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世界のカーボンナノチューブ市場は、2024年に13.1億米ドルと評価され、2024年から2029年にかけて14.9%の年率で成長し、2029年には26.3億米ドルに達すると予測されています。アジア太平洋地域におけるエレクトロニクスと半導体の需要の高さと、軽量で低炭素排出の自動車の需要の高まりが、カーボンナノチューブ市場を推進する顕著な原動力となっています。アジア太平洋地域の多層カーボンナノチューブは、ブームが期待され、カーボンナノチューブの需要の増加をもたらします。単層カーボンナノチューブとは対照的に、多層カーボンナノチューブは数層のグラフェンシートを巻いてチューブ状にしたもので、直径は単層カーボンナノチューブの数倍、一般に2～100 nm。多層カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブが示す機械的および導電的特性の多くを共有していますが、多層カーボンナノチューブの層状構造により、機械的強度と化学的安定性が向上しています。多層カーボンナノチューブのような複合材料は、層がより大きな変形や応力に耐えることができるため、構造補強材、ポリマー中の導電性添加剤、放熱材料など、優れた熱的・機械的安定性を必要とする用途に使用されています。
カーボンナノチューブ市場における魅力的な機会
アジア太平洋
アジア太平洋地域の市場成長は、エネルギー貯蔵最終用途産業の成長と医療製品の急増に起因しています。
構造用複合材料と医療産業からの需要増加が世界のカーボンナノチューブ市場の成長を促進。
M&A、投資と拡張は、この市場で事業展開する企業が採用する主要戦略です。
構造用複合材料産業と電子・半導体最終用途産業は、新興国市場成長の2大チャンス。
世界のカーボンナノチューブ市場は、予測期間中に金額ベースでCAGR 14.9%で成長すると予測されています。
カーボンナノチューブの世界市場ダイナミクス
原動力：アジア太平洋地域におけるエレクトロニクスおよび半導体需要の増加
現在、アジア太平洋地域は、インド、中国、台湾などの国々における市場需要の増加により、カーボンナノチューブ（CNT）の最も有望な市場となっています。この地域は、電子製品の生産がCNTの高い需要を生み出すと考えられる電子機器製造業の成長によってさらに支えられています。CNTはその物理的特性に優れているため、導電性フィルム、センサー、エネルギー貯蔵デバイスなどの分野で幅広い用途があります。
中国はアジア太平洋地域で最大のCNTs市場。中国のカーボンナノチューブの自家生産量は依然として高く、その結果、中国は生産能力が高く、多様な産業で大量のCNTを消費しています。同国は、大規模生産によるコスト優位性と、優れた生産技術への多額の投資を活用しています。さらに、航空宇宙、自動車、鉄道、風力エネルギー、インフラストラクチャー産業の継続的な成長も、同国におけるCNTの需要に拍車をかけています。これらの産業は、中国におけるCNTの強力な市場を確立するために、政府および民間による莫大な投資を行っています。中国は急速に発展している国であり、産業の発展に絶えず投資しているため、アジア太平洋地域の CNT 市場において特別な地位を占めています。
制約：環境問題と安全衛生問題
ナノ粒子やナノバイオ技術の副産物によって形成されるナノ材料は、ナノスケールの粒子から形成されるため、健康や安全性に有害な可能性があります。これらの粒子は、マクロな対応物よりも反応性、毒性、移動性が高く、それぞれの材料のある適用規模までは、そうでなければ無害な材料でさえも危険なものにすることができます。特定された危険性は、多くの現代技術や産業に絶えず適用されていますが、これらの危険性に関する現在の研究はまれで限られており、ナノ粒子の製造に携わる従業員や研究者、また現在常用されている研究者が暴露される重大なリスクがあります。繊維状でエアロゾル化しやすいナノ粒子を扱う場合、肺疾患、心血管疾患、腎臓疾患など、人体への危険性があります。
様々なナノ材料の中でも、カーボンナノチューブ（CNT）は、その生態学的・健康的脅威の観点から関心が高まっている研究対象であり、その製造に関する政府規制の強化につながっています。同時に、CNTによって形成される凝集体は、人間の生命や生態系に対する脅威として認識されています。研究によると、CNTを吸入することにより、アスベスト症のような病気や心血管系の病気になる危険性があるとのことです。このように、産業や科学的作業におけるこれらの材料の利用が増加していることから、これらの材料が人体や周辺環境に及ぼす悪影響を防止するために、適切な安全基準、効率的な保護措置、厳格な国や政府の法規制が急務となっています。
可能性：新たな用途での成長
スポーツ用品や防弾チョッキなど多くの用途で、高性能複合材料の使用が急速に拡大しています。カーボン・ナノチューブ（CNT）は、特にエポキシ樹脂マトリックスに組み込んだ場合に、これらの製品の機械的特性を向上させるために不可欠な充填材と考えられています。CNTを組み込むことで、最終製品の機械的特性と剛性が向上する一方で、製造される材料の重量が減少し、材料がより軽く、より強くなります。この特性の組み合わせは、スポーツ用品や防護服など、高強度やその他の性能だけでなく、重量が重要な用途に特に望ましい。
構造体の補強に加えて、CNTはポリマーの化学的・機械的浸透性を向上させるために採用されています。静電気を処理する能力は電子機器の包装において重要なパラメータであるため、CNTは帯電防止包装に適した材料です。柔軟な材料をより強く、30％軽くするCNTの能力は、CNTを素晴らしい材料にしています。このような理由から、構造補強へのCNTの応用は、CNT本来の特性を保持したまま他の材料に組み込むことができるCNTの能力によって普及してきました。CNTは顕著な機械的・熱的特性を持っているため、付加価値産業は最適化された性能、頑丈さ、実用性を持つ最終製品を製造することができます。したがって、適応性と有効性により、CNTは現代的で洗練された複合材料に不可欠な要素となっています。
課題 品質の維持と加工コストの削減
カーボンナノチューブ（CNT）市場では、CNTの生産が複雑で資源集約的であるため、品質を維持しながら生産することが課題となっています。高品質のCNT、特に単層カーボンナノチューブ（SWCNT）は、高価な触媒、精密な温度制御、厳格な精製プロセスを特徴とする化学気相成長法（CVD）などの高度な合成法を必要とします。さらに、その特性の純度、導電性、機械的強度の一貫性を確保することは、非常に時間とコストのかかる方法でその製造を複雑にしています。
一方では、産業界はエレクトロニクス、エネルギー貯蔵、構造複合材料などのバルク用途にコスト効率の高いCNTを必要としています。従って、これらの産業にとって手頃な価格と品質は、要求を満たすために必要な大きな課題です。もう一つの大きな側面は、持続可能な製造方法に対する嗜好の高まりで、通常、高い初期投資と技術革新を伴います。
CNTのユニークな特性を変更することなく生産を拡大することは、大規模合成中に形成される可能性のある凝集や構造欠陥による問題を提起しています。これらはすべて、高度な用途で要求される高性能、高品質を維持しながら、同時にコスト圧力に応えるという、メーカーが達成しなければならない微妙なバランスを指摘しています。このような課題は、さまざまな産業用途でCNTが広く受け入れられるために解決されるでしょう。
世界のカーボンナノチューブ市場エコシステム分析
カーボンナノチューブ（CNT）のエコシステムは、単層および多層カーボンナノチューブ（SWCNTs/MWCNTs）の製造と、非常に異なるニッチを持つ幅広い最終用途分野とを結ぶ複雑な網です。CNTは、生来の電気的、熱的、機械的特性により非常に柔軟であり、代替品よりもはるかに優れています。また、CNTは次世代のリチウムイオン電池やスーパーキャパシタのエネルギー密度と充電サイクルを向上させることにより、エネルギーと貯蔵において重要な役割を果たします。医療分野では、CNTは薬物送達やバイオセンサーにも使用されています。
エレクトロニクスと半導体の分野では、CNTは、家庭埋め込み型医療機器、トランジスタ、感覚器などの小型化された高性能デバイスの次の波を推進する上で不可欠です。同様に、化学・ポリマー産業においても、CNTはより強く導電性の高い先端材料の製造に利用されています。その他の新興産業も、現在進行中の研究開発の結果として、先進的なCNT駆動アプリケーションの使用を模索し始めています。コストやCNT単細胞化のスケールアップが不可能になる可能性に関する課題は残っていますが、CNTエコシステムは成熟しつつあります。
種類別では、単層カーボンナノチューブが金額ベースでカーボンナノチューブ市場の最大シェアを占めています。
単層カーボンナノチューブ（SWCNT）が2023年のカーボンナノチューブ市場で金額ベースで最大シェアを獲得。SWCNT（直径～1～2nm）は、黒鉛（またはグラフェン）の単一円筒層で構成され、シートの両端がキャップされた丸いチューブにシームレスに巻かれたユニークな構造。SWCNTのサイズは、多層カーボンナノチューブ（MWCNT）よりも小さい。SWCNTは、材料特性の面で従来の材料（鉄鋼や炭素繊維など）を大幅に上回ります。SWCNTは、高密度、引張強さ、弾性率を兼ね備えており、高応力環境で効果的に機能します。これらの利点により、SWCNT は、非常に高い強度、弾性、伝導性が要求されるエレクトロニクス、航空宇宙、エネルギー貯蔵など、多くの産業で選択される材料となっています。その結果、単層カーボンナノチューブ（SWCNT）は、構造的特性と機械的特性のユニークな組み合わせにより、CNTs市場において依然としてトップの座にあります。単層カーボンナノチューブを提供している主な企業は、Toray Industries, Inc. Limited（米国）など。
カーボンナノチューブ市場で金額ベースで最大のシェアを占める構造用複合材料分野
構造用複合材料は、その卓越した強度対重量比と強化された耐久性により、カーボンナノチューブ（CNT）市場で大きな成長を遂げています。航空宇宙や自動車のような産業は、燃費と性能を向上させる軽量材料を作るためにCNT強化複合材料に依存しています。構造用複合材料産業は、カーボンナノチューブの主要な最終用途分野であり、複合材料を強化するために、その非常に強力な強度対重量比、柔軟性、弾力性を利用しています。カーボンナノチューブは、引張強さなどの機械的特性を向上させるために、ポリマー、セラミック、金属のいずれかのマトリックスに組み込まれています。これらのCNT強化複合材料はいずれも、高強度で軽量な材料の性能、燃費、耐久性が重要な航空宇宙、自動車、建設、スポーツ用品産業で大いに利用されています。先端産業における材料の需要が増加する一方で、CNTは、より優れた構造的完全性と軽量化を備えた次世代の複合材料を設計し、業界標準や用途に適合させる上でも重要な役割を果たしています。カーボンナノチューブ市場の主要メーカーは、未開拓の市場に製品を投入するため、様々な地域での投資や拡張に多額の投資を行っており、最終的に新たな収益の道を切り開いています。
アジア太平洋地域が最大かつ最も急成長しているカーボンナノチューブ市場
アジア太平洋地域のカーボンナノチューブ(CNTs)市場は、強力な産業基盤、新しく革新的な材料の開発と生産の増加、中核産業からの大量の製品要求により、2023年に最大の市場シェアを占めました。この地域は、日本、韓国、中国などの国々で、センサー、トランジスタ、導電性フィルムなどの用途にCNTを幅広く使用している主要エレクトロニクスメーカーも生産しています。さらに、リチウムイオン電池や軽量材料におけるCNTの流通は、中国の電気自動車製造やアジアの他の地域での急増により増加しています。
さらに、この地域、特に南アジアとインドでは、持続可能で信頼性の高いインフラ整備により、建設が急ピッチで進んでおり、CNT強化複合材料の統合を促進しています。アジア太平洋地域では、費用対効果の高い製造、盛んな研究エコシステム、政府の支援により、CNTの生産と使用が増加しています。この地域はCNTのリーダーとしての地位を確立しており、絶え間ない技術革新と産業のデジタル化により、今後数年間も同様の成長経路をたどることが予想されます。
カーボンナノチューブ市場の最新動向
2023年10月、高品質のカーボン・ソリューションの製造・供給大手であるビルラカーボンは、Nanocyl SAの買収完了を発表。この戦略的な動きは、エネルギーシステム市場におけるビルラカーボンのプレゼンスを拡大することを目的としたもので、特にリチウムイオン電池の性能やその他の導電性用途に不可欠な材料におけるものです。この買収は、ビルラカーボンの持続可能性に関する課題を実行し、新興エネルギーシステムにおける地位を強化するための一歩と見なされました。
2023年3月、キャボット・チャイナ・リミテッド（キャボット・コーポレーションの完全子会社）は、中国の大手カーボンナノチューブ（CNT）生産会社である深圳三順ナノ新材料有限公司を約1億1,500万米ドルで買収する契約を締結しました。これには、負債および偶発的な支払いが含まれます。この買収により、キャボットは、高成長を続ける電池市場、特に世界最大かつ最も急速に成長している電気自動車市場である中国における市場での地位と配合能力を強化することが期待されます。
昭和電工は2022年12月、リチウムイオン電池（LIB）の導電性を高めるために使用されるCNTの一種である気相成長炭素繊維（VGCF）の生産能力を増強する計画を発表。今回の増設は、年間生産能力を300トンから400トンに33％増強するもので、操業開始は2023年10月を予定しています。特に電気自動車（EV）では、VGCFが電池性能の向上と寿命の延長に重要な役割を果たしています。
2022年8月、LG Chemは第4のカーボンナノチューブ工場の建設計画を発表しました。この新工場は、世界最大のシングルラインカーボンナノチューブ（CNT）生産設備を備え、一人当たりの生産能力を20%向上させる予定。
主要市場プレーヤー
カーボンナノチューブ市場の主要プレーヤーは以下の通り
LG Chem (South Korea)
Cabot Corporation (US)
Resonac Corporation (Showa Denko K.K.) (Japan)
Jiangsu Cnano Technology Co., Ltd. (China)
Timesnano (Chengdu Organic Chemicals Co. Ltd.) (China)
Nanocyl SA (Belgium)
Arkema SA (France)
Toray International, Inc. (US) Sumitomo Corporation (Japan)
OCSiAl (Luxemburg)
Carbon Solutions, Inc. (US)
Thomas Swan & Co. Ltd. (UK)
Nano-C (US)
NanoLab, Inc. (US)
Reinste Nano Ventures (India)
Cheap Tubes Inc. (US)
12.1 主要プレーヤー
