股票代碼：正丹股份 (300641)
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來源：中國(guó)化工信息周刊
新材料是指新近發(fā)展或正在發(fā)展的具有優(yōu)異性能的結(jié)構(gòu)材料和有特殊性質(zhì)的功能材料。
目前，前沿新材料主要包括硼墨烯材料、過渡金屬硫化物、4D打印材料、仿生塑料等，加快布局前沿新材料已成為我國(guó)的重大戰(zhàn)略之一。
下面為大家整理了全球30大最具潛力的前沿新材料，一起來看看它們對(duì)我們未來的生活會(huì)有哪些影響吧！
簡(jiǎn)介：全息膜實(shí)際上一種綜合衍射圖(hologram)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，它是國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)在無論光源是否充足的情況下，都能透過正面及背面兩側(cè)同時(shí)、多角度(即360°) 直接觀看影像的，具有劃時(shí)代專利技術(shù)的投影膜。
全息膜因其可提供空中動(dòng)態(tài)顯示，清晰顯像的同時(shí)，能讓觀眾透過投影膜看見背后景物，又能與互動(dòng)軟件組合，產(chǎn)生三位立體互動(dòng)影像，是觀者產(chǎn)生身臨其境，玩轉(zhuǎn)空間的感覺，具有高清晰、耐強(qiáng)光、超輕薄、抗老化等無可比擬的眾多優(yōu)勢(shì)，而成為未來最具有發(fā)展前景界創(chuàng)匯的材料之一。
未來發(fā)展趨勢(shì)：全息膜因其可提供空中動(dòng)態(tài)顯示，清晰顯像的同時(shí)，能讓觀眾透過投影膜看見背后景物，又能與互動(dòng)軟件組合，產(chǎn)生三位立體互動(dòng)影像，是觀者產(chǎn)生身臨其境，玩轉(zhuǎn)空間的感覺，具有高清晰、耐強(qiáng)光、超輕薄、抗老化等無可比擬的眾多優(yōu)勢(shì)。
而成為未來最具有發(fā)展前景的材料之一。那么，在未來勢(shì)必會(huì)有更多的科研人家，聚焦在全息膜上的研究。
結(jié)合當(dāng)下的材料發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來全息膜的發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下兩方面：
1.分子級(jí)別的納米光學(xué)組件將是發(fā)展趨勢(shì)，即由全像彩色濾光板結(jié)晶體 (HCFC) 為核心材料，融合納米技術(shù)，材料光、光學(xué)高分子等多學(xué)科成果生產(chǎn)而成。
2.輕薄內(nèi)部蘊(yùn)含先進(jìn)的精密光學(xué)結(jié)構(gòu)，以達(dá)致高清晰、高亮度的完美顯像。成像效果卓越畫面晶瑩剔透，材料簡(jiǎn)約纖薄傳播設(shè)計(jì)深蘊(yùn)，用于電子器件、光學(xué)薄膜。
可以說，全息膜這項(xiàng)技術(shù)很多國(guó)家都在研制，毫不夸張的說它包含了未來，誰最先掌握并使用這項(xiàng)技術(shù)，誰就最先走入未來的先進(jìn)技術(shù)行列。
02金屬氫
簡(jiǎn)介：金屬氫是液態(tài)或固態(tài)氫在上百萬大氣壓的高壓下變成的導(dǎo)電體，導(dǎo)電性類似于金屬，故稱金屬氫。
金屬氫是一種高密度、高儲(chǔ)能材料，之前的預(yù)測(cè)中表明，金屬氫是一種室溫超導(dǎo)體。
金屬氫內(nèi)儲(chǔ)藏著巨大的能量，比普通TNT炸藥大30~40倍，2017年1月26日，Science雜志報(bào)道哈佛大學(xué)實(shí)驗(yàn)室成功制造出金屬氫。
2017年2月22日，由于操作失誤，這塊地球上唯一的金屬氫樣本消失了，從理論上來看，在超高壓下得到金屬氫是確實(shí)可能的，不過，要得到金屬氫樣品，還有待科學(xué)家們進(jìn)一步研究。
已掌握的超導(dǎo)材料大多需在液氨 (-269℃) 或液氮 (-196℃) 冷卻下使用，這使超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展受到限制，和化學(xué)家不同，天文學(xué)家將氫和氨以外的一切元素統(tǒng)稱為金屬。
在高溫和高壓條件下，氣態(tài)的氫也可以成為電導(dǎo)體的金屬氫，以木星為例：最外層是1000公里厚的氣態(tài)分子氫，再往下是24000公里厚的液態(tài)分子氫，再往下是45000公里厚的液態(tài)金屬氫。
1936年美國(guó)科學(xué)家維那對(duì)氫轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俚膲毫ψ髁耸状斡?jì)算，提出了氫轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俚呐R界壓力是在100萬到1000萬大氣壓的范圍以內(nèi)。
未來發(fā)展趨勢(shì)：金屬氫的超導(dǎo)臨界溫度(即體現(xiàn)超導(dǎo)性質(zhì)主最高溫度)是零下223C零下73°C，可能能夠在固態(tài)二氧化碳(- 78.45℃)溫度下使用，這將大大推動(dòng)超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展。
由于金屬氫是高密度材料，用它作燃料，火箭的體積和重量都會(huì)大大減小，航天事業(yè)將因此而產(chǎn)生巨大的飛躍。
一旦金屬氫問世，就如同當(dāng)年蒸汽機(jī)的誕生一樣，將會(huì)引起整個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域一場(chǎng)劃時(shí)代的革命。
金屬氫是一種亞穩(wěn)態(tài)物質(zhì)，可以用它來做成約束等離子體的”磁籠”，把熾熱的電離氣體”盛裝”起來，這樣，受控核聚變反應(yīng)使原子核能轉(zhuǎn)變成了電能，而這種電能將是廉價(jià)的又是干凈的，在地球上就會(huì)方便地建造起一座座”模仿太陽(yáng)的工廠”，人類將最終解決能源問題。
03超固體
簡(jiǎn)介：超固體其實(shí)對(duì)應(yīng)的是超流體，指的是一種具備超流特性的固體，也就是集”超流體+固體“特性于一身的物質(zhì)。
簡(jiǎn)單來說就是超固體既有晶體態(tài)中原子規(guī)則排布的特征又可以像超流體一樣無摩擦流動(dòng)。
在極低溫下超固體晶體中的空隙能夠集中在起到處流動(dòng)，如果在超固體一側(cè)的空隙中放上固體，那么固體會(huì)隨著這些空隙界創(chuàng)匯起在超固體中隨意穿梭，甚至直接穿梭就如穿墻術(shù)那樣自由穿梭。
未來發(fā)展趨勢(shì)：這種新物質(zhì)態(tài)只能存在于極低溫且超高真空條件下，這意味著至少目前我們還無法將其應(yīng)用普遍化。
不過更深入的理解理解這種明顯矛盾的物質(zhì)狀態(tài)可以幫助我們更好地理解超流和超導(dǎo)的性質(zhì)，從而極大促進(jìn)超導(dǎo)磁體，超導(dǎo)傳感器以及能量傳輸?shù)刃袠I(yè)的發(fā)展。
而在未來，在超固態(tài)，空位將成為相干的實(shí)體，可以在剩下的固體內(nèi)不受阻礙地移動(dòng)，就像超流一樣。
而玻色愛因斯坦凝聚體是一種出現(xiàn)在超冷溫度下的奇異物態(tài)，在如此低的溫度下原子的量子特性變得極其明顯，展現(xiàn)出明顯的波動(dòng)性。
04木材海綿
簡(jiǎn)介：木材海綿是用化學(xué)品處理，剝離半纖維素和木質(zhì)素而成，可以從水中吸收油脂，吸收量是其自身重量的16~46倍，可重復(fù)使用多達(dá)10次。
這種新型海綿在容量，質(zhì)量和可重復(fù)使用性方面超越了我們今天使用的所有其他海綿或吸收劑。
未來發(fā)展趨勢(shì)：石油和化學(xué)品泄漏對(duì)世界各地的水體造成了前所未有的破壞，作為清理海洋中的綠色方式，木海綿能夠有效解決這個(gè)問題。
05時(shí)間晶體
簡(jiǎn)介：時(shí)間晶體英文名為time crystals，也叫時(shí)空晶體（space-time crystals），是一種在空間和時(shí)間上都有周期性結(jié)構(gòu)的四維晶體。
我們?nèi)粘Ｋ佑|的都是固、液、氣三種基本物質(zhì)形態(tài)，但隨著科學(xué)的發(fā)展，物質(zhì)形態(tài)的概念也得到擴(kuò)展，比如等離子體態(tài)、波色-愛因斯坦凝聚態(tài)、超臨界流體等。
時(shí)間晶體是一種全新的物質(zhì)形態(tài)，也是一種打破時(shí)間平移對(duì)稱性的非平衡態(tài)物相。
時(shí)間晶體的概念最早是由諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主弗蘭克·維爾切克（Frank Wilczek）在 2012 年提出的。
三維空間的晶體我們并不陌生，比如冰塊、鉆石等。晶體是微觀粒子在空間上周期性排列的幾何對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
維爾切克在給學(xué)生上課時(shí)開始思考，能否把三維晶體的概念拓展到四維時(shí)空中，讓物質(zhì)在時(shí)間的維度上周期性排列。
也就是說，時(shí)間晶體在不同時(shí)刻具有不同的狀態(tài)，并且這種狀態(tài)的變化具有周期性。
舉個(gè)通俗的例子，一個(gè)時(shí)間晶體可能第一秒是白糖，第二秒是紅糖，第三秒又變回白糖。
未來發(fā)展趨勢(shì)：2021年9月，諾曼·姚、維迪卡·凱曼尼、多米尼克·埃爾斯和渡邊悠樹四位理論科學(xué)家共同獲得“科學(xué)突破獎(jiǎng)”，標(biāo)志著離散時(shí)間晶體這一新領(lǐng)域獲得了更廣泛的認(rèn)可。
2021年底，谷歌量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)所實(shí)現(xiàn)的離散時(shí)間晶體實(shí)驗(yàn)，被美國(guó)物理學(xué)會(huì)(APS) Physics和英國(guó)物理學(xué)會(huì) (IOP) Physics World評(píng)為年度物理學(xué)突破之一。
對(duì)離散時(shí)間晶體的研究，刷新了人們對(duì)了周期性驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、多體局域化、預(yù)熱化以及量子熱化過程等領(lǐng)域的理解，并促使更多不同領(lǐng)域的科研工作者投身其中。
從離散時(shí)間晶體的發(fā)展過程可以看出，科學(xué)探索在大多數(shù)時(shí)候都不是一番風(fēng)順的，需要否定之否定，以及學(xué)術(shù)上針鋒相對(duì)的論戰(zhàn)。
在科學(xué)探索中，有創(chuàng)見的錯(cuò)誤比平庸的正確更有價(jià)值，因?yàn)殄e(cuò)誤中可能孕育著新的思想。
時(shí)間晶體正好趕上了量子計(jì)算技術(shù)突飛猛進(jìn)，才得以在短時(shí)間內(nèi)獲得迅猛發(fā)展而非被埋沒。
簡(jiǎn)介：加拿大生物公司HyperstealthBiotechnology研發(fā)出名為"量子隱形”的先進(jìn)材料(隱形面料)。這種面料被命名為”Quantum Stealth camouflage”(量子隱形偽裝材料)，通過彎曲光線達(dá)到隱形目的。
未來發(fā)展趨勢(shì)：這種材料可以用來制作隱形衣，幫助戰(zhàn)場(chǎng)的士兵通過隱形來完成高難度的作戰(zhàn)任務(wù)。
該公司首席執(zhí)行官蓋伊·克拉默介紹說：“量子隱形材料不僅能幫助特種部隊(duì)在白天完成突襲行動(dòng)，而且還能幫助士兵在遭遇不測(cè)時(shí)順利逃生。
此外，這種材料還有望在下一代隱形戰(zhàn)機(jī)、潛艇和坦克上得到應(yīng)用，讓其實(shí)現(xiàn)真正的界創(chuàng)匯隱形，幫助部隊(duì)在無形“中完成對(duì)敵方的打擊任務(wù)。
07永不變干的材料
簡(jiǎn)介：由聚合物和水制成的材料，可導(dǎo)電，而且不會(huì)變干。
未來發(fā)展趨勢(shì)：未來，這種材料可以用于制作人造皮膚以及具有仿生功能的柔性機(jī)器人。
08過渡金屬硫化物
簡(jiǎn)介：過渡金屬硫化物 (TMDC) 具有簡(jiǎn)單的維結(jié)構(gòu)，是可比肩石墨烯的超級(jí)創(chuàng)新材料。
它通常由過渡金屬元素M（如:鋁、鎢等）與硫族元素X（如：硫、硒、確等）組成。
由于相對(duì)成本較低，并且更易于制成非常薄目穩(wěn)定的圖層司時(shí)具有半導(dǎo)體特性，TMDC成為光電子學(xué)領(lǐng)域的理想材料
未來發(fā)展趨勢(shì)：如果電子和真空洞被注入TMDC，當(dāng)它們相遇時(shí)就會(huì)再次組合然后釋放光子，這種光電相互轉(zhuǎn)化的能力使得TMDC有望被用于光傳輸信息領(lǐng)域，用作微小的低功率光源或激光：TMDC可以和各種二維材料結(jié)合制備異質(zhì)結(jié)，并目很少出現(xiàn)晶格失配的問題，這種異質(zhì)結(jié)光電器件有望在更廣泛的光譜范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的器件性能。
09冷沸材料
簡(jiǎn)介：冷沸材料，是與熱沸材料截然相反的物質(zhì)，是一類隨著溫度的下降依次呈現(xiàn)固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的物質(zhì)。
聚集態(tài)冷沸材料在高溫、常溫條件下為固態(tài)，溫度越高其強(qiáng)度越高，最高可耐受1萬攝氏度以上的溫度，在﹣121°C變?yōu)橐簯B(tài)，在﹣270°C變?yōu)闅鈶B(tài)。
冷沸材料是一種超級(jí)材料，與目前研制的性能最優(yōu)的耐高溫材料、超導(dǎo)材料相比，冷沸材料的耐高溫性、超導(dǎo)性等優(yōu)點(diǎn)更為突出。
在冷沸材料中摻雜惰性熱沸材料，可提升冷沸材料的低溫、超低溫強(qiáng)度，使其在更廣闊溫度范圍內(nèi)具有超高強(qiáng)度特點(diǎn)。
冷沸金屬材料在常溫條件下?lián)碛谐瑢?dǎo)特性，無需維持高成本界創(chuàng)匯的低溫環(huán)境。因此冷沸材料具有極高研究及應(yīng)用價(jià)值.
未來發(fā)展趨勢(shì)：行業(yè)分析人士表示，冷沸材料可以廣泛應(yīng)用在航空航天、超級(jí)機(jī)械、電子設(shè)備等領(lǐng)域。
以航空航天為例，冷沸材料可以制造性能更優(yōu)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)、飛行器外殼等部件，應(yīng)用于第三宇畝速度及以上速度的太空飛行器中，在其超高速度飛行產(chǎn)生超高溫度的情況下，部件材料仍能夠保持超高硬度，同時(shí)還可以滿足太空飛行器在宇畝低溫、超低溫環(huán)境中仍能夠良好運(yùn)行的要求。
冷沸材料可推動(dòng)航空航天產(chǎn)業(yè)科技革命，但其無論是人工制備還是從月球中開采均具有極大難度實(shí)現(xiàn)應(yīng)用還有較長(zhǎng)道路要走。
10磁流體材料
簡(jiǎn)介：磁流體材料又稱磁性液體、鐵磁流體或磁液，是一種新型的功能材料，它既具有液體的流動(dòng)性又具有體磁性材料的磁性。
是由直徑為納米量級(jí) (10納米以下)的磁性體顆粒、基載液(也叫媒體) 以及界面活性劑三者混合而成的一種穩(wěn)定的膠狀液體。
該流體在靜態(tài)時(shí)無磁性吸引力，當(dāng)外加磁場(chǎng)作用時(shí)，才表現(xiàn)出磁性，正因如此，它才在實(shí)際中有著廣泛的應(yīng)用，在理論上具有很高的學(xué)術(shù)價(jià)值。
用納米金屬及合金粉末生產(chǎn)的磁流體性能優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于各種苛刻條件的磁性流體密封、減震、醫(yī)療器械、聲音調(diào)節(jié)、光顯示、磁流體選礦等領(lǐng)域。
未來發(fā)展趨勢(shì)：近年來，磁流體材料在航空航天、國(guó)防、醫(yī)療、交通等新領(lǐng)域中的應(yīng)用取得了頗多新的科研成果，磁流體的應(yīng)用隨著科技發(fā)展被應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域，相應(yīng)地，對(duì)磁流體相關(guān)科學(xué)技術(shù)的要求也在逐漸提高。
作為未來極具發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧现?，磁流體材料吸引了各國(guó)的關(guān)注。
我國(guó)在磁流體研究方面雖然起步較晚，但也大有后來居上的勢(shì)頭。隨著磁流體高端應(yīng)用技術(shù)由英美等發(fā)達(dá)國(guó)家獨(dú)家掌握的局面逐漸被打破，可以預(yù)見的是，未來關(guān)于磁流體材料研究的角力將會(huì)越來越界創(chuàng)匯激烈。
11堅(jiān)如巖石的涂層材料
簡(jiǎn)介：此種涂層材料是專門為工業(yè)鉆頭和鉆孔工具專門設(shè)計(jì)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通材料，如碳化鎢鉆硬質(zhì)合金，并且其較長(zhǎng)的使用壽命也提高了隧道掘進(jìn)過程的效率。
未來發(fā)展趨勢(shì)：未來，此種材料在工業(yè)、制造、建筑等領(lǐng)域都有潛在應(yīng)用。
12納米點(diǎn)鈣鈦礦
簡(jiǎn)介：納米點(diǎn)鈣欽礦，具有巨磁阻、高離子導(dǎo)電性、電催化性、氧化還原性等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用在光吸收、存儲(chǔ)、催化、傳感等領(lǐng)域。
鈣缽礦是一種晶體結(jié)構(gòu)材料，是新型功能材料，目前，穩(wěn)定性不足等問題成為限制其發(fā)展的重要因素，新型結(jié)構(gòu)的鈣鐵礦研究還在不斷深入，因此納米點(diǎn)鈣鐵礦受到關(guān)注。
未來發(fā)展趨勢(shì)：據(jù)市場(chǎng)調(diào)查網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)納米點(diǎn)鈣欽礦市場(chǎng)發(fā)展形勢(shì)現(xiàn)狀及行業(yè)前景預(yù)測(cè)研究報(bào)告》顯示，澳大利亞昆士蘭科技大學(xué) (QUT) 團(tuán)隊(duì)在OLED用納米點(diǎn)鈣缽礦研究的基礎(chǔ)上，將用頭發(fā)制成的納米點(diǎn)鈣欽礦集成到太陽(yáng)能電池中；
納米點(diǎn)在鈣欽礦表面形成保護(hù)層，使材料免受其他因素影響，提高了其性能穩(wěn)定性，并提高了光電轉(zhuǎn)化效率，并可以降低生產(chǎn)成本。
這對(duì)鈣欽礦太陽(yáng)能電池規(guī)模化發(fā)展具有重要意義，納米點(diǎn)鈣鐵礦擁有廣闊發(fā)展前景。
13微格金屬
簡(jiǎn)介：微格金屬是由微型的空心管連接制作而成，空心管的直徑大約為100微米壁厚只有100納米，因?yàn)槭侵锌盏慕Y(jié)構(gòu)，所以內(nèi)部的空氣高達(dá)99.99%。
這種金屬主要是由輕飄飄的空氣所構(gòu)成的，它甚至能夠停放在蒲公英上，或者是像是羽毛一樣從高處漂浮到地面上，不過許多小伙伴看到這兒一定會(huì)質(zhì)疑這么輕的金屬是非常的脆弱，但其實(shí)并不然，微格金屬反而異常的堅(jiān)硬，抗壓能力也絕對(duì)是非常高級(jí)別的存在。
未來發(fā)展趨勢(shì)：電池電極、催化劑載體，未來航空飛行器制造，微格金屬材料可以確保美國(guó)宇航局降低深太空探索航天器40%質(zhì)量，這對(duì)于未來旅行至火星和其它星球至關(guān)重要。
簡(jiǎn)介：錫烯稱單層錫原子，具有類似石墨烯的二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)，是一種新型量子材料。
錫烯的晶體結(jié)構(gòu)基于金剛石結(jié)構(gòu)的-錫，由于其不屬于層狀結(jié)構(gòu)，無法使用機(jī)械剝離方法制得，因此生產(chǎn)技術(shù)壁參極高。
與石墨烯、硅錫、鍺烯等二維材料相比，錫烯鍵長(zhǎng)更長(zhǎng)，導(dǎo)電性能更優(yōu)，有望成為全球首個(gè)能在常溫下導(dǎo)電率達(dá)到100.0%的超級(jí)材料。
未來發(fā)展趨勢(shì)：據(jù)行業(yè)分析人士表示，作為新型二維材料，錫烯應(yīng)用前景廣闊，隨著研發(fā)技術(shù)不斷創(chuàng)新突破，錫烯應(yīng)用范圍將有所擴(kuò)大，行業(yè)有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展錫爆行業(yè)技術(shù)壁叁較高，近年來我國(guó)眾多科研團(tuán)隊(duì)努力在錫爆材料研究上取得新進(jìn)展，這對(duì)行業(yè)發(fā)展具有積極影響。
15分子強(qiáng)力膠
簡(jiǎn)介：分子強(qiáng)力膠是2013年牛津大學(xué)生物化學(xué)系的馬克·豪沃思和他的研究組發(fā)現(xiàn)的一種從化濃性鏈球菌侵入細(xì)胞后所放出的蛋白結(jié)合而成的膠。
從化濃性鏈球菌侵入細(xì)胞后釋放出的蛋白獲得靈感，這種蛋白能夠分為二部分，但當(dāng)它們?cè)傧嘤鰰r(shí)，會(huì)像膠一樣結(jié)合在一起: 由這兩部分蛋白組成的膠，稱為分子強(qiáng)力膠(molecular superglue)。
這種膠的粘結(jié)強(qiáng)度高、耐高低溫性能好，同時(shí)能夠承受酸和其它惡分環(huán)境
未來發(fā)展趨勢(shì)：未來，此種材料可用作癌癥的診斷手段，分子強(qiáng)力膠可粘結(jié)金屬塑料及其種物質(zhì)，解決現(xiàn)有各種涂料都與金屬粘附不強(qiáng)的問題。
16超材料
簡(jiǎn)介：所謂“超材料”(Metamaterial)，是21 世紀(jì)以來出現(xiàn)的特種復(fù)合材料或結(jié)構(gòu)，通過對(duì)材料關(guān)鍵物理尺寸上進(jìn)行有序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其獲得常規(guī)材料不具備的超常物理性質(zhì)。
超材料涉及眾多學(xué)科領(lǐng)域，如物理、化學(xué)、光電子學(xué)、材料科學(xué)、半導(dǎo)體科學(xué)以及裝備制造等，是全球最前沿、最具有戰(zhàn)略性意義的研究課題。
被美國(guó)Science雜志列入本世紀(jì)前10年的10項(xiàng)重要科學(xué)進(jìn)展之一，同時(shí)Materials Toda雜志也稱其為材料科學(xué)50年中的10項(xiàng)重要突破之一。
未來發(fā)展趨勢(shì)：超材料將有可能成為一種前途不可限量的新型材料，但是目前距離真正大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化還有一定距離，有許多的難題有待克服，這也將成為未來超材料研究的主流方向，并可能出現(xiàn)因技術(shù)的進(jìn)一步突破取得更多成果的領(lǐng)域。
17量子金屬
簡(jiǎn)介：量子是現(xiàn)代物理的重要概念，是物質(zhì)和能量的最小基本單位，量子金屬是由最小單元粒子構(gòu)成的金屬，是一種獨(dú)特的二維材料。
量子金屬擁有普通金屬的特性，并具有絕緣、超導(dǎo)的特性，其在中等強(qiáng)度磁場(chǎng)中呈現(xiàn)為量子金屬，在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下成為絕緣體，在-272℃以下溫度環(huán)境中則轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體。由此可見量子金屬存在兩個(gè)維度狀態(tài)的可能性研究
未來發(fā)展趨勢(shì)：據(jù)行業(yè)分析人士表示，超導(dǎo)體是量子金屬研究的重要方向。超導(dǎo)體是臨界溫度以下電阻為零的導(dǎo)體，可無損耗的傳輸電流，能夠廣泛應(yīng)用在電子、通信、電力、交通、醫(yī)療、核工業(yè)、航空航天等產(chǎn)業(yè)中。
2021年，全球超導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模約為76億美元，呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。超導(dǎo)體可分為低溫超導(dǎo)體、高溫超導(dǎo)體兩大類，低溫超導(dǎo)體占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。量子金屬是低溫超導(dǎo)體的一種，其研究與應(yīng)用具有較大價(jià)值。
18硼墨烯
簡(jiǎn)介：硼墨烯，一種二維材料，是元素確形成的類似石墨烯的單層平面原子結(jié)構(gòu)是僅有一層原子厚度的薄膜。
確墨烯由人工合成，預(yù)測(cè)有多種結(jié)構(gòu)，其擁有獨(dú)特屬性，展現(xiàn)出許多金屬特性，特別是電子特性優(yōu)異，是一種新型二維材料。
未來發(fā)展趨勢(shì)：據(jù)行業(yè)分析人士表示，為推動(dòng)工業(yè)技術(shù)升級(jí)，全球市場(chǎng)對(duì)新材料的研究與應(yīng)用關(guān)注度高，政府與資本在新材料研究領(lǐng)域的投資力度不斷加大，高性能新材料不斷被研發(fā)問世，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展速度加快。
確墨烯作為新型的二維材料具有優(yōu)異的電子特性，在電子、能源等產(chǎn)業(yè)中擁有巨大發(fā)展?jié)摿?，短期來看由于仍處于研究階段，其應(yīng)用市場(chǎng)尚未形成，但長(zhǎng)期來看，對(duì)比石墨烯，其擁有廣闊市場(chǎng)空間。
19可編程水泥
簡(jiǎn)介：可編程水泥，通過控制水泥微粒的微觀形狀，將水泥微粒”編程”形成高密度、低孔隙的特種混凝土，使其堅(jiān)固性提高，防水性與耐腐蝕性提升。
可編程水泥是一種技術(shù)含量較高的新型水泥，除了其綜合性能得到提升以外，其在生產(chǎn)與應(yīng)用過程中對(duì)環(huán)境的危害也大幅降低
未來發(fā)展趨勢(shì)：據(jù)行業(yè)分析人士表示，目前來看，我國(guó)在可編程水泥研究方面與美國(guó)相比關(guān)注度較低，但為實(shí)現(xiàn)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變，以及實(shí)現(xiàn)碳中和、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)；
我國(guó)政府正在大力推動(dòng)高性能、高環(huán)保新材料的研究工作，未來，我國(guó)新型建筑材料相關(guān)研究投入將不斷加大，可編程水泥相關(guān)研究成果有望不斷增多。
20超薄鉑
簡(jiǎn)介：超薄鉑是一種快速、廉價(jià)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。
未來發(fā)展趨勢(shì)：此種材料未來或?qū)⒂迷诎比剂想姵氐阮I(lǐng)域。
簡(jiǎn)介：鉑合金是指鉑與其他金屬混合而成的合金，如與鈀、,銠、釔、釕、鈷、鋨、銅等。
鉑合金作為功能材料被用作測(cè)溫材料、催化劑、電接觸材料、電極材料、彈性材料、水磁材料等。
鉑合金測(cè)溫材料高溫?zé)犭娦苑€(wěn)定、精度高，主要是鉑銠、鉑鉬和鉑鈷系合金。鉑銠合金有良好高溫抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性。
鉑鉬合金熱電偶是在真空或惰性氣氛及核場(chǎng)測(cè)量中使用的高溫?zé)犭娕?。鉑鈷合金作電阻溫度計(jì)，在20K以上工作有很高的精度和靈敏度。
鉑合金催化劑是氨氧化法制取硝酸的唯一材料。催化劑主要是鉑銠或鉑銠鈀合金網(wǎng)。
未來發(fā)展趨勢(shì)：鉑合金在高溫應(yīng)變材料、精密電位器繞組材料、醫(yī)用材料、首飾、貨幣等方面都有廣泛應(yīng)用，未來發(fā)展?jié)摿熬薮蟆?/span>
簡(jiǎn)介：自修復(fù)材料，顧名思義，就是在含有某種材料的物品出現(xiàn)損傷時(shí)，不需或者只需很少的干預(yù)，破損處就會(huì)自動(dòng)修復(fù)。
這樣，在延長(zhǎng)物品壽命、確保其使用安全性和完整性的同時(shí)，也降低了維護(hù)成本。對(duì)自修復(fù)材料的研究，始于20世紀(jì)90年代的建筑混凝土領(lǐng)域。
但直到2001年，世界電化學(xué)家、美國(guó)人懷特等人在Nature雜志發(fā)文，將填充修復(fù)劑的微膠囊埋到含催化劑的環(huán)氧樹脂中，才開發(fā)出了聚合物自修復(fù)材料，相關(guān)研究逐步引起國(guó)際上的廣泛關(guān)注。
未來發(fā)展趨勢(shì)：隨著自修復(fù)技術(shù)的快速發(fā)展，各種各樣的自修復(fù)材料必將在建筑、汽車、航天、航空、電子等行業(yè)領(lǐng)域得到更廣泛應(yīng)用，對(duì)節(jié)約資源、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展意義重大。
23可阻擋陽(yáng)光的玻璃涂層
簡(jiǎn)介：這是一種新型涂料，可以自行調(diào)節(jié)玻璃的透明度，對(duì)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(yáng)光。
未來發(fā)展趨勢(shì)：此種材料未來可應(yīng)用于建筑、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。
簡(jiǎn)介：仿生材料是指模仿生物的各種特點(diǎn)或特性而研制開發(fā)的材料。通常把仿照生命系統(tǒng)的運(yùn)行模式和生物材料的結(jié)構(gòu)規(guī)律而設(shè)計(jì)制造的人工材料稱為仿生材料。
仿生塑料既具有遠(yuǎn)高于工程塑料的強(qiáng)度，又有很強(qiáng)的韌性和抗裂紋擴(kuò)展性能。
在零下130攝氏度至零上150攝氏度范圍內(nèi)，其尺寸變化非常小，在室溫下，它的熱膨脹系數(shù)僅為普通塑料的約十分之一。
未來發(fā)展趨勢(shì)：隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，社會(huì)穩(wěn)定和城市安全等問題逐漸浮出水面，仿生塑料技術(shù)是實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。
因此隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，仿生塑料的應(yīng)用將成為未來的新趨勢(shì)。
25光子晶體
簡(jiǎn)介：光子晶體是周期性的光學(xué)納米結(jié)構(gòu)影響的運(yùn)動(dòng)光子在大致相同的方式，離子晶格影響電子在固體。
在自然界中，光子晶體以結(jié)構(gòu)著色和動(dòng)物反射器的形式出現(xiàn)，并且以不同的形式有望在一系列應(yīng)用中有用。
光子晶體是用于控制和操縱光流的有吸引力的光學(xué)材料。
未來發(fā)展趨勢(shì)：一維光子晶體已經(jīng)以薄膜光學(xué)的形式被廣泛使用，其應(yīng)用范圍從鏡片和鏡子上的低反射涂層和高反射涂層到變色的油漆和油墨。
高維光子晶體對(duì)于基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究都非常感興趣，而二維光子晶體正開始找到商業(yè)應(yīng)用。
涉及二維周期性光子晶體的商業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)以光子晶體纖維的形式出現(xiàn)，與用于非線性設(shè)備和引導(dǎo)奇異波長(zhǎng)的常規(guī)光纖相比，其使用微米級(jí)結(jié)構(gòu)來束縛具有與根本不同的特性的光。
三維對(duì)應(yīng)物還遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，但當(dāng)某些技術(shù)方面，如可制造性和主要困難得到控制時(shí)，它們可能會(huì)提供其他功能，如光學(xué)計(jì)算機(jī)中使用的光學(xué)晶體管的操作所需的光學(xué)非線性。
簡(jiǎn)介：耐燒蝕陶瓷材料是一種很有發(fā)展前途的高溫結(jié)構(gòu)材料，熔點(diǎn)高，可用作優(yōu)質(zhì)耐火材料，如熔爐、高溫爐管等。
在耐燒蝕陶瓷材料中，有一種稱為結(jié)構(gòu)材料的材料，主要由強(qiáng)度、硬度、韌性等力學(xué)性能組成。
金屬已廣泛用作結(jié)構(gòu)材料，但由于金屬易腐蝕，在高溫下會(huì)氧化，因此不適合在高溫下使用。
高溫結(jié)構(gòu)材料的出現(xiàn)彌補(bǔ)了弱金屬材料的不足。這種材料耐高溫，不怕氧化，耐酸堿腐蝕。
未來發(fā)展趨勢(shì)：耐燒蝕高溫陶瓷具有絕緣、耐高溫，抗腐蝕，機(jī)械性能好等特點(diǎn)，耐高溫陶瓷絕緣涂料具有綠色環(huán)保、高效、多功能性等性能，在特種涂料領(lǐng)域占據(jù)著重要的位置。
27可替代空調(diào)的墻體材料
簡(jiǎn)介：這種名為Hydroceramics的材料是由水凝膠氣泡組成，這種水凝膠氣泡在水中可以擴(kuò)大到原先體積的400倍。
未來發(fā)展趨勢(shì)：由于這種神奇的屬性，球面吸收的液體將會(huì)在炎熱的天氣蒸發(fā)到周圍空氣，從而起到降溫的作用。
28無限可回收塑料
簡(jiǎn)介：無限可回收塑料是指可以無限期回收利用的塑料。與常見的普通塑料相比，無限可回收塑料能夠回收，可以避免塑料制品進(jìn)入生態(tài)環(huán)境中造成危害，生態(tài)價(jià)值大；
與可降解塑料相比，無限可回收塑料制品在自然界中不降解，可以再利用，經(jīng)濟(jì)價(jià)值大。
未來發(fā)展趨勢(shì)：無限可回收塑料在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下?lián)碛袕V闊市場(chǎng)前景。據(jù)行業(yè)分析人士表示，現(xiàn)階段常見的塑料在生態(tài)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值等方面或多或少存在問題，無限可回收塑料可最大程度的解決這些問題，替代現(xiàn)有塑料來制造各種產(chǎn)品。
29 4D打印材料
簡(jiǎn)介：目前4D打印材料主要是高分子聚合物，比如2014年有科學(xué)家研發(fā)了一種拉力敏感聚合物纖維，并制作成可以根據(jù)穿戴者的體型和動(dòng)作進(jìn)行自動(dòng)變形的連衣裙。
未來發(fā)展趨勢(shì)：智能材料是4D技術(shù)的核心。但由于相關(guān)研究仍處于早期階段，現(xiàn)可投入使用的成熟材料尚少，主要以多聚物為主，故機(jī)遇挑戰(zhàn)并存。
當(dāng)前的一個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域就是探索陶瓷、金屬乃至生物物質(zhì)、復(fù)合材料作為打印原料的可能性。
30讓皺紋消失的材料
簡(jiǎn)介：將這種細(xì)膩而柔滑的聚合物涂在皮膚上，能夠瞬間拉緊皮膚、消除下垂，在不知不覺間讓皺紋消失。
未來發(fā)展趨勢(shì)：此種材料在護(hù)膚品開發(fā)和皮膚病治療方面具有良好應(yīng)用前景。
來源：國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)資源共享、前沿材料
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