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智能材料市场和应用调研报告

简版

2014年Smart Material Marketing and Application Research Report

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智能材料简介

智能材料是基于仿生学概念发展起来的一类高技术材料，这种材料将感知（传感器）、执行（驱动器）和信息处理三者基于一体，首先通过传感器感知应力、应变、热、光、电、磁、化学和辐射等环境条件变化，将变化所产生的信号通过信息处理器做出判断并发出指令，然后通过驱动材料的状态，作出所期望的、能与变化后的环境相适应的材料，如实现自我检测、自我调节、自我恢复、自我保护等多种功能。

智能复合材料的作用机理


智能材料的分类


智能复合材料主要种类和应用

种类主要应用

形状记忆合金纤维增强智能

复合材料

材料的增强，变形控制与结构损伤的探测、抑制与修复，结构

噪声与振动的主动控制，生物仿生。

光导纤维

智能复合材料

各种光纤埋入式复合材料传感器，其作用有实时监测、报告材

料状态和结构在线综合评估，制作隐形复合材料，制作自修复

智能结构。

碳纤维增强

智能复合材料

多出现在水泥基材料中，利用这种特性该材料可实时监测建筑

物内外和路面表层、底层的温度变化。

压电智能复合材料应用于滑雪板、压电皮肤传感器等。

电/磁流变体

智能复合材料

电流变材料能使复合材料整体结构的刚度由小到大发生连续变

化，从而达到对振动状态实施主动监控和振动抑制。

pH响应凝胶纤维

智能复合材料加工成精巧的机械部件，如制机械手，人工肌肉等。


智能材料的应用

下游主要领域主要应用

建筑和结构工程

领域

在桥梁建设中，智能材料光纤传感器用在桥座力的检测中，采用光纤智

能结构来实现桥梁长期监测；在土木工程结构中，自诊断混凝土、自愈

合混凝土。

航空航天领域机翼用智能材料：智能旋翼、自适应机翼、变弯度机翼；自动加固的直

升飞机水平旋转叶片；智能蒙皮。

抑制振动和噪声压电材料应用于降低圆柱型卫星天线桅杆的振动；在复合材料悬臂梁的

空腔内注入电流变体，通过外加电场改变电流变体的状态，实时控制梁

的刚度、阻尼，实现了对结构整体振动的主动控制。

机器人触觉传感器、机器人手足和筋骨动作部分等。

医学领域人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、心脏修补器、

手术缝合线、智能胰岛素释放体系、靶向抗癌药物等。

日常生活智能纤维做成的服装，电致变色玻璃


智能材料产业链

各种智能传感器、机器人、温度调节器、驱动器、调制器、显示器、减震制动装置、压电陶瓷等。主要公司有株式会社村田制作所、日本电气公司、德国博世、东金株式会社等。

建筑和结构工程、航空航天、汽车工程、机械工程、控制工程、医疗器械、能源、日常生活等众多领域。主要公司有松下电器公司、乐普医疗、法国圣戈班、美国镜泰等。

压电材料、形状记忆材料、电（磁）流变液（铁电体材料、液晶高分子材料、硅铝酸盐材料）、光导纤维、磁致伸缩材料和智高分子材料等各种原材料。主要公司有紫光股份、有研硅股等。


智能材料专利分析

专利申请量总的发展趋势是波动上升达到最高峰后趋于稳定。专利申请数量共有7236件。

国内外智能材料年度申请量

Source：中国知识产权局专利数据库及DII

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专利申请量/

件



日本的专利数量最多，美国和中国在各类智能材料专利数量悬殊不大。


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3000

3500

智能材料专利申请数量

专利申请国家

专利申请量/

件



智能无机非金属材料领域的专利申请数量最多

智能材料专利分类申请量


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800

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1400

1600

1800

2000

智能金属材料智能无机非金属智能高分子

专利申请量/

件


国外智能材料市场情况

1.2011-2016年智能材料市场规模年复合增长率达到12.8%，2016年将超过400亿美元。2.美国处于领导地位，并且这种优势还可以保持相当长的时间。3.亚太地区在智能材料的生产方面还是保持稳定增长，特别是在生产压电/电致伸缩材料上居于统治地位。

Source：BCC Research

11

11.5

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450

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

2010-2016年智能材料年销售额及增长率情况估计

销售额/亿元列1 增长率%

销售额/亿元

%


国外智能材料市场情况

1.智能材料在医疗、建筑、仪表仪器、自动化、机器人、航空航天、电磁电子设备、各类传感器、驱动器和显示器等领域都有应用。2.制动器和发动机是智能材料的最大应用领域，其次是传感器。

2016年智能材料市场应用分布情况预测

Source：BCC Research

制动器和发动机

传感器

其他


国内智能材料市场情况

《新材料产业“十二五”重点产品目录》涉及到的重点产品包括铜基形状记忆合金、稀土磁致伸缩材料、压电材料、形状记忆高分子聚合物等19种基础材料

压电晶体材料的市场需求不断增长

国内上市公司中涉足智能材料的并不多，主要有紫光股份、乐普医疗器械股份有限公司、有研硅股等

应用需求方面政策支持方面研发企业方面应用前景方面

压电材料几乎占总市场的50%；磁致伸缩材料主要用于电子行业；铬电镀材料主要用于汽车和建筑行业；形状记忆合金主要用于医疗市场；电致伸缩材料还处于成本较高、应用前景不明阶段


国内智能材料研究成果

研究成果

水晶光电的研发中心正在研发和测试用于智能终端的蓝宝石长晶

南京工业大学校长、中科院院士黄维领导的先进材料创新团队，在国际首创一种多功能磷光金属配合物即智能响应磷光材料，并利用其电刺激相应特征开发出一种全新的光信息加解密技术，为下一代光子计算机加解密创造了新路径

上海万格及陕西天策已经共同开发出成熟的纤维缠绕机器人系统技术和样机，具有广泛的应用前景，可以替代进口高端缠绕机，用于航空航天、能源、交通、化工及体育用品，随着成本的降低，市场需求超过100套/年

Source: 新材料在线


国内外智能材料主要企业及产品

主要企业国别公司简介产品类型

Saint-Gobain 法国服务领域包括：汽车玻璃、玻璃包装、保温隔音材，

玻璃增强纤维、陶瓷塑料、磨料磨具、管道系统及

建材分销。

电致变色器件

Gentex 美国

汽车内外自动防眩后视镜的世界领先供应商，主要

生产能力集中于美国，在德国、英国、法国、瑞典、

日本、韩国、中国和印度都有以销售为主的分公司

电致变色后视镜

BOSCH 德国德国最大的工业企业之一，从事汽车技术、工业技

术和消费品及建筑技术的产业。

传感器、探测器

紫光

股份中国

主要从事自有品牌硬件产品的开发与销售、IT分销

和软件及系统集成等业务,产品主要包括扫描仪、光

盘和电脑等。

形状记忆合金医疗器械、温控

元件、日用产品、电器元件

乐普

医疗中国

主要从事冠状动脉介入医疗器械的研发、生产和销

售，是国内高端医疗器械领域能够与国外产品形成

强有力竞争的为数较少的企业之一。

形状记忆合金及相关医疗材料

器件

有研

硅股

中国目前中国最大的具有国际先进水平的单晶硅、锗、

化合物半导体材料研究、开发、生产的重要基地。

镍钛形状记忆合金

Source：新材料在线

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