新材料产业的五大聚焦

赵敏 2023-06-16

我国正在产业结构升级，调整传统的化石材料的占比，加大对新型材料的研发生产投入，那现阶段我国新型材料聚焦在哪些方向呢？

五大聚焦之一：结构化材料

具有量身定制的材料特性和响应，使用结构化材料进行轻量化，可以提高能效、有效负载能力和生命周期性能以及生活质量。

未来的研究方向包括开发用于解耦和独立优化特性的稳健方法，创建结构化多材料系统等。

不希望新材料被理解在化学层面,而应该在物理性能层面最大化用好它。

五大聚焦之二：能源材料

研究发展方向包括：

持续研发非晶硅、有机光伏、钙钛矿材料等太阳能转换为电能的材料，开发新的发光材料，研发低功耗电子器件，开发用于电阻切换的新材料以促进神经形态计算发展。

日本冈山大学的研究人员最近开发出一种利用氧化铁化合物制成的新型太阳能电池。该太阳能电池的吸光率是以往硅酮制太阳能电池的100多倍。

催化材料的研究方向：

改良催化材料的理论预测，高催化性能无机核/壳纳米颗粒的合成，高效催化剂适合工业生产及应用的可扩展合成方案，催化反应中助催化剂在活性位场上的选择性沉积，二维材料催化剂的研究。

五大聚焦之三： 极端环境材料

极端环境材料是指在各种极端操作环境下能符合条件地运行的高性能材料。

研究方向包括：

◼基于科学的设计开发下一代极端环境材料，如利用对材料中与温度相关的纳米级变形机制的理解来改进合金的设计，利用对腐蚀机理的科学理解来设计新的耐腐蚀材料；

◼理解极端条件下材料性能极限和基本退化机理。

五大聚焦之四：碳捕集和储存的材料

◼碳捕集和储存的材料包括：基于溶剂、吸附剂和膜材料的碳捕集，金属有机框架等新型碳捕集材料，电化学捕集，通过地质材料进行碳封存。

◼洁净水的材料问题涉及膜、吸附剂、催化剂和地下地质构造中的界面材料科学现象，需要开发新材料、新表征方法和新界面化学品。

◼可再生能源储存方面的材料研究基于：

研发多价离子导体和新的电池材料以提高锂离子电池能量密度，研发高能量密度储氢的新材料以实现水分解/燃料电池能量系统。

五大聚焦之五：纳米材料

◼纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。

◼由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等使得它们在磁、光、电、敏感等方面呈现常规材料不具备的特性。因此纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材料的烧结、催化、传感、陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景。

◼二维三维纳米材料-电极材料、电化学储能。

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