スマートポリマー市場：世界の産業規模、シェア、トレンド、機会、予測、2018～2028年、タイプ別（物理的刺激応答性ポリマー、化学的刺激応答性ポリマー、生物学的刺激応答性ポリマー）、最終用途別（バイオメディカルおよびバイオテクノロジー、繊維、電気および電子、自動車およびその他）、地域別、競合状況別

世界のスマートポリマー市場は、2028 年まで驚異的な成長率で成長すると予測されています。スマートポリマーと応答性材料は、新しいスマートデバイス、センサー、アクチュエーターを作成するために頻繁に利用されています。これらの材料の機能は、簡単に観察できる方法で外部刺激に反応する能力に由来しています。トリガーとなる刺激は、研究対象の応答性材料に応じて、物理的 (温度、光、電場または磁場、機械的ストレスなど)、化学的 (pH、リガンドなど)、または生物学的 (酵素など) の種類になります。メタマテリアルに見られるように、構成部品のメソスコピックまたはマクロスコピック配置の設計を使用してこの応答性を実現できます。または、応答性がそのミクロ構造の基礎となる化学から得られる応答性を持つ応答性材料自体を使用することもできます。

応答性材料は、分子レベルでの応答性が適切に整えられ、ナノスケールの応答がマクロスケールで集合的に検出される場合に作成できます。この記事では、スマートポリマーの主要な特性、応答メカニズム、および特性に焦点を当て、分子レベルと連続体スケールの両方のレベルで機械的モデリングの観点を提示することにより、応答性ポリマーの広大な分野を検討します。私たちの目標は、最も広く使用されているスマートポリマーの主要な特性とモデリング要素を徹底的にレビューすることです。アクティブ材料の定量的な機械的記述は、材料の微細構造を操作して特定の機能を実現し、最先端のデバイスを構築できるため、その作成と適用に不可欠です。さまざまな種類のスマートポリマーは、温度の変化に応じて可逆的な相転移を起こすことができる熱応答性ポリマーです。たとえば、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド) (PNIPAAm) は、温度が下限臨界溶解温度 (LCST) を超えると、親水性状態から疎水性状態への急激な遷移を起こす、よく知られた熱応答性ポリマーです。この移行は、薬物送達や組織工学など、さまざまな用途に利用できます。

金属の低コスト代替品

エンジニアリング プラスチックは、多くの点で従来の金属構造を上回っています。技術開発と経済開発の両方に関して、これらのインテリジェント プラスチック ソリューションの用途の範囲は自動車工学をはるかに超えており、太陽光、建設、水産業に大きな可能性をもたらします。スマート ポリマーの電気伝導特性は、タッチスクリーン ディスプレイ、電子トランジスタ、発光ダイオードでの使用拡大をサポートすると予想されており、市場を牽引するでしょう。この物質は白色光の吸収率が高く、太陽電池の製造に有利です。この物質は、ほとんどの電子機器に不可欠なマイクロチップの製造にも使用されます。材料を製造する企業は、材料から回路を印刷して電気を伝導するために使用される導電性インクの作成を開始しています。その結果、電子部門に提供する可能性により、予測期間中に製品の需要が増加するはずです。スマートポリマーは pH 応答性ポリマーであり、pH の変化に応じて特性が可逆的に変化します。たとえば、ポリアクリル酸 (PAA) は、周囲の環境の pH に応じて膨張または収縮する pH 応答性ポリマーです。この特性は、薬物やセンサーの制御放出など、さまざまな用途に利用できます。この特性は金属の代替に役立ち、pH を変化させる可能性のある元素を検出することもできます。自動車業界や航空宇宙業界も、さまざまな用途でスマートポリマーを採用しています。スマートポリマーは、損傷時に自己修復できる自己修復材料の設計に使用できます。この特性により、車両や航空機の耐久性と信頼性が向上し、メンテナンスコストが削減されます。エレクトロニクス業界は、さまざまな用途でのスマートポリマーの使用を検討している別の分野です。スマートポリマーは、温度や湿度の変化などの特定の刺激を検出し、物理的または電気的特性を変えることで応答できるセンサーの設計に使用できます。スマートポリマーのこの特性は、湿度センサーや温度センサーなど、いくつかの商用製品の開発につながっています。

無料サンプルレポートをダウンロード

持続可能な開発のための技術進歩の拡大

スマートポリマー材料は、一般的な材料と比較して新規または改善された品質と機能を備えており、その用途には並外れた性能が不可欠です。スマート材料として知られる洗練された材料のサブクラスは、外部刺激に反応して動的な特徴を示します。高性能の機能性ナノ材料の開発は、非常に急速な技術進化に追いつくために材料の進化を可能にし、サポートするために不可欠です。スマートポリマー材料が提供する素晴らしい可能性にもかかわらず、持続可能性と循環性が新しい材料の作成における重要な要素として浮上しています。再生可能な原材料と循環設計原理を同時に使用して、強化された機能または新しい機能を備えた材料を製造することは困難です。この特別号の目的は、最先端で持続可能な機能を備えた二重目的ポリマー材料の急速に発展している分野における最新の研究を紹介することです。この号では、持続可能なスマート繊維材料、持続可能なエネルギー用途向けの高度なポリマー材料、スマート機能を備えた生分解性包装材料、輸送部門の持続可能な高度な材料など、多くのアプリケーション分野の材料に関する寄稿が集められます。

最近の開発

• 2021年、DSMエンジニアリングマテリアルズとChroma Color Corporationは、ヘルスケアおよび医療機器市場向けのスマートポリマーベースの着色剤を開発するためのコラボレーションを発表しました。このコラボレーションでは、DSMの医療グレード材料に関する専門知識とChroma Colorの着色剤テクノロジーを組み合わせて、高品質のスマートポリマーベースの着色剤を生産します
• 2020年、Stratasys Ltd.は「BioMimics」と呼ばれるスマートポリマーベースの3Dプリント材料のラインを立ち上げました。これらの材料は人間の組織の特性を模倣しており、医療トレーニングやシミュレーション用のリアルなモデルを作成するために使用できます。これらの材料は、医療機器の設計や試作にも適しています。
• 2020年、BASF SEは「Elastosense」と呼ばれる新しいスマートポリマー製品を発売しました。この製品は、圧力と温度の変化を感知できる導電性ポリマーであり、自動車や家電製品などのさまざまな用途に適しています。
• 2019年、Derma Sciences Inc.は、pH応答性ポリマーを使用して湿潤した創傷治癒環境を提供するスマートハイドロゲルベースの創傷ドレッシングのラインを発売しました。
• 2019年、Menicon Co. Ltd.は、刺激応答性材料を使用して目の動きに応じて形状を変えるスマートポリマーベースのコンタクトレンズのラインを発売しました。

世界のスマートポリマー市場は、タイプと最終用途によって分割されています。タイプに基づいて、市場は物理的刺激応答性ポリマー、化学的刺激応答性ポリマー、および生物学的刺激応答性ポリマーに分類されます。最終用途に基づいて、市場はバイオメディカルおよびバイオテクノロジー、繊維、電気および電子、自動車およびその他に分類されます。

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)、およびNippon Shokubai Co. Ltdが主要な市場プレーヤーです。