Le notizie più significative sui materiali avanzati dal 2021

Le notizie più significative sui materiali avanzati dal 2021

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Con la pandemia ancora in corso, le interruzioni della catena di approvvigionamento, la carenza di chip, le catastrofi climatiche e le turbolenze geopolitiche, si può dire che il 2021 non è stato un anno tranquillo. Il settore dei materiali e della chimica fornisce la spina dorsale di ogni industria e rimane sotto pressione a causa di tutte queste sfide. All'interno di questo campo, ci sarà sempre la necessità di spingere la ricerca, lo sviluppo e la diffusione di nuovi materiali avanzati in risposta a qualsiasi driver di mercato. In questo articolo, IDTechEx evidenzia le notizie chiave dalla loro prospettiva indipendente su questo settore cruciale.

Movimento commerciale: fusioni e acquisizioni

Le fusioni e le acquisizioni sono comuni, ma il 2021 ha visto alcuni cambiamenti degni di nota. Materion ha acquisito il portafoglio di materiali elettronici di H.C Starck, Heraeus ha acquisito HS Advanced Materials, Boyd Corporation ha acquisito Siltec, Sun Chemical, e DIC ha acquisito una divisione BASF, e anche fuori dai giganti chimici WD Lab Grown Diamonds ha acquisito J2 Materials. Non erano tutte storie di successo, in marzo Applied Materials ha abbandonato il suo piano di acquisizione di Kokusai Electric.
 
La notizia più notevole del 2021 è stata certamente da DuPont e la loro significativa acquisizione sia di Laird Performance Materials (completata a luglio) che di Rogers Corporation (accordo annunciato a novembre). In entrambi i casi, diventano parte della business unit Electronics & Industrial di DuPont e citano il veicolo autonomo come un mercato chiave, oltre al fatto che l'acquisizione Rogers aumenta la capacità per i veicoli elettrici e Laird espande la portata nel calcolo ad alte prestazioni, AI, 5G e IoT. Il portafoglio di materiali e le capacità sono ampie, ma certamente si concentrano su alcune delle sfide chiave che queste industrie devono affrontare, come la gestione termica e la schermatura EMI.
Didascalia: I materiali avanzati saranno essenziali per consentire la crescita dei mercati emergenti. Fonte: IDTechEx

Finanziamenti pubblici e privati

Il 2020 e il 2021 è stato il boom delle aziende che si sono quotate in borsa fondendosi con una SPAC. Questa tendenza è stata vista nel mondo dei materiali avanzati e nelle industrie strettamente correlate con i materiali al loro centro, come la stampa 3D (con aziende del calibro di Markforged) e l'immagazzinamento di energia (con aziende come Enovix) di cui abbiamo parlato negli articoliprecedenti. Per i materiali, il più notevole è Meta Materials (che è stato quotato al NASDAQ da giugno) che è leader nell'eccitante campo emergente dei metamateriali che sta cercando di avere un impatto su una vasta gamma di settori dall'elettronica di consumo al 5G, sanità, aerospaziale e oltre. L'altra azienda di materiali avanzati da evidenziare qui è Origin Materials (anch'essa quotata alla NASAQ da giugno) con i suoi materiali sostenibili negativi al carbonio. C'è un sacco di eccitazione, ma anche una quantità significativa di turbolenza e cattive notizie con alcune di queste aziende pubbliche in fase iniziale; questo è stato visto con il prezzo di Meta Materials, ma è meglio visto per Zymergen (IPO in aprile 2021) che sta usando la biologia sintetica per una varietà di prodotti, ma con l'obiettivo commerciale iniziale che è una pellicola di poliimmide e in agosto ha visto un forte calo quando ha dichiarato che le sue entrate 2022 sarebbero state "immateriali".
 
Naturalmente, non sono solo i finanziamenti pubblici ad essere importanti da seguire. Abbiamo visto notevoli round di finanziamento privato e annunci da quelli in fase iniziale e su scala più piccola, come C12 Quantum Electronics che raccoglie 10 milioni di dollari per il loro lavoro sui CNT per i computer quantistici, Stoicheia (5 milioni di dollari) per il loro processo di scoperta di materiali avanzati, e DiviGas (3 milioni di dollari) e Osmoses (3 milioni di dollari) entrambi per la nuova tecnologia a membrana, a quelli più avanti come CHASM Advanced Materials (15 milioni di dollari).6m) e Osmoses ($3m) entrambi per la tecnologia di membrana romanzo, a quelli più avanti come CHASM Advanced Materials ($15m) con i loro sviluppi ibrido nanotube, Via separazioni ($38m) con la loro piattaforma di membrana di grafene-ossido e Continuous Composites ($17m) per 3D stampa FRPs termoindurente e tutta la strada per il denaro più grande per aiutare davvero crescere la loro distribuzione commerciale come con Phononic ($50m) con il loro tellururo di bismuto termoelettrico cooler, ARRIS Composites ($88.5m) per la produzione avanzata di compositi e Plastic Energy (€145m) per il riciclaggio chimico dei rifiuti plastici. Ci sono innumerevoli altri oltre a questo e certamente l'appetito per i finanziamenti, anche in alcune industrie che non vedranno un ritorno per più tempo della maggior parte, non è diminuito.

Collaborazioni

I finanziamenti e le acquisizioni sono importanti, ma le partnership strategiche e gli accordi possono essere essenziali per il successo o il fallimento di qualsiasi materiale emergente. Come nelle sezioni precedenti, lo abbiamo visto con numerosi settori come Solvay e 9T Labs per i compositi e innumerevoli nel riciclaggio chimico dei rifiuti plastici. IDTechEx ha identificato il campo dell'informatica dei materiali come uno in cui sono state viste alcune delle partnership più accattivanti, questo argomento riguarda l'utilizzo di approcci centrati sui dati per accelerare la R&S dei materiali. L'informatica dei materiali ha visto l'impegno di molte grandi aziende chimiche e dei materiali con i principali fornitori esterni, ma nel 2021 le partnership con le grandi aziende di simulazione/software di ingegneria sono state la notizia più evidente con Citrine Informatics e Intellegens che hanno unito le forze con Siemens e Ansys, rispettivamente.

Inizia la produzione e arrivano le espansioni

Una delle parti più difficili nella commercializzazione di qualsiasi materiale è raggiungere un volume notevole al di fuori di una scala pilota basata sul laboratorio. Abbiamo visto questo salto per alcuni materiali interessanti, tra cui NAWA Technologies e i suoi VACNT (CNT allineati verticalmente) che sono entrati nella prima fase della loro produzione di industrializzazione in agosto e General Graphene Corporation che ha lanciato la sua linea di produzione roll-to-roll ad alta capacità per il grafene cresciuto in CVD.
 
Poi i materiali avanzati più maturi stanno vedendo alcune espansioni chiave. Nei materiali verdi questo include Green Dot che inizia a lavorare per raddoppiare la sua capacità di bioplastica, Braskem che aumenta la sua produzione di etilene verde, e NatureWorks che ottiene il via libera per costruire un secondo impianto PLA. I materiali per interfacce termiche non sono la categoria di materiali più eccitante, ma con l'aumento delle richieste di gestione termica rappresentano un mercato essenziale e in crescita, con conseguenti annunci di espansione da parte di Wacker, Elkem e DuPont. Il mercato aerospaziale è una forza motrice chiave dietro molti materiali avanzati ed è stato uno dei settori più notevoli significativamente colpiti dalla pandemia, la ripresa è in arrivo come dimostrato da Airbus che ha ricevuto il suo primo ordine importante a novembre, ma presenta ancora sfide per coloro che sono nella loro catena di approvvigionamento. Uno di questi materiali è la fibra di carbonio, ma non sono tutte cattive notizie per quei giocatori con Zoltek che ha annunciato un'espansione della loro fibra a grande portata per soddisfare le richieste del mercato eolico.
 
L'ultima area da esplorare per le novità del 2021 è nell'obiettivo finale, l'utilizzo del prodotto. Qui guarderemo due settori: l'elettronica e l'immagazzinamento dell'energia.

Applicazioni: elettronica

L'industria dell'elettronica è stata dominata dalle notizie sui semiconduttori nel 2021, soprattutto intorno alla carenza di chip, ma anche con l'eccitazione intorno agli annunci di chip da 1nm e 2nm di TSMC e IBM, il ruolo della tecnologia di litografia a ultravioletto estremo (EUV) di ASML e i piani di espansione regionale.
 
Al di fuori di questo, ci sono stati alcuni sviluppi interessanti. Le voci e le fughe di notizie di Apple sul loro prossimo telefono e sulle cuffie AR/VR suggeriscono che adotteranno il protocollo Wi-Fi 6E che richiede l'adozione di notevoli substrati LTCC (ceramica cotta a bassa temperatura). L'industria dei punti quantici ha visto l'eccitazione dal suo settore più promettente dei display, dove l'accelerazione e la concorrenza hanno continuato a ritmo sostenuto, comprese le indicazioni che la TV QD-OLED di Samsung è destinata ad arrivare nel 2022, attraverso i mercati in fase iniziale come UbiQD che installa finestre solari su edifici commerciali. I nanomateriali continuano la loro progressione in tutti i settori, con esempi come Nanowear e la loro nanofibra-enabled wearable per il monitoraggio remoto del paziente che guadagna ulteriori autorizzazioni FDA.

Applicazioni: immagazzinamento di energia

L'immagazzinamento dell'energia rimane una delle aree chiave per la R&S dei materiali. Il denaro continua ad affluire, ma il mercato è impegnativo, come dimostra l'annuncio di Johnson Matthey a novembre dell'intenzione di uscire dai materiali per batterie.
 
Quando si guarda ai materiali di prossima generazione, le batterie al grafene continuano a occupare i titoli dei giornali, soprattutto con GAC che ha fatto diverse presentazioni e annunci sulla sua soluzione di ricarica rapida con grafene. Il litio-zolfo sembra aver fatto un passo indietro con Oxis Energy che ha affrontato la bancarotta ed è entrata in amministrazione controllata a maggio (Johnson Matthey ha acquisito l'IP), ma ha anche visto alcuni progressi abilitati dai materiali early-stage tra cui Lyten che è uscito dalla modalità stealth con la sua soluzione "grafene 3D" e Li-S Energy che ha mostrato alcuni risultati promettenti con i nanotubi di nitruro di boro (BNNT) e LG Chem e NextTech che hanno anche fatto annunci chiave.
 
Ci sono altri materiali che hanno molte più probabilità di avere un impatto più immediato o duraturo sulla prossima generazione di batterie, con anodi di silicio e batteriea stato solido due aree essenziali. Il lettore è indirizzato a unrecente articolo che fornisce le tendenze e gli sviluppi nell'immagazzinamento dell'energia nel 2021 per ulteriori informazioni.
 
La chimica delle celle è quella che cattura un sacco di titoli, ma è sciocco trascurare i miglioramenti che avvengono all'interno del pacchetto. Una notizia eccitante sui materiali avanzati qui è l'uso di compositi di aerogel di silice per agire come barriere termiche, questo è stato visto in precedenza in Cina e ora ha visto una progressione significativa con Aspen Aerogels annunciando ordini da un OEM nordamericano e asiatico.

Outlook

Ora è importante rivolgere la nostra attenzione al prossimo anno e a ciò che potremmo aspettarci di avere un impatto dirompente. Certamente, le soluzioni che abilitano i driver di mercato chiave nelle telecomunicazioni, nella produzione di semiconduttori, nell'immagazzinamento dell'energia e nell'economia circolare continueranno ad avere una forte domanda, così come quelle nella prossima generazione di elettronica, dalla realtà aumentata all'impiego di sensori per l'industria 4.0 e il monitoraggio sanitario personalizzato. Di conseguenza, non siate sorpresi di vedere più l'era tanto sopravvalutata dei nanomateriali guadagnare tranquillamente ulteriore trazione commerciale.
 
Poi ci saranno gli sviluppi dei materiali per quelle applicazioni rivoluzionarie ma più lontane come i veicoli completamente autonomi, il calcolo quantistico e le interfacce neurali. Infine, il 2022 continuerà a vedere l'evoluzione nel modo in cui i materiali vengono ricercati con approcci informatici ai materiali e come vengono generati ed elaborati con biologia sintetica e stampa 3D. La scienza dei materiali e la progressione dei materiali avanzati sarà raramente il titolo principale, ma è una parte essenziale di tutte le innovazioni.
 
IDTechEx copre il campo dei materiali avanzati da oltre un decennio, compresi i rapporti regolari sui riepiloghi di fine anno, come si può vedere dal 2020 e dal 2018. Per ulteriori informazioni sulla ricerca IDTechEx nel campo, vedere www.IDTechEx.com/Research/AM
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