智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之后的第四代材料,是現代高技術新材料發展的重要方向之一,將支撐未來高技術的發展,使傳統意義下的功能材料和結構材料之間的界線逐漸消失,實現結構功能化、功能多樣化。
智能材料行業市場多大?近年來,隨著材料學的發展和制造技術的進步,新材料層出不窮,智能材料受到廣泛關注。智能材料是一種能感知外部刺激,能夠判斷并適當處理且本身可執行的新型功能材料。
智能材料作為一種新型材料,一般認為是由傳感器或敏感元件與傳統材料結合而成。這種材料可以自我發現故障,自我修復,并根據實際情況做出最優反應,起到控制作用。
據中研普華產業院研究報告《2023-2028年中國智能材料行業競爭格局分析及發展前景研究報告》分析
智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之后的第四代材料,是現代高技術新材料發展的重要方向之一,將支撐未來高技術的發展,使傳統意義下的功能材料和結構材料之間的界線逐漸消失,實現結構功能化、功能多樣化。
智能材料可分為兩類:嵌入式智能材料,也稱為智能材料結構或智能材料系統。在基材中嵌入了三種具有傳感、作用和加工功能的原始材料。傳感器采集并檢測外界環境給出的信息,控制處理器命令并激勵驅動元件執行相應的動作;一些材料微結構具有自身的智能功能,可以隨著環境和時間的變化而改變其性質,如自濾光玻璃、輻照時具有自衰減的Inp半導體等。
一般說來,智能材料有七大功能,即傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應功能、自診斷能力、自修復能力和自適應能力。
與傳統材料不同,智能材料不僅僅以單一的材料形式存在,而是以某一智能化體系方式存在。由此給出智能材料的定義是:由多種材料組元通過有機緊密復合或嚴格的科學組裝而構成的材料系統。
目前,智能材料已經廣泛應用于各個領域。除了上述幾種智能材料,如人工肌肉、人工皮膚、藥物智能系統等。在醫學領域;在軍事領域,飛機智能蒙皮、結構監測與壽命預測、減振降噪、環境適應結構智能材料不在此列。隨著人類對智能需求的提高,智能材料的應用領域將不斷拓寬。
新技術的快速發展對我們的衣食住行產生了深遠的影響。人們對舒適、便捷、安全的居住環境的追求得益于近期對智能住宅系統的研究,而人工智能和智能設備是智能建筑興起的基礎。只需一部手機或電子設備,就能遠程控制家中的一切,給你全新的智能體驗。智能建筑是新科學技術融合的體現,具有智能建筑的經濟性、生態性、人性化、集約化、自動化和智能化的特點,從而保證公眾能夠享受到更高效、更便捷、更全面的建筑居住感。
智能材料擁有很多普通材料不具備的特殊功能,現已逐步成為研究的重點與熱點,并且在物理、化學、電子、航空航天、生物醫學等領域得到廣泛應用。近些年來,形狀記憶材料、自修復材料、光熱敏感材料、壓電材料等引起了人們的廣泛關注。
智能材料是第四代材料,面向智能材料的先進制造會為智能材料發展提供新的途徑。例如,4D 打印技術是將3D 打印技術和智能結構結合的新興制造技術,其第四維度具備和感知材料相同的特性,即感知應力、應變、熱、光、電、磁、化學和輻射等外界刺激,并據此做出相應的響應。該技術使得智能材料的制造具有更為廣闊的前景。
值得關注的是,智能材料在航空航天和國防工業中有著廣泛的應用。數據顯示,到2025年,這兩個行業將成為推動全球智能材料市場規模達到982億美元的關鍵。
智能材料最新的研究趨勢顛覆了原有的設計理念,將更多應用于人機交互、生物醫學,改善人們的醫療健康水平(Science Robotics, 4(2019)eaax7329)。同時,將智能材料與計算機學科交叉研究,以程序控制材料的特性響應機制,從而制備可調節、可編程、可重構的智能材料,進一步推動社會科技的發展。
從國家政策上看,2020年7月發布了《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》;2021年2月發布了《關于同意開展智能建造試點的函》;2022年1月發布了《“十四五”建筑業發展規劃》;2022年11月發布了《關于公布智能建造試點城市的通知》。
住建部正在穩步推進智能建造,“十四五”建筑業發展規劃提出要求裝配式建筑占新建建筑的比例達到 30%以上,培育一批智能建造和裝配式建筑產業基地,裝配式建筑將成為主要的發力點。
現如今,科技革命發展迅猛,新材料產品日新月異,更新換代的步伐明顯加快。新材料技術與納米技術、生物技術、信息技術相互融合,結構功能一體化、功能材料智能化趨勢明顯,低碳、高性能、綠色、可再生循環等環境友好特性倍受。
此外,車型的更新換代,對汽車制造裝備系統的“智能化、柔性化”提出了更高的要求,同時拉動了汽車生產制造裝備系統的適應性改造市場。老舊的制造裝備系統面臨“環保、節能、智能化、柔性化”等的技術升級或更新,同樣會帶來汽車智能裝備系統的技改需求市場。
2021年全球智能材料市場銷售額達到了55億美元,預計2028年將達到87億美元,年復合增長率(CAGR)為6.9%(2022-2028)。
未來我國對智能材料的研發及投資力度加大,市場發展前景廣闊。科學家預言,智能材料的研制和大規模應用將導致材料科學發展的重大革命。
一般說來,智能材料有七大功能,即傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應功能、自診斷能力、自修復能力和自適應能力。
智能材料是現代高技術新材料發展的重要方向之一,它使傳統意義下的功能材料和結構材料的關系更加緊密,未來智能材料的發展趨勢為更加高性能化、多功能化、復合化、精細化和智能化。
中研普華產業院研究報告《2023-2028年中國智能材料行業競爭格局分析及發展前景研究報告》分析了行業發展軌跡,并預測出最終行業走向何處以及哪些點會大概率成為行業二次增長點。這樣企業能夠了解行業的最新發展動向,規避企業發展過程危險,抓住快速發展的機會,明確企業最終發展目標,幫助企業少走彎路。
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2023-2028年中國智能材料行業競爭格局分析及發展前景研究報告
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