中国新材料研究前沿报告（2023）

第1章　2023年度新材料领域发展综合报告 001
1.1　国内外研究进展动态 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　二维半导体材料 004
1.2.3　能源转换与存储材料 004
1.2.4　超材料与超构工程 005
1.2.5　空间医药微纳材料 005
1.2.6　极端环境服役材料 006
1.2.7　材料基因组工程 006
1.2.8　材料可控制备与表征 006
1.3　新材料发展趋势和展望 007
1.4　新材料发展的问题与挑战、启示与建议 007

第2章　双低氧稀土钢 009
2.1　双低氧稀土钢研究背景 009
2.2　稀土钢研究进展与前沿动态 009
2.3　我国在稀土钢领域的学术地位及发展动态 010
2.3.1　稀土在钢中的作用机制 010
2.3.2　氧对稀土钢的影响机制 013
2.3.3　低氧稀土金属 014
2.3.4　低氧洁净钢 016
2.3.5　双低氧稀土钢 016
2.4　作者团队在双低氧稀土钢领域的学术思想和主要研究成果 026
2.5　稀土钢发展重点 026
2.6　稀土钢展望与未来 027

第3章　Cu-1234液氮温区“三高”超导材料 029
3.1　超导材料研究的重大科学意义 029
3.1.1　超导简介 029
3.1.2　超导材料发展历程 029
3.1.3　实用化超导材料研究现状 032
3.1.4　Cu-1234高温超导材料研究缘起 033
3.2　Cu-1234高温超导材料研究进展和前沿动态 034
3.3　我国在Cu-1234高温超导材料领域学术地位和发展动态 037
3.4　Cu-1234高温超导材料发展重点 039
3.5　高温超导材料发展展望 041

第4章　柔性半导体纤维材料 042
4.1　半导体纤维材料的研究背景 042
4.2　柔性半导体纤维材料的研究进展与前沿动态 043
4.2.1　半导体纤维材料成型方法开发 043
4.2.2　半导体纤维材料应用领域 045
4.3　我国在半导体纤维材料领域的学术地位和发展动态 048
4.3.1　我国在半导体纤维材料领域的学术地位及作用 048
4.3.2　我国在半导体纤维材料领域的发展动态 049
4.4　作者团队在半导体纤维材料领域的学术思想和主要研究成果 051
4.4.1　作者团队在半导体纤维材料领域的学术思想 051
4.4.2　作者团队在半导体纤维材料领域的主要研究成果 051
4.5　半导体纤维材料发展重点 056
4.5.1　新型纤维成型半导体材料的设计 056
4.5.2　引入高鲁棒性的界面，提高半导体纤维器件性能 056
4.5.3　器件制造的多场辅助技术 057
4.5.4　多器件系统级互联 057
4.5.5　标准化和市场化发展战略 057
4.6　半导体纤维材料的展望与未来 058

第5章　芯片热管理材料 060
5.1　芯片热管理材料的研究背景 060
5.2　芯片热管理材料的研究进展与前沿动态 061
5.2.1　热界面材料 061
5.2.2　热智能材料 063
5.2.3　固液相变材料 064
5.2.4　导热膜材料 067
5.2.5　盖板材料 068
5.2.6　半导体异质结材料 069
5.3　我国在芯片热管理材料领域的发展动态 070
5.3.1　热界面材料 070
5.3.2　 热智能材料 072
5.3.3　固液相变材料 073
5.3.4　导热膜材料 074
5.3.5　盖板材料 074
5.3.6　半导体异质结材料 075
5.4　作者团队在芯片热管理材料领域的学术思想和主要研究成果 075
5.4.1　热界面材料 075
5.4.2　热智能材料 076
5.4.3　固液相变材料 076
5.4.4　导热膜材料 077
5.4.5　盖板材料 077
5.4.6　半导体异质结材料 078
5.5　芯片热管理材料的发展重点 078
5.6　芯片热管理材料的展望与未来 080

第6章　富勒烯 081
6.1　富勒烯材料的研究背景 081
6.1.1　富勒烯发现与发展历程 081
6.1.2　富勒烯材料种类 082
6.2　富勒烯材料的研究进展与前沿动态 083
6.2.1　富勒烯材料化学方向研究 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　不同国家的富勒烯材料研究 086
6.3　我国在富勒烯领域的学术地位及发展动态 086
6.3.1　我国在富勒烯领域的研究机构和研究人员 086
6.3.2　我国近期在富勒烯领域取得的重要研究成果 089
6.4　作者团队在富勒烯领域的学术思想和主要研究成果 091
6.5　富勒烯材料的发展重点 095
6.6　富勒烯材料的展望与未来 095
6.6.1　富勒烯材料应用的挑战 095
6.6.2　富勒烯在能源和复合材料上的机遇 096
6.6.3　富勒烯在护肤品中的前景 096

第7章　摩擦纳米发电机及新材料 098
7.1　摩擦纳米发电机的研究背景 099
7.1.1　机械能量的浪费 099
7.1.2　摩擦电纳米发电机的最新研究趋势 101
7.2　摩擦纳米发电机的研究进展与前沿动态 102
7.2.1　物理图像和基础科学 102
7.2.2　摩擦纳米发电机的应用 103
7.3　我国在摩擦纳米发电机领域的学术地位及发展动态 107
7.3.1　首席科学家具有独特的影响力 107
7.3.2　多个国内外权威机构认可 107
7.3.3　全球的拥趸和跟随者越来越多 108
7.4　作者团队在摩擦纳米发电机领域的学术思想和主要研究成果 108
7.4.1　创立“一棵树”的发展蓝图，坚持原始创新、主线发展 108
7.4.2　源体系 109
7.4.3　做出了具有世界一流水平的科研成果与科学贡献 110
7.5　摩擦纳米发电机材料的发展重点 111
7.5.1　材料对起电电荷的影响 111
7.5.2　起电材料的研究 112
7.5.3　电荷捕获材料的研究 112
7.5.4　面向应用场景的摩擦电材料研究 112
7.6　摩擦纳米发电机的展望与未来 113
7.6.1　摩擦纳米发电机的基础和应用 113
7.6.2　接触电荷产生的方法 114
7.6.3　新兴潜力领域 114
7.6.4　摩擦纳米发电机对工业技术的影响 114

第8章　过渡金属硫族化合物 117
8.1　过渡金属硫族化合物研究背景 117
8.2　过渡金属硫族化合物研究进展与前沿动态 119
8.2.1　过渡金属硫族化合物的合成与制备 119
8.2.2　过渡金属硫族化合物的物性研究 122
8.2.3　过渡金属硫族化合物的应用研究 125
8.3　我国在过渡金属硫族化合物领域的贡献 126
8.4　作者团队在过渡金属硫族化合物领域内的学术思想和主要研究成果 129
8.4.1　二维过渡金属硫族化合物的新材料合成 129
8.4.2　二维过渡金属硫族化合物的新奇物性 130
8.5　过渡金属硫族化合物的发展重点和展望 131

第9章　空间医药微纳材料 133
9.1　空间医药微纳材料的研究背景 133
9.2　空间医药微纳材料的研究进展与前沿动态 135
9.2.1　无机医药微纳材料 135
9.2.2　有机医药微纳材料 138
9.2.3　我国在医药微纳材料领域的学术地位及发展动态 141
9.3　作者团队在空间医药微纳材料领域的学术思想和主要研究成果 143
9.4　空间医药微纳材料的发展重点 145
9.5　空间医药微纳材料的展望与未来 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　自旋量子材料与器件的研究进展和前沿动态 153
10.3　我国在自旋量子材料领域的学术地位及发展动态 158
10.4　自旋量子材料关键问题与发展重点 160
10.5　自旋量子材料与器件的展望与未来 164

第11章　柔性电子材料与器件 167
11.1　柔性电子材料与器件研究背景 167
11.2　柔性电子材料与器件的研究进展 168
11.2.1　柔性电子材料与器件概览 168
11.2.2　柔性电子材料与器件的发展现状 169
11.2.3　柔性电子材料与器件的研究挑战 170
11.3　我国在柔性电子材料与器件领域的学术地位及发展动态 170
11.4　作者团队在柔性电子材料与器件领域的学术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　柔性器件应用方面 177
11.5　柔性电子材料与器件的科学问题及未来发展趋势 179

第12章　基于原位环境透射电子显微镜的材料可控制备与表征 182
12.1　原位环境透射电子显微技术简介 183
12.2　原位环境透射电子显微镜的应用 183
12.2.1　纳米晶原子尺度成核 184
12.2.2　纳米晶原子尺度生长 184
12.2.3　工况环境下的材料结构演化行为 185
12.2.4　原位催化 185
12.2.5　原位应力应变 186
12.2.6　原位充放电 186
12.3　研究进展与前沿动态 186
12.3.1　原子尺度下纳米晶的成核机制 186
12.3.2　原子尺度原位研究纳米晶生长机制 188
12.3.3　工况条件下的微结构演化 189
12.3.4　材料的结构稳定性 190
12.4　我国在原位环境透射电子显微镜材料领域的学术地位和发展动态 192
12.4.1　原位表征晶体成核生长，指导新型材料可控制备 192
12.4.2　原位表征揭示材料性能起源 194
12.4.3　发展原位透射电子显微学方法 200
12.5　作者团队在原位环境透射电子显微镜材料领域的学术思想和主要研究成果 202
12.5.1　复杂环境下晶体表界面结构和晶格应变的原位、定量电子显微学表征方法 202
12.5.2　晶体成核生长及结构演化的原子分辨原位动态表征新方法和新技术 204
12.5.3　新型功能材料的原子尺度精确制造和物性调控 207
12.6　我国在原位环境透射电子显微镜材料领域的展望与未来 209
12.6.1　理论 209
12.6.2　技术 209
12.6.3　设备难点 210
12.6.4　应用难点 210
12.6.5　克服环境电镜技术难点的策略和方法 211

第13章　环境与新能源矿物材料 213
13.1　环境与新能源矿物材料的研究背景 213
13.2　我国环境与新能源矿物材料的研究进展 214
13.2.1　环境矿物材料 214
13.2.2　新能源矿物材料 216
13.3　我国在环境与新能源矿物材料领域的学术地位及发展动态 218
13.4　作者团队在环境与新能源矿物材料领域的学术思想和主要研究成果 221
13.4.1　矿物基可渗透反应隔栅（PRB）介质材料 221
13.4.2　矿物基微波辅助降解有机物材料 222
13.4.3　矿物基土壤改良材料 223
13.4.4　矿物基储能材料 224
13.4.5　矿物基发光材料 225
13.4.6　矿物基保温材料 225
13.5　环境与新能源矿物材料的发展重点 226
13.5.1　隔热防火矿物复合材料 226
13.5.2　大气污染治理矿物材料 226
13.5.3　矿物固碳材料 227
13.5.4　新能源矿物材料 227
13.5.5　环境与新能源矿物材料模拟及计算 227
13.6　环境与新能源矿物材料的总结与展望 227

新材料是新兴产业的技术先导，高新技术、高端制造和重大工程高质量发展都需要新材料的率先突破。新材料的研究前沿和核心技术创新突破，引导新材料不断迭代发展和在应用领域的不断拓展与提升，为高端装备制造、生命科学、新能源、信息技术等关系经济命脉和国家安全的战略性新兴产业的布局提供技术支撑和风向引领。《中国新材料研究前沿报告（2023）》（以下简称《报告》）集结了国内新材料的重大原创、关键战略材料的重大突破、体系化基础研究布局以及新材料创新能力提升四大领域的专家，汇集了他们的智慧和经验，形成了该战略研究报告。

《报告》通过全面、深入的调查研究，紧紧锚定国家重大战略需求，聚焦新材料关键核心技术瓶颈的突破，紧盯关键战略新材料的研究前沿动态，着眼重大原创基础研究和创新能力提升，形成了一批具有专业性、全局性、前瞻性、热点性的专题调研报告。《报告》涉及材料领域主要包括量子材料、低维材料（二硫化钼、富勒烯）、双低氧稀土钢、高温超导、柔性半导体纤维及电子材料、芯片热管理材料、摩擦纳米发电机及其新材料、空间医药微纳材料和环境与新能源矿物材料等。每种材料都详细介绍了其研究背景、全球研究进展与前沿动态、我国研究发展现状及学术地位、作者在该领域的主要研究成果和学术成就、我国在该领域近期研究发展重点及展望等内容。

在此谨代表编委会对致力于中国新材料前沿科学与技术发展、提供内容框架指导、撰写专题报告、审阅修改报告的所有专家、学者以及为本报告的编辑和出版做出贡献的人士表示诚挚的感谢。

特别感谢参与本书编写的所有作者：
第1章　中国材料研究学会新材料发展战略研究院
第2章　李殿中　栾义坤　杨超云
第3章　赵建发　靳常青
第4章　王　刚　孙恒达　朱美芳
第5章　张旭东　曹炳阳
第6章　王春儒　王太山　甄明明　甘利华
第7章　王中林　唐　伟　王廷宇　王　可
第8章　徐　磊　李沛岭　刘广同　吕　力
第9章　毛　宇　陈敬华　黄　进　顾　宁
第10章　韩秀峰　万蔡华　宋　成
第11章　李润伟　朱小健　尚　杰　高润升
第12章　王荣明　张利强　杨　烽
第13章　廖立兵　刘　昊　吕国诚

本书可供科学决策相关部门的管理人员，从事新材料研发、产业、应用的科技人员，新兴产业的科研和工程技术人员以及其他相关人员阅读，希望本书的出版能够为大家提供有益的参考。

谢建新
二〇二三年十二月