納米材料的應(yīng)用可謂涉及到各個領(lǐng)域,在機械、電子、光學、磁學、化學和生物學領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。納米科學技術(shù)的誕生將對人類社會產(chǎn)生深遠的影響。

2022納米材料種類應(yīng)用和發(fā)展前景分析

作為2010年的諾貝爾獎材料-石墨烯，雖然已經(jīng)過去11年，但在2021年的各大頂刊如Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials等，多孔石墨烯表現(xiàn)亮眼，仍然是二維材料界的明星材料。Adv Energy Mater報道了多孔石墨烯基單原子催化劑(Co-NMGO)僅需146mV的過電位即可獲得10mAcm2的電流密度。此外該期刊還報道了一種用于高質(zhì)量鋰硫電池的三維多孔石墨烯/聚丙烯腈硫(3DHG/PS)復合陰極，在連續(xù)1500次循環(huán)后，每循環(huán)顯示出0.012%的超低容量衰減率、15.2mgcm2的高質(zhì)量負載下的高比容量和優(yōu)異的速率性能。

紫磷(violet phosphorene)，是一種層狀磷的同素異形體。紫磷烯被證明是比黑磷烯更穩(wěn)定的二維半導體材料，在電子和光電子器件領(lǐng)域極具應(yīng)用前景。研究表明，單層紫磷烯的二維楊氏模量是石墨烯的4.4倍，也遠高于目前已知的其他二維材料。此外，根據(jù)計算單層紫磷烯也有希望用于NO2、O3和SO2的氣體傳感，作為鋰離子電池和鈉離子電池的負極材料也表現(xiàn)出巨大潛力。?紫磷兼具了高載流子遷移率和各向異性，且具有寬帶隙、穩(wěn)定、易剝離的特性，未來紫磷有望取代黑磷成為新的“夢幻材料”。

碳納米管透明導電薄膜。由于碳納米管(CNT)對電子和空穴具有極高且均衡的遷移率以及出色的縮放特性，在場效應(yīng)晶體管?(FET) 和集成電路中用作通道材料成為CNT最受期待的應(yīng)用之一,其中碳納米管透明導電薄膜是其中的佼佼者。Nano Today報道了利用CNT作為陽極制備出一種高性能的柔性探測器，可將暗電流抑制在皮安級以下，從而實現(xiàn)了2.07×1014的高檢測率Jones，比ITO基器件大100倍。Advanced Functional Materials報道通過簡單的轉(zhuǎn)移技術(shù)用單壁碳納米管薄膜替換昂貴的氧化銦錫?(ITO) 窗口電極，所制備的器件在剛性基板上的?PCE 約為 19%，是迄今為止報告的無 ITO?鈣鈦礦太陽能電池的最高值。

根據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院《2022-2027年納米材料市場發(fā)展現(xiàn)狀及供需格局分析預測報告》顯示：

“雙碳”目標下我國新材料重點方向發(fā)展研究

全球各國高度重視新材料與資源、環(huán)境和能源的協(xié)調(diào)發(fā)展，都在積極將新材料的發(fā)展與綠色發(fā)展、低碳經(jīng)濟結(jié)合起來，大力推進與綠色發(fā)展密切相關(guān)的新材料、技術(shù)、產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用。美國在新能源材料、輕合金、氫燃料電池、納米材料、生物材料、節(jié)能材料等新材料領(lǐng)域進行了規(guī)劃和布局，歐盟將催化劑、光學材料、光電材料、生物醫(yī)學材料等列為10大重點領(lǐng)域;德國和英國在清潔能源和產(chǎn)業(yè)低碳化方面卓有成效，在新材料發(fā)展也從新能源材料研發(fā)和滿足低碳產(chǎn)業(yè)化的需求等制定戰(zhàn)略。

2019年，中國新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達到4.5萬億人民幣，年復合增長率超過20%。近年來，國內(nèi)培育了若干具有研發(fā)創(chuàng)新能力、核心技術(shù)出發(fā)、年銷售收入過百億元的新材料龍頭企業(yè)，建成了一批主業(yè)突出、配套齊全、產(chǎn)值超過300億元的新材料產(chǎn)業(yè)集群。在信息顯示、運載工具、能源動力、高檔數(shù)控機場和機器人五大領(lǐng)域所常用的244種電子信息材料中關(guān)鍵材料中，中國僅有13項材料國際領(lǐng)先、39項國際先進[3]，電子信息材料中還存在大量短板。中國已經(jīng)成為材料大國，材料體系完整，產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)明顯;但中國還不是材料強國，基礎(chǔ)研發(fā)能力和技術(shù)儲備不足，新材料核心技術(shù)、原材料國產(chǎn)化等瓶頸問題尚需解決。

低碳經(jīng)濟是可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在需求，中國對綠色、低碳新材料的需求會愈加強烈?！笆濉币詠?，政府高度重視新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，出臺了一系列新材料發(fā)展規(guī)劃。我國早期的冶金、化工等行業(yè)是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價實現(xiàn)高速發(fā)展，能耗高、污染大，生態(tài)欠賬多。從2014年發(fā)改委、財政部和工信部發(fā)布的《關(guān)鍵材料升級換代工程實施方案》，中國開始在新材料發(fā)展規(guī)劃中針對節(jié)約能耗和綠色發(fā)展提出明確的目標和方向。我國將新材料定義為先進基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料和前沿基礎(chǔ)材料。根據(jù)規(guī)劃指示，與節(jié)能、減排、綠色相關(guān)的新材料領(lǐng)域主要包括綠色建筑材料、生物材料、先進化工材料、新能源材料、耐熱材料等。

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關(guān)鍵詞： 納米材料 分析預測 透明導電薄膜