Marktgröße, Anteil und COVID-19-Auswirkungsanalyse für piezoelektrische Materialien, nach Material (Piezokeramik [Bleizirkonattitanat {PZT} und bleifreie Keramik], Piezopolymere, Piezoverbundwerkstoffe und andere), nach Anwendung (Aktoren, Motoren, Wandler, Sensoren, SONAR, Generatoren und Transformatoren, akustische Geräte, Resonatoren und andere), nach Endverbraucherindustrie (Automobil, Gesundheitswesen, IT und Telekommunikation, Konsumgüter, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung und andere) und regionale Prognose, 2021–2028

Der weltweite Markt für piezoelektrische Materialien betrug im Jahr 2020 1,31 Milliarden US-Dollar. Es wird erwartet, dass der Markt von 1,35 Milliarden US-Dollar im Jahr 2021 auf 1,82 Milliarden US-Dollar im Jahr 2028 wächst, bei einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 4,4 % im Zeitraum 2021–2028. Die globalen Auswirkungen von COVID-19 waren beispiellos und erschütternd, da diese Produkte inmitten der Pandemie in allen Regionen einen negativen Nachfrageschock erlebten. Basierend auf unserer Analyse verzeichnete der Weltmarkt im Jahr 2020 einen enormen Rückgang von 2,9 %. Der plötzliche Rückgang der CAGR ist auf die Nachfrage und das Wachstum dieses Marktes zurückzuführen, der nach dem Ende der Pandemie wieder auf das Niveau vor der Pandemie zurückkehrt.

Piezoelektrizität ist eine Eigenschaft einiger Materialien, bei der das Material ein elektrisches Feld erzeugt, wenn eine Kraft ausgeübt wird. Wenn andererseits ein elektrisches Feld an das Material angelegt wird, zeigt es eine Verformung in seinen Abmessungen. Mit anderen Worten: Diese Materialien wandeln mechanische Energie in elektrische Energie um und umgekehrt. Aufgrund dieser Eigenschaft werden sie üblicherweise als Wandler bezeichnet. Diese Materialien nutzen Piezoelektrizität, um Geschwindigkeits-, Spannungs-, Dehnungs-, Wärme- oder Kraftänderungen zu messen, indem sie die Energiedifferenz in elektrische Ladung umwandeln. Basierend auf diesem Effekt finden diese Materialien Anwendung bei der Erzeugung und Erkennung von Schall und Frequenz, Zündgeräten, SONAR sowie Druck- und Wegmesssystemen.

Heutzutage verwenden piezoelektrische Geräte eine Vielzahl von Materialien wie Quarzkristall, Rochelle-Salz, Keramik, Polymere, Makrofaserverbundwerkstoffe, Ferroelektrete und flexoelektrische Materialien. Die Auswahl des Materials für verschiedene Anwendungen basiert auf Eigenschaften wie Konsistenz, Stabilität, hohem Input-Output-Verhältnis, Formbarkeit sowie Hitze- und Feuchtigkeitsbeständigkeit. In piezoelektrischen Geräten wurden hauptsächlich Quarzkristalle eingesetzt. Da es jedoch nicht in der Lage ist, bei niedrigen Spannungen zu reagieren und bei Temperaturen über 300 °C zu funktionieren, musste es durch moderne Materialien wie Piezokeramik und Piezo-Verbundwerkstoffe ersetzt werden.

Steigende Nachfrage aus der Gesundheitsbranche, um die Auswirkungen von COVID-19 auszugleichen

Covid-19 hat die Wertschöpfungskette der Hersteller piezoelektrischer Materialien stark beeinträchtigt. Die Rohstoffversorgung war problematisch, da die Bergbauindustrie mit Sperrbeschränkungen konfrontiert war, die von wichtigen Ländern, darunter China, Indien und Brasilien, angekündigt wurden. Darüber hinaus waren wichtige Endverbraucherindustrien wie die Elektronik- und Automobilbranche mit eingeschränkten Betriebsabläufen und Stillständen konfrontiert, was sich entscheidend auf die Nachfrage nach diesen Materialien auswirkte. Allerdings führte COVID-19 zu einem Anstieg der Nachfrage nach Geräten wie Pyrometern, Oximetern, automatischen Beatmungsgeräten und elektronischen Thermometern. Diese Geräte nutzen Piezomaterialien, um eine Energieform in eine andere umzuwandeln und benötigen daher diese Materialien während einer Krise.

Darüber hinaus haben am Markt tätige Unternehmen ihre Produktionsanlagen angepasst, um der wachsenden Nachfrage aus der Gesundheitsbranche gerecht zu werden. Außerdem haben sie in Zusammenarbeit mit Herstellern von Gesundheitselektronik neuartige Produkte entwickelt, um das Coronavirus und seine Eigenschaften zu untersuchen. PI Ceramics hat beispielsweise Piezokeramiken entwickelt, die ein präzises Flüssigkeitshandling für die In-vitro-Diagnostik zur Früherkennung und Krankheitserkennung ermöglichen.

NEUESTE TRENDS

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Entwicklung bleifreier Piezokeramiken zur Stimulierung der Entwicklung

Während Bleizirkonat-Titanat (PZT) das am häufigsten verwendete piezokeramische Material ist, ist seine Verwendung aufgrund des Bleigehalts in der Verbindung eingeschränkt, wodurch PZT Vorschriften wie der Richtlinie 2002/95 zur Beschränkung gefährlicher Stoffe (RoHS) unterliegt /EC von der EU übernommen. Daher ist die Entwicklung bleifreier Piezokeramiken ein großes, fortlaufendes Forschungsgebiet. Bleifreie Piezokeramiken bestehen aus drei Hauptzusammensetzungsfamilien: Keramik auf Titanatbasis, Keramik auf Basis von alkalischem Niobat-Perowskit und Keramik auf Basis von Bismut-Perowskit. Darüber hinaus werden Polymere mit piezoelektrischen Eigenschaften, darunter Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Polysulfon, untersucht, um nachgiebige piezoelektrische Materialien bereitzustellen. Da Blei als giftig für den Menschen gilt, wird erwartet, dass die Forschung zum Ersatz bleibasierter Keramik in naher Zukunft weiter an Dynamik gewinnt und den Kurs des Marktes in Richtung weiteren Wachstums verändert.

ANTRIEBSFAKTOREN

Steigerung der Automatisierung in Endverbrauchsindustrien zur Steigerung des Marktwachstums

Endverbrauchsindustrien wie die Automobil- und Elektronikfertigung drängen auf die Automatisierung ihrer Fertigungslinien. Dieser Vorstoß hat die Nachfrage nach Geräten wie Sensoren, Wandlern, Aktuatoren und Motoren für den Betrieb erhöht Produktionslinie reibungslos. Da diese Geräte die Eigenschaften der piezoelektrischen Materialien nutzen, um verschiedene Größen wie Beschleunigung, Druck, Dehnung und akustische Intensität zu messen, wird die Nachfrage nach solchen Materialien voraussichtlich erheblich steigen, da die Industrie zunehmend von der Automatisierung abhängig ist.

Erhöhte Ausgaben für Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, um die Nachfrage anzukurbeln

In den letzten Jahren haben die Regierungen von Ländern wie Indien, China, den USA, Israel und Japan ihre Budgets für Verteidigungsaktivitäten erheblich erhöht. Diese Regierungen investieren stark in den Bau von Raketenleitsystemen, Drohnen und Radargeräten, um die Fähigkeiten ihrer Streitkräfte zu stärken. Darüber hinaus hat eine Zunahme der Weltraumforschungsaktivitäten zu einem zunehmenden Einsatz von Geräten wie Sensoren, akustischen Geräten und SONARs zur Untersuchung von Weltraumobjekten und zugehörigen Umgebungen geführt. Diese Geräte erfordern spezielle piezoelektrische Materialien, die die kleinste Änderung ihrer Reichweite erkennen, rauen Bedingungen standhalten und genaue und konsistente Ergebnisse liefern können. Da private Raumfahrtagenturen wie SpaceX verstärkt Weltraumforschungsdienste anbieten, wird erwartet, dass die Nachfrage nach solchen Materialien das globale Marktwachstum für piezoelektrische Materialien im Prognosezeitraum weiter ankurbeln wird.

HEIMENDE FAKTOREN

Mangelnde Unterscheidung zwischen Signalen und Rauschen verringert die Verbreitung piezoelektrischer Materialien

Während Piezomaterialien umfangreiche Anwendung in Sensor- und Energieumwandlungsgeräten finden, sind gängige Materialien wie PZT und natürliche Piezokristalle nicht in der Lage, zwischen tatsächlichen Signalen und im System vorhandenen Rauschen zu unterscheiden, was zu einem ungenauen Ergebnis führen und die Leistung beeinträchtigen kann des Geräts, in dem das piezoelektrische Material verwendet wird. Darüber hinaus wird die Konsistenz der vom Material erzielten Ergebnisse erheblich beeinträchtigt, wenn es rauen Umgebungen wie hohen Temperaturen und starker Beanspruchung ausgesetzt wird, was seine Anwendbarkeit für die Anwendung unter solchen Bedingungen weiter einschränkt.

SEGMENTIERUNG

Nach Materialanalyse

Segment für piezokeramische Materialien hält dominanten Marktanteil

Basierend auf dem Material wird der Markt in Piezokeramik, Piezopolymere, Piezo-Verbundwerkstoffe und andere unterteilt. Piezokeramiken werden weiter in Bleizirkonat-Titanat (PZT) und bleifreie Keramiken unterteilt. Es wird erwartet, dass Piezokeramiken aufgrund des hohen PZT-Verbrauchs für die Herstellung von Wandlern und Aktoren den dominierenden Marktanteil halten werden, da die Leistung von PZT durch die Verwendung von Dotierungsmaterialien leicht verändert werden kann. Während die Dotierung mit Niob weiches PZT erzeugt, das seine Reaktionsfähigkeit erhöht, bildet die Dotierung mit Eisen hartes PZT, das eine vernachlässigbare Hysterese in der piezoelektrischen Reaktion zeigt. Diese Anpassungsfähigkeit piezokeramischer Materialien hat dazu geführt, dass sie in großem Umfang in der Elektronik- und Automobilindustrie eingesetzt werden.

Andererseits gewinnen Piezo-Verbundwerkstoffe schnell Marktanteile, da sie für die Anwendung bevorzugt werden in Ultraschallgeräten, zerstörungsfreier Prüfung und Unterwasserakustik. Verbundwerkstoffe bieten eine geringere akustische Impedanz als Piezokeramiken, sind plastischer und können sich besser an mechanische Belastungen anpassen. Sie verfügen über eine bessere piezoelektrische Empfindlichkeit und elektromechanische Aktivität und gelten daher als wirksame Alternative zu Piezokeramiken.

Nach Anwendungsanalyse

Sensorsegment wächst mit der höchsten CAGR im Prognosezeitraum

In Bezug auf die Anwendung ist der Markt in Aktoren, Motoren, Wandler, Sensoren, SONAR, Generatoren und Transformatoren, akustische Geräte, Resonatoren und andere unterteilt. Es wird erwartet, dass das Sensorsegment aufgrund seiner Anwendung in verschiedenen Bereichen, darunter Automatikfahrzeuge, Fertigungslinien und Unterhaltungselektronik. Sensoren erfassen die Energieänderung und wandeln die Differenz in elektrische Signale um, mit denen notwendige Änderungen im System vorgenommen werden. Beispielsweise verfügt die Fernbedienung des Fernsehers über einen Drucksensor, der den Druck auf eine Taste erkennt und ihn in ein elektrisches Signal umwandelt, das den IR-Blaster auf der Fernbedienung aktiviert. Im Inneren des Fernsehgeräts erkennt der IR-Sensor die Energieänderung, wandelt sie in ein digitales Signal um und ermöglicht so die Steuerung des Geräts.

Andererseits wandelt ein Aktuator vom System oder Benutzer gesendete elektrische Signale in mechanische Energie um, um das bestimmte Teil so zu steuern, dass es eine bestimmte Aktion in der Fertigungslinie ausführt. Daher wird erwartet, dass das Aktuatorsegment den größten Marktanteil bei piezoelektrischen Materialien auf dem Weltmarkt ausmacht, wobei seine Anwendungen von der Präzisionssteuerung industrieller Bearbeitungswerkzeuge über Beschleunigungs- und Bremssysteme für Fahrzeuge bis hin zu Roboterarmen reichen, die in verschiedenen Endverbrauchsindustrien eingesetzt werden.< /p>

Nach Endverbrauchsbranchenanalyse

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Konsumgüter werden den größten Anteil am Weltmarkt einnehmen

Basierend auf der Endverbrauchsbranche ist der Markt in Automobil, Gesundheitswesen, IT und Telekommunikation, Konsumgüter, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung und andere unterteilt. Konsumgüter wie Fernseher, Waschmaschinen, ferngesteuertes Spielzeug und Mikrowellen nutzen Piezomaterialien, um die Steuerung und Funktion dieser Produkte zu gewährleisten. Angesichts des erwarteten Massenkonsums solcher Konsumgüter und der steigenden Konsumkapazität der Schwellenländer wird erwartet, dass dieses Marktsegment seine Führungsposition auf dem Weltmarkt behaupten wird.

Die Automobilindustrie hinkt der Konsumgüterindustrie hinterher und dürfte im Prognosezeitraum aufgrund der Nachfrage nach diesen Materialien für Aktuatoren, Kraftstoffeinspritzdüsen, Sensoren und Bremssysteme im Automobil mit einer stabilen jährlichen Wachstumsrate wachsen. Darüber hinaus sind Kraftstoffzerstäuber, Sicherheitsgurtsummer, Airbag-Sensoren und Reifendrucksensoren einige wichtige Automobilteile, in denen diese Materialien Anwendung finden, was dazu führt, dass die Automobilindustrie einen beträchtlichen Anteil am Weltmarkt hält.

REGIONALE EINBLICKE

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Die Marktgröße im asiatisch-pazifischen Raum belief sich im Jahr 2020 auf 0,89 Milliarden US-Dollar. Der asiatisch-pazifische Raum hat sich zu einem Produktionszentrum für Elektronik und Konsumgüter entwickelt, wobei China, Japan, Taiwan, Indien und Südkorea sich auf den Ausbau ihrer Produktionskapazitäten konzentrieren. Die Regierungen der Länder im asiatisch-pazifischen Raum gewähren den Elektronikherstellern, die nach der durch COVID-19 verursachten Verlangsamung neue Produktionsstätten in der Region errichten, Steuererleichterungen und Anreize und werden so die Marktgröße im Prognosezeitraum weiter vergrößern. Nordamerika wird Wachstumschancen für den Markt bieten, da die USA umfangreiche Weltraumforschungsprogramme planen, bei denen piezoelektrische Materialien zur Erkennung von Objekten im Weltraum und zum Fernzugriff auf die Komponenten des Raumfahrzeugs eingesetzt werden. Es wird erwartet, dass sich der Automobilsektor in Europa nach der Abschwächung durch die Corona-Pandemie wieder erholt. Auch Studien zu selbstfahrenden, automatisierten Autos sollen in der Region ausgeweitet werden, um den Markt anzukurbeln.

Während der Markt in Lateinamerika noch in den Kinderschuhen steckt, wird die wachsende Präsenz von Endverbrauchsindustrien, insbesondere IT und Telekommunikation, in der Region zu einer Expansion des Marktes führen. Andererseits ist im Nahen Osten und in Afrika aufgrund der expandierenden Gesundheits- und Elektronikindustrie in der Region eine steigende Nachfrage nach Piezomaterialien zu beobachten.

WICHTIGSTE INDUSTRIE-AKTEURE

Konzentrieren Sie sich auf die Produktentwicklung durch Schlüsselakteure, um eine starke Position in der Branche zu behaupten

Die Wettbewerbslandschaft dieses Marktes stellt einen ziemlich konsolidierten Markt dar, wobei eine Handvoll produzierender Unternehmen einen Mehrheitsanteil am Markt ausmachen. Wichtige Marktteilnehmer investieren zahlreiche Ressourcen in die Forschung und Entwicklung neuartiger Materialien und deren Anwendungen, um Marktanteile zu gewinnen.

Darüber hinaus haben wichtige Marktteilnehmer die Strategie der Kapazitätserweiterung und der Übernahme kleinerer Unternehmen übernommen, um ihr Angebotsportfolio und ihre Dienstleistungen zu verbessern. Dieser Trend dürfte sich im Prognosezeitraum positiv auf den Weltmarkt auswirken.

LISTE DER WICHTIGSTEN UNTERNEHMEN IM PROFIL:

• PI Ceramics GmbH ( Deutschland)


• APC International, Ltd. (USA)


• CTS Corporation (USA)


• L3Harris Technologies, Inc. (USA)


• CeramTec (Deutschland)


• Arkema (Frankreich)


• Solvay (Belgien)


• Mad City Labs, Inc. (USA)


• Piezosystem jena GmbH (Deutschland)


• Sparkler Ceramics (Indien)


• Piezomechanik GmbH (Deutschland)


• TDK Corporation (Japan)


• Murata Manufacturing Co., Ltd. (Japan)


• Kinetic Ceramics (USA)


• Hong Kong Piezo Co. Ltd. (China)


• Mide Technology (USA)


• Meggitt PLC (Großbritannien)


• Johnson Matthey (Großbritannien)


• Piezo Kinetics Inc. (USA)


• TRS Technologies, Inc. (USA)

WICHTIGE INDUSTRIEENTWICKLUNGEN:

• Juli 2019 – Die PI Ceramic GmbH gab die Erweiterung ihrer Produktionsstätte im thüringischen Lederhose bekannt. Durch die Erweiterung soll die Fläche der Anlage von 12.000 m² auf 12.000 m² vergrößert werden. bis 19.500 qm Auf der zusätzlichen Fläche sollen eine zusätzliche Linie zur Herstellung mehrschichtiger piezoelektrischer Materialien und ein Verwaltungszentrum entstehen.


• April 2020: CTS Corporation kündigte die Erweiterung seines Produktportfolios durch die Einführung von vier Kristallfamilien für den Einsatz in Kristallresonatoren in Automobilqualität an. Die neu entwickelten Produkte sollen in der Automobil-, Industrie-, Medizin- sowie Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie Anwendung finden, in denen ein breites Spektrum an Betriebstemperaturen herrscht, und dem Unternehmen in naher Zukunft hervorragende Wachstumschancen bieten.

BERICHTSBEREICH

Eine infografische Darstellung von Markt für piezoelektrische Materialien

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Der globale Marktbericht für piezoelektrische Materialien bietet eine detaillierte Analyse des Marktes und konzentriert sich auf Schlüsselaspekte wie führende Unternehmen, Endverbrauchsindustrien und führende Anwendungen dieser Materialien. Darüber hinaus bietet der Forschungsbericht Einblicke in die Markttrends und beleuchtet wichtige Branchenentwicklungen. Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren umfasst der Bericht mehrere Faktoren, die in den letzten Jahren zur Wachstumsrate des Marktes beigetragen haben.

Berichtsumfang und Segmentierung