Em "Metamateriais Ópticos e de Radiofrequência 2024-2034: Mercados, Empresas e Tecnologias", a IDTechEx examina de forma abrangente a tecnologia emergente de metamateriais eletromagnéticos na segunda edição deste relatório. Com base em entrevistas com empresas de toda a cadeia de valor e em pesquisas já existentes da IDTechEx sobre ótica, telecomunicações e materiais emergentes, o relatório avalia o mercado de metamateriais óticos e de radiofrequência (RF) em diversas aplicações. Analisa os requisitos de cada aplicação e inclui estudos de caso de empresas já estabelecidas no mercado.
O relatório identifica as superfícies inteligentes reconfiguráveis (RIS) nas telecomunicações e as metalentes nas câmaras de smartphones como oportunidades significativas. Através de uma segmentação detalhada, apresenta uma visão abrangente do estado e do potencial de mercado para cada aplicação. As previsões indicam que o mercado global atingirá os 14,9 mil milhões de dólares até 2034, impulsionado pela melhoria dos sensores biométricos nos smartphones através de metalentes e pela crescente implantação da tecnologia 5G mmWave, que está a acelerar a adoção de RIS.
A previsão a 10 anos da IDTechEx divide o mercado dos metamateriais eletromagnéticos nos seguintes segmentos principais, com muitos outros analisados no relatório "Metamateriais Óticos e de Radiofrequência 2024-2034: Mercados, Empresas e Tecnologias". Fonte: IDTechEx
mercado de metamateriais de RF (radiofrequência)
Os metamateriais de radiofrequência têm aplicações em diversos setores, incluindo telecomunicações, automóvel, aeroespacial e segurança. Podem ser utilizados em superfícies inteligentes reconfiguráveis (RIS) para refletir, orientar e blindar a radiação eletromagnética, compensando o menor alcance associado a sinais de alta frequência. Além disso, na formação de feixes de radar, os metamateriais de radiofrequência permitem o direcionamento ativo da radiação eletromagnética para melhorar a resolução angular. Isto pode ser particularmente benéfico para os sistemas de radar automóvel. Os metamateriais de radiofrequência também podem ser utilizados para blindar eficazmente contra interferências eletromagnéticas, melhorando a segurança ao prevenir fugas de sinal, e podem ser seletivos em termos de frequência para criar uma blindagem transparente. Os metamateriais de radiofrequência têm também potencial para aplicações médicas, como a ressonância magnética (RM) e a monitorização não invasiva da glicose.
De acordo com as previsões da IDTechEx, o maior mercado para os metamateriais de radiofrequência será o das superfícies inteligentes reconfiguráveis (RIS) para comunicações 5G mmWave e futuras comunicações 6G. Tanto o 5G mmWave como o 6G oferecem vantagens significativas, como a capacidade de aproveitar a ampla largura de banda para suportar taxas de dados de pico que variam de gigabits a terabits por segundo, mantendo uma latência ultrabaixa.
No entanto, a utilização do espectro de alta frequência apresenta desafios como um alcance de propagação de sinal muito curto (centímetros para frequências acima dos 100 GHz) e obstáculos à linha de visão. Superar a degradação do sinal e estabelecer uma comunicação fiável a distâncias razoáveis é uma prioridade para ambas as tecnologias, especialmente em áreas urbanas movimentadas, onde a conectividade constante é crucial apesar destas barreiras.
A instalação de inúmeras estações base não é economicamente viável para fornecer uma cobertura adequada em espectros de alta frequência, como 5G mmWave e 6G. Em contrapartida, as SIFs de metamateriais podem refletir e direcionar sinais para os utilizadores finais, aumentando o alcance e a intensidade do sinal com um consumo mínimo de energia. Além disso, a integração de revestimentos à base de metamateriais em janelas pode melhorar a cobertura do sinal, refletindo os feixes em torno de obstáculos em áreas urbanas. Estas soluções proporcionam uma ampla cobertura e oferecem oportunidades significativas para a integração de materiais.
Mercado de metamateriais óticos
Os metamateriais óticos relativamente simples, baseados na biomimética das estruturas dos olhos das traças, têm um longo historial de utilização como revestimentos antirreflexo (AR) em lentes de câmaras de alta qualidade. No entanto, espera-se que os metalentes fabricados com recurso a processos da indústria de semicondutores tenham um enorme impacto, inicialmente impulsionado pela sua capacidade de melhorar o desempenho dos sistemas de visão por computador.
Em 2022, as metalentes da Metalenz passaram a estar comercialmente disponíveis nos sensores de tempo de voo (ToF) da STMicroelectronics, marcando a primeira utilização comercial desta tecnologia. Neste caso, as metalentes melhoraram o desempenho de captação de luz num formato mais pequeno do que as lentes que substituíram. O maior valor das metalentes reside na sua capacidade de adicionar funções ópticas adicionais, como imagens de polarização, num tamanho muito compacto. Isto tem um enorme potencial para aplicação em biometria facial para smartphones e poderá levar o reconhecimento facial a smartphones para além da linha da Apple num futuro próximo, com a Metalenz a anunciar módulos de sensores concebidos para esta aplicação no final de 2023.
Espera-se que as metalentes baseadas em cristais líquidos tenham um impacto significativo nos headsets de realidade virtual, onde poderão ser usadas para resolver o conflito de vergência-acomodação e ajudar estes dispositivos a passar no "teste de Turing visual". Além disso, as metalentes óticas ativas podem contribuir para tornar o LiDAR mais compacto e expandir os mercados em que estes sensores podem ser utilizados.
O maior fator limitante para as metalentes é o seu desempenho em amplo espectro, mas inovações significativas no design das próprias metassuperfícies e na compensação por software deverão torná-las uma alternativa mais compacta e barata às lentes das câmaras dos smartphones nos próximos dez anos. Em última análise, as metalentes têm o potencial de revolucionar diversos setores da indústria ótica num futuro próximo.
Autor: Sam Dale, analista de tecnologia da IDTechEx
