智能材料行业发展机遇深度调研分析2024

一、智能材料概述

智能材料(Intelligent material)，是自20世纪90年代开始迅速发展起来的一类新型功能材料，其集仿生、纳米技术及新材料科学于一身，被称为继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料。

智能材料是由多种材料组元通过有机紧密复合或严格的科学组装而构成的材料系统，具备感知、驱动和控制三大基本功能要素。智能材料能够对环境条件及内部状态的变化做出精准、高效、适当的响应，同时还具备传感功能、信息存储功能、反馈功能、响应功能、自诊断功能和自修复能力等特征。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。

智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。

智能材料可分为两类:嵌入式智能材料，也称为智能材料结构或智能材料系统。在基材中嵌入了三种具有传感、作用和加工功能的原始材料。传感器采集并检测外界环境给出的信息，控制处理器命令并激励驱动元件执行相应的动作;一些材料微结构具有自身的智能功能，可以随着环境和时间的变化而改变其性质，如自滤光玻璃、辐照时具有自衰减的Inp半导体等。

一般说来，智能材料有七大功能，即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。

二、智能材料行业市场分析

与传统材料不同，智能材料不仅仅以单一的材料形式存在，而是以某一智能化体系方式存在。由此给出智能材料的定义是：由多种材料组元通过有机紧密复合或严格的科学组装而构成的材料系统。

智能材料拥有很多普通材料不具备的特殊功能，现已逐步成为研究的重点与热点，并且在物理、化学、电子、航空航天、生物医学等领域得到广泛应用。近些年来，形状记忆材料、自修复材料、光热敏感材料、压电材料等引起了人们的广泛关注。

智能材料是第四代材料，面向智能材料的先进制造会为智能材料发展提供新的途径。例如，4D 打印技术是将3D 打印技术和智能结构结合的新兴制造技术，其第四维度具备和感知材料相同的特性，即感知应力、应变、热、光、电、磁、化学和辐射等外界刺激，并据此做出相应的响应。该技术使得智能材料的制造具有更为广阔的前景。

感知材料对外界的刺激具有感知作用，可用于制造传感器，其可感知外界环境刺激并以此进行信息采集。感知材料种类繁多，包括电感材料、光敏材料、湿敏材料、热敏材料、气敏材料、光导纤维、声发射材料、形状记忆材料、磁致伸缩材料、压电材料、电阻应变材料等。

响应/ 驱动材料可对外界环境条件或内部状态发生的变化做出响应或驱动，可用于制造执行器。智能系统的执行器类似于生物体的肌肉，它在外界或内部状态变化时做出相应的响应，这种响应可以表现在力、位移、颜色、频率、数码显示、信息存储等各方面。可用作执行器的材料包括形状记忆材料、压电材料、电流变体、磁流变体、磁致伸缩材料、电致伸缩材料和某些智能高分子材料。

智能材料已在各个领域得到广泛应用，如在医学领域的人造肌肉、人造皮肤、药物智能系统等的应用;在军事领域领域的飞机智能蒙皮、结构监测和寿命预测、减振降噪、环境自适应结构智能材料等等，在此不再一一列举，随着人类对智能化需求程度的提高，智能材料的应用领域将不断的拓宽。

形状记忆合金(SMA)是一种具有“记忆”效应的合金，其可以在加热升温后完全消除在较低温度下发生的变形，恢复变形前的原始形状。

2016年，受铁定甲虫拥有强壮的外骨骼启发，英国BAE系统公司开发出一种新型车用悬挂系统，该悬挂系统采用镍钛记忆合金制成，可保护军用车辆免受爆炸等恶劣作战环境的影响。

2017年，美国国家航空航天局(NASA)成功研发出使用记忆合金制成的免充气轮胎。这种记忆合金可以实现在变形30%的情况下却不发生永久变形或者损坏，不会像充气轮胎一样存在泄气或者爆胎的风险。

智能材料最著名的例子之一是形状记忆合金(SMA)，它是一种金属材料，可以根据温度变化改变其形状。

智能材料的另一个例子包括压电材料，其响应施加的机械应力产生电荷。智能材料具有广泛的潜在应用，包括航空航天、汽车、机器人、制造和生物医学工程。

目前，智能材料的研究和应用取得了重大突破，其发展前景非常广阔，但随着各行业的迅猛发展，必将对智能材料的性能提出更高的要求，从而推动智能材料向更高层次发展。

值得关注的是，智能材料在航空航天和国防工业中有着广泛的应用。数据显示，到2025年，这两个行业将成为推动全球智能材料市场规模达到982亿美元的关键。

三、未来智能材料发展分析

未来我国对智能材料的研发及投资力度加大,市场发展前景广阔。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。

当前，日本、美国、欧洲等智能材料发展始终处于世界的前列。Smart Material、美国冶联科技、Johnson Matthey、富士陶瓷株式会社、株式会社村田制作所、新日本制铁公司、LORD、Edge Technologies、Feredyn AB、日本住友轻金属工业株式会社等公司，长期垄断全球智能材料前端技术的第一方阵。

与国外先进水平相比，我国智能材料产业发展处于起步阶段，产业离大规模实用化、商品化尚有一段距离。一方面，国内智能材料主要零散分布于功能材料产业或结构材料产业之中，智能材料产业发展不足、市场影响力较弱。另一方面，国内智能材料领域缺乏具有行业影响力的龙头企业。目前，国内紫光股份、乐普医疗、有研硅股、先锋新材、安泰科技、时代新材、冠昊生物等上市公司虽然涉足智能材料领域，但都是以兼营为主，智能材料只占其较小的市场份额，龙头企业影响力和引领作用不明显。

智能材料是现代高技术新材料发展的重要方向之一，它使传统意义下的功能材料和结构材料的关系更加紧密，未来智能材料的发展趋势为更加高性能化、多功能化、复合化、精细化和智能化。

中研普华产业院研究报告《2023-2028年中国智能材料行业竞争格局分析及发展前景研究报告》分析了行业发展轨迹，并预测出最终行业走向何处以及哪些点会大概率成为行业二次增长点。这样企业能够了解行业的最新发展动向，规避企业发展过程危险，抓住快速发展的机会，明确企业最终发展目标，帮助企业少走弯路。

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