Grafen, nanorurki węglowe i powłoki – zaawansowane materiały nowej generacji

Grafen cieszy się ogromnym zainteresowaniem ze względu na wiele zastosowań, w tym w sektorze zarządzania temperaturą. Dzięki wyższej przewodności cieplnej niż wiele metali grafen – podobnie jak inne wypełniacze na bazie węgla – może być doskonałym materiałem termoprzewodzącym, wykorzystywanym do umożliwienia przenoszenia ciepła z jego źródła do radiatora, a wszystko to w sposób wydajny i z szybkim rozpraszaniem, aby uniknąć przegrzania.

Raport IDTechEx pt. „Graphene & 2D Materials 2026–2036: Technologies, Markets, Players” omawia podmioty działające na rynku, które wykorzystują grafen w swoich urządzeniach, w tym takie firmy jak Huawei, znane z zastosowania arkuszy grafenowych w połączeniu z komorą parową do chłodzenia cieczą. Takie rozwiązanie może poprawić wydajność urządzenia, a grafen jest czasami stosowany zamiennie jako duży lub lokalny rozpraszacz ciepła lub w niektórych zastosowaniach całkowicie zastępuje komorę parową. Grafen może być również wykorzystywany w tekstyliach do tworzenia ścieżek przewodzących, umożliwiania rozpraszania ciepła oraz zapewniania korzyści mechanicznych dla elementów odzieży, w celu zwiększenia elastyczności lub trwałości, co podkreśla wszechstronność tego materiału.

Źródło: IDTechEx

Nanorurki węglowe (CNT) mogą oferować wszechstronność w wielu zastosowaniach, przy czym sektor akumulatorów litowo-jonowych wykazuje największe zainteresowanie. Nanorurki węglowe posiadają takie właściwości, jak wysoka przewodność, wytrzymałość na rozciąganie i oporność elektryczna, dlatego są preferowane do stosowania w katodach i anodach akumulatorów litowo-jonowych.

Inne korzyści wynikające z zastosowania nanorurek węglowych w akumulatorach obejmują lepszą wydajność temperaturową oraz poprawę przewodności w całym cyklu życia w połączeniu z anodami grafitowymi. Raport IDTechEx „Carbon Nanotubes 2025-2035: Market, Technology & Players” analizuje inne główne zastosowania nanorurek węglowych, dokonując dalszego rozróżnienia między nanorurkami jedno- i wielościennymi. Wielowarstwowe nanorurki węglowe mogą być wykorzystywane w zderzakach samochodowych, opakowaniach ESD i przewodach paliwowych, które są już bliskie dojrzałości rynkowej. Zastosowania jednowarstwowych nanorurek, wciąż znajdujące się w fazie rozwoju, będą prawdopodobnie obejmowały czujniki gazu i technologie pamięci, gdzie wymagana jest większa czułość.

Krajobraz zaawansowanych powłok i kompromisy w zakresie właściwości użytkowych

Sektor zaawansowanych powłok obejmuje różne rodzaje powłok stosowanych w wielu gałęziach przemysłu. Ich zastosowanie zapewnia wiele korzyści, w tym zrównoważony rozwój, zwiększoną wydajność i trwałość produktów. Niektóre powłoki, które charakteryzują się krótkim czasem utwardzania lub mogą być nakładane w postaci sprayu, pozwalają również na większą przepustowość, wydajność produkcji i łatwość użytkowania. W szczególności powłoki natryskowe mogą zapewnić precyzję, a cieńsze powłoki powodują mniejsze zużycie materiału, co zwiększa ogólną wydajność.

Wiele powłok produktowych dostępnych obecnie na rynku, zawierających substancje chemiczne PFAS, może stanowić długoterminowe zagrożenie dla zdrowia, dlatego opracowanie zaawansowanych powłok bez PFAS może umożliwić bezpieczniejsze użytkowanie produktów. Należy jednak zawsze brać pod uwagę kompromis między wydajnością a bezpieczeństwem. Na przykład powłoki na bazie lotnych związków organicznych (VOC) wymagają krótszego czasu schnięcia i są kompatybilne z szerszą gamą produktów, ale nie są najbardziej przyjazne dla środowiska. Raport IDTechEx „Advanced Coatings 2026-2036: Market, Technologies, Players” analizuje inne rodzaje powłok, w tym powłoki na bazie wody, które mimo że zapewniają większe bezpieczeństwo i nie wymagają specjalnej wentylowanej infrastruktury, mogą być trudne w użyciu w pobliżu urządzeń elektronicznych. Badania IDTechEx skupiają się na graczach w tym sektorze oraz różnych rodzajach powłok stosowanych w konkretnych zastosowaniach.

Atramenty przewodzące i ich rola w elektronice drukowanej

Atramenty przewodzące to technologia umożliwiająca tworzenie bardziej eleganckich projektów oraz miniaturyzację urządzeń w szeroko pojętych dziedzinach, takich jak elektronika drukowana, fotowoltaika, technologia noszona, opieka zdrowotna i inne. IDTechEx zajmuje się różnymi rodzajami atramentów przewodzących, w tym atramentami na bazie płatków srebra, nanocząsteczek srebra, miedzi, bezcząsteczkowymi oraz rozciągliwymi, przy czym każdy z nich ma swoje optymalne zastosowania i różne zalety w zależności od rodzaju produktu.

Oczekuje się, że elektronika wtryskiwana jako podkategoria elektroniki drukowanej przyczyni się do znacznego wzrostu na rynku farb przewodzących, szczególnie w przypadku rodzajów rozciągliwych, ponieważ mogą one zapewnić wszechstronność wymaganą w niektórych konstrukcjach. Podobnie technologia noszona skorzysta na farbach rozciągliwych, ponieważ mogą one dopasowywać się do kształtu i ruchu w większym stopniu niż inne rodzaje. Oczekuje się, że szczególnie elektroniczne plastry skórne będą stanowić duży rynek dla farb przewodzących, gdzie wymagana jest elegancka i dyskretna forma.

Wprowadzenie na rynek farb przewodzących na bazie srebra może napotkać trudności, ponieważ ceny surowców podlegają ciągłym zmianom, co oznacza, że w niektórych przypadkach konieczne może okazać się przejście na tańsze materiały, w tym miedź. Raport IDTechEx pt. „Conductive Inks Market 2024-2034: Technologies, Applications, Players” analizuje niektóre z innych głównych zastosowań farb przewodzących, a także zawiera prognozy dotyczące rozwoju rynku w nadchodzącej dekadzie.