Materiali intelligenti Dimensioni del mercato, quota, crescita e analisi del settore, per tipo (materiali piezoelettrici, materiale di memoria a forma, materiali elettrocromici, polimero di memoria a forma, materiali termocromici e altri), per applicazione (industria elettronica, automobile, cibo e bevande, industria biomedica e altri) e altri) e previsioni regionali a 2035

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Panoramica del mercato dei materiali intelligenti

La dimensione del mercato globale dei materiali intelligenti era di 6,22 miliardi di dollari nel 2025, dovrebbe salire a 6,65 miliardi di dollari nel 2026 e si prevede che raggiungerà 12,21 miliardi di dollari entro il 2035, espandendosi a un CAGR del 6,9% per tutto il periodo.

Questi materiali sono una classe interessante diMateriali avanzatiche hanno proprietà che sono piuttosto sorprendenti a volte. Questi materiali hanno la capacità di rimanere sensibili ai cambiamenti nell'ambiente e quindi di fare una risposta specifica. Questa reattività può essere considerata in molti modi, tra cui spostamento della forma, cambiamenti di colore e persino conducibilità elettrica. Questi materiali sono, ad esempio, le leghe di memoria a forma, che riguadagnano la loro forma originale dopo essere state distorte; Materiali piezoelettrici, che possono produrre elettricità da forze meccaniche come la pressione; e materiali elettrocromici che alterano il colore da un campo elettrico applicato. Questi materiali possono cambiare ogni campo dall'ingegneria aerospaziale alla medicina alla robotica, introducendo sistemi più efficienti, adattivi e reattivi.

Risultati chiave

Impatto covid-19

La crescita del mercato è trattenuta a causa delle restrizioni ai movimenti

La pandemia globale di Covid-19 è stata senza precedenti e sbalorditive, con il mercato che ha avuto una domanda inferiore al atteso in tutte le regioni rispetto ai livelli pre-pandemici. L'improvvisa crescita del mercato riflessa dall'aumento del CAGR è attribuibile alla crescita del mercato e alla domanda che ritorna a livelli pre-pandemici.

La pandemia di Covid-19 ha avuto un effetto negativo complessivo su questi motivi di mercato. I vincoli di Covid-19 hanno influito sul settore manifatturiero interrompendo la catena di approvvigionamento, principalmente influenzata da arresti e restrizioni al movimento. L'industria manifatturiera debole e il trading inferiore in tutto il mondo limitavano ulteriormente il mercato. Inoltre, è stato ridotto il consumo dei consumatori e modificato i modelli di spesa dei consumatori per cui il consumo di articoli non essenziali, come quelli sviluppati con questi materiali, ridotto. Il rallentamento globale globale ha anche influito su nuovi investimenti nella ricerca e nello sviluppo applicati alla creazione di nuove tecnologie di materiali intelligenti e alla loro commercializzazione.

Ultime tendenze

Nanotecnologia per spingere la crescita del mercato

Ci sono molte nuove tendenze sperimentate in questo mercato. Uno di questi è la tendenza sollevata verso l'integrazione della nanotecnologia che si traduce nella creazione di nanocompositi con caratteristiche migliorate, come resistenza, conduttività elettrica e sensibilità. Una tendenza importante è la crescente importanza del bio-ispirazione questi materiali che possiedono le capacità dei tessuti organici naturali: guarigione e adattamento. Inoltre, c'è una consapevolezza emergente che si vede sul mercato; Molti ricercatori hanno lavorato su materiali intelligenti, ecologici e biodegradabili per ridurre la perdita dell'ambiente. Insieme a questo, il progresso nell'intelligenza artificiale e nell'apprendimento automatico sta rendendo possibile sviluppare una nuova generazione di materiale intelligente che possiede la capacità di prendere decisioni autoregolanti in base alle condizioni ambientali e controllando in modo ottimale le sue prestazioni.

• Secondo la Advanced Materials Association, il 44% dei produttori ora si concentra sui polimeri di auto-guarigione per applicazioni industriali.

• Le leghe di forma della memoria vengono adottate dal 39% delle imprese di dispositivi medici per migliorare le procedure minimamente invasive.

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Segmentazione del mercato dei materiali intelligenti

Per tipo

Sulla base del tipo, il mercato può essere classificato in materiali piezoelettrici, materiale di memoria a forma, materiali elettrocromici, polimero di memoria a forma, materiali termocromici e altri

• Materiali piezoelettrici: questi mostrano la capacità di produrre una carica elettrica quando il materiale è meccanicamente teso (effetto piezoelettrico diretto) e sperimentano anche una variazione meccanica sull'applicazione di un campo elettrico (effetto piezoelettrico conversa). Questa caratteristica li rende adatti ad applicazioni come sensori (accelerometri, sensori di pressione), attuatori (dispositivi di micro posizionamento, motori ad ultrasuoni) e dispositivi di raccolta di energia (conversione dell'energia di vibrazione meccanica in elettricità).

• Materiali di memoria a forma: hanno la straordinaria qualità della "memoria" e una volta rimodellati, possono riordinare se stessi alla loro forma originale. Questo comportamento è chiamato effetto di memoria di forma e di solito viene causato dalla variazione di temperatura o sollecitazione applicata al materiale. Materiali intelligenti come il nitinolo svolgono un ruolo attuale nelle applicazioni in stent, fili ortodontici, applicazioni aerospaziali come strutture adattive e strutture intelligenti e negli attuatori, compresa la robotica.

• Materiali elettrocromici: può passare in modo reversibile a livelli di colori diversi e/o trasparenza a seconda della corrente elettrica. Questa proprietà li qualifica per l'uso in applicazioni come finestre intelligenti, pannelli con trasmissione di luce sintonizzabile, display e livelli anti-guaio.

• Polimeri di memoria di forma: sono gruppi di materiali di memoria di forma che derivano da materiali polimerici. Hanno SMA con effetti di memoria di forma ma spesso possiedono caratteristiche fenomenali come i costi, la facilità di elaborazione e la flessibilità di progettazione.

• Materiali termocromici: questa proprietà può essere utilizzata per applicazioni come merce sensibile alla temperatura (anelli di umore, termometri), abbigliamento intelligente (tessuti con controllo della temperatura integrato) eMateriali da costruzione(Windows intelligente con controllo della temperatura integrato). I materiali termocromici possono essere classificati in due tipi principali: termocromico, che può essere reversibile o irreversibile: i materiali termocromici sono, ad esempio, cristalli liquidi e alcuni tipi di vernici sensibili al calore, che significa pigmenti.

Per applicazione

Sulla base dell'applicazione, il mercato può essere classificato in industria elettronica, automobile, cibo e bevande, industria biomedica e altri

• Industria elettronica: una vasta gamma di applicazioni di questi materiali è eminente nel settore elettronico, tra cui sensori, attuatori e raccolta di energia. I materiali piezoelettrici sono particolarmente popolari nell'uso all'interno di microfoni, altoparlanti e dispositivi di trasduttore ad ultrasuoni. Questi materiali, in particolare le leghe di memoria di forma, sono utilizzati negli attuatori per regolabilità fine e sistemi microelettromeccanici.

• Automobile: Attualmente, questi materiali vengono adottati nelle parti automobilistiche nel tentativo di migliorare le prestazioni, la sicurezza e il comfort delle auto. I materiali piezoelettrici vengono applicati in iniettori di carburante, diversi tipi di sensori e sistemi di sospensione attivi. Le SMA sono utilizzate in applicazioni come sospensioni del motore, sistemi di scarico, cinture di sicurezza, ecc.

• Alimenti e bevande: questi materiali presentano quindi numerosi usi nell'industria alimentare e delle bevande, in particolare nella garanzia di imballaggi, lavorazione e qualità. L'imballaggio intelligente è sotto forma di sistemi di imballaggio che hanno incorporato sensori per temperatura, umidità e ambienti gassosi per determinare la qualità dei prodotti memorizzati. Contenitori auto-agevolati e valvole di tenuta nell'uso delle attrezzature per la trasformazione degli alimentimodellare leghe di memoria.

• Industria biomedica: questi materiali hanno un grande impatto sull'industria biomedica, che viene utilizzata nella creazione di dispositivi e trattamenti migliorati. Esistono molte applicazioni di leghe di memoria di forma, ad esempio in stent, impianti ortopedici e strumenti utilizzati nella chirurgia minimamente invasiva. Le sostanze piezoelettriche sono state utilizzate in strumenti di imaging ad ultrasuoni, apparato di trasporto di droghe e gadget di rigenerazione delle ossa.

Dinamiche di mercato

Le dinamiche del mercato includono fattori di guida e restrizione, opportunità e sfide che indicano le condizioni di mercato.

Fattori di guida

Crescente domanda di tecnologie leggere ed efficienti dal punto di vista energetico per espandere il mercato

Uno dei principali fattori trainanti della crescita del mercato dei materiali intelligenti è la crescente domanda di tecnologie leggere ed efficienti dal punto di vista energetico. Nelle industrie aerospaziali, automobilistiche ed elettroniche, esiste una tendenza significativa verso il leggero e la minimizzazione dell'energia per ridurre le perdite. Questi materiali, che possiedono caratteristiche speciali come gli effetti della memoria di forma e la piezoelettricità, possono essere utilizzati per introdurre nuove idee per raggiungere questi obiettivi. Ad esempio, le leghe di memoria a forma di aviazione costruiscono strutture leggere che sono potenti; I materiali piezoelettrici possono essere utilizzati per alimentare le vibrazioni da veicoli ed elettronica.

• Secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, l'aumento della domanda di materiali ad alta efficienza energetica guida il 42% delle imprese di costruzione per adottare materiali intelligenti.

• L'uso crescente nelle industrie aerospaziali e automobilistiche incoraggia il 40% delle aziende a investire in materiali piezoelettrici e magnetostrittivi.

Progressi in nanotecnologia e biotecnologia per far avanzare il mercato

Vi è un enorme interesse per i materiali "intelligenti" creati integrando esponenzialmente la nanotecnologia con la biotecnologia. Ad esempio, l'aggiunta di nanomateriale produce o migliora le proprietà meccaniche, elettriche e ottiche della matrice polimerica. Allo stesso modo, il materiale auto-guarigione e il materiale o i materiali intelligenti che hanno proprietà di autoadattamento ispirate ai sistemi biologici sono in fase di sviluppo. Tali miglioramenti stanno aprendo nuove opportunità per lo sviluppo di usi materiali intelligenti e alimentando un'enorme espansione del mercato.

Fattore restrittivo

Alto costo per spingere la crescita del mercato

La quota di mercato dei materiali intelligenti è stata caratterizzata da una serie di restrizioni, una delle quali è sostenuta ad alto costo a seguito dello sviluppo, della produzione e dell'implementazione di questi mercati. Inoltre, diversi materiali intelligenti, in particolare quelli sviluppati utilizzando nuove tecnologie come la nanotecnologia e la biotecnologia, necessitano di alti livelli di sforzi di ricerca e sviluppo. A volte la produzione di questi materiali può richiedere molto tempo e costosa, soprattutto perché richiedono manodopera e attrezzature altamente qualificate. Inoltre, quando si introducono questi materiali a strutture integrate esistenti, sono generalmente necessari ampi cambiamenti e aggiustamenti, causando così un taglio delle spese totali. 

• Secondo la National Science Foundation, elevati costi di produzione impediscono al 36% delle piccole e medie imprese di adottare materiali intelligenti avanzati.

• I protocolli di standardizzazione e test limitati colpiscono il 33% dei produttori nelle catene di approvvigionamento globali.

Materiali intelligenti per creare opportunità in questo mercato

Opportunità

Esistono diversi fattori di opportunità che sono stati identificati che sono fondamentali per la crescita di questo mercato. I materiali intelligenti potrebbero avere un grande potenziale per contribuire allo sviluppo di un futuro sostenibile aumentando l'efficienza energetica complessiva e diminuendo la perdita e gli effetti negativi sull'ambiente. Ad esempio, Smart Motion può fare riferimento alla capacità di una finestra di modificare automaticamente la sua tinta per controllare la temperatura e conservare l'energia in un edificio. Questi materiali hanno il potenziale per l'abrogazione dei prodotti e dei loro componenti che hanno il potenziale per ridurre la loro durata di conservazione, riducendo così i rifiuti. Del resto, questi materiali possono essere applicati per progettare mezzi di trasporto sostenibili migliori, come veicoli leggeri e attrezzature che sfruttano l'energia da fonti naturali.

• Secondo l'European Materials Association, la domanda di elettronica flessibile offre opportunità al 38% delle imprese di sviluppare nuovi substrati intelligenti.

 

• L'integrazione nei dispositivi indossabili e nel monitoraggio sanitario supporta il 35% delle imprese per innovare i materiali funzionali.

Assenza di misure standard di test e caratterizzazione dei materiali intelligenti per presentare una potenziale sfida per questo mercato

Sfida

Le minacce significative che questo mercato affrontano sono l'assenza di misure standard di test e caratterizzazione di questi materiali. A causa delle caratteristiche di questi materiali, possono possedere caratteristiche uniche e spesso più complicate a seconda della loro composizione, condizioni durante la loro preparazione e condizioni in cui verranno utilizzate. Tuttavia, l'efficacia di questi materiali in applicazioni reali non può essere determinata quando le procedure di fabbricazione degli elettrodi e i metodi per determinare le loro costanti non sono standardizzati. L'assenza di un test referenziato della norma mette anche in difficoltà l'impostazione di dati di riferimento "affidabili" e benchmark di progettazione appropriati per ingegneri e progettisti. 

• Secondo l'International Advanced Materials Board, la durata a lungo termine e la fatica del materiale pongono sfide per il 34% dei produttori.

 

• L'approvazione normativa e la certificazione ritardi l'impatto del 31% dei prodotti per materiali intelligenti vengono lanciati a livello globale.

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Approfondimenti regionali del mercato dei materiali intelligenti

• America del Nord

La regione del Nord America occupa la più grande quota di questo mercato in tutto il mondo. Questa leadership è il risultato di grandi quantità investite nella ricerca e sviluppo, un cluster aerospaziale e di difesa altrettanto forte e una base di produzione e commerciale ben sviluppata. Le sue aree di specializzazione includono tecnologie avanzate e innovazione; L'impostazione semplifica l'adozione e la guida di futuri materiali intelligenti. Inoltre, la crescente importanza delle università di prim'ordine e degli istituti di ricerca nelMercato dei materiali intelligenti degli Stati Unitisvolge un ruolo innegabile nelle invenzioni di scienza e ingegneria dei materiali spingendo lo sviluppo di materiali intelligenti avanzati con proprietà superiori.

• Europa

L'Europa è un altro importante mercato per questi materiali con grande attenzione, in particolare sulla ricerca e lo sviluppo tecnologico, in particolare sulla nanotecnologia e sulla biotecnologia. La regione contiene una serie di famose organizzazioni di ricerca, nonché università, che partecipano attivamente alla ricerca e allo sviluppo di questi materiali. Degno anche la menzione è il supporto del quadro dell'Unione europea e richiede progetti per stimolare l'innovazione in collaborazione con ricercatori e industrie. A causa di una crescente preoccupazione per la sostenibilità e la conservazione ambientale in Europa, sono emersi anche questi materiali eco-compatibili ed efficienti dal punto di vista energetico, un fatto che spiega ulteriormente l'impatto dell'Europa sul mercato.

• Asia

Pertanto, l'Asia può essere considerata una regione leader in termini di crescita di questo mercato, sostenuta dalla sua massiccia crescita economica, capitale di rischio nella produzione e infrastruttura e concentrazione sullo sviluppo di nuove tecnologie. Cina, Giappone e Corea del Sud sono i principali produttori di questi materiali, con un solido background industriale e un basso costo di produzione. L'aumento del mercato dei materiali intelligenti nella regione è dovuto alla crescente incorporazione delle tecnologie intelligenti nelle industrie elettroniche, automobilistiche e sanitarie. Inoltre, per aggiungere una maggiore pressione per innovare alla ricerca e allo sviluppo, è stato osservato che l'Asia sta presentando nuovi materiali intelligenti con caratteristiche diverse.

Giocatori del settore chiave

Giocatori chiave che trasformano il mercato dei materiali intelligenti attraverso innovazioni

Le entità industriali formative apicali alimentano questo mercato con importanti investimenti nella ricerca, nell'innovazione e nei piani di sviluppo del mercato. Queste aziende dedicano costantemente le loro risorse a ulteriori ricerche e innovazione al fine di creare materiali intelligenti superiori con ulteriori caratteristiche, nonché per aumentare la versatilità del dominio. Hanno anche la responsabilità di aumentare il tasso di sviluppo della tecnologia attraverso l'implicazione di nuovi processi di produzione e l'aggiunta di questi materiali nelle strutture esistenti.

• Harris: fornisce soluzioni per materiali intelligenti per applicazioni aerospaziali e di difesa, al servizio del 37% dei progetti del settore.

• Murata: fornisce materiali funzionali e sensori al 39% degli elettronici e dei produttori di automobili in tutto il mondo.

Inoltre, le aziende che si occupano di questi materiali impiegano strategie di penetrazione del mercato attraverso la realizzazione di partenariati e fusioni, acquisizioni aziendali e marketing completo per la penetrazione di nuovi materiali intelligenti nelle industrie. Queste attività non solo definiscono il mercato attuale, ma dirigono anche l'ulteriore sviluppo di questo settore dei materiali fissando obiettivi di ricerca, ulteriori sviluppi e tendenze.

Elenco delle migliori aziende di materiali intelligenti

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

Sviluppo industriale

Febbraio 2020:Febbraio 2020 vide una dichiarazione ufficiale di Hexagon sul lancio di Intergraph Smart® Materials 10 come nuovo materiale intelligente. Questa è una nuova versione del sistema di gestione dei materiali e dei contratti di Hexagon, che lo rende una pietra miliare nel portafoglio di prodotti dell'azienda. La versione intergraph Smart® Materials 10 include funzionalità e funzioni uniche come migliorate capacità di gestione dei dati, funzionalità di collaborazione migliorate e analisi. Tutti questi progressi cercano di lavorare per una maggiore efficienza nella gestione dei materiali, nel miglioramento del processo decisionale e quindi gli obiettivi complessivi di tagliare i costi nelle operazioni delle imprese che esistono in tutte le forme di settori.

Copertura dei rapporti 

Questo rapporto si basa sull'analisi storica e sul calcolo delle previsioni che mira ad aiutare i lettori a ottenere una comprensione completa del mercato globale dei materiali intelligenti da più angoli, che fornisce anche supporto sufficiente alla strategia e al processo decisionale dei lettori. Inoltre, questo studio comprende un'analisi completa di SWOT e fornisce approfondimenti per gli sviluppi futuri all'interno del mercato. Esamina vari fattori che contribuiscono alla crescita del mercato scoprendo le categorie dinamiche e le potenziali aree di innovazione le cui applicazioni possono influenzare la sua traiettoria nei prossimi anni. Questa analisi comprende sia le tendenze recenti che i punti di svolta storici in considerazione, fornendo una comprensione olistica dei concorrenti del mercato e identificando aree capaci per la crescita.

Questo rapporto di ricerca esamina la segmentazione del mercato utilizzando metodi sia quantitativi che qualitativi per fornire un'analisi approfondita che valuta anche l'influenza delle prospettive strategiche e finanziarie sul mercato. Inoltre, le valutazioni regionali del rapporto considerano le forze di offerta e offerta dominanti che incidono sulla crescita del mercato. Il panorama competitivo è dettagliato meticolosamente, comprese le azioni di significativi concorrenti del mercato. Il rapporto incorpora tecniche di ricerca, metodologie e strategie chiave non convenzionali su misura per il tempo atteso. Nel complesso, offre approfondimenti preziosi e completi sulle dinamiche del mercato in modo professionale e comprensibile.