北美自修复材料市场按形式（外在和内在）、材料类型（聚合物、混凝土、涂料等）、最终用途（建筑和施工、移动设备、运输等）、国家和竞争、预测和机遇 2018-2028

市场概览

2022 年，北美自修复材料市场价值为 4.3127 亿美元，预计在预测期内将实现强劲增长。自修复材料是人造或合成工程物质，具有固有的能力，可以自主修复损伤，而无需外部诊断或人工干预。这些材料模仿了生物体治愈伤口和恢复功能的先天能力。自修复材料在航空航天、汽车、土木工程、生物医学和电子等不同领域提供了多种潜在应用。自修复材料的例子包括聚合物、金属、陶瓷、混凝土和涂料。因此，自修复材料的不断增加的使用在预测期内对促进北美自修复材料市场的增长起着关键作用。

关键市场驱动因素

建筑行业需求不断增长

建筑行业正在经历重大转型，采用创新材料和技术，保证耐用性、可持续性和成本效益。一项越来越受到关注的技术进步是自修复材料的开发和应用。这些材料在受到损坏时具有出色的自我修复能力，为该行业最持久的一些挑战提供了解决方案。建筑行业在全球经济中发挥着关键作用，对资源消耗和环境可持续性有着重大影响。然而，它面临着固有的挑战，例如需要持续维护、维修，以及由于风化、环境压力和物理损坏等各种因素导致结构最终恶化。这些挑战往往会导致昂贵的维修、安全问题和严重的环境影响。为了应对这些挑战，研究人员和工程师们将自修复材料视为潜在的游戏规则改变者。这些材料具有自主修复损坏的能力，可以延长结构的使用寿命，降低维护成本，并最大限度地减少建筑和拆除活动产生的废物。因此，建筑行业对自修复材料的需求一直在稳步增长。此外，自修复材料混凝土已成为游戏规则改变者，特别是在桥梁、高速公路和关键基础设施等高压力环境中。从住宅到商业建筑，自修复材料可以提高墙壁、地板和地基的耐用性和使用寿命。此外，自修复材料符合绿色建筑原则，减少了建筑对环境的影响并促进了可持续的做法。

此外，自修复材料的概念从大自然中汲取灵感，生物体具有与生俱来的再生和修复能力。在材料科学中，这一概念已被改编并应用于创造创新建筑材料。自修复材料背后的基本原理是加入微胶囊、血管网络或其他机制，在发生损坏时释放修复剂。这些修复剂可以是粘合剂、密封剂，甚至是产生矿物质来修复裂缝的细菌。一种常见的方法是将填充有修复剂的微胶囊嵌入建筑材料中。当裂缝形成时，这些胶囊会破裂，将修复剂释放到受损区域。然后，修复剂与周围的材料发生反应，密封裂缝。这个过程模仿了我们身体的免疫系统对伤害的反应方式，使其成为一种迷人而有效的结构修复解决方案。

此外，自修复混凝土是最值得注意的应用之一。混凝土裂缝是一个常见问题，导致结构不稳定和退化。自修复混凝土通过在裂缝形成时自动修复来解决这个问题，确保结构的完整性和寿命。它在桥梁、道路和建筑物等基础设施项目中尤其有价值。自修复涂层和密封剂用于保护表面免受损坏和腐蚀。这些材料应用于钢桥和建筑物等结构，以提供额外的保护层。当发生损坏时，涂层和密封剂会释放修复剂，防止进一步恶化。自修复聚合物和复合材料用于各种结构部件，如梁和柱。这些材料在受到损坏时可以恢复其机械性能，保持整体结构完整性。因此，对自修复材料的需求不断增加导致了北美自修复材料市场的增长。

支持性政府政策和举措

在追求可持续和创新解决方案的过程中，政府已经认识到自修复材料在建筑、交通和基础设施等各个领域的变革潜力。通过支持性政策和举措，政府正在为广泛采用这些材料铺平道路，促进弹性、效率和环境管理。美国政府承认，自修复材料可以显著影响可持续性、耐久性和经济增长。因此，它已采取各种措施来促进这些先进材料的研究、开发和部署。例如，国家科学基金会 (NSF) 和能源部 (DOE) 等政府机构为与自修复材料相关的研究和创新提供资金。拨款支持学术机构、研究组织和行业伙伴关系，促进推动技术进步的突破。除此之外，政府对基础设施项目的资助通常优先考虑可持续性和弹性。自修复材料的使用符合这些目标，使项目更耐用，减少频繁维修的需要。此外，高级研究计划署能源部 (ARPA-E) 等政府机构提供促进变革性技术的计划。由于自修复材料对能源效率和环境可持续性的潜在影响，它们可以符合此类计划的资格。因此，预计政府在自修复材料方面采取的大量举措将在预测期内推动北美自修复材料市场的需求。

交通运输行业对自修复材料的需求不断增长

交通运输行业包括汽车、飞机、轮船和基础设施，是现代社会的基石，提供必要的连通性和流动性。然而，随着时间的推移，它面临着磨损、腐蚀和结构损坏等严峻挑战，导致维护成本、安全问题和环境影响。交通运输行业的特点是持续运动、暴露在恶劣的环境条件下以及材料承受高水平的压力。这些因素会导致磨损和变质，需要频繁维护、维修和更换。此类维护不仅会产生大量成本，还会因资源消耗和废物产生而导致停机、效率降低和环境影响增加。作为解决这些挑战的解决方案，自修复材料已成为一项突破性创新，可以改变运输行业。自修复材料具有出色的自主修复损坏能力，可减轻磨损和结构损坏的影响。它们有可能延长交通基础设施和车辆的使用寿命，降低维护成本，提高安全性并促进可持续发展。因此，交通运输行业对自修复材料的需求正在显着增长。

此外，自修复材料还可用于车辆外部，例如可防止划痕和轻微损坏的自修复涂层。这些涂层可以保持车辆的外观并减少外观修复的需要。在航空领域，自修复复合材料可以增强飞机部件的结构完整性。这些材料旨在在受到压力或损坏时进行自我修复，从而降低结构故障的风险。除此之外，自修复涂层还用于保护船体免受盐水腐蚀。这些涂层可以自主修复小裂口，防止水侵入并延长船舶的使用寿命。在桥梁和道路等交通基础设施中，自修复混凝土可以修复由环境因素和磨损引起的裂缝和裂隙。这项技术提高了关键基础设施组件的耐用性。自修复材料可以应用于铁轨和组件，以延长其使用寿命并减少维护要求。这在高速铁路系统中尤其有价值，因为维护可能会中断服务。因此，这些因素在预测期内主导了北美自修复材料市场的增长。

主要市场挑战

自修复材料的高成本

在材料科学领域，自修复材料的进步标志着朝着提高耐用性和可持续性迈出了重要一步。然而，与这些突破性材料相关的高昂费用问题已成为一个巨大的障碍。随着各行各业努力利用自修复能力的优势，解决与成本相关的问题并保留这些材料所具有的变革潜力变得至关重要。自修复材料成本的上升可以归因于各种因素，包括自修复技术的开拓性，这需要大量的研究、实验和改进，从而导致初始成本高昂。此外，许多自修复材料需要专门的添加剂、纳米颗粒或聚合物，而这些材料的采购或合成成本可能很高。此外，制造具有精确性能的自修复材料所需的复杂工艺通常会导致生产费用增加。此外，扩大生产以满足需求的挑战可能会带来复杂性并进一步增加成本。

自修复材料的可扩展性

自修复材料通过提高耐用性和可持续性来改变各个行业的潜力无疑是巨大的。然而，将这些材料从实验室环境转变为实际应用是一项复杂的任务，需要仔细考虑许多因素。随着各行业渴望在更大范围内利用自修复材料的优势，它们必须克服与生产、成本效益、性能和可行实施相关的一系列障碍。从实验室规模的原型到自修复材料的大规模生产，这一转变带来了一系列挑战。必须在大量生产批次中保持一致的材料特性和自修复能力，以确保可靠的性能。此外，扩大生产可能会影响材料成本，从而可能影响自修复解决方案的整体经济可行性。一些自修复材料需要复杂的制造工艺，这些工艺可能难以大规模复制。此外，确保自修复特性在产品的整个生命周期内保持有效对于实际应用至关重要。这些复杂性和挑战可能会对预测期内北美自修复材料市场的增长造成障碍。

主要市场趋势

纳米复合自修复材料

在材料科学领域，一项突破性的创新正在吸引研究人员、工程师和行业的关注：纳米复合自修复材料。这些非凡的材料有可能通过其独特的自主修复损坏能力来增强耐用性、减少浪费和促进可持续性，从而改变各个领域。随着我们进一步进入纳米复合自修复材料领域，一个充满可能性的世界展现出来，预示着产品和结构可以从磨损中恢复的未来。这不仅可以减少对环境的影响，还可以延长材料的使用寿命。纳米复合自修复材料将纳米材料的卓越性能与自我修复的概念融合在一起。这些材料经过精心设计，能够通过自我修复来应对损坏，模拟自然愈合过程。它们通过结合纳米颗粒、聚合物或其他成分来实现这一壮举，这些成分在暴露于特定刺激（例如热、光或压力）时可以相互作用并重新形成键。

此外，纳米复合自修复材料具有显著延长产品和结构使用寿命的卓越能力。减少频繁更换的需求可以节省宝贵的资源并最大限度地减少废物的产生，与循环经济的原则无缝契合。此外，通过使材料能够从轻微损坏中恢复，这些材料有助于环保。除了这些好处之外，纳米复合自修复材料在各个行业都有广泛的应用。例如，它们可以提高车辆部件、飞机结构甚至轮胎的耐用性，从而减少维护要求并提高安全性。在建筑领域，自修复混凝土和其他建筑材料可以减少裂缝的发生并延长结构的使用寿命，为可持续基础设施发展做出重大贡献。这些卓越的材料在电子领域也有潜在的应用，它们可以集成到设备中以修复轻微损坏，延长小工具的使用寿命并减少电子垃圾。在时尚行业，自修复面料可以生产出更耐穿的服装，从而减轻快时尚对环境的影响。

此外，自修复材料的多功能性还延伸到医疗保健领域。它们可能应用于医疗器械、植入物和药物输送系统，从而提高其可靠性和安全性。此外，纳米复合自修复材料是一种独特的材料类别，由于纳米级成分的整合，它能够在受到损伤后提高机械强度和修复能力。具有交织网络的材料表现出优异的抗拉强度、高韧性、令人印象深刻的拉伸性和显著的修复效率。

对生物基自修复材料的需求不断增长

在一个环保意识增强、强烈追求可持续解决方案的时代，对生物基自修复材料的需求日益旺盛。这些创新材料代表着自然的智慧与人类智慧的和谐融合，具有革新各行各业的潜力，同时与全球可持续发展的推动力无缝衔接。随着这种需求不断增长，生物基自修复材料将迎来产品寿命长、废物减少和为更可持续的未来做出重大贡献的新时代。生物基自修复材料代表了生物领域衍生成分与先进工程原理的结合。它们具有非凡的自主修复损伤的能力，模仿生物体内的再生能力。这种开创性的方法在众多应用领域都具有巨大的前景，涵盖从建筑、汽车到电子和消费品等行业。

此外，对生物基自修复材料不断增长的需求可以归因于几个令人信服的因素。首先，人们越来越担心传统材料对环境的影响，这推动了对可持续替代品的需求增加，这些替代品可以有效地减少碳足迹并减少对有限资源的依赖。生物基自修复材料与循环经济的原则完美契合，在循环经济中，材料被有意设计用于重复使用、再制造和回收，从而最大限度地减少浪费并延长产品的生命周期。这些材料还体现了再生设计的概念，促进了具有随着时间的推移“自我修复”的先天能力的产品的创造，从而减少了更换和维修的需要。寻求兼具弹性和成本效益的材料的行业正在转向生物基自修复解决方案，以提高产品性能并减少维护费用。

此外，生物基自修复材料的多种应用涵盖各个领域。例如，这些材料可以无缝集成到混凝土配方中，有效减少裂缝的发生并显着延长结构的使用寿命。在汽车工程领域，生物基自修复材料增强了汽车部件的耐用性，最终减少了更换频率并最大限度地减少了产生的汽车垃圾量。此外，将自修复材料融入电子设备具有延长其使用寿命的变革潜力，从而减少产生的电子垃圾总量。此外，生物基自修复材料有可能彻底改变包装实践，提供一种可持续的替代方案，减少对一次性物品的依赖，并与环保的包装设计方法保持一致。这些材料有望在开启一个更加可持续和对环境负责的时代中发挥关键作用，产品和结构将表现出更大的弹性、减少对环境的影响和延长生命周期。

细分洞察

形式

根据形式，预计外在细分市场在 2024-2028 年的预测期内将实现 10.05% 的最高增长率。北美外在自修复材料人气飙升，这可以归因于它们在提高道路、桥梁和建筑物等各种基础设施元素的耐用性和使用寿命方面具有显著的能力。这在北美尤其重要，因为北美对维护和翻新老化基础设施的可持续和经济高效方法的需求正在上升。此外，该地区蓬勃发展的航空航天和国防领域在推动外在自修复材料的增长方面发挥着关键作用。这反过来又有助于预测期内北美自修复材料市场的扩张。

材料类型洞察

最终用途洞察

根据最终用途，移动设备领域预计将在预测期（2024-2028 年）内实现 10.14% 的最高增长率。这一趋势可以归因于全球对智能设备的需求不断增长，包括但不限于智能手机、平板电脑和笔记本电脑。随着这些移动设备继续渗透到日常生活中，集成自修复材料以增强其耐用性并延长其使用寿命的需求日益增加。移动设备行业是一个高价值市场，消费者愿意投资于具有卓越耐用性和更长使用寿命的设备。因此，这个市场为在自修复材料行业运营的公司提供了诱人的前景。因此，公司一直在寻找创新的解决方案，以使自己在竞争中脱颖而出。例如，苹果和三星都在其智能设备中采用了这些材料，以将其产品提升到高端水平，最终提高其盈利能力。这些发展对整个预测期内北美自修复材料市场的推动做出了重大贡献。

区域见解

美国将在预测期内（2024-2028 年）见证最快的增长。这可以归因于不断增长的需求、支持性的政府政策、不断扩大的研发计划、巨大的市场机会和成本效益优势。此外，飞机、航天器、卫星和类似先进技术的生产需要结合材料和技术，如自修复材料，以增强产品性能。

最新进展

• 2023 年 3 月，美国空军和海军医疗专家团队利用纳米材料的进步开发了一种自修复牙科复合材料，延长了填充物的使用寿命。
• 2022 年 10 月，北卡罗来纳州立大学的研究人员宣布开发了一种新型自修复复合材料，该复合材料允许结构在无需停止使用的情况下进行自我修复，这进一步解决了自修复材料的两个长期挑战，并可以显着延长结构部件的使用寿命，例如风力涡轮机叶片和飞机机翼。
• 2022 年 3 月，北美国防高级研究计划局 (DARPA) 启动了一个项目，重点开发自修复建筑材料。这项名为“仿生老化混凝土建筑修复”（BRACE）计划的计划旨在将在生物体中观察到的自我修复能力融入建筑材料，尤其是混凝土中。
• 2021 年 1 月，亨斯迈先进材料完成了对 Gabriel Performance Products 的收购，Gabriel Performance Products 是一家北美特种化学品制造商，为涂料、粘合剂、密封剂和复合材料终端市场提供特种添加剂和环氧固化剂。
• 2020 年 5 月，亨斯迈先进材料完成了对 CVC Thermoset Specialties (CTS) 的收购，CTS 是一家北美特种化学品制造商，服务于工业复合材料、粘合剂和涂料市场。

主要市场参与者

• 陶氏Inc.
• Huntsman International LLC
• NEI Corporation
• High Impact Technology, LLC
• Autonomic Materials Inc.
• Applied Thin Films Inc.