最新未来二十大最具有潜力新材料盘点

材料工业是国民经济的基础产业，新材料是材料工业发展的先导，是重要的战略性新兴产业。今天，科技革命迅猛发展，新材料产品日新月异，产业升级、材料换代步伐加快。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，材料的低碳、绿色、可再生循环等环境友好特性倍受关注。

尽管很多新材料离产业化还有很大距离，但他们的使用价值在未来一定会凸显出来。那么未来最有潜力的新材料都有哪些呢？

石墨烯

石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪。”

有趣的是，石墨烯诞生并没有使用“高大上”的科学技术，而是由英国曼彻斯特大学的两位科学家用透明胶带从石墨晶体上“粘”出来的。

石墨烯目前最有潜力的是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。据相关专家分析，用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。而近日，美国麻省理工学院的科学家通过研究发现，在特定情况下，石墨烯能够被转化成具有独特功能的拓扑绝缘体。这一研究发现，有望带来一种制造量子计算机的新方法。

其次，石墨烯能助力超级电容器、锂离子电池的发展。据相关资料显示，加入石墨烯材料，同等体积的电容可扩充5倍以上的容量，而锂电池电极中加入石墨烯则可大幅度提高其导电性能。此外，石墨烯还可应用于电路、触摸屏、基因测序以及制造出羽翼般超轻型飞机、超坚韧防弹衣等领域。

碳纤维

随着低碳经济的不断发展，碳纤维产品的需求也将不断攀升。碳纤维强度大、密度低、线膨胀系数小等特性使之在飞机制造等军工领域、汽车和医疗器械等工业领域、高尔夫球棒和自行车等体育休闲领域备受追捧。

而十八届三种全会改革军队和国家安全机构的决定，增强了采购国防装备和安防设备的预期，这为碳纤维行业的发展带来利好。中国军用领域对碳纤维的需求一直很大，作为现代战略武器必不可少的新材料之一，碳纤维及其复合材料大量用于战略导弹、隐身战机、现代舰艇以及非杀伤性武器等方面。

轻型合金

十二五期间，中国将重点发展高强轻型合金材料。该项工程目标为，到2015年，关键新合金品种开发取得重大突破，形成高端铝合金材30万吨、高端钛合金材2万吨、高强镁合金压铸及型材和板材15万吨的生产能力。2014年，是高强轻型合金达到该工程目标的冲刺年，其冲刺成果值得期待。

钛合金，是一种在现代高端武器中占领重要位置的轻型合金。据资料显示，近年来我国批量生产的军用飞机机体和发动机用钛质量合计占比达25%，而F-22钛合金占比更是高达41%。钛金属由于具有高强度、延展性好、耐腐蚀、无磁性等优越性能，被广泛用于航空航天、化工、石油、电力等领域。

除钛合金之外，轻型合金还主要包括铝合金和镁合金。铝合金使用较早，如今普及程度也较高，在汽车、轮船等领域经常出现。而镁合金是实用金属当中质量最轻的，是汽车实现轻量化最重要的新材料之一。

碳纳米管 

碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。

碳纳米管除了作为模具，在内部填充金属、氧化物等物质外，还可用于纳米结构电子器件、热电材料、电池电极材料、低温高灵敏度传感器，生物分子载体、催化剂载体等领域。

超导材料

超导材料是在特定温度下，电阻消失的材料。超导材料并不罕见，在我们生活中很多材料，如铝、钙、硫、磷等都具有超导特性，只是要实现这些材料的超导性就必须要达到临界温度、超高压等极端条件。

近年来，超导材料所具有的零电阻、完全抗磁性和隧道效应三个特性，使之在全世界广受关注。其最广为人知的用途是用在电力网上，由于无电阻，电力网中损耗为零，将可以节省10%-20%因输送而造成的电力损耗。

半导体材料

最近，数字家居以及物联网的崛起惠及半导体产业的蓬勃发展。据市场研究公司IHSiSuppli报告显示，2013年，家电半导体市场增幅达到12%，规模达到26亿美元，去年这一数字为23亿美元。除此之外，半导体材料涉及的产业主要包括集成电路、LED、太阳能光伏等。

功能薄膜

功能薄膜属于先进高分子材料的一种，其种类较多，应用领域各异，在战略新兴产业中扮演重要角色。目前，被看好的功能薄膜主要有光学薄膜、光伏薄膜、锂电池隔膜、水处理渗透膜、高阻隔包装膜等。

智能材料

你想象过有一天手机揣在兜里就能充电吗？英国的科学家利用智能材料满足了人们的这一愿望。

英国沃达丰手机公司和南安普顿大学合作研制一种便捷式充电器，只要将手机与裤袋内的接驳头相连即可充电。而该短裤是用智能面料聚合泡沫物料制成，它的作用是能将人体运动时产生的能量转化成电能。

一般认为，智能材料拥有七大功能，包括传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。而这七大功能正好切合了时下火热的可穿戴设备以及4D技术，此外该材料在医疗、军工、建筑等领域也具有巨大的潜力。

生物材料

生物材料主要应用在医学上，目前利用生物材料已经生产出除大脑以外的人体所有的器官。在市场上已经有的产品包括人工眼角膜、心脏支架、心脏起搏器、人工硬脑膜等等。

特种玻璃

特种玻璃包含的光伏玻璃和超薄玻璃两个子行业也迎来发展先机。随着移动设备产业的发展，对高性能玻璃的需求也越来越大，其中包括用于各种平板显示器件的平板玻璃，用于光的折射、透射等方面的传光玻璃。此外，微晶玻璃还应用在太阳能基板、集成电路基板和人工骨齿等方面。

气凝胶

突破性：高孔隙率、低密度质轻、低热导率，隔热保温特性优异。

发展趋势：极具潜力的新材料，在节能环保、保温隔热电子电器、建筑等领域有巨大潜力。

主要研究机构（公司）：阿斯彭美国，W.R. Grace，日本Fuji-Silysia公司等

富勒烯

突破性：具有线性和非线性光学特性，碱金属富勒烯超导性等。

发展趋势：未来在生命科学、医学、天体物理等领域有重要前景，有望用在光转换器、信号转换和数据存储等光电子器件上。

主要研究机构（公司）：Michigan State University，厦门福纳新材等。

非晶合金

突破性：高强韧性、优良的导磁性和低的磁损耗、优异的液态流动性。

发展趋势：在高频低损耗变压器、移动终端设备的结构件等。

主要研究机构（公司）：Liquidmetal Technologies， Inc.，中科院金属所，比亚迪股份有限公司等。

泡沫金属

突破性： 重量轻、密度低、孔隙率高、比表面积大。

发展趋势： 具有导电性，可替代无机非金属材料不能导电的应用领域；在隔音降噪领域具有巨大潜力。

主要研究机构（公司）：Alcan（美国铝业），Rio TInto，Symat，Norsk Hydro等

离子液体

突破性：具有高热稳定性、宽液态温度范围、可调酸碱性、极性、配位能力等。

发展趋势：在绿色化工领域，以及生物和催化领域具有广阔的应用前景。

主要研究机构（公司）：Solvent InnovaTIon公司，巴斯夫，中科院兰州物理研究所，同济大学等。

纳米纤维素

突破性：具有良好的生物相容性、持水性、广范围的pH值稳定性；具有纳米网状结构，和很高的机械特性等。

发展趋势：在生物医学、增强剂、造纸工业、净化、传导与无机物复合食品、工业磁性复合物方面前景巨大。

主要研究机构（公司）：Cellu Force公司（加拿大），US Forest Service（美国林务局），InnvenTIa公司（瑞典）等。

纳米点钙钛矿

突破性：纳米点钙钛矿具有巨磁阻、高离子导电性、对氧析出和还原起催化作用等。

发展趋势：未来在催化、存储、传感器、光吸收等领域具有巨大潜力。

主要研究机构（公司）：埃普瑞，AlfaAesar等

3D打印材料

突破性：改变传统工业的加工方法，可快速实现复杂结构的成型等。

发展趋势：革命性成型方法，在复杂结构成型和快速加工成型领域，有很大前景。

主要研究机构（公司）：Object公司，3DSystems公司，Stratasys公司，华曙高科等。

柔性玻璃

突破性：改变传统玻璃刚性、易碎的特点，实现玻璃的柔性革命化创新。

发展趋势：未来柔性显示、可折叠设备领域，前景巨大。

主要研究机构（公司）：康宁公司，德国肖特集团等。

自组装（自修复）材料

突破性：材料分子自组装，实现材料自身“智能化”，改变以往材料制备方法，实现材料的自身自发形成一定形状和结构。

发展趋势：改变传统材料制备和材料的修复方法，未来在分子器件、表面工程、纳米技术等领域有很大前景。

主要研究机构（公司）：美国哈佛大学等