メタマテリアル市場の規模、シェア、トレンド分析レポート：タイプ別（電磁波、テラヘルツ波、チューナブル、フォトニック、FSS、その他（キラル、非線形など））、用途別（アンテナ＆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＆音フィルタリング、その他（太陽光、吸収体など））、エンドユーザー別（ヘルスケア、通信、航空宇宙＆防衛、エレクトロニクス、その他）、地域別（北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、中東＆アフリカ、ラテンアメリカ）予測、2022～2030年

メタマテリアル市場の成長要因

航空宇宙・防衛産業からの高い需要

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不可欠です。信頼性が高く、効果的で、リアルタイムな通信は、デジタル戦場におけるネットワーク中心の作戦において、適切な人員に正確な情報を提供するために不可欠です。防衛、航空宇宙、軍事システムにおいて、見落とされがちではあるものの、重要な要素の一つがアンテナです。レーダーもまた、ミサイル誘導による精密な目標追跡のために軍事用アンテナを使用しています。軍事用アンテナ市場は、国境侵犯の増加、テロ活動、国際紛争、攻撃を受けやすい国境地帯といった要因によって拡大すると予想されており、これらの要因は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増加につながると考えられます。

各国は平和と安全の維持のため、防衛産業への投資も積極的に行っています。さらに、各国政府は毎年、防衛産業向けに一定額を予算に計上しています。航空宇宙産業と軍事産業は現在「スーパーサイクル」にあり、これは膨大な受注残が今後10年間の同分野の生産を押し上げる要因の一つとなっています。こうした要因により、同産業におけるメタマテリアルの需要は高まっています。この需要は、予測期間後半における市場成長の重要な推進力となるでしょう。

通信におけるアンテナ利用の増加

近年、電気通信業界はマイクロ波アプリケーションへの関心を高めている。メタマテリアルを設計することで、特殊な電磁信号を生成することができる。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す。そのため、このような材料はマイクロ波部品の製造だけでなく、高効率アンテナの設計・製造にも不可欠である。磁気誘導（MI）通信システムでは、ループアンテナは負の透磁率を持つメタマテリアルシェルで覆われている。理論的には、メタマテリアル強化型SR通信システムと小型ループアンテナを使用することで、許容可能なデータレートで約20メートルの通信範囲を実現できる可能性がある。したがって、これらの材料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る。

アンテナにメタマテリアルを使用することで、0.38 m の回折限界の 6 倍の距離まで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を使用した携帯電話のアンテナは、5 分の 1 のサイズで、700 MHz から 2.7 GHz の帯域幅を備えています。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実証されています。メタマテリアルは、5G アンテナでもより頻繁に使用されています。ミサイル迎撃システム、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など、上記で述べたすべての要因が、予測期間中のメタマテリアル市場を牽引すると予想されます。

市場の制約

メタマテリアルの合成コスト

メタマテリアルの製造プロセスには、高度に三次元的なマイクロスケールおよびナノスケールの設計構造を生成できるツールと、同一構造内に複数の構成材料を組み込む技術が含まれます。これらのプロセスは資本集約型であり、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性化された構造を設計・製造するには、最先端の機械設備が不可欠です。そのため、メタマテリアルの合成は時間のかかる重要なプロセスとなります。近年では、積層造形も有望な製造プロセスとして注目されています。

さらに、メタマテリアルの製造に使用される原材料には、非常に高価な様々なナノ粒子が含まれます。EPDプロセスは、電場を利用して溶液から帯電したナノ粒子を基板上に堆積させる方法です。用途が限られているため、メタマテリアルの大規模生産はまだ初期段階にあります。製造コストが高いため、世界中の企業はメタマテリアルの小規模から中規模の合成に取り組んでいます。したがって、様々なメタマテリアルを十分な工業規模で生産するための手頃な価格の技術が不足していることが、メタマテリアル市場の潜在能力の発揮を阻害しています。

市場機会

ワイヤレスモバイル通信の需要増加

過去10年間で、無線移動通信システムの需要は増加の一途をたどっています。2010年に国際電気通信連合（ITU）がIMT-Advanced（IMT-A）規格を承認して以来、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き、インターネットトラフィックの継続的な増加に伴い、インターネットにアクセスするスマートデバイスや多様な無線デバイスの数は指数関数的に増加すると予測されています。無線通信システムにメタマテリアルを用いることで、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）無線通信技術は開発の最終段階にあり、2021年に展開される予定です。ただし、COVID-19パンデミックの影響で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が期待されており、8〜10 bps/Hz/セルで最大10 Gbpsのピークデータレートに達すると予想されています。通信分野が成長を続ける中、5Gネットワ​​ーク技術の商用展開により、通信機器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MIMO（Massive Multiple Input and Multiple Output）通信システム向け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技術コンポーネントにますます使用されています。メタマテリアルベースの反射器も、5G信号伝搬を強化するために使用されています。

モノのインターネット（IoT）、モバイルメディア、そして自動運転車予測期間中、無線通信システムにおけるメタマテリアルの応用事例は飛躍的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、効率を損なうことなく小型化が求められますが、まさにそこでメタマテリアルが真価を発揮します。メタマテリアルコンポーネントの活用は、あらゆる無線およびモバイル技術に革命をもたらし、ひいてはこの分野を牽引していくでしょう。

セグメント分析

タイプ別分析

電磁気分野は最大の市場シェアを占めており、予測期間中に年平均成長率（CAGR）31.9%で成長すると予測されています。電磁メタマテリアルは、電磁特性が意図的に設計された構造を持つ人工材料であり、天然の材料や複合材料では実現が困難または不可能な様々な応答を提供します。メタマテリアルの重要な特性には、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）レンズ効果、電磁気的な不可視マントなどがあります。これらの特性が、この分野の成長を牽引しています。

アプリケーション分析による

アンテナ・レーダー分野は最大の市場シェアを占めており、予測期間中に年平均成長率（CAGR）31.8%で成長すると予測されています。メタマテリアルの最も重要な用途の一つはアンテナです。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く、見た目にも美しいダイポール受信装置の放射および協調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、受信デバイスの革新という新たなカテゴリーに属します。可動部品や高価なステージ可動セグメントを使用することなく、広範囲にわたって無線周波数バーを迅速かつ正確に制御できます。これらの要因により、アンテナおよびレーダーにおける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。

エンドユーザー分析による

航空宇宙・防衛分野は最大の市場シェアを占めており、予測期間中に年平均成長率（CAGR）34%で成長すると予測されています。高度なアンテナ技術は、信頼性の高い軍事、防衛、航空宇宙通信に不可欠です。信頼性が高く、効果的で、リアルタイムな通信は、ネットワーク中心の作戦がデジタル戦場で成功し、適切な情報を適切なタイミングで適切な人物に届けるために不可欠です。アンテナは、航空宇宙、防衛、軍事システムの重要な要素ですが、しばしば軽視されがちです。さらに、軍事用アンテナはレーダーで使用され、ミサイル誘導による正確な目標追跡に利用されます。国境侵犯、テロ活動、国家間の紛争、攻撃を受けやすい国境の増加は、軍事用アンテナの需要を押し上げると予想されます。そして、これはメタマテリアルの必要性を高めます。

地域分析

北米市場における優位性

北米は最大の市場シェアを占めており、予測期間中に年平均成長率（CAGR）31.9%で成長すると予測されています。米国は世界最大の航空宇宙産業を有しています。連邦航空局（FAA）によると、航空貨物の増加により、航空機の総数は2030年には36,500機に達すると予想されています。さらに、既存の機材の老朽化に伴い、米国の主要航空会社の航空機数は年間54機ずつ増加すると予想されています。フランス、中国、ドイツなどの国々への航空宇宙部品の輸出が好調であること、および米国における堅調な消費支出が、航空宇宙産業の製造活動を牽引しています。

米国の国防予算は、2020会計年度に7,215億ドルでピークに達した後、2021会計年度には7,162億ドルとなり、ドナルド・トランプ大統領の最初の任期の最後の2年間の支出水準としては過去最高を記録した。現政権が軍事装備の生産を増やし、世界秩序における米国の地位を確保しようとする姿勢は、過去5年間の軍事費増加に貢献した多くの要因の1つである。航空宇宙および防衛分野におけるこうした傾向は、メタマテリアルの需要を生み出すと予想される。

アジア太平洋地域は2030年までに16億米ドルの収益を上げると推定されており、年平均成長率（CAGR）は31.7%です。中国は世界最大の国防予算を保有しています。最近の国防費の増加は、中国が2035年までに人民解放軍を完成させ、2049年までに「世界一流」の軍隊にすることに尽力していることを明確に示しており、軍事技術産業にチャンスをもたらしています。電子機器の生産拠点として最も広大なのは中国です。中国は国内消費者に電子機器を供給するとともに、他国に電子製品を輸出しています。中間層の可処分所得の増加と、中国から電子製品を輸入する国々での電子製品需要の高まりにより、電子機器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同地域で健全な成長を遂げる可能性が高いです。

ヨーロッパは3番目に大きな地域です。ドイツの航空宇宙産業は、国内に2,300社以上の企業を擁し、中でもドイツ北部が最も企業の集中度が高い地域です。ドイツには、航空機内装部品、MRO（保守・修理・オーバーホール）、軽量構造・材料の生産拠点が数多くあり、主にバイエルン州、ブレーメン州、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集中しています。航空業界の需要増加に対応するため、今後20年間で3万～3万5千機以上の新型航空機が運用開始されると見込まれています。そのため、航空機の生産増加に伴い、予測期間中の市場消費量も増加すると予想されます。