Stratistics MRC에 따르면 세계의 압전 재료 시장은 2024년에 15억 5,000만 달러를 차지하고 2030년에는 23억 1,000만 달러에 달할 것으로 예측되며, 예측 기간 중 CAGR은 6.9%입니다.
압전 재료는 기계적 응력에 반응하여 전하를 생성하거나 그 반대의 독특한 특성을 나타내는 재료의 일종입니다. 압전 효과로 알려진 이 현상은 재료의 결정 구조 내의 내부 분극에 의해 발생합니다. 압전 재료에 기계적 압력이 가해지면 재료 내에서 양전하와 음전하의 변위가 발생하여 전체 표면에 전위가 발생합니다.
인도 브랜드 주식 재단이 2021년 1월에 발표한 보고서에 따르면 인도의 항공우주 분야는 날로 성장하고 있으며, 2030년에는 700억 달러에 달할 것으로 예측됩니다.
신흥 국가의 급속한 산업화와 도시화
신흥 국가의 급속한 산업화와 도시화로 인해 압전 재료가 크게 발전하고 있습니다. 기계적 스트레스에 반응하여 전하를 생성하는 이 재료는 독특한 특성으로 인해 다양한 기술에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 산업 환경에서 압전 재료는 구조적 무결성, 기계 성능 및 환경 조건을 모니터링하는 센서에 필수적입니다. 기계적 에너지를 전기 신호로 변환하는 능력은 교통이나 발걸음으로 인한 진동을 사용 가능한 전기로 변환할 수 있는 도시 환경의 에너지수확기술 용도에 매우 유용하게 활용되고 있습니다.
제한된 주파수 및 전압 범위
압전 재료는 기계적 에너지를 전기 신호로 변환하거나 반대로 전기 신호를 전기 신호로 변환하는 다용도한 반면, 작동 주파수와 전압 범위에 한계가 있습니다. 이러한 재료는 변형시 쌍극자가 정렬되는 결정 구조를 가지고 있으므로 기계적 응력과 진동에 반응하여 전하를 생성합니다. 특정 한계를 넘어서면 재료가 기계적 진동에 충분히 빠르게 또는 효율적으로 반응하지 못하기 때문입니다. 전압 제한은 과도한 전기장이 재료를 탈분극시켜 압전 성능을 저하시키거나 영구적인 손상을 입힐 수 있으므로 발생합니다.
인프라 개발에 대한 투자
압전 재료에 초점을 맞춘 인프라 개발에 대한 투자는 다양한 분야에서 이러한 재료의 역량과 응용을 강화하기 위해 자원을 전략적으로 배분하는 것을 의미합니다. 압전 재료의 인프라 개발에 투자함으로써 정부와 민간 단체는 혁신을 촉진하고 이러한 재료의 실용적인 응용을 확대하는 것을 목표로 하고 있습니다. 여기에는 헬스케어, 자동차, 항공우주, 재생에너지 등의 산업에서 증가하는 수요를 충족시키기 위해 효율성, 내구성, 확장성을 향상시키는 것이 포함됩니다. 또한 이러한 투자는 종종 재료 과학, 제조 공정 및 제품 통합에서 획기적인 발전을 초래하는 연구개발 구상을 촉진합니다.
복잡한 제조 공정
압전 재료의 발전은 복잡한 제조 공정으로 인해 큰 문제에 직면해 있습니다. 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하거나 반대로 전기 에너지를 전기 에너지로 변환하는 데 중요한 이러한 재료는 향상된 감도 및 내구성 향상과 같은 원하는 특성을 달성하기 위해 복잡한 제조 기술이 필요합니다. 복잡성은 제조 과정에서 결정 구조, 조성 및 미세 구조를 정밀하게 제어해야 할 필요성에서 비롯됩니다. 여기에는 고온 공정, 정밀한 증착 기술, 엄격한 품질관리 조치가 포함되며, 이는 제조에 어려움과 비용의 층을 추가합니다.
COVID-19 팬데믹은 압전 재료 분야에 큰 영향을 미쳤습니다. 제조 및 공급망 세계의 혼란은 초기에는 재료와 장비에 대한 안정적인 접근에 의존하던 연구자와 제조업체에 어려움을 가져왔습니다. 많은 제조 시설들이 일시적으로 폐쇄되거나 운영 능력이 저하되어 주문에 대응하고 수요에 대응하는 데 지연이 발생했습니다. 현장의 연구개발 활동도 영향을 받았으며, 연구소와 대학은 시설과 자원에 대한 접근성 저하와 같은 문제에 직면했습니다. COVID-19는 압전 재료의 기술 혁신을 촉진했으며, 특히 의료 및 진단 관련 용도에서 두드러지게 나타났습니다.
예측 기간 중 폴리머 부문이 가장 큰 비중을 차지할 것으로 예상됩니다.
폴리머 분야는 예측 기간 중 가장 큰 성장세를 보일 것으로 예상됩니다. 유연성, 경량성, 가공 용이성으로 유명한 폴리머는 압전 용도에 큰 이점을 제공합니다. 연구자들은 폴리머를 압전 세라믹과 혼합하거나 압전 특성을 촉진하는 결정 구조를 가진 폴리머를 설계함으로써 기계적 에너지를 전기 신호로 변환하거나 그 반대로 효율적으로 변환할 수 있는 재료를 구현할 수 있습니다. 이러한 시너지 효과로 인해 압전 재료의 범위는 기존 세라믹을 넘어 플렉서블 일렉트로닉스, 바이오 의료기기, 에너지수확기술 시스템 등에 적용될 수 있게 되었습니다.
예측 기간 중 공진기 부문은 가장 높은 CAGR을 보일 것으로 예상됩니다.
공진기 부문은 기계적 진동을 전기 에너지로 변환하고 그 반대의 경우도 가능하므로 예측 기간 중 가장 높은 CAGR을 보일 것으로 예상됩니다. 석영 및 특정 세라믹과 같은 이러한 재료는 고유한 압전 특성을 가지고 있으며 기계적 응력이나 변형을 받으면 전하를 생성합니다. 공진기는 특정 주파수에서 공진하도록 설계되어 이러한 재료 내의 압전 효과를 효과적으로 증폭합니다. 전자 기기 및 센서와 같은 실용적인 용도에서 공진기는 원하는 신호 또는 기능에 해당하는 주파수에서 공진하도록 미세하게 조정됩니다.
예측 기간 중 아시아태평양이 가장 큰 시장 점유율을 차지했습니다. 압전 재료는 이 지역 전체에서 액추에이터, 센서, 트랜스듀서 등 전자기기내 다양한 용도에서 매우 중요한 역할을 합니다. 중국, 일본, 한국, 인도 및 기타 국가의 소비자 전자제품 산업의 성장이 이러한 성장에 기여하는 주요 요인입니다. 이들 소재는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하거나 반대로 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 능력으로 인해 이 지역 전체에서 소형화와 효율성이 최우선시되는 현대 전자기기에 필수적인 요소로 평가받고 있습니다. 스마트폰, 웨어러블 기기, 차량용 전자제품 증가는 압전 부품에 대한 수요를 더욱 증가시켜 지역 전체에서 기술 혁신과 연구개발에 대한 투자를 촉진하고 있습니다.
유럽은 예측 기간 중 유리한 성장세를 보일 것으로 예상됩니다. 정부 규제는 주로 지속가능성, 에너지 효율성 및 기술 혁신에 초점을 맞추고 있으며, 이 지역에서는 보다 친환경적인 솔루션을 위해 압전 재료의 연구 및 개발을 촉진하고 있습니다. 정부는 환경 부하가 적고 에너지 효율이 높은 재료의 사용을 장려하는 표준을 부과함으로써 기업과 연구자들이 압전 재료를 탐구하고 지역 전체의 다양한 용도에 채택하도록 장려하고 있습니다.
According to Stratistics MRC, the Global Piezoelectric Materials Market is accounted for $1.55 billion in 2024 and is expected to reach $2.31 billion by 2030 growing at a CAGR of 6.9% during the forecast period. Piezoelectric materials are a class of materials that exhibit a unique property: they generate an electric charge in response to applied mechanical stress or vice versa. This phenomenon, known as the piezoelectric effect, arises due to the internal polarization within the material's crystal structure. When mechanical pressure is applied to a piezoelectric material, it causes a displacement of positive and negative charges within the material, resulting in an electric potential across its surfaces.
According to a report published by India Brand Equity Foundation in January 2021, the aerospace sector in India is growing day by day and is projected to reach US$ 70 billion by 2030.
Rapid industrialization and urbanization in emerging economies
Rapid industrialization and urbanization in emerging economies are fostering significant advancements in piezoelectric materials. These materials, which generate an electric charge in response to mechanical stress, are increasingly utilized in various technologies due to their unique properties. In industrial settings, piezoelectric materials are integral to sensors that monitor structural integrity, machinery performance, and environmental conditions. Their ability to convert mechanical energy into electrical signals makes them invaluable for energy harvesting applications in urban environments, where vibrations from traffic or footfall can be converted into usable electricity.
Limited frequency and voltage range
Piezoelectric materials, while versatile in converting mechanical energy into electrical signals and vice versa, face limitations in their operating frequency and voltage ranges. These materials generate electric charges in response to mechanical stress or vibrations due to their crystalline structure, which aligns dipoles when deformed. However, their application is restricted by frequency constraints-beyond certain limits, the material cannot respond quickly or efficiently enough to mechanical oscillations. Voltage limitations arise because excessive electric fields can depolarize the material, reducing its piezoelectric performance or even damaging it permanently.
Investment in infrastructure development
Investment in infrastructure development focused on piezoelectric materials denotes a strategic allocation of resources towards enhancing the capabilities and applications of these materials within various sectors. By investing in infrastructure development for piezoelectric materials, governments and private entities aim to foster innovation and expand the practical applications of these materials. This includes improving their efficiency, durability, and scalability to meet growing demands across industries like healthcare, automotive, aerospace, and renewable energy. Furthermore, such investments often drive research and development initiatives, leading to breakthroughs in material science, manufacturing processes and product integration.
Complex manufacturing processes
The advancement of Piezoelectric Materials faces significant challenges due to complex manufacturing processes. These materials, crucial for converting mechanical energy into electrical energy and vice versa, require intricate fabrication techniques to achieve desired properties like enhanced sensitivity and durability. The complexity arises from the need to precisely control the crystal structure, composition, and microstructure during manufacturing. This involves high-temperature processes, precise deposition techniques, and stringent quality control measures, adding layers of difficulty and cost to production.
The COVID-19 pandemic significantly impacted the field of piezoelectric materials. The global disruptions in manufacturing and supply chains initially posed difficulties for researchers and manufacturers reliant on consistent access to materials and equipment. Many manufacturing facilities faced temporary closures or reduced operational capacities, leading to delays in fulfilling orders and meeting demand. Research and development efforts in the field were also affected, with laboratories and universities facing challenges such as reduced access to facilities and resources. The pandemic spurred innovation in piezoelectric materials, particularly in applications related to healthcare and diagnostics.
The Polymers segment is expected to be the largest during the forecast period
Polymers segment is expected to be the largest during the forecast period. Polymers, known for their flexibility, lightweight nature, and ease of processing, offer significant advantages in piezoelectric applications. By blending polymers with piezoelectric ceramics or designing polymers with crystalline structures conducive to piezoelectricity, researchers achieve materials that can convert mechanical energy into electrical signals and vice versa efficiently. This synergy has expanded the scope of piezoelectric materials beyond traditional ceramics, enabling applications in flexible electronics, biomedical devices and energy harvesting systems.
The Resonators segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
Resonators segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period due to their ability to convert mechanical vibrations into electrical energy and vice versa. These materials, like quartz or certain ceramics, possess intrinsic piezoelectric properties, meaning they generate electric charges when subjected to mechanical stress or deformations. Resonators are designed to resonate at specific frequencies, effectively amplifying the piezoelectric effect within these materials. In practical applications, such as in electronic devices and sensors, resonators are finely tuned to resonate at frequencies corresponding to the desired signal or function.
Asia Pacific region dominated the largest share of the market over the projected period. Piezoelectric materials are crucial in various applications such as actuators, sensors, and transducers within electronic devices across the region. The expanding consumer electronics industry in countries like China, Japan, South Korea and India is a key factor contributing to this growth. These materials are valued for their ability to convert mechanical energy into electrical energy and vice versa, making them indispensable in modern electronics where miniaturization and efficiency are paramount throughout the region. The rise of smartphones, wearable devices, and automotive electronics further fuels demand for piezoelectric components, driving innovation and investment in research and development across the region.
Europe region is estimated to witness lucrative growth over the extrapolated period. Government regulations are primarily focused on sustainability, energy efficiency, and technological innovation, driving research and development in piezoelectric materials towards more environmentally friendly solutions in the region. By imposing standards that encourage the use of materials with lower environmental impact and higher energy efficiency, governments incentivize businesses and researchers to explore and adopt piezoelectric materials in various applications across the region.
Key players in the market
Some of the key players in Piezoelectric Materials market include Arkema Group, Audiowell Electronics Co., Ltd, CTS Corporation, L3Harris Technologies, Inc, Mad City Labs, Inc, Murata Manufacturing Co., Ltd, Peizosystem Jena GmbH, Sparkler Ceramics Pvt. Ltd, TDK Corporation and TRS Technologies, Inc.
In May 2024, Arkema has agreed to acquire Dow's flexible packaging laminating adhesives business, one of the leading producers of adhesives for the flexible packaging market, generating annual sales of around US$250 million. The proposed acquisition will significantly expand Arkema's portfolio of solutions for flexible packaging, enabling the Group to become a key player in this attractive market.
In February 2022, CTS Corporation has completed the acquisition of TEWA Temperature Sensors SP. Zo.o. and its subsidiaries for an enterprise value of $24.5 million. TEWA is a reputable designer and manufacturer of high-quality temperature sensors. The company has a reputation for highly stable and reliable ceramic technology that has accelerated its growth.