高機能炭素材料 市場規模・シェア分析 – 成長動向と予測 (2025年～2030年)
先進炭素材料市場レポートは、業界を製品タイプ（炭素繊維、特殊グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンフォーム（カーボンナノフォームを含む）、その他（フラーレン、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）、ナノ結晶ダイヤモンド（NCD）））、用途（航空宇宙・防衛、エレクトロニクス、スポーツ、自動車、建設、エネルギー、その他）、および地域（アジア太平洋、北米、欧州など）に分類しています。
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先進炭素材料市場の概要
「先進炭素材料市場」に関するレポートは、2025年から2030年の予測期間において、年平均成長率（CAGR）9.82%を記録すると予測されています。この市場は、COVID-19パンデミックにより製造施設の閉鎖やサプライチェーンの混乱といった悪影響を受けましたが、2021年には回復し、需要が反発しました。
短期的には、建設業界における炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の需要増加や、自動車・航空業界における軽量複合材料への注目の高まりが市場成長を牽引する要因となっています。一方で、炭素繊維複合材料の高コストや、最終製品製造における廃棄物の発生が市場成長を阻害する可能性があります。しかし、バイオ廃棄物からの先進炭素材料の生産は、予測期間中に多くの機会を提供すると期待されています。
地域別では、北米が最大の消費市場を占め、アジア太平洋地域がそれに続いています。
市場セグメンテーション
本レポートでは、市場を以下の要素で分類しています。
* 製品タイプ: 炭素繊維、特殊グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンフォーム（カーボンナノフォームを含む）、その他（フラーレン、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）、ナノ結晶ダイヤモンド（NCD）など）。
* 用途: 航空宇宙・防衛、エレクトロニクス、スポーツ、自動車、建設、エネルギー、その他。
* 地理: アジア太平洋、北米、ヨーロッパなど。
主要な市場トレンド
航空宇宙・防衛分野の優位性
用途別では、航空宇宙・防衛分野が市場で最大のシェアを占めると予測されています。先進炭素材料は、航空宇宙・防衛用途に求められる強度、耐久性、安定性を提供するため、最適な選択肢とされています。航空機では、従来の金属構造が、軽量かつ高剛性の設計構造を持つCFRPに置き換えられる傾向にあります。航空機やジェット機の内部からヘリコプターのローターブレードに至るまで、複合材料は航空宇宙産業の不可欠な部分となりつつあります。
アジア太平洋地域では、多くの国が防衛プラットフォームや技術への支出を増やしているため、航空宇宙産業が急速に成長しています。特にインドでは、民間および軍用航空産業が過去数年間で最も急速に成長している産業の一つとして浮上しました。インド政府によると、2021年には商業航空部門がインドのGDPに300億米ドル貢献しました。この成長により、国内航空市場は2024年までに世界で3位にランクされると予測されています。インドの航空機数は、2022年10月時点の600機から2024年には1,200機に増加する可能性があり、この航空機数の増加は、先進炭素材料市場の需要を押し上げると期待されます。
さらに、2022年4月には、インドで民間（旅客）航空機を多任務タンカー輸送（MMTT）航空機に改造するため、HALとイスラエル航空宇宙産業（IAI）が覚書を締結しました。COVID-19以降、Eコマース事業が急速に増加したことで航空貨物市場が拡大し、2022年には貨物機の発注が増加しました。例えば、2022年10月には、ルクセンブルクのカーゴルックス航空がボーイング社に777-8型貨物機10機を発注し、さらに6機のオプション契約を結びました。
中国は米国に次ぐ世界第2位の航空貨物市場です。ボーイング社の2022年商業市場見通しによると、中国の商業航空機数は2041年までに3,900機から9,600機に増加すると予想されています。
2022年2月、ボーイング社は米国防総省から、タイ向けにAH-6軽攻撃偵察ヘリコプター8機を供給する1億370万米ドルの契約を獲得しました。これらのヘリコプターは、タイ王国陸軍が運用する旧式のAH-1Fコブラヘリコプターを置き換える予定で、2024年まで納入が続く見込みです。
さらに、ユナイテッド航空は「史上最大の太平洋横断路線拡大」と称して、新規路線の運航を開始しました。すべてが正常に戻るにつれて、新しい航空会社も運航を開始しています。インドの新規航空会社であるアカサ航空は、2022年8月に週28便の1路線から運航を開始し、徐々に2路線を追加しました。2022年10月には、アラスカ航空が52機のボーイング737 MAX型機を発注し、機材の拡大を計画しています。同社は2023年末までに全機ボーイング製の主力機材とする計画を発表しました。これらの要因すべてが、予測期間中の先進炭素材料市場の成長を促進すると考えられます。
北米地域の市場優位性
北米地域は、米国、カナダ、メキシコといった国々が存在するため、予測期間中に市場を支配すると予想されています。米国は世界最大かつ最も強力な経済大国です。航空宇宙・防衛、エレクトロニクス、自動車、エネルギーなど、さまざまな最終用途産業における炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン、特殊グラファイト、カーボンフォーム、ナノ結晶ダイヤモンド（NCD）、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）、フラーレンといった多様な先進材料への需要の高まりが、予測期間を通じて先進炭素材料の需要を高い割合で推進すると期待されています。
例えば、OICAによると、2022年の米国の自動車生産台数は1,006万台に達し、これは2021年と比較して10%、2020年と比較して14%の増加を示しました。したがって、自動車生産の増加は、先進炭素材料の需要を押し上げると予想されます。
さらに、NATO加盟国の防衛支出によると、2022年に米国は推定8,220億米ドルを防衛に費やしました。これは、NATO加盟国の中で群を抜いて最大の防衛予算です。したがって、米国の防衛費の増加は、北米地域の先進炭素材料の需要を押し上げると期待されます。上記の要因により、北米地域の先進炭素材料市場は予測期間中に大きく成長すると予測されています。
競争環境
先進炭素材料市場は部分的に細分化された性質を持っています。この市場の主要なプレーヤー（特定の順序ではない）には、東レ株式会社、東洋炭素株式会社、Global Graphene Group、SGL Carbon、昭和電工株式会社などが含まれます。
最近の業界動向
* 2023年3月: 東レ株式会社は、2023年度から2025年度までの企業戦略をまとめた「中期経営課題 プロジェクト AP-G 2025」を発表しました。この中で東レは、持続可能性を含む地球規模の課題に対するソリューションを提供するため、革新的な技術と先進材料を提供するというビジョンを掲げています。同社の2022年の売上高2兆5,100億円（190億米ドル）のうち、炭素繊維複合材料事業は繊維・テキスタイル、パフォーマンスケミカルズに次ぐ第3位で、2,820億円（20億米ドル）を貢献しています。
* 2022年8月: Reliance Industriesの会長であるムケシュ・アンバニ氏は、第45回年次株主総会で、インド初にして世界最大級の炭素繊維工場をグジャラート州ハジラに建設すると発表しました。この工場は、アクリロニトリルを原料とし、年間20,000トンの生産能力を持つ予定です。
「先進炭素材料市場」に関する本レポートは、フラーレン、グラフェン、カーボンナノチューブ（CNT）といった先進炭素材料が、その多様な化学的、物理的、電気的特性により、工学および科学技術革新の基盤となっていることを示しています。これらの材料は、持続可能な炭素化合物の生成や、望ましい特性を持つ改良された炭素モノリスの製造に物理的・化学的プロセスが用いられます。再生可能エネルギー資源、有機太陽電池、省エネルギー技術など、幅広い分野での応用が期待されており、本レポートでは製品タイプ、用途、地域別に市場を詳細に分析しています。
市場の成長を牽引する主要因としては、建設業界における炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の需要増加や、カーボンナノチューブの技術進歩が挙げられます。一方で、炭素繊維複合材料の高コストや、最終製品製造における廃棄物の発生が市場の成長を抑制する要因となっています。レポートでは、業界バリューチェーン分析やポーターのファイブフォース分析（サプライヤーとバイヤーの交渉力、新規参入の脅威、代替製品・サービスの脅威、競争の度合い）を通じて、市場の競争環境を深く掘り下げています。
製品タイプ別では、炭素繊維、特殊黒鉛、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンフォーム（カーボンナノフォームを含む）、その他（フラーレン、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）、ナノ結晶ダイヤモンド（NCD）など）に分類されます。用途別では、航空宇宙・防衛、エレクトロニクス、スポーツ、自動車、建設、エネルギーなど多岐にわたる分野で利用されています。地域別分析では、アジア太平洋（中国、インド、日本、韓国など）、北米（米国、カナダ、メキシコ）、欧州（ドイツ、英国、フランスなど）、南米（ブラジル、アルゼンチンなど）、中東・アフリカといった主要地域が対象とされており、各地域の市場動向が詳細に調査されています。
先進炭素材料市場は、予測期間（2025年～2030年）において年平均成長率（CAGR）9.82%で成長すると予測されています。地域別に見ると、北米が予測期間中に最も高いCAGRで成長する地域であり、2025年には最大の市場シェアを占めると見込まれています。本レポートは、2019年から2024年までの過去の市場規模データと、2025年から2030年までの市場規模予測を収益（USD billion）で提供しています。
競争環境については、合併・買収、合弁事業、提携、契約などの活動が活発に行われており、主要企業の戦略や市場シェア分析も含まれています。主要企業としては、東レ株式会社、東洋炭素株式会社、Global Graphene Group、SGL Carbon、昭和電工株式会社などが挙げられます。将来の市場機会とトレンドとしては、バイオ廃棄物からの先進炭素材料の生産や、エネルギー分野における潜在的な用途が注目されており、これらの動向は、市場のさらなる拡大と技術革新を促進すると期待されています。
1. はじめに
- 1.1 調査の前提条件
- 1.2 調査範囲
2. 調査方法論
3. エグゼクティブサマリー
4. 市場のダイナミクス
- 4.1 推進要因
- 4.1.1 建設業界における炭素繊維強化プラスチックの需要増加
- 4.1.2 カーボンナノチューブの技術進歩
- 4.1.3 その他の推進要因
- 4.2 阻害要因
- 4.2.1 炭素繊維複合材料の高コスト
- 4.2.2 完成品の生産における無駄
- 4.2.3 その他の阻害要因
- 4.3 産業バリューチェーン分析
- 4.4 ポーターの5つの力分析
- 4.4.1 供給者の交渉力
- 4.4.2 買い手の交渉力
- 4.4.3 新規参入の脅威
- 4.4.4 代替製品およびサービスの脅威
- 4.4.5 競争の程度
5. 市場セグメンテーション
- 5.1 製品タイプ
- 5.1.1 炭素繊維
- 5.1.2 特殊黒鉛
- 5.1.3 カーボンナノチューブ
- 5.1.4 グラフェン
- 5.1.5 カーボンフォーム（カーボンナノフォームを含む）
- 5.1.6 その他（フラーレン、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）、ナノ結晶ダイヤモンド（NCD））
- 5.2 用途
- 5.2.1 航空宇宙および防衛
- 5.2.2 エレクトロニクス
- 5.2.3 スポーツ
- 5.2.4 自動車
- 5.2.5 建設
- 5.2.6 エネルギー
- 5.2.7 その他
- 5.3 地域
- 5.3.1 アジア太平洋
- 5.3.1.1 中国
- 5.3.1.2 インド
- 5.3.1.3 日本
- 5.3.1.4 韓国
- 5.3.1.5 その他のアジア太平洋地域
- 5.3.2 北米
- 5.3.2.1 米国
- 5.3.2.2 カナダ
- 5.3.2.3 メキシコ
- 5.3.3 ヨーロッパ
- 5.3.3.1 ドイツ
- 5.3.3.2 イギリス
- 5.3.3.3 フランス
- 5.3.3.4 イタリア
- 5.3.3.5 スペイン
- 5.3.3.6 ロシア
- 5.3.3.7 その他のヨーロッパ地域
- 5.3.4 南米
- 5.3.4.1 ブラジル
- 5.3.4.2 アルゼンチン
- 5.3.4.3 その他の南米地域
- 5.3.5 中東およびアフリカ
- 5.3.5.1 サウジアラビア
- 5.3.5.2 アラブ首長国連邦
- 5.3.5.3 南アフリカ
- 5.3.5.4 その他の中東およびアフリカ地域
6. 競争環境
- 6.1 合併と買収、合弁事業、提携、および契約
- 6.2 市場シェア（%）/ランキング分析
- 6.3 主要企業が採用する戦略
- 6.4 企業プロファイル
- 6.4.1 Arkema
- 6.4.2 Arry International Group Limited
- 6.4.3 CFOAM LLC
- 6.4.4 FutureCarbon GmbH
- 6.4.5 Formosa Plastics Corporation
- 6.4.6 Global Graphene Group
- 6.4.7 GrafTech International
- 6.4.8 Graphenea, Inc.
- 6.4.9 Graphite India Limited
- 6.4.10 Antolin
- 6.4.11 Grupo Graphenano
- 6.4.12 Haydale Graphene Industries plc
- 6.4.13 Hexcel Corporation
- 6.4.14 Hyperion Catalysis International
- 6.4.15 Jiangsu Cnano Technology Co., Ltd.
- 6.4.16 Mitsubishi Chemical Carbon Fiber and Composites, Inc.
- 6.4.17 Ningbo Morsh Technology
- 6.4.18 Nano-C
- 6.4.19 Nanocyl SA
- 6.4.20 Nippon Graphite Fiber Co., Ltd
- 6.4.21 Perpetuus Advanced Materials PLC
- 6.4.22 POCO
- 6.4.23 SGL Carbon
- 6.4.24 Shenzhen Sanshun Nano New Materials Co. Ltd
- 6.4.25 SHOWA DENKO K.K.
- 6.4.26 Solvay
- 6.4.27 TEIJIN LIMITED
- 6.4.28 The Sixth Element (Changzhou) Materials Technology Co.,Ltd
- 6.4.29 Thomas Swan & Co. Ltd.
- 6.4.30 Tokai Carbon Co., Ltd.
- 6.4.31 TORAY INDUSTRIES, INC.
- 6.4.32 Toyo Tanso Co.,Ltd.
- 6.4.33 XG Sciences, Inc.
- *リストは網羅的ではありません
7. 市場機会と将来のトレンド
- 7.1 バイオ廃棄物からの先進炭素材料の生産
- 7.2 エネルギー分野での潜在的な用途
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高機能炭素材料とは、従来の炭素材料と比較して、機械的強度、電気伝導性、熱伝導性、化学的安定性、耐熱性といった特性が飛躍的に向上した材料群の総称でございます。これらは、炭素原子が特定の構造を形成するように精密に制御されたプロセスを経て製造され、その優れた特性から、現代社会の様々な先端分野において不可欠な存在となっております。軽量性、高強度、高剛性、優れた導電性・熱伝導性、耐食性、生体適合性など、多岐にわたる優れた特性を兼ね備えている点が最大の特徴と言えるでしょう。
高機能炭素材料には、その構造や形態、製造方法によって多種多様な種類が存在いたします。代表的なものとしては、まず「炭素繊維」が挙げられます。これは、ポリアクリロニトリル（PAN）やピッチなどを原料とし、高温で炭化・黒鉛化処理を施して製造される繊維状の炭素材料です。非常に高い比強度と比弾性率を持ち、航空宇宙、自動車、スポーツ用品、風力発電ブレードなどの構造材料として、樹脂と複合化された炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の形で広く利用されております。次に、「グラファイト材料」は、炭素原子が層状に配列した結晶構造を持つ材料で、優れた電気伝導性、熱伝導性、潤滑性、耐熱性、化学的安定性を有します。等方性グラファイトや熱分解グラファイトなどがあり、電極、熱交換器、炉材、原子力分野などで用いられます。
さらに、近年特に注目されているのが「炭素ナノ材料」です。これには、炭素原子が筒状に結合した「カーボンナノチューブ（CNT）」、炭素原子が六角形格子状に一層で配列した「グラフェン」、そしてサッカーボール状の分子構造を持つ「フラーレン」などが含まれます。カーボンナノチューブは、極めて高い強度と優れた電気伝導性・熱伝導性を持ち、複合材料の強化材、電子デバイス、センサー、エネルギー貯蔵材料などへの応用が期待されております。グラフェンは、世界で最も薄く、最も強く、最も電気伝導性の高い材料の一つとされ、透明導電膜、フレキシブルエレクトロニクス、次世代バッテリー、センサーなど、幅広い分野での革新をもたらす可能性を秘めております。フラーレンは、特異な電子物性や抗酸化作用が注目され、医薬品、化粧品、電子材料などへの応用研究が進められております。
その他にも、ダイヤモンドに似た硬度と低摩擦特性を持つ「DLC（Diamond-Like Carbon）膜」は、工具の表面コーティングや自動車部品、医療機器などに利用され、耐摩耗性や摺動特性の向上に貢献しております。また、高い比表面積と制御された細孔構造を持つ「多孔質炭素材料」（活性炭、カーボンエアロゲルなど）は、吸着材、触媒担体、スーパーキャパシタや燃料電池の電極材料として、環境・エネルギー分野で重要な役割を担っております。
これらの高機能炭素材料は、多岐にわたる分野で活用されております。航空宇宙分野では、航空機やロケット、人工衛星の軽量化と高性能化に不可欠な材料として、機体構造やエンジン部品に採用されております。自動車分野では、車体の軽量化による燃費向上や電気自動車の航続距離延長に貢献するため、シャシーやボディパネル、ブレーキディスクなどに利用が進んでおります。エネルギー分野では、リチウムイオン電池の負極材、燃料電池の電極触媒担体、スーパーキャパシタの電極、太陽電池の材料、風力発電ブレードなど、次世代エネルギー技術の発展を支える基盤材料となっております。エレクトロニクス分野では、放熱材料、透明導電膜、フレキシブルデバイス、センサー、半導体材料として、デバイスの高性能化・小型化に貢献しております。スポーツ・レジャー分野では、ゴルフクラブ、テニスラケット、釣り竿、自転車フレームなど、高性能化と軽量化を実現する素材として広く普及しております。医療分野では、生体適合性の高さから人工関節やインプラント、ドラッグデリバリーシステムなどへの応用が期待されております。環境分野では、水処理、空気清浄、CO2分離・回収など、環境負荷低減技術にも貢献しております。
高機能炭素材料の発展を支える関連技術も多岐にわたります。材料合成・加工技術としては、原料となる前駆体の選定から、炭化、黒鉛化といった熱処理プロセス、化学気相成長法（CVD）や物理気相成長法（PVD）による薄膜形成、溶液プロセス、エレクトロスピニング法など、目的とする材料の構造や特性に応じた精密な製造技術が不可欠です。複合材料製造技術では、炭素繊維と樹脂を組み合わせるためのオートクレーブ成形、RTM（Resin Transfer Molding）、フィラメントワインディングなどの成形技術や、近年では3Dプリンティングによる複合材料の積層造形も研究されております。また、材料の性能を正確に把握するための評価・解析技術も重要であり、電子顕微鏡（SEM、TEM）、ラマン分光法、X線回折（XRD）などを用いた構造解析や、各種機械的・電気的特性評価技術が用いられます。さらに、持続可能な社会の実現に向けて、炭素繊維複合材料のリサイクル技術（熱分解、ソルボリシス、メカニカルリサイクルなど）の開発も喫緊の課題となっております。
市場背景としては、高機能炭素材料は、軽量化、省エネルギー、高性能化、小型化といった現代社会のニーズを背景に、世界的に市場が拡大傾向にあります。特に、航空宇宙、自動車、エネルギー、エレクトロニクスといった成長産業からの需要が牽引役となっております。主要な材料メーカーや化学メーカーが研究開発と生産能力の増強に注力しており、アジア地域、特に中国での需要拡大が顕著です。一方で、一部の先端材料（カーボンナノチューブ、グラフェンなど）は製造コストが高く、量産化技術の確立が課題となっております。また、複合材料のリサイクルシステムの構築も、今後の市場拡大における重要な要素と認識されております。各国政府も、戦略的基盤材料として高機能炭素材料の研究開発や産業育成を支援する動きを強めております。
将来展望としましては、高機能炭素材料は今後もさらなる進化と応用分野の拡大が期待されております。製造コストの低減は引き続き重要な課題であり、バイオマス由来の安価な前駆体開発や、より効率的な製造プロセスの確立が進められるでしょう。材料自体の性能向上も継続され、より高強度、高導電性、多機能性を持つ新素材の開発が進むと予想されます。応用分野では、スマートテキスタイル、ウェアラブルデバイス、先進ロボティクス、宇宙探査など、新たな領域への展開が加速するでしょう。持続可能性への意識の高まりから、グリーン製造プロセスの導入や、リサイクル技術の確立、バイオマス由来炭素材料の開発など、環境負荷の低い材料開発と利用が重視されるようになります。また、異なる種類の高機能炭素材料を組み合わせたハイブリッド材料や、複数の機能を併せ持つ複合材料の開発も進み、AIやマテリアルズインフォマティクスを活用した材料設計・開発の効率化も期待されております。これらの進展により、高機能炭素材料は、未来社会を支える基幹材料としての役割を一層強化していくことでしょう。