2019年上半年世界科技发展态势——新材料篇

新材料篇

一、美日韩推动前沿新材料技术加速突破

美国国家科学院发布针对新材料研究的第三次十年调查《材料研究前沿：十年调查》报告，系统性地评估了过去十年中材料研究领域的进展和成就，预测了2020-2030年材料研究的机遇、挑战和新方向，并提出相应建议；日本科学技术振兴机构研发战略中心提出“下一代生物材料工程”战略建议，旨在创造能适应多样的生物学环境、有效控制材料和生物体之间交互作用的生物自适应材料；韩国科学技术通信部推出“2019年纳米材料领域技术开发的实施计划”，旨在系统性地支持具有人脑计算能力的未来半导体新器件核心技术开发，研究具有新特性与新功能的未来材料，推进纳米材料领域的前沿研究。

二、先进信息材料不断取得新进展

日本名古屋大学科学家通过在钯上对超薄铅膜进行退火处理，制造出具有标志性蜂窝结构的二维铅烯材料，该材料具有很强的自旋轨道相互作用，未来有望用于制备价格低廉、坚固耐用的室温拓扑绝缘体；荷兰埃因霍芬理工大学光子集成研究所利用单飞秒激光脉冲实现了合成亚铁磁体的全光学切换，研制出新一代光子存储器件，可将光脉冲以极快速度直接写入磁存储器中，新型光子存储器件的写入速度相比现有技术提升了100-1000倍，有望应用于光子集成电路并彻底改变数据存储过程。

三、新型锂电池材料助推实现全固态电池

美国宾夕法尼亚州立大学研究人员采用聚合物锂盐、氟化锂纳米粒子和氧化石墨烯片，开发出由反应性聚合物复合材料组成的新型固体电解质中间相（SEI），新型SEI能够防止锂枝晶的形成，且能够降低锂电池的重量和制造成本，有望将现有电池的能量密度提高一倍，同时使锂电池的寿命更长、安全性更高；日本东北大学和高能加速器研究组织的科学家通过设计氢簇（复合阴离子）结构，开发出一种新型复合氢化锂超离子导体，该材料对锂金属显示出了极高的稳定性，使锂金属有望成为全固态电池的最终阳极材料，催生出迄今能量密度最高的全固态电池。

四、生物技术与新材料技术深度融合

美国宾夕法尼亚州立大学研究人员利用基因工程通过大肠杆菌大批量生产出乌贼环齿（SRT）蛋白，SRT蛋白具有自愈合、导热和导电等特性，可转化为纤维和薄膜材料，用于制造坚韧、柔软和可生物降解的塑料，以及用于开发生物传感器或可穿戴设备；美国罗切斯特大学研究人员将尿素、钙源与细菌混合，成功在一天的时间内开发出仅有5微米厚度的人工珍珠母涂层，该涂层结构类似于珍珠母，具有良好的生物相容性，比大多数塑料更坚韧、更坚硬，未来有望用于开发人造骨和其他植入物。

作者丨宫学源

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