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世界のグラフェン市場は、2024年に10億米ドルと評価され、2024年から2029年にかけて年率24.0%で成長し、2029年には29.4億米ドルに達すると予測されています。グラフェンとは、炭素原子が六角形の格子状に配列した一枚の二次元シートのこと。グラフェンは炭素の同素体であり、炭素がとりうるさまざまな構造形態のひとつ。グラフェンは、黒鉛、カーボンナノチューブ、フラーレンなど、他の炭素同素体の基本構成要素であることが多い。グラフェンは、自動車・運輸、航空宇宙・防衛、エレクトロニクス、建設など、さまざまな最終用途産業でますます使用されるようになっています。
グラフェン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グラフェン市場の成長は、同地域におけるエレクトロニクス用途の成長、同地域における主要グラフェンメーカーの存在、および規制遵守に起因。
グラフェン市場を牽引しているのは、自動車・運輸やエレクトロニクスといった最終用途産業からの需要拡大。
自動車産業の電動化は、グラフェンベースのバッテリーに有利な市場を創出。グラフェンを複合材料に組み込むことで、軽量化と同時に強度を高めることができるため、自動車、航空宇宙、建築などの産業で利用価値が高い。
グラフェン市場は2029年までに2,935,064千米ドル規模になると予測され、予測期間中のCAGR（年平均成長率）は24.0%。
技術の進歩、研究開発投資の増加、政府の支援政策などが相まって、今後数年間はこの分野の大幅な成長が見込まれます。
グラフェンの世界市場ダイナミクス
DRIVER：主要な最終用途産業における需要の拡大
主要な最終用途産業におけるグラフェン需要の急拡大は、多数の相互関連要因によってグラフェン市場を大きく牽引。自動車産業におけるグラフェンの採用が増加しているのは、グラフェンの強度対重量比が燃費と性能を向上させるため。さらに、世界的な自動車生産台数、特に電気自動車の生産台数の拡大が、グラフェンの需要増につながっています。グラフェンは、バッテリー性能の向上と車両全体の軽量化に不可欠であり、厳しい排ガス規制の遵守を目指す自動車メーカーや、環境配慮型自動車を求める消費者にとって重要な素材。
高導電性材料であるグラフェンは、次世代エレクトロニクスに最適な材料。タブレット端末、ウェアラブル端末、スマートフォンなど、コンシューマーエレクトロニクスの継続的な発展は、デバイスの性能を高め、エネルギー効率を向上させるグラフェンベースの材料に対する消費者の需要をさらに後押ししています。
グラフェンは、エネルギー貯蔵産業、特にバッテリーやスーパーキャパシタにおいて望ましい材料になりつつあります。高い表面積と導電性により、充電時間の短縮と大容量エネルギー貯蔵が可能になり、これは電気自動車や再生可能エネルギーシステムに不可欠です。エネルギー貯蔵ソリューションの需要が世界的に高まるにつれ、この分野は勢いを増すと予想されます。
こうした主要な最終用途産業からの需要の高まりは、さまざまな最終用途産業のさまざまな用途にわたって製品性能を大幅に向上させることができる材料としてのグラフェンの汎用性を浮き彫りにしています。
制約：大量生産の難しさ
高品質のグラフェンを製造するには、機械的剥離や化学気相成長（CVD）など、高価で複雑な方法が必要。そのため、大量生産は経済的に困難。大量生産における主な課題の1つは、グラフェンの品質を確実に維持すること。単分子層内に何らかの欠陥があると、熱安定性や導電性といったグラフェンの望ましい特性に影響を及ぼす可能性があります。そのため、厳重な品質管理措置が必要となり、製造プロセスがさらに複雑化し、遅くなってしまうのです。
化学気相成長法（CVD）などは高純度のグラフェンを製造することができますが、工業的な需要に対応するためにこのようなプロセスを拡張することは困難です。多くの場合、実験室規模の生産から大量生産への移行は、妥協やコスト上昇を招き、他の用途への採用を困難にしています。
グラフェン製造プロセスにおける環境への影響、特に廃棄物管理や潜在的な毒性に関する影響は、複雑さに拍車をかけています。これらの分野における規制の監視は、生産技術の開発と拡張を遅らせる可能性があります。
これらの複合的な課題は、さまざまな用途に必要な高品質を維持しながら、適正なコストで十分な量を生産する能力を制限することにより、グラフェン市場の拡大を制限しています。さらなる研究が進めば、より効率的でスケーラブルな生産方法が開発され、さまざまな産業におけるグラフェンの可能性を最大限に引き出すことができるでしょう。
可能性：卓越した特性によるエネルギー貯蔵用途での需要の高まり
大きな表面積、高い導電性、熱安定性、軽量性といったグラフェンの特性は、エネルギー・ハーベスティング＆ストレージ・ソリューションのゲーム・チェンジとなります。高効率、急速充電、長寿命のエネルギー貯蔵デバイスに対する需要の高まりが、エネルギー貯蔵ソリューションプロバイダーのグラフェンベースのソリューションへの関心を高めています。
太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーへの移行に伴い、完全に効率的なエネルギー貯蔵システムの開発が急務となっています。グラフェンは、断続的な再生可能エネルギー源から発電されたエネルギーを貯蔵するバッテリーやスーパーキャパシタの性能を向上させることで、これらのシステムの有効性と信頼性を高めることができます。再生可能エネルギー産業への投資が世界中でかつてない水準で進むにつれ、グラフェンを用いた高度なエネルギー貯蔵ソリューションへの需要も高まっています。
グラフェンは、さまざまな次世代エネルギー貯蔵技術に応用されています。たとえば、リチウムイオン電池は、標準的な電池よりも大容量で高速充電が可能なため、電気自動車や携帯電子機器に電力を供給することができます。同様に、グラフェンで強化されたスーパーキャパシタは、より長い寿命で素早くエネルギーを蓄えることができるため、効率的なエネルギー貯蔵システムに対する需要の高まりに対応することができます。
グラフェンの特性と応用に関する継続的な研究は、エネルギー貯蔵技術に革命をもたらす可能性のある技術革新につながっています。エネルギーハーベスティングとエネルギー貯蔵アプリケーションの需要拡大は、グラフェン市場にとって大きなチャンスです。産業界が効率的で持続可能なエネルギーソリューションを求める傾向が強まるなか、グラフェンのユニークな特性は、さまざまなエネルギー貯蔵デバイスの性能と有効性を高めることができる革新的な材料として位置づけられています。
課題 グラフェン産業における標準化の欠如
グラフェン産業は発展の初期段階にあり、規制や標準の整備は比較的遅れています。種類別の企業がさまざまな種類のグラフェン材料を生産しており、業界の混乱と多様化を引き起こしています。
グラフェンの品質について世界的に認められた基準がないため、市販されている製品にも大きなばらつきがあります。多くのサプライヤーは「グラフェン」と表示された材料を販売していますが、その厚さや純度の定義、構造的完全性は一貫していません。その結果、エンドユーザーが期待する性能を満たさない低品質の製品が生み出され、さまざまな用途で信頼できる材料としてのグラフェンの信頼が損なわれる可能性があります。
グラフェン市場のイノベーションを促進するためには標準化が必要。研究者や企業は一貫した材料特性をますます重視するようになっていますが、それは新しい用途や技術の開発にとって障害となります。確立された標準規格は、グラフェンをベースとした新製品を試験・検証するための共通の枠組みを提供することで、産学連携に役立ちます。
このような市場は、製品の品質が不確実で変動しやすいと認識されているため、投資は難しいかもしれません。非標準化はリスク認知につながり、研究開発や生産設備の拡張への投資を抑制し、市場の成長に影響を与える可能性があります。
世界のグラフェン市場のエコシステム分析
グラフェン市場のエコシステムには、原料サプライヤー、メーカー、流通業者、請負業者、エンドユーザーなど、さまざまな利害関係者間の相互関係を特定・分析することが含まれます。原料サプライヤーは、黒鉛や酸化黒鉛などの原料をグラフェンメーカーに供給する供給元。製造業者は、化学気相成長法（CVD）や剥離法などの技術を用いてグラフェンやグラフェン系材料を製造。ディストリビューターやサプライヤーは、製造企業とエンドユーザーとの接点を確立し、サプライチェーンを集中させることで、業務効率を高め、収益性を向上させる役割を担っています。
種類別では、バルクグラフェンが予測期間中に市場を支配すると予測。
様々な用途でグラフェンが大規模に採用されている主な理由の1つは、バルクグラフェンの費用対効果。バルクグラフェンは単層グラフェンに比べて製造コストが低い。酸化グラフェンの化学還元や機械的剥離など、バルク・グラフェンに関連する製造プロセスは一般に拡張性が高く、コスト効率も高い。このため、バルク・グラフェンは、特に高純度や単層構造が重要でない用途において、さまざまな業界のメーカーにとってより魅力的な材料となっています。
バルク・グラフェンの生産は、単層グラフェンに比べて比較的容易にスケールアップすることが可能。液相剥離のような技術では、妥当な品質水準を維持しながらバルクグラフェンを大量生産することが可能ですが、CVDプロセスでは複雑なため、高品質の単層グラフェンを大規模に生産することは依然として大きな課題となっています。
バルクグラフェンの特性は、複合材料、コーティング、エネルギーハーベスティング＆ストレージシステムなど、さまざまな用途に適しています。機械的強度と高いコンダクタンスにより、タイヤ、塗料、電子デバイスなどの材料の性能を向上させることができます。単層グラフェンは導電性が高いなど優れた特性を持つが、通常はトランジスタやセンサーなど特定の用途にのみ使用される。
供給源に基づくと、予測期間中は黒鉛がこのセグメントをリードすると予想されます。
黒鉛は最も豊富な天然炭素源の1つであるため、調達や加工が容易です。また、グラフェン技術を大量生産し、工業的需要に対応するのに十分な供給量を確保することができます。黒鉛の抽出と加工は、他の炭素源に比べて安価であることがほとんどです。黒鉛を酸化して酸化グラフェンにする化学的剥離などの方法は、比較的低コストで実施できるため、大規模な応用が可能。
黒鉛は、機械的剥離、化学的剥離、電気化学的剥離など、さまざまな方法で加工することができます。これらの技術により、単層グラフェンやバルクグラフェンなど、用途に応じて複数のグラフェン形態を採用することで、ある程度の汎用性を容易に実現することができます。
黒鉛は、グラフェンへの良好な剥離を可能にする明確な層状構造を有しています。天然フレーク状黒鉛は結晶性が高く、他の炭素源と比較して欠陥の少ない高品質のグラフェンが得られます。このような品質は、多くの用途で優れた電気的・機械的特性を必要とすることに起因しています。
結論として、黒鉛の豊富な資源量、費用対効果、汎用性の高い製造方法、高品質のグラフェン生産、豊富な研究の歴史により、黒鉛はさまざまな産業分野でグラフェンを得るための好ましい供給源となっています。
用途別では、予測期間中、複合材料が最大の市場シェアを占める見込み。
自動車・輸送、航空宇宙・防衛などの業界では、燃費効率と性能の必要性に後押しされて、軽量材料の需要が急速に高まっています。グラフェンで強化された複合材料は、自動車の重量を10%～15%削減し、燃費を6～10%向上させることが可能。この傾向は、環境規制を満たし、カーボンフットプリントを削減するための世界的な取り組みと一致しています。
この材料は汎用性が高いため、材料の耐久性や耐食性を高めるコーティングからエネルギーハーベスティング＆ストレージシステムまで、幅広い用途に使用することができます。電子機器や医療機器など、より多くの分野でグラフェン・ソリューションの利用が進んでいるため、このような利用事例が市場の成長を後押ししています。
先進国の政府は、グラフェンのような先端材料の使用に関する研究開発に、有利な政策を通じて投資しています。このような支援により、グラフェン複合材料の技術革新と市場の拡大が大いに期待されます。
結論として、グラフェン市場における複合材料用途の市場シェア拡大は、グラフェンの優れた特性、軽量化ソリューションに対する需要の高まり、政府による支援政策、企業や機関による研究開発努力の強化が原動力となっています。これらの要因が相まって、グラフェン市場におけるコンポジット用途の成長が位置づけられています。
最終用途産業別では、予測期間中に最も急成長が見込まれるのはエレクトロニクス。
グラフェンは、電気伝導性、熱伝導性、機械的強度といった卓越した特性を誇っているため、高度なエレクトロニクス用途の理想的な候補と考えられています。グラフェンは、シリコンをベースとする材料から製造できるデバイスに比べて、はるかに軽量で高速かつ効率的なデバイスの製造を可能にします。
エネルギー効率の高い電子機器に対する需要の高まりにより、メーカーは消費電力を最小限に抑えながらデバイスの性能を向上させる材料を開発する必要に迫られています。バッテリーにおけるエネルギー密度と充電時間の改善により、グラフェンはポータブル電子機器や電気自動車に適した選択肢となっています。
スマートフォン、タブレット端末、ウェアラブル端末、スマートホームデバイスなど、コンシューマーエレクトロニクスの需要が世界的に高まっていることから、グラフェンは巨大な市場となっています。グラフェンエレクトロニクスの開発を後押ししているのは、さまざまなデバイスの性能向上に対するニーズです。この軌跡は、グラフェンの利点を次世代技術に活用しようとする産業界の動きに伴い、電子部品やシステムへのグラフェンの統合が進んでいることを反映しています。
まとめると、優れた材料特性、エネルギー効率に優れたソリューションへの需要の高まり、製造プロセスの進歩、多様な応用の可能性、政府の支援政策、研究開発への投資、コンシューマーエレクトロニクス需要の高まりなどが相まって、エレクトロニクス最終用途産業はグラフェン市場の中で最も急成長しているセグメントと位置づけられています。
予測期間中、グラフェン市場で最も成長する地域はアジア太平洋地域
アジア太平洋地域は、予測期間中にグラフェン市場で最も高いCAGRを記録すると予測。都市化や工業化の進展、エレクトロニクス、自動車・輸送、航空宇宙・防衛分野における多額の支出といった要因が、市場成長の主な原動力となっています。
アジア太平洋地域は、特に中国、日本、韓国といった国々において、世界最大のエレクトロニクスおよび自動車メーカーの本拠地です。同地域のエレクトロニクス業界では、優れた導電性と軽量性を活かして、タッチスクリーンディスプレイ、LED、電子トランジスタなどの用途にグラフェンの採用が進んでいます。さらに、自動車分野では、燃費向上のために軽量素材を求める需要が、グラフェンの採用をさらに後押ししています。
アジア太平洋諸国では中間所得層が増加しており、家電や高性能材料に対する需要が高まっています。可処分所得の向上により、消費者はより高度な技術を搭載した製品やソリューションを求めるようになり、多くの場合、性能向上のためにグラフェンが組み込まれています。
この地域には、最先端のグラフェン研究に注力している研究機関や大学が数多くあります。このような研究開発活動の集中がイノベーションを促進することは確かですが、それは様々な市場に深く浸透する可能性のある新しいアプリケーションの開発につながるでしょう。
グラフェン市場の最新動向
2022年1月、ファースト・グラフェンは、世界的な建設化学メーカーであるFosroc, Inc.と、PureGRAPHグラフェンを強化したセメント添加剤や粉砕助剤の開発に関する契約を締結。この契約は、世界の二酸化炭素排出量の最大8％を占めるセメント・コンクリート業界が、2030年までに25％の排出量削減を達成できるよう支援するというファースト・グラフェンの戦略における重要な一歩です。
2024年1月、NanoXplore Inc.は、グラフェンを強化したSMC部品の増加に対する既存顧客のニーズに応えるため、QC州サン・クロチルド工場の生産能力を増強したと発表しました。
2024年6月、Avanzareとテクナリアは、グラフェン生産のための先駆的なSSbD（Safe and Sustainable by Design）戦略を開発するEuropean Sunshineプロジェクトで協力しました。テクナリアはアヴァンツァーレと共同で、グラフェン粒子へのオペレーターの暴露を軽減するために、抽出キャビンに沿って設置される様々なセンサーからなるデジタルツインを開発しました。
2023年6月、Directa Plus社とCandiani社は、Directa Plus社の特許技術であるグラフェンプラスを使用し、抗菌・保温機能を強化した生地と、Candiani Denim社のKikotex Polymerを使用したG+強化生地を開発。
主要市場プレーヤー
グラフェン市場の主要プレーヤーは以下の通り
Graphenea S.A (Spain)
First Graphene (Australia)
NanoXplore Inc. (Canada)
Avanzare Innovacion Technologica S.L. (Spain)
Global Graphene Group (US)
Directa Plus S.P.A (Italy)
Haydale Graphene Industries Plc (UK)
ACS Material (US)
The Sixth Element (Changzhou) Materials Technology Co. Ltd. (China)
Xiamen Knano Graphene Technology Co., Ltd. (China)
Universal Matter, Inc. (Canada)
12.1 主要プレーヤー
