2014年，新材材在线独家发布《10大最具潜力新材料》，一经发布，迅速疯传，传播上亿次。

如今，这些潜力新材料的应用研究和市场开发有哪些新进展呢？

2023年6月27-29日，10大潜力新材料齐聚2023国际新材料展，跟大家交流最新进展，欢迎感兴趣的朋友参与交流！

石墨烯

图片来源：图虫创意

上榜理由：最薄且最坚硬的纳米材料，将开启超多领域的新“烯”望。

材料特性：目前世界上最薄且最坚硬的纳米材料，它几乎完全透明，只吸收 2.3% 的光，导热系数高达 5300 W/m·K（高于碳纳米管），常温下电子迁移率超过 15000cm2/V·s（高于碳纳米管和硅晶体），电阻率只有 10-6 Ω·cm，为目前世界上电阻率最小的材料，未来将在超多领域引发颠覆性的技术产业革命。

应用领域：散热材料、涂料、导电油墨、锂离子电池、超级电容器、触摸屏、软性电子、生物传感器、太阳能电池、燃料电池。

部分应用案例：

• 手机散热：石墨烯触控屏、搭载石墨烯液冷系统的华为 Mate20 X。
• 导电油墨：“Vor-ink”石墨烯导电油墨。
• 超级计算机：石墨烯晶体管极有可能应用于超能效超高速计算机，超高速是指目前速度的一千倍，超能效是指仅使用目前百分之一的能耗。
• 新型显示器：石墨烯薄膜可实现可折叠与伸缩的超薄显示器。
• 超级汽车：未来的石墨烯电池汽车或可实现充电 10 分钟，续航 1000 公里。

市场规模预测：据Allied Market Research预测，2019年，全球石墨烯市场规模为8750万美元，到2027年，全球市场规模将达到876.8亿美元。CAGR（2020-2027）：40.2%

代表企业：Graphenea、NanoXplore、雷索新材料、贝特瑞、方大碳素、碳元科技、沃特新材、第六元素、二维碳素、宁波墨西、南京先丰纳米等。

富勒烯

图片来源：图虫创意

上榜理由：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”。

材料特性：是单质碳被发现的第三种同素异形体，由五元环和六元环构成的一系列封闭笼状结构的全碳分子，具有完美的对称结构，以及奇异的电子结构，具有硬度高、稳定性好、超导等特性。

应用领域：半导体晶片、催化剂、润滑油、太阳能电池、金刚石薄膜、超导材料、化妆品等。

部分应用案例：

• 军事：装甲车表面的抗冲击涂层、高硬度表面齿轮，高温和防辐射电子器件。
• 生命科学：基于富勒烯的磁共振造影剂、治疗癌症的新型药剂正在快速发展。
• 传感器：富勒烯传感器具有可再生、生产工艺简单、可有效增加电极的活性表面积、支持纳米粒子与其它材料复合等优点。
• 工业润滑：富勒烯添加剂可以使润滑油寿命延长 30%。
• 光伏：富勒烯可作为太阳能电池应用中的一种理想受体材料，如 PCBM、NCBA、ICMA 等，此外还可以拓展其在包括光转换器、场效应晶体管等不同领域中的应用。
• 化妆品：富勒烯能够亲和自由基，具有极强的抗氧化能力，添加到化妆品中能够起到活化皮肤细胞的作用。

市场规模预测：据Market Watch预测，2020年全球富勒烯市场规模估计为2.2441亿美元，到2027年，全球市场规模将达到3.8152亿美元。CAGR（2022-2028）：7.88%.

代表企业：VC60、Nano-C、福纳新材、京蒙碳纳米、大德碳纳米、永新富勒烯、中科院成都有机化学等。

离子液体

图片来源：图虫创意

上榜理由：绿色催化剂，被称为“未来的溶剂”。

材料特性：具有不挥发、不可燃、导电性强、室温粘度大、热容大、蒸汽压小、性质稳定等特点，对许多无机盐和有机物有良好的溶解性，可通过改变有机阳离子和无机阴离子配比组合，可设计合成出具备特殊功能的离子液体新材料。

应用领域：石油产品脱硫、核污染废料处理、润滑材料、太阳能工业、电池材料、人造肌肉、绿色制药、生物纤维溶解等。

部分应用案例：

• 电解液：新型离子液体锂电池电解液。
• 有机合成：中科院过程所开发的 2 万吨 / 年替代剧毒氢氰酸的异丁烯生产甲基丙烯酸甲酯（MMA）。
• 工业催化：中科院过程所开发的 20 万吨 / 年离子液体协同催化烷基化生产汽油添加剂、3 万吨 / 年离子液体催化 CO2 转化合成 DMC/EG。

市场规模预测：据Graphical Research预测，到 2024 年全球离子液体需求将达到 6.5 万吨，市场规模达到 25 亿美元。

代表企业：BASF、Merck、Solvionic、Evonik、IOLITECGmbH、蓝德能源、金凯化工、利华制药、固立成、艾利荣、默尼化工等。

磁流体

图片来源：图虫创意

上榜理由：兼具固体磁性材料的磁性，和液体的流动性，具有传统磁性块体材料不具备的特性和应用。

材料特点：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。

应用领域：磁密封、磁制冷、磁热泵等领域，改变传统密封制冷等方式。

部分应用案例：

• 磁流体密封，获得国家技术发明二等奖。零泄漏、无磨损、寿命长、免维护、可靠性高、无需辅助系统、可动态静态双密封，可各种真空设备的密封、多种气体密封、液体密封、计算机硬盘等防尘密封、各种极端条件和高端装备领域的密封。
• 市场规模预测：据LP information预测，2022年全球磁流体密封市场规模大约为206.5百万美元，预计2029年达到300.4百万美元。CAGR（2023-2029）：5.5%%.

代表企业：日本Ferrotec、NOK公司、美国FerroLabs、美国元素、荷兰Ioniqa、四川兆强钛磁科技、湖南维格磁流体、杭州维科磁电等。

气凝胶

图片来源：中凝科技，2023国际新材料展

上榜理由：是一种固体超多孔材料，内部体积99%由气体构成，是目前已知密度最小的固体材料（密度为3Kg/m³），曾获得吉尼斯纪录“世界上最轻的固体”称号。

材料特点：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。

应用领域：节能环保、航空航天、保温隔热电子电器、电力储能、石油化工、交通运输建筑。

部分应用案例：

• 航空航天：长征五号和天舟一号货运飞船采用气凝胶用作隔热保温材料、俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器采用气凝胶进行绝缘。
• 御寒服装：用气凝胶材料做成的防寒外套，仅 3mm 厚就具有与 40mm 鸭绒外套相同的保暖效果。
• 锂离子电池：利用气凝胶中三微纳米孔结构作为锂离子传输通道，成功将纤维素气凝胶膜应用于锂离子电池。

市场规模预测：据Allied Market Research预测，2019年全球气凝胶市场价值为7.01亿美元，到2027年，全球市场规模将达到13.955亿美元。CAGR（2020-2027）：9.3%.

代表企业：阿斯彭气凝胶、CABOT、埃力生、中凝科技、铂韬新材、纳诺科技、弘大科技、 圣诺节能、加新科技、爱彼爱和、华星美科、盟创纳米、中亨新材等。

泡沫金属

图片来源：北京中实强业泡沫金属有限公司，2023国际新材料展

上榜理由：会呼吸的金属。内部分布大量孔隙，孔隙率可高达90%以上，形貌如同“泡沫”或“蜂窝”。这种结构使泡沫金属具有许多独特的物理和力学性能。

材料特点：作为结构材料，它具有轻质，高比强度的特点；作为功能材料，它具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种物理性能。

应用领域：广泛应用于航天、航空、运输、环保、能源、生物等高科技领域及工业领域。

部分应用案例：

• 航空航天和导弹工业：飞机夹合件的芯材、夹层承载构件、宇宙飞船的起落架等。
• 建筑：制作轻、硬、耐火的元件、栏杆或支撑体。
• 汽车工业：内燃机气缸，高速列车发电室、无线电录音以及高速公路降噪等。

市场规模预测：据GIR (Global Info Research)预测，2021年全球泡沫金属收入大约383.2百万美元，预计2028年达到802.2百万美元。CAGR（2022至-2028）为 11.1%。

代表企业：住友电气、空中客车、科力远、中实强业、元泰达、爱蓝天、龙邦合金、三和新材等。

钙钛矿

图片来源：图虫创意

上榜理由：极具潜力的下一代光伏发电技术，并正在快速走向市场。与晶体硅相比，其转化效率将会大大超过晶体硅，且制作过程简单，成本低。

材料特点：钙钛矿是一种分子通式为ABX3的晶体材料，呈八面体形状，结构特性优异。因结构可设计性强，具有非常好的光伏性能，也是下一代照明或显示器 LED的重要发展路径。

应用领域：太阳能电池、光电探测器、光电调制器、磁电存储器、磁电传感器、压电传感器、压电换能器、超导电缆、超导磁体等。

市场规模预测：钙钛矿已经迈过从0-1的阶段，即将迎来从1-N的全新阶段。2022年钙钛矿行业中试线扩产规模达350MW，2023年中试线扩产规模或达1000-1200MW。

代表企业：埃普瑞，AlfaAesar，极电光能、曜能科技、协鑫光电、纤纳光电、隆基绿能、晶科能源、通威股份等。

生物可降解材料

图片来源：创新材料馆

上榜理由：可自然降解，在环保方面起到了独特的作用，被认为是“白色污染”的有效解决途径。随着各种形式的环保要求不断出台，加上“限塑”理念在全球范围内形成共识，可降解被推到了新时代的风

口。

材料特点：最理想的可降解生物材料是利用可再生资源得到，降解后可以被生物所重新利用，产物最好是二氧化碳和水，从而使这种材料的生产和使用纳入自然界的循环。

应用领域：包装材料、药物载体、组织工程等。

部分应用案例：

• 生物医用：心脏支架、人造皮肤、手术缝合线；
• 包装材料：可降解包装袋，一次性餐盒；
• 农业：农用薄膜。

市场规模预测：据MarketWatch预测，2022年全球生物可降解材料市场规模估计为1197.2亿美元，预计到2028年将达到1453.7亿美元。CAGR（2022-2028）：3.3%.

代表企业：巴斯夫、杜邦、三井化学、三菱化学、金发科技、新疆天业、悦泰生物、陕西众鑫、蓝晶微生、康润洁等。

高熵合金

图片来源：图虫创意

上榜理由：合金材料界的“新秀”，下一代合金标杆，可解决传统合金低温下强度和韧性需要取舍的矛盾。

材料特点：由多种含量相近的主元混合而成，不区分主要元素，相较于传统金属，塑性好，高强高韧、高温稳定、超耐腐蚀。等优异性能，这种材料设计思路突破了传统材料设计观

念，是一种全新的合金设计理念。

应用领域：航空航天领域、车辆，军工、化学工程，海洋船舶、核工业、电子电器、通讯领域、高温涂层材料、刀具、模具、焊接等。

部分应用案例：

• 航空航天：喷气机涡轮叶片材料。
• 工业制造：高速切削用刀具、各类工具、模具（挤压模、塑料模）。
• 化学工程、船舶领域：耐高压、耐腐蚀化工容器、船舶上的高强度耐蚀件。

市场规模预测：据DATAINTELO预测，全球高熵合金市场预计将从2017年的10.2亿美元增长到2030年的24.8亿美元。CAGR（2017-2030）：10.5%

代表企业：金泰集团、中辰至刚等。

光子晶体

图片来源：图虫创意

上榜理由：光子晶体的出现，使人们操纵和控制光子的梦想成为可能。

材料特点：光子晶体是由周期性排列的不同折射率的介质所制造的规则光学结构，具有光子带隙因而能够阻断特定频率的光子。光子晶体具有的速度快、静止质量为零、彼此间不存在相互作用等优势，此外还有电子所不具备的频率和偏振等特征。

应用领域：光子晶体光纤、全新光子学器件（如反光镜、放大器、弯曲光路等）、纳米技术、光计算机、激光器、光子器件、芯片、光通讯、生物等。

市场规模预测：据Verified Market Research预测，2020年光子晶体光纤市场规模为482.7002亿美元，预计到2028年将达到883.8929亿美元。CAGR（2021-2028）：7.86%.

代表企业：珠海光驭科技、光子晶体科技等。

以上内容节选自《揭秘未来100大潜力新材料》

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