilidad mecánica.
 

Un factor clave de crecimiento es la creciente comercialización de sistemas avanzados de almacenamiento de energía, como baterías de Li-Ion, Na-ion y Zn-ion. Los MXenes como Ti₃C₂T_x han mostrado propiedades electroquímicas extremadamente favorables, como alta capacitancia volumétrica (~1500 F/cm³) y transporte rápido de iones, para aplicaciones de ánodos y supercondensadores de próxima generación. La electrificación de los sectores automotriz y de la red está llevando a una fuerte demanda de materiales eficientes, y los MXenes se posicionan como materiales de alto valor en la cadena de suministro de materiales energéticos a nivel mundial.
 

La industria de la electrónica y las telecomunicaciones también es un área de aplicación importante. Con una conductividad eléctrica excepcional (~10,000 S/cm) y buenas actuaciones de blindaje EMI (>60 dB para películas delgadas), los MXenes se están integrando en electrónica flexible, materiales de antena, blindaje RF y sensores. Se espera que la demanda de materiales de blindaje EMI crezca a una CAGR significativa y los MXenes se presentan como alternativas ligeras y de alto rendimiento a las soluciones metálicas tradicionales.
 

En la industria biomédica y de la salud, los MXenes tienen aplicaciones revolucionarias en biosensores, administración de medicamentos, terapia fototérmica y recubrimientos antibacterianos. Recientes descubrimientos de propiedades de biocompatibilidad e inhibición bacteriana para los MXenes Ti₃C₂T_x  y Nb₂C han surgido. El creciente énfasis del sector de la salud en dispositivos habilitados por nano, diagnósticos mínimamente invasivos y dispositivos de acceso inteligentes está abriendo nuevos submercados de millones de dólares para materiales de MXene funcionalizados en América del Norte, Europa y Asia Pacífico.

Tendencias del mercado de MXenes (Carburos Nitruros 2D)

• El auge de hf-libre como estándar comercial: La grabado químico húmedo convencional basado en HF plantea preocupaciones genuinas relacionadas con toxicidad, corrosión y cuellos de botella regulatorios para aplicaciones industriales a gran escala.  En este contexto, las empresas y los centros de investigación han desarrollado estrategias de generación in situ de fluoruro (por ejemplo, LiF + HCl) y grabado con sales fundidas que son más seguras, escalables y / o rentables.  A modo de ejemplo, el panorama de patentes asociado con el grabado sin HF ha crecido un 64% entre 2020 y 2023, según la Oficina Europea de Patentes (EPO), lo que indica un fuerte interés industrial.
   
• Aumento de la demanda de aplicaciones de almacenamiento de energía no satisfechas: Los MXenes, en particular Ti₃C₂T_x y Nb₂C, están estratégicamente posicionados para llenar vacíos en mercados caracterizados por tecnología de almacenamiento de energía de alta tasa y gran capacidad.  Mientras las baterías de iones de litio poblaban el paisaje del almacenamiento de energía, las limitaciones asociadas con la densidad de potencia, el tiempo de carga y el ciclo de vida continúan impidiendo su mayor despliegue en el mercado.  Los MXenes pueden ofrecer una mezcla distintiva de conductividad metálica, bajas barreras para la difusión y superficies hidrofílicas favorables que pueden proporcionar capacidades de carga/descarga ultra-rápidas mientras mantienen la estabilidad a largo plazo.
   
• Consorcios financiados por el gobierno para la innovación en MXenes: El Ministerio de Ciencia y Tecnología de China (MOST) ha destinado casi USD 40 millones hacia laboratorios enfocados en MXenes desde 2021-2023. El proyecto Graphene Flagship de la UE y la Iniciativa Nacional de Nanotecnología de Corea han incluido los MXenes como parte de grupos más amplios para políticas de materiales 2D. En todos estos casos, se está aplicando un enfoque de arriba hacia abajo para facilitar una mayor colaboración académica-industrial, actividad de patentes y comercialización temprana de MXenes a través de incubadoras tecnológicas y programas de licencias.
   
• MXenes específicos para aplicaciones mediante funcionalización y personalización: Otra tendencia que es particularmente evidente en la I+D de MXenes son los MXenes funcionalizados en superficie y optimizados para aplicaciones específicas, dirigidos a abordar diversos sectores industriales, desde el blindaje de EMI hasta dispositivos biomédicos. La investigación ahora está orientada hacia grupos de terminación controlados (–O, –OH, –Cl, –Br) y heterostructuras multicapa con el fin de lograr una mayor especificidad hacia los objetivos de servicio del usuario mientras se mejora la estabilidad de los productos.
   

Análisis del mercado de MXenes (Carburos y Nitruros 2D)

Obtenga más información sobre los segmentos clave que conforman este mercado

Descargar PDF Gratis

Basado en la composición, el mercado se divide en MXenes de sitio m de un solo elemento, MXenes de sitio m de múltiples elementos, composición de sitio x y terminación superficial. El segmento de MXenes de sitio m de un solo elemento generó ingresos de USD 34.7 millones en 2024 y USD 989.9 millones en 2034 con una CAGR del 35.4%.
 

• El segmento de MXenes de sitio M de un solo elemento tiene la mayor participación en el mercado de los tipos de composición de MXenes. Las razones de su alta participación en el mercado se deben a la escalabilidad demostrada en la síntesis y al alto rendimiento continuo en varias aplicaciones importantes. La mayoría de los productos de MXenes comerciales y académicos en el mercado o desarrollados hasta la fecha se basan en Ti-MXenes, predominantemente Ti₃C₂T_x como el primer y más estudiado MXene hasta la fecha. La ruta de síntesis bien definida, la reproducibilidad y el rendimiento demostrado han posicionado a los Ti-MXenes en un punto en el que el desarrollo industrial de MXenes es factible.
   
• Desde la perspectiva del rendimiento, los MXenes de un solo elemento (M= (por ejemplo, Ti₂C, Ti₃C₂, Mo₂C, & Nb₂C)) han mostrado excelentes propiedades, incluyendo alta conductividad electrónica (>10,000 S/cm), química superficial ajustable y múltiples estados de oxidación. Estas características los convierten en un buen candidato para los sectores de alta demanda de la industria, por ejemplo, supercondensadores, baterías de iones de litio, blindaje contra interferencias electromagnéticas y biosensores.
   
• La mayoría de los trabajos actuales de ciencia de materiales y funcionalización superficial que involucran nuevos materiales, como técnicas de síntesis sin flúor, esquemas mejorados de resistencia a la oxidación y compuestos polímero-MXene, entran en esta categoría. Estos materiales son los modelos base para MXenes modificados o específicos para aplicaciones, lo que añade a su importancia comercial y académica.
   
• Esta categoría también es valiosa debido al beneficio de costo. Las fases MAX basadas en titanio y molibdeno son algo menos costosas y más fácilmente disponibles en todo el mundo que elementos como Ta, Hf y compuestos de alta entropía raros. Existen métodos establecidos y métodos de producción y protocolos para fabricar MXenes basados en Ti que mejoran el rendimiento y la seguridad, junto con la reducción de costos de fabricación y riesgos, en relación con el objetivo de escalamiento y comercialización.
   

Obtenga más información sobre los segmentos clave que conforman este mercado

Descargar PDF Gratis

Basado en la aplicación, el mercado de MXenes (2D Carbides Nitrides) se divide en almacenamiento y conversión de energía, electrónica y telecomunicaciones, medio ambiente y tratamiento de agua, biomédico y salud, automotriz y transporte, aeroespacial y defensa. En 2024, el segmento de almacenamiento y conversión de energía mantuvo la mayor participación de mercado, con una participación del 39.8%.
 

• Los MXenes 2D como Ti₃C₂T_x y Nb₂C han sido destacados por una combinación óptima de alta conductividad tipo metálica, superficies redox-activas y grandes estructuras en capas que contienen canales para intercalación de iones, lo que los hace ideales para el transporte rápido y eficiente de iones, así como para el almacenamiento de carga de alta capacidad superficial.
   
• Dentro de las baterías de iones de litio y sodio, se ha propuesto el uso de MXenes como ánodos de alta capacidad debido a las bajas barreras termodinámicas (o de difusión) (~0.017 eV para Li⁺ ) y el fuerte comportamiento pseudocapacitivo que se puede esperar. Los estudios han reportado ánodos de Ti₃C₂T_x que alcanzan capacidades específicas del orden de 380-450 mAh/g y ciclos de más de 2000.
   
• El segmento del mercado de supercondensadores también se considera un subsegmento de alto impacto donde los MXenes permiten una capacitancia volumétrica ultra-alta (~1500 F/cm³) y superan al carbón activado, particularmente con los diseños y requisitos de espacio actuales, con un cambio hacia dispositivos capacitados híbridos para su uso en sistemas de frenado regenerativo y equilibrio de la red.
   
• Además, las innovaciones relacionadas con tintas basadas en MXene para supercondensadores flexibles y portátiles están ganando tracción en los mercados de electrónica de consumo y el Internet de las Cosas (IoT).
   

¿Busca datos específicos de una región?

Descargar PDF Gratis

Mercado de MXenes (2D Carbides Nitrides) en América del Norte

• EE. UU. sigue siendo la autoridad líder en investigación fundamental sobre MXenes, representando las contribuciones de la Universidad de Drexel, el lugar de nacimiento de los MXenes en 2011. El ecosistema de innovación de EE. UU. sigue orientado al desarrollo de propiedad intelectual, aplicaciones para productos de grado militar y rutas sintéticas que puedan ser escalables y alineadas con la seguridad ambiental.
   
• La financiación gubernamental sigue impulsando la investigación de MXenes que, en última instancia, facilitará aplicaciones de grado militar. Entidades como el Departamento de Energía (DOE), NSF y DARPA han proporcionado financiación para proyectos que desarrollarán blindaje EMI basado en MXenes, sistemas de energía híbridos y biosensores portátiles.
   
• En el lado comercial, hay varias empresas emergentes y de tecnología profunda, como Adden Energy, 2D Layer y MXeneTech, que están comenzando esfuerzos para escalar, en muchos casos, junto con laboratorios nacionales o empresas de defensa. Las empresas están analizando la síntesis piloto a escala de rollo a rollo, el grabado sin HF y la producción de láminas ultra grandes para su aplicación en semiconductores y sistemas aeroespaciales.
   

Mercado de MXenes (Carburos y Nitruros 2D) en Europa

• El mercado de cultivos de aceite especializados en Europa está fuertemente orientado hacia la sostenibilidad, la trazabilidad y la producción orgánica, con países como Francia, Alemania e Italia liderando el camino. Un número creciente de aceites especializados, como el aceite de oliva, el aceite de colza y el aceite de linaza, están experimentando una mayor demanda, y tanto la Política Agrícola Común (PAC) de la Unión Europea como las iniciativas del Pacto Verde fomentan prácticas agrícolas respetuosas con el medio ambiente que apoyan el creciente cultivo de cultivos de aceite especializados. Como resultado de la significativa industria de alimentos procesados y la conciencia del consumidor sobre la salud y el bienestar, la industria de cultivos de aceite especializados en Europa está experimentando un crecimiento.
   
• En el este, Ucrania y Rumanía se están desarrollando como grandes proveedores de aceite de girasol y aceite de colza, basados tanto en un clima favorable como en las muchas hectáreas de tierra cultivable que estos países tienen disponibles. Estos países están invirtiendo tanto en sus operaciones agrícolas como en sus capacidades de procesamiento, lo que ha mejorado el rendimiento y la calidad, convirtiendo a Europa del Este en un proveedor importante para Europa Occidental y más allá.
   

Mercado de MXenes (Carburos y Nitruros 2D) en Asia Pacífico

• La industria de MXenes (Carburos y Nitruros 2D) en China generó ingresos por USD 12.2 millones en 2024. Se proyecta que el mercado de China crecerá a una CAGR del 35.9%, alcanzando USD 360.1 millones para 2034, impulsado por el aumento del consumo.
   
• China actualmente lidera la industrialización de MXenes, utilizando su control integral de materiales precursores y capacidades de fabricación, junto con las capacidades de I+D patrocinadas por el gobierno. Varias iniciativas existentes han priorizado específicamente polímeros 2D avanzados, carburos y nitruros, colectivamente denominados nanomateriales, para aplicaciones de almacenamiento de energía, defensa y biomédicas.
   
• Una tendencia especialmente relevante para los MXenes es la escalada comercial de polvos y suspensiones basados en Ti₃C₂T_x. Empresas en China, como Beijing Beike New Materials y Suzhou Tudeng Materials, así como startups lanzadas por investigadores universitarios, han comenzado a escalar la producción utilizando tanto síntesis sin HF como síntesis mecanoquímica ideal para la fabricación.

Mercado de MXenes (Carburos y Nitruros 2D) en América Latina

• El mercado de cultivos de aceite especializados en América Latina se impulsa por factores agroclimáticos favorables y orientación a la exportación; Brasil y Argentina son los dos mayores productores de aceite de soja y girasol, pero las tendencias han mostrado una dirección hacia cultivos de nicho/micro, como la chía y el sacha inchi. Los incentivos gubernamentales para prácticas agrícolas sostenibles y procesamiento de valor agregado están cultivando la emergencia de cultivos de aceite especializados en conjunto con los commodities existentes. En Brasil, la preferencia por biodiésel y las iniciativas renovables para la producción de energía están abriendo oportunidades para los cultivos de aceite.
   

Mercado de MXenes (Carburos y Nitruros 2D) en Oriente Medio y África

• El MEA ofrece diversidad de paisajes para cultivos especializados, con ejemplos de países del norte de África como Marruecos y Túnez siendo un ejemplo de producción superior de aceite de oliva. Los programas gubernamentales están promoviendo el sector del olivo revitalizando la producción y desarrollando las exportaciones mediante la inversión en mejoras de calidad y planes de certificación. El MEA también está comenzando a capitalizar su patrimonio agrícola y clima adecuado para cultivos de aceite como una nueva fuente de cultivos de aceite especializados de alto valor.
   

Participación de mercado de MXenes (Carburos y Nitruros 2D)

Las 5 principales empresas en la industria de los MXenes (Carburos Nitruros 2D) son Beike 2D Materials Co., Ltd., ACS Material LLC, 6Carbon Technology (Shenzhen) Co., Ltd., Nanjing XFNANO Materials Tech Co., Ltd. y Sigma-Aldrich (Merck KGaA). La dinámica competitiva del mercado global de MXenes aún está evolucionando, pero se centra más en una amalgamación de spin-offs académicos, empresas de deep-tech y empresas de materiales avanzados, particularmente de EE. UU., China y Europa.
 

La competencia se basa tanto en la pureza del material y la escala de producción, como en la profundidad de las innovaciones patentadas y los métodos de síntesis de baja toxicidad. Por ejemplo, vemos a Adden Energy con una posición líder en productos escalables de roll-to-roll de películas de Ti₃C₂T_x desarrolladas para supercondensadores, y Beike New Materials se enfoca en el suministro de polvos a granel de tipo MXenes optimizados para aplicaciones de litio-ión. La mayoría de las empresas se alinean con instituciones de investigación para co-desarrollar funcionalizaciones específicas para aplicaciones de interés.

Dado el estado incipiente del mercado, la innovación de productos es generalmente más significativa que el precio. Las empresas están desarrollando métodos sin HF y ecológicos; tecnologías para ajustar las terminaciones superficiales; e integraciones a nivel de dispositivo. En valor estratégico, aunque la innovación es importante, también es una función de las patentes que forman las formulaciones y las asociaciones para la eficiencia de llegada al mercado.
 

Empresas del mercado de MXenes (Carburos Nitruros 2D)

• Adden Energy: Adden Energy es una empresa spin-off de la Universidad de Harvard que desarrolla capacidades de producción escalable de MXene para su uso en baterías de estado sólido y supercondensadores. La empresa utiliza una plataforma de síntesis propietaria de roll-to-roll para producir películas de Ti₃C₂  de gran formato para aplicaciones en vehículos eléctricos, almacenamiento en la red, y se enfoca en la seguridad ambiental del uso de grabado sin HF.
   
• Beike New Materials: Beike es uno de los mayores proveedores comerciales de MXenes en China, incluyendo polvos de Ti₃C₂T_x y Nb₂C MXene para OEM de baterías y otros integradores de nanomateriales. Beike mantiene estrechas relaciones con la Universidad de Tsinghua, confiando en un enfoque híbrido de innovación basada en investigación y manteniendo un modelo de bajo costo, verticalmente integrado para una producción industrial a gran escala y rentable.
   
• 2D Layer: 2D Layer desarrolla recubrimientos multifuncionales de MXene para aplicaciones en blindaje EMI, aerospacial y sensores para wearables. La empresa tiene una fuerte propiedad intelectual en la capacidad de controlar las terminaciones superficiales de los materiales y la formación de películas conductoras. Ha trabajado con contratistas de defensa de EE. UU. y en estos proyectos, trabaja con ingeniería de materiales directa a la aplicación.
   
• Advanced Quantum Technologies: La República Checa AQT está trabajando con tintas de MXene de alta pureza para electrónica impresa y aplicaciones fotónicas. La empresa es parte de consorcios financiados por la UE y está desarrollando compuestos de MXene-polímero funcionales para superficies inteligentes y componentes de Internet de las Cosas (IoT), en aplicaciones industriales.
   
• MXene Materials Inc.: Canadá Enfocándose en el mercado biomédico y ambiental de Norteamérica, MXene Materials Inc. está desarrollando MXenes biofuncionalizados para sensores, sistemas de administración de medicamentos y purificación de agua. La empresa está personalizando formulaciones para los clientes, utilizando una plataforma de personalización basada en solución, para desarrollar productos para mercados regulados de nicho con demanda creciente.
   

Noticias de la industria de MXenes (Carburos Nitruros 2D)

• En junio de 2024, MXene Materials Inc anunció que ha lanzado su primera línea de dispersiones de MXene biofuncionalizadas para sensores médicos implantables en colaboración con una empresa de diagnóstico clínico, ubicada en Canadá.
   
• En mayo de 2024, Advanced Quantum Technologies anunció que han recibido con éxito una subvención de USD 3 millones del Horizonte de la UE para desarrollar y demostrar tintas conductoras de MXene-polímero imprimibles para la integración de aplicaciones de sensores IoT en sectores industriales de fabricación inteligente.
   
• En abril de 2024, 2D Layer completó un acuerdo de licencia tecnológica con el Departamento de Defensa de EE. UU. para el desarrollo y demostración de una solución de blindaje EMI basada en MXene para plataformas de aeronaves militares de próxima generación.
   
• En marzo de 2024, en respuesta a la demanda de sus clientes, Beike New Materials logró aumentar la producción en 250 kg/mes (alrededor de 550 lb/mes) para aplicaciones de MXene en supercapacitores y blindaje EMI en su instalación de producción de MXene, ubicada en Suzhou, China.
   
• En febrero de 2024, Adden Energy informó que ha producido con éxito películas de MXene Ti₃C₂ a escala piloto, libres de HF, en su enfoque de aplicación previsto una vez más debido a su método de recubrimiento de rollo a rollo y su valorización previa en baterías de litio de estado sólido.

El informe de investigación del mercado de MXenes (carburo y nitruro 2D) incluye una cobertura exhaustiva de la industria, con estimaciones y pronósticos en términos de ingresos (USD Millones) y volumen (Toneladas) desde 2021 hasta 2034, para los siguientes segmentos:

Mercado, por Composición

• MXenes de sitio M de un solo elemento 
  • MXenes de titanio 
  • MXenes de vanadio 
  • MXenes de niobio 
  • MXenes de molibdeno 
  • Otros MXenes de un solo elemento
• MXenes de sitio M de múltiples elementos 
  • MXenes de solución sólida 
  • MXenes dobles ordenados M
  • MXenes de alta entropía 
• Composición del sitio X 
  • Carburos puros 
  • Nitruros puros 
  • Carbonitruros 
• Terminación superficial 
  • MXenes terminados en flúor 
  • MXenes terminados en oxígeno/hidroxilo 
  • MXenes terminados en cloro 
  • Terminaciones mixtas 

Mercado, por Tecnología de Síntesis

• Métodos de grabado químico 
  • Grabado basado en fluoruro 
  • Grabado químico sin HF
• Métodos físicos / electroquímicos 
  • Grabado electroquímico 
  • Métodos térmicos 
• Síntesis de abajo hacia arriba 
  • Deposición en fase vapor 
  • Síntesis basada en solución 

Mercado, por Aplicación

• Almacenamiento y conversión de energía 
  • Aplicaciones de almacenamiento de energía electroquímica 
  • Aplicaciones de conversión electroquímica 
• Electrónica y telecomunicaciones 
  • Aplicaciones electromagnéticas 
  • Componentes electrónicos 
• Medio ambiente y tratamiento de agua 
  • Purificación de agua 
  • Tratamiento de aire 
• Biomedicina y atención médica 
  • Aplicaciones de diagnóstico 
  • Aplicaciones terapéuticas 
• Automoción y transporte 
  • Componentes de vehículos eléctricos 
  • Aplicaciones estructurales 
• Aeroespacial y defensa 
  • Materiales estructurales 
  • Aplicaciones de guerra electrónica

La información anterior se proporciona para las siguientes regiones y países:

• América del Norte 
  • EE. UU.
  • Canadá
• Europa 
  • Alemania
  • Reino Unido
  • Francia
  • España
  • Italia
  • Resto de Europa
• Asia Pacífico 
  • China
  • India
  • Japón
  • Australia
  • Corea del Sur
  • Resto de Asia Pacífico
• América Latina 
  • Brasil
  • México
  • Argentina
  • Resto de América Latina
• Medio Oriente y África 
  • Arabia Saudita
  • Sudáfrica
  • EAU
  • Resto de Medio Oriente y África