本报告聚焦国家重大战略需求和世界科技前沿,系统呈现了中国在先进材料领域的顶层战略规划与尖端研究方向。报告中深度剖析面向2040年的中国先进材料工程科技发展战略、路径与重点任务;重点展示了本征柔性电子、钙钛矿显示材料、二维光电子材料、光控液晶高分子致动材料、有机铁磁半导体、二维范德华超晶格、有机电化学晶体管、有机储能电池、原位透射显微分析及热致高分子水凝胶等前沿领域的核心进展、学术思想、研究成果与未来展望。
全书旨在为我国新材料前沿探索、原始创新与自主可控提供关键洞察和战略指引,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。
第1章 中国先进材料产业工程科技2040年发展战略研究 / 001
1.1 面向2040年的中国先进材料工程科技发展愿景/ 002
1.2 中国先进材料工程科技前沿及发展趋势/ 004
1.3 面向2040年的中国先进材料工程科技技术预见分析/ 005
1.4 面向2040年的中国先进材料工程科技发展战略/ 006
1.4.1 发展思路和总体框架/ 006
1.4.2 发展目标和发展路线/ 007
1.4.3 发展重点与发展方向/ 010
1.5 先进材料工程科技2040年重点任务/ 017
1.5.1 需要深入开展基础研究的主要技术领域/ 017
1.5.2 需要实施的先进材料重大工程/ 019
1.5.3 需要开展的重大工程科技专项/ 020
1.6 材料强国建设的保障措施/ 022
第2章 本征柔性电子 / 024
2.1 本征柔性电子的研究背景/ 024
2.2 本征柔性电子的研究进展与前沿动态/ 025
2.2.1 本征柔性功能材料/ 026
2.2.2 本征柔性器件应用/ 028
2.3 我国在本征柔性电子领域的学术地位及发展动态/ 031
2.3.1 我国在本征柔性电子领域的学术地位及作用/ 031
2.3.2 我国在本征柔性电子领域的发展动态/ 032
2.4 作者团队在本征柔性电子领域的学术思想和主要研究成果/ 034
2.4.1 本征柔性功能材料的创新设计策略/ 034
2.4.2 先进本征柔性器件与系统集成/ 035
2.5 本征柔性电子研究发展重点/ 037
2.6 本征柔性电子的发展展望/ 039
第3章 钙钛矿显示材料 / 041
3.1 钙钛矿显示材料概述/ 041
3.2 钙钛矿显示材料的研究进展与前沿动态/ 042
3.2.1 面向色转换应用的钙钛矿量子点/ 042
3.2.2 溶液工艺制备钙钛矿LED器件进展/ 043
3.2.3 钙钛矿LED前沿应用发展动态/ 045
3.3 我国在钙钛矿显示材料领域的学术地位及发展动态/ 046
3.3.1 近五年国内外专利统计及分析/ 046
3.3.2 钙钛矿发光领域国内外近十年发文趋势/ 047
3.4 作者在钙钛矿显示领域的学术思想和主要研究成果/ 049
3.4.1 主要学术成果/ 049
3.4.2 在零维胶体量子点体系的研究成果/ 051
3.4.3 在LED方面的研究成果/ 053
3.5 钙钛矿显示材料发展重点/ 056
3.6 钙钛矿显示材料展望与未来/ 058
第4章 二维光电子材料 / 060
4.1 二维光电子材料的研究背景/ 060
4.2 二维光电子材料的研究进展与前沿动态/ 061
4.2.1 二维光电子材料的制备研究/ 061
4.2.2 二维光电子材料的器件应用研究/ 066
4.3 我国在二维光电子材料领域的贡献/ 070
4.4 作者在该领域的学术思想和主要研究成果/ 070
4.4.1 二维光电子材料的可控制备/ 071
4.4.2 二维光电子材料的载流子特性调控/ 072
4.4.3 高性能二维晶体管/ 073
4.4.4 高性能光电探测器/ 074
4.4.5 感算一体智能光电探测器/ 075
4.5 二维光电子材料的发展重点和展望/ 076
第5章 光控液晶高分子致动材料 / 078
5.1 光致形变液晶高分子材料研究背景/ 078
5.2 光致形变液晶高分子材料的研究进展与前沿动态/ 078
5.2.1 光致形变液晶高分子的主要材料体系/ 079
5.2.2 光致形变液晶高分子的主要取向方法/ 080
5.2.3 光致形变液晶高分子材料及软体机器/ 083
5.3 我国在该领域的学术地位及发展动态/ 085
5.4 作者在光致形变液晶高分子领域的学术思想和主要研究成果/ 087
5.4.1 建立光控液晶高分子致动材料新概念/ 087
5.4.2 创制光控液晶高分子致动材料及全光控微流体器件/ 088
5.5 光致形变液晶高分子材料的发展重点与未来展望/ 091
第6章 有机铁磁半导体 / 093
6.1 有机半导体中聚集态结构调控的铁磁性/ 095
6.1.1 室温有机铁磁半导体的发现/ 095
6.1.2 有机材料铁磁性来源的探究/ 098
6.1.3 聚集态结构主导的自旋耦合/ 100
6.2 自由基产生与组装的解耦实现高性能有机铁磁半导体薄膜/ 103
6.2.1 自由基产生与有序组装的矛盾/ 103
6.2.2 拓扑化学还原的解耦策略/ 104
6.2.3 有机铁磁半导体结构-自旋-功能的框架/ 105
6.3 发展展望/ 106
第7章 二维范德华超晶格 / 108
7.1 超晶格材料科普简介/ 108
7.2 超晶格材料的研究进展与前沿动态/ 108
7.2.1 超晶格材料制备技术的革新突破/ 108
7.2.2 性能调控机制的深度解析与功能拓展/ 111
7.2.3 应用领域的跨界延伸与产业化探索/ 113
7.3 我国在超晶格材料领域的学术地位及发展动态/ 114
7.3.1 国际学术影响力稳步提升,核心成果持续涌现/ 114
7.3.2 研究团队与平台布局日趋完善,协同创新能力增强/ 115
7.4 作者团队在超晶格领域的学术思想和主要研究成果/ 116
7.4.1 增强核心学术思想:精准合成-性能调控-器件应用的全链条创新/ 116
7.4.2 代表性研究成果:从基础突破到技术创新/ 116
7.5 超晶格材料发展重点/ 118
7.6 超晶格材料展望与未来/ 118
第8章 有机电化学晶体管 / 121
8.1 有机电化学晶体管简介/ 121
8.2 OECT的国际研究进展与前沿动态/ 123
8.2.1 OMIEC材料设计前沿研究/ 123
8.2.2 OECT热力学–动力学–多尺度耦合机理研究/ 125
8.2.3 OECT器件结构与架构研究/ 127
8.2.4 基于OECT的生物电子与高灵敏传感研究与应用/ 129
8.2.5 基于OECT的类脑计算与“感-存-算一体”研究/ 130
8.3 我国在有机电化学晶体管领域的学术地位及发展动态/ 132
8.3.1 学术地位与研究布局/ 132
8.3.2 我国OECT研究发展动态/ 132
8.4 作者在有机电化学晶体管领域的学术思想和主要研究成果/ 138
8.5 有机电化学晶体管领域近期研究发展重点/ 144
8.5.1 核心科学问题的深化/ 144
8.5.2 关键技术的突破方向/ 145
8.5.3 应用方向的战略选择/ 145
8.6 有机电化学晶体管发展展望/ 146
第9章 有机储能电池 / 149
9.1 有机储能电池研究背景/ 149
9.2 有机储能电池的研究进展与前沿动态/ 151
9.2.1 有机活性官能团的发展/ 151
9.2.2 有机储能电池性能进展/ 154
9.2.3 有机电极材料的设计策略/ 158
9.2.4 有机电极的设计策略/ 159
9.3 我国在有机储能电池领域的学术地位及发展动态/ 162
9.4 作者在有机储能电池的学术思想和主要研究成果/ 163
9.5 有机储能电池发展重点/ 166
9.6 有机储能电池展望与未来/ 167
第10章 原位透射显微分析 / 169
10.1 概述/ 169
10.2 原位透射电子显微镜基本原理/ 170
10.2.1 开窗机制与差分抽气/ 171
10.2.2 样品杆的进展/ 172
10.2.3 原位透射电子显微镜在观察非均相催化反应中的意义/ 174
10.3 将原位透射电子显微镜纳入催化剂合成/ 174
10.3.1 从金属纳米颗粒到单原子催化剂的转变/ 174
10.3.2 从核壳形态到单原子催化剂的蜕变/ 175
10.4 整合的原位透射电子显微镜发展/ 176
10.4.1 优化原位成像技术/ 176
10.4.2 用于精细样品成像的低温电子显微镜及相关技术/ 177
10.4.3 利用三维电子衍射探索复杂催化剂结构/ 178
10.4.4 通过四维扫描透射电子显微镜评估非均相催化系统中的电荷迁移/ 179
10.5 原位透射电子显微镜在复杂催化反应中的应用/ 180
10.5.1 氧化还原反应/ 180
10.5.2 氨合成和甲烷热解/ 181
10.5.3 一氧化碳氧化/ 183
10.6 原位TEM技术的发展趋势与战略布局/ 184
10.6.1 技术发展趋势/ 184
10.6.2 战略布局建议/ 184
第11章 热致高分子水凝胶 / 187
11.1 热致高分子水凝胶的简介/ 187
11.2 热致高分子水凝胶的研究进展与前沿动态/ 187
11.2.1 热致高分子水凝胶的研究背景/ 188
11.2.2 热致高分子水凝胶的核心材料体系/ 189
11.2.3 热致高分子水凝胶的应用进展/ 191
11.3 我国在该领域的学术地位及发展动态/ 192
11.4 作者团队在该领域的学术思想和主要研究成果/ 193
11.4.1 聚(乳酸-羟基乙酸)-聚乙二醇-聚(乳酸-羟基乙酸)(PLGA-PEG-PLGA)热致水凝胶/ 193
11.4.2 热致高分子水凝胶材料的逾渗胶束网络成胶机理/ 195
11.4.3 热致高分子水凝胶材料的产业化应用进展/ 196
11.5 热致高分子水凝胶近期研究发展重点/ 200
11.6 热致高分子水凝胶发展展望/ 201