原標題:揭秘未來100大潛力新材料,收藏!

現如今,科技革命發展迅猛,新材料產品日新月異,更新換代的步伐明顯加快。新材料技術與納米技術、生物技術、信息技術相互融合,結構功能一體化、功能材料智能化趨勢明顯,低碳、高性能、綠色、可再生循環等環境友好特性倍受關注。

本著重大性、顛覆性、引領性、基礎性四大原則,小編從電子信息功能材料、先進復合材料、特種功能材料、高性能金屬材料、關鍵原材料等幾大領域中遴選出100大潛力新材料。究竟哪些材料才是業內人士心目中具有發展潛力的? 今天,帶你了解。

1

OLED發光材料

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Source:圖蟲創意

2

超薄玻璃

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Source:SCHOTT官網

3

高世代線玻璃基板

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18年俄羅斯通信展上BOE亮出的65英寸8K超高清顯示屏

Source:BOE官網

4

精細金屬掩模板(FMM)

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顯示器專用FMM

Source:旭暉材料

5

光學膜

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新型集成光學薄膜

Source:3M官網

6

柔性PI膜

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柔性印刷電路板

Source:圖蟲創意

7

偏光片PVA膜

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偏光太陽眼鏡

Source:圖蟲創意

8

高性能水汽阻隔膜

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OLED顯示器

Source:圖蟲創意

9

異方性導電膠膜(ACF)

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IC與Film之間的貼合綁定

Source:圖蟲創意

10

特種光學聚酯膜(PET)

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特種光學聚酯膜的應用

Source:3M官網

11

抗指紋涂層(AFC)

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AFC在眼鏡上的應用

Source:圖蟲創意

12

OCA光學膠

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手機鏡頭

Source:圖蟲創意

13

無鎘量子點

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在水溶液中發光的量子點

Source:圖蟲創意

14

液晶高分子聚合物(LCP)

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蜂窩移動通信的基站天線

Source:圖蟲創意

15

高導熱石墨膜

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高導熱石墨膜在手機上的應用

16

大尺寸硅片

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芯片襯底

Source:WaferPro

17

光纖預制棒

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光纜

Source:圖蟲創意

18

光刻膠

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光刻膠應用于芯片

Source:圖蟲創意

19

高性能靶材

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液晶平板顯示器用高純金屬濺射靶材

Source:江豐電子官網

高純特種電子氣體

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晶體硅電池片

Source:圖蟲創意

21

濕電子化學品

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半導體濕法工藝制程

Source:Honest Version

22

碳化硅

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光伏逆變器

Source:圖蟲創意

23

氮化鎵

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雷達

Source:圖蟲創意

24

化學機械拋光(CMP)材料

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化學機械拋光液

Source:圖蟲創意

25

封裝基板

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封裝芯片

Source:圖蟲創意

26

富鋰錳基正極材料

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動力電池

Source:圖蟲創意

27

三元正極材料

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圓柱電池

Source:圖蟲創意

28

硅碳負極材料

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特斯拉Model 3

Source:圖蟲創意

29

鋰電池隔膜

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附加值高,市場需求快速增長

在鋰電池結構中,隔膜是關鍵的內層組件之一,也是技術壁壘最高的一種高附加值材料,約占鋰電池成本的30%。近年來,在新能源汽車、3C產品等市場需求的推動下,鋰電池隔膜的市場需求快速增長。

消費電子產品電池

Source:圖蟲創意

30

鋰電池隔膜涂布超細氧化鋁粉體材料

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5G時代突破“散熱”難題的重要材料

動力鋰電池使用安全性的保障

隔膜是直接決定電池安全性能的關鍵材料,隨著鋰離子電池容量的不斷提高,內部蓄積的能量越來越大,有可能出現溫度過高使隔膜被融化而造成短路。如果在隔膜上涂上一層超細超純氧化鋁涂層,就能避免電極之間短路,提高鋰電池的使用安全性。

鋰電池隔膜

Source:Toray官網

31

電解銅箔

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電子產品信號與電力傳輸的“神經網絡”,高檔銅箔嚴重依賴進口

電解銅箔是制造覆銅板(CCL)及印刷電路板(PCB)的重要材料,行業具有投資成本高、生產技術難以復制以及專業人才緊缺等特征,企業進入壁壘較高。目前,對于技術含量和附加值較高的高密度互連板(簡稱HDI)內層用銅箔和柔性電路板(簡稱FPC)用銅箔,幾乎都是從日本、韓國進口。

銅箔

Source:圖蟲創意

32

動力電池電解液添加劑

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動力電池電解液的價值核心,是制約動力電池發展的關鍵因素之一

動力鋰電池作為目前主流的新能源汽車動力技術之一,是新能源汽車的核心零部件。目前電解液是制約動力電池發展的關鍵因素之一,決定了電池的循環、高低溫和安全性能。添加劑是電解液的價值核心,對電解液的浸潤性、阻燃性能、成膜性能等均有顯著的影響,也是高性能電解液開發的關鍵。

電解液

Source:圖蟲創意

33

鋁塑膜

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軟包鋰電池的核心材料,目前市場被日韓企業壟斷

鋰電池用鋁塑膜是軟包鋰電池電芯封裝的關鍵材料,相比硬殼電池具有質量輕、安全系數高、可循環性能好等優勢,對電池的諸多性能有著重要的影響,目前市場主要被日韓企業壟斷。

軟包鋰電池

Source:LG官網

34

質子交換膜

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成本占整個燃料電池堆的12%,技術壁壘高

質子交換膜是燃料電池的核心部件膜電極的重要組成部分,成本占整個燃料電池堆的12%,其性能對質子交換膜燃料電池(PEMFC)的使用性能、壽命、成本等有決定性的影響,技術壁壘較高。

氫燃料電池

Source:圖蟲創意

35

氫燃料電池催化劑

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氫燃料電池電堆的關鍵部件,清潔能源的驅動力

氫燃料電池催化劑關系到燃料電池電堆的性能和壽命,由于其原材料鉑和鉑碳顆粒價格高昂,使得催化劑成為氫燃料電池核心部件電堆中成本最高的部件之一。

氫燃料電池城市公交車

36 氣體擴散層材料

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國產化突破對燃料電池的成本降低與推廣應用具有重要意義

在質子交換膜燃料電池中,氣體擴散層的主要作用是支撐催化劑,以及為參與反應的氣體和生成的水提供傳輸的通道,是膜電極的關鍵組成材料之一,其國產化突破與量產,對中國燃料電池的成本降低與推廣應用具有重要價值。

氫燃料電池飛機

Source:cnBetaCOM

37 高性能碳纖維及其復合材料

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輕量化之王、“瘦身革命”的領導者

碳纖維作為一種性能優異的戰略性新材料,其密度不到鋼的1/4、強度卻是鋼的57倍。與鋁合金結構件相比,碳纖維復合材料減重效果可達到%40%;與鋼類金屬件相比,碳纖維復合材料的減重效果可達到60%80%。

碳纖維釣魚竿

Source:創新材料館?

38 高性能對位芳綸纖維及其復合材料

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合成鋼絲,有“全能纖維”的美稱

對位芳綸纖維是一種極其重要的戰略物質,在相當長的時期內,其技術和市場都被美國、日本等少數國家控制,我國對該產品的需求基本全部依賴進口。近些年來,我國對位芳綸纖維的研究開發卓有成效,技術壁壘被不斷攻破。

防彈衣帽

Source:泰和新材官網

39 超高分子量聚乙烯纖維及其復合材料

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逐步取代芳綸,成為防彈領域的首選

超高分子量聚乙烯纖維與碳纖維、芳綸纖維并稱為世界三大高科技纖維,鑒于其質輕、高強、比能量吸收高等特點,已逐步取代芳綸纖維,成為個體防彈領域的首選纖維。

超高分子量聚乙烯纖維繩纜

Source:湖南中泰官網

40 反滲透膜

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堪稱體外的高科技人工腎臟,解決水資源問題的主要途徑

隨著我國水資源問題的日趨嚴峻及環保政策對工業用水的不斷施壓,海水淡化行業快速發展,高效的反滲透海水淡化技術逐漸成為解決水資源問題的主要途徑。反滲透膜是實現反滲透技術的核心元件,正逐漸成為制膜企業重點布局的產品。

漢堡港金屬蛋的海水淡化廠

Source:圖蟲創意

41 醫用級鈦粉與鎳鈦合金粉

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推動個性化醫療大放異彩

《新材料產業發展指南》在突破重點應用領域急需的新材料中提到,要大力發展醫用增材制造技術,突破醫用級鈦粉與鎳鈦合金粉等關鍵原料制約。

3D打印技術正在推動著醫療衛生產業的變革,鈦及鈦合金作為性能優異的生物醫用材料,

正以驚人的速度在發展。二者的結合,將助推個性化醫療大放異彩。

骨骼修復

Source:圖蟲創意

42 苯乙烯類熱塑性彈性體

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替代傳統醫用塑料的首選材料

傳統的含鄰苯類增速劑的PVC醫用材料,因存在影響人體健康的隱患,被淘汰是必然結局。苯乙烯類熱塑性彈性體在排除了對人體各種安全隱患之后,表現出卓越的性能,成為替代傳統醫用塑料的首選材料。

密封塞

Source:圖蟲創意

43 新型醫用敷料

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基于“濕性傷口愈合”理念,可加速創面修復、縮短病程

隨著社會的進步和人們生活水平的提高,患者對傷口愈合、舒適度等要求也更加嚴格。新型醫用敷料可以加速創面修復,減少傷口感染,縮短病程,減輕患者痛苦等,相比傳統敷料有更大的市場潛力。

紗布及繃帶

Source:圖蟲創意

44 碲鋅鎘晶體

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用于安檢和醫療檢查,大大減少輻射對身體的危害

碲鋅鎘晶體是極具工程意義和戰略意義的功能材料,相較于閃爍體探測器,它的能量和空間分辨率更高。未來碲鋅鎘晶體將助力實現安檢中的液體檢測和精準檢測,使得液體可以帶上飛機、雨傘和充電寶無需在安檢時取出,同時可以實現醫療CT和骨密度儀輻射劑量的降低,讓孕婦、老人和孩子也可以做相關的檢查,還可以實現腫瘤的早期檢測等。

CT掃描儀

Source:圖蟲創意

45 人工晶狀體

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人工透鏡,是取代天然晶狀體的高科技產物

人工晶狀體是一種高科技產物,通過植入人工晶狀體治療白內障是目前最有效的手段。但是國內相關產品發展滯后,市場基本被國外產品壟斷,尤其是軟性人工晶狀體,基本依賴進口,價格昂貴。

白內障手術移植人工晶狀體

Source:圖蟲創意

46 高頻覆銅板

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高頻高速時代下的關鍵材料,決定印刷電路板的命脈

高頻覆銅板是一類應用在高頻下具有高速信號、低損耗傳輸特性的PCB基板材料,處于覆銅板行業金字塔的頂端,行業門檻最高。它是5G高頻高速時代通信行業發展的關鍵材料,印刷電路板的命脈主要取決于它。

移動通信基站

Source:圖蟲創意

47 碳/碳復合材料

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高強、高模、高導熱,是最有發展前途的高溫材料之一

碳/碳復合材料是碳纖維及其織物增強的碳基復合材料,具有質量輕、耐燒蝕性好、抗熱沖擊好、高溫強度高、可設計性強等突出特點,被認為是最有發展前途的高溫材料之一。

碳/碳墊片

Source:超碼科技官網

48 碳/陶復合材料

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被譽為目前剎車材料性能的最高水平

碳/陶復合材料是碳纖維增強碳化硅陶瓷復合材料,是新一代飛機和汽車剎車材料中公認的最理想的高溫結構材料和摩擦材料,同時也被譽為目前剎車材料性能的最高水平。

采用了碳/陶復合材料的殲戰斗機

Source:圖蟲創意

49 金屬基復合材料

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現代復合材料的一個重要分支,是理想的航天器材料

金屬基復合材料具有高比強度、比彈性模量、良好的高溫性能和耐磨性、熱膨脹系數小、良好的斷裂韌性和抗疲勞性能等一系列優異性能,是理想的航天器材料。

飛機噴氣發動機

Source:圖蟲創意

50 高性能釹鐵硼

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第三代稀土永磁材料,性能卓越的磁材后起之秀

釹鐵硼是第三代稀土永磁材料,因其優異的性能被稱為“磁王”。高性能釹鐵硼主要應用于高技術壁壘領域的電機、壓縮機、傳感器等。

汽車驅動電機

Source:圖蟲創意

51 稀土儲氫材料

上榜理由

21世紀綠色能源領域的戰略材料

稀土儲氫材料在較低溫度下可吸放氫氣,是一種極具發展潛力的功能材料和能源材料,也是21世紀綠色能源領域的戰略材料。

鎳氫電池

Source:圖蟲創意

52 高效發光稀土功能材料

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制造高效節能電光源不可缺少的材料,可節電高達80%

用稀土三基色熒光燈代替普通白熾燈,可節電高達80%,不但可以提高照明質量,而且生產過程污染小,是一種“綠色照明”材料。彩色電視也正是由于采用了稀土熒光燈才使得畫面色彩純正,能逼真地再現出五光十色的大千世界。

節能燈

Source:圖蟲創意

53 立方氮化硼

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超硬材料,是磨削技術界的革命性材料

立方氮化硼具有很高的硬度、熱穩定性和化學惰性,并且對鐵系金屬元素有較大的化學穩定性。立方氮化硼的使用是金屬加工領域的一次重大突破,使得磨削技術發生革命性變化,是高檔數控機床和機器人應用領域急需的新型材料。

鉆頭

Source 圖蟲創意

54 高性能氮化鋁陶瓷

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新一代大規模集成電路、半導體模塊電路及大功率器件的理想散熱和封裝材料

氮化鋁由于具有高熱傳導率、高絕緣電阻系數、優越的機械強度及抗熱震性等特性,成為重要的精密陶瓷材料。高性能氮化鋁陶瓷更是新一代大規模集成電路、半導體模塊電路及大功率器件的理想散熱和封裝材料。

電子元件材料—氮化鋁陶瓷基板

Source 潮州三環官網

55 高溫合金

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航空發動機必不可少的材料,進口替代市場前景廣闊

高溫合金是航空發動機必不可少的材料,在世界先進航空發動機研制中,高溫合金用量已占到發動機總量的40%60%,我國高溫合金行業長期處于供不應求的狀態,年市場缺口近1萬噸,軍用航空發動機高溫合金約有40%依賴進口,進口替代市場前景廣闊。

飛機引擎

56 高熵合金

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合金材料界的“新秀”,或成下一代合金標桿

高熵合金突破了傳統材料的設計觀念,是一種全新的合金設計理念,在機械性能、耐腐蝕、耐磨損、磁學性能、抗輻照等方面都表現優異,或成下一代合金標桿。

高速切削刀具

Source:圖蟲創意

57 鋁鋰合金

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各國爭相發展的重要航空材料

鋁鋰合金是近年來航空航天材料中發展最為迅速的一種先進輕量化結構材料,具有諸多優異的綜合性能,是當前各國爭相發展的一種重要航空材料。

“奮進號”航天飛機

Source:圖蟲創意

58 鎂鋰合金

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超輕質合金,軍民兩用的輕量化材料

鎂鋰合金是目前密度最小的超輕質合金,具有較高的比強度和比剛度,減震性和電磁屏蔽性較好,是宇航、兵器行業中最理想的輕質結構材料之一,被譽為未來最“綠色環?!钡母锩圆牧?。

戰斗機控制艙

Source:圖蟲創意

59 高強度不銹鋼

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航空產品高性能、長壽命與高可靠性的重要基礎

在飛機的制造中,盡管鋼的比重在下降,但是由于鋼的高強度、高韌性、高耐應力腐蝕開裂以及良好的抗沖擊性能,飛機的一些關鍵承力結構件仍在繼續使用高強度不銹鋼,它是航空產品達到高性能、長壽命與高可靠性的重要基礎。

飛機起落架

Source:圖蟲創意

60 石墨烯

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最薄且最堅硬的納米材料,將開啟超多領域的新“烯”望

石墨烯是目前世界上最薄且最堅硬的納米材料,它幾乎完全透明,只吸收23%的光,導熱系數高達5300 W/m·K(高于碳納米管),常溫下電子遷移率超過15000cm2/V·s(高于碳納米管和硅晶體),電阻率只有106 Ω·cm,為目前世界上電阻率最小的材料,未來將在超多領域引發顛覆性的技術產業革命。

石墨烯新型顯示

Source:圖蟲創意

61 富勒烯

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推動個性化醫療大放異彩

具有完美的三維拓撲對稱結構,有“納米王子”的美譽

富勒烯具有完美的三維拓撲對稱結構、在納米尺度范圍內特殊的穩定性,以及奇異的電子結構,使其在許多高新技術領域的應用潛力巨大,其代表成員C60更被譽為“納米王子”。

磁共振成像掃描儀

Source:圖蟲創意

62 形狀記憶合金

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擁有“記憶”的智能材料

形狀記憶合金,顧名思義,是擁有“記憶”效應的合金材料,能夠記憶其初始形狀,且同時具有傳感和驅動的功能,是一種智能材料。

機器人手臂

Source:圖蟲創意

63 3D打印材料

上榜理由

3D打印技術的物質基礎,決定3D打印發展的廣度和深度

3D打印又稱增材制造,被譽為“第三次工業革命”的技術核心。3D打印材料是3D打印技術的物質基礎,也是當前制約3D打印產業發展的重要因素,決定著3D打印技術是否能有更廣泛的應用。

3D打印藝術品

Source:圖蟲創意

64 微球

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液晶屏的骨頭、芯片的腳,是中國制造的一條短腿

手機屏幕里,每平方毫米要用一百個微球,間隔物微球撐起了兩塊玻璃面板,相當于骨架。

芯片電路常用焊錫連接,但現在的芯片太小,引腳小到看不清,導電金球就替代了焊錫。僅微電子領域,中國每年就要進口價值幾百億元的微球,它是中國制造的一條短腿,國產化替代需求強烈。

顯示面板

Source:圖蟲創意

65 氣凝膠

上榜理由

隔熱性能優越、保溫性能突出

氣凝膠的熱導率極低,與傳統保溫隔熱材料相比,在同等隔熱效果下,氣凝膠材料厚度只有傳統保溫隔熱材料的1/21/5,可以為服役場所節省更多空間。

航天飛船隔熱保溫材料

Source:圖蟲創意

66 超導材料

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10人曾因它而獲得諾貝爾物理學獎

超導材料不僅在臨界溫度下具有零電阻特性,而且在一定條件下還具有常規導體完全不具備的電磁特性,因而在電氣與電子工程領域具有廣泛的應用價值。曾有10人因超導材料的研究成果而獲得諾貝爾物理學獎。

磁懸浮列車

Source:圖蟲創意

67 離子液體

上榜理由

綠色催化劑,被稱為“未來的溶劑”

離子液體是低溫或室溫熔融鹽,可作為綠色催化劑和溶劑,實際應用時可根據使用條件設計合成出具備特殊功能的離子液體新材料,因此被稱為“未來的溶劑”。

離子液體用于鋰離子電池電解液

Source:超碼科技官網

68 液態金屬

上榜理由

未來輕合金材料的顛覆者

液態金屬是一種具有非晶態原子結構的金屬合金,它的出現被認為是繼銅、鐵和鋼,以及塑料之后的第三次材料革命,或將成為未來輕合金材料的顛覆者。

電力變壓器

Source:圖蟲創意

69 生物可降解材料

上榜理由

“白色污染”的有效解決途徑

生物可降解材料作為一種可自然降解的材料,在環保方面起到了獨特的作用,其研究和開發已得到迅速發展,被認為是“白色污染”的有效解決途徑。

可降解手術縫合線

Source:圖蟲創意

70 碳納米管導電劑

上榜理由

綜合性能優異的鋰電池導電劑,漸成主流

碳納米管作為鋰電池的導電劑,較其它類型的導電劑,可以提高電池的容量、循環穩定性和循環壽命等。目前,添加碳納米管作為鋰電池導電劑,提高電池性能的產業化應用,是鋰電池領域的重要研究方向。

鋰電池

71 全息膜

圖片來源:Nobelus

突破性:全息膜是具有劃時代專利技術的投影膜,具有獨特的高清晰透明顯像特性。它可以提供空中動態顯示,同時能讓觀眾透過投影膜看見背后的景物,并且可以與互動軟件組合,產生三位立體互動影像,使觀者產生身臨其境、玩轉空間的感覺。

發展趨勢:分子級別的納米光學組件將是其發展趨勢,其次是輕薄內部蘊含先進精密光學結構,可用于電子器件、光學薄膜等。

研究機構:Excelite、Multiay、Mindiamart、ACF Technology、上海奧德思智能科技有限公司、浙江大高包裝材料有限公司等。

72 金屬氫

圖片來源:圖蟲創意

突破性:金屬氫是液態或固態氫在上百萬大氣壓的高壓下變成的導電體,它的導電性類似于金屬,故稱金屬氫,是一種高密度、高儲能的材料。據預測,金屬氫是一種室溫超導體,且儲藏著巨大的能量,其能量比普通TNT炸藥大3040倍。

潛在應用:能量密度很高的化學燃料(如:火箭燃料)、航天級新概念武器、發電儲能材料、新火藥等。

研究機構:哈佛大學、愛丁堡大學等。

73 超固體

圖片來源:蘇黎世聯邦理工學院

突破性:超固體是一種具備超流體特性的固體,是集“超流體+固體”特性于一身的物質,即既有晶體中原子規則排列的特征,又可以像超流體一樣無摩擦地流動。這種新物質形態只能存在于極低溫且超高真空的條件下,這意味著目前我們還無法將其應用普遍化。

潛在應用:超導磁體、超導傳感器、能量傳輸等領域。

研究機構:賓夕法尼亞州立大學、瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH)、美國麻省理工學院(MIT)等。

74 木材海綿

圖片來源:ACS Nano

突破性:木材海綿是通過化學處理有序剝離出木材細胞壁中木質素和半纖維素,保留纖維素骨架,然后經冷凍干燥而成。木材海綿吸油性非常好,吸收量是其自身重量的1646倍,且可重復使用多達10次。這種新型海綿在容量、質量和可重復使用性方面超越了我們今天使用的所有其它海綿或吸收劑。

潛在應用:石油和化學品泄漏對世界各地的水體造成了嚴重的污染,木材海綿能夠有效解決這個問題,成為清理海洋石油和化學品污染的有效途徑。

研究機構:中國林業科學研究院等。

75 時間晶體

圖片來源:哈佛大學

突破性:時間晶體也叫四維晶體,不同于一般晶體由規則原子結構在空間中重復排列,時間晶體的原子結構是在特定條件下沿著時間軸呈現周期性變化,它在基態時也會維持振蕩的狀態,所以是一種非平衡態的物質。時間晶體是一種全新的物質形態,將為物理學研究打開一個新大門,回答與物質本性有關的各種基本問題。

潛在應用:時間晶體未來將在量子計算機、超高靈敏度傳感器等領域有重要應用,甚至可以通過時間晶體開發出復雜的時空晶體,將人腦的意識上傳到時空晶體,把人的記憶保存起來。

研究機構:哈佛大學、馬里蘭大學、麻省理工大學、Cornell University、加利福尼亞大學伯克利分校等。

76 冷沸材料

圖片來源:圖蟲創意

突破性:冷沸材料隨著溫度的下降依次呈現出固態、液態和氣態。聚集態的冷沸材料愈熱強度愈高,冷沸金屬材料最高耐受溫度可達100 ℃,在常溫及高溫時均可保持電超導和磁超導特性;冷沸非金屬材料可耐7400℃ 的高溫,是優秀的耐磨和阻磁材料。

潛在應用:航空航天發動機和飛行器、超級機械、電子設備等領域。

研究機構:北京航空航天大學等。

77 微格金屬

圖片來源:卡爾斯魯厄理工學院

突破性:微格金屬是波音公司展示的世界上最輕的金屬材料,9999%中空結構,它由微型空心管連接而成,空心管直徑約100μm,壁厚只有100nm,它們互相連接,構成了開放的蜂窩狀聚合物結構。這種創新材料比泡沫塑料還要輕100倍,同時又堅硬且牢固。

潛在應用:電池電極、催化劑載體、未來航空飛行器的制造等,微格金屬材料可以確保美國宇航局降低深太空探索航天器40%的質量,從而能夠更深入更廣泛地探索宇宙世界。

研究機構:波音公司、美國宇航局等。

78 量子金屬

圖片來源:Rey Theory Group

突破性:量子金屬是一種獨特的二維材料,具有絕緣和超導特性,同時能夠保持普通金屬的特性。這種新材料在溫度低于零下272℃時轉變為超導狀態,在強磁場作用下將成為絕緣體,而在中等強度磁場中則變成量子金屬。

發展趨勢:超低溫導電性,正常金屬存在于兩個維度狀態的可能性研究。

研究機構:俄羅斯遠東聯邦大學、俄羅斯科學院遠東分院、日本東京大學等。

79 鉑金合金

圖片來源:蘭迪蒙托亞

突破性:這種合金由10%的金和90%的鉑制成,所得材料的耐磨性比高強度鋼還高100倍,與大自然中的鉆石、藍寶石等材料處于同一級別。

潛在應用:新型發電系統、發動機等。

研究機構:桑迪亞國家實驗室等。

80 光子晶體

圖片來源:National Research Tomsk State University

突破性:光子晶體是由周期性排列的不同折射率的介質所制造的規則光學結構,具有光子帶隙因而能夠阻斷特定頻率的光子。光子晶體具有的速度快、靜止質量為零、彼此間不存在相互作用等優勢,此外還有電子所不具備的頻率和偏振等特征。光子晶體的出現,使人們操縱和控制光子的夢想成為可能。

應用趨勢:目前光子晶體最成功的應用是光子晶體光纖,近些年來基于光子晶體的全新光子學器件(如反光鏡、放大器、彎曲光路、超棱鏡、激光器、非線性開關、光子纖維和發光二極管等)相繼被提出,未來在新的納米技術、光計算機、激光器、光子器件、芯片、光通訊、生物等前沿領域光子晶體將有廣泛的應用前景。

研究機構:Alnair Labs、Yenista、CILAS, Neport、上海瞬渺光電技術有限公司、北京凌云光子有限公司、江蘇法爾勝光子有限公司、上海光機所、馬德里理工大學等。

81 4D打印材料

圖片來源:Pinterest

突破性:4D打印材料是一種能夠自動變形的材料,直接將設計內置到物料當中,不需要連接任何復雜的機電設備,就能按照產品設計自動折疊成相應的形狀。這是一種無需打印機器就能讓材料快速成型的革命性新技術,其大小形狀可以隨時間變化,記憶合金材料是關鍵。

潛在應用:家具制造、建筑、宇宙航天等領域。

研究機構:俄羅斯遠東聯邦大學、日本東京大學等。

82 量子隱形材料

圖片來源:inhabitat

突破性:“量子隱形”材料完全可以在不借助其它技術的情況下實現隱形,甚至可以逃過紅外望遠鏡和熱力學設備的追蹤?!傲孔与[形”材料制成的衣服,通過反射穿衣者身邊的光波,使得穿著這種衣服的人達到“隱形”的效果。

潛在應用:軍事、觸摸屏、顯示器、薄膜太陽能電池。

研究機構:Hyperstealth Biotechnology、中國科學技術大學、清華大學等。

83 磁流體材料

圖片來源:圖蟲創意

突破性:磁流體是一種新型的功能材料,既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性,是由直徑為納米量級(10 nm以下)的磁性固體顆粒、基載液(也叫媒體)以及界面活性劑三者混合而成的一種穩定的膠狀液體。

潛在應用:磁密封、磁制冷、磁熱泵等領域。

研究機構:美國ATA應用技術公司、日本松下、湖南維格磁流體股份有限公司、北京市神然磁性流體技術有限公司等。

84 錫烯

圖片來源:ProDigitalWeb

突破性:錫烯是單層錫原子構成的厚度小于04納米的二維晶體,可在常溫下達到100%導電率的超級材料,其導電性只存在于材料的邊緣或表面,而不是內部。錫烯的拓撲超導性和室溫下無耗散導電,可實現室溫下無能量損耗的電子輸運。

潛在應用:高集成度的電子器件。

研究機構:美國能源部SLAC國家加速實驗室、斯坦福大學、德國維爾茨堡大學、上海交通大學、清華大學等。

85 硼墨烯

圖片來源:Material scientist

突破性:硼墨烯是具有單層平面原子結構的二維硼,其結構是36個硼原子形成三個相互連接的準平面環,在中間留下一個六邊形的空洞。硼墨烯在納米尺度表現出很多金屬特性,且其導電屬性具有方向性。

潛在應用:航空航天、納米級電子設備、微型機械設備、光伏發電等領域。

研究機構:美國能源部阿貢國家實驗室、西北大學、紐約州立大學石溪分校、美國布朗大學、清華大學等。

86 自修復材料

圖片來源:MacroChem Research

突破性:自修復材料是一種可以感受外界環境的變化,集感知、驅動和信息處理于一體,通過模擬生物體損傷自修復的機理,在材料受損時能夠進行自我修復的智能材料。

潛在應用:軍用裝備、電子產品、汽車、飛機、建筑材料等領域。

研究機構:麻省理工學院、美國伊利諾伊大學、米其林、日本國家材料科學研究所(NIMS)、橫濱國立大學、東京大學等。

87 耐3000℃燒蝕的陶瓷材料

圖片來源:connecticum

突破性:超高溫陶瓷是指具有3000℃以上的高熔點,并具有優良的高溫抗氧化性、耐燒蝕性和抗熱震性的一類陶瓷材料,主要是IV B、VB族過渡金屬的硼化物、碳化物及其復合材料。目前,超高溫陶瓷在溫度達到1600℃時仍具有較好的抗氧化性。

潛在應用:超高溫陶瓷材料主要用于高超音速導彈、航天飛機等飛行器的熱防護系統如翼前緣、端頭帽以及發動機的熱端,是難熔金屬的替代者、超高溫領域最有前景的材料之一。

研究機構:中南大學、美國Sandia National Labs、英國倫敦帝國理工學院、航天703所、中材山東工陶院、中科院金屬所、中科院上硅所、哈爾濱工業大學、西北工業大學等。

88 讓皺紋消失的材料

圖片來源:西班牙《阿貝賽報》

突破性:將這種細膩而柔滑的硅基擬膚聚合物涂在皮膚上,能夠瞬間拉緊皮膚、消除下垂,在不知不覺間讓皺紋消失,幫助人們保持肌膚的年輕狀態。

潛在應用:護膚品開發、皮膚病治療等領域。

研究機構:麻省理工學院等。

89 永遠不會變干的材料

圖片來源:西班牙《阿貝賽報》

突破性:由聚合物和水制成的材料,可導電,而且不會變干。

潛在應用:人造皮膚、具有仿生功能的柔性機器人等。

研究機構:麻省理工學院等。

90 堅如巖石的涂層材料

圖片來源:橡樹嶺國家實驗室

突破性:這類涂層材料是專門為工業鉆頭和鉆孔工具專門設計的鐵基玻璃狀合金涂層,它在重載下更能抵抗斷裂。該涂層的成本遠遠低于普通材料,如碳化鎢鈷硬質合金,并且其較長的使用壽命也提高了隧道掘進過程的效率。

潛在應用:工業,制造,建筑等。

研究機構:橡樹嶺國家實驗室、Larence Livermore國家實驗室、Colorado礦業大學等。

91 分子強力膠

圖片來源:牛津大學SpyBiotech

突破性:從化膿鏈球菌侵入細胞后釋放出的蛋白獲得靈感,這種蛋白能夠分為兩部分,但當它們再相遇時,會像膠一樣結合在一起。由這兩部分蛋白組成的膠,稱為分子強力膠。這種膠的粘結強度高、耐高低溫性能好,能同時承受酸和其它惡劣環境。

潛在應用:

① 可用作癌癥的診斷手段;

② 分子強力膠可粘結金屬,塑料及其它種類物質,解決了原有各種漆都與金屬粘附不強的問題。

研究機構:牛津大學等。

92 可編程水泥

圖片來源:萊斯大學

突破性:通過控制水化硅酸鈣(CSH)結晶、粒子特殊微觀形狀,從而將水泥顆?!熬幊獭背商囟ǖ男螤?,這樣可編程的微??梢允沟貌牧厦芏雀?,孔隙更少,具備防水和牢固的微觀結構。

潛在應用:建筑、工業等領域。

研究機構:萊斯大學等。

93 可阻擋陽光的玻璃涂層

圖片來源:澳大利亞皇家墨爾本理工大學

突破性:是一種新型涂料,可以自行調節玻璃的透明度,對于67oC以上的溫度,這種透明涂層將變成反射金屬般的光潔度來反射陽光。

潛在應用:建筑,交通運輸等領域。

研究機構:澳大利亞皇家墨爾本理工大學等。

94 可替代空調的墻體材料

圖片來源:ArchDaily

突破性:Hydroceramics由水凝膠氣泡組成,它在水中可以擴大到原先體積的400倍?;谶@種屬性,其吸收的液體會在炎熱的天氣蒸發到周圍空氣,從而起到降溫的作用。并且一個下雨天就足以讓氣泡充滿并重新準備好啟動過程,從而節省能源消耗并確??沙掷m使用。

潛在應用:建筑等。

研究機構:加泰羅尼亞高級建筑研究所(IAAC)等。

95 過渡金屬硫化物

圖片來源:佛羅里達大學

突破性:過渡金屬硫化物(TMDC)具有簡單的二維結構,是可比肩石墨烯的超級創新材料。它通常由過渡金屬元素M(如:鉬、鎢、鈮、錸、鈦等)與硫族元素X(如:硫、硒、碲等)組成,化學式為MX2。由于相對成本較低,并且更易于制成非常薄且穩定的圖層,同時具有半導體特性, TMDC成為光電子學領域的理想材料。

潛在應用:

① 如果電子和真空洞被注入TMDC,當它們相遇時就會再次組合然后釋放光子,這種光電相互轉化的能力使得TMDC有望被用于光傳輸信息領域,用作微小的低功率光源或激光;

② TMDC可以和各種二維材料結合制備異質結,并且很少出現晶格失配的問題,這種異質結光電器件有望在更廣泛的光譜范圍內表現出良好的器件性能。

研究機構:中國科學技術大學、北京航空航天大學、中國石油大學、中國石油天然氣集團公司催化重點實驗室等。

66 納米點鈣鈦礦

圖片來源:卡爾斯魯厄理工學院

突破性:納米點鈣鈦礦具有巨磁阻、高離子導電性、對氧析出和還原起催化作用等特性。

潛在應用:催化、存儲、傳感器、光吸收等領域。

研究機構:埃普瑞、AlfaAesar等。

97 超材料

圖片來源:卡爾斯魯厄理工學院

突破性:超材料具有常規材料不具有的物理特性,如負磁導率、負介電常數等。

發展趨勢:改變傳統根據材料的性質進行加工的理念,可根據需要來設計材料的特性。

研究機構:桑迪亞國家實驗室、波音公司、Kymeta、深圳光啟研究院、國民技術等。

98 超薄鉑

圖片來源:Gokcen / NIST

突破性:超薄鉑是一種快速、廉價地沉積鉑超薄層的新方法,可減少用于燃料電池催化劑的金屬用量,從而大大降低其成本。

潛在應用:氫燃料電池等。

研究機構:美國國家標準和技術研究所等。

99 仿生塑料

圖片來源:哈佛大學Wyss研究所

突破性:該材料是從丟棄的蝦殼中提取的殼質和來源于蠶絲的絲素蛋白組成,復制了昆蟲表皮的強度、耐久性和多功能性。

潛在應用:

① 可用于制造迅速降解的垃圾袋、包裝材料和尿布;

② 作為一種特別堅固的生物相容性材料,它也可用于縫合承受高負荷的傷口,例如疝修補或作為組織再生的支架。

研究機構:哈佛大學等。

100 無限可回收的塑料

圖片來源:圖蟲創意

突破性:可以無限期地回收利用,同時保持塑料的性能。

潛在應用:現有塑料的替代品。

研究機構:科羅拉多州立大學等。

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