卡脖子技术之100大潜力新材料

揭秘未来丨100大潜力新材料

近年来，国家高度重视新材料产业的发展，先后将其列入国家高新技术产业、重点战略性新兴产业和十大重点领域。

目前国内新材料产业规模增速较快，发展空间广阔。为帮助材料企业预测未来发展方向，新材料在线 ® 综合国内外知名研究机构和企业的研究进展从几大领域中遴选出 100大潜力新材料。今天，带你们看看都有哪些材料上榜：

1.OLED发光材料

上榜理由

OLED显示技术实现自发光的基础

OLED发光材料构成了OLED显示器件的有机发光层，它既是OLED显示器件的核心材料，也是OLED显示技术实现自发光的基础。

Source：SCHOTT官网

3.高世代线玻璃基板

上榜理由

可为平板显示产业的发展节约大量材料成本

显示产业的发展离不开玻璃基板这个关键材料的支撑，高世代线玻璃基板由于尺寸更大，可切割的大尺寸液晶面板便越多，生产效益也就越高，从而为平板显示产业的发展节约大量的材料成本，为上游材料供给结构的适应性和灵活性起到改善作用。

显示器专用FMM

Source：旭晖材料

5.光学膜

上榜理由

液晶显示实现图像显示的核心材料之一，在背光模组中成本占比最高

光学膜是背光模组的核心元件，在背光模组成本中占比最高。以42寸TFT-LCD电视为例，光学膜占背光模组成本的37%，占液晶模组总成本的17%左右，是液晶模组的重要组成部分。目前国内本土企业整体实力较弱且产业配套成熟度不高。

柔性印刷电路板

Source：图虫创意

7.偏光片PVA膜

上榜理由

偏光片的核心原材料，实现偏光功能的基础

偏光片是电子显示行业的上游关键材料之一，其本质为一种复合膜，主要由PVA膜、TAC膜、压敏胶、离型膜和保护膜等复合而成。其中PVA膜是偏光片实现偏光功能的核心材料，决定了偏光片的偏光性能、透过率、色调等关键光学指标。

OLED显示器

Source：图虫创意

9.异方性导电胶膜（ACF）

上榜理由

打破传统封装的局限性，满足大规模集成电路微电子的封装要求

如今电子产品正朝着便携式、小型化的方向发展，这对电路组装技术提出了更高的要求，而传统的锡焊封装材料和技术已无法满足行业的发展需要。异方性导电膜的出现彻底打破了传统封装材料和工艺的局限性，完全满足了现代大规模集成电路微电子的封装要求。

特种光学聚酯膜的应用

Source：3M官网

11.抗指纹涂层（AFC）

上榜理由

让物体表面凡“尘”不染

越来越多的消费者开始重视产品的颜值，随着产品的表面防护提升到关乎个人颜面的位置，抗指纹技术应运而生。这种表面处理工艺不仅可以保护产品不受外界环境的侵蚀，同时起到了美观的作用，使得产品的附加值大大提高。

手机镜头

Source：图虫创意

13.无镉量子点

上榜理由

真实地还原图像色彩，为未来“点亮”想象空间

量子点电视的诞生引发了行业内的色彩科技革命，打破了量子点技术走向显示应用的世界难题。量子点电视使用色彩纯净的量子点背光技术，革命性的实现了全色域显示，能够最真实地还原图像色彩，是虚拟增强现实技术和智能可穿戴显示设备的理想之选。

蜂窝移动通信的基站天线

Source：图虫创意

15.高导热石墨膜

上榜理由

5G时代突破“散热”难题的重要材料

电子设备的可靠性和设计寿命都与工作温度成反比，随着电子设备向小型化、高集成、高功率的方向发展，导热材料在电子产品中扮演着越来越重要的角色。

高导热石墨膜是近年来开发的一种新型导热材料，具有耐高温、重量轻、热导率高、化学稳定性强、热膨胀系数小等特点，成为5G时代电子设备突破“散热”难题的重要材料。

芯片衬底

Source：WaferPro

17.光纤预制棒

上榜理由

光纤、光缆的核心材料，代表着光通信技术的最高水平

在整个光纤光缆产业中，光纤预制棒、光纤、光缆占整个产业链的利润比约为7：2：1。长期以来，光纤预制棒被美国、日本等国的少数几家巨头企业所垄断，国内仅少数企业掌握光光纤预制棒的核心技术，进口比例约为六成，掌握光纤预制棒的供应是企业拥有盈利能力的关键。

光刻胶应用于芯片

Source：图虫创意

19.高性能靶材

上榜理由

应用广泛，可极大提升产品的附加价值

一块普通的玻璃材料，只要镀上相应的靶材，就能变成手机触摸屏、太阳能集热板或液晶显示器，起到增透减反的效果，产品价值随之提升数十倍。靶材的应用广泛，光伏电池、平板显示器、大规模集成电路、微电子器件及装饰涂层等产业都离不开它。

晶体硅电池片

Source：图虫创意

以上内容均来自 《揭秘未来100大潜力新材料》

21.湿电子化学品

上榜理由

集成电路刻蚀和清洗工艺的关键材料，85%的市场份额被海外掌控

不同线宽的集成电路制程工艺必须使用不同规格的超净高纯试剂进行蚀刻和清洗，其中半导体制造工艺用湿电子化学品的技术要求最高。半导体湿电子化学品的市场份额主要掌握在欧美、日本、韩国等国家的企业手中，占据全球85%以上的市场份额。

光伏逆变器

Source：图虫创意

23.氮化镓

上榜理由

光电转换性能突出，信号传输效率高，在5G高频时代备受关注

氮化镓作为一种宽禁带半导体材料，可以承受更高的工作电压，可在200℃以上的高温下工作，同时具有高功率密度、低能耗、适合高频率、支持宽带宽等特点，在光电转换方面性能突出，在微波信号传输方面效率很高，广泛应用于照明、显示和通讯（尤其是5G）领域。

化学机械抛光液

Source：图虫创意

25.封装基板

上榜理由

逐渐成为半导体的主流封装材料

随着半导体技术的发展，IC特征尺寸的不断缩小，集成度的不断提高，相应的封装技术也逐渐发展成超多引脚（超过300个）、窄节距、超小型化的特征，封装基板也逐渐取代传统引线框架成为主流封装材料。

动力电池

Source：图虫创意

27.三元正极材料

上榜理由

有效增加电池能量密度，减轻电池组的体积和重量

在新补贴政策下动力电池朝着高能量密度的方向发展，锂电三元材料在整体成本没有明显提高的前提下，能有效增加电池的能量密度，减轻电池组的重量和体积，是未来动力电池正极材料发展的主流方向之一。

特斯拉Model 3

Source：图虫创意

29.锂电池隔膜

上榜理由

附加值高，市场需求快速增长

在锂电池结构中，隔膜是关键的内层组件之一，也是技术壁垒最高的一种高附加值材料，约占锂电池成本的20-30%。近年来，在新能源汽车、3C产品等市场需求的推动下，锂电池隔膜的市场需求快速增长。

锂电池隔膜

Source：Toray官网

31.电解铜箔

上榜理由

电子产品信号与电力传输的“神经网络”，高档铜箔严重依赖进口

电解铜箔是制造覆铜板（CCL）及印刷电路板（PCB）的重要材料，行业具有投资成本高、生产技术难以复制以及专业人才紧缺等特征，企业进入壁垒较高。目前，对于技术含量和附加值较高的高密度互连板（简称HDI）内层用铜箔和柔性电路板（简称FPC）用铜箔，几乎都是从日本、韩国进口。

电解液

Source：图虫创意

33.铝塑膜

上榜理由

软包锂电池的核心材料，目前市场被日韩企业垄断

锂电池用铝塑膜是软包锂电池电芯封装的关键材料，相比硬壳电池具有质量轻、安全系数高、可循环性能好等优势，对电池的诸多性能有着重要的影响，目前市场主要被日韩企业垄断。

氢燃料电池

Source：图虫创意

35.氢燃料电池催化剂

上榜理由

氢燃料电池电堆的关键部件，清洁能源的驱动力

氢燃料电池催化剂关系到燃料电池电堆的性能和寿命，由于其原材料铂和铂碳颗粒价格高昂，使得催化剂成为氢燃料电池核心部件电堆中成本最高的部件之一。

氢燃料电池飞机

Source：http://cnBeta.COM

37.高性能碳纤维及其复合材料

上榜理由

轻量化之王、“瘦身革命”的领导者

碳纤维作为一种性能优异的战略性新材料，其密度不到钢的1/4、强度却是钢的5-7倍。与铝合金结构件相比，碳纤维复合材料减重效果可达到20％-40％；与钢类金属件相比，碳纤维复合材料的减重效果可达到60％-80％。

防弹衣帽

Source：泰和新材官网

39.超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料

上榜理由

逐步取代芳纶，成为防弹领域的首选

超高分子量聚乙烯纤维与碳纤维、芳纶纤维并称为世界三大高科技纤维，鉴于其质轻、高强、比能量吸收高等特点，已逐步取代芳纶纤维，成为个体防弹领域的首选纤维。

汉堡港金属蛋的海水淡化厂

Source：图虫创意

41.医用级钛粉与镍钛合金粉

上榜理由

推动个性化医疗大放异彩

《新材料产业发展指南》在突破重点应用领域急需的新材料中提到，要大力发展医用增材制造技术，突破医用级钛粉与镍钛合金粉等关键原料制约。

3D打印技术正在推动着医疗卫生产业的变革，钛及钛合金作为性能优异的生物医用材料，正以惊人的速度在发展。二者的结合，将助推个性化医疗大放异彩。

密封塞

Source：图虫创意

43.新型医用敷料

上榜理由

基于“湿性伤口愈合”理念，可加速创面修复、缩短病程

随着社会的进步和人们生活水平的提高，患者对伤口愈合、舒适度等要求也更加严格。新型医用敷料可以加速创面修复，减少伤口感染，缩短病程，减轻患者痛苦等，相比传统敷料有更大的市场潜力。

CT扫描仪

Source：图虫创意

45.人工晶状体

上榜理由

人工透镜，是取代天然晶状体的高科技产物

人工晶状体是一种高科技产物，通过植入人工晶状体治疗白内障是目前最有效的手段。但是国内相关产品发展滞后，市场基本被国外产品垄断，尤其是软性人工晶状体，基本依赖进口，价格昂贵。

移动通信基站

Source：图虫创意

47.碳/碳复合材料

上榜理由

高强、高模、高导热，是最有发展前途的高温材料之一

碳/碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基复合材料，具有质量轻、耐烧蚀性好、抗热冲击好、高温强度高、可设计性强等突出特点，被认为是最有发展前途的高温材料之一。

采用了碳/陶复合材料的歼20战斗机

Source：图虫创意

49.金属基复合材料

上榜理由

现代复合材料的一个重要分支，是理想的航天器材料

金属基复合材料具有高比强度、比弹性模量、良好的高温性能和耐磨性、热膨胀系数小、良好的断裂韧性和抗疲劳性能等一系列优异性能，是理想的航天器材料。

汽车驱动电机

Source：图虫创意

51.稀土储氢材料

上榜理由

21世纪绿色能源领域的战略材料

稀土储氢材料在较低温度下可吸放氢气，是一种极具发展潜力的功能材料和能源材料，也是21世纪绿色能源领域的战略材料。

节能灯

Source：图虫创意

53.立方氮化硼

上榜理由

超硬材料，是磨削技术界的革命性材料

立方氮化硼具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性，并且对铁系金属元素有较大的化学稳定性。立方氮化硼的使用是金属加工领域的一次重大突破，使得磨削技术发生革命性变化，是高档数控机床和机器人应用领域急需的新型材料。

电子元件材料—氮化铝陶瓷基板

Source: 潮州三环官网

55.高温合金

上榜理由

航空发动机必不可少的材料，进口替代市场前景广阔

高温合金是航空发动机必不可少的材料，在世界先进航空发动机研制中，高温合金用量已占到发动机总量的40%-60%，我国高温合金行业长期处于供不应求的状态，年市场缺口近1万吨，军用航空发动机高温合金约有40%依赖进口，进口替代市场前景广阔。

高速切削刀具

Source：图虫创意

57.铝锂合金

上榜理由

各国争相发展的重要航空材料

铝锂合金是近年来航空航天材料中发展最为迅速的一种先进轻量化结构材料，具有诸多优异的综合性能，是当前各国争相发展的一种重要航空材料。

战斗机控制舱

Source：图虫创意

59.高强度不锈钢

上榜理由

航空产品高性能、长寿命与高可靠性的重要基础

在飞机的制造中，尽管钢的比重在下降，但是由于钢的高强度、高韧性、高耐应力腐蚀开裂以及良好的抗冲击性能，飞机的一些关键承力结构件仍在继续使用高强度不锈钢，它是航空产品达到高性能、长寿命与高可靠性的重要基础。

石墨烯新型显示

Source：图虫创意

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仅限前50名

61.富勒烯

上榜理由

推动个性化医疗大放异彩

具有完美的三维拓扑对称结构，有“纳米王子”的美誉

富勒烯具有完美的三维拓扑对称结构、在纳米尺度范围内特殊的稳定性，以及奇异的电子结构，使其在许多高新技术领域的应用潜力巨大，其代表成员C60更被誉为“纳米王子”。

机器人手臂

Source：图虫创意

63.3D打印材料

上榜理由

3D打印技术的物质基础，决定3D打印发展的广度和深度

3D打印又称增材制造，被誉为“第三次工业革命”的技术核心。3D打印材料是3D打印技术的物质基础，也是当前制约3D打印产业发展的重要因素，决定着3D打印技术是否能有更广泛的应用。

显示面板

Source：图虫创意

65.气凝胶

上榜理由

隔热性能优越、保温性能突出

气凝胶的热导率极低，与传统保温隔热材料相比，在同等隔热效果下，气凝胶材料厚度只有传统保温隔热材料的1/2-1/5，可以为服役场所节省更多空间。

航天飞船隔热保温材料

Source：图虫创意

66.超导材料

上榜理由

10人曾因它而获得诺贝尔物理学奖

超导材料不仅在临界温度下具有零电阻特性，而且在一定条件下还具有常规导体完全不具备的电磁特性，因而在电气与电子工程领域具有广泛的应用价值。曾有10人因超导材料的研究成果而获得诺贝尔物理学奖。

离子液体用于锂离子电池电解液

Source：超码科技官网

68.液态金属

上榜理由

未来轻合金材料的颠覆者

液态金属是一种具有非晶态原子结构的金属合金，它的出现被认为是继铜、铁和钢，以及塑料之后的第三次材料革命，或将成为未来轻合金材料的颠覆者。

可降解手术缝合线

Source：图虫创意

70.碳纳米管导电剂

上榜理由

综合性能优异的锂电池导电剂，渐成主流

碳纳米管作为锂电池的导电剂，较其它类型的导电剂，可以提高电池的容量、循环稳定性和循环寿命等。目前，添加碳纳米管作为锂电池导电剂，提高电池性能的产业化应用，是锂电池领域的重要研究方向。

Source: Nobelus

突破性：全息膜是具有划时代专利技术的投影膜，具有独特的高清晰透明显像特性。它可以提供空中动态显示，同时能让观众透过投影膜看见背后的景物，并且可以与互动软件组合，产生三位立体互动影像，使观者产生身临其境、玩转空间的感觉。

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。

72.金属氢

Source: 图虫创意

突破性：金属氢是液态或固态氢在上百万大气压的高压下变成的导电体，它的导电性类似于金属，故称金属氢，是一种高密度、高储能的材料。据预测，金属氢是一种室温超导体，且储藏着巨大的能量，其能量比普通TNT炸药大30-40倍。

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、爱丁堡大学等。

73.超固体

Source: ACS Nano

突破性：木材海绵是通过化学处理有序剥离出木材细胞壁中木质素和半纤维素，保留纤维素骨架，然后经冷冻干燥而成。木材海绵吸油性非常好，吸收量是其自身重量的16-46倍，且可重复使用多达10次。这种新型海绵在容量、质量和可重复使用性方面超越了我们今天使用的所有其它海绵或吸收剂。

潜在应用：石油和化学品泄漏对世界各地的水体造成了严重的污染，木材海绵能够有效解决这个问题，成为清理海洋石油和化学品污染的有效途径。

研究机构：中国林业科学研究院等。

75.时间晶体

Source: 卡尔斯鲁厄理工学院

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。

78.量子金属

Source: 兰迪蒙托亚

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。

80.光子晶体

Source: Pinterest

突破性：4D打印材料是一种能够自动变形的材料，直接将设计内置到物料当中，不需要连接任何复杂的机电设备，就能按照产品设计自动折叠成相应的形状。这是一种无需打印机器就能让材料快速成型的革命性新技术，其大小形状可以随时间变化，记忆合金材料是关键。

潜在应用：家具制造、建筑、宇宙航天等领域。

研究机构：俄罗斯远东联邦大学、日本东京大学等。

82.量子隐形材料

Source: 图虫创意

突破性：磁流体是一种新型的功能材料，既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性，是由直径为纳米量级（10 nm以下）的磁性固体颗粒、基载液（也叫媒体）以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。

潜在应用：磁密封、磁制冷、磁热泵等领域。

研究机构：美国ATA应用技术公司、日本松下、湖南维格磁流体股份有限公司、北京市神然磁性流体技术有限公司等。

84.锡烯

Source: Material scientist

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、纽约州立大学石溪分校、美国布朗大学、清华大学等。

86.自修复材料

Source: connecticum

突破性：超高温陶瓷是指具有3000℃以上的高熔点，并具有优良的高温抗氧化性、耐烧蚀性和抗热震性的一类陶瓷材料，主要是IV B、VB族过渡金属的硼化物、碳化物及其复合材料。目前，超高温陶瓷在温度达到1600℃时仍具有较好的抗氧化性。

潜在应用：超高温陶瓷材料主要用于高超音速导弹、航天飞机等飞行器的热防护系统如翼前缘、端头帽以及发动机的热端，是难熔金属的替代者、超高温领域最有前景的材料之一。

研究机构：中南大学、美国Sandia National Labs、英国伦敦帝国理工学院、航天703所、中材山东工陶院、中科院金属所、中科院上硅所、哈尔滨工业大学、西北工业大学等。

88.让皱纹消失的材料

Source: 西班牙《阿贝赛报》

突破性：将这种细腻而柔滑的硅基拟肤聚合物涂在皮肤上，能够瞬间拉紧皮肤、消除下垂，在不知不觉间让皱纹消失，帮助人们保持肌肤的年轻状态。

潜在应用：护肤品开发、皮肤病治疗等领域。

研究机构：麻省理工学院等。

89.永远不会变干的材料

Source: 橡树岭国家实验室

突破性：这类涂层材料是专门为工业钻头和钻孔工具专门设计的铁基玻璃状合金涂层，它在重载下更能抵抗断裂。该涂层的成本远远低于普通材料，如碳化钨钴硬质合金，并且其较长的使用寿命也提高了隧道掘进过程的效率。

潜在应用：工业，制造，建筑等。

研究机构：橡树岭国家实验室、Lawrence Livermore国家实验室、Colorado矿业大学等。

91.分子强力胶

Source: 莱斯大学

突破性：通过控制水化硅酸钙结晶、粒子特殊微观形状，从而将水泥颗粒“编程”成特定的形状，这样可编程的微粒可以使得材料密度更高，孔隙更少，具备防水和牢固的微观结构。

潜在应用：建筑、工业等领域。

研究机构：莱斯大学等。

93.可阻挡阳光的玻璃涂层

Source: ArchDaily

突破性：Hydroceramics由水凝胶气泡组成，它在水中可以扩大到原先体积的400倍。基于这种属性，其吸收的液体会在炎热的天气蒸发到周围空气，从而起到降温的作用。并且一个下雨天就足以让气泡充满并重新准备好启动过程，从而节省能源消耗并确保可持续使用。

潜在应用：建筑等。

研究机构：加泰罗尼亚高级建筑研究所（IAAC）等。

95.过渡金属硫化物

Source: 卡尔斯鲁厄理工学院

突破性：超材料具有常规材料不具有的物理特性，如负磁导率、负介电常数等。

发展趋势：改变传统根据材料的性质进行加工的理念，可根据需要来设计材料的特性。

研究机构：桑迪亚国家实验室、波音公司、Kymeta、深圳光启研究院、国民技术等。

98.超薄铂

Source: 哈佛大学Wyss研究所

突破性：该材料是从丢弃的虾壳中提取的壳质和来源于蚕丝的丝素蛋白组成，复制了昆虫表皮的强度、耐久性和多功能性。

潜在应用：

① 可用于制造迅速降解的垃圾袋、包装材料和尿布；

② 作为一种特别坚固的生物相容性材料，它也可用于缝合承受高负荷的伤口，例如疝修补或作为组织再生的支架。

研究机构：哈佛大学等。

100.无限可回收的塑料

Source: 新材料在线 ®

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