Tamaño del mercado de materiales piezoeléctricos, participación y análisis de la industria, por material (piezocerámicas [titanato de circonato de plomo {PZT} y cerámica sin plomo], piezopolímeros, piezocompuestos y otros), por aplicación (actuadores, motores, transductores, sensores, SONAR, generadores y transformadores, dispositivos acústicos, resonadores y otros), por industria de uso final (automotriz, atención médica, TI y telecomunicaciones, bienes de consumo, aeroespacial y defensa, y otros) y pronóstico regional, 2024-2032

El tamaño del mercado mundial de materiales piezoeléctricos fue de 1,45 mil millones de dólares en 2023 y se prevé que crezca de 1,52 mil millones de dólares en 2024 a 2,19 mil millones de dólares en 2032, exhibiendo una tasa compuesta anual del 4,7% durante el período previsto 2024-2032. Se prevé que el mercado de materiales piezoeléctricos en los EE. UU. crezca significativamente, alcanzando un valor estimado de 248,48 mil millones de dólares para 2032, impulsado por la creciente producción de productos electrónicos en el país junto con el excelente desarrollo del sector de TI y telecomunicaciones.

La piezoelectricidad es una propiedad que muestran algunos materiales en la que el material genera un campo eléctrico cuando se aplica una fuerza. Por otro lado, cuando se aplica un campo eléctrico a través del material, éste muestra deformación en sus dimensiones. En otras palabras, estos materiales convierten la energía mecánica en energía eléctrica y viceversa. Debido a esta propiedad, comúnmente se les conoce como transductores. Estos materiales utilizan piezoelectricidad para medir cambios de velocidad, tensión, tensión, calor o fuerza convirtiendo el diferencial de energía en carga eléctrica. En base a este efecto, estos materiales encuentran aplicación en la producción y detección de sonido y frecuencia, dispositivos de encendido, SONAR y sistemas de medición de presión y desplazamiento.

Hoy en día, los dispositivos piezoeléctricos emplean una amplia variedad de materiales como cristal de cuarzo, sal de Rochelle, cerámica , polímeros, compuestos de macrofibras, ferroelectretos y materiales flexoeléctricos. La selección de materiales para diferentes aplicaciones se basa en propiedades como consistencia, estabilidad, alta relación entrada-salida, maleabilidad y resistencia al calor y la humedad. En los dispositivos piezoeléctricos se empleaban principalmente cristales de cuarzo. Aun así, su incapacidad para reaccionar a bajos voltajes y funcionar a temperaturas superiores a 300ᵒ C obligó a su sustitución por materiales modernos como las piezocerámicas y los piezocompuestos.

Industrias de uso final cruciales, como los sectores de la electrónica y la automoción, se enfrentaron a operaciones restringidas y paradas, lo que afectó de forma crítica a la demanda de materiales piezoeléctricos. Sin embargo, la COVID-19 presentó un aumento en la demanda de equipos como pirómetros, oxímetros, ventiladores automáticos y termómetros electrónicos. Estos dispositivos utilizan materiales piezoeléctricos para convertir una forma de energía en otra y, por lo tanto, demandan estos materiales durante una crisis.

Además, las empresas que operan en el mercado han modificado sus plantas de producción para adaptarse a la creciente demanda del sector sanitario. También han desarrollado productos novedosos en combinación con fabricantes de productos electrónicos sanitarios para estudiar el coronavirus y sus características. Por ejemplo, PI Ceramics desarrolló piezocerámicas que permiten la manipulación precisa de líquidos para diagnósticos in vitro para el diagnóstico temprano y la detección de enfermedades.

Tendencias del mercado de materiales piezoeléctricos

Desarrollo de piezocerámicas sin plomo para estimular el desarrollo

Si bien el titanato de circonato de plomo (PZT) es el material piezocerámico más utilizado, su uso está limitado debido a la presencia de plomo en el compuesto, lo que somete al PZT a regulaciones como la Directiva sobre restricciones de sustancias peligrosas (RoHS) 2002/95/EC adoptada por la UE. Por lo tanto, el desarrollo de piezocerámicas sin plomo es un área de investigación amplia y en curso. Las piezocerámicas sin plomo constan de tres familias de composición principales: cerámicas a base de titanato, cerámicas a base de perovskita de niobato alcalino y cerámicas a base de perovskita de bismuto. Además, se están estudiando polímeros que muestran propiedades piezoeléctricas, incluido el fluoruro de polivinilideno (PVDF) y la polisulfona, para proporcionar materiales piezoeléctricos compatibles. Dado que el plomo se considera venenoso para los seres humanos, se espera que la investigación sobre la sustitución de cerámicas a base de plomo gane impulso en un futuro próximo y modifique el curso del mercado hacia un mayor crecimiento.

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FACTORES DE CRECIMIENTO

Aumento de la automatización en las industrias de uso final para impulsar el crecimiento del mercado

Las industrias de uso final, como la fabricación de automóviles y electrónica, han impulsado la automatización en sus líneas de fabricación. Este impulso ha aumentado la demanda de dispositivos como sensores, transductores, actuadores y motores para hacer funcionar la línea de producción sin problemas. Dado que estos dispositivos utilizan propiedades dotadas de materiales piezoeléctricos para medir diversas cantidades, como aceleración, presión, tensión e intensidad acústica, se prevé que la demanda de dichos materiales aumentará considerablemente con la creciente dependencia de las industrias de la automatización.

A lo largo de los años, las principales empresas manufactureras han ampliado su inversión en la introducción de sistemas de automatización como un método eficaz para minimizar los costos de funcionamiento durante el desarrollo. Se prevé que la creciente importancia de la automatización en las industrias manufactureras para mejorar la productividad y minimizar el tiempo de entrega fomente el uso de sensores, transductores, actuadores y motores. Se prevé que esto impulse la demanda de materiales piezoeléctricos durante el período de pronóstico.

Aumento del gasto en aeroespacial y defensa para estimular la demanda

En los últimos años, los gobiernos de países como India, China, Estados Unidos, Israel y Japón han aumentado significativamente su presupuesto para actividades de defensa. Estos gobiernos invierten mucho en la construcción de sistemas de guía de misiles, drones y radares para fortalecer las capacidades de sus fuerzas armadas.  Además, el aumento de las actividades de exploración espacial ha llevado a un aumento del uso de dispositivos como sensores, dispositivos acústicos y SONAR para estudiar objetos espaciales y entornos relacionados. Estos dispositivos requieren materiales piezoeléctricos especiales que puedan detectar el más mínimo cambio en su rango, mantenerse en condiciones difíciles y proporcionar resultados precisos y consistentes. Dado que las agencias espaciales privadas como SpaceX están dando el salto a la prestación de servicios de exploración espacial, se espera que la demanda de dichos materiales infle aún más el crecimiento del mercado mundial de materiales piezoeléctricos durante el período de pronóstico.

La demanda de equipo militar está aumentando a medida que los gobiernos de todo el mundo se centran en la modernización militar en medio de crecientes problemas de seguridad global. Se espera que la incertidumbre y la continua ambig         - edad del actual clima de seguridad internacional aumenten la actual inversión en defensa durante los próximos cinco años.

Se espera que el mercado espacial comercial mundial sea testigo de una inversión constante en tecnología e instalaciones espaciales nuevas y actuales, con financiación proveniente principalmente de gobiernos y capital de riesgo. Las ventas en la industria espacial comercial provienen principalmente de la producción de satélites utilizados para la observación de la Tierra y las comunicaciones y de vehículos de lanzamiento utilizados para posicionar estas cargas útiles en órbita.

FACTORES RESTRICTIVOS

Falta de diferenciación entre señales y ruido para disminuir la adopción de materiales piezoeléctricos

Si bien los materiales piezoeléctricos encuentran una amplia aplicación en dispositivos de detección y conversión de energía, los materiales comunes como el PZT y los cristales piezoeléctricos naturales no pueden diferenciar entre las señales reales y el ruido presente en el sistema, lo que puede dar como resultado un resultado inexacto y afectar el rendimiento del dispositivo. en el que se emplea el material piezoeléctrico. Además, cuando se somete a entornos hostiles, como altas temperaturas y estrés intenso, la consistencia de los resultados proporcionados por el material se ve gravemente afectada, lo que restringe aún más su adopción para su aplicación en tales condiciones.

Análisis de segmentación del mercado de materiales piezoeléctricos

Por análisis de materiales

El segmento de materiales piezocerámicos mantendrá una participación dominante en el mercado

Según el material, el mercado se clasifica en piezocerámicas, piezopolímeros, piezocompuestos y otros. Las piezocerámicas se dividen aún más en titanato de circonato de plomo (PZT) y cerámicas sin plomo. Se espera que las piezocerámicas mantengan la participación dominante en el mercado debido al gran consumo de PZT para la fabricación de transductores y actuadores, ya que el rendimiento de PZT puede modificarse fácilmente en función del uso de materiales dopantes. Mientras que el dopaje con niobio produce PZT blando, que aumenta su capacidad de respuesta, el dopaje con hierro forma PZT duro, que muestra una histéresis más insignificante en la respuesta piezoeléctrica. Esta adaptabilidad de los materiales piezocerámicos ha dado lugar a su consumo a gran escala en la industria electrónica y automovilística.

Por otro lado, piezo compuestos están ganando rápidamente cuota de mercado, ya que son preferibles para su aplicación en equipos ultrasónicos, pruebas no destructivas y acústica submarina. Los compuestos ofrecen una impedancia acústica menor que las piezocerámicas, son más plásticos y pueden adaptarse mejor a las cargas mecánicas. Poseen una mejor sensibilidad piezoeléctrica y actividad electromecánica y, por tanto, se consideran alternativas eficaces a las piezocerámicas.

Por análisis de aplicaciones

El segmento de sensores crecerá con la CAGR más alta durante el período de pronóstico

En términos de aplicación, el mercado se segmenta en actuadores, motores, transductores, sensores, SONAR, generadores y transformadores, dispositivos acústicos, resonadores y otros. Se espera que el segmento de sensores crezca a una CAGR considerable debido a su aplicación en diversos campos, incluidos vehículos automáticos, líneas de fabricación y electrónica de consumo . Los sensores detectan el cambio de energía y convierten la diferencia en señales eléctricas, que se utilizan para realizar los cambios necesarios en el sistema. Por ejemplo, el control remoto del televisor tiene un sensor de presión, que detecta la presión de un botón y la convierte en una señal eléctrica que activa el emisor de infrarrojos presente en el control remoto. Dentro de la unidad de televisión, el sensor de infrarrojos detecta el cambio de energía y lo convierte en una señal digital, proporcionando control de la unidad.

Por otro lado, un actuador convierte las señales eléctricas enviadas por el sistema o el usuario en energía mecánica para controlar la pieza designada para realizar una determinada acción en la línea de fabricación. Por lo tanto, se espera que el segmento de actuadores represente la mayor cuota de mercado de materiales piezoeléctricos en el mercado global y sus aplicaciones van desde el control de precisión de herramientas de mecanizado industrial, sistemas de aceleración y frenado de vehículos y brazos robóticos utilizados en diversas industrias de uso final.

Por análisis de la industria de uso final

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Los bienes de consumo representarán la mayor participación en el mercado global

Según la industria de uso final, el mercado se segmenta en automoción, atención sanitaria, TI y telecomunicaciones, bienes de consumo, aeroespacial y defensa, y otros. Los bienes de consumo como televisores, lavadoras, juguetes con control remoto y microondas utilizan materiales piezoeléctricos para proporcionar control y funcionamiento de estos productos. Dado que se espera un consumo a gran escala de dichos bienes de consumo con la mejora de la capacidad de gasto de los consumidores en las economías emergentes, se espera que este segmento de mercado mantenga su liderazgo en el mercado global.

La industria automotriz está a la zaga de la industria de bienes de consumo y se prevé que crezca a una CAGR estable durante el período previsto debido a la solicitud de estos materiales para actuadores, inyectores de combustible, sensores y sistemas de frenado presentes en el automóvil. Además, los atomizadores de combustible, los zumbadores de los cinturones de seguridad, los sensores de las bolsas de aire y los sensores de presión de los neumáticos son algunas de las principales piezas de automóviles en las que estos materiales encuentran aplicación, lo que da como resultado que la industria automotriz tenga una participación considerable en el mercado global.

PERSPECTIVAS REGIONALES

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Asia Pacífico dominó el tamaño del mercado de materiales piezoeléctricos, que se situó en 990 millones de dólares con una cuota de mercado del 68,28% en 2023. Asia Pacífico ha surgido como un centro de fabricación de productos electrónicos y de consumo, con China, Japón, Taiwán, India y Corea del Sur centrándose. en ampliar sus capacidades de producción. Los gobiernos de los países de Asia Pacífico están ofreciendo devoluciones de impuestos e incentivos a los fabricantes de productos electrónicos que establezcan nuevas plantas de producción en la región después de la desaceleración causada por COVID-19 y, por lo tanto, ampliarán aún más el tamaño del mercado durante el período de pronóstico. América del Norte brindará oportunidades de crecimiento para el mercado, ya que Estados Unidos planea extensos programas de exploración espacial, en los que se utilizarán materiales piezoeléctricos para detectar objetos en el espacio y acceder remotamente a los componentes de la nave espacial. Se espera que el sector del automóvil en Europa se rejuvenezca tras la desaceleración provocada por la pandemia de coronavirus. Los estudios sobre vehículos automatizados y sin conductor también se expandirán en la región, dando un impulso al mercado.

Si bien el mercado en América Latina aún está en su infancia, la creciente presencia de industrias de uso final, especialmente TI y telecomunicaciones, en la región resultará en la expansión del mercado. Por otro lado, Medio Oriente y África han observado una creciente demanda de materiales piezoeléctricos debido a la expansión de la industria electrónica y de atención médica en la región.

Lista de empresas clave en el mercado de materiales piezoeléctricos

Centrarse en el desarrollo de productos por parte de actores clave para mantener una postura sólida en la industria

El panorama competitivo de este mercado muestra un mercado bastante consolidado con un puñado de empresas manufactureras que representan una participación mayoritaria en el mercado. Los actores clave del mercado están invirtiendo una gran cantidad de recursos en la investigación y el desarrollo de nuevos materiales y sus aplicaciones como forma de ganar participación de mercado.

Además, los actores clave que operan en el mercado han adoptado la estrategia de expansión de capacidad y adquisición de empresas más pequeñas para mejorar su cartera de ofertas y servicios. Se prevé que esta tendencia tendrá un impacto positivo en el mercado global durante el período de pronóstico.

LISTA DE EMPRESAS CLAVE PERFILADAS:

• PI Cerámica GmbH (Alemania)


• APC International, Ltd. (EE. UU.)


• Corporación CTS (A NOSOTROS.)


• L3Harris Technologies, Inc. (EE. UU.)


• CeramTec (Alemania)


• Arkema (Francia)


• Solvay (Bélgica)


• Mad City Labs, Inc. (EE. UU.)


• Piezosystem jena GmbH (Alemania)


• Cerámica Sparkler (India)


• Piezomechanik GmbH (Alemania)


• Corporación TDK (Japón)


• Murata Manufacturing Co., Ltd. (Japón)


• Cerámica Cinética (EE.UU.)


• Hong Kong Piezo Co. Ltd. (China)


• Tecnología Mide (EE. UU.)


• PLC Meggitt (Reino Unido)


• Johnson Matthey (Reino Unido)


• Piezo Kinetics Inc. (EE. UU.)


• TRS Technologies, Inc. (EE. UU.)

DESARROLLOS CLAVE DE LA INDUSTRIA:

• Abril de 2020: CTS Corporation anunció la expansión de su cartera de productos mediante la introducción de cuatro familias de cristales para su aplicación en resonadores de cristal de grado automotriz. Los productos recientemente desarrollados encontrarán aplicación en las industrias automotriz, industrial, médica y aeroespacial y de defensa, donde existe una amplia gama de temperaturas de funcionamiento y brindarán a la empresa excelentes oportunidades de crecimiento en el futuro cercano.


• julio 2019 – PI Ceramic GmbH anunció la ampliación de sus instalaciones de producción en Lederhose, Turingia. La ampliación aumentará la superficie de las instalaciones de 12.000 m2. a 19.500 m2. El área adicional contará con una línea adicional para la producción de materiales piezoeléctricos multicapa y un centro administrativo.

COBERTURA DEL INFORME

Una representación infográfica de Piezoelectric Materials Market

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El informe del mercado global de materiales piezoeléctricos proporciona un análisis detallado del mercado y se centra en aspectos clave como las empresas líderes, las industrias de uso final y las aplicaciones líderes de estos materiales. Además de esto, el informe de investigación ofrece información sobre las tendencias del mercado y destaca desarrollos clave de la industria. Además de los factores antes mencionados, el informe abarca varios factores que han contribuido a la tasa de crecimiento del mercado en los últimos años.  

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