固体冷却材料・システムの市場および技術 (2027-2047年)：パッシブ放射冷却・PDRC・カロリック冷却・熱電冷却・メタマテリアル・導体・マルチモード・多目的

本レポートは、固体冷却分野の急速な成長を捉えるための、最新かつ非常に包括的な調査レポートです。市場・商業面を重視した全535ページの本レポートでは、形成されつつあるバリューチェーンに関わるあらゆる企業・関係者、特に材料・デバイスの供給企業、製品・システムインテグレーター、投資家を対象として、有用な情報を提供します。全8章で構成され、11件のSWOT分析、ロードマップ、31項目の市場予測、39点の新規インフォグラフィックを収録しています。

主執筆者は、2026年までの主要な研究成果や企業による技術の進展、それらがもたらす影響を含め、博士号レベルの分析を行っています。また、自ら複数の企業を立ち上げ、成功に導いた経験を背景に分析を行っています。同氏の調査によると、現在わずか10億ドル規模の市場が、今後20年間で670億ドル規模に達すると予測されています。その大部分を占めるのは、パッシブ昼光放射冷却 (PDRC) とも呼ばれるパッシブ放射冷却 (PRC)、カロリック冷却、熱電冷却という相互補完的な3つの技術群です。

近年、PRCとカロリック冷却は、大きな技術的進歩や3Mによる製品展開を背景に発展が加速しています。一方、熱電冷却についても、Sonyの冷却ウェアラブル製品や、新世代の1kW級マイクロチップの冷却など、新たな需要への対応を追い風として成長しています。今後はさらに、地球温暖化への対応、高温化するAIデータセンター、発熱量が増大する6G通信機器、高温になる太陽光パネルなどへの対応が重要な用途となっていきます。 固体冷却技術は、建物、自動車、冷蔵庫、冷凍庫などの分野で、多くの明確な理由から、蒸気圧縮冷却に徐々に取って代わっていくでしょう。その理由には、電力消費量の削減、副次的な発熱の抑制、コスト、サイズ、有害物質の削減などが含まれます。

目次

第1章 エグゼクティブサマリーと結論

• 本レポートの目的
• 分析手法・レポート範囲
• 冷却需要拡大の要因
• 固体冷却が優先課題となる理由、研究動向・COP・タイプ別の冷却予測・市場背景の分析
• 24の主要な結論
• 蒸気圧縮式冷却の代替可能性、太陽光パネルおよび6G通信冷却への利用可能性
• 固体冷却全般における有望材料と動作原理
• 技術別の固体冷却商用化企業数
• カロリック冷却の研究・商用化分析
• SWOT分析および関連材料分析
• 市場・技術別の固体冷却ロードマップ
• 市場予測：表、グラフ、解説
  • 世界の冷却モジュール市場：7技術別
  • 商用製品における地上放射冷却性能
  • エアコン市場の規模
  • 世界のHVAC、冷蔵庫、冷凍庫、その他の冷却機器市場の規模
  • 冷蔵庫・冷凍庫市場の規模
  • 定置型バッテリー市場と冷却需要
  • 6G通信が普及した場合のインフラ・端末向け熱管理材料・構造市場の規模
  • 6G向け誘電体および熱材料の市場規模：地域別
  • 5G・6Gの熱伝導性材料市場
  • 6G基地局・5G基地局の市場規模
  • 熱メタデバイス市場：3アプリケーションセグメント別

第2章 イントロダクション

• 概況
• 冷却要件の抜本的変化の例
  • 空調需要の拡大と今後の要件変化
  • インフォグラム：多様な要因による冷却需要の拡大
  • 水および身体の局所冷却に伴うリスク
  • 建物冷却における課題拡大と新たなソリューションの必要性
  • 従来型蒸気圧縮式冷却の課題拡大
  • 6G通信がもたらす新たな冷却要件
  • AIデータセンター、系統用蓄電池、核融合用メガレーザー、太陽光パネルなどの冷却課題
  • マイクロチップにおける厳しい新冷却要件
• 新たな冷却課題に対する主要ソリューション
  • スマート材料へ移行する冷却技術の方向性
  • 古いパッシブ冷却技術を建物に再導入する動き
  • 低消費電力・環境配慮・低コストを実現する空調技術の再構築
  • 固体冷却を含む将来のマイクロチップ、バッテリー、電子機器向け冷却ソリューション
  • 6G通信による熱問題深刻化への対応策
  • 固体冷却などを活用したスマートテキスタイル
• 冷却技術の注目度と成熟度
• 12種類の固体冷却の動作原理比較：10種類の機能別
• インフォグラム：熱界面材料および熱伝導型冷却の将来
• 広く使用・提案されている望ましくない材料と事業機会

第3章 パッシブ放射冷却 (PRC) /パッシブ昼光放射冷却 (PDRC) および関連トピック

• 概要、SWOT分析、成熟度曲線
• PRCの基礎
• 塗料やマルチモード、多機能PRCを含む材料分析
  • 材料全般の分析と商業的示唆
  • 性能を損なわないPRC塗料とカラー化
  • エアロゲルおよび多孔質材料によるアプローチ
  • 環境配慮型・低コストPRC材料の開発
  • PRC向け先進断熱材：ポリマー、セラミック、3Dプリンティング
• PRCの新興用途：データセンター、建物、水回収、太陽光パネル、衣料、フレキシブルエレクトロニクスなど
  • データセンター向け提案を含む市場機会と技術の進展
  • 建物、太陽光パネル、窓向けPRCの技術の進展
  • テキスタイル、布地、ウェアラブルPRC：技術の進展の商業的示唆とSWOT分析
  • 熱電発電器の出力向上に寄与するPRC低温側
  • 太陽光発電の冷却：固体冷却技術の位置付け
  • 農業・食品システムにおける放射冷却技術
• 生物模倣型、適応型、調整可能型PRCの技術の進展
• 周辺分野

第4章 PRCを商用化する企業

• 概要
• 3M
• BASF
• Dewpoint Innovations
• i2Cool
• Kizawa Kougyo
• LifeLabs
• Plasmonics
• Radicool
• SkyCool Systems
• SolCold
• University of Massachusetts Amherstのスピンオフ企業
• SRI

第5章 固体相変化冷却：カロリック冷却とOCPCM冷却

• 構造相変化・フェロイック相変化による冷却方式と材料の概要
• フェロイック状態変化を含む相変化冷却方式の概要
• インフォグラム：固体方式などの相変化冷却技術比較
• 配向複合相変化材料 (OCPCM)
• カロリック冷却の技術背景と動作原理
• カロリック冷却と熱電冷却の比較、有望カロリック技術の特定
• カロリック冷却普及促進に向けた研究開発提案
• エレクトロカロリック冷却とSWOT分析
• マグネトカロリック冷却とSWOT分析
• メカノカロリック冷却 (エラストカロリック、バロカロリック、ツイストカロリック) とSWOT分析
• マルチカロリック冷却の最新技術の進展
• カロリック冷却システムの新興メーカー

第6章 実現技術：メタマテリアル冷却材料とデバイス

• 概要
• メタマテリアル固体冷却の主要技術の進展と商業的影響
  • 概況
  • 相変化メタマテリアルを用いた熱管理
  • 熱制御のためのメタマテリアル製スマートウィンドウと温室
  • メタマテリアルによる建物や機器の冷却
  • 太陽光パネル用メタマテリアル冷却オーバーレイヤー
  • SWOTで冷却効果を発揮するメタマテリアルテキスタイル

第7章 熱電冷却と熱電エネルギーハーベスティング：他の固体冷却システムの利用と電力供給

• 基礎、SWOT分析、Sonyの熱電式ネック・背中用クーラー
• 熱電材料
  • 要求特性
  • 有用な評価指標と誤解を招く評価指標
  • 必ずしも適切ではない高zT性能の追求
  • 検討されているテルル化ビスマス代替材料
  • 無毒・低毒性の熱電材料、一部の低コスト材料
  • フェロンおよびスピン駆動型熱電材料
• 市場機会としての広面積・フレキシブル熱電冷却
  • ニーズと一般的アプローチ
  • フレキシブル・大面積熱電冷却の技術進展
  • 同様のTECにつながる可能性のある大面積・フレキシブルTEG研究の事例
• 建物の放射冷却：熱電ハーベスティングを組み合わせた多機能化
• TEC・TEGにおける排熱問題と進化するソリューション
  • 概要
  • 熱電技術とPRCの統合
• ペルチェ冷却用熱電モジュール・製品メーカー

第8章 熱界面材料 (TIM) およびその他の熱伝導材料・構造

• 概要：熱伝導接着剤から高熱伝導コンクリートまで
• 熱伝導材料による熱課題解決時の重要検討事項
  • 接着型か非接着型か
  • 熱量の変動
  • 導電性か非導電性か
  • 配置
  • 環境要因による劣化
  • 熱構造の選択
  • 組込み型冷却の研究
  • 熱流制御を可能にするスマートセラミックス
• 熱界面材料（TIM）
  • 概要
  • 現行7方式の9項目による比較
  • 2024～2026年の重要な研究進展10例
  • サーマルペーストの比較
  • 現行のTIMなどの事例：Henkel、Momentive、ShinEtsu、Sekisui、Fujitsu、Suzhou Dasen
  • TIMメーカー37社の事例
  • ニーズの変化に伴う熱界面材料のトレンド：グラフェン、液体金属など
• ポリマーの選択肢：シリコーン系または炭素系
  • 比較
  • シリコーンの主要特性、ShinEtsu、特許
  • シリコーン系熱伝導材料のSWOT分析
• 高熱伝導ポリマー技術の進展
  • 概要
  • 熱伝導性添加剤メーカーの事例
  • 高熱伝導ポリマー：研究で重視される母材と粒子材料の円グラフ
  • 重要な最新技術の進展