Рынок интеллектуальных полимеров по размеру отрасли в мире, доле, тенденциям, возможностям и прогнозу на 2018–2028 гг., сегментированный по типу (полимеры, реагирующие на физические раздражители, полимеры, реагирующие на химические раздражители и полимеры, реагирующие на биологические раздражители), по конечному использованию (биомедицина и биотехнологии, текстиль, электротехника и электроника, ав

Ожидается, что глобальный рынок интеллектуальных полимеров будет расти впечатляющими темпами до 2028 года. Интеллектуальные полимеры и восприимчивые материалы часто используются для создания новых интеллектуальных устройств, датчиков и приводов; функции этих материалов вытекают из их способности реагировать на внешние стимулы таким образом, что их можно легко наблюдать. Пусковые стимулы могут быть физического (температура, свет, электрическое или магнитное поле, механическое напряжение и т. д.), химического (pH, лиганды и т. д.) или биологического (ферменты и т. д.) типа, в зависимости от изучаемого восприимчивого материала. Для достижения этой отзывчивости можно использовать дизайн мезо- или макроскопического расположения составных частей, как это видно в метаматериалах, или можно использовать сами отзывчивые материалы, отзывчивость которых вытекает из химии, лежащей в основе его микроструктуры.

Отзывчивый материал может быть создан, когда отзывчивость на молекулярном уровне хорошо упорядочена, а наномасштабный отклик коллективно обнаруживается на макроуровне. Выделяя ключевые черты, механизмы отклика и свойства интеллектуальных полимеров и предлагая перспективу механического моделирования как на молекулярном, так и на континуальном уровнях, мы рассматриваем обширную область отзывчивых полимеров в этой статье. Наша цель - дать подробный обзор ключевых характеристик и элементов моделирования наиболее широко используемых интеллектуальных полимеров. Количественное механическое описание активных материалов имеет важное значение для их создания и применения, поскольку оно позволяет манипулировать микроструктурой материалов для достижения определенных функциональных возможностей и создания передовых устройств. Различные типы интеллектуальных полимеров — это термочувствительные полимеры, которые могут претерпевать обратимый фазовый переход в ответ на изменения температуры. Например, поли(N-изопропилакриламид) (PNIPAAm) — это известный термочувствительный полимер, который претерпевает резкий переход из гидрофильного в гидрофобное состояние, когда температура повышается выше его нижней критической температуры растворения (НКТР). Этот переход может быть использован для различных применений, таких как доставка лекарств и тканевая инженерия.

Недорогая замена металлу

Инженерные пластики превосходят традиционные металлические конструкции во многих отношениях. Что касается как технического, так и экономического развития, спектр применения этих интеллектуальных пластиковых решений выходит далеко за рамки автомобильной инженерии и открывает огромный потенциал для солнечной, строительной и водной промышленности. Ожидается, что свойство электропроводности интеллектуальных полимеров будет способствовать их расширению в сенсорных дисплеях, электронных транзисторах и светодиодах, что будет стимулировать рынок. Вещество имеет высокую скорость поглощения белого света, что выгодно для производства фотоэлектрических элементов. Вещество также используется для изготовления микрочипов, которые являются необходимой частью большинства электронного оборудования. Компании, производящие материалы, начали создавать проводящие чернила, которые используются для печати схем из материала и проводят электричество. В результате спрос на продукт должен увеличиться в прогнозируемый период из-за потенциала, который он предоставит электронному сектору. Умные полимеры являются полимерами, чувствительными к pH, которые могут претерпевать обратимое изменение своих свойств в ответ на изменения pH. Например, полиакриловая кислота (PAA) является полимером, чувствительным к pH, который может набухать или сжиматься в зависимости от pH окружающей среды. Это свойство может быть использовано для различных применений, таких как контролируемое высвобождение лекарств и датчиков. Это свойство помогает заменять металлы, а также может обнаруживать элементы, которые могут изменять pH. Автомобильная и аэрокосмическая промышленность также внедряют умные полимеры в различных приложениях. Умные полимеры могут быть использованы для разработки самовосстанавливающихся материалов, которые могут восстанавливаться после повреждения. Это свойство может повысить долговечность и надежность транспортных средств и самолетов и сократить расходы на техническое обслуживание. Электронная промышленность — еще один сектор, который изучает использование интеллектуальных полимеров в различных приложениях. Интеллектуальные полимеры могут использоваться для разработки датчиков, которые могут обнаруживать определенные стимулы, такие как изменения температуры или влажности, и реагировать путем изменения своих физических или электрических свойств. Это свойство интеллектуальных полимеров привело к разработке нескольких коммерческих продуктов, включая датчики влажности и датчики температуры.

Загрузить бесплатный образец отчета

Рост технологического прогресса для устойчивого развития

Интеллектуальные полимерные материалы обладают качествами и функциями, которые являются либо новыми, либо улучшенными по сравнению с типичными материалами, для их применения исключительная производительность имеет важное значение. Подкласс сложных материалов, известных как интеллектуальные материалы, демонстрирует динамические характеристики в ответ на внешние стимулы. Разработка высокопроизводительных функциональных наноматериалов имеет решающее значение для обеспечения и поддержки эволюции материалов, чтобы идти в ногу с необычайно быстрой технологической эволюцией. Несмотря на фантастические возможности, предоставляемые интеллектуальными полимерными материалами, устойчивость и цикличность стали ключевыми факторами в создании новых материалов. Трудности производства материалов с улучшенными или новыми функциями, которые используют возобновляемое сырье и принципы кругового дизайна одновременно. Цель этого специального выпуска — продемонстрировать новейшие исследования в быстро развивающейся области полимерных материалов с двойной целью с передовыми и устойчивыми характеристиками. В выпуске будут собраны материалы о таких материалах во многих областях примененияустойчивые интеллектуальные текстильные материалы, передовые полимерные материалы для устойчивых энергетических приложений, биоразлагаемые упаковочные материалы с интеллектуальными функциями и устойчивые передовые материалы в транспортном секторе.

Последние разработки

• В 2021 году компании DSM Engineering Materials и Chroma Color Corporation объявили о сотрудничестве по разработке интеллектуальных полимерных красителей для рынков здравоохранения и медицинских устройств. Сотрудничество объединяет опыт DSM в области медицинских материалов с технологией красителей Chroma Color для производства высококачественных интеллектуальных полимерных красителей
• В 2020 году Stratasys Ltd. запустила линейку интеллектуальных полимерных материалов для 3D-печати под названием «BioMimics». Эти материалы имитируют свойства человеческих тканей и могут использоваться для создания реалистичных моделей для медицинского обучения и моделирования. Материалы также подходят для проектирования и прототипирования медицинских устройств.
• В 2020 году BASF SE запустила новый интеллектуальный полимерный продукт под названием «Elastosense». Продукт представляет собой проводящий полимер, который может определять изменения давления и температуры, что делает его пригодным для использования в различных приложениях, таких как автомобильная и бытовая электроника.
• В 2019 году компания Derma Sciences Inc. запустила линейку интеллектуальных гидрогелевых раневых повязок, в которых используются полимеры, чувствительные к pH, для обеспечения влажной среды заживления ран.
• В 2019 году компания Menicon Co. Ltd. запустила линейку интеллектуальных контактных линз на основе полимеров, в которых используются материалы, реагирующие на раздражители, для изменения формы в ответ на движения глаз.

Глобальный рынок интеллектуальных полимеров сегментирован по типу и конечному использованию. В зависимости от типа рынок делится на полимер, реагирующий на физические раздражители, полимер, реагирующий на химические раздражители, и полимер, реагирующий на биологические раздражители. На основе конечного использования рынок сегментирован на биомедицину и биотехнологии, текстиль, электротехнику и электронику, автомобилестроение и другие.

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) и Nippon Shokubai Co. Ltd являются ключевыми игроками рынка.