2020年前沿科技发展趋势及2021年趋势展望——新材料 灰犀牛事件是什么意思

股票资讯    来源:伊敬股票网  作者:佚名

2020年前沿科技发展趋势及2021年趋势展望-新材料

2020年世界新材料综述

发达国家在新材料领域展开新一轮布局。美国国家科学基金会已向材料研究科学与工程中心和化学创新中心投资约2.6亿美元,围绕材料和化学领域制定新的研究计划,旨在与跨学科和多机构团队合作,应对相关领域的挑战,促进新技术的发展。日本工业经济贸易省发布了《2020年日本工业技术展望》报告,提出了2050年前重要的技术研发方向,并指出要把一定的资源集中在物质技术上,作为各个领域的基础。英国商务、能源和工业战略部正式启动“可持续复合材料计划”,重点关注复合材料的整个生命周期,以确保其满足飞机、汽车和风力涡轮机的未来发展需求。

美国、欧洲和韩国都非常关注原材料供应链的安全。美国能源部宣布,将提供1800万美元的基础研究经费,旨在促进关键矿物和稀土元素供应链的研发,确保美国的能源和国家安全。欧盟委员会修订了关键原材料清单,将稀土等30种具有重大经济和战略价值的原材料列入清单。与此同时,它公布了一项行动计划,努力扩大供应商网络,减少对第三国的依赖。韩国政府发布《材料、零部件和设备2.0》战略,大幅扩大战略产品供应链管理清单,推动“制造业回归”,意图打造零部件产业强国和尖端产业世界工厂。

新型大功率电子器件推动了信息产业的快速发展。瑞士洛桑联邦理工学院研制出一种由间距为20纳米的双金属片组成的大功率太赫兹器件。该装置能够产生皮秒级的高强度太赫兹电磁波,有望在未来广泛应用于安全、医疗和通信领域。俄罗斯研制出世界上最紧凑的绿色半导体激光器,对推动以光为信息传输和处理介质的光学芯片、微传感器等器件的建设起到了积极作用。美国海军研究实验室为5G技术开发了一种新的氮化镓基共振隧穿二极管(RTD)。该电子设备打破了传统设备的电流输出和开关速率的记录,并使应用能够获取毫米波范围内的电磁波和太赫兹频率。

新能源材料推动电池行业创新发展。华盛顿州立大学研制出一种与锂电池相当的钠离子电池,经过1000次循环充电后,仍能保持80%以上的电量。这项研究使得利用丰富而廉价的材料开发可行的电池技术成为可能。澳大利亚昆士兰大学研发出一种新型量子点太阳能电池,能量转换效率高达16.6%,比之前的世界纪录高出近25%,有助于柔性透明太阳能电池的进一步研发。韩国科学技术研究院开发了一种新型硅负极材料,可将电池容量提高4倍,支持快速充电,有望使电动汽车续航里程翻倍。

颠覆性的新材料、新技术不断涌现,给高科技产业带来新的变化。在二维材料方面,美国斯坦福大学制备的超薄异质结构表现出优异的隔热性能,有望用于电子器件的超轻隔热屏。瑞士洛桑联邦理工学院(Federal Institute of Technology)设计的一种基于二维半导体材料的新型器件,可用于构建类似脑神经元的节能电子系统,有望在未来应用于可穿戴设备和人工智能芯片。在智能材料方面,剑桥大学开发了一种人工变色皮肤,在光照或加热时会变色。中国天津大学成功研制出一种全天候自愈材料。该材料能在严寒、深海、强酸强碱等极端条件下快速自愈,有望成为机器人、深海探测器和各种极端条件下高科技设备的“超级电子皮肤”。在超材料领域,南加州大学受鲨鱼皮的启发,开发了一种新的智能声学超材料,可以控制声波的传播模式。土耳其比尔肯大学和英国曼彻斯特大学联合设计了一种模块化超材料,可用于数据加密和可逆解密。

2021年世界新材料领域趋势

机器学习技术促进了新材料研发的新变化。传统的新材料研发过程主要依靠科学直觉和实验判断,再加上大量重复性实验来完成验证。借助机器学习技术,新材料的开发应用周期有望缩短一半以上。比如美国能源部利用机器学习技术,加快了从新材料发现到大规模部署的过程,消除了测试和评估候选材料性能等瓶颈;日本利用机器学习技术开发铝合金等新材料;英国用机器学习技术预测锂离子电池的安全性。2021年,美国、日本、欧洲等国家和地区将进一步推动机器学习技术在新材料研发中的应用,以争夺未来科技竞争的制高点。

新兴产业的快速发展促进了新材料和新产品的不断升级。近年来,高端装备、电子信息、新能源、生物医药、3D打印、节能环保等新兴产业保持快速发展势头,对关键基础材料提出了新的挑战和需求。美国、欧洲、日本、韩国等发达国家出台了一系列相关科技政策,如美国国家纳米技术计划、日本科技第五基础计划、韩国科技第四基础计划等,旨在助推新材料、新产品的研发,更好地满足新兴产业的发展需求。2021年,先进信息材料、新能源材料、生物医用材料、节能环保材料、3D打印材料等一大批新材料将涌现,为新兴产业发展提供支撑。

新材料不断转型升级为绿色、轻量化、智能化。近年来,环境污染和能源短缺问题日益突出,节能、环保和轻量化逐渐成为新材料发展的主要趋势之一。2021年,高强轻合金、特种合金、碳纤维、新型环保材料等技术将加速突破,引领航空航天、电力电子、新能源等行业发生深刻变革。同时,随着智能制造的快速发展,新材料技术正在加速向智能化方向发展。2021年,自修复材料、自适应材料、新型传感材料、4D印刷材料等智能材料技术将大量涌现,为生物医学、国防和军事、航空航天等领域的发展提供支撑。

2020年前沿科技发展趋势综述及2021年趋势展望;

2020年世界前沿科技发展竞争态势分析与展望

2020年前沿科技发展趋势及2021年趋势展望——信息板块

2020年前沿科学技术发展趋势及2021年趋势展望——生物学

2020年前沿科技发展趋势及2021年趋势展望——能源

2020年前沿科技发展趋势及2021年趋势展望——先进制造

2020年前沿科技发展趋势及2021年趋势展望——航天

2020年前沿科技发展趋势及2021年趋势展望——航空

2020年前沿科技发展趋势及2021年趋势展望——海洋

作者简介

吴志兴,研究助理,itei研究3室

研究方向:海洋和新材料领域的战略、技术和产业前沿

联系方式:[email protected]

作家吴志兴

编辑刘进

研究所简介

IITE成立于1985年11月,是隶属于国务院发展研究中心的非营利性研究机构。其主要职能是研究中国经济、科技和社会发展中的重大政策、战略和前瞻性问题,跟踪分析世界科技和经济发展趋势,为中央政府和有关部委提供决策咨询服务。“全球科技地图”是国际技术经济研究院的官方微信账号,致力于向公众传递前沿科技信息和科技创新真知灼见。

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