中國新材料研究前沿報告（2023）

第1章　2023年度新材料領(lǐng)域發(fā)展綜合報告  001
1.1　國內(nèi)外研究進(jìn)展動態(tài)  001
1.2　2023年度新材料的研究前沿  002
1.2.1　自旋量子材料  003
1.2.2　二維半導(dǎo)體材料  004
1.2.3　能源轉(zhuǎn)換與存儲材料  004
1.2.4　超材料與超構(gòu)工程  005
1.2.5　空間醫(yī)藥微納材料  005
1.2.6　極端環(huán)境服役材料  006
1.2.7　材料基因組工程  006
1.2.8　材料可控制備與表征  006
1.3　新材料發(fā)展趨勢和展望  007
1.4　新材料發(fā)展的問題與挑戰(zhàn)、啟示與建議  007
第2章　雙低氧稀土鋼  009
2.1　雙低氧稀土鋼研究背景  009
2.2　稀土鋼研究進(jìn)展與前沿動態(tài)  009
2.3　我國在稀土鋼領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及發(fā)展動態(tài)  010
2.3.1　稀土在鋼中的作用機(jī)制  010
2.3.2　氧對稀土鋼的影響機(jī)制  013
2.3.3　低氧稀土金屬  014
2.3.4　低氧潔凈鋼  016
2.3.5　雙低氧稀土鋼  016
2.4　作者團(tuán)隊在雙低氧稀土鋼領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果  026
2.5　稀土鋼發(fā)展重點(diǎn)  026
2.6　稀土鋼展望與未來  027
第3章　Cu-1234液氮溫區(qū)“三高”超導(dǎo)材料  029
3.1　超導(dǎo)材料研究的重大科學(xué)意義  029
3.1.1　超導(dǎo)簡介  029
3.1.2　超導(dǎo)材料發(fā)展歷程  029
3.1.3　實(shí)用化超導(dǎo)材料研究現(xiàn)狀  032
3.1.4　Cu-1234高溫超導(dǎo)材料研究緣起  033
3.2　Cu-1234高溫超導(dǎo)材料研究進(jìn)展和前沿動態(tài)  034
3.3　我國在Cu-1234高溫超導(dǎo)材料領(lǐng)域?qū)W術(shù)地位和發(fā)展動態(tài)  037
3.4　Cu-1234高溫超導(dǎo)材料發(fā)展重點(diǎn)  039
3.5　高溫超導(dǎo)材料發(fā)展展望  041
第4章　柔性半導(dǎo)體纖維材料  042
4.1　半導(dǎo)體纖維材料的研究背景  042
4.2　柔性半導(dǎo)體纖維材料的研究進(jìn)展與前沿動態(tài)  043
4.2.1　半導(dǎo)體纖維材料成型方法開發(fā)  043
4.2.2　半導(dǎo)體纖維材料應(yīng)用領(lǐng)域  045
4.3　我國在半導(dǎo)體纖維材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位和發(fā)展動態(tài)  048
4.3.1　我國在半導(dǎo)體纖維材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及作用  048
4.3.2　我國在半導(dǎo)體纖維材料領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)  049
4.4　作者團(tuán)隊在半導(dǎo)體纖維材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果  051
4.4.1　作者團(tuán)隊在半導(dǎo)體纖維材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想  051
4.4.2　作者團(tuán)隊在半導(dǎo)體纖維材料領(lǐng)域的主要研究成果  051
4.5　半導(dǎo)體纖維材料發(fā)展重點(diǎn)  056
4.5.1　新型纖維成型半導(dǎo)體材料的設(shè)計  056
4.5.2　引入高魯棒性的界面，提高半導(dǎo)體纖維器件性能  056
4.5.3　器件制造的多場輔助技術(shù)  057
4.5.4　多器件系統(tǒng)級互聯(lián)  057
4.5.5　標(biāo)準(zhǔn)化和市場化發(fā)展戰(zhàn)略  057
4.6　半導(dǎo)體纖維材料的展望與未來  058
第5章　芯片熱管理材料  060
5.1　芯片熱管理材料的研究背景  060
5.2　芯片熱管理材料的研究進(jìn)展與前沿動態(tài)  061
5.2.1　熱界面材料  061
5.2.2　熱智能材料  063
5.2.3　固液相變材料  064
5.2.4　導(dǎo)熱膜材料  067
5.2.5　蓋板材料  068
5.2.6　半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料  069
5.3　我國在芯片熱管理材料領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)  070
5.3.1　熱界面材料  070
5.3.2　 熱智能材料  072
5.3.3　固液相變材料  073
5.3.4　導(dǎo)熱膜材料  074
5.3.5　蓋板材料  074
5.3.6　半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料  075
5.4　作者團(tuán)隊在芯片熱管理材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果  075
5.4.1　熱界面材料  075
5.4.2　熱智能材料  076
5.4.3　固液相變材料  076
5.4.4　導(dǎo)熱膜材料  077
5.4.5　蓋板材料  077
5.4.6　半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料  078
5.5　芯片熱管理材料的發(fā)展重點(diǎn)  078
5.6　芯片熱管理材料的展望與未來  080
第6章　富勒烯  081
6.1　富勒烯材料的研究背景  081
6.1.1　富勒烯發(fā)現(xiàn)與發(fā)展歷程  081
6.1.2　富勒烯材料種類  082
6.2　富勒烯材料的研究進(jìn)展與前沿動態(tài)  083
6.2.1　富勒烯材料化學(xué)方向研究  083
6.2.2　富勒烯材料物理方向研究  084
6.2.3　富勒烯材料生物方向研究  085
6.2.4　富勒烯材料能源方向研究  085
6.2.5　不同國家的富勒烯材料研究  086
6.3　我國在富勒烯領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及發(fā)展動態(tài)  086
6.3.1　我國在富勒烯領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)和研究人員  086
6.3.2　我國近期在富勒烯領(lǐng)域取得的重要研究成果  089
6.4　作者團(tuán)隊在富勒烯領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果  091
6.5　富勒烯材料的發(fā)展重點(diǎn)  095
6.6　富勒烯材料的展望與未來  095
6.6.1　富勒烯材料應(yīng)用的挑戰(zhàn)  095
6.6.2　富勒烯在能源和復(fù)合材料上的機(jī)遇  096
6.6.3　富勒烯在護(hù)膚品中的前景  096
第7章　摩擦納米發(fā)電機(jī)及新材料  098
7.1　摩擦納米發(fā)電機(jī)的研究背景  099
7.1.1　機(jī)械能量的浪費(fèi)  099
7.1.2　摩擦電納米發(fā)電機(jī)的最新研究趨勢  101
7.2　摩擦納米發(fā)電機(jī)的研究進(jìn)展與前沿動態(tài)  102
7.2.1　物理圖像和基礎(chǔ)科學(xué)  102
7.2.2　摩擦納米發(fā)電機(jī)的應(yīng)用  103
7.3　我國在摩擦納米發(fā)電機(jī)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及發(fā)展動態(tài)  107
7.3.1　首席科學(xué)家具有獨(dú)特的影響力  107
7.3.2　多個國內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可  107
7.3.3　全球的擁躉和跟隨者越來越多  108
7.4　作者團(tuán)隊在摩擦納米發(fā)電機(jī)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果  108
7.4.1　創(chuàng)立“一棵樹”的發(fā)展藍(lán)圖，堅持原始創(chuàng)新、主線發(fā)展  108
7.4.2　源體系  109
7.4.3　做出了具有世界一流水平的科研成果與科學(xué)貢獻(xiàn)  110
7.5　摩擦納米發(fā)電機(jī)材料的發(fā)展重點(diǎn)  111
7.5.1　材料對起電電荷的影響  111
7.5.2　起電材料的研究  112
7.5.3　電荷捕獲材料的研究  112
7.5.4　面向應(yīng)用場景的摩擦電材料研究  112
7.6　摩擦納米發(fā)電機(jī)的展望與未來  113
7.6.1　摩擦納米發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)和應(yīng)用  113
7.6.2　接觸電荷產(chǎn)生的方法  114
7.6.3　新興潛力領(lǐng)域  114
7.6.4　摩擦納米發(fā)電機(jī)對工業(yè)技術(shù)的影響  114
第8章　過渡金屬硫族化合物  117
8.1　過渡金屬硫族化合物研究背景  117
8.2　過渡金屬硫族化合物研究進(jìn)展與前沿動態(tài)  119
8.2.1　過渡金屬硫族化合物的合成與制備  119
8.2.2　過渡金屬硫族化合物的物性研究  122
8.2.3　過渡金屬硫族化合物的應(yīng)用研究  125
8.3　我國在過渡金屬硫族化合物領(lǐng)域的貢獻(xiàn)  126
8.4　作者團(tuán)隊在過渡金屬硫族化合物領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果  129
8.4.1　二維過渡金屬硫族化合物的新材料合成  129
8.4.2　二維過渡金屬硫族化合物的新奇物性  130
8.5　過渡金屬硫族化合物的發(fā)展重點(diǎn)和展望  131
第9章　空間醫(yī)藥微納材料  133
9.1　空間醫(yī)藥微納材料的研究背景  133
9.2　空間醫(yī)藥微納材料的研究進(jìn)展與前沿動態(tài)  135
9.2.1　無機(jī)醫(yī)藥微納材料  135
9.2.2　有機(jī)醫(yī)藥微納材料  138
9.2.3　我國在醫(yī)藥微納材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及發(fā)展動態(tài)  141
9.3　作者團(tuán)隊在空間醫(yī)藥微納材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果  143
9.4　空間醫(yī)藥微納材料的發(fā)展重點(diǎn)  145
9.5　空間醫(yī)藥微納材料的展望與未來  145
第10章　自旋量子材料  147
10.1　自旋量子材料的研究背景  147
10.2　自旋量子材料與器件的研究進(jìn)展和前沿動態(tài)  153
10.3　我國在自旋量子材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及發(fā)展動態(tài)  158
10.4　自旋量子材料關(guān)鍵問題與發(fā)展重點(diǎn)  160
10.5　自旋量子材料與器件的展望與未來  164
第11章　柔性電子材料與器件  167
11.1　柔性電子材料與器件研究背景  167
11.2　柔性電子材料與器件的研究進(jìn)展  168
11.2.1　柔性電子材料與器件概覽  168
11.2.2　柔性電子材料與器件的發(fā)展現(xiàn)狀  169
11.2.3　柔性電子材料與器件的研究挑戰(zhàn)  170
11.3　我國在柔性電子材料與器件領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及發(fā)展動態(tài)  170
11.4　作者團(tuán)隊在柔性電子材料與器件領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果  173
11.4.1　柔性功能材料方面  173
11.4.2　柔性功能器件方面  176
11.4.3　柔性器件應(yīng)用方面  177
11.5　柔性電子材料與器件的科學(xué)問題及未來發(fā)展趨勢  179
第12章　基于原位環(huán)境透射電子顯微鏡的材料可控制備與表征  182
12.1　原位環(huán)境透射電子顯微技術(shù)簡介  183
12.2　原位環(huán)境透射電子顯微鏡的應(yīng)用  183
12.2.1　納米晶原子尺度成核  184
12.2.2　納米晶原子尺度生長  184
12.2.3　工況環(huán)境下的材料結(jié)構(gòu)演化行為  185
12.2.4　原位催化  185
12.2.5　原位應(yīng)力應(yīng)變  186
12.2.6　原位充放電  186
12.3　研究進(jìn)展與前沿動態(tài)  186
12.3.1　原子尺度下納米晶的成核機(jī)制  186
12.3.2　原子尺度原位研究納米晶生長機(jī)制  188
12.3.3　工況條件下的微結(jié)構(gòu)演化  189
12.3.4　材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性  190
12.4　我國在原位環(huán)境透射電子顯微鏡材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位和發(fā)展動態(tài)  192
12.4.1　原位表征晶體成核生長，指導(dǎo)新型材料可控制備  192
12.4.2　原位表征揭示材料性能起源  194
12.4.3　發(fā)展原位透射電子顯微學(xué)方法  200
12.5　作者團(tuán)隊在原位環(huán)境透射電子顯微鏡材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果  202
12.5.1　復(fù)雜環(huán)境下晶體表界面結(jié)構(gòu)和晶格應(yīng)變的原位、定量電子顯微學(xué)表征方法  202
12.5.2　晶體成核生長及結(jié)構(gòu)演化的原子分辨原位動態(tài)表征新方法和新技術(shù)  204
12.5.3　新型功能材料的原子尺度精確制造和物性調(diào)控  207
12.6　我國在原位環(huán)境透射電子顯微鏡材料領(lǐng)域的展望與未來  209
12.6.1　理論  209
12.6.2　技術(shù)  209
12.6.3　設(shè)備難點(diǎn)  210
12.6.4　應(yīng)用難點(diǎn)  210
12.6.5　克服環(huán)境電鏡技術(shù)難點(diǎn)的策略和方法  211
第13章　環(huán)境與新能源礦物材料  213
13.1　環(huán)境與新能源礦物材料的研究背景  213
13.2　我國環(huán)境與新能源礦物材料的研究進(jìn)展  214
13.2.1　環(huán)境礦物材料  214
13.2.2　新能源礦物材料  216
13.3　我國在環(huán)境與新能源礦物材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及發(fā)展動態(tài)  218
13.4　作者團(tuán)隊在環(huán)境與新能源礦物材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果  221
13.4.1　礦物基可滲透反應(yīng)隔柵（PRB）介質(zhì)材料  221
13.4.2　礦物基微波輔助降解有機(jī)物材料  222
13.4.3　礦物基土壤改良材料  223
13.4.4　礦物基儲能材料  224
13.4.5　礦物基發(fā)光材料  225
13.4.6　礦物基保溫材料  225
13.5　環(huán)境與新能源礦物材料的發(fā)展重點(diǎn)  226
13.5.1　隔熱防火礦物復(fù)合材料  226
13.5.2　大氣污染治理礦物材料  226
13.5.3　礦物固碳材料  227
13.5.4　新能源礦物材料  227
13.5.5　環(huán)境與新能源礦物材料模擬及計算  227
13.6　環(huán)境與新能源礦物材料的總結(jié)與展望  227