2014年，新材料在線獨(dú)家發(fā)布《10大最具潛力新材料》，一經(jīng)發(fā)布，迅速瘋傳，傳播上億次。如今，這些潛力新材料的應(yīng)用研究和市場開發(fā)有哪些新進(jìn)展呢?
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
上榜理由：
材料特性：
目前世界上最薄且最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎完全透明，只吸收 2.3% 的光，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá) 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 10-6 Ω·cm，為目前世界上電阻率最小的材料，未來將在超多領(lǐng)域引發(fā)顛覆性的技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命。
應(yīng)用領(lǐng)域：
散熱材料、涂料、導(dǎo)電油墨、鋰離子電池、超級電容器、觸摸屏、軟性電子、生物傳感器、太陽能電池、燃料電池。
部分應(yīng)用案例：
丨手機(jī)散熱：石墨烯觸控屏、搭載石墨烯液冷系統(tǒng)的華為 Mate20 X。
丨導(dǎo)電油墨：“Vor-ink”石墨烯導(dǎo)電油墨。
丨超級計(jì)算機(jī)：石墨烯晶體管極有可能應(yīng)用于超能效超高速計(jì)算機(jī)，超高速是指目前速度的一千倍，超能效是指僅使用目前百分之一的能耗。
丨新型顯示器：石墨烯薄膜可實(shí)現(xiàn)可折疊與伸縮的超薄顯示器。
超級汽車：未來的石墨烯電池汽車或可實(shí)現(xiàn)充電 10 分鐘，續(xù)航 1000 公里。
市場規(guī)模預(yù)測：
據(jù)Allied Market Research預(yù)測，2019年，全球石墨烯市場規(guī)模為8750萬美元，到2027年，全球市場規(guī)模將達(dá)到876.8億美元。CAGR(2020-2027)：40.2%
代表企業(yè)：
Graphenea、NanoXplore、雷索新材料、貝特瑞、方大碳素、碳元科技、沃特新材、第六元素、二維碳素、寧波墨西、南京先豐納米等。
富勒烯
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
上榜理由：
具有完美的三維拓?fù)鋵ΨQ結(jié)構(gòu)、在納米尺度范圍內(nèi)特殊的穩(wěn)定性，以及奇異的電子結(jié)構(gòu)，使其在許多高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用潛力巨大，其代表成員 C60 更被譽(yù)為“納米王子”。
材料特性：
是單質(zhì)碳被發(fā)現(xiàn)的第三種同素異形體，由五元環(huán)和六元環(huán)構(gòu)成的一系列封閉籠狀結(jié)構(gòu)的全碳分子，具有完美的對稱結(jié)構(gòu)，以及奇異的電子結(jié)構(gòu)，具有硬度高、穩(wěn)定性好、超導(dǎo)等特性。
應(yīng)用領(lǐng)域：
半導(dǎo)體晶片、催化劑、潤滑油、太陽能電池、金剛石薄膜、超導(dǎo)材料、化妝品等。
部分應(yīng)用案例：
l 軍事：裝甲車表面的抗沖擊涂層、高硬度表面齒輪，高溫和防輻射電子器件。
l 生命科學(xué)：基于富勒烯的磁共振造影劑、治療癌癥的新型藥劑正在快速發(fā)展。
l 傳感器：富勒烯傳感器具有可再生、生產(chǎn)工藝簡單、可有效增加電極的活性表面積、支持納米粒子與其它材料復(fù)合等優(yōu)點(diǎn)。
l 工業(yè)潤滑：富勒烯添加劑可以使?jié)櫥蛪勖娱L 30%。
l 光伏：富勒烯可作為太陽能電池應(yīng)用中的一種理想受體材料，如 PCBM、NCBA、ICMA 等，此外還可以拓展其在包括光轉(zhuǎn)換器、場效應(yīng)晶體管等不同領(lǐng)域中的應(yīng)用。
l 化妝品：富勒烯能夠親和自由基，具有極強(qiáng)的抗氧化能力，添加到化妝品中能夠起到活化皮膚細(xì)胞的作用。
市場規(guī)模預(yù)測：
據(jù)Market Watch預(yù)測，2020年全球富勒烯市場規(guī)模估計(jì)為2.2441億美元，到2027年，全球市場規(guī)模將達(dá)到3.8152億美元。CAGR(2022-2028)：7.88%.
代表企業(yè)：
VC60、Nano-C、福納新材、京蒙碳納米、大德碳納米、永新富勒烯、中科院成都有機(jī)化學(xué)等。
離子液體
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
上榜理由：
綠色催化劑，被稱為“未來的溶劑”。
材料特性：
具有不揮發(fā)、不可燃、導(dǎo)電性強(qiáng)、室溫粘度大、熱容大、蒸汽壓小、性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，對許多無機(jī)鹽和有機(jī)物有良好的溶解性，可通過改變有機(jī)陽離子和無機(jī)陰離子配比組合，可設(shè)計(jì)合成出具備特殊功能的離子液體新材料。
應(yīng)用領(lǐng)域：
石油產(chǎn)品脫硫、核污染廢料處理、潤滑材料、太陽能工業(yè)、電池材料、人造肌肉、綠色制藥、生物纖維溶解等。
部分應(yīng)用案例：
l 有機(jī)合成：中科院過程所開發(fā)的 2 萬噸 / 年替代劇毒氫氰酸的異丁烯生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯(MMA)。
l 工業(yè)催化：中科院過程所開發(fā)的 20 萬噸 / 年離子液體協(xié)同催化烷基化生產(chǎn)汽油添加劑、3 萬噸 / 年離子液體催化 CO2 轉(zhuǎn)化合成 DMC/EG。
市場規(guī)模預(yù)測：
據(jù)Graphical Research預(yù)測，到 2024 年全球離子液體需求將達(dá)到 6.5 萬噸，市場規(guī)模達(dá)到 25 億美元。
代表企業(yè)：
BASF、Merck、Solvionic、Evonik、IOLITECGmbH、藍(lán)德能源、金凱化工、利華制藥、固立成、艾利榮、默尼化工等。
磁流體
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
上榜理由：
兼具固體磁性材料的磁性，和液體的流動性，具有傳統(tǒng)磁性塊體材料不具備的特性和應(yīng)用。
材料特性：
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(wěn)定的膠狀液體。
應(yīng)用領(lǐng)域：
磁密封、磁制冷、磁熱泵等領(lǐng)域，改變傳統(tǒng)密封制冷等方式。
部分應(yīng)用案例：
磁流體密封，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。零泄漏、無磨損、壽命長、免維護(hù)、可靠性高、無需輔助系統(tǒng)、可動態(tài)靜態(tài)雙密封，可各種真空設(shè)備的密封、多種氣體密封、液體密封、計(jì)算機(jī)硬盤等防塵密封、各種極端條件和高端裝備領(lǐng)域的密封。
市場規(guī)模預(yù)測：
據(jù)LP information預(yù)測，2022年全球磁流體密封市場規(guī)模大約為206.5百萬美元，預(yù)計(jì)2029年達(dá)到300.4百萬美元。CAGR(2023-2029)：5.5%%.
代表企業(yè)：
日本Ferrotec、NOK公司、美國FerroLabs、美國元素、荷蘭Ioniqa、四川兆強(qiáng)鈦磁科技、湖南維格磁流體、杭州維科磁電等。
氣凝膠
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
上榜理由：
是一種固體超多孔材料，內(nèi)部體積99%由氣體構(gòu)成，是目前已知密度最小的固體材料(密度為3Kg/m3)，曾獲得吉尼斯紀(jì)錄“世界上最輕的固體”稱號。
材料特性：
隔熱性能優(yōu)越、保溫性能突出。氣凝膠的熱導(dǎo)率極低，與傳統(tǒng)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(tǒng)保溫隔熱材料的 1/2-1/5，可以為服役場所節(jié)省更多空間。
應(yīng)用領(lǐng)域：
節(jié)能環(huán)保、航空航天、保溫隔熱電子電器、電力儲能、石油化工、交通運(yùn)輸建筑。
部分應(yīng)用案例：
l 航空航天：長征五號和天舟一號貨運(yùn)飛船采用氣凝膠用作隔熱保溫材料、俄羅斯“和平”號空間站和美國“火星探路者”探測器采用氣凝膠進(jìn)行絕緣。
l 御寒服裝：用氣凝膠材料做成的防寒外套，僅 3mm 厚就具有與 40mm 鴨絨外套相同的保暖效果。
l 鋰離子電池：利用氣凝膠中三微納米孔結(jié)構(gòu)作為鋰離子傳輸通道，成功將纖維素氣凝膠膜應(yīng)用于鋰離子電池。
市場規(guī)模預(yù)測：
據(jù)Allied Market Research預(yù)測，2019年全球氣凝膠市場價(jià)值為7.01億美元，到2027年，全球市場規(guī)模將達(dá)到13.955億美元。CAGR(2020-2027)：9.3%.
代表企業(yè)：
阿斯彭氣凝膠、CABOT、埃力生、中凝科技、鉑韜新材、納諾科技、弘大科技、 圣諾節(jié)能、加新科技、愛彼愛和、華星美科、盟創(chuàng)納米、中亨新材等。
泡沫金屬
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
上榜理由：
會呼吸的金屬。內(nèi)部分布大量孔隙，孔隙率可高達(dá)90%以上，形貌如同“泡沫”或“蜂窩”。這種結(jié)構(gòu)使泡沫金屬具有許多獨(dú)特的物理和力學(xué)性能。
材料特性：
作為結(jié)構(gòu)材料，它具有輕質(zhì)，高比強(qiáng)度的特點(diǎn);作為功能材料，它具有多孔、減振、阻尼、吸音、隔音、散熱、吸收沖擊能、電磁屏蔽等多種物理性能。
應(yīng)用領(lǐng)域：
廣泛應(yīng)用于航天、航空、運(yùn)輸、環(huán)保、能源、生物等高科技領(lǐng)域及工業(yè)領(lǐng)域。
部分應(yīng)用案例：
l 航空航天和導(dǎo)彈工業(yè)：飛機(jī)夾合件的芯材、夾層承載構(gòu)件、宇宙飛船的起落架等。
l 建筑：制作輕、硬、耐火的元件、欄桿或支撐體。
l 汽車工業(yè)：內(nèi)燃機(jī)氣缸，高速列車發(fā)電室、無線電錄音以及高速公路降噪等。
市場規(guī)模預(yù)測：
據(jù)GIR (Global Info Research)預(yù)測，2021年全球泡沫金屬收入大約383.2百萬美元，預(yù)計(jì)2028年達(dá)到802.2百萬美元。CAGR(2022至-2028)為 11.1%。
代表企業(yè)：
住友電氣、空中客車、科力遠(yuǎn)、中實(shí)強(qiáng)業(yè)、元泰達(dá)、愛藍(lán)天、龍邦合金、三和新材等。
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
上榜理由：
極具潛力的下一代光伏發(fā)電技術(shù)，并正在快速走向市場。與晶體硅相比，其轉(zhuǎn)化效率將會大大超過晶體硅，且制作過程簡單，成本低。
材料特性：
鈣鈦礦是一種分子通式為ABX3的晶體材料，呈八面體形狀，結(jié)構(gòu)特性優(yōu)異。因結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，具有非常好的光伏性能，也是下一代照明或顯示器 LED的重要發(fā)展路徑。
應(yīng)用領(lǐng)域：
太陽能電池、光電探測器、光電調(diào)制器、磁電存儲器、磁電傳感器、壓電傳感器、壓電換能器、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)磁體等。
市場規(guī)模預(yù)測：
鈣鈦礦已經(jīng)邁過從0-1的階段，即將迎來從1-N的全新階段。2022年鈣鈦礦行業(yè)中試線擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模達(dá)350MW，2023年中試線擴(kuò)產(chǎn)規(guī)模或達(dá)1000-1200MW。
代表企業(yè)：
埃普瑞，AlfaAesar，極電光能、曜能科技、協(xié)鑫光電、纖納光電、隆基綠能、晶科能源、通威股份等。
生物可降解材料
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
上榜理由：
可自然降解，在環(huán)保方面起到了獨(dú)特的作用，被認(rèn)為是“白色污染”的有效解決途徑。隨著各種形式的環(huán)保要求不斷出臺，加上“限塑”理念在全球范圍內(nèi)形成共識，可降解被推到了新時代的風(fēng)口。
材料特性：
最理想的可降解生物材料是利用可再生資源得到，降解后可以被生物所重新利用，產(chǎn)物最好是二氧化碳和水，從而使這種材料的生產(chǎn)和使用納入自然界的循環(huán)。
應(yīng)用領(lǐng)域：
包裝材料、藥物載體、組織工程等。
部分應(yīng)用案例：
l 生物醫(yī)用：心臟支架、人造皮膚、手術(shù)縫合線;
l 包裝材料：可降解包裝袋，一次性餐盒;
l 農(nóng)業(yè)：農(nóng)用薄膜。
市場規(guī)模預(yù)測：
據(jù)MarketWatch預(yù)測，2022年全球生物可降解材料市場規(guī)模估計(jì)為1197.2億美元，預(yù)計(jì)到2028年將達(dá)到1453.7億美元。CAGR(2022-2028)：3.3%.
代表企業(yè)：
巴斯夫、杜邦、三井化學(xué)、三菱化學(xué)、金發(fā)科技、新疆天業(yè)、悅泰生物、陜西眾鑫、藍(lán)晶微生、康潤潔等。
高熵合金
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
上榜理由：
合金材料界的“新秀”，下一代合金標(biāo)桿，可解決傳統(tǒng)合金低溫下強(qiáng)度和韌性需要取舍的矛盾。
材料特性：
由多種含量相近的主元混合而成，不區(qū)分主要元素，相較于傳統(tǒng)金屬，塑性好，高強(qiáng)高韌、高溫穩(wěn)定、超耐腐蝕。等優(yōu)異性能，這種材料設(shè)計(jì)思路突破了傳統(tǒng)材料設(shè)計(jì)觀
念，是一種全新的合金設(shè)計(jì)理念。
應(yīng)用領(lǐng)域：
航空航天領(lǐng)域、車輛，軍工、化學(xué)工程，海洋船舶、核工業(yè)、電子電器、通訊領(lǐng)域、高溫涂層材料、刀具、模具、焊接等。
部分應(yīng)用案例：
l 航空航天：噴氣機(jī)渦輪葉片材料。
l 工業(yè)制造：高速切削用刀具、各類工具、模具(擠壓模、塑料模)。
l 化學(xué)工程、船舶領(lǐng)域：耐高壓、耐腐蝕化工容器、船舶上的高強(qiáng)度耐蝕件。
市場規(guī)模預(yù)測：
據(jù)DATAINTELO預(yù)測，全球高熵合金市場預(yù)計(jì)將從2017年的10.2億美元增長到2030年的24.8億美元。CAGR(2017-2030)：10.5%
代表企業(yè)：
金泰集團(tuán)、中辰至剛等。
光子晶體
圖片來源：圖蟲創(chuàng)意
上榜理由：
光子晶體的出現(xiàn)，使人們操縱和控制光子的夢想成為可能。
材料特性：
光子晶體是由周期性排列的不同折射率的介質(zhì)所制造的規(guī)則光學(xué)結(jié)構(gòu)，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(zhì)量為零、彼此間不存在相互作用等優(yōu)勢，此外還有電子所不具備的頻率和偏振等特征。
應(yīng)用領(lǐng)域：
光子晶體光纖、全新光子學(xué)器件(如反光鏡、放大器、彎曲光路等)、納米技術(shù)、光計(jì)算機(jī)、激光器、光子器件、芯片、光通訊、生物等。
市場規(guī)模預(yù)測：
據(jù)Verified Market Research預(yù)測，2020年光子晶體光纖市場規(guī)模為482.7002億美元，預(yù)計(jì)到2028年將達(dá)到883.8929億美元。CAGR(2021-2028)：7.86%.
代表企業(yè)：
珠海光馭科技、光子晶體科技等。
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