Dimensione del mercato, quota, crescita e analisi del settore dei materiali intelligenti, per tipo (materiali piezoelettrici, materiali a memoria di forma, materiali elettrocromici, polimeri a memoria di forma, materiali termocromici e altri), per applicazione (industria elettronica, automobile, alimenti e bevande, industria biomedica e altri) e previsioni regionali fino al 2035

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PANORAMICA DEL MERCATO DEI MATERIALI INTELLIGENTI

Il mercato globale dei materiali intelligenti è destinato a salire da 6,65 miliardi di dollari nel 2026, a raggiungere 12,21 miliardi di dollari entro il 2035, crescendo a un CAGR del 6,9% tra il 2026 e il 2035.

Questi materiali sono una classe interessante dimateriali avanzatiche hanno proprietà a volte sorprendenti. Questi materiali hanno la capacità di rimanere sensibili ai cambiamenti ambientali e quindi di fornire una risposta specifica. Questa reattività può essere considerata in molti modi, inclusi il cambiamento di forma, i cambiamenti di colore e persino la conduttività elettrica. Questi materiali sono, ad esempio, le leghe a memoria di forma, che riprendono la forma originaria dopo essere state deformate; 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 DEL COVID-19

Crescita del mercato frenata a causa delle restrizioni ai movimenti

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

La pandemia di COVID-19 ha avuto un effetto complessivamente negativo sulle motivazioni di questo mercato. I vincoli legati al COVID-19 hanno avuto un impatto sul settore manifatturiero interrompendo la catena di approvvigionamento, colpita principalmente da chiusure e restrizioni alla circolazione. La debolezza dell'industria manifatturiera e il calo degli scambi a livello mondiale hanno limitato ulteriormente il mercato. Inoltre, si è verificato un calo dei consumi e un cambiamento dei modelli di spesa dei consumatori, per cui è stato ridotto il consumo di articoli non essenziali, come quelli sviluppati con questi materiali. Il rallentamento globale globale ha influenzato anche i nuovi investimenti in ricerca e sviluppo applicati alla creazione di nuove tecnologie di materiali intelligenti e alla loro commercializzazione.

ULTIME TENDENZE

Le nanotecnologie per stimolare la crescita del mercato

Ci sono molte nuove tendenze sperimentate in questo mercato. Uno di questi è la crescente tendenza verso l'integrazione della nanotecnologia che porta alla creazione di nanocompositi con caratteristiche migliorate, come resistenza, conduttività elettrica e sensibilità. Una tendenza importante è la crescente importanza di questi materiali di ispirazione biologica che possiedono le capacità dei tessuti organici naturali: autoguarigione e adattamento. Inoltre, nel mercato si osserva una consapevolezza emergente; Molti ricercatori hanno lavorato su materiali intelligenti, ecologici e biodegradabili per ridurre la perdita dell'ambiente. Insieme a ciò, i progressi nell'intelligenza artificiale e nell'apprendimento automatico stanno rendendo possibile lo sviluppo di una nuova generazione di materiali intelligenti che possiedono la capacità di prendere decisioni autoregolamentate in base alle condizioni ambientali e di controllare in modo ottimale le proprie prestazioni.

• Secondo l'Advanced Materials Association, il 44% dei produttori si concentra ora sui polimeri autoriparanti per applicazioni industriali.

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

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SEGMENTAZIONE DEL MERCATO DEI MATERIALI SMART

Per tipo

In base al tipo, il mercato può essere classificato in materiali piezoelettrici, materiali a memoria di forma, materiali elettrocromici, polimeri a memoria di forma, materiali termocromici e altri.

• Materiali piezoelettrici: mostrano la capacità di produrre una carica elettrica quando il materiale viene sollecitato meccanicamente (effetto piezoelettrico diretto) e subiscono anche un cambiamento meccanico in seguito all'applicazione di un campo elettrico (effetto piezoelettrico inverso). Questa caratteristica li rende adatti per applicazioni quali sensori (accelerometri, sensori di pressione), attuatori (dispositivi di microposizionamento, motori a ultrasuoni) e dispositivi di raccolta di energia (conversione dell'energia di vibrazione meccanica in elettricità).

• Materiali a memoria di forma: hanno la straordinaria qualità della "memoria" e, una volta rimodellati, possono riordinarsi tornando alla loro forma originale. Questo comportamento è chiamato effetto memoria di forma ed è solitamente causato dalla variazione della temperatura o dello stress applicato al materiale. I materiali intelligenti come il Nitinol 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: possono passare in modo reversibile tra diversi colori e/o livelli di trasparenza a seconda della corrente elettrica. Questa proprietà li qualifica per l'uso in applicazioni come finestre intelligenti, pannelli con trasmissione della luce regolabile, display e strati antiriflesso.

• Polimeri a memoria di forma: sono gruppi di materiali a memoria di forma derivati ​​da materiali polimerici. Hanno SMA con effetti di memoria di forma ma spesso possiedono caratteristiche fenomenali come costo, facilità di elaborazione e flessibilità di progettazione.

• Materiali termocromici: questa proprietà può essere utilizzata per applicazioni quali prodotti sensibili alla temperatura (anelli dell'umore, termometri), abbigliamento intelligente (tessuti con controllo della temperatura integrato) emateriali da costruzione(finestre intelligenti con controllo della temperatura integrato). I materiali termocromici possono essere classificati in due tipologie principali: termocromici, che possono essere reversibili o irreversibili: i materiali termocromici sono, ad esempio, cristalli liquidi e alcuni tipi di vernici sensibili al calore, ovvero pigmenti.

Per applicazione

In base all'applicazione, il mercato può essere classificato in Industria elettronica, Automobile, Alimenti e bevande, Industria biomedica e altri

• Industria elettronica: nell'industria elettronica è diffusa un'ampia gamma di applicazioni di questi materiali, tra cui sensori, attuatori e raccolta di energia. I materiali piezoelettrici sono particolarmente apprezzati nell'uso all'interno di microfoni, altoparlanti e dispositivi trasduttori a ultrasuoni. Questi materiali, in particolare le leghe a memoria di forma, vengono utilizzati negli attuatori per la regolazione fine e nei 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 negli iniettori di carburante, in diversi tipi di sensori e nei sistemi di sospensioni attive. Gli SMA vengono utilizzati in applicazioni quali 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 nell'imballaggio, nella lavorazione e nel controllo della qualità. L'imballaggio intelligente è sotto forma di sistemi di imballaggio che hanno sensori incorporati per temperatura, umidità e ambienti gassosi per determinare la qualità dei prodotti immagazzinati. Contenitori autosigillanti e valvole di tenuta nelle apparecchiature per la lavorazione degli alimentileghe a memoria di forma.

• Industria biomedica: questi materiali hanno un grande impatto sull'industria biomedica, che viene utilizzata nella creazione di dispositivi e trattamenti avanzati. Esistono molte applicazioni delle leghe a memoria di forma, ad esempio negli stent, negli impianti ortopedici e negli strumenti utilizzati nella chirurgia mini-invasiva. Le sostanze piezoelettriche sono state utilizzate negli strumenti di imaging a ultrasuoni, negli apparecchi per il trasporto dei farmaci e nei dispositivi per la rigenerazione ossea.

DINAMICHE DEL MERCATO

Le dinamiche del mercato includono fattori trainanti e frenanti, opportunità e sfide che determinano le condizioni del mercato.

Fattori trainanti

La 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. Nei settori aerospaziale, automobilistico ed elettronico si registra una tendenza significativa verso l'alleggerimento e la minimizzazione dell'energia per ridurre le perdite. Questi materiali, che possiedono caratteristiche speciali come gli effetti di memoria di forma e la piezoelettricità, possono essere utilizzati per introdurre nuove idee per raggiungere questi obiettivi. Ad esempio, le leghe a memoria di forma nell'aviazione costruiscono strutture leggere che sono potenti; i materiali piezoelettrici possono essere utilizzati per aumentare le vibrazioni dei veicoli e dei dispositivi elettronici.

• Secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, la crescente domanda di materiali ad alta efficienza energetica spinge il 42% delle imprese di costruzione ad adottare materiali intelligenti.

• Il crescente utilizzo nei settori aerospaziale e automobilistico incoraggia il 40% delle aziende a investire in materiali piezoelettrici e magnetostrittivi.

Progressi nella nanotecnologia e nella biotecnologia per far avanzare il mercato

C'è un enorme interesse per i materiali "intelligenti" creati integrando esponenzialmente la nanotecnologia con la biotecnologia. Ad esempio, l'aggiunta di nanomateriali produce o migliora le proprietà meccaniche, elettriche e ottiche della matrice polimerica. Allo stesso modo si stanno sviluppando materiali autoriparanti e materiali intelligenti o materiali che hanno proprietà di autoadattamento ispirati ai sistemi biologici. Tali miglioramenti stanno aprendo nuove opportunità per lo sviluppo di usi intelligenti dei materiali e alimentando un'enorme espansione del mercato.

Fattore restrittivo

Costi elevati per stimolare la crescita del mercato

La quota di mercato dei materiali intelligenti è stata caratterizzata da una serie di restrizioni, una delle quali sono i costi elevati sostenuti a seguito dello sviluppo, della produzione e dell'implementazione di questi mercati. Inoltre, diversi materiali intelligenti, in particolare quelli sviluppati utilizzando tecnologie più recenti come la nanotecnologia e la biotecnologia, necessitano di elevati livelli di sforzi di ricerca e sviluppo. A volte la produzione di questi materiali può essere lunga e costosa, soprattutto perché richiedono manodopera e attrezzature altamente qualificate. Inoltre, quando si introducono questi materiali in strutture integrate esistenti, solitamente sono necessari cambiamenti e aggiustamenti estesi, causando così una riduzione delle spese totali. 

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

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

Materiali intelligenti per creare opportunità in questo mercato

Opportunità

 

Sono stati identificati diversi fattori di opportunità 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 le perdite e gli effetti negativi sull'ambiente. Ad esempio, il movimento intelligente può riferirsi alla capacità di una finestra di cambiare automaticamente la sua tinta per controllare la temperatura e risparmiare energia in un edificio. Questi materiali hanno il potenziale per l'abrogazione di prodotti e dei loro componenti che potrebbero ridurne la durata di conservazione, riducendo così gli sprechi. Del resto, questi materiali potrebbero essere applicati per progettare mezzi di trasporto più sostenibili, come veicoli leggeri e attrezzature che sfruttano l'energia proveniente da fonti naturali.

• Secondo la European Materials Association, la domanda di elettronica flessibile offre opportunità per il 38% delle aziende di sviluppare nuovi substrati intelligenti.

 

• L'integrazione nei dispositivi indossabili e nel monitoraggio sanitario supporta il 35% delle aziende nell'innovazione dei materiali funzionali.

 

L'assenza di misure standard di test e caratterizzazione dei materiali intelligenti rappresenta una potenziale sfida per questo mercato

Sfida

 

Le minacce significative che questo mercato deve affrontare 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, delle condizioni durante la loro preparazione e delle condizioni in cui verranno utilizzati. Tuttavia, l'efficacia di questi materiali nelle applicazioni reali non può essere determinata quando le procedure di fabbricazione degli elettrodi e i metodi per determinarne le costanti non sono standardizzati. L'assenza di un test basato su norme mette inoltre in difficoltà la definizione di dati di riferimento "affidabili" e parametri di riferimento di progettazione adeguati per ingegneri e progettisti. 

• Secondo l'International Advanced Materials Board, la durabilità a lungo termine e l'affaticamento dei materiali rappresentano una sfida per il 34% dei produttori.

 

• I ritardi nell'approvazione normativa e nella certificazione influiscono sul 31% dei lanci di prodotti smart material a livello globale.

 

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APPROFONDIMENTI REGIONALI SUL MERCATO DEI MATERIALI SMART

• America del Nord

La regione del Nord America occupa la quota maggiore di questo mercato in tutto il mondo. Questa leadership è il risultato di ingenti investimenti in ricerca e sviluppo, di un cluster aerospaziale e di difesa altrettanto forte e di una base produttiva e commerciale ben sviluppata. Le sue aree di specializzazione comprendono tecnologie avanzate e innovazione; l'impostazione rende più semplice l'adozione e la promozione dei futuri materiali intelligenti. Inoltre, la crescente importanza delle università e degli istituti di ricerca di alto livello nelMercato dei materiali intelligenti negli Stati Unitisvolge un ruolo innegabile nella scienza dei materiali e nelle invenzioni ingegneristiche spingendo lo sviluppo di materiali intelligenti avanzati con proprietà superiori.

• Europa

L'Europa è un altro mercato importante per questi materiali con grande attenzione, soprattutto, alla ricerca e allo sviluppo tecnologico, in particolare alle nanotecnologie e alle biotecnologie. Nella regione sono presenti numerose organizzazioni di ricerca rinomate, nonché università, che partecipano attivamente alla ricerca e allo sviluppo di questi materiali. Da segnalare anche il sostegno dell'Unione Europea e bandi per progetti volti a 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 ecologici 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, dal capitale di rischio nel settore manifatturiero e nelle infrastrutture e dalla concentrazione sullo sviluppo di nuove tecnologie. Cina, Giappone e Corea del Sud sono i principali produttori di questi materiali, avendo un solido background industriale e un basso costo di produzione. Il crescente mercato dei materiali intelligenti nella regione è dovuto alla crescente incorporazione di tecnologie intelligenti nei settori elettronico, automobilistico e sanitario. Inoltre, per aumentare la pressione sull'innovazione nella ricerca e nello sviluppo, è stato osservato che l'Asia sta producendo nuovi materiali intelligenti con caratteristiche diverse.

PRINCIPALI ATTORI DEL SETTORE

Attori chiave che trasformano il mercato dei materiali intelligenti attraverso l'innovazione

Le entità industriali di punta alimentano questo mercato con importanti investimenti in ricerca, innovazione e piani di sviluppo del mercato. Queste aziende dedicano costantemente le proprie risorse verso ulteriore ricerca 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 alle strutture esistenti.

• Harris: fornisce soluzioni di materiali intelligenti per applicazioni aerospaziali e di difesa, servendo il 37% dei progetti industriali.

• MURATA: fornisce materiali funzionali e sensori al 39% dei produttori di elettronica e automobili in tutto il mondo.

Inoltre, le aziende che trattano questi materiali impiegano strategie di penetrazione del mercato attraverso partnership e fusioni, acquisizioni aziendali, nonché 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 principali aziende di materiali intelligenti

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

SVILUPPO INDUSTRIALE

Febbraio 2020:Nel febbraio 2020 Hexagon ha rilasciato una dichiarazione ufficiale sul lancio di Intergraph Smart® Materials 10 come nuovo materiale intelligente. Si tratta di una nuova versione del sistema di gestione dei materiali e dei contratti leader di mercato di Hexagon, che lo rende una pietra miliare nel portafoglio di prodotti dell'azienda. La versione 10 di Intergraph Smart® Materials include caratteristiche e funzioni uniche come capacità di gestione dei dati migliorate, funzionalità di collaborazione migliorate e analisi. Tutti questi progressi mirano a favorire una maggiore efficienza nella gestione dei materiali, un miglioramento del processo decisionale e quindi gli obiettivi generali di riduzione dei costi nelle operazioni delle imprese che esistono in tutte le forme di settori.

COPERTURA DEL RAPPORTO 

Questo rapporto si basa su un'analisi storica e su calcoli previsionali che mirano ad aiutare i lettori a ottenere una comprensione completa del mercato globale dei materiali intelligenti da più angolazioni, fornendo anche un 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 del mercato. Esamina vari fattori che contribuiscono alla crescita del mercato scoprendo le categorie dinamiche e le potenziali aree di innovazione le cui applicazioni potrebbero influenzarne la traiettoria nei prossimi anni. Questa analisi prende in considerazione sia le tendenze recenti che i punti di svolta storici, fornendo una comprensione olistica dei concorrenti del mercato e identificando aree capaci di crescita.

Questo rapporto di ricerca esamina la segmentazione del mercato utilizzando metodi sia quantitativi che qualitativi per fornire un'analisi approfondita che valuti anche l'influenza delle prospettive strategiche e finanziarie sul mercato. Inoltre, le valutazioni regionali del rapporto considerano le forze dominanti della domanda e dell'offerta che influiscono sulla crescita del mercato. Il panorama competitivo è dettagliato meticolosamente, comprese le quote di importanti concorrenti sul mercato. Il rapporto incorpora tecniche di ricerca non convenzionali, metodologie e strategie chiave adattate al periodo di tempo previsto. Nel complesso, offre informazioni preziose e complete sulle dinamiche del mercato in modo professionale e comprensibile.