メタマテリアル市場レポート：国内メタマテリアル市場規模は2029年までに316億500万元に達する見込み

2024年12月13日に、YH Research株式会社が発行した「グローバルメタマテリアルのトップ会社の市場シェアおよびランキング 2024」によると、本レポートでは、メタマテリアル市場の定義、分類、用途、産業チェーン構造に関する情報を提供するとともに、開発方針と計画、製造プロセスやコスト構造についても考察し、メタマテリアル市場の現在の開発状況や今後の市場動向について分析します。また、メタマテリアル市場を主要生産地域、主要消費地域、主要メーカーにおける生産と消費の観点から分析します。

1.産業概要

メタマテリアルは人工的な微細構造で構成される特殊な複合材料であり、秩序ある構造設計上の材料の主要な物理的寸法を通じて、従来の材料にはない特別な物理的特性を得ることができる。 メタマテリアルの応用は、本来の材料調製とは大きく異なり、従来は自然界にある材料で、どのようなものが製造可能であったが、メタマテリアルは需要に応じて完全に逆設計される。 メタマテリアルの驚異的な物理特性は、主に負の誘電率、負の透磁率、負の屈折率、逆ドップラー効果などとして現れます。

設計原料の違いにより、メタマテリアルは主に電磁メタマテリアル、音響メタマテリアル、熱メタマテリアルに分けられます。 電磁メタマテリアルを応用して負の屈折率を制御することで、人間の物の見え方を変えることができ、光学分野への応用が期待されている。 電磁メタマテリアルを応用することで、より小さな物体を見ることができる特殊な優れたレンズ（理想レンズ）や光学迷彩（ステルススーツ）を作ることが理論的には可能である。 熱メタマテリアルは、太陽光を反射または吸収することでデバイス内部の温度上昇を抑え、急激な温度差から電子デバイスを保護することができる。 音響メタマテリアルは、軽量で効果的な防音材としてだけでなく、超音波トランスデューサーの設置や利用方法を改善し、医療における超音波検査の柔軟性を向上させることが期待されている。

天然素材に対するメタマテリアルの利点は、人工的に設計された構造単位から製造できることである。 天然素材は自然界に存在するもので、入手は容易だが設計は難しい。 メタマテリアルはその逆で、設計は容易だが入手が困難な場合が多い。 メタマテリアルは通常、ミクロンまたはナノメートルスケールの人工的な構造単位から構成され、特定の設計規則に従って配置されることで、材料にユニークな電磁気的、光学的、音響的、機械的特性を与える。 従来の材料とは対照的に、メタマテリアルは光、音響、電磁波の操作を可能にするように人工的に設計されており、負の屈折、完全な不可視性、超解像といったエキゾチックな現象を示す。

メタマテリアルの特別な物理的特性は人工的な構造によって決定され、これらの特性によってメタマテリアルは見かけ上の自然法則の限界を突破することができる。 メタマテリアルは、電磁波（光、電波）や音波といった特定の波長の波の反射や透過を制御することで、自然界の物質とは異なる振る舞いをすることができる。 メタマテリアルの左巻き物質は、負の誘電率と負の透磁率の両方を持つ。 この物質における電磁波伝搬の電場ベクトル、磁場ベクトル、波動ベクトルの関係は、古典電磁気学における「右手の法則」には従わなくなり、物質における電磁波のゆらぎやエネルギーの方向とは逆の「左手の関係」を示すようになる。 物質中の電磁波のゆらぎとエネルギーの伝播方向は逆であり、光の負の屈折、異常なドップラー効果、急激な波の増幅、完全なレンズ効果、異常なチェレンコフ放射など、常識に反する一連の性質を示す。

メタマテリアル産業の産業チェーンの上流には、主に研究機関、大学、科学研究機関が担当するメタマテリアルの研究と設計のリンク、二酸化ケイ素、金属酸化物、グラフェン、ビスマス-アンチモン合金、テルル化ビスマス、セレン化ビスマスなどのメタマテリアル製造のための原材料の供給リンク、溶融蒸着成形設備、光硬化成形設備、選択的レーザー焼結設備、電子ビーム溶融設備、MBE設備などの様々な種類の材料が含まれます。 加工生産設備。 産業チェーンの中流には、主にメタマテリアルを生産・製造する企業が含まれる。 これらの企業は通常、高度な準備・加工技術を有し、メタマテリアルの設計と研究開発成果を実際の製品に変換し、市場の需要を満たすことができる。 産業チェーンの下流は主にメタマテリアルの応用とマーケティングである。 応用需要側から見ると、メタマテリアルは光学、音響、電磁気などの分野で使用され、異なる産業のニーズを満たすことができ、通信、センシング、エネルギーなど多くの産業で広く使用されている。


2.業界の現状

メタマテリアルは元々、左手材料（LHM）または負屈折材料（NIM）として知られ、1968年に旧ソ連の理論物理学者ヴェセラゴによって初めて提唱された。 彼は、マクスウェルの方程式から出発して、負の透磁率と負の誘電率を持つ物質中の電磁波の伝搬を解析し、その中を伝搬する電磁波が示す電磁気的性質を詳しく説明した。電磁波がその中を伝搬するとき、位相速度と群速度が逆向きになり、E、H、Kの3つのベクトルは、従来の物質中の電磁波の伝搬とはちょうど逆の左巻きらせんの法則を示すと定義した。 当時、この物質の存在は自然界では観測できず、入手不可能であったため、ヴェスラーゴの研究は理論的仮説にとどまっていた。

1999年、英国インペリアル・カレッジのジョン・ペンドリー教授は、内外に開いた2つの薄い銅リングからなる微細構造の細胞質要素を用いて、磁気応答する周期構造、スプリットリング共振器（SRR）構造を設計した。2001年、米国カリフォルニア大学のシェリー・ペンドリー教授は、スプリットリング共振器（SRR）構造を設計した。 2001年、米国カリフォルニア大学のシェルビーらは、銅線と開放型銅リングという2種類の微細構造単位を組み合わせ、構造寸法を設計することで誘電率と透磁率が負になる周波数帯域が同じになるようにし、初めて誘電率と透磁率が同時に負になる材料を人前に示し、左利き材料の存在を検証する実験論文が米国の「サイエンス」誌に掲載された。 この新しい複合材料の人工的な実現は、マイクロ波、回路、光学、材料科学の分野を大いに豊かにし、それが示す新しい電磁気応答特性は、直ちに国際的な物理学と電磁気学のコミュニティにおける研究のホットスポットとなった。

一次元および二次元左利き材料の実現が相次いだ後、Gay-Balmazらは、SRR構造に基づく平面等方性単位構造設計を採用することにより、両方向に負の透磁率を有するシングルネガティブメタマテリアルの作製に成功し、Koschnyらは、等方性構造単位設計を有する等方性左利き材料微細構造設計を採用することにより左利き材料の作製に成功し、等方性左利き材料を実現した。 等方性左利き材料

2003年、ボーイング社「ファントムスタジオ」のC.パラッツォーリ氏とカナダ・トロント大学の2つの研究グループが、実験で負の屈折現象を直接観察した。 2009年、中国東南大学の崔鉄軍教授とアメリカのデューク大学の劉汝鵬教授らが共同で「透明マント」の研究を行い、二次元広帯域透明マントの地上ターゲットのマイクロ波部分の開発で新たな突破口を開いた。 2011年2月、バーミンガム大学とカリフォルニア大学バークレー校のZhang Xiang研究グループが可視帯域での遮蔽に成功。2011年7月、コロンビア大学機械工学科のWang Qiwei准教授が新しい光学ナノ構造を開発。 2011年7月、コロンビア大学機械工学科のQi-Wei Wang准教授らは、新しい光学ナノ構造を開発し、屈折率ゼロの「メタマテリアル」を構築した。

2003年に研究開発された「負の屈折率を持つ左手材料」と2006年に研究開発された「屈折率ゼロのメタマテリアル」は、科学技術界で広く認められている。 2003年に開発された「負の屈折率を持つ左利き用材料」と2006年に開発された「メタマテリアル・ステルスマント」は、『サイエンス』誌から「世界のトップ10科学技術ブレークスルー」として表彰され、2007年には『マテリアル・トゥデイ』誌がメタマテリアルを「過去50年間の材料科学分野の進歩トップ10」に選んだ； 2010年、サイエンス誌はメタマテリアルを過去10年間で最も重要な技術的ブレークスルーのトップ10に選んだ。 米国の半導体大手6社、インテル、AMD、IBMも、この分野の研究に資金を提供する共同基金を設立した。 日本とロシアは、次世代のステルス装備の中核となるキーテクノロジーとしてメタマテリアル技術を採用する。

中国もメタマテリアルの研究を重視しており、国家政策レベルの「第14次5カ年計画」では、メタマテリアルやその他の新先端材料産業の発展について国家政府が高い重要性を示している。 2023年8月、工業・情報化部および国務院国有資産監督管理委員会は、メタマテリアルを「フロンティア材料工業化ガイドカタログ（第一陣）」に掲載し、各地の工業・情報化主管部門に以下を要求した。 推進と支援を強化し、各種市場関係者が実情に合わせて技術革新、応用探索、産業配置を積極的に行うよう指導する。 そのため、中央の政策指導の支持を受け、メタマテリアル産業の発展に対する地方政府の注目度はこの2年間で高まり続けている。 例えば、2024年9月、重慶市人民政府は「重慶市未来産業育成行動計画（2024-2027年）」を発表し、機械・音響・熱メタマテリアル、電磁波・宇宙電磁情報変調メタマテリアル、金属系・セラミック系・炭素系エアロゲル材料などの開発、超伝導材料の基礎研究の取り組みを強化し、高温・常温超伝導材料の開発を模索することを提案している。 常温超電導材料

プロジェクト研究の面では、中国の973プログラム、863プログラム、主要な新素材特別プロジェクト、中国国家自然科学基金やメタマテリアルの研究をサポートする他のプロジェクト。 電磁ブラックホール、メタマテリアルのステルス技術誘電体ベースのメタマテリアル、音響波の負の屈折などの基礎研究では、独創的な成果を達成している。 電磁メタマテリアル、赤外・テラヘルツ帯メタマテリアル、光学メタマテリアル、音響メタマテリアル、機械メタマテリアル、光学メタマテリアル、熱メタマテリアルなどの分野をカバーしている。

浙江大学は、光学メタマテリアルと超低周波メタマテリアルの分野で一連の影響力のある成果を達成し、徐波に基づいて完全な波動吸収材料を開発し、超薄型で広い吸収角を設計し、イメージング、ステルス、磁気共鳴イメージング、静磁場増強へのメタマテリアルの応用を提案した。 清華大学は、媒質ベースと固有メタマテリアルを研究し、メタマテリアルと天然材料の融合を通じて新しいタイプの機能性材料を構築するアイデアを提唱し、強磁性共鳴、極格子共鳴、希土類イオン電磁双極子ジャンプ、ミー共鳴に基づく超正常電磁媒質メタマテリアルを開発しました。 一方、深セン広汽研究院は、国際的な舞台でメタマテリアルの産業化を率先して推進し、メタマテリアルフラットパネル衛星アンテナを開発し、22の省・市でテストされ、北京や天津などで実用化されている。

メタマテリアルは、材料科学分野における最先端の方向性の一つとして、過去20年間に活発な発展を遂げてきた。 現在までに、メタマテリアルは電磁気学にまで拡大され、光学、力学、熱学、音響学などの多方面で、並外れた高性能を持つ人工材料系の大きなクラスをカバーし、応用と開発空間の大きな可能性を示している。 メタマテリアルの研究開発分野における中国の強さを考慮すると、産業チェーンは徐々に傾向を改善しているだけでなく、アプリケーション分野の拡大では、現状の開発のための多くの余地が残っている、国内のメタマテリアル産業の規模は急速な発展の傾向を示している。 データによると、中国のメタマテリアル市場規模は2018年の55億7900万元から148億9900万元に拡大した。 また、市場発展予測によると、国内のメタマテリアル市場規模は2029年に316億500万元に突破すると予想されている。

3.発展傾向

メタマテリアルは無限の未来を持つ新しいタイプの材料になる可能性が高いが、現時点では実際の大規模な産業化にはまだ一定の距離があり、克服すべき困難も多く、今後のメタマテリアル研究の主流方向にもなり、より多くの成果を達成する分野での技術的ブレークスルーにより、さらなるブレークスルーがあるかもしれない。 筆者は、メタマテリアルの研究開発は、以下のいくつかの方向性に重点を置くべきだと考えている：

(1)メタマテリアルの使用周波数帯域と方向制御に関する研究：使用周波数帯域から見ると、メタマテリアルの周波数帯域は赤外線レベルにしか達しないが、ほとんどの負屈折率材料は特定の角度でしか負屈折現象を実現できない。 より優れたステルス機能を実現するためには、作動帯域は少なくとも可視光帯域全体をカバーする必要があり、同時に等方性を実現すること、すなわち、より広い光波帯域と異なる方向からの光の制御を実現することも必要である。 これは今後のメタマテリアルの発展にとって重要なテーマである。

(2)メタマテリアルの産業化：メタマテリアル技術は、まだ実験室から製品のパイロット段階にある。 現在、研究室ではメタマテリアルの製造プロセスの平面的な部分しかマスターしておらず、3次元メタマテリアルの3次元空間は実現していない。 同時に、表面加工は狭い範囲に限られており、大規模な利用にはまだ遠い。 メタマテリアルの大規模製造をいかに実現するかは、メタマテリアルの普及のための重要な前提条件である。

(3)異なるメタマテリアル間の相互作用に関する研究：この方向の研究には、主にメタマテリアルの自由空間におけるメタマテリアル入射波と電磁波の結合に関する研究と、メタマテリアル内部の伝搬特性に関する研究が含まれる。 また、その規則性に関する研究は、常に新しい理論、技術、方法に対する要求を突きつけ、その結果、これに関連する新しい理論概念、解析方法、実験的測定技術の開発を促進している。

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レポートのメリット

（1）世界のメタマテリアル市場規模：2019年から2024年までの過去データと2025年から2030年までの予測データを含む、世界のメタマテリアル市場規模に関する包括的な情報が提供します。企業や投資家は市場の発展動向と規模を理解し、今後の意思決定において重要な参考資料となります。

（2）世界のメタマテリアル企業別の情報：2019年から2024年までの世界のメタマテリアル企業の売上、価格、市場シェア、企業ランキングなどの情報を提供し、企業が世界市場における競争力を理解し、市場戦略を検討するのに役立つデータサポートを提供します。

（3）中国のメタマテリアル企業別の情報：2019年から2024年までの中国のメタマテリアル企業の売上、価格、市場シェア、企業ランキングを分析し、企業が中国市場における競争力を理解し、市場戦略を策定する基礎を築くのに役立ちます。

（4）世界のメタマテリアル主要消費地域：世界のメタマテリアル主要消費地域の消費、収入と需要構造を分析することによって、市場の需要分布を理解し、製品のポジショニングと市場拡大のための指針を提供します。

（5）世界のメタマテリアル主要生産地域：世界のメタマテリアル主要生産地域の生産能力、生産量、前年比成長率を把握することで、企業は世界の生産能力分布を理解し、生産計画とサプライチェーン管理の指標を提供することができます。

（6）メタマテリアル産業チェーン：川上産業、川中産業、川下産業の分析を通じて、各産業のポジショニングを把握することができます。

レポートには以下の内容が含まれている。

第1章：メタマテリアル製品範囲、グローバルの販売量、売上、平均価格および中国の販売量、売上、平均価格、発展機会、課題、動向、政策について説明します。

第2章：グローバルメタマテリアルの主要会社の市場シェアとランキング、販売量、売上、平均価格（2019～2024）

第3章：中国メタマテリアルの主要会社の市場シェアとランキング、販売量、売上、平均価格（2019～2024）

第4章：メタマテリアルの世界の主要生産地域、パーセントとCAGR（2019～2030）

第5章：メタマテリアル産業チェーン、川上産業、川中産業、川下産業

第6章：製品別の販売量、平均価格、売上、パーセントとCAGR（2019～2030）

第7章：アプリケーション別の販売量、平均価格、売上、パーセントとCAGR（2019～2030）

第8章：地域別セグメントの販売量、平均価格、売上、パーセントとCAGR（2019～2030）

第9章：国別の販売量、平均価格、売上、パーセントとCAGR（2019～2030）

第10章：会社概要、製品仕様、アプリケーション、最近の発展状況、販売量、平均価格、売上、粗利益率などについて、市場における主要企業の基本状況を詳しく紹介します。

第11章：結論

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