Informe de análisis del tamaño, la cuota de mercado y las tendencias del mercado de metamateriales por tipo (electromagnético, terahercio, sintonizable, fotónico, FSS, otros (quiral, no lineal, etc.)), por aplicación (antena y radar, sensores, dispositivos de camuflaje, superlentes, filtrado de luz y sonido, otros (solar, absorbentes, etc.)), por usuario final (atención médica, telecomunicaciones, aeroespacial y defensa, electrónica, otros) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el período 2022-2030.

Factores que impulsan el crecimiento del mercado de metamateriales

Alta demanda por parte de la industria aeroespacial y de defensa.

La mejora de la tecnología de antenas es fundamental para unas comunicaciones militares, aeroespaciales y de defensa eficaces. Unas comunicaciones fiables, eficaces y en tiempo real son esenciales para las operaciones centradas en la red en el campo de batalla digital, a fin de proporcionar información precisa al personal adecuado. Un elemento crucial, aunque a veces pasado por alto, de los sistemas de defensa, aeroespaciales y militares es la antena. Los radares también utilizan antenas militares para guiar misiles y lograr un seguimiento preciso de los objetivos. Se prevé que el mercado de antenas militares se vea impulsado por el aumento de la infiltración fronteriza, la actividad terrorista, los conflictos internacionales y las fronteras vulnerables a los ataques, factores que se espera que incrementen la demanda de metamateriales en aplicaciones aeroespaciales y de defensa.

Todas las naciones han invertido en sus industrias de defensa para mantener la paz y la seguridad. Además, los gobiernos destinan una partida específica a la industria de defensa nacional en sus presupuestos anuales. Las industrias aeroespacial y militar se encuentran actualmente en un "superciclo", impulsado en parte por una enorme cartera de pedidos que podría dinamizar la producción del sector durante los próximos diez años. La demanda de metamateriales por parte de esta industria está aumentando debido a todos los factores mencionados. Esta demanda será un factor determinante para el mercado en las últimas etapas del período proyectado.

Mayor uso de antenas para la comunicación

La industria de las telecomunicaciones ha mostrado recientemente un mayor interés en las aplicaciones de microondas. Los metamateriales de ingeniería pueden generar señales electromagnéticas singulares. Estas sustancias presentan diversas características refractivas, como índice de refracción negativo (NRI) y refracción negativa (LHM). Por ello, dichos materiales son esenciales para la creación de componentes de microondas, así como para el diseño y la producción de antenas de alta eficiencia. En los sistemas de comunicación por inducción magnética (IM), las antenas de bucle se encapsulan en una capa de metamaterial con permeabilidad negativa. Teóricamente, es posible utilizar sistemas de comunicación SR mejorados con metamateriales y una pequeña antena de bucle para obtener un alcance de comunicación de unos 20 metros con velocidades de datos aceptables. Por consiguiente, el uso de estos materiales en zonas remotas puede afectar significativamente la conexión.

Mediante el uso de metamateriales en antenas, se puede enfocar hasta seis veces más lejos que el límite de difracción a 0,38 m. Las antenas de los teléfonos móviles fabricadas con estos metamateriales son cinco veces más pequeñas y tienen un ancho de banda de 700 MHz a 2,7 GHz. Actualmente, los científicos investigan la tecnología de adaptación de impedancia de gran angular (WAIM). Se ha demostrado que los metamateriales proporcionan a las antenas de matriz en fase una impedancia de gran angular superior. Los metamateriales también se utilizan cada vez con mayor frecuencia en antenas 5G. Se espera que todos los factores mencionados, incluido el uso de antenas basadas en metamateriales en sistemas antimisiles, sistemas de vigilancia oceánica, vigilancia espacial, sistemas anticolisión de aeronaves y sistemas de defensa aérea, impulsen el mercado de metamateriales durante el período previsto.

Restricciones del mercado

Costo de síntesis de metamateriales

El proceso de fabricación de metamateriales incluye herramientas capaces de generar estructuras tridimensionales a micro y nanoescala, con múltiples materiales constituyentes en una misma estructura. Estos procesos requieren una gran inversión de capital y una considerable inversión en I+D. El diseño y la fabricación de estructuras tan complejas exigen maquinaria y equipos de última generación. Por lo tanto, la síntesis del metamaterial es un proceso crítico y que consume mucho tiempo. Recientemente, la fabricación aditiva también se está considerando como un posible proceso de producción.

Además, las materias primas utilizadas para fabricar metamateriales incluyen diversas nanopartículas, que son muy costosas. El proceso EPD emplea campos eléctricos para depositar nanopartículas cargadas desde una solución sobre un sustrato. Debido a sus aplicaciones limitadas, la producción a gran escala de metamateriales aún se encuentra en sus inicios. Debido a los altos costos de fabricación, las empresas de todo el mundo se dedican a la síntesis de metamateriales a pequeña y mediana escala. Por lo tanto, la falta de tecnologías asequibles para producir diversos metamateriales en cantidades industriales suficientes limita el potencial del mercado de metamateriales.

Oportunidades de mercado

Mayor demanda de comunicación móvil inalámbrica

La demanda de sistemas de comunicación móvil inalámbrica ha aumentado considerablemente en la última década. Desde la aprobación de los estándares IMT-Advanced (IMT-A) por la Unión Internacional de Telecomunicaciones en 2010, la cuarta generación (4G) de comunicaciones inalámbricas se ha desplegado en todo el mundo. Basándose en la arquitectura del protocolo de Internet de los sistemas de comunicación 4G, se estima que el número de dispositivos inalámbricos inteligentes y heterogéneos que acceden a Internet aumentará exponencialmente con el crecimiento constante del tráfico de Internet. El uso de metamateriales en sistemas de comunicación inalámbrica ofrece una mayor eficiencia espectral y energética.

Las tecnologías de comunicación inalámbrica de quinta generación (5G) se encuentran en una fase avanzada de desarrollo y se espera su lanzamiento en 2021. Sin embargo, podrían producirse retrasos debido a la pandemia de COVID-19. Se prevé que los sistemas de comunicación 5G alcancen velocidades de transmisión significativamente superiores a las de los sistemas 4G, llegando a velocidades máximas de datos de hasta 10 Gbps con una frecuencia de 8 a 10 bps/Hz/celda. A medida que el sector de las telecomunicaciones continúa creciendo, se espera que surja una nueva era de dispositivos de comunicación con el lanzamiento comercial de la tecnología de red 5G. Los metamateriales se utilizan cada vez más en componentes de la tecnología 5G, como el diseño basado en metamateriales de antenas a gran escala para sistemas de comunicación MIMO (entrada múltiple y salida múltiple) masivos. Los reflectores basados ​​en metamateriales también se utilizan para mejorar la propagación de la señal 5G.

Con la creciente implementación del Internet de las cosas (IoT), los medios móviles yvehículos autónomosSe prevé que el número de aplicaciones de metamateriales en sistemas de comunicación inalámbrica aumente considerablemente durante el período de pronóstico. Los componentes utilizados en estas comunicaciones móviles deben ser compactos sin comprometer la eficiencia, y es ahí donde los metamateriales destacan. El uso de componentes de metamateriales revolucionará todas las tecnologías inalámbricas y móviles y, por lo tanto, impulsará el sector.

Análisis segmentario

Análisis por tipo

El segmento electromagnético representa la mayor cuota de mercado y se estima que crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 31,9 % durante el período de pronóstico. Los metamateriales electromagnéticos son materiales artificiales que comprenden estructuras cuyas propiedades electromagnéticas se diseñan deliberadamente para ofrecer una gama de respuestas difíciles o imposibles de lograr en materiales o compuestos naturales. Algunas características importantes de los metamateriales incluyen un índice de refracción negativo (donde las respuestas magnéticas y eléctricas son simultáneamente negativas), lentes perfectas (sublongitudinales) y capas de invisibilidad electromagnética. Dichas características impulsan el crecimiento del segmento.

Mediante análisis de aplicaciones

El segmento de Antenas y Radares representa la mayor cuota de mercado y se estima que crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 31,8% durante el período de pronóstico. Uno de los usos más importantes de los metamateriales es como antenas. Las características de rendimiento de la antena se mejoran mediante el uso de las propiedades especiales de los metamateriales. Los recubrimientos de metamateriales se han utilizado para mejorar las capacidades de radiación y coordinación de equipos de recepción dipolo eléctricamente insignificantes y estéticamente atractivos. El desarrollo de antenas de superficie de metamateriales (MSA-T) se enmarca dentro de una nueva categoría de innovación en dispositivos de recepción. Permite controlar de forma rápida y precisa una barra de radiofrecuencia en un amplio rango de ubicaciones sin el uso de componentes móviles ni segmentos de plataforma costosos. Debido a los factores mencionados, se espera que la demanda de metamateriales en antenas y radares crezca durante el período de pronóstico.

Análisis del usuario final

El segmento aeroespacial y de defensa representa la mayor cuota de mercado y se estima que crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 34 % durante el período de pronóstico. Las tecnologías avanzadas de antenas son necesarias para comunicaciones militares, de defensa y aeroespaciales fiables. Las comunicaciones fiables, eficaces y en tiempo real son esenciales para que las operaciones centradas en la red tengan éxito en el campo de batalla digital y para proporcionar información precisa a la persona adecuada en el momento preciso. La antena es un elemento crucial de los sistemas aeroespaciales, de defensa y militares, aunque a menudo se la pasa por alto. Además, las antenas militares se utilizan en radares para guiar misiles y lograr un seguimiento preciso de los objetivos. Se espera que el aumento de la infiltración fronteriza, las actividades terroristas, los conflictos entre países y las fronteras vulnerables a los ataques impulsen la demanda de antenas militares. Esto, a su vez, impulsa la necesidad de metamateriales.

Análisis regional

Supremacía norteamericana en el mercado

América del Norte representa la mayor cuota de mercado y se estima que crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 31,9 % durante el período de pronóstico. Estados Unidos cuenta con la mayor industria aeroespacial del mundo. Según la Administración Federal de Aviación (FAA), se espera que la flota total de aeronaves alcance las 36.500 en 2030, debido al crecimiento del transporte aéreo de carga. Además, se prevé que la flota de aerolíneas estadounidenses crezca en 54 aeronaves por año debido al envejecimiento de la flota existente. Las sólidas exportaciones de componentes aeroespaciales a países como Francia, China y Alemania, junto con el fuerte gasto de los consumidores en Estados Unidos, impulsan la actividad manufacturera en la industria aeroespacial.

El presupuesto de defensa de Estados Unidos ascendió a 716.200 millones de dólares en el año fiscal 2021, tras alcanzar un máximo de 721.500 millones de dólares en el año fiscal 2020, lo que representa un récord histórico en términos de gasto durante los dos últimos años del primer mandato presidencial de Donald Trump. La disposición del gobierno actual a incrementar la producción de armamento y consolidar la posición de Estados Unidos en el orden mundial es uno de los muchos factores que han contribuido al aumento del gasto militar en los últimos cinco años. Se prevé que estas tendencias en el sector aeroespacial y de defensa generen demanda de metamateriales.

Se estima que la región de Asia-Pacífico generará 1600 millones de dólares para 2030, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 31,7 %. China cuenta con el mayor presupuesto de defensa del mundo. Su reciente aumento en el gasto de defensa evidencia su compromiso con la modernización del Ejército Popular de Liberación para 2035 y su transformación en una fuerza militar de primer nivel para 2049, lo que abre oportunidades para la industria de la tecnología militar. China alberga la mayor base de producción de productos electrónicos, abasteciendo a consumidores nacionales y exportándolos a otros países. Con el incremento del poder adquisitivo de la clase media y la creciente demanda de productos electrónicos en los países que los importan de China, se prevé un crecimiento en la producción de electrónica. Por consiguiente, es probable que el mercado de metamateriales experimente un crecimiento sólido en la región.

Europa es la tercera región más grande. La industria aeroespacial alemana cuenta con más de 2300 empresas en todo el país, con la mayor concentración en el norte. El país alberga numerosas bases de producción de componentes interiores de aeronaves, MRO (mantenimiento, reparación y revisión), y materiales y construcción ligeros, principalmente en Baviera, Bremen, Baden-Württemberg y Mecklemburgo-Pomerania Occidental. Se estima que entre 30 000 y 35 000 aeronaves nuevas estarán operativas en los próximos 20 años para satisfacer la creciente demanda de la industria aeronáutica. Por lo tanto, con el aumento de la producción de aeronaves, se prevé que el consumo del mercado también aumente durante el período de pronóstico.