Tamanho do mercado de materiais inteligentes, participação, crescimento e análise da indústria, por tipo (materiais piezoelétricos, material de memória de forma, materiais eletrocrômicos, polímero de memória de forma, materiais termocrômicos e outros), por aplicação (indústria eletrônica, automobilística, alimentos e bebidas, indústria biomédica e outros) e previsão regional para 2035

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VISÃO GERAL DO MERCADO DE MATERIAIS INTELIGENTES

O mercado global de materiais inteligentes deve aumentar de US$ 6,65 bilhões em 2026, para atingir US$ 12,21 bilhões até 2035, crescendo a um CAGR de 6,9% entre 2026 e 2035.

Esses materiais constituem uma classe interessante demateriais avançadosque têm propriedades que às vezes são bastante surpreendentes. Esses materiais têm a capacidade de permanecer sensíveis às mudanças no ambiente e então dar uma resposta específica. Essa capacidade de resposta pode ser considerada de várias maneiras, incluindo mudança de forma, mudanças de cor e até mesmo condutividade elétrica. Estes materiais são, por exemplo, ligas com memória de forma, que recuperam a sua forma original após serem distorcidas; materiais piezoelétricos, que podem produzir eletricidade a partir de forças mecânicas, como pressão; e materiais eletrocrômicos que alteram a cor de um campo elétrico aplicado. Esses materiais podem mudar todos os campos, desde a engenharia aeroespacial até a medicina e a robótica, introduzindo sistemas mais eficientes, adaptativos e responsivos.

PRINCIPAIS CONCLUSÕES

IMPACTO DA COVID-19

Crescimento do mercado restringido devido a restrições de movimento

A pandemia global da COVID-19 tem sido sem precedentes e surpreendente, com o mercado a registar uma procura inferior ao previsto em todas as regiões, em comparação com os níveis pré-pandemia. O crescimento repentino do mercado refletido pelo aumento do CAGR é atribuível ao crescimento do mercado e ao regresso da procura aos níveis pré-pandemia.

A pandemia COVID-19 teve um efeito negativo geral sobre os motivos deste mercado. As restrições da COVID-19 impactaram o sector transformador ao perturbar a cadeia de abastecimento, afectada principalmente por encerramentos e restrições à circulação. A fraca indústria transformadora e o menor comércio em todo o mundo limitaram ainda mais o mercado. Além disso, houve redução do consumo do consumidor e alteração dos padrões de gastos do consumidor, reduzindo o consumo de itens não essenciais, como aqueles desenvolvidos com esses materiais. O abrandamento global global também afetou novos investimentos em investigação e desenvolvimento aplicados à criação de novas tecnologias de materiais inteligentes e à sua comercialização.

ÚLTIMAS TENDÊNCIAS

Nanotecnologia para impulsionar o crescimento do mercado

São muitas as novas tendências experimentadas neste mercado. Uma delas é a crescente tendência à integração da nanotecnologia que resulta na criação de nanocompósitos com características aprimoradas, como resistência, condutividade elétrica e sensibilidade. Uma tendência importante é a crescente importância desses materiais de inspiração biológica que possuem as capacidades dos tecidos orgânicos naturais – autocura e adaptação. Além disso, há uma consciência emergente no mercado; muitos pesquisadores têm trabalhado em materiais inteligentes, ecológicos e biodegradáveis ​​para reduzir a perda do meio ambiente. Junto com isso, o progresso na inteligência artificial e no aprendizado de máquina está possibilitando o desenvolvimento de uma nova geração de materiais inteligentes que possuem a capacidade de tomar decisões autorreguladas com base nas condições ambientais e controlar de forma otimizada seu desempenho.

• De acordo com a Advanced Materials Association, 44% dos fabricantes agora se concentram em polímeros autocurativos para aplicações industriais.

• As ligas com memória de forma estão sendo adotadas por 39% das empresas de dispositivos médicos para aprimorar procedimentos minimamente invasivos.

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SEGMENTAÇÃO DE MERCADO DE MATERIAIS INTELIGENTES

Por tipo

Com base no tipo, o mercado pode ser categorizado em Materiais Piezoelétricos, Material de Memória de Forma, Materiais Eletrocrômicos, Polímero de Memória de Forma, Materiais Termocrômicos e Outros

• Materiais Piezoelétricos: Apresentam a capacidade de produzir uma carga elétrica quando o material é deformado mecanicamente (efeito piezoelétrico direto) e também experimentam uma mudança mecânica na aplicação de um campo elétrico (efeito piezoelétrico inverso). Essa característica os torna adequados para aplicações como sensores (acelerômetros, sensores de pressão), atuadores (dispositivos de microposicionamento, motores ultrassônicos) e dispositivos de coleta de energia (conversão de energia de vibração mecânica em eletricidade).

• Materiais com memória de forma: Eles têm a incrível qualidade de "memória" e, uma vez remodelados, podem se reordenar de volta à sua forma original. Esse comportamento é chamado de efeito memória de forma e geralmente é provocado pela variação da temperatura ou da tensão aplicada ao material. Materiais inteligentes como o Nitinol desempenham um papel atual em aplicações em stents, fios ortodônticos, aplicações aeroespaciais, como estruturas adaptativas e estruturas inteligentes, e em atuadores, incluindo robótica.

• Materiais Eletrocrômicos: Podem alternar reversivelmente entre diferentes cores e/ou níveis de transparência dependendo da corrente elétrica. Esta propriedade os qualifica para uso em aplicações como janelas inteligentes, painéis com transmissão de luz ajustável, displays e camadas antirreflexo.

• Polímeros com memória de forma: são grupos de materiais com memória de forma derivados de materiais poliméricos. Eles possuem SMAs com efeitos de memória de forma, mas geralmente possuem recursos fenomenais, como custo, facilidade de processamento e flexibilidade de projeto.

• Materiais termocrômicos: Esta propriedade pode ser usada para aplicações como mercadorias sensíveis à temperatura (anéis de humor, termômetros), roupas inteligentes (têxteis com controle de temperatura integrado) emateriais de construção(janelas inteligentes com controle de temperatura integrado). Os materiais termocrômicos podem ser classificados em dois tipos principais: termocrômicos, que podem ser reversíveis ou irreversíveis: Os materiais termocrômicos são, por exemplo, cristais líquidos e alguns tipos de tintas sensíveis ao calor, ou seja, pigmentos.

Por aplicativo

Com base na aplicação, o mercado pode ser categorizado em Indústria Eletrônica, Automobilística, Alimentos e Bebidas, Indústria Biomédica e Outros

• Indústria Eletrônica: Uma ampla gama de aplicações desses materiais é eminente na indústria eletrônica, incluindo sensores, atuadores e coleta de energia. Os materiais piezoelétricos são especialmente populares para uso em microfones, alto-falantes e dispositivos transdutores ultrassônicos. Esses materiais, especificamente ligas com memória de forma, são usados ​​em atuadores para ajuste fino e sistemas microeletromecânicos.

• Automóvel: Atualmente, esses materiais estão sendo adotados em peças automotivas na tentativa de melhorar o desempenho, a segurança e o conforto dos automóveis. Materiais piezoelétricos são aplicados em injetores de combustível, diferentes tipos de sensores e sistemas de suspensão ativa. Os SMAs são usados ​​em aplicações como suspensões de motores, sistemas de escapamento, cintos de segurança, etc.

• Alimentos e Bebidas: Esses materiais apresentam, portanto, inúmeras utilizações na indústria de alimentos e bebidas, especialmente em embalagens, processamento e garantia de qualidade. A embalagem inteligente vem na forma de sistemas de embalagem que incorporaram sensores de temperatura, umidade e ambientes gasosos para determinar a qualidade dos produtos armazenados. Recipientes autovedantes e válvulas de vedação em equipamentos de processamento de alimentosligas com memória de forma.

• Indústria Biomédica: Esses materiais têm grande impacto na indústria biomédica, que é utilizada na criação de dispositivos e tratamentos aprimorados. Existem muitas aplicações de ligas com memória de forma, por exemplo, em stents, implantes ortopédicos e instrumentos utilizados em cirurgias minimamente invasivas. Substâncias piezoelétricas têm sido usadas em instrumentos de imagem ultrassônicos, aparelhos de transporte de medicamentos e dispositivos de regeneração óssea.

DINÂMICA DE MERCADO

A dinâmica do mercado inclui fatores impulsionadores e restritivos, oportunidades e desafios que declaram as condições do mercado.

Fatores determinantes

Crescente demanda por tecnologias leves e com baixo consumo de energia para expandir o mercado

Um dos principais fatores propulsores do crescimento do mercado de materiais inteligentes é a crescente demanda por tecnologias leves e energeticamente eficientes. Nas indústrias aeroespacial, automotiva e eletrônica, há uma tendência significativa de redução de peso e minimização de energia para reduzir perdas. Esses materiais, possuindo características especiais como efeitos de memória de forma e piezoeletricidade, podem ser usados ​​para introduzir novas ideias para atingir esses objetivos. Por exemplo, ligas com memória de forma na aviação constroem estruturas leves que são poderosas; materiais piezoelétricos podem ser usados ​​para aumentar as vibrações de veículos e eletrônicos.

• De acordo com o Departamento de Energia dos EUA, a crescente procura por materiais energeticamente eficientes leva 42% das empresas de construção a adoptar materiais inteligentes.

• O uso crescente nas indústrias aeroespacial e automotiva incentiva 40% das empresas a investir em materiais piezoelétricos e magnetostritivos.

Avanços em nanotecnologia e biotecnologia para avançar o mercado

Há um enorme interesse em materiais "inteligentes" criados pela integração exponencial da nanotecnologia com a biotecnologia. Por exemplo, a adição de nanomateriais produz ou melhora as propriedades mecânicas, elétricas e ópticas da matriz polimérica. Da mesma forma, estão sendo desenvolvidos materiais autocurativos e materiais inteligentes ou materiais que possuem propriedades de autoadaptação inspiradas em sistemas biológicos. Essas melhorias estão abrindo novas oportunidades para o desenvolvimento de usos inteligentes de materiais e alimentando uma enorme expansão do mercado.

Fator de restrição

Alto custo para impulsionar o crescimento do mercado

A participação no mercado de materiais inteligentes tem sido caracterizada por uma série de restrições, uma das quais são os altos custos incorridos como resultado do desenvolvimento, produção e implementação desses mercados. Além disso, vários materiais inteligentes, especialmente aqueles desenvolvidos com recurso a tecnologias mais recentes, como a nanotecnologia e a biotecnologia, necessitam de elevados níveis de esforços de investigação e desenvolvimento. Às vezes, a produção desses materiais pode ser demorada e cara, principalmente porque exigem mão de obra e equipamentos altamente qualificados. Além disso, ao introduzir estes materiais em estruturas integradas existentes, são normalmente necessárias alterações e ajustamentos extensos, provocando assim uma redução nas despesas totais. 

• De acordo com a National Science Foundation, os altos custos de produção restringem 36% das pequenas e médias empresas de adotar materiais inteligentes avançados.

• A padronização limitada e os protocolos de teste afetam 33% dos fabricantes nas cadeias de abastecimento globais.

Materiais Inteligentes para Criar Oportunidades neste Mercado

Oportunidade

 

Foram identificados vários fatores de oportunidade que são fundamentais para o crescimento deste mercado. Os materiais inteligentes poderiam ter um grande potencial para contribuir para o desenvolvimento de um futuro sustentável, aumentando a eficiência energética global e diminuindo as perdas e os efeitos negativos no ambiente. Por exemplo, movimento inteligente pode referir-se à capacidade de uma janela alterar automaticamente a sua tonalidade para controlar a temperatura e conservar energia num edifício. Esses materiais têm potencial para repelir produtos e seus componentes que têm potencial para diminuir sua vida útil, reduzindo assim o desperdício. Aliás, estes materiais podem ser aplicados para conceber meios de transporte mais sustentáveis, como veículos leves e equipamentos que aproveitam a energia de fontes naturais.

• De acordo com a Associação Europeia de Materiais, a procura de produtos eletrónicos flexíveis abre oportunidades para 38% das empresas desenvolverem novos substratos inteligentes.

 

• A integração em dispositivos vestíveis e monitoramento de saúde apoia 35% das empresas a inovar em materiais funcionais.

 

Ausência de medidas padrão de teste e caracterização dos materiais inteligentes para representar um desafio potencial para este mercado

Desafio

 

As ameaças significativas que este mercado enfrenta são a ausência de medidas padrão de teste e caracterização destes materiais. Devido às características desses materiais, eles podem possuir características únicas e muitas vezes mais complicadas dependendo de sua composição, condições durante sua preparação e condições onde serão utilizados. No entanto, a eficácia destes materiais em aplicações reais não pode ser determinada quando os procedimentos de fabricação de eletrodos e os métodos de determinação de suas constantes não são padronizados. A ausência de um teste referenciado por normas também coloca em dificuldade a definição de dados de referência "confiáveis" e de referências de projeto apropriadas para engenheiros e projetistas. 

• De acordo com o Conselho Internacional de Materiais Avançados, a durabilidade a longo prazo e a fadiga do material representam desafios para 34% dos produtores.

 

• Atrasos na aprovação regulatória e certificação impactam 31% dos lançamentos de produtos de materiais inteligentes em todo o mundo.

 

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INSIGHTS REGIONAIS DO MERCADO DE MATERIAIS INTELIGENTES

• América do Norte

A região da América do Norte ocupa a maior participação neste mercado em todo o mundo. Esta liderança é o resultado de grandes montantes investidos em investigação e desenvolvimento, de um cluster aeroespacial e de defesa igualmente forte e de uma base industrial e comercial bem desenvolvida. As suas áreas de especialização incluem tecnologias avançadas e inovação; a configuração facilita a adoção e a liderança de futuros materiais inteligentes. Além disso, a crescente proeminência de universidades e institutos de investigação de alto nível noMercado de materiais inteligentes dos Estados Unidosdesempenha um papel inegável na ciência dos materiais e nas invenções de engenharia, impulsionando o desenvolvimento de materiais inteligentes avançados com propriedades superiores.

• Europa

A Europa é outro grande mercado para estes materiais com grande foco, especialmente na investigação e desenvolvimento tecnológico, especialmente em nanotecnologia e biotecnologia. A região contém uma série de organizações de investigação bem conhecidas, bem como universidades, que participam activamente na investigação e desenvolvimento destes materiais. Também digno de menção é o apoio ao quadro da União Europeia e às convocatórias para projetos de estímulo à inovação em cooperação com investigadores e indústrias. Devido a uma preocupação crescente com a sustentabilidade e a conservação ambiental na Europa, também surgiram estes materiais ecológicos e energeticamente eficientes, um facto que explica ainda mais o impacto da Europa no mercado.

• Ásia

Assim, a Ásia pode ser considerada uma região líder em termos de crescimento deste mercado, apoiada pelo seu enorme crescimento económico, capital de risco na indústria e infra-estruturas, e concentração no desenvolvimento de novas tecnologias. China, Japão e Coreia do Sul são os principais produtores desses materiais, com sólida formação industrial e baixo custo de produção. O crescente mercado de materiais inteligentes na região se deve à crescente incorporação de tecnologias inteligentes nas indústrias eletrônica, automotiva e de saúde. Além disso, para aumentar a pressão para inovar na investigação e desenvolvimento, observou-se que a Ásia está a criar novos materiais inteligentes com características diferentes.

PRINCIPAIS ATORES DA INDÚSTRIA

Principais players que transformam o mercado de materiais inteligentes por meio de inovações

As entidades industriais formadoras de topo alimentam este mercado com importantes investimentos em investigação, inovação, bem como planos de desenvolvimento de mercado. Estas empresas dedicam constantemente os seus recursos a mais investigação e inovação, a fim de criar materiais inteligentes superiores com características adicionais, bem como para aumentar a versatilidade do domínio. Eles também têm a responsabilidade de aumentar a taxa de desenvolvimento da tecnologia através da implicação de novos processos de fabricação e da adição destes materiais às estruturas existentes.

• Harris: Fornece soluções de materiais inteligentes para aplicações aeroespaciais e de defesa, atendendo 37% dos projetos da indústria.

• MURATA: Fornece materiais funcionais e sensores para 39% dos fabricantes de eletrônicos e automotivos em todo o mundo.

Além disso, as empresas que lidam com estes materiais empregam estratégias de penetração no mercado através de parcerias e fusões, aquisições corporativas, bem como marketing completo para a penetração de novos materiais inteligentes nas indústrias. Estas atividades não apenas definem o mercado atual, mas também direcionam o desenvolvimento desta indústria de materiais, definindo objetivos de pesquisa, desenvolvimentos futuros e tendências.

Lista das principais empresas de materiais inteligentes

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

DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL

Fevereiro de 2020:Em fevereiro de 2020, houve uma declaração oficial da Hexagon sobre o lançamento do Intergraph Smart® Materials 10 como um novo material inteligente. Esta é uma nova versão do sistema de gerenciamento de contratos e materiais líder de mercado da Hexagon, tornando-se um marco no portfólio de produtos da empresa. A versão Intergraph Smart® Materials 10 inclui recursos e funções exclusivos, como habilidades aprimoradas de gerenciamento de dados, recursos aprimorados de colaboração e análises. Todos esses avanços buscam trabalhar no sentido de aumentar a eficiência na gestão de materiais, melhorar a tomada de decisões e, portanto, os objetivos gerais de redução de custos nas operações de negócios que existem em todos os tipos de indústrias.

COBERTURA DO RELATÓRIO 

Este relatório é baseado em análises históricas e cálculos de previsões que visam ajudar os leitores a obter uma compreensão abrangente da Mercado de Materiais Inteligentes global de vários ângulos, o que também fornece suporte suficiente à estratégia e tomada de decisões dos leitores. Além disso, este estudo compreende uma análise abrangente do SWOT e fornece insights para desenvolvimentos futuros no mercado. Examina diversos fatores que contribuem para o crescimento do mercado, descobrindo as categorias dinâmicas e potenciais áreas de inovação cujas aplicações podem influenciar sua trajetória nos próximos anos. Esta análise abrange tanto as tendências recentes como os pontos de viragem históricos, proporcionando uma compreensão holística dos concorrentes do mercado e identificando áreas capazes de crescimento.

Este relatório de pesquisa examina a segmentação do mercado utilizando métodos quantitativos e qualitativos para fornecer uma análise minuciosa que também avalia a influência das perspectivas estratégicas e financeiras no mercado. Além disso, as avaliações regionais do relatório consideram as forças dominantes da oferta e da procura que impactam o crescimento do mercado. O cenário competitivo é detalhado meticulosamente, incluindo participações de concorrentes significativos no mercado. O relatório incorpora técnicas de pesquisa não convencionais, metodologias e estratégias-chave adaptadas ao período de tempo previsto. No geral, oferece insights valiosos e abrangentes sobre a dinâmica do mercado de forma profissional e compreensível.