2021年上半年新材料领域世界科技发展趋势

发达国家利用人工智能助力新材料研发

美国桑迪亚国家实验室利用机器学习完成繁琐的材料科学计算，大幅提升先进材料设计速度，进一步推动高新技术发展。

英国牛津大学开发出一种原子机器学习方法，可同时预测非晶材料的结构、稳定性和电子性质，助力非晶结构材料相关研究。

加拿大多伦多大学利用机器学习技术开发出一个自动化材料发现平台，可显著缩短用于某种特定用途材料的识别时间，有助于加快材料设计周期。

日本大阪大学利用1200种光伏电池材料作为训练数据库，通过机器学习算法研究高分子材料结构和光电感应之间的关系，成功在1分钟内筛选出有潜在应用价值的化合物结构。

先进信息材料引领电子信息行业新发展

美国耶鲁大学开发出接近批量生产的可拉伸电子电路材料，能将可拉伸导体与电子元器件所用的刚性材料牢固地连接在一起，在柔性显示和可穿戴设备等领域应用前景广阔；美国麻省理工学院牵头攻克二维沟道材料晶体管实用化关键难题，有望实现半导体1nm制程。

日本科学技术振兴机构开发出一种氮化镓基微机电系统谐振器，克服了硅基设备在较高温度下稳定性差的缺陷，有望用于5G通信。

瑞典林雪平大学开发出稳定的高导电性聚合物墨水，将使有机电子设备的制造变得更容易、成本更低廉。

新加坡国立大学开发出合成纳米石墨烯分子的新方法，具有极高产率，可用于开发下一代量子器件。

新能源材料推陈出新，推动电池产业加速发展

日本大阪府立大学开发出一种新型全固态电池电极材料，可实现更快的电荷转移，从而极大提升电池性能；东丽公司开发出的超薄石墨烯分散体系，具有优异的流动性和导电性，可用于锂离子电池导电材料。

美国Natrion公司推出一款高性能且灵活耐用的固态电解质薄膜，可用于低成本且快速生产全固态电池。

俄罗斯Skoltech大学开发出新型有机阴极材料，其具有较高的比容量、良好的稳定性和快速充电能力，可用于新一代储能设备。

生物技术与新材料技术融合程度不断加深

美国威斯康辛大学研发出一种侵入性小、性价比高的可注射脑电极，可用于治疗神经性疾病；麻省理工学院从折纸中获得灵感，开发出可生物降解医用贴片，当其与组织或器官接触时会转变为类似隐形眼镜的弹性凝胶，粘在受伤部位快速愈合伤口。

澳大利亚新南威尔士大学开发出一种陶瓷基“墨水”，可3D打印出带有活细胞的骨骼结构。

英国伯明翰大学开发出具有可调节特性的热塑性生物材料，有望用于软组织修复和血管支架等领域。

瑞典隆德大学设计出具有生物相容性的新型生物“墨水”，可使3D打印的人体器官更加逼真。

前沿新材料研究取得新进展与新突破

二维材料方面，美国阿贡国家实验室牵头制备出新型二维材料，仅两个原子厚，但比钢坚固，可用于制备光控和发光设备；美国哈佛大学在魔角石墨烯领域取得突破，使用三层堆叠并扭曲的石墨烯实现了超导。

3D打印材料方面，美国橡树岭国家实验室开发出航天级耐热钼合金3D打印粉体。可用于制造致密、无裂纹且可承受极端温度的航天零部件。

智能材料方面，新加坡国立大学研发出一种智能泡沫，可以通过非实际接触方式感应到周围环境和物体，还可在受损时完成自修复。

超材料方面，瑞士洛桑联邦理工学院研发出一种具有稳定记忆的可编程机械超材料，可以轻易写入、长久存储并随时读取以机械形式编码的数据。

超导材料方面，俄罗斯量子中心首次在室温下获得磁性超导材料，有望在不使用昂贵且笨重的冷却系统情况下应用量子现象。

作者简介

武志星，国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究三室，研究助理

研究方向：海洋、新材料领域战略、技术和产业前沿