科技前沿：材料科学（上）

提前了解一项材料，就有可能成为一个领域未来游戏规则的制定者，见证这场材料学领域的变革，共同把握住这个竞争激烈的时代里，那些蕴藏在材料科学里的新机会。

• • 01｜发刊词--寻找材料中的大机会
• • 报告目标
    • 跟踪最有前景的前沿新材料
    • 同步认知和顶尖科学家
    • 不错失潜在机会
  • 与生活密切相关
    • 改变城市餐饮、厨具技术
    • 影响运动健身体验
  • 报告受众
    • 投资机构寻找投资方向
    • 公职人员辅助决策
    • 教育从业者帮助教学
    • 科学爱好者了解前沿突破
  • 材料科学的变革和机遇
    • 正处于变革前夕，机会爆发式出现
    • 学习前沿材料科学的最佳时机
  • 量子点为例的材料应用前景
    • 材料已应用于电视机等领域
    • 充分利用和扩大应用领域
  • 前沿专家的参与
    • 请来专家分享最新信息
    • 介绍院士最新研究成果
  • 邀请共同见证变革
    • 把握竞争激烈时代的新机会
    • 蕴藏在材料科学中的未来之光
• • 02｜量子点纳米材料--为什么能获得诺贝尔奖？
• • 量子点入选标准
    • 技术含量高
    • 影响面大
    • 产品迭代周期长
  • 量子点具有重要意义
    • 世界顶级科学家关注
    • 全球人们渴望探索新机会
  • 弗罗里希在1937年提出“量子点”概念
    • 物质尺度压缩到纳米级别
    • 量子效应在微观世界具有特别现象
  • 冷门领域频频获得诺贝尔奖
    • 例：锂离子电池&石墨烯&蓝光 LED
    • 4种前沿材料获奖
  • 材料学在物理和化学边缘区域的存在
    • 需要在应用方面有杰出贡献
    • 锂离子电池和蓝光 LED
  • 量子点特点
    • 具有量子效应的纳米微粒材料
      • 纳米微粒特点尺寸足够小
      • 量子效应特点不连续
    • 辐射出不同波长的光
      • 波长和尺寸直接相关
      • 发出红光和蓝光
  • 改变材料设计思维
    • 可以通过尺寸控制材料特性
    • 里程碑在微观尺度上精确控制
    • 应用潜力巨大
      • QLED技术应用于高清彩色电视
      • 仍然有很长的发展路程
  • 诺贝尔奖对量子点的影响
    • 诺贝尔奖是重要指标
    • 激发全球科学家的研究和应用探索
• • 03｜追踪--22年的材料哪些成了新机会？
• • 预制菜包装材料
    • 产业发展速度超过创新速度
    • 技术优化关键任务
    • 包装材料影响优化效果
  • 人造蛛丝
    • 纺织行业应用有限
      • 人工智能领域需求增加
      • 人工神经网络制作关键
    • 科研团队研发成果
      • 模拟神经系统需强度与韧性
      • 人工智能发展催生新机会
  • 碳化硅衬底氮化镓
    • 材料关乎芯片技术突破
      • 第三代半导体材料
      • 芯片对电子设备至关重要
    • 商业化机会受制于成本
      • 氮化镓在通信应用广泛
      • 碳化硅衬底氮化镓或改变产业格局
  • 蛋白膜材料
    • 科技应对核废水排放
      • 海水放射性元素提取技术
      • 技术细节引发全球担忧
    • 蛋白膜效率高成本低
      • 广阔海水提取应用前景
      • 中核集团海水提铀平台建设
• • 04｜极紫外光刻胶--芯片关键材料有什么新进展？
• • 光刻胶是芯片工业的关键材料
    • 保护层在光照下发生变化
    • 具有高精度要求
    • 传统光刻胶的问题
      • 以聚合物树脂为主体
      • 精度不够
  • 极紫外光刻胶的要求
    • 加工更小的芯片
    • 精度更高
  • 有机橡胶材料的缺点
    • 容易发生变形
    • 精度难以保证
  • 有机无机杂化的新型光刻胶
    • 引入无机物与有机物杂化
    • 提高精度和稳定性
  • 氧化铟作为无机物的优势
    • 机械强度高
    • 不会变形
  • 杂化技术的优点
    • 不破坏杂化材料特性
    • 物质结合紧密
  • 影响和量产前景
    • 光刻胶领域的巨大突破
    • 引起科技竞争的关注
  • 生产过程和稳定性
    • 相对简单
    • 有机玻璃材料易获取且稳定
  • 未来量产前景乐观
    • 市场需求推动
    • 光刻胶技术发展加速
• • 05｜新型防晒霜--怎么做到不破坏珊瑚礁？
• • 清华大学开发一种对珊瑚礁友好防晒霜材料
    • 采用聚合物体系制备
    • 发表在顶尖期刊上
  • 防晒霜与珊瑚礁之间存在关系
    • 珊瑚礁退化速度加快
    • 部分防晒霜成分进入水中有毒性
  • 一些国家针对防晒霜规定禁令
    • 许多国家在特定海域禁用某些防晒霜
    • 禁令逐渐严格
  • 研究团队成果
    • 动物实验验证防护效果
    • 实验和筛选找到合适的单体分子
    • 毒性测试结果良好
      • 采用聚合物体系制备，具有防水功能
      • 功能性单体分子对紫外线有良好防护
  • 化妆品市场影响
    • 行业有更多选择
      • 合成材料能提升产品功能
      • 对环境更友好
        • 符合保护珊瑚礁的需求
    • 产品具备商业化价值
      • 商业化进程已开始
        • 有投资机构密切关注
      • 市场需求对珊瑚礁保护提出要求
        • 推出有效替代品的压力增加
    • 中高端领域可保持市场竞争力
      • 消费者对产品功能要求高
      • 成本可适度提高
• • 06｜人造大钻石--可以量产的钻石还值钱吗？
• • 钻石的稀缺性和高价格
    • 天然钻石稀少、价格昂贵
    • 人造钻石尺寸更大、克拉数较多
  • 人造钻石的发明和发展
  • 1799年摩尔沃将钻石加热转为石墨
  • 高温高压技术（HTHP）于1954年制造出第一颗人造钻石
  • 人造钻石主要应用于工业和超硬材料
    • 超硬切割工具中使用钻石
    • 大部分人造钻石为工业用途
  • 钻石的应用拓展至电子行业
    • 钻石被认为是一种宽禁带半导体
    • 用于制造电子元件和半导体器件
  • 邓福铭团队研发的新型钻石
    • 通过分离石墨和钻石生长位置，制造大块钻石
    • 添加合金催化剂提高钻石的纯度
  • 人造大钻石的影响和应用扩展
    • 宝石级钻石价格下跌，市场变化显著
    • 工业应用领域有更多机会，如光学仪器
  • 人造钻石的量产和技术挑战
    • 实验室中已有量产，但仍面临技术挑战
    • 品质稳定性和保障是关键问题
  • 人造大钻石的发展前景
    • 技术仍在不断发展和改进
    • 持续改进将带来更多令人惊叹的成果
• • 07｜离电即熄燃料--断电熄灭燃料保证安全吗？
• • 火灾控制挑战
    • 灭火需要借助其他物质
    • 火一直是难以掌控的
  • 离电即熄燃料的特点
    • 通电燃烧，断电熄灭
    • 火焰更可控
  • 阻燃剂对燃烧的影响
    • 阻燃剂中断燃烧过程
    • 添加盐类可以提高材料阻燃性
  • 燃烧和离子产生
    • 燃烧过程涉及中间体传递电子
    • 火焰高温区域产生离子
  • 离电即熄材料的设计
    • 使用离子液体作为材料
    • 选定咪唑类阳离子和高氯酸阴离子进行设计
  • 电控制燃烧
    • 使用通电实现燃烧和烟雾释放
    • 停止通电即熄灭火焰
  • 应用前景和产业机会
    • 解决汽车自燃等安全问题
    • 在太空和深海场景中有潜在应用
  • 量产和成本考虑
    • 增加合作伙伴以实现量产
    • 成本虽高但优先考虑应用需求
• • 08｜高温超导--“网红材料”到底有没有新进展？
• • 镧镍氧 327是一种高温超导材料
    • 温度临界点为80K
    • 属于新型高温超导材料类型
    • 突破了以往的铜钡和铁基超导材料体系
    • 在超过十万个大气压条件下实现超导
  • 超导材料的历史发展
    • 起初发现的超导材料为水银
    • 1986年出现钡铜体系超导材料
    • 1987年发现钇钡铜氧超导体
    • 2008年发现铁基超导材料
  • 高温超导材料的应用前景
    • 钡铜体系已应用于磁悬浮列车和实验室仪器
    • 高温超导材料具有潜力实现更多实际应用
    • 镧镍氧 327的应用受压强条件限制
    • 未来技术进步可能克服应用困难
  • 科学研究中的突破与传统基础
    • 高温超导材料的突破基于传统超导理论
    • 张广铭和王猛团队的发现打破保守观念
    • 突破是建立在过去研究基础上的进一步发现
    • 高温超导材料推动超导领域的进一步发展
  • 高温超导材料的机理与应用
    • 超导机理尚未完全清楚
    • 高温超导材料的应用需要进一步研究
    • 高温超导材料需搞清楚其原理
    • 高温超导材料在科学界持续受到关注
  • 高温超导研究的影响和突破
    • 高温超导研究长期缺乏重大突破
    • 张广铭和王猛团队发现引发了全球关注
    • 高温超导材料的突破影响超导领域的发展
    • 高温超导研究可能改变其前景的看法
  • 镧镍氧 327的突破和成果验证
    • 镧镍氧 327的临界温度突破了77K
    • 该超导材料成功被国际同行验证
    • 镧镍氧 327属于全新高温超导材料类型
    • 张广铭和王猛团队的发现受到学术界认可
  • 高温超导材料产业化前景
    • 高温超导材料的产业化面临挑战
    • 高温超导材料需在实用化方面克服困难
    • 研究团队的成果对超导材料的产业化有潜在影响
    • 高温超导材料仍然有待进一步研究和发展
• • 09｜3D 打印纳米--材料打印如何精确到纳米级？
• • 纳米级 3D 打印技术发展
    • 3D 打印已不是前沿技术
    • 研发前沿材料实现精细打印
  • 微米精度的 3D 打印
    • 增材制造方式打印工艺品
    • 宏观 3D 打印精度有限
    • 微观层面采用光固化方法
    • 实现微米级精度的打印
  • 光固化方法的限制
    • 光学衍射现象导致精度有限
    • 波长选择困难，短波长损伤材料
  • 双光子吸收效应技术
    • 使用双光子吸收效应提升精度
    • 使用飞秒脉冲激光双光子技术
    • 孙洪波教授的突破性工作
  • 混合方法的局限性
    • 混合方法粘附力不足，效果不均匀
    • 材料特性受混合影响，性能减弱
  • 纳米胶体修饰方法
    • 纳米胶体修饰材料实现双光子吸收
    • 增加材料表面及光固化能力
    • 避免材料混合的前提下提高精度
• • 10｜铝离子电池--电池怎么做到大容量低成本？
• • 铝离子电池的发展困境
    • 技术难点需要攻克
    • 性能与循环充放电方面存在问题
  • 铝离子电池的优势
    • 铝资源丰富易获取
    • 理论电量接近锂离子
    • 性能有竞争力
      • 钠离子
      • 钾离子
  • 铝空气电池的问题
    • 实际效率低
    • 无法循环充电，仅适用于一次性电池
  • 铝离子电池新突破
    • 王丽丽团队设计新型电极材料
    • 问题所在四氯合铝导致电量不足和无法循环充电
    • 引入MXene载体优化电极材料
    • 增强铝离子电池的循环使用次数和电量表现
  • 研究进展与未来发展趋势
    • 研究团队在新电极材料上进行更多优化
    • 行业对铝离子电池的产业化具有较快速度
    • 铝离子电池的发展相对易于实现标准化
  • 投资风险
    • 区分铝空气电池和铝离子电池
    • 仍需继续追踪铝离子电池的改进与突破
• 科技前沿：材料科学（上）