2018年上半年世界前沿科技态势——新材料篇

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2018-11-05 来源:全球技术地图

  


  美韩欧加强新材料研发部署

  美国制造业前瞻联盟发布报告《超材料制造——通向工业竞争力之路》,推动超材料制造技术研发及推广,旨在为美国创新和经济增长提供新机遇。韩国未来创造科学部发布《创新增长引擎》计划,旨在通过创新引擎的发展为第四次产业革命做好准备,其中将先进材料列为产业基础类的创新增长引擎,计划至2022年成为世界第四大先进材料出口国,全球份额位列第五。欧盟委员会为其第九框架计划确定新的六大关键使能技术,其中先进材料和纳米技术作为一类关键使能技术,涉及高性能材料、智能材料、可持续材料、纳米材料、生物材料和二维材料等。


  人工智能技术助力新材料发现

  瑞士洛桑联邦理工学院研究人员采用人工智能算法,对10万多种三维材料进行筛选后,发现大约2000种可以被剥离成二维结构的材料。美国西北大学研究人员利用人工智能算法加速发现新型金属玻璃材料,将新材料的发现过程提速200倍。美国麻省理工学院研究人员利用人工智能算法自主从大量科技文献中搜集新材料的“配方”,检索包含“配方”段落的准确率高达99%,针对某个特定词语的检索准确率可以达到86%。

  新能源材料加速实现突破。

  德国于利希研究中心成功研发出一种适用于锂电池电极的新型纳米复合材料,不仅能显著增加电池的存储容量和寿命,还可明显提高电池充电速度。美国西北大学采用掺有铬和钒元素的锂镁氧化物开发出新型正极材料,可大幅提高锂离子电池容量,并且性能稳定,不容易退化。英国布里斯托尔大学和剑桥大学利用聚合物开发出高度有序的晶体半导体结构,可用于开发高效太阳能电池和光电探测器。

  智能材料不断取得新进展。

  美国卡内基梅隆大学人员开发出一种新型自我修复复合材料,可在极端机械损伤下实现自行修复,并可用于生产自修复电路。美国加利福尼亚大学通过模仿章鱼皮肤,开发出一款可以通过改变红外光的反射率来逃过红外相机监测的“动态伪装皮肤”。日本东京大学利用聚醚硫脲开发出一种可自愈的聚合物玻璃,可用作智能手机、电视机、平板电脑等电子设备的屏幕材料,其仅需在21摄氏度的室温下稍加压力30秒,即可形成牢固的连接。

  复合材料制备技术出现新变革

  美国麻省理工学院采用自主设计的“凝胶静电纺丝”超细纤维生产工艺,开发出具有超常强度和韧性的聚乙烯纳米纤维,成为防护装甲和纳米复合材料的新选择。美国国家可再生能源实验室利用玉米秸秆和小麦秸秆等植物废弃部分,成功制造出碳纤维生产原料丙烯腈,能够有效降低生产成本与污染。美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校开发出一种新型聚合物固化工艺,可从聚合物化学反应中获得驱动能源,推动聚合物的固化过程,进而大幅降低生产能耗和生产时间。

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