未來最有潛力的20種新材料

2021-03-04 09:45:18 字數 3337 閱讀 2683

2023年度評未來最有潛力的20種新材料

1. 石墨烯

突破性:非同尋常的導電性能、極低的電阻率極低和極快的電子遷移的速度、超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性。

發展趨勢:2023年諾貝爾物理學獎造就近年技術和資本市場石墨烯炙手可熱,未來5年將在光電顯示、半導體、觸控螢幕、電子器件、儲能電池、顯示器、感測器、半導體、航天、軍工、複合材料、生物醫藥等領域將爆發式增長。

主要研究機構(公司):graphene technologies,angstron materials,graphene square,常州第六元素,寧波墨西等。

2. 氣凝膠

突破性:高孔隙率、低密度質輕、低熱導率,隔熱保溫特性優異。

發展趨勢:極具潛力的新材料,在節能環保、保溫隔熱電子電器、建築等領域有巨大潛力。

主要研究機構(公司):阿斯彭美國,w.r. grace,日本fuji-silysia公司等

3. 碳奈米管

突破性:高電導率、高熱導率、高彈性模量、高抗拉強度等。

發展趨勢:功能器件的電極、催化劑載體、感測器等。

主要研究機構(公司):unidym, inc.,toray industries,inc.

,bayer materials science ag,mitsubishi rayon co., ltd.深圳市貝特瑞,蘇州第一元素等。

4. 富勒烯

突破性:具有線性和非線性光學特性,鹼金屬富勒烯超導性等。

發展趨勢:未來在生命科學、醫學、天體物理等領域有重要前景,有望用在光轉換器、訊號轉換和資料儲存等光電子器件上。

主要研究機構(公司):michigan state university,廈門福納新材等。

5. 非晶合金

突破性:高強韌性、優良的導磁性和低的磁損耗、優異的液態流動性。

發展趨勢:在高頻低損耗變壓器、移動終端裝置的結構件等。

主要研究機構(公司):liquidmetal technologies, inc.,中科院金屬所,比亞迪股份****等。

6. 泡沫金屬

突破性:重量輕、密度低、孔隙率高、比表面積大。

發展趨勢:具有導電性,可替代無機非金屬材料不能導電的應用領域;在隔音降噪領域具有巨大潛力。

主要研究機構(公司):alcan(美國鋁業),rio tinto,symat,norsk hydro等。

7. 離子液體

突破性:具有高熱穩定性、寬液態溫度範圍、可調酸鹼性、極性、配位能力等。

發展趨勢:在綠色化工領域,以及生物和催化領域具有廣闊的應用前景。

主要研究機構(公司):solvent innovation公司,巴斯夫,中科院蘭州物理研究所,同濟大學等。

8. 奈米纖維素

突破性:具有良好的生物相容性、持水性、廣範圍的ph值穩定性;具有奈米網狀結構,和很高的機械特性等。

發展趨勢:在生物醫學、增強劑、造紙工業、淨化、傳導與無機物復合食品、工業磁性複合物方面前景巨大。

主要研究機構(公司):cellu force公司(加拿大),us forest service(美國林務局),innventia公司(瑞典)等。

9. 奈米點鈣鈦礦

突破性:奈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。

發展趨勢:未來在催化、儲存、感測器、光吸收等領域具有巨大潛力。

主要研究機構(公司):埃普瑞,alfaaesar等。

10. 3d列印材料

突破性:改變傳統工業的加工方法,可快速實現複雜結構的成型等。

發展趨勢:革命性成型方法,在複雜結構成型和快速加工成型領域,有很大前景。

主要研究機構(公司):object公司,3dsystems公司,stratasys公司,華曙高科等。

11. 柔性玻璃

突破性:改變傳統玻璃剛性、易碎的特點,實現玻璃的柔性革命化創新。

發展趨勢:未來柔性顯示、可折疊裝置領域,前景巨大。

主要研究機構(公司):康寧公司,德國肖特集團等。

12. 自組裝(自修復)材料

突破性:材料分子自組裝,實現材料自身「智慧型化」,改變以往材料製備方法,實現材料的自身自發形成一定形狀和結構。

發展趨勢:改變傳統材料製備和材料的修復方法,未來在分子器件、表面工程、奈米技術等領域有很大前景。

主要研究機構(公司):美國哈佛大學等。

13. 可降解生物塑料

突破性:可自然降解,原材料來自可再生資源,改變傳統塑料對石油、天然氣、煤炭等化石資源的依賴,減少環境汙染。

發展趨勢:未來替代傳統塑料,具有前景巨大。

主要研究機構(公司):natureworks,basf,kaneka公司等。

14. 鈦炭複合材料

突破性:具有高強度、低密度,以及耐腐蝕性優異等效能,在航空及民用領域前景無限。

發展趨勢:未來在輕量化、高強度、耐腐蝕等環境應用潛力廣泛。

主要研究機構(公司):哈爾濱工業大學等。

15. 超材料

突破性: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,未來可根據需要來設計材料的特性,潛力無限、革命性。

主要研究機構(公司):波音公司,kymeta公司,深圳光啟研究院等。

16. 超導材料

突破性:超導狀態下,材料零電阻,電流不損耗,材料在磁場中表現抗磁性等。

發展趨勢:未來如突破高溫超導技術,有望解決電力傳輸損耗、電子器件發熱等難題,以及綠色新型傳輸磁懸技術。

主要研究機構(公司):日本住友,德國bruker,中科院等。

17. 形狀記憶合金

突破性:預成型後,在受外界條件強制變形後,再經一定條件處理,恢復為原來形狀,實現材料的變形可逆性設計和應用。

發展趨勢:在空間技術、醫療器械、機械電子裝置等領域潛力巨大。

主要研究機構(公司):有研新材等。

18. 磁致伸縮材料

突破性:在磁場作用下,可產生伸長或壓縮的效能,實現材料變形與磁場的相互作用。

發展趨勢:在智慧型結構器件、減震裝置、換能結構、高精度電機等領域,應用廣泛,有些條件下效能優於壓電陶瓷。

主要研究機構(公司):美國etrema公司,英國稀土製品公司,日本住友輕金屬公司等。

19. 磁(電)流體材料

突破性:液態狀,兼具固體磁性材料的磁性,和液體的流動性,具有傳統磁性塊體材料不具備的特性和應用。

發展趨勢:應用於磁密封、磁製冷、磁熱幫浦等領域,改變傳統密封製冷等方式。

主要研究機構(公司):美國ata應用技術公司,日本松下等。

20. 智慧型高分子凝膠

突破性:能感知周圍環境變化,並能做出響應,具有類似生物的反應特性。

發展趨勢:智慧型高分子凝膠的膨脹-收縮迴圈可用於化學閥、吸附分離、感測器和記憶材料;迴圈提供的動力用來設計「化學發動機」; 網孔的可控性適用於智慧型藥物釋放體系等。

主要研究機構(公司):美國和日本大學。

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