中国新材料研究前沿报告（2022）

　　本书聚焦前沿新材料发展动态，关注重大原创基础研究和行业颠覆性技术，以及面向国民经济发展重大需求的补短板新材料研究，着重阐述各核心领域新材料发展的背景需求和战略意义、研究进展及前沿动态，我国在各领域的学术地位、作用及学科发展动态，具有的启发性学术思想和主要研究成果，并给出了我国在各领域的未来发展重点与趋势。书中主要介绍了非晶合金材料、导电高分子材料、可降解金属材料、纳米薄膜材料、二维超薄半导体材料、黑磷、交互式神经形态类脑器件、液基材料、滤波超级电容器电极材料、纤维电子材料、亚稳态能源材料、机器学习辅助合金设计等内容。书中对新材料研究前沿的深度解读，为未来我国新材料领域的技术突破指明了方向，将为新材料领域研发人员、技术人员、产业界人士提供有益的参考。

　　中国材料研究学会（Chinese Materials Research Society，C-MRS）成立于1991年5月16日，由中国科学技术协会主管，是中国从事材料科学技术研究和产业的科技工作者和单位，自愿 结合并依法成立的全国性、非营利性法人社会团体，是中国科协的组成部分，挂靠在中国科学院。中国材料研究学会是国际材料研究学会联合 会 （ International Union of Materials Research Society，简称IUMRS ） 的发起单位之一，并代表国家身份作为该会的成员。中国材料研究学会的宗旨是团结和组织中国广大材料科技工作者，遵守宪法、法律 、法规和国家政 策 ，遵守社会道德风尚 ，贯彻"科教兴国"方针 ，自主活动 ，自我发展 ，紧紧围绕国家经济建设和社会发展目标，瞄准世界材料科学前沿，开展国内外学 术交流，促进各类先进材料的研究与发展，努力推动新材料、新工艺及新技术在产业中的实际应用，为繁荣和发展材料科技事业、为国家的经济建设做贡献。学会现有分支机构12个，团体会员143个（拥有上万的材料科技工作者） ，个人会员1114人。会员是学会的主体和基本依靠力量，密切与他们的 联系，倾听他们的意见和呼声，努力做好为他们的服务工作 ，充分发挥他们的积极性、主动性、创造性 ，使学会不断增强凝聚力、影响力，成为“材料科技工作 者之家”是学会工作的中心任务。

第1章　中国新材料基础研究的态势分析 0011.1　中国新材料领域的基础研究水平 0011.1.1　论文产出规模及学术影响力 0011.1.2　新材料领域的重要成果 0041.1.3　新材料领域的高水平人才 0041.1.4　新材料领域的重点方向研究水平 0051.2　新材料领域的科技基础设施 0061.2.1　硬条件 0061.2.2　软环境 0091.3　我国新材料前沿技术面临的主要问题 0101.3.1　原创性基础研究不多，整体处于跟踪状态 0101.3.2　关键核心技术不成体系 0101.3.3　论文水平并不完全代表整体科技水平 0111.3.4　论文数据库急需转化成工业成果 0111.4　我国新材料领域启示与建议 0121.4.1　“卡脖子”战略布局体系化联合攻关 0121.4.2　开展新一代原创性技术 0121.4.3　设备、软件与检测科研设施平台建设 0131.4.4　研发前置到应用场景，加速科技成果转化 0131.4.5　构建我国新材料全产业链的新生态 013第2章　非晶合金材料 0142.1　非晶合金材料的研究背景 0142.2　非晶合金材料的研究进展与前沿动态 0182.2.1　研究进展与前沿动态 0182.2.2　非晶合金材料的产业应用 0202.2.3　非晶合金材料产业化的挑战、机遇和前景 0222.3　我国在非晶合金领域的学术地位及发展动态 0242.4　物理所非晶材料团队的主要研究成果 0262.5　非晶合金材料近期研究发展重点 0292.6　非晶合金材料展望与未来 031第3章　纳米孪晶金刚石 0333.1　纳米孪晶金刚石的研究背景 0333.2　纳米孪晶金刚石的研究进展与前沿动态 0343.2.1　纳米孪晶金刚石的合成 0343.2.2　具有择优取向孪晶结构的纳米孪晶金刚石 0413.2.3　纳米孪晶立方金刚石/多型金刚石复合材料 0443.2.4　纳米孪晶金刚石/cBN复合材料 0473.3　我国在该领域的学术地位及发展动态 0513.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 0523.5　纳米孪晶金刚石近期研究发展重点 0543.6　纳米孪晶金刚石展望与未来 054第4章　稀土新材料 0564.1　稀土新材料的研究背景 0564.2　稀土新材料的研究进展与前沿动态 0574.2.1　稀土永磁材料 0584.2.2　稀土光功能材料 0634.2.3　稀土催化材料 0664.2.4　稀土储氢材料 0704.3　我国在稀土新材料领域的学术地位及发展动态 0744.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 0764.4.1　稀土光功能材料领域 0764.4.2　稀土催化材料领域 0814.5　稀土新材料发展重点与展望 0864.5.1　稀土新材料发展方向 0874.5.2　政策建议 088第5章　忆阻器存算一体芯片　 0915.1　忆阻器的研究背景 0915.1.1　神经网络硬件概述 0915.1.2　基于忆阻器的存算一体技术 0935.2　忆阻器的研究进展与前沿动态 0955.2.1　忆阻器材料与结构进展 0955.2.2　面向存算一体技术的忆阻器特性优化 0985.3　我国在忆阻器领域的学术地位及发展动态 1055.3.1　我国忆阻器的学术地位及发展动态 1055.3.2　我国基于忆阻器存算一体技术的学术地位及发展动态 1075.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 1105.5　忆阻器存算一体技术近期研究发展重点 1155.6　忆阻器展望与未来 116第6章　导电高分子材料 1186.1　导电高分子材料的研究背景 1186.2　导电高分子材料的研究进展与前沿动态 1196.2.1　导电高分子材料的合成与掺杂 1206.2.2　导电高分子材料的成型加工 1216.2.3　导电高分子材料的典型应用 1216.3　我国在导电高分子材料领域的学术地位及发展动态 1256.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 1276.5　导电高分子材料近期研究发展重点 1286.6　导电高分子材料展望与未来 129第7章　可降解金属 1317.1　可降解金属材料的研究背景 1317.2　可降解金属材料的研究进展与前沿动态 1347.2.1　镁基可降解金属 1357.2.2　铁基可降解金属 1377.2.3　锌基可降解金属 1387.3　我国在该领域的学术地位及发展动态 1407.3.1　镁基可降解金属 1417.3.2　铁基可降解金属 1427.3.3　锌基可降解金属 1427.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 1437.4.1　镁基可降解金属 1447.4.2　铁基可降解金属 1467.4.3　锌基可降解金属 1487.5　可降解金属材料近期研究发展重点 1497.6　可降解金属材料展望与未来 150第8章　二维超薄半导体 1528.1　二维超薄半导体材料的研究背景 1528.2　二维超薄半导体材料的研究进展与前沿动态 1548.2.1　二维超薄半导体材料的精准制备 1548.2.2　二维超薄半导体材料的精细结构表征 1598.2.3　二维超薄半导体材料的应用 1638.3　我国在该领域的学术地位及发展动态 1698.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 1708.5　二维超薄半导体材料近期研究发展重点 1718.6　二维超薄半导体材料展望与未来 172第9章　纳米薄膜材料 1749.1　纳米薄膜材料的研究背景 1749.1.1　定义与由来 1749.1.2　材料与工艺 1759.1.3　性质与应用 1769.2　纳米薄膜材料的研究进展与前沿动态 1799.2.1　纳米薄膜材料的先进制造方法 1799.2.2　片上光子器件 1809.2.3 　片上光电和电子器件 1829.2.4　卷曲无源器件 1839.2.5　柔性电子与系统 1849.2.6　微纳米机器人与系统 1869.3　我国在该领域的学术地位及发展动态 1879.3.1　柔性电子技术 1879.3.2　片上无源器件 1899.3.3　片上光电器件 1909.3.4　无机钙钛矿纳米薄膜材料 1919.3.5　微机器人技术 1929.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 1949.4.1　卷曲纳米薄膜技术的发展 1949.4.2　可驱动、可重构的智能纳米薄膜材料 1959.4.3 　卷曲可见光和红外光电探测器 1979.4.4　 微纳米机器人与智能系统 1989.4.5　卷曲纳米薄膜智能窗器件 2009.5　纳米薄膜材料近期研究发展重点 2019.6　纳米薄膜材料展望与未来 201第10章　交互式神经形态类脑器件 20410.1　交互式神经形态器件的研究背景 20410.2　交互式神经形态器件的研究进展与前沿动态 20710.2.1　仿生受体与突触器件研究进展 20710.2.2　触觉神经形态器件研究进展 21110.2.3　视觉神经形态器件研究进展 21410.2.4　神经形态多感官系统研究进展 21910.3　我国在该领域的学术地位及发展动态 22310.3.1　我国在神经形态器件领域的学术地位及作用 22310.3.2　我国在神经形态器件领域的发展动态 22310.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 22610.4.1　压电式人工突触 22610.4.2　机械突触可塑性（摩擦电式人工突触） 22710.4.3　机械-光电多模态人工突触 23010.5　交互式神经形态器件近期研究发展重点 23210.6　交互式神经形态器件展望与未来 233第11章　新型二维半导体材料：黑磷 23511.1　黑磷材料的研究背景 23511.1.1　黑磷的基本结构和能带 23611.1.2　黑磷的各向异性 23611.1.3　黑磷的电学性质 23711.1.4　黑磷的光学性质 23711.1.5　黑磷的研究难点 23811.2　黑磷材料的研究进展与前沿动态 23911.2.1　黑磷的制备方法 23911.2.2　基于黑磷的光电探测器 24111.2.3　基于黑磷的光伏器件应用 24211.2.4　基于黑磷的激光器应用 24211.2.5　基于黑磷的光调制器 24311.2.6　基于黑磷的储能器件应用 24311.2.7　基于黑磷的生物医学领域的应用 24411.3　我国在该领域的学术地位及发展动态 24511.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 24611.5　黑磷材料近期研究发展重点 24811.5.1　黑磷掺杂工程 24811.5.2　黑磷与其他二维材料形成的异质结研究 24911.5.3 　基于二维黑磷的三维结构研究 24911.5.4　黑磷的稳定性研究 24911.6　黑磷材料展望与未来 250第12章　滤波超级电容器电极材料 25312.1　滤波超级电容器电极材料的研究背景 25312.1.1　交流滤波及滤波电容器简介 25312.1.2　超级电容器应用于滤波电路 25412.2　滤波超级电容器电极材料的研究进展与前沿动态 25512.2.1　“超薄”碳纳米材料薄膜 25512.2.2　高取向性碳基纳米材料电极 25612.2.3　面内电极结构设计 26012.2.4　其他电极材料 26212.3　我国在该领域的学术地位及发展动态 26212.3.1　高质量碳基薄膜 26212.3.2　高取向性碳基材料 26312.3.3　面内叉指电极设计 26512.3.4　其他电极材料 26712.4　作者在该领域的学术思想和研究成果 26812.4.1　学术思想 26812.4.2　研究成果 26912.5　滤波超级电容器电极材料近期研究发展重点和展望 272第13章　液基材料 27513.1　液基材料的研究背景 27513.2　液基材料的研究进展与前沿动态 27613.3　作者在该领域启发性学术思想 28213.4　作者在该领域的主要研究成果 28313.4.1　基于应力响应液体门控的恒压动态可控气液输运 28313.4.2　基于液体门控的微流体输运调控 28413.4.3　基于液体门控的智能气体活塞和移动阀门 28513.4.4　基于液体门控的生物医用导管 28613.4.5　基于光热响应液体门控的定位流体输运控制与分离 28713.4.6　基于紫外光响应液体门控的精准光控抗腐蚀的气体阀门 28713.4.7　基于磁响应性液体门控的远程调控流体输运的新方法 28813.4.8　基于响应性液体门控的无电可视化物质检测的新方法 28913.4.9　基于电化学响应性液体门控的空气净化应用研究 29013.4.10　基于液体门控的超高效减阻乳化应用研究 29113.4.11　基于自驱动液体门控的可视化气液混合物含量监测应用研究 29213.4.12　基于质子化诱导液体门控的自适应CO2响应气阀应用研究 29413.4.13　基于动电效应液体门控的非连续能量转换技术 29513.4.14　基于双稳态界面液体门控的温度自适应节能大棚技术 29613.5　液基材料展望与未来 29613.5.1　科学发展前景 29713.5.2　技术应用前景 298第14章　纤维电子材料 30014.1　纤维电子材料的研究背景 30014.1.1　能源纤维电子材料 30114.1.2　交互纤维电子材料 30114.1.3　感存算纤维电子材料 30214.2　纤维电子材料的研究进展与前沿动态 30214.2.1　能源纤维电子材料 30214.2.2　交互纤维电子材料 30714.2.3　感存算纤维电子材料 31514.3　我国在该领域的学术地位及发展动态 31814.3.1　能源纤维电子材料 31814.3.2　交互纤维电子材料 31814.3.3　感存算纤维电子材料 31914.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 32014.4.1　能源纤维电子材料 32014.4.2　交互纤维电子材料 32114.4.3　感存算纤维电子材料 32314.5　纤维电子材料近期研究发展重点 32414.5.1　能源纤维电子材料 32414.5.2　交互纤维电子材料 32514.5.3　感存算纤维电子材料 32514.6　纤维电子材料展望与未来 32614.6.1　能源纤维电子材料 32614.6.2　交互纤维电子材料 32614.6.3　感存算纤维电子材料 327第15章　亚稳态能源材料 32815.1　亚稳态能源材料的研究背景 32815.2　亚稳态材料的研究进展与前沿动态 32915.3　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 33015.3.1　亚稳态双功能/全解水电催化剂 33115.3.2　亚稳态析氢电催化剂 33415.3.3　亚稳态H2O2电氧化催化剂 34115.3.4　亚稳态醇氧化催化剂 34115.3.5　亚稳态锂离子电池负极材料 34315.3.6　亚稳态锂离子电池正极材料 34315.3.7　亚稳态活性炭材料 34715.4　亚稳态材料展望与未来 348第16章　聚合物超分子手性聚集体材料 35016.1　聚合物超分子手性聚集体材料的研究背景 35016.2　聚合物超分子手性聚集体材料的研究进展与前沿动态 35216.2.1　基于手性聚合物构建聚合物超分子手性聚集体 35216.2.2　基于非手性聚合物构建聚合物超分子手性聚集体 35516.3　我国在聚合物超分子手性聚集体材料领域的学术地位及发展动态 35816.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 35916.4.1　非手性聚合物体系的手性诱导 36016.4.2　手性聚合物体系的超分子手性组装 36416.5　聚合物超分子手性聚集体材料发展重点 36916.6　聚合物超分子手性聚集体材料展望与未来 370第17章　机器学习辅助合金设计 37217.1　机器学习辅助合金设计研究背景 37217.2　机器学习辅助合金设计研究进展与前沿动态 37317.2.1　材料设计机器学习的基本流程 37317.2.2　面向性能的机器学习 37817.2.3　面向微观组织的机器学习 39717.2.4　面向基本物性参数的机器学习 40017.2.5　机器学习势函数及其在合金中的应用 40517.3　我国在机器学习辅助合金设计领域的学术地位及发展动态 40617.4　机器学习辅助工程合金设计发展重点 40817.4.1　共享材料数据库平台建设 40817.4.2　物理模型与机器学习模型并重 40817.4.3　基于机器学习势的工程合金分子动力学模拟 40917.5　机器学习辅助工程合金设计展望与未来 409第18章　骨仿生复合材料与过程仿生制备新技术 41118.1　骨仿生复合材料的研究背景 41118.1.1　骨骼中矿物的分布 41218.1.2　骨结构与力学性能 41318.1.3　骨骼体内矿化过程 41418.1.4　骨骼修复材料的仿生制备 41618.1.5　胶原纤维的体外矿化研究 41718.2　基于胶原纤维的矿化复合材料与功能研究进展 41818.2.1　胶原纤维等级结构 41818.2.2　胶原纤维内矿化驱动力 41918.2.3　胶原纤维的矿化过程 42118.2.4　矿化胶原纤维的功能开发与应用 42418.3　我国在该领域的学术地位及发展动态 42518.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 42718.5　骨仿生复合材料近期研究发展重点 42918.6　骨仿生复合材料展望与未来 431第19章　等离子球磨技术 43219.1　外场辅助球磨的研究背景 43219.1.1　超声波辅助球磨 43319.1.2　磁场辅助球磨 43319.1.3　放电辅助球磨 43419.1.4　温度场辅助球磨 43519.2　等离子球磨的研究进展与前沿动态 43619.2.1　介质阻挡放电等离子体技术 43619.2.2　等离子球磨原理与等离子球磨机设计 43819.2.3　等离子球磨的DBDP发射光谱诊断 44119.3　我国在外场辅助球磨领域的学术地位及发展动态 44419.4　作者在该领域的学术思想和主要研究成果 44519.4.1　等离子球磨在润滑材料制备中的应用 44719.4.2 　等离子球磨在制备石墨烯材料中的应用 44819.4.3　等离子球磨在电极材料制备中的应用 44819.4.4　等离子球磨在金属陶瓷材料制备中的应用 45019.4.5　等离子球磨在吸波材料制备中的应用 45419.4.6　等离子球磨在储氢材料制备中的应用 45619.5　等离子球磨发展重点 45819.6　等离子球磨展望与未来 459