《中國新材料研究前沿報告（2023）》聚焦前沿新材料發(fā)展動(dòng)態(tài)，關(guān)注對行業(yè)發(fā)展可能產(chǎn)生重大影響的原創(chuàng )技術(shù)、關(guān)鍵戰略材料領(lǐng)域基礎研究進(jìn)展和新材料創(chuàng )新能力建設，梳理出發(fā)展過(guò)程中面臨的問(wèn)題，并提出應對策略和指導性發(fā)展建議，以期為我國新材料基礎創(chuàng )新及建設提供有益指導。 報告密切跟蹤Nature、Science等雜志的年度關(guān)注點(diǎn)，內容兼具專(zhuān)業(yè)性、前瞻性和時(shí)效性，涉及的新材料包括量子材料、存算一體芯片材料、電子材料、生物降解材料、新型半導體材料等，同時(shí)對前沿新材料信息安全技術(shù)、機器學(xué)習輔助設計等新技術(shù)進(jìn)行了詳細解讀。書(shū)中對新材料前沿領(lǐng)域詳細的技術(shù)解讀，對未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)的高瞻遠矚，將為新材料領(lǐng)域研發(fā)人員、技術(shù)人員提供全面的指導。

新材料是新興產(chǎn)業(yè)的技術(shù)先導，高新技術(shù)、高端制造和重大工程高質(zhì)量發(fā)展都需要新材料的率先突破。新材料的研究前沿和核心技術(shù)創(chuàng  )新突破，引導新材料不斷迭代發(fā)展和在應用領(lǐng)域的不斷拓展與提升，為高端裝備制造、生命科學(xué)、新能源、信息技術(shù)等關(guān)系經(jīng)濟命脈和國家安全的戰略性新興產(chǎn)業(yè)的布局提供技術(shù)支撐和風(fēng)向引領(lǐng)?！吨袊虏牧涎芯壳把貓蟾妫?023）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《報告》）集結了國內新材料的重大原創(chuàng  )、關(guān)鍵戰略材料的重大突破、體系化基礎研究布局以及新材料創(chuàng  )新能力提升四大領(lǐng)域的專(zhuān)家，匯集了他們的智慧和經(jīng)驗，形成了該戰略研究報告。
《報告》通過(guò)全面、深入的調查研究，緊緊錨定國家重大戰略需求，聚焦新材料關(guān)鍵核心技術(shù)瓶頸的突破，緊盯關(guān)鍵戰略新材料的研究前沿動(dòng)態(tài)，著(zhù)眼重大原創(chuàng  )基礎研究和創(chuàng  )新能力提升，形成了一批具有專(zhuān)業(yè)性、全局性、前瞻性、熱點(diǎn)性的專(zhuān)題調研報告?！秷蟾妗飞婕安牧项I(lǐng)域主要包括量子材料、低維材料（二硫化鉬、富勒烯）、雙低氧稀土鋼、高溫超導、柔性半導體纖維及電子材料、芯片熱管理材料、摩擦納米發(fā)電機及其新材料、空間醫藥微納材料和環(huán)境與新能源礦物材料等。每種材料都詳細介紹了其研究背景、全球研究進(jìn)展與前沿動(dòng)態(tài)、我國研究發(fā)展現狀及學(xué)術(shù)地位、作者在該領(lǐng)域的主要研究成果和學(xué)術(shù)成就、我國在該領(lǐng)域近期研究發(fā)展重點(diǎn)及展望等內容。
在此謹代表編委會(huì )對致力于中國新材料前沿科學(xué)與技術(shù)發(fā)展、提供內容框架指導、撰寫(xiě)專(zhuān)題報告、審閱修改報告的所有專(zhuān)家、學(xué)者以及為本報告的編輯和出版做出貢獻的人士表示誠摯的感謝。
特別感謝參與本書(shū)編寫(xiě)的所有作者：
第1章　中國材料研究學(xué)會(huì )新材料發(fā)展戰略研究院
第2章　李殿中　欒義坤　楊超云
第3章　趙建發(fā)　靳常青
第4章　王　剛　孫恒達　朱美芳
第5章　張旭東　曹炳陽(yáng)
第6章　王春儒　王太山　甄明明　甘利華
第7章　王中林　唐　偉　王廷宇　王　可
第8章　徐　磊　李沛嶺　劉廣同　呂　力
第9章　毛　宇　陳敬華　黃　進(jìn)　顧　寧
第10章　韓秀峰　萬(wàn)蔡華　宋　成
第11章　李潤偉　朱小健　尚　杰　高潤升
第12章　王榮明　張利強　楊　烽
第13章　廖立兵　劉　昊　呂國誠
本書(shū)可供科學(xué)決策相關(guān)部門(mén)的管理人員，從事新材料研發(fā)、產(chǎn)業(yè)、應用的科技人員，新興產(chǎn)業(yè)的科研和工程技術(shù)人員以及其他相關(guān)人員閱讀，希望本書(shū)的出版能夠為大家提供有益的參考。

謝建新
二〇二三年十二月　

本報告結合當前我國各行業(yè)對新材料的應用與需求情況，重點(diǎn)關(guān)注我國重點(diǎn)領(lǐng)域新材料的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)與應用情況、存在問(wèn)題與發(fā)展趨勢，主要介紹了量子材料、低維材料（二硫化鉬、富勒烯）、雙低氧稀土鋼、高溫超導材料、柔性半導體纖維及電子材料、芯片熱管理材料、摩擦納米發(fā)電機及新材料、空間醫藥微納材料和環(huán)境與新能源礦物材料等各類(lèi)新材料的特性、應用與先進(jìn)技術(shù)，指出當前的技術(shù)難題，為未來(lái)我國新材料領(lǐng)域的技術(shù)突破指明方向。
書(shū)中對新材料產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域的詳細解讀,為未來(lái)我國新材料領(lǐng)域的技術(shù)突破指明了方向,將為新材料領(lǐng)域研發(fā)人員、技術(shù)人員、產(chǎn)業(yè)界人士提供有益的參考。

第1章　2023年度新材料領(lǐng)域發(fā)展綜合報告 001
1.1　國內外研究進(jìn)展動(dòng)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　二維半導體材料 004
1.2.3　能源轉換與存儲材料 004
1.2.4　超材料與超構工程 005
1.2.5　空間醫藥微納材料 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(wèn)題與挑戰、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(dòng)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(dòng)態(tài) 010
2.3.1　稀土在鋼中的作用機制 010
2.3.2　氧對稀土鋼的影響機制 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(lái) 027

第3章　Cu-1234液氮溫區“三高”超導材料 029
3.1　超導材料研究的重大科學(xué)意義 029
3.1.1　超導簡(jiǎn)介 029
3.1.2　超導材料發(fā)展歷程 029
3.1.3　實(shí)用化超導材料研究現狀 032
3.1.4　Cu-1234高溫超導材料研究緣起 033
3.2　Cu-1234高溫超導材料研究進(jìn)展和前沿動(dòng)態(tài) 034
3.3　我國在Cu-1234高溫超導材料領(lǐng)域學(xué)術(shù)地位和發(fā)展動(dòng)態(tài) 037
3.4　Cu-1234高溫超導材料發(fā)展重點(diǎn) 039
3.5　高溫超導材料發(fā)展展望 041

第4章　柔性半導體纖維材料 042
4.1　半導體纖維材料的研究背景 042
4.2　柔性半導體纖維材料的研究進(jìn)展與前沿動(dòng)態(tài) 043
4.2.1　半導體纖維材料成型方法開(kāi)發(fā) 043
4.2.2　半導體纖維材料應用領(lǐng)域 045
4.3　我國在半導體纖維材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位和發(fā)展動(dòng)態(tài) 048
4.3.1　我國在半導體纖維材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及作用 048
4.3.2　我國在半導體纖維材料領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài) 049
4.4　作者團隊在半導體纖維材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果 051
4.4.1　作者團隊在半導體纖維材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想 051
4.4.2　作者團隊在半導體纖維材料領(lǐng)域的主要研究成果 051
4.5　半導體纖維材料發(fā)展重點(diǎn) 056
4.5.1　新型纖維成型半導體材料的設計 056
4.5.2　引入高魯棒性的界面，提高半導體纖維器件性能 056
4.5.3　器件制造的多場(chǎng)輔助技術(shù) 057
4.5.4　多器件系統級互聯(lián) 057
4.5.5　標準化和市場(chǎng)化發(fā)展戰略 057
4.6　半導體纖維材料的展望與未來(lái) 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(dòng)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　導熱膜材料 067
5.2.5　蓋板材料 068
5.2.6　半導體異質(zhì)結材料 069
5.3　我國在芯片熱管理材料領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)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　導熱膜材料 074
5.3.5　蓋板材料 074
5.3.6　半導體異質(zhì)結材料 075
5.4　作者團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　導熱膜材料 077
5.4.5　蓋板材料 077
5.4.6　半導體異質(zhì)結材料 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(lái) 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)現與發(fā)展歷程 081
6.1.2　富勒烯材料種類(lèi) 082
6.2　富勒烯材料的研究進(jìn)展與前沿動(dòng)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(dòng)態(tài) 086
6.3.1　我國在富勒烯領(lǐng)域的研究機構和研究人員 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(lái) 095
6.6.1　富勒烯材料應用的挑戰 095
6.6.2　富勒烯在能源和復合材料上的機遇 096
6.6.3　富勒烯在護膚品中的前景 096

第7章　摩擦納米發(fā)電機及新材料 098
7.1　摩擦納米發(fā)電機的研究背景 099
7.1.1　機械能量的浪費 099
7.1.2　摩擦電納米發(fā)電機的最新研究趨勢 101
7.2　摩擦納米發(fā)電機的研究進(jìn)展與前沿動(dòng)態(tài) 102
7.2.1　物理圖像和基礎科學(xué) 102
7.2.2　摩擦納米發(fā)電機的應用 103
7.3　我國在摩擦納米發(fā)電機領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及發(fā)展動(dòng)態(tài) 107
7.3.1　首席科學(xué)家具有獨特的影響力 107
7.3.2　多個(gè)國內外權威機構認可 107
7.3.3　全球的擁躉和跟隨者越來(lái)越多 108
7.4　作者團隊在摩擦納米發(fā)電機領(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(shù)”的發(fā)展藍圖，堅持原始創(chuàng  )新、主線(xiàn)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 110
7.5　摩擦納米發(fā)電機材料的發(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　面向應用場(chǎng)景的摩擦電材料研究 112
7.6　摩擦納米發(fā)電機的展望與未來(lái) 113
7.6.1　摩擦納米發(fā)電機的基礎和應用 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)電機對工業(yè)技術(shù)的影響 114

第8章　過(guò)渡金屬硫族化合物 117
8.1　過(guò)渡金屬硫族化合物研究背景 117
8.2　過(guò)渡金屬硫族化合物研究進(jìn)展與前沿動(dòng)態(tài) 119
8.2.1　過(guò)渡金屬硫族化合物的合成與制備 119
8.2.2　過(guò)渡金屬硫族化合物的物性研究 122
8.2.3　過(guò)渡金屬硫族化合物的應用研究 125
8.3　我國在過(guò)渡金屬硫族化合物領(lǐng)域的貢獻 126
8.4　作者團隊在過(guò)渡金屬硫族化合物領(lǐng)域內的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果 129
8.4.1　二維過(guò)渡金屬硫族化合物的新材料合成 129
8.4.2　二維過(guò)渡金屬硫族化合物的新奇物性 130
8.5　過(guò)渡金屬硫族化合物的發(fā)展重點(diǎn)和展望 131

第9章　空間醫藥微納材料 133
9.1　空間醫藥微納材料的研究背景 133
9.2　空間醫藥微納材料的研究進(jìn)展與前沿動(dòng)態(tài) 135
9.2.1　無(wú)機醫藥微納材料 135
9.2.2　有機醫藥微納材料 138
9.2.3　我國在醫藥微納材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位及發(fā)展動(dòng)態(tài) 141
9.3　作者團隊在空間醫藥微納材料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)思想和主要研究成果 143
9.4　空間醫藥微納材料的發(fā)展重點(diǎn) 145
9.5　空間醫藥微納材料的展望與未來(lái) 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(dòng)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(dòng)態(tài) 158
10.4　自旋量子材料關(guān)鍵問(wèn)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(lái) 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)展現狀 169
11.2.3　柔性電子材料與器件的研究挑戰 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(dòng)態(tài) 170
11.4　作者團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　柔性器件應用方面 177
11.5　柔性電子材料與器件的科學(xué)問(wèn)題及未來(lái)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(jiǎn)介 183
12.2　原位環(huán)境透射電子顯微鏡的應用 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(cháng) 184
12.2.3　工況環(huán)境下的材料結構演化行為 185
12.2.4　原位催化 185
12.2.5　原位應力應變 186
12.2.6　原位充放電 186
12.3　研究進(jìn)展與前沿動(dòng)態(tài) 186
12.3.1　原子尺度下納米晶的成核機制 186
12.3.2　原子尺度原位研究納米晶生長(cháng)機制 188
12.3.3　工況條件下的微結構演化 189
12.3.4　材料的結構穩定性 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(dòng)態(tài) 192
12.4.1　原位表征晶體成核生長(cháng)，指導新型材料可控制備 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　復雜環(huán)境下晶體表界面結構和晶格應變的原位、定量電子顯微學(xué)表征方法 202
12.5.2　晶體成核生長(cháng)及結構演化的原子分辨原位動(dòng)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(lái) 209
12.6.1　理論 209
12.6.2　技術(shù) 209
12.6.3　設備難點(diǎn) 210
12.6.4　應用難點(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(dòng)態(tài) 218
13.4　作者團隊在環(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　礦物基可滲透反應隔柵（PRB）介質(zhì)材料 221
13.4.2　礦物基微波輔助降解有機物材料 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與展望 227