Marktgröße, Anteil und Branchenanalyse für selbstheilende Materialien, nach Form (intrinsisch und extrinsisch), nach Produkt (Polymer, Beton, Metall, Beschichtung, Keramik, Asphalt und faserverstärkte Verbundwerkstoffe), nach Endverbrauchsindustrie (Transport). , Konsumgüter, Bauwesen, Energieerzeugung, Gesundheitswesen und andere) und regionale Prognose, 2024–2032

Die globale Marktgröße für selbstheilende Materialien belief sich im Jahr 2023 auf 5,58 Milliarden US-Dollar und wird voraussichtlich von 9,08 Milliarden US-Dollar im Jahr 2024 auf 436,92 Milliarden US-Dollar im Jahr 2032 wachsen, bei einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 62,5 % im Zeitraum 2024–2032.

Der umfassende Einsatz des Produkts in der Bau- und Infrastrukturbranche ist ein wichtiger Wachstumsfaktor auf dem Markt. Auch der verstärkte Einsatz von Verbundwerkstoffen in der Automobilindustrie trägt zum Marktwachstum bei. Darüber hinaus erhöht die steigende Nachfrage der Windenergiebranche den Bedarf an dem Produkt. FRP-Verbundwerkstoffe werden in Windkraftanlagen verwendet, wodurch die Rotorblätter schwerer werden und eine hervorragende Ermüdungs- und Korrosionsbeständigkeit aufweist.

COVID-19 hatte erhebliche Auswirkungen auf die Logistik- und Fertigungsindustrie, was den Markt behinderte. Die COVID-19-Pandemie hatte erhebliche Auswirkungen auf die global vernetzte Automobilindustrie. Zu den Auswirkungen auf den Markt gehören der Stopp chinesischer Exporte, insbesondere von Kunststoffen und Beschichtungsrohstoffen, eine weit verbreitete Warenvernichtung in ganz Europa und die Schließung von Produktionsstätten in den USA. Dennoch ist China für mehr als 80 % der globalen Automobillieferkette verantwortlich. Die Autopreise in China sind im Januar 2020 um 18 % eingebrochen.

Der China Passenger Car Association (CPCA) zufolge könnten die Verkäufe im Jahr 2020 um 40 % oder mehr zurückgehen, verglichen mit den ersten beiden Verkaufsmonaten im letzten Jahr. Produktionsausfälle aufgrund von Lieferkettenunterbrechungen in China werden erhebliche Auswirkungen auf die weltweite Automobilproduktion haben. Lagerschließungen, Unterbrechungen der Lieferkette und rückläufige Nachfrage haben alle einen erheblichen Tribut gefordert. Dies führte dazu, dass einige Autohäuser auf unbestimmte Zeit schlossen, was zu einem Rückgang des Marktes für Grundrisskredite führte. Ford, Honda, General Motors, Fiat Chrysler Automobiles und Tesla gehören zu den Unternehmen, deren Produktion vorübergehend eingestellt wurde.

Das Konsumgütersegment erlebte im Jahr 2020 gemischte Auswirkungen der globalen Pandemie. Die Unterbrechung der Lieferkette führte zu starken Umsatzrückgängen bei Konsumgütern, hatte jedoch vergleichsweise geringere Auswirkungen auf bestimmte Sektoren wie Lebensmittel und Getränke, Verpackung und Unterhaltungselektronik. Allerdings stellten der begrenzte Cashflow, die Anpassung an die neuen Online- und Digital-First-Strategien, das Lieferkettenmanagement und die Bestandsverwaltung große Herausforderungen für Hersteller und Lieferanten dar. Die Unternehmen konzentrieren sich auf die Vorbereitung und Umsetzung neuer Strategien zur Anpassung an die neue Normalität und den Aufbau einer neuen Lieferkettenstrategie, die in solch herausfordernden Zeiten Umsatz und Wachstum unterstützen soll.

Markttrends für selbstheilende Materialien

Kontinuierlicher Ausbau der Windenergiebranche als herausragender Trend

Die Windkraftindustrie ist eine der schnell wachsenden Branchen für Verbundwerkstoffanwendungen, in der Verstärkungsfasern bei der Herstellung leichter Rotorblätter eingesetzt werden. Ein grundlegendes Merkmal bei der Konstruktion von Windflügeln ist die Auswahl geeigneter Materialien, die viele Parameter wie Gewicht, Belastungs- und Ermüdungsverhalten, physikalische Eigenschaften usw. beeinflussen können. Materialien wie Bambus, Stahl und Aluminium wurden viele Jahre lang zur Herstellung von Windflügeln verwendet früher. In einem kostengetriebenen Markt verlässt sich die Windindustrie auf Endpreise und darauf, wie man mehr leistet, aber weniger zahlt. Verbundbauteile ermöglichen eine hohe Festigkeit bei geringem Gewicht, sodass längere und leistungsfähigere Rotorblätter für größere Windkraftanlagen kostengünstiger erzeugt werden können.

Das wichtigste Baumaterial, das bei der Herstellung von Windturbinenblättern verwendet wird, ist Glas. Windkraftanlagen bestehen hauptsächlich aus Stahl (71–79 Prozent der gesamten Turbinenmasse), Harz oder Kunststoff (11–16 Prozent), Eisen oder Gusseisen (5–17 Prozent), Kupfer (1 Prozent) und Aluminium (0). -2 Prozent), wie aus der Studie des National Renewable Energy Laboratory hervorgeht. In vielen Windanwendungen werden Verbundwerkstoffe wie FRP als Verstärkungsmaterialien verwendet. Ihre hohen Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften machen sie zu idealen Turbinenkomponenten, kombiniert mit ihrem geringen Gewicht und ihrer Designvielfalt. In Verbundwerkstoffen haben sich diese Materialien als eines der flexibelsten Materialien erwiesen. Letztendlich ermöglicht die Fähigkeit, diese Faser in komplizierte Formen zu bringen, dem Klingenhersteller, verschiedene Alternativen für jedes bestimmte Problem anzubieten.

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Wachstumsfaktoren für den Markt für selbstheilende Materialien

Wachstum in der globalen Bauindustrie bietet Chancen für den Markt

Beton ist ein herkömmliches Material, das für Bau- und Konstruktionstätigkeiten verwendet wird. Es wird häufig beim Bau von Infrastrukturen wie Dämmen, Häfen, Lagertanks, Straßen, Tunneln, U-Bahnen und anderen verwendet. Obwohl es robust und langlebig ist, neigt es stark zur Rissbildung, wodurch verschiedene unerwünschte aggressive Chemikalien und andere Materialien eindringen können. Diese Risse und die Ablagerung von Chemikalien in den Rissen führen zu einer Verschlechterung der Infrastruktur und verringern die Haltbarkeit. Zur Behandlung solcher Schäden werden aktive Behandlungstechniken wie Selbstheilungstechniken eingesetzt.

Darüber hinaus bieten selbstheilende Materialien auf Mikrokapselbasis Lösungen zur automatischen Wiederherstellung von Mikrorissen und zur Aufrechterhaltung der strukturellen Gesundheit. Der wichtige Selbstheilungsmechanismus mikrokapselbasierter Materialien besteht darin, rissbrechende Kapseln zu bilden, und der Verjünger wird zur Reparatur in die Risse abgegeben. Insbesondere werden Kapseln, die das Verjüngungsmittel enthalten, in die Baumaterialien eingebettet. Wenn Risse entstehen und wachsen, brechen die eingebauten Mikrokapseln in der Nähe der Risse aufgrund der mechanischen Wirkung der Rissspitzenspannung.

Folglich wird der Verjünger in den Mikrokapseln durch Kapillarpermeation in die Risse freigesetzt, um die automatische Reparatur einzuleiten. Eine solche Lösung ist durch Laborsynthese verfügbar geworden und hat sich bei der Lösung des Rissproblems unter langfristigen thermischen, mechanischen und hydraulischen Bedingungen als wirksam erwiesen.  Somit können die Risse im Frühstadium durch den freigesetzten Rejuvenator vollständig geheilt werden, wodurch weitere Risse und strukturelles Versagen verhindert werden.

Selbstheilungstechniken können Risse sofort reparieren, da der Selbstheilungsmechanismus eine schnelle Behandlung ermöglicht. Aufgrund der Unzulänglichkeiten der bestehenden Behandlungen besteht eine große Nachfrage nach alternativen und innovativen Behandlungsmethoden wie Selbstheilung und Einkapselung von Polymermaterialien. Die Einführung solch fortschrittlicher Technologien wird das Marktwachstum im Prognosezeitraum ankurbeln.

Zunehmende Bauaktivitäten der öffentlichen und privaten Infrastruktur in der aufstrebenden Wirtschaft wie Indien sind einer der wichtigsten treibenden Faktoren. Regierungsinitiativen wie die Kampagne „Make in India“ unterstützen die inländische Fertigung zusätzlich und ermöglichen einen einfachen Zugang zu den in der Bauindustrie benötigten Rohstoffen. Das Produkt kann aufgrund seiner Festigkeit und längeren Lebensdauer in der Infrastruktur vielfältig eingesetzt werden, was der Bauindustrie zugute kommen würde. Darüber hinaus wird die zunehmende Einführung von CMCs, Verbundwerkstoffen und Materialien auf Polymerbasis im Bauwesen den Markt weiter vorantreiben.

Bewusstsein hinsichtlich der schnellen Heilungszeit, um die Nachfrage nach selbstheilenden Materialien anzukurbeln

In den letzten Jahrzehnten gab es eine bedeutende Entwicklung bei Selbstheilungstechnologien. Verschiedene F&E-Experten aus Wissenschaft und Materialtechnik waren kontinuierlich an der Entwicklung selbstheilender Polymermaterialien beteiligt.

Selbstleitende Materialien sind elektronische oder bioelektrische Materialien, die durch die Integration reversibler Bindungen in die leitfähige Art von Polymeren durch die Implementierung leitfähiger Füllstoffe in selbstheilende Polymere hergestellt werden. Die NASA hat verschiedene selbstheilende Systeme für Verkabelungsstrukturen und die Luftfahrttechnik eingesetzt, was darüber hinaus zu hervorragenden Ergebnissen ohne Narben nach der Heilung führte. Die durchschnittliche Heilungszeit für selbstheilende Systeme beträgt Berichten zufolge 15–20 Sekunden. Die NASA hat sogar bestimmte Materialien mit noch schnellerer Heilungszeit entwickelt, indem sie die viskoelastischen Eigenschaften von Materialien bei hohen Temperaturen für Luft- und Raumfahrt-, Drehflügler-, Flugzeug- und kugelsichere Anwendungen im Verteidigungssektor nutzt. Es wird erwartet, dass dies das Wachstum des Marktes für selbstheilende Materialien ankurbeln wird.

BESCHRÄNKENDE FAKTOREN

Eingeschränkter Selbstheilungsmechanismus kann das Marktwachstum behindern

Diese Materialien nutzen einen Selbstheilungsmechanismus, der konstruktionsbedingt begrenzt ist. Die eingekapselten Heilmittel sind mikroskopisch klein und verhindern so eine Beeinträchtigung der Gesamtzuverlässigkeit des Materials. Die geringe Größe der Kapsel begrenzt die Menge an Heilmitteln in den Materialien. Dies schränkt letztlich das Ausmaß des Schadens ein, den das Heilmittel reparieren kann.

Hochelastische Polymere können trotz ihrer hohen Elastizität zeitweise nicht dem Druck standhalten. Mikrokapseln ähneln hochelastischen Polymeren und können großen äußeren Kräften nicht standhalten. Es wird erwartet, dass die begrenzte Mikrokapsel-Haltekapazität von Materialien in Verbindung mit dem irreversiblen Prozess des Kapselbruchs die Fähigkeit zur Reparatur des Materials einschränkt. Es wird erwartet, dass dieser Mangel des Produkts das Marktwachstum begrenzt.

Marktsegmentierungsanalyse für selbstheilende Materialien

Durch Formularanalyse

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Intrinsisches Segment generiert hohe Umsätze aufgrund enormen Wachstums in verschiedenen Endverbrauchsbranchen

Der Markt ist nach Form in intrinsische und extrinsische segmentiert. Das intrinsische Segment hielt den größten Marktanteil bei selbstheilenden Materialien und dürfte diesen Trend im Prognosezeitraum fortsetzen. Intrinsische Systeme oder Materialien verfügen über die angeborene Fähigkeit, die Integrität des Materials nach einer Beschädigung wiederherzustellen.

Diese Materialien benötigen auch einen externen Faktor, um den Heilungsprozess anzuregen. Beispielsweise zeichnen sich die reversiblen Heilungspolymere Diels Alder und Retro Diels Alder aufgrund ihrer thermischen Reversibilität aus. Die funktionellen Gruppen von Furan und Maleimid bilden das Polymer, das einer DA-Reaktion unterzogen wird. Beim Erhitzen zerfällt es durch Retro DA in seine Bestandteile und bildet beim Abkühlen das Polymer neu.

Nach Produktanalyse

Polymer-Segment wird durch gestiegene Nachfrage zum Vorreiter.

Basierend auf dem Produkt wird der Markt in Polymer-, Beton-, Metall-, Beschichtungs-, Keramik-, Asphalt- und faserverstärkte Verbundwerkstoffe unterteilt. Das Polymersegment hielt im Jahr 2023 den größten Marktanteil. Die steigende Nachfrage ist auf die zunehmende Einführung von Polymeren wie Polyurethan, vernetzten Polymeren, Vitrimeren und multifunktionalen Polymeren aufgrund der außergewöhnlichen Eigenschaften wie thermische Stabilität, Haltbarkeit, Abriebfestigkeit und thermodynamische Stabilität zurückzuführen und Abriebfestigkeit sollen das Wachstum vorantreiben.

Selbstheilende Keramikverbundwerkstoffe werden aufgrund ihrer hohen thermischen Beständigkeit häufig in Triebwerken, Flugzeugen und anderen Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt. Ihre Fähigkeit, eventuell während des Fluges entstandene Schäden zu reparieren, kann die Lebensdauer der Komponenten verlängern. Die selbstheilenden leitfähigen Materialien werden auch in Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt. Beispielsweise basierten die Verkabelungssysteme von Raumfähren der National Aeronautics and Space Administration (NASA) im Jahr 2017 auf der neuartigen niedrig schmelzenden Polyimid-Folienmatrix.

Nach Analyse der Endverbrauchsbranche

Transportsektor wird aufgrund strenger staatlicher Vorschriften einen erheblichen Anteil halten

Basierend auf der Endverbrauchsbranche ist der Markt in Transport, Konsumgüter, Bauwesen, Energieerzeugung, Gesundheitswesen und andere unterteilt. Aufgrund der hohen Nachfrage nach Materialien, die die strukturelle Integrität von Fahrzeugen aufrechterhalten, machte der Transport den mengenmäßig größten Anteil aus. Es wird erwartet, dass der zunehmende Einsatz solcher selbstheilender Materialien, die die Wartungskosten des Fahrzeugs senken, zu einem Segmentwachstum führen wird. Beispielsweise kündigte Lamborghini im Jahr 2017 in Zusammenarbeit mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) das Konzept zur Entwicklung eines selbstheilenden Autos unter dem Namen Terzo Millennio an.

Konsumgüter sind eines der Hauptsegmente, das zum Marktwachstum beiträgt. Die wachsende Bevölkerung gepaart mit steigenden Ausgaben für den Lebensstil hat die Nachfrage nach Verbraucherprodukten auf Polymerbasis weltweit erhöht. Ein weiterer wichtiger Treiber für das Marktwachstum sind die zunehmenden Infrastrukturaktivitäten in Schwellenländern, verbunden mit der zunehmenden Verwendung von Verbundwerkstoffen, Polymeren und anderen fortschrittlichen Materialien anstelle von herkömmlichem Beton. Die mikrobiellen Selbstheilungseigenschaften der Materialien zeichnen sich durch Langlebigkeit, schnelle Rissreparaturfähigkeit und die Umweltfreundlichkeit aus und sollen Marktchancen schaffen.

REGIONALE EINBLICKE

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Die Marktgröße in Europa belief sich im Jahr 2023 auf 1,83 Milliarden US-Dollar und wuchs mit beträchtlicher Wachstumsrate. Es wird erwartet, dass die steigende Nachfrage in der Transportbranche den Markt ankurbeln wird. Der zunehmende Einsatz selbstheilender Materialien, denen unvergleichliche Eigenschaften wie Haltbarkeit, thermische Stabilität, Abriebfestigkeit, Steifigkeit, Festigkeit und andere zugeschrieben werden, soll das Marktwachstum fördern. Darüber hinaus wird die große Anzahl an Herstellern in Ländern wie Deutschland, Frankreich, Russland und Großbritannien das regionale Wachstum vorantreiben.

Es wird erwartet, dass der Montagebausektor in Nordamerika den Markt antreiben wird. Es wird erwartet, dass sich die Einführung grüner Technologien und umweltfreundlicher Baumaterialien in der Bauindustrie positiv auf das Marktwachstum auswirken wird. Darüber hinaus ist die steigende Nachfrage nach selbstheilenden Materialien auf Polymerbasis aus dem Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungssektor der USA ein Schlüsselfaktor für den Markt.

Die Konsumgüterindustrie befindet sich in Asien in einer Entwicklungsphase und wird durch die wachsende Nachfrage der südasiatischen Bevölkerung unterstützt. Die hohe Nachfrage nach Konsumgütern, einschließlich Unterhaltungselektronik und Wearables, wird den Verbrauch selbstheilender Materialien steigern. Steigende Ausgaben für Lifestyle- und Premium-Produkte wie elektronische Wearables sind ein Hauptgrund für das Wachstum. Es wird erwartet, dass die zunehmende Forschung und Entwicklung im Bereich selbstheilender Batterien und Geräte sowie korrosionsbeständiger Materialien für die Schifffahrt sowie Öl- und Gasanwendungsbereiche in der Region das Marktwachstum ankurbeln wird.

Für den Nahen Osten und Afrika wird ein moderates Wachstum erwartet. Windenergie ist eine der bedeutenden Energiequellen in Südafrika. Aufgrund der hohen Festigkeit, Haltbarkeit und mechanischen Stabilität von Verbundwerkstoffen werden sie häufig bei der Herstellung von Windflügeln eingesetzt. Kürzlich wurde im Jahr 2018 geschätzt, dass die Windkraftbautätigkeit in Afrika in den Jahren 2020 und 2024 mit einer Kapazität von 1 GW ihren Höhepunkt erreichen wird. Der zunehmende Bau solcher Windkraftanlagen aus Verbundwerkstoffen soll das Marktwachstum ankurbeln.

Der Schlüsselfaktor, der den Markt in Lateinamerika antreibt, ist die Zunahme der Ölentsorgungs- und Bergbauaktivitäten durch private und öffentliche Organisationen. Der zunehmende Einsatz von Polymer- und faserverstärkten Verbundwerkstoffen in Rohren und Lagereinrichtungen für Öl und Gas soll den Markt weiter vorantreiben.

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Liste der wichtigsten Unternehmen auf dem Markt für selbstheilende Materialien

Schlüsselunternehmen führen Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten durch, um ihre Marktpräsenz zu erhöhen

Die Wettbewerbslandschaft des Marktes umfasst mehrere globale und regionale Akteure. Marktorientierte Unternehmen konzentrieren sich offenbar auf die Aufrechterhaltung der Produktdifferenzierung, was zu hohen Investitionen in F&E-Aktivitäten führt. Um Käufer anzulocken und auf dem Markt erfolgreich zu sein, integrieren lokale Hersteller nach und nach die neuesten Technologien in ihre Marken. Um sich einen Vorteil gegenüber ihren Mitbewerbern zu verschaffen, konzentrieren sich Hersteller offenbar auf die Verbesserung der Produktqualität und den Aufbau starker Produktions- und Exportnetzwerke. Zu den wichtigsten Akteuren auf dem Weltmarkt gehören Acciona S.A., AkzoNobel N.V., Arkema SA, BASF SE, Covestro AG, Du Pont, Evonik Industries und andere.

LISTE DER WICHTIGSTEN UNTERNEHMEN IM PROFIL

• Acciona S.A. (Spanien)


• AkzoNobel N.V. (Niederlande)


• Applied Thin Films, Inc. (USA)


• Arkema SA (Frankreich)


• Autonomic Materials Inc. (USA)


• Avecom N.V. (Belgien)


• BASF SE (Deutschland)


• Covestro AG (Deutschland)


• E.I. Du Pont De Nemours and Company (USA)


• Evonik Industries (Deutschland)


• Sensor Coating Systems Ltd. (Großbritannien)


• Slips Technologies, Inc. (USA)

WICHTIGSTE ENTWICKLUNGEN DER BRANCHE

• April 2015– Acciona hat selbstheilende Materialien entwickelt, um die Lebensdauer und Funktionsfähigkeit der Infrastrukturen zu verlängern. Acciona Infrastructures ist Teil der europäischen Projekte Shine und Healcon zur Schaffung von Straßenoberflächen und Beton, die sich selbst reparieren können.


• Januar 2020– Autonomic Materials untersuchte die selbstheilenden Materialien mit Schutzbeschichtungssystemen. Trails haben bewiesen, dass die wasserbasierte selbstheilende Beschichtung mit niedrigem VOC-Gehalt äußerst nützlich für die Korrosionsbeständigkeit ist.

BERICHTSBEREICH

Der Marktforschungsbericht bietet eine detaillierte Analyse des Marktes und konzentriert sich auf entscheidende Aspekte wie führende Unternehmen, Produkte und finanzielle Leistungen. Darüber hinaus bietet der Bericht auch wichtige Einblicke in die Markttrendanalyse und beleuchtet wichtige Branchenentwicklungen. Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren umfasst der Bericht verschiedene Faktoren, die zum Marktwachstum in den letzten Jahren beigetragen haben. Diese Studie umfasst auch historische Daten und prognostiziert das Umsatzwachstum auf globaler, regionaler und Länderebene und analysiert die neuesten Marktdynamiken und -chancen der Branche.

Umfangreiche Einblicke in den Markt gewinnen, Anfrage zur Anpassung

Umfang und Segmentierung des Berichts