中国新材料研究前沿报告 2023

《中国新材料研究前沿报告（2023）》聚焦前沿新材料发展动态，关注对行业发展可能产生重大影响的原创技术、关键战略材料领域基础研究进展和新材料创新能力建设，梳理出发展过程中面临的问题，并提出应对策略和指导性发展建议，以期为我国新材料基础创新及建设提供有益指导。 报告密切跟踪Nature、Science等杂志的年度关注点，内容兼具专业性、前瞻性和时效性，涉及的新材料包括量子材料、存算一体芯片材料、电子材料、生物降解材料、新型半导体材料等，同时对前沿新材料信息安全技术、机器学习辅助设计等新技术进行了详细解读。书中对新材料前沿领域详细的技术解读，对未来发展重点的高瞻远瞩，将为新材料领域研发人员、技术人员提供全面的指导。

本报告结合当前我国各行业对新材料的应用与需求情况，重点关注我国重点领域新材料的先进生产技术与应用情况、存在问题与发展趋势，主要介绍了量子材料、低维材料（二硫化钼、富勒烯）、双低氧稀土钢、高温超导材料、柔性半导体纤维及电子材料、芯片热管理材料、摩擦纳米发电机及新材料、空间医药微纳材料和环境与新能源矿物材料等各类新材料的特性、应用与先进技术，指出当前的技术难题，为未来我国新材料领域的技术突破指明方向。书中对新材料产业各领域的详细解读，为未来我国新材料领域的技术突破指明了方向，将为新材料领域研发人员、技术人员、产业界人士提供有益的参考。

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第1章2023年度新材料领域发展综合报告001
1.1国内外研究进展动态001
1.22023年度新材料的研究前沿002
1.2.1自旋量子材料003
1.2.2二维半导体材料004
1.2.3能源转换与存储材料004
1.2.4超材料与超构工程005
1.2.5空间医药微纳材料005
1.2.6极端环境服役材料006
1.2.7材料基因组工程006
1.2.8材料可控制备与表征006
1.3新材料发展趋势和展望007
1.4新材料发展的问题与挑战、启示与建议007
第2章双低氧稀土钢009
2.1双低氧稀土钢研究背景009
2.2稀土钢研究进展与前沿动态009
2.3我国在稀土钢领域的学术地位及发展动态010
2.3.1稀土在钢中的作用机制010
2.3.2氧对稀土钢的影响机制013
2.3.3低氧稀土金属014
2.3.4低氧洁净钢016
2.3.5双低氧稀土钢016
2.4作者团队在双低氧稀土钢领域的学术思想和主要研究成果026
2.5稀土钢发展重点026
2.6稀土钢展望与未来027
第3章Cu-1234液氮温区“三高”超导材料029
3.1超导材料研究的重大科学意义029
3.1.1超导简介029
3.1.2超导材料发展历程029
3.1.3实用化超导材料研究现状032
3.1.4Cu-1234高温超导材料研究缘起033
3.2Cu-1234高温超导材料研究进展和前沿动态034
3.3我国在Cu-1234高温超导材料领域学术地位和发展动态037
3.4Cu-1234高温超导材料发展重点039
3.5高温超导材料发展展望041
第4章柔性半导体纤维材料042
4.1半导体纤维材料的研究背景042
4.2柔性半导体纤维材料的研究进展与前沿动态043
4.2.1半导体纤维材料成型方法开发043
4.2.2半导体纤维材料应用领域045
4.3我国在半导体纤维材料领域的学术地位和发展动态048
4.3.1我国在半导体纤维材料领域的学术地位及作用048
4.3.2我国在半导体纤维材料领域的发展动态049
4.4作者团队在半导体纤维材料领域的学术思想和主要研究成果051
4.4.1作者团队在半导体纤维材料领域的学术思想051
4.4.2作者团队在半导体纤维材料领域的主要研究成果051
4.5半导体纤维材料发展重点056
4.5.1新型纤维成型半导体材料的设计056
4.5.2引入高鲁棒性的界面，提高半导体纤维器件性能056
4.5.3器件制造的多场辅助技术057
4.5.4多器件系统级互联057
4.5.5标准化和市场化发展战略057
4.6半导体纤维材料的展望与未来058
第5章芯片热管理材料060
5.1芯片热管理材料的研究背景060
5.2芯片热管理材料的研究进展与前沿动态061
5.2.1热界面材料061
5.2.2热智能材料063
5.2.3固液相变材料064
5.2.4导热膜材料067
5.2.5盖板材料068
5.2.6半导体异质结材料069
5.3我国在芯片热管理材料领域的发展动态070
5.3.1热界面材料070
5.3.2热智能材料072
5.3.3固液相变材料073
5.3.4导热膜材料074
5.3.5盖板材料074
5.3.6半导体异质结材料075
5.4作者团队在芯片热管理材料领域的学术思想和主要研究成果075
5.4.1热界面材料075
5.4.2热智能材料076
5.4.3固液相变材料076
5.4.4导热膜材料077
5.4.5盖板材料077
5.4.6半导体异质结材料078
5.5芯片热管理材料的发展重点078
5.6芯片热管理材料的展望与未来080
第6章富勒烯081
6.1富勒烯材料的研究背景081
6.1.1富勒烯发现与发展历程081
6.1.2富勒烯材料种类082
6.2富勒烯材料的研究进展与前沿动态083
6.2.1富勒烯材料化学方向研究083
6.2.2富勒烯材料物理方向研究084
6.2.3富勒烯材料生物方向研究085
6.2.4富勒烯材料能源方向研究085
6.2.5不同国家的富勒烯材料研究086
6.3我国在富勒烯领域的学术地位及发展动态086
6.3.1我国在富勒烯领域的研究机构和研究人员086
6.3.2我国近期在富勒烯领域取得的重要研究成果089
6.4作者团队在富勒烯领域的学术思想和主要研究成果091
6.5富勒烯材料的发展重点095
6.6富勒烯材料的展望与未来095
6.6.1富勒烯材料应用的挑战095
6.6.2富勒烯在能源和复合材料上的机遇096
6.6.3富勒烯在护肤品中的前景096
第7章摩擦纳米发电机及新材料098
7.1摩擦纳米发电机的研究背景099
7.1.1机械能量的浪费099
7.1.2摩擦电纳米发电机的最新研究趋势101
7.2摩擦纳米发电机的研究进展与前沿动态102
7.2.1物理图像和基础科学102
7.2.2摩擦纳米发电机的应用103
7.3我国在摩擦纳米发电机领域的学术地位及发展动态107
7.3.1首席科学家具有独特的影响力107
7.3.2多个国内外权威机构认可107
7.3.3全球的拥趸和跟随者越来越多108
7.4作者团队在摩擦纳米发电机领域的学术思想和主要研究成果108
7.4.1创立“一棵树”的发展蓝图，坚持原始创新、主线发展108
7.4.2源体系109
7.4.3做出了具有世界一流水平的科研成果与科学贡献110
7.5摩擦纳米发电机材料的发展重点111
7.5.1材料对起电电荷的影响111
7.5.2起电材料的研究112
7.5.3电荷捕获材料的研究112
7.5.4面向应用场景的摩擦电材料研究112
7.6摩擦纳米发电机的展望与未来113
7.6.1摩擦纳米发电机的基础和应用113
7.6.2接触电荷产生的方法114
7.6.3新兴潜力领域114
7.6.4摩擦纳米发电机对工业技术的影响114
第8章过渡金属硫族化合物117
8.1过渡金属硫族化合物研究背景117
8.2过渡金属硫族化合物研究进展与前沿动态119
8.2.1过渡金属硫族化合物的合成与制备119
8.2.2过渡金属硫族化合物的物性研究122
8.2.3过渡金属硫族化合物的应用研究125
8.3我国在过渡金属硫族化合物领域的贡献126
8.4作者团队在过渡金属硫族化合物领域内的学术思想和主要研究成果129
8.4.1二维过渡金属硫族化合物的新材料合成129
8.4.2二维过渡金属硫族化合物的新奇物性130
8.5过渡金属硫族化合物的发展重点和展望131
第9章空间医药微纳材料133
9.1空间医药微纳材料的研究背景133
9.2空间医药微纳材料的研究进展与前沿动态135
9.2.1无机医药微纳材料135
9.2.2有机医药微纳材料138
9.2.3我国在医药微纳材料领域的学术地位及发展动态141
9.3作者团队在空间医药微纳材料领域的学术思想和主要研究成果143
9.4空间医药微纳材料的发展重点145
9.5空间医药微纳材料的展望与未来145
第10章自旋量子材料147
10.1自旋量子材料的研究背景147
10.2自旋量子材料与器件的研究进展和前沿动态153
10.3我国在自旋量子材料领域的学术地位及发展动态158
10.4自旋量子材料关键问题与发展重点160
10.5自旋量子材料与器件的展望与未来164
第11章柔性电子材料与器件167
11.1柔性电子材料与器件研究背景167
11.2柔性电子材料与器件的研究进展168
11.2.1柔性电子材料与器件概览168
11.2.2柔性电子材料与器件的发展现状169
11.2.3柔性电子材料与器件的研究挑战170
11.3我国在柔性电子材料与器件领域的学术地位及发展动态170
11.4作者团队在柔性电子材料与器件领域的学术思想和主要研究成果173
11.4.1柔性功能材料方面173
11.4.2柔性功能器件方面176
11.4.3柔性器件应用方面177
11.5柔性电子材料与器件的科学问题及未来发展趋势179
第12章基于原位环境透射电子显微镜的材料可控制备与表征182
12.1原位环境透射电子显微技术简介183
12.2原位环境透射电子显微镜的应用183
12.2.1纳米晶原子尺度成核184
12.2.2纳米晶原子尺度生长184
12.2.3工况环境下的材料结构演化行为185
12.2.4原位催化185
12.2.5原位应力应变186
12.2.6原位充放电186
12.3研究进展与前沿动态186
12.3.1原子尺度下纳米晶的成核机制186
12.3.2原子尺度原位研究纳米晶生长机制188
12.3.3工况条件下的微结构演化189
12.3.4材料的结构稳定性190
12.4我国在原位环境透射电子显微镜材料领域的学术地位和发展动态192
12.4.1原位表征晶体成核生长，指导新型材料可控制备192
12.4.2原位表征揭示材料性能起源194
12.4.3发展原位透射电子显微学方法200
12.5作者团队在原位环境透射电子显微镜材料领域的学术思想和主要研究成果202
12.5.1复杂环境下晶体表界面结构和晶格应变的原位、定量电子显微学表征方法202
12.5.2晶体成核生长及结构演化的原子分辨原位动态表征新方法和新技术204
12.5.3新型功能材料的原子尺度精确制造和物性调控207
12.6我国在原位环境透射电子显微镜材料领域的展望与未来209
12.6.1理论209
12.6.2技术209
12.6.3设备难点210
12.6.4应用难点210
12.6.5克服环境电镜技术难点的策略和方法211
第13章环境与新能源矿物材料213
13.1环境与新能源矿物材料的研究背景213
13.2我国环境与新能源矿物材料的研究进展214
13.2.1环境矿物材料214
13.2.2新能源矿物材料216
13.3我国在环境与新能源矿物材料领域的学术地位及发展动态218
13.4作者团队在环境与新能源矿物材料领域的学术思想和主要研究成果221
13.4.1矿物基可渗透反应隔栅（PRB）介质材料221
13.4.2矿物基微波辅助降解有机物材料222
13.4.3矿物基土壤改良材料223
13.4.4矿物基储能材料224
13.4.5矿物基发光材料225
13.4.6矿物基保温材料225
13.5环境与新能源矿物材料的发展重点226
13.5.1隔热防火矿物复合材料226
13.5.2大气污染治理矿物材料226
13.5.3矿物固碳材料227
13.5.4新能源矿物材料227
13.5.5环境与新能源矿物材料模拟及计算227
13.6环境与新能源矿物材料的总结与展望227