MXenes（2D炭化物窒化物）市場 - 組成別、合成技術別、用途別 - 世界予測、2025年 - 2034年

MXenes（2Dカルバイド・ニトライド）市場規模

グローバルなMXenes（2Dカルバイド・ニトライド）市場は、2024年に6700万ドルの規模に達しました。同市場は、2025年に1億2500万ドルから2034年に19億4000万ドルに成長すると予測されており、複合年率成長率（CAGR）は35.6%となる見込みです。これは、Global Market Insights Inc.が発表した最新レポートによるとのことです。主な成長要因としては、ナノテクノロジーの最近の進歩、高度材料への新たな需要、エネルギー貯蔵および電子機器への投資増加が挙げられます。
 

MXenesは、MAX相から派生した2D遷移金属カルバイド、ニトライド、およびカーボニトライドのサブクラスであり、金属的な伝導性、親水性、表面化学、機械的柔軟性を兼ね備えた特徴的な材料として注目されています。
 

成長要因の一つとして、Liイオン、Naイオン、Znイオンなどの高度なエネルギー貯蔵システムの商業化が進んでいることが挙げられます。Ti₃C₂T_xなどのMXenesは、高い体積容量（~1500 F/cm³）や迅速なイオン輸送など、次世代のアノードやスーパーキャパシタ応用に極めて有望な電気化学的特性を示しています。自動車および電力網の電気化が進む中、効率的な材料への需要が高まっており、MXenesは世界的なエネルギー材料サプライチェーンにおいて高付加価値材料として位置付けられています。
 

電子機器および通信業界も重要な応用分野です。MXenesは優れた電気伝導性（~10,000 S/cm）と優れたEMIシールド性能（薄膜では>60 dB）を備えており、柔軟電子機器、アンテナ材料、RFシールド、センサーなどに応用されています。EMIシールド材料の需要は大幅に成長すると予想されており、MXenesは従来の金属ソリューションに比べて軽量で高性能な代替材料として注目されています。
 

バイオメディカルおよびヘルスケア業界では、MXenesはバイオセンサ、薬物配送、光熱療法、抗菌コーティングなどの革新的な応用が期待されています。Ti₃C₂T_xおよびNb₂C MXenesの生体適合性と細菌抑制特性に関する最近の発見が注目されています。北米、ヨーロッパ、アジア太平洋地域において、ナノテクノロジーを活用したデバイス、最小侵襲診断、スマートアクセスデバイスへのヘルスケアセクターの注目が高まり、機能化MXene材料の新たな多百万ドル規模のサブマーケットが開かれつつあります。

MXenes（2Dカルバイド・ニトライド）市場動向

• HFフリーが商業基準として台頭:従来のHFベースの湿式化学エッチングは、毒性、腐食、規制上のボトルネックなど、大規模産業応用に関する真の懸念を引き起こしています。この文脈において、企業および研究機関は、LiF + HClなどのin-situフッ化物生成や溶融塩エッチングなど、より安全でスケーラブル、またはコスト効率の高い戦略を開発しています。例えば、HFフリーエッチングに関連する特許の出願数は、欧州特許庁（EPO）によると、2020年から2023年の間に64%増加しており、産業界の強い関心を示しています。
   
• 未満足のエネルギー貯蔵応用からの需要増加:MXenes、特にTi₃C₂T_xおよびNb₂MXenesは、高率で大容量のエネルギー貯蔵技術が特徴的な市場のギャップを戦略的に埋めるために配置されています。  リチウムイオン電池がエネルギー貯蔵の風景を支配していましたが、電力密度、充電時間、ライフサイクルに関連する制限は、その大規模な市場への展開を妨げ続けています。  MXenesは、金属的な伝導性、拡散の低い障壁、および有利な親水性表面を組み合わせた独自のブレンドを提供し、超高速充放電能力を実現しながら長期的な安定性を維持する可能性があります。
   
• MXenesのイノベーションに向けた政府主導のコンソーシアム: 中国の科学技術省（MOST）は、2021年から2023年までのMXenesに特化した研究所に対して、ほぼ4000万ドルを投資しています。EUのグラフェンフラッグシッププロジェクトと韓国の国家ナノテクイニシアチブは、2D材料政策の一環としてMXenesを広範囲に含めています。これらのケースでは、アカデミアと産業の協力、特許活動、テクノロジーインキュベーターとライセンスプログラムを通じたMXenesの早期商業化を促進するためのトップダウンアプローチが採用されています。
   
• 機能化とカスタマイズによるアプリケーション特化型MXenes: MXeneのR&Dにおいて特に顕著な傾向は、表面機能化されたアプリケーション特化型MXenesであり、EMIシールドからバイオメディカルデバイスまで、さまざまな業界セクターに対応することを目的としています。現在の研究は、制御された終端基（–O、–OH、–Cl、–Br）と多層ヘテロ構造に焦点を当て、ユーザーサービス目標に対するより高い特異性を実現し、製品の安定性を向上させることを目指しています。
   

MXenes（2Dカルバイド・ニトライド）市場分析

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組成別にみると、市場は単一元素MサイトMXenes、多元素MサイトMXenes、Xサイト組成、表面終端に分かれています。単一元素MサイトMXenesセグメントは、2024年に3470万ドル、2034年に9億8990万ドルの収益を生み出し、CAGRは35.4%です。
 

• 単一元素MサイトMXenesセグメントは、MXenes組成タイプの中で最大の市場シェアを占めています。その高い市場シェアの理由は、合成のスケーラビリティが実証され、複数の重要な応用分野で高い性能を維持していることです。現在市場に出回っている商用および学術的なMXene製品の大部分は、Ti-MXenesに基づいており、特にTi₃C₂T_xはこれまでに最も広く研究されたMXeneです。明確な合成経路、再現性、実証された性能により、Ti-MXenesは産業開発が可能な段階に達しています。
   
• 性能面から見た単一元素MXenes（M=（例：Ti₂C、Ti₃C₂、Mo₂C、& Nb₂C））は、高い電子伝導率（>10,000 S/cm）、調整可能な表面化学、複数の酸化状態など、優れた特性を示しています。これらの特性は、スーパーキャパシタ、リチウムイオン電池、電磁干渉シールド、バイオセンサーなど、業界の高需要セクターにとって優れた候補となります。
   
• 現在の材料科学および表面機能化の作業の大部分は、新しい材料（フッ素フリー合成技術、改善された酸化抵抗性スキーム、ポリマー-MXene複合材料など）に関するものであり、このカテゴリーに分類されます。これらの材料は、改良されたまたはアプリケーション特化型MXenesのベーステンプレートであり、その商業的および学術的な重要性を高めています。
   
• このカテゴリは、コストパフォーマンスの観点からも価値があります。チタンおよびモリブデンをベースとしたMAX相は、タンタル、ハフニウム、希少な高エントロピー化合物などに比べて比較的安価で、世界中で入手しやすいです。チタンベースのMXenesの製造方法とプロトコルは確立されており、収率と安全性を向上させ、製造コストとリスクを削減することで、大規模生産と商業化の目標に貢献しています。
   

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用途別では、MXenes（2Dカーバイド・ニトライド）市場はエネルギー貯蔵・変換、電子・通信、環境・水処理、バイオメディカル・ヘルスケア、自動車・輸送、航空宇宙・防衛に分かれています。2024年には、エネルギー貯蔵・変換セグメントが最大の市場シェアを占め、39.8%のシェアを占めました。
 

• Ti₃C₂T_xやNb₂Cなどの2D MXenesは、高い金属様伝導性、酸化還元活性表面、イオンを挿入するための層状構造を持つことで、イオンの迅速かつ効率的な輸送や高表面容量の充電貯蔵に最適な組み合わせを提供しています。
   
• リチウムイオンおよびナトリウムイオン電池において、MXenesは低い熱力学的（または拡散）バリア（Li⁺ の場合は約0.017 eV）と強い擬似キャパシタンス特性を示すため、高容量アノードとして提案されています。研究では、Ti₃C₂T_xアノードが380-450 mAh/gの特定容量と2000サイクルを超えるサイクル性能を達成したと報告されています。
   
• スーパーキャパシタ市場セグメントも、MXenesが超高容量（~1500 F/cm³）を実現し、活性炭素を上回るため、高影響サブセグメントとして注目されています。特に現在の設計とスペース要件に関しては、再生ブレーキシステムやグリッドバランス用のハイブリッドキャパシタデバイスへのシフトが進んでいます。
   
• さらに、柔軟性のあるウェアラブルスーパーキャパシタ用のMXeneベースのインクの革新も、消費者電子およびIoT市場で注目を集めています。
   

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Adden Energy: Adden Energyはハーバード大学のスピンオフ企業で、固体電池およびスーパーキャパシタ向けのMXene生産能力をスケーラブルに開発しています。同社は独自のロール・ツー・ロール合成プラットフォームを使用して、EV、グリッドストレージなどの大型Ti₃C₂ フィルムを生産し、HFフリーエッチングの環境安全性に焦点を当てています。
 

Beike New Materials: Beikeは中国最大のMXene商業供給者の1つで、バッテリーOEMおよびその他のナノマテリアル統合業者向けのバルクTi₃C₂T_xおよびNb₂C MXeneパウダーを提供しています。Beikeは清華大学と密接な関係を維持しており、研究に基づく革新と低コストの垂直統合モデルを組み合わせたアプローチを採用し、コスト効率の高い産業規模の生産を実現しています。
 

2D Layer: 2D Layerは、EMIシールド、航空宇宙、ウェアラブルセンサーなどの応用向けに多機能MXeneコーティングを開発しています。同社は材料の表面終端制御能力と導電性フィルムの形成に関する強力な知的財産を保有しています。同社は米国防契約業者と協力し、これらのプロジェクトでは直接応用材料工学に取り組んでいます。
 

Advanced Quantum Technologies: チェコ共和国のAQTは、印刷電子および光学応用向けの高純度MXeneインクを開発しています。同社はEU資金提供コンソーシアムの一員であり、スマートサーフェスおよびIoTコンポーネント向けの機能MXene-ポリマー複合材料を開発しています。
 

MXene Materials Inc.: カナダのMXene Materials Inc.は、北米のバイオメディカルおよび環境市場をターゲットに、センサー、薬物送達システム、水処理向けのバイオ機能化MXeneを開発しています。同社は、ソリューションベースのカスタムプラットフォームを使用して、ニッチで規制の厳しい市場向けの製品を開発し、需要が増加しています。
 

MXenes（2Dカーバイド・ニトライド）業界ニュース

• 2024年6月、MXene Materials Incは、カナダに拠点を置く臨床診断会社との共同開発により、生体機能化MXene分散液の初のラインナップを医療用埋め込みセンサー向けに発売したと発表しました。
   
• 2024年5月、Advanced Quantum Technologiesは、EUホライズン基金から300万ドルの助成金を受け、IoTセンサーのスマート製造業界への統合に向けた印刷可能なMXene-ポリマー導電性インクの開発と実証を行うことを発表しました。
   
• 2024年4月、2D Layerは、米国国防総省と技術ライセンス契約を締結し、次世代軍用機プラットフォーム向けのMXeneを用いたEMIシールド応用ソリューションの開発と実証を行うことを発表しました。
   
• 2024年3月、顧客の需要に応じて、Beike New Materialsは、MXene生産施設（中国・蘇州）において、スーパーキャパシタおよびEMIシールド用のMXene応用分野で月間生産量を250kg（約550ポンド）増産することができました。
   
• 2024年2月、Adden Energyは、ロール・ツー・ロールコーティング技術と、固体状リチウムバッテリーでの過去の応用実績により、HFフリーのTi₃C₂ MXeneフィルムのパイロットスケール生産に成功したと報告しました。

MXenes（2Dカルバイド・ニトライド）市場調査レポートには、2021年から2034年までの収益（USD百万ドル）および数量（トン）の推定値と予測値を含む、業界の包括的な分析が含まれています

市場、組成別

• 単一元素M部位MXenes 
  • チタンMXenes 
  • バナジウムMXenes 
  • ニオブMXenes 
  • モリブデンMXenes 
  • その他の単一元素MXenes
• 多元素M部位MXenes 
  • 固溶体MXenes 
  • 順序付けられた二重M MXenes
  • 高エントロピーMXenes 
• X部位組成 
  • 純カルバイド 
  • 純ニトライド 
  • カーボニトライド 
• 表面終端 
  • フッ素終端MXenes 
  • 酸素/ヒドロキシル終端MXenes 
  • 塩素終端MXenes 
  • 混合終端 

市場、合成技術別

• 化学エッチング方法 
  • フッ化物ベースエッチング 
  • HFフリー化学エッチング
• 物理/電気化学方法 
  • 電気化学エッチング 
  • 熱方法 
• ボトムアップ合成 
  • 蒸着 
  • 溶液ベース合成 

市場、応用別

• エネルギー貯蔵＆変換 
  • 電気化学エネルギー貯蔵 
  • 電気化学変換応用 
• 電子機器＆通信 
  • 電磁応用 
  • 電子部品 
• 環境＆水処理 
  • 水浄化 
  • 空気処理 
• バイオメディカル＆ヘルスケア 
  • 診断応用 
  • 治療応用 
• 自動車＆輸送 
  • 電気自動車部品 
  • 構造応用 
• 航空宇宙＆防衛 
  • 構造材料 
  • 電子戦応用

上記の情報は、以下の地域および国に提供されています：

• 北米 
  • アメリカ
  • カナダ
• ヨーロッパ 
  • ドイツ
  • イギリス
  • フランス
  • スペイン
  • イタリア
  • その他ヨーロッパ
• アジア太平洋 
  • 中国
  • インド
  • 日本
  • オーストラリア
  • 韓国
  • その他アジア太平洋
• ラテンアメリカ 
  • ブラジル
  • メキシコ
  • アルゼンチン
  • その他ラテンアメリカ
• 中東・アフリカ 
  • サウジアラビア
  • 南アフリカ
  • UAE
  • その他中東・アフリカ