新材料的前景

目前我國與國外新材料水平相比還存在很大的差異。未來新材料領(lǐng)域的發(fā)展方向主要有新能源材料、半導(dǎo)體材料、輕量化材料、高分子材料、納米材料、生物材料、及結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。

在政策的扶持下，中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景巨大。材料行業(yè)作為一國工業(yè)體系的基礎(chǔ)，其關(guān)系著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。未來的增長方式會向綠色化、高端化、智能化方向轉(zhuǎn)型升級，新材料前景非常樂觀。

未來我國新材料產(chǎn)業(yè)還將面臨更大挑戰(zhàn)。隨著人力財力的投入加上政策護航與企業(yè)配合齊頭并進，我相信我國新材料產(chǎn)業(yè)將由大國向強國突破、走向高質(zhì)量發(fā)展的時代。

材料信息學(xué)

如今，大公司采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的材料方法，并通過信息學(xué)和計算技術(shù)原理以及ML和AI進行增強。這使他們能夠以細致的方式排列和建模材料數(shù)據(jù)。除了優(yōu)化從復(fù)雜材料數(shù)據(jù)中可靠地獲得科學(xué)見解的能力外，信息學(xué)還加快了研發(fā)的時間表，節(jié)省了時間和勞動力。

有機電子、電池組合物、增材制造合金、聚氨酯配方以及納米材料開發(fā)都是材料信息學(xué)可以產(chǎn)生直接影響的應(yīng)用。廣泛的材料用例意味著從電子制造商到化學(xué)公司都可以看到材料信息學(xué)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

哈佛大學(xué)的清潔能源計劃，把太陽能電池的分子材料作為主要的研究重點，通過機器學(xué)習(xí)來預(yù)測模擬物質(zhì)的實際屬性。IBM公司和哈佛大學(xué)聯(lián)合公布了最大的太陽能電池材料數(shù)據(jù)庫，大約包含兩百三十萬個備選材料，為太陽能電池材料的研究提供了數(shù)據(jù)支持。

Intel公司和三星公司將人工智能技術(shù)與材料大數(shù)據(jù)融合，用于相變存儲合金和高介電材料研究。

總部位于美國的初創(chuàng)公司Kebotix為材料研究開發(fā)了一種自動駕駛實驗室解決方案，以加速新材料的探索。這家初創(chuàng)公司利用大數(shù)據(jù)、基于人工智能的決策、專用機器人和方便的界面來簡化科學(xué)家的周期。Kebotix對應(yīng)對可持續(xù)性，公共衛(wèi)生和危險工業(yè)物質(zhì)方面的挑戰(zhàn)特別感興趣。

石墨烯2D材料

納米技術(shù)的突破使材料科學(xué)公司能夠配置2D或單層材料的途徑。2D材料具有固有的導(dǎo)熱性和機械強度，賦予工業(yè)應(yīng)用增強的功能。然而，大多數(shù)2D材料，如鍺烯、硅烯、錫烯和磷烯，仍在開發(fā)中，不包括石墨烯。作為第一種成功商業(yè)化的2D材料，石墨烯提高了拉伸強度、片內(nèi)強度、表面耐久性、電子遷移率、柔韌性和耐熱性。使用石墨烯的行業(yè)包括電子顯示器、超級電容器、汽車、建筑涂料和塑料制造。

2004年，第一個要合成的2D材料是石墨烯。石墨烯是一種碳同素異形體，由厚度為0.14 nm的單層碳原子組成。它們形成一個二維六邊形矩陣，允許電子以非常高的速度移動通過石墨烯，從而賦予其出色的導(dǎo)熱性。石墨烯也是高度透明的：它僅吸收可見光譜中約2％的入射光。

現(xiàn)在已有很多產(chǎn)品和設(shè)備，通過石墨烯改善了性能。例如，石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電率使得華為手機Mate20的電池充電速度變得更快。福特公司也選擇使用大量的石墨烯，把車身改裝得更為堅硬。

離子工業(yè)制造石墨烯材料。澳大利亞初創(chuàng)公司Ionic Industries渴望彌合石墨烯研究與開發(fā)其商業(yè)應(yīng)用之間的差距。該創(chuàng)業(yè)公司融合了石墨烯和氧化石墨烯制造的專業(yè)知識和專利工藝。Ionic Industries專門從事用于水處理和納濾以及儲能的石墨烯添加劑。

表面工程

工業(yè)表面暴露在持續(xù)的磨損、腐蝕、紫外線和其他有害因素中，需要具有更高耐用性的涂層。這對于保護汽車、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、船舶和制造業(yè)資產(chǎn)以及提高生產(chǎn)力至關(guān)重要。此外，工程創(chuàng)新提供了賦予表面疏水性和全疏性、自清潔和平滑特性的可能性。

SolCold開發(fā)抗斯托克斯熒光技術(shù)。以色列初創(chuàng)公司SolCold開發(fā)了一種基于納米過濾器和主動冷卻涂料的表面改性解決方案。利用抗斯托克斯熒光技術(shù)，這家初創(chuàng)公司將來自太陽的熱量和輻射轉(zhuǎn)化為低成本的冷卻系統(tǒng)。這家初創(chuàng)公司的技術(shù)在太陽能活動和傳熱之間建立了反向關(guān)系。該解決方案迎合了運輸、建筑、農(nóng)業(yè)和紡織行業(yè)的需求。

OPUS材料提供定制材料技術(shù)?？偛课挥谟某鮿?chuàng)公司OPUS Materials為航空航天，移動，海洋和可再生能源行業(yè)設(shè)計創(chuàng)新的防污和自清潔涂料。該初創(chuàng)公司的解決方案改善了燃料消耗和氣流，減少了腐蝕，并優(yōu)化了材料效率。此外，OPUS材料允許通過設(shè)計創(chuàng)建涂層材料，并支持建立相應(yīng)的供應(yīng)鏈。

物料管理4.0

工業(yè) 4.0 正在推動其在物料管理、處理和加工方面的實踐的實施。從自主采礦和先進的自動化制造到機器人操作和云計算，材料行業(yè)正在迅速數(shù)字化和互聯(lián)。因此，新材料的開發(fā)與通過第四代工業(yè)技術(shù)的工業(yè)適應(yīng)并行。

加拿大OffWorld公司目前在世界各國銷售自主工業(yè)采礦機器人。該公司的革命性系統(tǒng)使采礦現(xiàn)場（包括極端或未開采的礦體）的智能多機器人操作成為可能。

INTSITE促進采礦場地優(yōu)化。以色列初創(chuàng)公司INTSITE打算通過一套人工智能增強的自動化解決方案來解決物料搬運和采礦效率低下的問題。這家初創(chuàng)公司優(yōu)化了運動軌跡、機器對機器通信和機器視覺算法。此外，INTSITE的互聯(lián)自主重型機械使現(xiàn)場所有者能夠提高物料搬運生產(chǎn)率和組織效率。

Seriforge實現(xiàn)碳纖維的大規(guī)模定制?？偛课挥诿绹某鮿?chuàng)公司Seriforge自動化碳纖維制造，以實現(xiàn)高批量生產(chǎn)率和快速周期時間。這家初創(chuàng)公司的專利縫合和凈成形預(yù)成型程序允許碳纖維零件的可擴展制造。

審核編輯 ：李倩