世界のメタマテリアル市場規模は、2021 年に 6 億 4,500 万米ドルと評価されました。 2030 年までに 57 億米ドルの期待値に達すると推定されており、予測期間 (2022 ～ 2030 年) 中に31.3% の CAGR を記録します。
メタマテリアルは、化学組成ではなく材料の構造に起因する、珍しい独特の品質を備えた合成材料です。コンポーネントのサイズ、形状、形状、方向は柔軟です。これらのコンポーネントは任意の配置で編成でき、結果として得られるメタマテリアルの電磁放射に異常な影響を与え、通常のマテリアルでは達成できない負の透磁率や誘電率などの特別な機能をメタマテリアルに与えます。
メタマテリアルは電磁特性が向上しているため、自動車、家庭用電化製品、医療、その他の分野を含むさまざまな最終用途にも使用されています。さらに、家庭用電化製品やヘルスケアにおけるメタマテリアルの応用の増加により、市場の収益発展が促進されると予想されます。
| レポート指標 | 詳細 |
|---|---|
| 基準年 | 2021 |
| 研究期間 | 2020-2030 |
| 予想期間 | 2024-2032 |
| 年平均成長率 | 31.3% |
| 市場規模 | 2021 |
| 急成長市場 | アジア太平洋地域 |
| 最大市場 | 北米 |
| レポート範囲 | 収益予測、競合環境、成長要因、環境＆ランプ、規制情勢と動向 |
| 対象地域 |
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効果的な軍事、航空宇宙、防衛通信にはアンテナ技術の向上が必要です。デジタル戦場でのネットワーク中心の作戦には、正確な情報を適切な担当者に届けるために、信頼性が高く効果的なリアルタイム通信が不可欠です。防衛、航空宇宙、軍事システムの重要な要素は、時折見落とされますが、アンテナです。レーダーは、正確な目標追跡のためのミサイル誘導を提供するために軍用アンテナも使用します。軍用アンテナの市場は、国境侵入の増加、テロ活動、国際紛争、攻撃を受けやすい国境によって加速すると予想されており、航空宇宙および防衛用途におけるメタマテリアルの需要が増加すると予想されます。
各国はまた、平和と安全を維持するために防衛産業に投資してきました。さらに、政府は毎年、国の防衛産業に特定の金額を予算に組み込んでいます。航空宇宙産業と軍需産業は現在「スーパーサイクル」にあるが、その原因の一部は膨大な受注残であり、今後10年間この分野の生産が促進される可能性がある。前述のすべての要因により、この業界におけるメタマテリアルの必要性が高まっています。この需要は、予測期間の後半段階で市場にとって重要な推進力となるでしょう。
電気通信業界は最近、マイクロ波アプリケーションに大きな関心を示しています。メタマテリアルをエンジニアリングすると、珍しい電磁信号を作成できます。これらの物質は、負の屈折率 (NRI) や左手系物質 (LHM) など、さまざまな屈折特性を示します。このため、このような材料はマイクロ波コンポーネントの作成や、高効率アンテナの設計と製造に不可欠です。磁気誘導 (MI) 通信システムでは、ループ アンテナが負の透磁性メタマテリアル シェルに包まれています。理論的には、メタマテリアル強化 SR 通信システムと小型ループ アンテナを使用して、許容可能なデータ レートで約 20 メートルの通信範囲を得ることが可能です。したがって、これらのマテリアルを遠隔地で使用すると、接続に大きな影響を与える可能性があります。
アンテナのメタマテリアルを使用すると、回折限界の 0.38 m よりも 6 倍遠くに焦点を合わせることができます。これらのメタマテリアルで作られた携帯電話のアンテナは 5 倍小さく、700 MHz ～ 2.7 GHz の帯域幅を持ちます。科学者たちは現在、広角インピーダンス整合 (WAIM) 技術の研究を行っています。メタマテリアルは、フェーズド アレイ アンテナに優れた広角インピーダンスを提供することが示されています。メタマテリアルは 5G アンテナでも頻繁に使用されています。ミサイル防衛システム、海洋監視システム、宇宙監視、航空機衝突防止システム、防空システムにおけるメタマテリアルベースのアンテナの使用を含む、上記のすべての要因が、予測期間中にメタマテリアル市場を牽引すると予想されます。
メタマテリアルの製造プロセスには、同じ構造内の複数の構成材料とともに、高度に三次元のマイクロおよびナノスケールの設計構造を生成できるツールが含まれています。これらのプロセスは非常に資本集約的であり、研究開発への多額の投資が必要です。このような高度に特徴付けられた構造の設計と製造には、最先端の機械と装置が必要です。したがって、メタマテリアルの合成は時間のかかる重要なプロセスです。最近では、積層造形も潜在的な生産プロセスとして検討されています。
さらに、メタマテリアルの製造に使用される原材料にはさまざまなナノ粒子が含まれており、非常に高価です。 EPD プロセスでは、電場を利用して、溶液から基板上に帯電したナノ粒子を堆積します。メタマテリアルの大規模生産は用途が限られているため、まだ初期段階にあります。製造コストが高いため、世界中の企業が小規模から中規模のメタマテリアルの合成に取り組んでいます。したがって、さまざまなメタマテリアルを工業的に十分な量で生産するための手頃な価格の技術が不足しているため、メタマテリアル市場がその潜在力を発揮することが制限されています。
無線移動通信システムの需要は過去 10 年間に増加しました。 2010 年に国際電気通信連合によって IMT-Advanced (IMT-A) 標準が承認されて以来、第 4 世代 (4G) 無線通信が世界中で展開されています。 4G 通信システムのインターネット プロトコル アーキテクチャに基づいて、インターネット トラフィックの永続的な増加に伴い、インターネットにアクセスするスマートな異種無線デバイスの数が指数関数的に増加すると推定されています。無線通信システムでメタマテリアルを使用すると、スペクトル効率とエネルギー効率が向上します。
第 5 世代 (5G) 無線通信技術は高度な開発段階にあり、2021 年に展開される予定です。ただし、新型コロナウイルス感染症のパンデミックにより遅延が生じる可能性があります。 5G 通信システムは、4G システムよりも大幅に高い伝送速度を備え、8 ～ 10 bps/Hz/セル内で最大 10 Gbps のピーク データ レートを実現すると予想されています。電気通信部門が成長を続ける中、5G ネットワーク技術の商用展開により、通信デバイスの新時代が到来すると予想されています。メタマテリアルは、大規模な多入力多出力 (MIMO) 通信システム用の大規模アンテナのメタマテリアル ベースの設計など、5G テクノロジー コンポーネントに使用されることが増えています。メタマテリアルベースの反射体は、5G 信号の伝播を強化するためにも使用されています。
モノのインターネット (IoT)、モバイル メディア、自動運転車の実装の増加に伴い、無線通信システムにおけるメタマテリアルのアプリケーションの膨大な数が予測期間中に増加すると予想されます。これらのモバイル通信で使用されるコンポーネントは、効率を妨げることなくコンパクトである必要があり、そこにメタマテリアルが威力を発揮します。メタマテリアル コンポーネントの使用は、すべてのワイヤレスおよびモバイル技術に革命をもたらし、その結果、この分野を推進することになります。
世界のメタマテリアル市場は、タイプ、アプリケーション、エンドユーザー、地域ごとに分割されています。
世界のメタマテリアル市場には、タイプ別に、電磁気、テラヘルツ、調整可能、フォトニック、FSS、その他 (キラル、非線形など) が含まれます。
電磁セグメントは最大の市場シェアを占めており、予測期間中に 31.9% の CAGR で成長すると推定されています。電磁メタマテリアルは、天然の材料や複合材料では達成が困難または不可能なさまざまな応答を提供するために意図的に設計された電磁特性を備えた構造で構成される人工材料です。メタマテリアルのいくつかの重要な特性には、負の屈折率 (磁気応答と電気応答が同時に負になる)、完全な (サブ波長) レンズ、および電磁不可視性のマントが含まれます。このような特性がセグメントの成長を促進します。
世界のメタマテリアル市場には用途別に、アンテナとレーダー、センサー、クローキングデバイス、スーパーレンズ、光と音のフィルタリング、その他（太陽光発電、吸収体など）が含まれます。
アンテナおよびレーダー部門は最大の市場シェアを占めており、予測期間中に 31.8% の CAGR で成長すると推定されています。メタマテリアルの最も重要な用途の 1 つはアンテナとしてです。メタマテリアルの特殊な特性を利用することで、アンテナの性能特性が向上します。メタマテリアル コーティングは、電気的に重要ではない、見た目に美しいダイポール受信装置の放射および調整機能を強化するために使用されてきました。メタマテリアル表面アンテナ (MSA-T) の開発は、受信デバイスのイノベーションの新しいカテゴリに分類されます。可動コンポーネントや高価なステージ可動セグメントを使用せずに、広範囲の場所で高周波バーを迅速かつ正確に制御できます。前述の要因により、アンテナとレーダーのメタマテリアルの需要は予測期間中に増加すると予想されます。
世界のメタマテリアル市場をエンドユーザー別にみると、ヘルスケア、通信、航空宇宙・防衛、エレクトロニクスなどが含まれます。
航空宇宙・防衛部門は最大の市場シェアを占めており、予測期間中に 34% の CAGR で成長すると推定されています。高度なアンテナ技術は、信頼性の高い軍事、防衛、航空宇宙通信に必要です。ネットワーク中心の運用がデジタル戦場で成功し、正確な情報を適切な人に適切なタイミングで届けるためには、信頼性が高く効果的なリアルタイム通信が不可欠です。アンテナは、無視されることが多いにもかかわらず、航空宇宙、防衛、軍事システムの重要な要素です。さらに、軍用アンテナはレーダーで使用され、正確な目標追跡のためのミサイル誘導を提供します。国境への侵入、テロ活動、国家間の紛争、攻撃されやすい国境の増加により、軍用アンテナの需要が高まることが予想されます。これにより、メタマテリアルの必要性が高まります。
世界のメタマテリアル市場には、地域ごとに北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、SAMEAが含まれます。
北米が最大の市場シェアを占めており、予測期間中に 31.9% の CAGR で成長すると推定されています。米国には世界最大の航空宇宙産業があります。米連邦航空局（FAA）によると、航空貨物の増加により、航空機保有数は2030年には3万6500機に達すると予想されている。さらに、米国のメインライナー空母艦隊は、既存の艦隊が老朽化しているため、年間54機ずつ増加すると予想されています。フランス、中国、ドイツなどの国への航空宇宙部品の輸出が好調で、米国の堅調な個人消費も航空宇宙産業の製造活動を牽引している。
米国の国防予算は2020年度の7,215億ドルのピークに続き、2021年度には7,162億ドル相当となり、ドナルド・トランプ大統領1期目の過去2年間の支出水準としては過去最高となった。現政府が軍需品の生産を増やし、世界秩序における米国の地位を確保する用意ができていることは、過去5年間の軍事支出の増加に寄与した多くの要因の1つである。航空宇宙および防衛分野におけるこのような傾向は、メタマテリアルの需要を生み出すと予想されます。
アジア太平洋地域は 2030 年までに 16 億米ドルを生み出し、31.7% の CAGR を記録すると推定されています。中国は世界一の国防予算を持っている。最近の国防支出の増加は、同国が2035年までに人民解放軍を完成させ、2049年までに人民解放軍を「世界クラス」の軍隊に変えることに専念していることを明らかにしており、軍事技術産業にチャンスをもたらしている。エレクトロニクス生産の最も広範な拠点は中国にあります。家庭消費者に電子機器を供給し、他国に電子製品を輸出しています。中産階級の可処分所得の増加と、中国から電子製品を輸入している国々での電子製品の需要の高まりにより、電子製品の生産は増加すると予測されています。したがって、メタマテリアル市場はこの地域で健全な成長を遂げる可能性があります。
ヨーロッパは 3 番目に大きい地域です。ドイツの航空宇宙産業には全国に 2,300 社以上の企業があり、ドイツ北部に最も企業が集中しています。この国には、主にバイエルン州、ブレーメン、バーデン＝ヴュルテンベルク州、メクレンブルク＝フォアポンメルン州に、航空機の内装部品、MRO（メンテナンス、修理、オーバーホール）、軽量構造および材料の多くの生産拠点があります。航空業界からの需要の高まりに応えるため、今後 20 年までに 30 ～ 35,000 機以上の新しい航空機が運用されると推定されています。したがって、航空機生産の増加に伴い、市場の消費も予測期間中に増加すると予想されます。
