Se proyecta que el mercado global de polímeros inteligentes crecerá a un ritmo impresionante hasta 2028. Los polímeros inteligentes y los materiales sensibles se utilizan con frecuencia para crear nuevos dispositivos inteligentes, sensores y actuadores; las funciones de estos materiales se derivan de su capacidad para reaccionar a estímulos externos de una manera que se pueda observar fácilmente. Los estímulos desencadenantes pueden ser de tipo físico (temperatura, luz, campo eléctrico o magnético, estrés mecánico, etc.), químico (pH, ligandos, etc.) o biológico (enzimas, etc.), según el material sensible en estudio. El diseño de la disposición mesoscópica o macroscópica de las partes constituyentes, como se ve en los metamateriales, se puede utilizar para lograr esta capacidad de respuesta, o se pueden utilizar los propios materiales responsivos, cuya capacidad de respuesta se deriva de la química que sustenta su microestructura.
Se puede crear un material responsivo cuando la capacidad de respuesta a nivel molecular está bien ordenada y la respuesta a nanoescala se detecta colectivamente a escala macro. Al destacar los rasgos clave, los mecanismos de respuesta y las propiedades de los polímeros inteligentes y al ofrecer una perspectiva de modelado mecánico tanto a nivel molecular como de escala continua, examinamos el vasto campo de los polímeros responsivos en este artículo. Nuestro objetivo es brindar una revisión exhaustiva de las características clave y los elementos de modelado de los polímeros inteligentes más utilizados. La descripción mecánica cuantitativa de los materiales activos es esencial para su creación y aplicación porque permite manipular la microestructura de los materiales para lograr ciertas funcionalidades y construir dispositivos de vanguardia. Varios tipos de polímeros inteligentes son polímeros termorresponsivos, que pueden experimentar una transición de fase reversible en respuesta a los cambios de temperatura. Por ejemplo, la poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm) es un polímero termorresponsivo bien conocido que experimenta una transición brusca de un estado hidrófilo a un estado hidrófobo cuando la temperatura se eleva por encima de su temperatura crítica de solución más baja (LCST). Esta transición se puede utilizar para diversas aplicaciones, como la administración de fármacos y la ingeniería de tejidos.
Sustituto de bajo costo para el metal
Los plásticos de ingeniería superan a las estructuras metálicas tradicionales en muchos aspectos. Con respecto al desarrollo técnico y económico, la gama de aplicaciones para estas soluciones plásticas inteligentes va mucho más allá de la ingeniería automotriz y abre un enorme potencial para las industrias solar, de la construcción y del agua. Se prevé que la propiedad de conductividad eléctrica de los polímeros inteligentes respalde su uso en expansión en pantallas táctiles, transistores electrónicos y diodos emisores de luz, lo que impulsará el mercado. La sustancia tiene una alta tasa de absorción de luz blanca, lo que es ventajoso para producir células fotovoltaicas. La sustancia también se utiliza para fabricar microchips, que son una parte necesaria de la mayoría de los equipos electrónicos. Las empresas que producen materiales han comenzado a crear tintas conductoras, que se utilizan para imprimir circuitos a partir del material y conducir la electricidad. Como resultado, la demanda del producto debería aumentar durante el período proyectado debido al potencial que ofrecerá al sector electrónico. Los polímeros inteligentes son polímeros sensibles al pH, que pueden sufrir un cambio reversible en sus propiedades en respuesta a los cambios de pH. Por ejemplo, el poli(ácido acrílico) (PAA) es un polímero sensible al pH que puede hincharse o encogerse dependiendo del pH del entorno circundante. Esta propiedad se puede utilizar para varias aplicaciones, como la liberación controlada de fármacos y sensores. Esta propiedad ayuda a sustituir metales y también puede detectar elementos que pueden cambiar el pH. Las industrias automotriz y aeroespacial también están adoptando polímeros inteligentes en varias aplicaciones. Los polímeros inteligentes se pueden utilizar para diseñar materiales autorreparadores que pueden repararse a sí mismos cuando se dañan. Esta propiedad puede mejorar la durabilidad y confiabilidad de los vehículos y aeronaves y reducir los costos de mantenimiento. La industria electrónica es otro sector que está explorando el uso de polímeros inteligentes en diversas aplicaciones. Los polímeros inteligentes se pueden utilizar para diseñar sensores que puedan detectar estímulos específicos, como cambios de temperatura o humedad, y responder modificando sus propiedades físicas o eléctricas. Esta propiedad de los polímeros inteligentes ha llevado al desarrollo de varios productos comerciales, incluidos sensores de humedad y sensores de temperatura.
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Avance tecnológico creciente para el desarrollo sostenible
Los materiales poliméricos inteligentes tienen cualidades y funciones que son novedosas o mejoradas en comparación con los materiales típicos; para su aplicación, es esencial un rendimiento excepcional. Una subclase de materiales sofisticados conocidos como materiales inteligentes exhibe características dinámicas en reacción a estímulos externos. El desarrollo de nanomateriales funcionales de alto rendimiento es crucial para permitir y respaldar la evolución de los materiales para mantenerse al día con la evolución tecnológica extraordinariamente rápida. A pesar de las fantásticas posibilidades que ofrecen los materiales poliméricos inteligentes, la sostenibilidad y la circularidad han surgido como factores clave en la creación de nuevos materiales. Las dificultades para producir materiales con funciones mejoradas o novedosas que utilicen materias primas renovables y principios de diseño circular al mismo tiempo. El objetivo de este número especial es mostrar las investigaciones más recientes en el campo de rápido desarrollo de los materiales poliméricos de doble objetivo con características innovadoras y sostenibles. En el número se recopilarán contribuciones sobre dichos materiales en muchos sectores de aplicaciónmateriales textiles inteligentes sostenibles, materiales poliméricos avanzados para aplicaciones de energía sostenible, materiales de embalaje biodegradables con funcionalidades inteligentes y materiales avanzados sostenibles en el sector del transporte.
Desarrollos recientes
- En 2021, DSM Engineering Materials y Chroma Color Corporation anunciaron una colaboración para desarrollar colorantes inteligentes basados en polímeros para los mercados de la atención médica y los dispositivos médicos. La colaboración combina la experiencia de DSM en materiales de grado médico con la tecnología de colorantes de Chroma Color para producir colorantes inteligentes de alta calidad basados en polímeros. En 2020, Stratasys Ltd. lanzó una línea de materiales de impresión 3D basados en polímeros inteligentes llamada "BioMimics". Estos materiales imitan las propiedades de los tejidos humanos y se pueden utilizar para crear modelos realistas para la formación y simulación médica. Los materiales también son adecuados para el diseño y la creación de prototipos de dispositivos médicos. En 2020, BASF SE lanzó un nuevo producto de polímero inteligente llamado "Elastosense". El producto es un polímero conductor que puede detectar cambios de presión y temperatura, lo que lo hace adecuado para su uso en diversas aplicaciones, como la electrónica de consumo y la automoción.
- En 2019, Derma Sciences Inc. lanzó una línea de apósitos inteligentes para heridas basados en hidrogel que utilizan polímeros sensibles al pH para proporcionar un entorno húmedo para la cicatrización de heridas.
- En 2019, Menicon Co. Ltd. lanzó una línea de lentes de contacto inteligentes basadas en polímeros que utilizan materiales sensibles a los estímulos para cambiar de forma en respuesta a los movimientos oculares.
El mercado mundial de polímeros inteligentes está segmentado por tipo y uso final. Según el tipo, el mercado se divide en polímeros sensibles a estímulos físicos, polímeros sensibles a estímulos químicos y polímeros sensibles a estímulos biológicos. Según el uso final, el mercado está segmentado en biomedicina y biotecnología, textiles, electricidad y electrónica, automoción y otros.
BASF SE, The Lubrizol Corporation, The DOW Chemical Company, Evonik Industries AG, Merck Group, Covestro AG, Huntsman International LLC., Autonomic Materials Inc., Saudi Arabia Basic Industries Corporation (SABIC) y Nippon Shokubai Co. Ltd son actores clave del mercado.
| Atributo | Detalles |
| Año base | 2022 |
| Datos históricos | 2018 – 2021 |
| Año estimado | 2023 |
| Pronóstico Periodo | 2024 – 2028 |
| Unidades cuantitativas | Ingresos en millones de USD, volumen en toneladas métricas y CAGR para 2018-2022 y 2023-2028 |
| Cobertura del informe | Pronóstico de ingresos, pronóstico de volumen, empresa participación, panorama competitivo, factores de crecimiento y tendencias |
| Segmentos cubiertos | · Tipo · Uso final |
| Ámbito regional | América del Norte; Europa; Asia Pacífico; América del Sur; Oriente Medio y África |
| Ámbito de países | Estados Unidos, Canadá, México; China, India, Japón, Corea del Sur, Australia; Alemania, Francia, Reino Unido, Italia, España; Brasil, Argentina, Colombia; Sudáfrica, Emiratos Árabes Unidos, Arabia Saudita, Turquía y Egipto. |
| Empresas clave perfiladas | BASF SE, The Lubrizol Corporation, The DOW Chemical Company, Evonik Industries AG, Merck Group, Covestro AG, Huntsman International LLC., Autonomic Materials Inc., Saudi Arabia Basic Industries Corporation (SABIC) y Nippon Shokubai Co. Ltd |
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