Marktgröße, Anteil, Wachstum und Branchenanalyse für intelligente Materialien, nach Typ (piezoelektrische Materialien, Formgedächtnismaterial, elektrochrome Materialien, Formgedächtnispolymer, thermochrome Materialien und andere), nach Anwendung (Elektronikindustrie, Automobil, Lebensmittel und Getränke, biomedizinische Industrie und andere) und regionale Prognose bis 2035

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ÜBERBLICK ÜBER DEN SMART MATERIALS-MARKT

Der globale Markt für intelligente Materialien soll von 6,65 Milliarden US-Dollar im Jahr 2026 auf 12,21 Milliarden US-Dollar im Jahr 2035 ansteigen und zwischen 2026 und 2035 mit einer jährlichen Wachstumsrate von 6,9 % wachsen.

Diese Materialien sind eine interessante Klasse vonfortschrittliche Materialiendie Eigenschaften haben, die manchmal ganz erstaunlich sind. Diese Materialien haben die Fähigkeit, empfindlich auf Veränderungen in der Umgebung zu reagieren und dann eine spezifische Reaktion zu zeigen. Diese Reaktionsfähigkeit kann auf viele Arten berücksichtigt werden, einschließlich Formänderung, Farbänderungen und sogar elektrischer Leitfähigkeit. Bei diesen Materialien handelt es sich beispielsweise um Formgedächtnislegierungen, die nach einer Verformung wieder ihre ursprüngliche Form annehmen; piezoelektrische Materialien, die aus mechanischen Kräften wie Druck Elektrizität erzeugen können; und elektrochrome Materialien, die ihre Farbe durch ein angelegtes elektrisches Feld ändern. Diese Materialien können jeden Bereich von der Luft- und Raumfahrttechnik über die Medizin bis hin zur Robotik verändern und effizientere, anpassungsfähigere und reaktionsfähigere Systeme einführen.

WICHTIGSTE ERKENNTNISSE

AUSWIRKUNGEN VON COVID-19

Marktwachstum aufgrund von Bewegungseinschränkungen verhalten

Die globale COVID-19-Pandemie war beispiellos und erschütternd, da der Markt im Vergleich zum Niveau vor der Pandemie in allen Regionen eine geringere Nachfrage als erwartet verzeichnete. Das plötzliche Marktwachstum, das sich im Anstieg der CAGR widerspiegelt, ist darauf zurückzuführen, dass das Marktwachstum und die Nachfrage wieder das Niveau vor der Pandemie erreichen.

Die COVID-19-Pandemie wirkte sich insgesamt negativ auf diese Marktmotive aus. Die Einschränkungen durch COVID-19 wirkten sich auf den verarbeitenden Sektor aus, indem sie die Lieferkette unterbrachen, die hauptsächlich durch Schließungen und Bewegungseinschränkungen beeinträchtigt wurde. Die schwache verarbeitende Industrie und der geringere Handel weltweit schränkten den Markt noch weiter ein. Außerdem kam es zu einem geringeren Verbraucherkonsum und veränderten Verbraucherausgabemustern, wodurch der Verbrauch nicht wesentlicher Artikel, wie sie beispielsweise mit diesen Materialien entwickelt wurden, zurückging. Der allgemeine globale Abschwung wirkte sich auch auf neue Investitionen in Forschung und Entwicklung aus, die für die Entwicklung neuer Technologien für intelligente Materialien und deren Kommerzialisierung eingesetzt werden.

NEUESTE TRENDS

Nanotechnologie soll das Marktwachstum vorantreiben

Auf diesem Markt sind viele neue Trends zu beobachten. Einer davon ist die zunehmende Tendenz zur Integration der Nanotechnologie, die zur Schaffung von Nanokompositen mit verbesserten Eigenschaften wie Festigkeit, elektrischer Leitfähigkeit und Empfindlichkeit führt. Ein wichtiger Trend ist die zunehmende Bedeutung bioinspirierter Materialien, die über die Fähigkeiten natürlicher organischer Gewebe verfügen – Selbstheilung und Anpassung. Darüber hinaus ist auf dem Markt ein wachsendes Bewusstsein zu beobachten; Viele Forscher arbeiten an intelligenten, umweltfreundlichen und biologisch abbaubaren Materialien, um den Verlust der Umwelt zu reduzieren. Darüber hinaus ermöglichen Fortschritte in der künstlichen Intelligenz und im maschinellen Lernen die Entwicklung einer neuen Generation intelligenter Materialien, die in der Lage sind, selbstregulierende Entscheidungen auf der Grundlage der Umgebungsbedingungen zu treffen und ihre Leistung optimal zu steuern.

• Nach Angaben der Advanced Materials Association konzentrieren sich mittlerweile 44 % der Hersteller auf selbstheilende Polymere für industrielle Anwendungen.

• Formgedächtnislegierungen werden von 39 % der Medizingerätehersteller eingesetzt, um minimalinvasive Verfahren zu verbessern.

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Marktsegmentierung für intelligente Materialien

Nach Typ

Je nach Typ kann der Markt in piezoelektrische Materialien, Formgedächtnismaterialien, elektrochrome Materialien, Formgedächtnispolymere, thermochrome Materialien und andere eingeteilt werden

• Piezoelektrische Materialien: Diese weisen die Fähigkeit auf, eine elektrische Ladung zu erzeugen, wenn das Material mechanisch belastet wird (direkter piezoelektrischer Effekt) und erfahren auch eine mechanische Veränderung beim Anlegen eines elektrischen Felds (umgekehrter piezoelektrischer Effekt). Aufgrund dieser Eigenschaft eignen sie sich für Anwendungen wie Sensoren (Beschleunigungsmesser, Drucksensoren), Aktoren (Mikropositionierungsgeräte, Ultraschallmotoren) und Energiegewinnungsgeräte (Umwandlung mechanischer Vibrationsenergie in Elektrizität).

• Formgedächtnismaterialien: Sie verfügen über die erstaunliche „Gedächtnis"-Qualität und können nach der Umformung wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Dieses Verhalten wird als Formgedächtniseffekt bezeichnet und wird normalerweise durch Schwankungen der Temperatur oder der auf das Material ausgeübten Spannung hervorgerufen. Intelligente Materialien wie Nitinol spielen derzeit eine Rolle in Anwendungen in Stents, kieferorthopädischen Drähten, Luft- und Raumfahrtanwendungen wie adaptiven Strukturen und intelligenten Strukturen sowie in Aktoren, einschließlich der Robotik.

• Elektrochrome Materialien: Können je nach elektrischem Strom reversibel zwischen verschiedenen Farben und/oder Transparenzstufen wechseln. Diese Eigenschaft qualifiziert sie für den Einsatz in Anwendungen wie intelligenten Fenstern, Paneelen mit einstellbarer Lichtdurchlässigkeit, Displays und Blendschutzschichten.

• Formgedächtnispolymere: Sind Gruppen von Formgedächtnismaterialien, die aus Polymermaterialien abgeleitet sind. Sie verfügen über SMAs mit Formgedächtniseffekten, verfügen aber oft über phänomenale Eigenschaften wie Kosten, einfache Verarbeitung und Designflexibilität.

• Thermochrome Materialien: Diese Eigenschaft kann für Anwendungen wie temperaturempfindliche Waren (Stimmungsringe, Thermometer), intelligente Kleidung (Textilien mit integrierter Temperaturregelung) usw. genutzt werdenBaumaterialien(Intelligente Fenster mit integrierter Temperaturregelung). Thermochrome Materialien können in zwei Haupttypen eingeteilt werden: thermochrome Materialien, die reversibel oder irreversibel sein können: Thermochrome Materialien sind beispielsweise Flüssigkristalle und einige Arten wärmeempfindlicher Farben, also Pigmente.

Auf Antrag

Basierend auf der Anwendung kann der Markt in die Elektronikindustrie, die Automobilindustrie, die Lebensmittel- und Getränkeindustrie, die biomedizinische Industrie und andere eingeteilt werden

• Elektronikindustrie: In der Elektronikindustrie gibt es ein breites Anwendungsspektrum dieser Materialien, darunter Sensoren, Aktoren und Energiegewinnung. Piezoelektrische Materialien werden besonders häufig in Mikrofonen, Lautsprechern und Ultraschallwandlergeräten verwendet. Diese Materialien, insbesondere Formgedächtnislegierungen, werden in Aktoren zur Feinjustierung und in mikroelektromechanischen Systemen eingesetzt.

• Automobil: Derzeit werden diese Materialien in Automobilteilen eingesetzt, um die Leistung, Sicherheit und den Komfort von Autos zu verbessern. Piezoelektrische Materialien werden in Kraftstoffinjektoren, verschiedenen Arten von Sensoren und aktiven Aufhängungssystemen eingesetzt. SMAs werden in Anwendungen wie Motoraufhängungen, Abgassystemen, Sicherheitsgurten usw. verwendet.

• Lebensmittel und Getränke: Diese Materialien bieten daher zahlreiche Einsatzmöglichkeiten in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, insbesondere in der Verpackung, Verarbeitung und Qualitätssicherung. Bei intelligenten Verpackungen handelt es sich um Verpackungssysteme, die Sensoren für Temperatur, Luftfeuchtigkeit und gasförmige Umgebungen enthalten, um die Qualität der gelagerten Produkte zu bestimmen. Selbstdichtende Behälter und Dichtungsventile werden in Geräten der Lebensmittelverarbeitung eingesetztFormgedächtnislegierungen.

• Biomedizinische Industrie: Diese Materialien haben einen großen Einfluss auf die biomedizinische Industrie, die bei der Entwicklung verbesserter Geräte und Behandlungen eingesetzt wird. Es gibt viele Anwendungen für Formgedächtnislegierungen, beispielsweise in Stents, orthopädischen Implantaten und Instrumenten für die minimalinvasive Chirurgie. Piezoelektrische Substanzen werden in Ultraschall-Bildgebungsgeräten, Medikamententransportgeräten und Knochenregenerationsgeräten verwendet.

MARKTDYNAMIK

Die Marktdynamik umfasst treibende und hemmende Faktoren, Chancen und Herausforderungen, die die Marktbedingungen angeben.

Treibende Faktoren

Wachsende Nachfrage nach leichten und energieeffizienten Technologien zur Erweiterung des Marktes

Einer der Schlüsselfaktoren für das Wachstum des Marktes für intelligente Materialien ist die wachsende Nachfrage nach leichten und energieeffizienten Technologien. In der Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Elektronikindustrie gibt es einen deutlichen Trend zur Gewichtsreduzierung und Minimierung des Energieverbrauchs, um Verluste zu reduzieren. Diese Materialien verfügen über besondere Eigenschaften wie Formgedächtniseffekte und Piezoelektrizität und können genutzt werden, um neue Ideen zur Erreichung dieser Ziele einzuführen. Formgedächtnislegierungen in der Luftfahrt beispielsweise konstruieren leichtgewichtige Strukturen, die leistungsstark sind; Piezoelektrische Materialien können verwendet werden, um Vibrationen von Fahrzeugen und Elektronik anzuregen.

• Nach Angaben des US-Energieministeriums veranlasst die steigende Nachfrage nach energieeffizienten Materialien 42 % der Bauunternehmen, intelligente Materialien einzusetzen.

• Der zunehmende Einsatz in der Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie ermutigt 40 % der Unternehmen, in piezoelektrische und magnetostriktive Materialien zu investieren.

Fortschritte in der Nanotechnologie und Biotechnologie zur Weiterentwicklung des Marktes

Es besteht ein enormes Interesse an „intelligenten" Materialien, die durch die exponentielle Integration von Nanotechnologie und Biotechnologie entstehen. Beispielsweise erzeugt oder verbessert die Zugabe von Nanomaterial die mechanischen, elektrischen und optischen Eigenschaften der Polymermatrix. Ebenso werden selbstheilende Materialien und intelligente Materialien oder Materialien mit von biologischen Systemen inspirierten Selbstanpassungseigenschaften entwickelt. Solche Verbesserungen eröffnen neue Möglichkeiten für die Entwicklung intelligenter Materialanwendungen und fördern eine enorme Marktexpansion.

Zurückhaltender Faktor

Hohe Kosten zur Förderung des Marktwachstums

Der Marktanteil von Smart Materials ist durch eine Reihe von Einschränkungen gekennzeichnet, darunter hohe Kosten, die durch die Entwicklung, Produktion und Umsetzung dieser Märkte entstehen. Darüber hinaus erfordern mehrere intelligente Materialien, insbesondere solche, die mit neueren Technologien wie Nanotechnologie und Biotechnologie entwickelt wurden, einen hohen Forschungs- und Entwicklungsaufwand. Manchmal kann die Herstellung dieser Materialien zeitaufwändig und kostspielig sein, insbesondere weil sie hochqualifizierte Arbeitskräfte und Ausrüstung erfordern. Darüber hinaus sind bei der Einführung dieser Materialien in bestehende integrierte Strukturen meist umfangreiche Änderungen und Anpassungen erforderlich, was zu einer Reduzierung der Gesamtkosten führt. 

• Nach Angaben der National Science Foundation hindern hohe Produktionskosten 36 % der kleinen und mittleren Unternehmen daran, fortschrittliche intelligente Materialien einzuführen.

• 33 % der Hersteller in globalen Lieferketten sind von eingeschränkten Standardisierungs- und Testprotokollen betroffen.

Intelligente Materialien schaffen Chancen in diesem Markt

Gelegenheit

 

Es wurden mehrere Chancenfaktoren identifiziert, die für das Wachstum dieses Marktes von entscheidender Bedeutung sind. Intelligente Materialien könnten ein großes Potenzial haben, zur Entwicklung einer nachhaltigen Zukunft beizutragen, indem sie die Gesamtenergieeffizienz steigern und Verluste sowie negative Auswirkungen auf die Umwelt verringern. Smart Motion kann sich beispielsweise auf die Fähigkeit eines Fensters beziehen, seinen Farbton automatisch zu ändern, um die Temperatur zu regulieren und Energie in einem Gebäude zu sparen. Diese Materialien können dazu führen, dass Produkte und deren Bestandteile, die möglicherweise ihre Haltbarkeit verkürzen, außer Kraft gesetzt werden, wodurch Abfall reduziert wird. Darüber hinaus können diese Materialien zur Entwicklung nachhaltigerer Transportmittel eingesetzt werden, etwa von Leichtfahrzeugen und Geräten, die Energie aus natürlichen Quellen nutzen.

• Nach Angaben der European Materials Association eröffnet die Nachfrage nach flexibler Elektronik 38 % der Unternehmen die Möglichkeit, neue intelligente Substrate zu entwickeln.

 

• Die Integration in tragbare Geräte und Gesundheitsüberwachung unterstützt 35 % der Unternehmen bei der Innovation funktioneller Materialien.

 

Das Fehlen von Standardmaßnahmen zur Prüfung und Charakterisierung der intelligenten Materialien stellt eine potenzielle Herausforderung für diesen Markt dar

Herausforderung

 

Die größten Bedrohungen für diesen Markt sind das Fehlen standardisierter Prüf- und Charakterisierungsmaßnahmen für diese Materialien. Aufgrund der Eigenschaften dieser Materialien können sie je nach ihrer Zusammensetzung, den Bedingungen bei ihrer Herstellung und den Bedingungen, unter denen sie verwendet werden, einzigartige und oft kompliziertere Eigenschaften aufweisen. Die Wirksamkeit dieser Materialien in realen Anwendungen kann jedoch nicht bestimmt werden, wenn die Verfahren zur Elektrodenherstellung und Methoden zur Bestimmung ihrer Konstanten nicht standardisiert sind. Das Fehlen eines normbezogenen Tests erschwert auch die Festlegung „zuverlässiger" Benchmark-Daten und Design-Benchmarks, die für Ingenieure und Designer geeignet sind. 

• Nach Angaben des International Advanced Materials Board stellen Langzeithaltbarkeit und Materialermüdung für 34 % der Hersteller eine Herausforderung dar.

 

• Verzögerungen bei der behördlichen Genehmigung und Zertifizierung wirken sich auf 31 % der Produkteinführungen intelligenter Materialien weltweit aus.

 

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REGIONALE EINBLICKE IN DEN SMART MATERIALS-MARKT

• Nordamerika

Die Region Nordamerika nimmt weltweit den größten Anteil an diesem Markt ein. Diese Führungsposition ist das Ergebnis großer Investitionen in Forschung und Entwicklung, eines ebenso starken Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsclusters sowie einer gut entwickelten Produktions- und Handelsbasis. Zu seinen Spezialgebieten gehören fortschrittliche Technologien und Innovation; Die Umgebung erleichtert die Einführung und Einführung zukünftiger intelligenter Materialien. Darüber hinaus wächst die Bedeutung erstklassiger Universitäten und Forschungsinstitute in derMarkt für intelligente Materialien in den Vereinigten Staatenspielt eine unbestreitbare Rolle in den Materialwissenschaften und technischen Erfindungen, indem es die Entwicklung fortschrittlicher intelligenter Materialien mit überlegenen Eigenschaften vorantreibt.

• Europa

Europa ist ein weiterer wichtiger Markt für diese Materialien mit großem Schwerpunkt, insbesondere auf technologischer Forschung und Entwicklung, insbesondere auf Nanotechnologie und Biotechnologie. In der Region gibt es eine Reihe bekannter Forschungsorganisationen sowie Universitäten, die sich aktiv an der Forschung und Entwicklung dieser Materialien beteiligen. Erwähnenswert ist auch die Unterstützung des Rahmenwerks der Europäischen Union und Ausschreibungen für Projekte zur Förderung von Innovationen in Zusammenarbeit mit Forschern und Industrie. Aufgrund der wachsenden Sorge um Nachhaltigkeit und Umweltschutz in Europa sind auch diese Materialien entstanden, die umweltfreundlich und energieeffizient sind, eine Tatsache, die den Einfluss Europas auf dem Markt weiter erklärt.

• Asien

Somit kann Asien als eine führende Region im Hinblick auf das Wachstum dieses Marktes angesehen werden, gestützt durch sein massives Wirtschaftswachstum, Risikokapital in Produktion und Infrastruktur und Konzentration auf die Entwicklung neuer Technologien. China, Japan und Südkorea sind die führenden Hersteller dieser Materialien und verfügen über einen soliden industriellen Hintergrund und niedrige Produktionskosten. Der wachsende Markt für intelligente Materialien in der Region ist auf die zunehmende Integration intelligenter Technologien in die Elektronik-, Automobil- und Gesundheitsbranche zurückzuführen. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass Asien neue intelligente Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften entwickelt, um den Innovationsdruck auf Forschung und Entwicklung zu erhöhen.

WICHTIGSTE INDUSTRIE-AKTEURE

Hauptakteure, die den Markt für intelligente Materialien durch Innovationen verändern

Die prägenden Industrieunternehmen befeuern diesen Markt mit bedeutenden Investitionen in Forschung, Innovation und Marktentwicklungsplänen. Diese Firmen widmen ihre Ressourcen ständig der weiteren Forschung und Innovation, um überlegene intelligente Materialien mit weiteren Eigenschaften zu entwickeln und die Vielseitigkeit der Domänen zu erhöhen. Sie haben auch die Verantwortung, die Geschwindigkeit der Technologieentwicklung durch die Einführung neuer Herstellungsprozesse und die Hinzufügung dieser Materialien in bestehende Strukturen zu steigern.

• Harris: Bietet intelligente Materiallösungen für Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsanwendungen und betreut 37 % der Industrieprojekte.

• MURATA: Liefert Funktionsmaterialien und Sensoren an 39 % der Elektronik- und Automobilhersteller weltweit.

Darüber hinaus wenden Unternehmen, die mit diesen Materialien handeln, Marktdurchdringungsstrategien an, indem sie Partnerschaften und Fusionen eingehen, Unternehmensübernahmen durchführen und umfassendes Marketing betreiben, um die Marktdurchdringung neuer intelligenter Materialien in der Industrie voranzutreiben. Diese Aktivitäten definieren nicht nur den aktuellen Markt, sondern steuern auch die weitere Entwicklung dieser Materialindustrie, indem sie Forschungsziele, Weiterentwicklungen und Trends festlegen.

Liste der Top-Unternehmen für intelligente Materialien

• Harris (U.S.)
• MURATA (Japan)
• Solvay (Belgium)
• Johnson Matthey (U.K.)
• Arkema (France)

INDUSTRIELLE ENTWICKLUNG

Februar 2020:Im Februar 2020 veröffentlichte Hexagon eine offizielle Erklärung zur Einführung von Intergraph Smart® Materials 10 als neues intelligentes Material. Dabei handelt es sich um eine neue Version des marktführenden Material- und Vertragsmanagementsystems von Hexagon und stellt damit einen Meilenstein im Produktportfolio des Unternehmens dar. Die Version 10 von Intergraph Smart® Materials umfasst einzigartige Features und Funktionen wie verbesserte Datenverwaltungsfähigkeiten, erweiterte Funktionen für die Zusammenarbeit und Analysen. All diese Fortschritte zielen auf eine höhere Effizienz bei der Materialverwaltung, eine verbesserte Entscheidungsfindung und damit auf das Gesamtziel der Kostensenkung im Betrieb von Unternehmen aller Branchen ab.

BERICHTSBEREICH 

Dieser Bericht basiert auf historischen Analysen und Prognoseberechnungen und soll den Lesern helfen, ein umfassendes Verständnis des globalen Marktes für intelligente Materialien aus mehreren Blickwinkeln zu erlangen, was auch eine ausreichende Unterstützung für die Strategie und Entscheidungsfindung der Leser bietet. Darüber hinaus umfasst diese Studie eine umfassende SWOT-Analyse und liefert Erkenntnisse für zukünftige Entwicklungen auf dem Markt. Es untersucht verschiedene Faktoren, die zum Wachstum des Marktes beitragen, indem es die dynamischen Kategorien und potenziellen Innovationsbereiche ermittelt, deren Anwendungen die Entwicklung des Marktes in den kommenden Jahren beeinflussen könnten. Diese Analyse berücksichtigt sowohl aktuelle Trends als auch historische Wendepunkte, um ein ganzheitliches Verständnis der Wettbewerber auf dem Markt zu ermöglichen und geeignete Wachstumsbereiche zu identifizieren.

Dieser Forschungsbericht untersucht die Segmentierung des Marktes mithilfe quantitativer und qualitativer Methoden, um eine gründliche Analyse bereitzustellen, die auch den Einfluss strategischer und finanzieller Perspektiven auf den Markt bewertet. Darüber hinaus berücksichtigen die regionalen Bewertungen des Berichts die vorherrschenden Angebots- und Nachfragekräfte, die das Marktwachstum beeinflussen. Die Wettbewerbslandschaft wird akribisch detailliert beschrieben, einschließlich der Anteile wichtiger Marktkonkurrenten. Der Bericht umfasst unkonventionelle Forschungstechniken, Methoden und Schlüsselstrategien, die auf den erwarteten Zeitrahmen zugeschnitten sind. Insgesamt bietet es professionell und verständlich wertvolle und umfassende Einblicke in die Marktdynamik.