Tamaño del mercado de materiales inteligentes, participación, crecimiento y análisis de la industria, por tipo (materiales piezoeléctricos, materiales con memoria de forma, materiales electrocrómicos, polímeros con memoria de forma, materiales termocrómicos y otros), por aplicación (industria electrónica, automóvil, alimentos y bebidas, industria biomédica y otros) y pronóstico regional hasta 2035

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DESCRIPCIÓN GENERAL DEL MERCADO DE MATERIALES INTELIGENTES

Se espera que el mercado mundial de materiales inteligentes aumente de 6,65 mil millones de dólares en 2026 a 12,21 mil millones de dólares en 2035, creciendo a una tasa compuesta anual del 6,9% entre 2026 y 2035.

Estos materiales son una clase interesante demateriales avanzadosque tienen propiedades que a veces son bastante sorprendentes. Estos materiales tienen la capacidad de permanecer sensibles a los cambios en el medio ambiente y luego dar una respuesta específica. Esta capacidad de respuesta se puede considerar de muchas maneras, incluido el cambio de forma, los cambios de color e incluso la conductividad eléctrica. Estos materiales son, por ejemplo, aleaciones con memoria de forma, que recuperan su forma original después de haber sido deformadas; materiales piezoeléctricos, que pueden producir electricidad a partir de fuerzas mecánicas como la presión; y materiales electrocrómicos que alteran el color a partir de un campo eléctrico aplicado. Estos materiales pueden cambiar todos los campos, desde la ingeniería aeroespacial hasta la medicina y la robótica, introduciendo sistemas más eficientes, adaptables y con capacidad de respuesta.

HALLAZGOS CLAVE

IMPACTO DEL COVID-19

Crecimiento del mercado restringido debido a restricciones de movimiento

La pandemia mundial de COVID-19 no ha tenido precedentes y ha sido asombrosa, y el mercado ha experimentado una demanda inferior a la prevista en todas las regiones en comparación con los niveles previos a la pandemia. El repentino crecimiento del mercado reflejado por el aumento de la CAGR es atribuible al crecimiento del mercado y al regreso de la demanda a los niveles prepandémicos.

La pandemia de COVID-19 tuvo un efecto negativo general sobre los motivos de este mercado. Las limitaciones de la COVID-19 afectaron al sector manufacturero al alterar la cadena de suministro, afectada principalmente por cierres y restricciones de movimiento. La débil industria manufacturera y el menor comercio en todo el mundo limitaron aún más el mercado. Además, se redujo el consumo de los consumidores y se cambiaron los patrones de gasto de los consumidores, por lo que se redujo el consumo de artículos no esenciales, como los desarrollados con estos materiales. La desaceleración global general también afectó a las nuevas inversiones en investigación y desarrollo aplicados a la creación de nuevas tecnologías de materiales inteligentes y su comercialización.

ÚLTIMAS TENDENCIAS

Nanotecnología para impulsar el crecimiento del mercado

Hay muchas tendencias nuevas que se experimentan en este mercado. Uno de ellos es la creciente tendencia hacia la integración de la nanotecnología que resulta en la creación de nanocompuestos con características mejoradas, como resistencia, conductividad eléctrica y sensibilidad. Una tendencia importante es la creciente importancia de estos materiales bioinspirados que poseen las capacidades de los tejidos orgánicos naturales: autocuración y adaptación. Además, se está observando una conciencia emergente en el mercado; Muchos investigadores han estado trabajando en materiales inteligentes, ecológicos y biodegradables para reducir la pérdida del medio ambiente. Junto a ello, los avances en inteligencia artificial y aprendizaje automático están permitiendo desarrollar una nueva generación de material inteligente que posee la capacidad de tomar decisiones autorreguladas en función de las condiciones ambientales y controlar de forma óptima sus actuaciones.

• Según la Asociación de Materiales Avanzados, el 44% de los fabricantes se centran actualmente en polímeros autorreparables para aplicaciones industriales.

• El 39% de las empresas de dispositivos médicos están adoptando aleaciones con memoria de forma para mejorar los procedimientos mínimamente invasivos.

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SEGMENTACIÓN DEL MERCADO DE MATERIALES INTELIGENTES

Por tipo

Según el tipo, el mercado se puede clasificar en materiales piezoeléctricos, materiales con memoria de forma, materiales electrocrómicos, polímeros con memoria de forma, materiales termocrómicos y otros.

• Materiales piezoeléctricos: exhiben la capacidad de producir una carga eléctrica cuando el material se deforma mecánicamente (efecto piezoeléctrico directo) y también experimentan un cambio mecánico al aplicar un campo eléctrico (efecto piezoeléctrico inverso). Esta característica los hace adecuados para aplicaciones como sensores (acelerómetros, sensores de presión), actuadores (dispositivos de microposicionamiento, motores ultrasónicos) y dispositivos de recolección de energía (que convierten la energía de vibración mecánica en electricidad).

• Materiales con memoria de forma: Tienen la asombrosa cualidad de "memoria" y una vez que se les ha remodelado, pueden reordenarse nuevamente a su forma original. Este comportamiento se denomina efecto de memoria de forma y generalmente se produce por la variación de la temperatura o la tensión aplicada al material. Los materiales inteligentes como el Nitinol desempeñan un papel actual en aplicaciones de stents, alambres de ortodoncia, aplicaciones aeroespaciales como estructuras adaptativas y estructuras inteligentes, y en actuadores, incluida la robótica.

• Materiales electrocrómicos: pueden cambiar reversiblemente entre diferentes colores y/o niveles de transparencia dependiendo de la corriente eléctrica. Esta propiedad los califica para su uso en aplicaciones como ventanas inteligentes, paneles con transmisión de luz ajustable, pantallas y capas antideslumbrantes.

• Polímeros con memoria de forma: son grupos de materiales con memoria de forma que se derivan de materiales poliméricos. Tienen SMA con efectos de memoria de forma, pero a menudo poseen características fenomenales como costo, facilidad de procesamiento y flexibilidad de diseño.

• Materiales termocrómicos: esta propiedad se puede utilizar para aplicaciones tales como mercancías sensibles a la temperatura (anillos de humor, termómetros), ropa inteligente (textiles con control de temperatura incorporado) ymateriales de construcción(ventanas inteligentes con control de temperatura incorporado). Los materiales termocrómicos se pueden clasificar en dos tipos principales: termocrómicos, que pueden ser reversibles o irreversibles: Los materiales termocrómicos son, por ejemplo, cristales líquidos y algunos tipos de pinturas termosensibles, es decir, pigmentos.

Por aplicación

Según la aplicación, el mercado se puede clasificar en industria electrónica, automóvil, alimentos y bebidas, industria biomédica y otros.

• Industria electrónica: una amplia gama de aplicaciones de estos materiales es eminente en la industria electrónica, incluidos sensores, actuadores y recolección de energía. Los materiales piezoeléctricos son especialmente populares en micrófonos, parlantes y dispositivos transductores ultrasónicos. Estos materiales, específicamente aleaciones con memoria de forma, se utilizan en actuadores para ajuste fino y sistemas microelectromecánicos.

• Automóvil: Actualmente, estos materiales se están adoptando en piezas de automóviles en un intento de mejorar el rendimiento, la seguridad y el confort de los automóviles. Los materiales piezoeléctricos se aplican en inyectores de combustible, diferentes tipos de sensores y sistemas de suspensión activa. Los SMA se utilizan en aplicaciones como suspensiones de motores, sistemas de escape, cinturones de seguridad, etc.

• Alimentos y Bebidas: Por lo tanto, estos materiales presentan numerosos usos en la industria de alimentos y bebidas, especialmente en embalaje, procesamiento y control de calidad. El embalaje inteligente se presenta en forma de sistemas de embalaje que han incorporado sensores de temperatura, humedad y ambientes gaseosos para determinar la calidad de los productos almacenados. Contenedores autosellantes y válvulas de sellado en el uso de equipos de procesamiento de alimentosaleaciones con memoria de forma.

• Industria Biomédica: Estos materiales tienen un gran impacto en la industria biomédica, que se utiliza en la creación de dispositivos y tratamientos mejorados. Existen muchas aplicaciones de las aleaciones con memoria de forma, por ejemplo, en stents, implantes ortopédicos e instrumentos utilizados en cirugía mínimamente invasiva. Las sustancias piezoeléctricas se han utilizado en instrumentos de obtención de imágenes ultrasónicas, aparatos de transporte de fármacos y aparatos de regeneración ósea.

DINÁMICA DEL MERCADO

La dinámica del mercado incluye factores impulsores y restrictivos, oportunidades y desafíos que indican las condiciones del mercado.

Factores impulsores

La creciente demanda de tecnologías ligeras y energéticamente eficientes para ampliar el mercado

Uno de los factores clave que impulsan el crecimiento del mercado de materiales inteligentes es la creciente demanda de tecnologías ligeras y energéticamente eficientes. En las industrias aeroespacial, automotriz y electrónica, existe una tendencia significativa hacia el aligeramiento y la minimización del consumo de energía para reducir las pérdidas. Estos materiales, que poseen características especiales como efectos de memoria de forma y piezoelectricidad, pueden utilizarse para introducir nuevas ideas para lograr estos objetivos. Por ejemplo, las aleaciones con memoria de forma en la aviación construyen estructuras ligeras que son potentes; Los materiales piezoeléctricos se pueden utilizar para potenciar las vibraciones de vehículos y dispositivos electrónicos.

• Según el Departamento de Energía de EE. UU., la creciente demanda de materiales energéticamente eficientes impulsa al 42% de las empresas de construcción a adoptar materiales inteligentes.

• El creciente uso en las industrias aeroespacial y automotriz anima al 40% de las empresas a invertir en materiales piezoeléctricos y magnetoestrictivos.

Avances en nanotecnología y biotecnología para avanzar en el mercado

Existe un enorme interés en los materiales "inteligentes" que se crean integrando exponencialmente la nanotecnología con la biotecnología. Por ejemplo, la adición de nanomaterial produce o mejora las propiedades mecánicas, eléctricas y ópticas de la matriz polimérica. De la misma manera, se están desarrollando materiales autorreparables y materiales inteligentes o que tengan propiedades de autoadaptación inspiradas en sistemas biológicos. Estas mejoras están abriendo nuevas oportunidades para el desarrollo de usos inteligentes de materiales e impulsando una enorme expansión del mercado.

Factor de restricción

Alto costo para impulsar el crecimiento del mercado

La cuota de mercado de materiales inteligentes se ha caracterizado por una serie de restricciones, una de las cuales es el alto costo incurrido como resultado del desarrollo, producción e implementación de estos mercados. Además, varios materiales inteligentes, especialmente aquellos desarrollados utilizando tecnologías más nuevas como la nanotecnología y la biotecnología, necesitan altos niveles de esfuerzos de investigación y desarrollo. A veces, la producción de estos materiales puede llevar mucho tiempo y ser costosa, especialmente porque requiere mano de obra y equipos altamente calificados. Además, cuando se introducen estos materiales en estructuras integradas existentes, normalmente se necesitan cambios y ajustes importantes, lo que provoca un recorte en los gastos totales. 

• Según la Fundación Nacional de Ciencias, los altos costos de producción impiden que el 36% de las pequeñas y medianas empresas adopten materiales inteligentes avanzados.

• Los protocolos de prueba y estandarización limitados afectan al 33% de los fabricantes en las cadenas de suministro globales.

Materiales inteligentes para crear oportunidades en este mercado

Oportunidad

 

Se han identificado varios factores de oportunidad que son clave para el crecimiento de este mercado. Los materiales inteligentes podrían tener un gran potencial para contribuir al desarrollo de un futuro sostenible al aumentar la eficiencia energética general y disminuir las pérdidas y los efectos negativos sobre el medio ambiente. Por ejemplo, el movimiento inteligente puede referirse a la capacidad de una ventana de cambiar automáticamente su tinte para controlar la temperatura y conservar energía en un edificio. Estos materiales tienen el potencial de derogar productos y sus componentes que tienen el potencial de disminuir su vida útil, reduciendo así el desperdicio. De hecho, estos materiales pueden aplicarse para diseñar mejores medios de transporte sostenibles, como vehículos livianos y equipos que aprovechen la energía de fuentes naturales.

• Según la Asociación Europea de Materiales, la demanda de productos electrónicos flexibles abre oportunidades para que el 38% de las empresas desarrollen nuevos sustratos inteligentes.

 

• La integración en dispositivos portátiles y monitoreo de la atención médica ayuda al 35% de las empresas a innovar en materiales funcionales.

 

La ausencia de medidas estándar de prueba y caracterización de los materiales inteligentes plantea un desafío potencial para este mercado

Desafío

 

Las amenazas importantes a las que se enfrenta este mercado son la ausencia de medidas estándar de ensayo y caracterización de estos materiales. Debido a las características de estos materiales, pueden poseer características únicas y, a menudo, más complicadas dependiendo de su composición, las condiciones durante su preparación y las condiciones en las que se utilizarán. Sin embargo, la eficacia de estos materiales en aplicaciones reales no se puede determinar cuando los procedimientos de fabricación de electrodos y los métodos para determinar sus constantes no están estandarizados. La ausencia de una prueba basada en normas también dificulta el establecimiento de datos de referencia "confiables" y de puntos de referencia de diseño apropiados para ingenieros y diseñadores. 

• Según la Junta Internacional de Materiales Avanzados, la durabilidad a largo plazo y la fatiga del material plantean desafíos para el 34% de los productores.

 

• Los retrasos en la aprobación regulatoria y la certificación afectan al 31% de los lanzamientos de productos de materiales inteligentes a nivel mundial.

 

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PERSPECTIVAS REGIONALES DEL MERCADO DE MATERIALES INTELIGENTES

• América del norte

La región de América del Norte ocupa la mayor participación en este mercado en todo el mundo. Este liderazgo es el resultado de grandes cantidades invertidas en investigación y desarrollo, un grupo aeroespacial y de defensa igualmente fuerte y una base comercial y de fabricación bien desarrollada. Sus áreas de especialización incluyen tecnologías avanzadas e innovación; el entorno hace que sea más fácil adoptar y encabezar futuros materiales inteligentes. Además, la creciente importancia de las universidades e institutos de investigación de primer nivel en elMercado de materiales inteligentes de Estados Unidosjuega un papel innegable en las invenciones de ciencia e ingeniería de materiales al impulsar el desarrollo de materiales inteligentes avanzados con propiedades superiores.

• Europa

Europa es otro mercado importante para estos materiales con gran foco, especialmente en investigación y desarrollo tecnológico, especialmente en nanotecnología y biotecnología. En la región se encuentran varias organizaciones de investigación de renombre, así como universidades, que participan activamente en la investigación y el desarrollo de estos materiales. También es digno de mención el apoyo del marco de la Unión Europea y las convocatorias de proyectos para estimular la innovación en cooperación con investigadores e industrias. Debido a la creciente preocupación por la sostenibilidad y la conservación del medio ambiente en Europa, también han surgido estos materiales que son ecológicos y energéticamente eficientes, un hecho que explica aún más el impacto de Europa en el mercado.

• Asia

Por lo tanto, Asia puede considerarse una región líder en términos de crecimiento de este mercado, respaldado por su crecimiento económico masivo, capital de riesgo en manufactura e infraestructura y concentración en el desarrollo de nuevas tecnologías. China, Japón y Corea del Sur son los principales productores de estos materiales, con una sólida trayectoria industrial y un bajo coste de producción. El creciente mercado de materiales inteligentes en la región se debe a la creciente incorporación de tecnologías inteligentes en las industrias electrónica, automotriz y sanitaria. Además, para aumentar la presión para innovar en investigación y desarrollo, se ha observado que Asia está creando nuevos materiales inteligentes con diferentes características.

JUGADORES CLAVE DE LA INDUSTRIA

Actores clave que transforman el mercado de materiales inteligentes a través de innovaciones

Las principales entidades industriales formativas alimentan este mercado con importantes inversiones en investigación, innovación y planes de desarrollo de mercado. Estas empresas dedican constantemente sus recursos a una mayor investigación e innovación para crear materiales inteligentes superiores con más características, así como para aumentar la versatilidad del dominio. También tienen la responsabilidad de incrementar el ritmo de desarrollo de la tecnología mediante la implicación de nuevos procesos de fabricación y la incorporación de estos materiales a las estructuras existentes.

• Harris: Proporciona soluciones de materiales inteligentes para aplicaciones aeroespaciales y de defensa, y presta servicio al 37 % de los proyectos de la industria.

• MURATA: Suministra materiales funcionales y sensores al 39 % de los fabricantes de electrónica y automoción de todo el mundo.

Además, las empresas que se ocupan de estos materiales emplean estrategias de penetración en el mercado mediante asociaciones y fusiones, adquisiciones corporativas, así como un marketing completo para la penetración de nuevos materiales inteligentes en las industrias. Estas actividades no solo definen el mercado actual, sino que también dirigen el desarrollo futuro de esta industria de materiales estableciendo objetivos de investigación, desarrollos futuros y tendencias.

Lista de las principales empresas de materiales inteligentes

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

DESARROLLO INDUSTRIAL

febrero de 2020:En febrero de 2020 se produjo una declaración oficial de Hexagon sobre el lanzamiento de Intergraph Smart® Materials 10 como un nuevo material inteligente. Esta es una nueva versión del sistema de gestión de contratos y materiales líder en el mercado de Hexagon, lo que lo convierte en un hito en la cartera de productos de la empresa. La versión 10 de Intergraph Smart® Materials incluye características y funciones únicas, como capacidades mejoradas de gestión de datos, funciones de colaboración mejoradas y análisis. Todos estos avances buscan trabajar hacia una mayor eficiencia en la gestión de materiales, una mejor toma de decisiones y, por lo tanto, los objetivos generales de reducir costos en las operaciones de las empresas que existen en todo tipo de industrias.

COBERTURA DEL INFORME 

Este informe se basa en análisis históricos y cálculos de pronóstico que tienen como objetivo ayudar a los lectores a obtener una comprensión integral del mercado global de materiales inteligentes desde múltiples ángulos, lo que también brinda suficiente apoyo a la estrategia y la toma de decisiones de los lectores. Además, este estudio comprende un análisis exhaustivo de FODA y proporciona información para futuros desarrollos dentro del mercado. Examina diversos factores que contribuyen al crecimiento del mercado al descubrir las categorías dinámicas y áreas potenciales de innovación cuyas aplicaciones pueden influir en su trayectoria en los próximos años. Este análisis abarca tanto las tendencias recientes como los puntos de inflexión históricos, proporcionando una comprensión holística de los competidores del mercado e identificando áreas susceptibles de crecimiento.

Este informe de investigación examina la segmentación del mercado utilizando métodos tanto cuantitativos como cualitativos para proporcionar un análisis exhaustivo que también evalúa la influencia de las perspectivas estratégicas y financieras en el mercado. Además, las evaluaciones regionales del informe consideran las fuerzas dominantes de oferta y demanda que impactan el crecimiento del mercado. El panorama competitivo se detalla meticulosamente, incluidas las participaciones de importantes competidores del mercado. El informe incorpora técnicas de investigación, metodologías y estrategias clave no convencionales adaptadas al período de tiempo previsto. En general, ofrece información valiosa y completa sobre la dinámica del mercado de forma profesional y comprensible.