《揭秘未来100大潜力新材料（2023年版）》 2023/11/14 17:25:48228次
现如今，科技革命发展迅猛，新材料产品日新月异，更新换代的步伐明显加快。新材料技术与纳米技术、生物技术、信息技术相互融合，结构功能一体化、功能材料智能化趋势明显，低碳、高性能、绿色、可再生循环等环境友好特性倍受关注。
新材料在线®综合国内外知名研究机构和企业的研究进展，本着重大性、颠覆性、引领性、基础性四大原则，从前沿新材料、新型显示、半导体、锂电、光伏、氢能&燃料电池、高分子材料、生物医用、稀土材料、先进陶瓷、特种金属、科技前沿新材料等领域中遴选出100大潜力新材料。
究竟哪些材料才是业内人士心目中具有发展潜力的? 今天，新材料在线®带你了解其中15种潜力新材料-科技前沿新材料篇（未产业化）：
1. 全息膜
市场应用前景：全息膜投影技术：全息膜投影技术以全息膜作为投影介质，同时结合光学材料折射显示出立体的影像。这项技术也被人们称为虚拟成像技术，目前火热的增强现实（AR）就运用到了这个技术。
发展趋势：分子级别的纳米光学组件将是其发展趋势，其次是轻薄内部蕴含先进精密光学结构，可用于电子器件、光学薄膜等。
研究机构：Excelite、Multiway、Mindiamart、ACF Technology、上海奥德思智能科技有限公司、浙江大高包装材料有限公司等。
2. 金属氢
潜在应用：能量密度很高的化学燃料（如：火箭燃料）、航天级新概念武器、发电储能材料、新火药等。
研究机构：哈佛大学、法国原子能委员会、意大利罗马大学、法国巴黎大学......
3. 超固体
潜在应用：超导磁体、超导传感器、能量传输等领域。
研究机构：奥地利因斯布鲁克大学、美国麻省理工学院、瑞士苏黎世理工学院......
4. 时间晶体
突破性：时间晶体也叫四维晶体，不同于一般晶体由规则原子结构在空间中重复排列，时间晶体的原子结构是在特定条件下沿着时间轴呈现周期性变化，它在基态时也会维持振荡的状态，所以是一种非平衡态的物质。时间晶体是一种全新的物质形态，将为物理学研究打开一个新大门，回答与物质本性有关的各种基本问题。
潜在应用：时间晶体未来将在量子计算机、超高灵敏度传感器等领域有重要应用，甚至可以通过时间晶体开发出复杂的时空晶体，将人脑的意识上传到时空晶体，把人的记忆保存起来。
研究机构：美国麻省理工学院、哈佛大学、墨尔本大学、汉堡大学、以色列科学技术研究所......
5. 冷沸材料
突破性：冷沸材料随着温度的下降依次呈现出固态、液态和气态。聚集态的冷沸材料愈热强度愈高，冷沸金属材料最高耐受温度可达10200 ℃，在常温及高温时均可保持电超导和磁超导特性；冷沸非金属材料可耐7400℃ 的高温，是优秀的耐磨和阻磁材料。
潜在应用：航空航天发动机和飞行器、超级机械、电子设备等领域。
研究机构：北京航空航天大学……
6. 微格金属
突破性：微格金属是波音公司展示的世界上最轻的金属材料，99.99%中空结构，它由微型空心管连接而成，空心管直径约100μm，壁厚只有100nm，它们互相连接，构成了开放的蜂窝状聚合物结构。这种创新材料比泡沫塑料还要轻100倍，同时又坚硬且牢固。
潜在应用：电池电极、催化剂载体、未来航空飞行器的制造等，微格金属材料可以确保美国宇航局降低深太空探索航天器40%的质量，从而能够更深入更广泛地探索宇宙世界。
研究机构：波音公司、美国宇航局等。
7. 量子金属
突破性：量子金属是一种独特的二维材料，具有绝缘和超导特性，同时能够保持普通金属的特性。这种新材料在温度低于零下272℃时转变为超导状态，在强磁场作用下将成为绝缘体，而在中等强度磁场中则变成量子金属。
发展趋势：超低温导电性，正常金属存在于两个维度状态的可能性研究。
主要研究单位/公司：
国内：中国的电子科技大学、北京大学、清华大学、北京师范大学、浙江大学、中科院物理所......
国外：俄罗斯远东联邦大学、俄罗斯科学院远东分院、美国布朗大学、日本东京大学......
8. 铂金合金
突破性：这种合金由10％的金和90％的铂制成，所得材料的耐磨性比高强度钢还高100倍，与大自然中的钻石、蓝宝石等材料处于同一级别。
潜在应用：新型发电系统、发动机等。
研究机构：桑迪亚国家实验室等。
9. 光子晶体
突破性：光子晶体是由周期性排列的不同折射率的介质所制造的规则光学结构，具有光子带隙因而能够阻断特定频率的光子。光子晶体具有的速度快、静止质量为零、彼此间不存在相互作用等优势，此外还有电子所不具备的频率和偏振等特征。光子晶体的出现，使人们操纵和控制光子的梦想成为可能。
应用趋势：目前光子晶体最成功的应用是光子晶体光纤，近些年来基于光子晶体的全新光子学器件（如反光镜、放大器、弯曲光路、超棱镜、激光器、非线性开关、光子纤维和发光二极管等）相继被提出，未来在新的纳米技术、光计算机、激光器、光子器件、芯片、光通讯、生物等前沿领域光子晶体将有广泛的应用前景。
主要研究单位/公司：
国内：珠海光驭科技、光子晶体科技、上海瞬渺光电、北京凌云光子、江苏法尔胜光子等。
国外：HypersAlnair Labs、Yenista、CILAS、Newport、马德里理工大学等。
10. 量子隐形材料
突破性：“量子隐形”材料完全可以在不借助其它技术的情况下实现隐形，甚至可以逃过红外望远镜和热力学设备的追踪。“量子隐形”材料制成的衣服，通过反射穿衣者身边的光波，使得穿着这种衣服的人达到“隐形”的效果。
潜在应用：军事、触摸屏、显示器、薄膜太阳能电池。
研究机构：Hyperstealth Biotechnology、中国科学技术大学、清华大学等。
11. 锡烯
突破性：锡烯是单层锡原子构成的厚度小于0.4纳米的二维晶体，可在常温下达到100％导电率的超级材料，其导电性只存在于材料的边缘或表面，而不是内部。锡烯的拓扑超导性和室温下无耗散导电，可实现室温下无能量损耗的电子输运。
潜在应用：高集成度的电子器件。
研究机构：美国能源部SLAC国家加速实验室、斯坦福大学、德国维尔茨堡大学、上海交通大学、清华大学等。
12. 硼墨烯
突破性：硼墨烯是具有单层平面原子结构的二维硼，其结构是36个硼原子形成三个相互连接的准平面环，在中间留下一个六边形的空洞。硼墨烯在纳米尺度表现出很多金属特性，且其导电属性具有方向性。
潜在应用：航空航天、纳米级电子设备、微型机械设备、光伏发电等领域。
研究机构：美国能源部阿贡国家实验室、西北大学、纽约州立大学、耶鲁大学、美国莱斯大学......
13. 自修复材料
突破性：自修复材料是一种可以感受外界环境的变化，集感知、驱动和信息处理于一体，通过模拟生物体损伤自修复的机理，在材料受损时能够进行自我修复的智能材料。
潜在应用：军用装备、电子产品、汽车、飞机、建筑材料等领域。
研究机构：CompPair、西班牙高分子科学与技术研究所、日本大阪大学、伊斯坦堡大学、北卡罗莱纳州立大学、伊利诺伊大学......
14. 过渡金属硫化物
突破性：过渡金属硫化物（TMDC）具有简单的二维结构，是可比肩石墨烯的超级创新材料。它通常由过渡金属元素M（如：钼、钨、铌、铼、钛等）与硫族元素X（如：硫、硒、碲等）组成，化学式为MX2。由于相对成本较低，并且更易于制成非常薄且稳定的图层，同时具有半导体特性， TMDC成为光电子学领域的理想材料。
潜在应用：
① 如果电子和真空洞被注入TMDC，当它们相遇时就会再次组合然后释放光子，这种光电相互转化的能力使得TMDC有望被用于光传输信息领域，用作微小的低功率光源或激光；
② TMDC可以和各种二维材料结合制备异质结，并且很少出现晶格失配的问题，这种异质结光电器件有望在更广泛的光谱范围内表现出良好的器件性能。
研究机构：瑞士洛桑联邦理工学院、德国大学、瑞士苏黎世联邦理工学院、西班牙巴塞罗那科学技术研究所、中国科学技术大学、北京航空航天大学、中国石油天然气集团公司催化重点实验室、中国石油大学......
15. 超薄铂
突破性：超薄铂是一种快速、廉价地沉积铂超薄层的新方法，可减少用于燃料电池催化剂的金属用量，从而大大降低其成本。
潜在应用：氢燃料电池等。
研究机构：美国国家标准和技术研究所等。