A dispersão efetiva de nanotubos de carbono (CNTs) é basic para seu sucesso comercial em aplicações como armazenamento de energia e compósitos de polímero. Sua alta proporção e forças fortes de van der Waals levam à aglomeração, limitando o desempenho se não for gerenciado adequadamente. Conseguir uma dispersão uniforme e estável é essencial para realizar totalmente os benefícios elétricos, mecânicos e térmicos dos CNTs, além de reduzir as cargas necessárias e melhorar o processamento. À medida que o mercado evolui, a dispersão é cada vez mais vista não apenas como um desafio técnico, mas como um fator -chave no desempenho e na escalabilidade do produto.
O relatório IDTechex, “Nanotubos de carbono 2025–2035: mercado, tecnologia, jogadores”fornece uma visão geral abrangente do mercado da CNT, incluindo análises detalhadas das principais áreas de aplicação, principais gamers do setor e previsões granulares de 10 anos para a demanda de CNT (em toneladas por ano) e valor de mercado (em USD), segmentado por aplicação. Com mais de uma década de experiência cobrindo o setor de nanocarbono, a IdTechex oferece uma avaliação independente de terceiros, oferecendo uma visão valiosa sobre esse mercado em evolução.
Nanotubos de carbono com paredes múltiplas (MWCNTs) são usadas em várias aplicações, mas seus papéis mais impactantes são como aditivos em armazenamento de energia e sistemas de polímeros. Com a crescente demanda por eletrificação, o mercado da CNT está se expandindo rapidamente. Nas baterias de íons de lítio, os MWCNTs aumentam a condutividade e a resistência mecânica, permitindo maior densidade de energia, eletrodos mais espessos e condições operacionais mais amplas. O relatório IDTechex fornece análise detalhada dos métodos de dispersão, compatibilidade do fichário e interações aditivas e também explora desenvolvimentos emergentes em aplicativos de supercapacitores.
Principais aplicações para dispersões
Seja usado em matrizes de polímeros independentes ou compósitos reforçados com fibra, os CNTs oferecem benefícios valiosos como aditivos, incluindo força interlaminar melhorada e melhor desempenho de descarga eletrostática. Embora estabelecidos em aplicações como sistemas de combustível e embalagens eletrônicas, o aumento dos volumes do setor de armazenamento de energia e os custos em declínio deverão permitir a adoção mais ampla em novos mercados na próxima década.
O principal incentivo para a dispersão de nanocarbonetos em compósitos poliméricos é fornecer propriedades multifuncionais. As propriedades mecânicas estão tipicamente em frente. A resistência à fratura pode ser melhorada por meio de mecanismos como deflexão da trinca e/ou ponte de rachaduras, enquanto a tensão e a tensão aplicadas podem ser transferidas da matriz para o agente de reforço de nanocarbono através do contato interfacial. Outras propriedades mecânicas que poderiam ser aprimoradas incluem resistência ao impacto, resistência ao cisalhamento interlaminar e resistência à compressão. Além das propriedades mecânicas, a condutividade pode ser transmitida com baixas cargas (<3 %em peso) acima do limiar de percolação. A condutividade multifuncional pode permitir aplicações como proteção contra raios, degelo e gerenciamento térmico.
Desafios técnicos
Um grande problema para o CNTs está traduzindo as qualidades superlativas e muitas vezes e superlativas para a macroescala em um produto tangível. Os CNTs possuem propriedades impressionantes, incluindo resistência à tração, condutividade térmica, resistividade elétrica e capacidade de carga, mas os CNTs não são um pó mágico que pode ser polvilhado em uma formulação composta para desbloquear o aumento do desempenho. A incorporação do materials em um polímero pode envolver masterbatches, enquanto as aplicações de armazenamento de energia normalmente usam uma pasta condutiva contendo CNTs e outros materiais de carbono, como o carbono preto.
Muitos desafios existem ao considerar dispersões de CNT. A obtenção de uma dispersão homogênea de nanocarbonetos através de uma matriz polimérica não é uma atividade direta, especialmente quando se considera a formação e moldagem de componentes plásticos. A adição de aditivos de nanocarbono pode afetar a taxa de fluxo e a viscosidade dos compósitos para moldagem por extrusão, enquanto os processos de várias etapas para laminados de fibra podem exigir alterações nos tempos de cura, dada a presença do novo aditivo.
Desde que foi adquirido pela liderança do jogador de carbono Blyla em 2023, o Nanocyl desenvolveu um materials híbrido de preto de carbono e CNT para polímeros condutores. O materials híbrido preenche a lacuna entre os dois materiais, mas algumas dificuldades permanecem, principalmente em torno da dispersão. Os CNTs se dispersam sob alto cisalhamento, enquanto o CB se dispersa em baixo cisalhamento. Para superar problemas com dispersão para usuários finais, os MasterBatches são fornecidos no PP, PC e HIPS, todos com 30% em peso combinados do nanocarbono híbrido.
Um mal-entendido frequentemente visto para compósitos de nanocarbono é o conceito de que um tamanho único se encaixa em tudo-pois um materials pode fornecer todos os aprimoramentos de propriedades, em todas as matrizes. Diferentes graus de CNTs são adequados para diferentes aplicações, enquanto a quantidade de aditivo exigida varia de acordo com a aplicação. Normalmente, a melhoria mecânica best pode ser vista para cargas em torno de 0,1 a 1% em peso e ainda mais baixa, enquanto o limiar de condutividade geralmente existe em uma carga mais alta. Como tal, a multifuncionalidade é difícil de otimizar em uma variedade de métricas, como propriedades mecânicas e condutivas, no entanto, a condutividade térmica e elétrica é frequentemente vista operando de forma complementar.
Sucesso comercial
Um desafio importante na utilização de CNTs é alcançar uma dispersão homogênea e não aglomerada, essencial para maximizar o desempenho e permitir cargas mais baixas. Enquanto muitas empresas reivindicam capacidades internas para uma dispersão eficaz, há uma tendência crescente para a terceirização desse processo para provedores especializados de terceiros. Gamers especializados como Toyocolor e Nanorial estão surgindo, com o último operando em parceria com empresas como materiais de bateria CATL e NEO.
Os recursos internos e internos não devem ser descartados, com vários jogadores da CNT se movendo a jusante e apreendendo mais a cadeia de valor. A LG Chem estabeleceu extensas cadeias de suprimentos verticais para fornecer CNTs para aplicações de armazenamento de energia, normalmente aplicadas como uma pasta condutiva. O CNANO é um líder world pela capacidade de fabricação e fornece pós e pastas da CNT para o mercado, com a análise da IDTechex mostrando que a venda de pastas representou mais de 95% da receita recebida, anualmente, durante o período de 2018 a 2024, mostrando a importância da movimentação de fornecedores de CNT.
“Nanotubos de carbono 2025–2035: mercado, tecnologia, jogadores” Oferece uma análise definitiva do mercado da CNT. Com base na extensa experiência da Idtechex em nanocarbonetos, o relatório combina uma visão técnica aprofundada com uma abordagem liderada por entrevistas para fornecer previsões objetivas de mercado, benchmarking completo e avaliações detalhadas dos principais gamers nessa indústria em rápida evolução.