美利坚共和国国度专业院发布信息了争对文件实验方案的再者次十几年调察《文件实验方案领先：十几年调察》通知单。一场的调察最主要鉴定了回忆过去十几年中文件实验方案这个领域的进行和成绩，判定了2020-2020年文件实验方案的创业机会、桃战模式和新方问，并系统阐述了回应一些桃战模式的意见建议。

《材料研究前沿：十年调查》报告指出，发达国家和发展中国家在智能制造和材料科学等领域的竞争将在未来十年内加剧。随着美国在数字和信息时代的发展以及面临的全球挑战，材料研究对美国的新兴技术、国家需求和科学的影响将更加重要。报告认为材料研究的机遇包括9个方面：

一、金  属

2020-2030年，金属和合金领域的基础研究将继续推动新科技革命和对材料行为的更深入理解，从而产生新的材料设备和系统。中国未来三十年有市场前景的学习方面涵盖：到目前为止尚未法进行的在同样宽度和日子大小努力上进行合体科学实验所报告发展和换算出模拟训练学习；原位/控制科学实验所报告发展表现动态统计数据的公交实时浅析；生产办法和素材酚类化合物去创新，以进行第代人高耐腐蚀性建筑涂料各种耐热硬质合金属、超低抗压强度钢和耐火各种耐热硬质合金属，各种多实用功能最高级建筑涂料素材系统的发展和创造；解释是什么多相高熵各种耐热硬质合金属的固溶滞后效应，并能够 发展稳定可靠的科学实验所报告发展和换算出供热学动态统计数据库查询新创建在通常各种耐热硬质合金属中切勿能存在的微的的结构；能够 科学实验所报告发展和模型制作进两步解释是什么纳米级孪晶素材中的出现变形管理机制化、转换地应力的做用、微观粒子的的结构形成的过程中 和管理机制化。

二、瓷器、玻璃板、混合物装修建材和混合物装修建材

陶瓷和玻璃研究领域的新机遇包括：将缺陷作为材料设计的新维度，理解晶界相演化与晶相演变，确定制造陶瓷的节能工艺，生产更致密和超高温的陶瓷，探索冷烧结技术产生的过渡液相致密化的基本机制。玻璃将作为储能和非线性光学器件的固体电解质，广泛应用于储能和量子通信，研究的热点材料包括绝缘体结构上硅、III-V材料、具有飞秒激光写入特征的硅晶片、非线性光学材料。

复合材料和混合材料研究领域的新机遇包括：在聚合物树脂基材料和高性能纤维增强材料的成分组成上进行创新，使其具有更强的定制性和多功能性；开发可以快速评估和准确预测复合材料的复杂行为的分析和预测工具、多尺度建模工具套件；加强多维性能增强及梯度/形态关系领域的制造科学研究。钙钛矿材料未来的潜在研究方向是基于甲基铵的钙钛矿太阳能电池的稳定性以及有毒元素的替代研究。聚合物/纳米颗粒混合材料和纳米复合材料未来的研究重点是研究外部场（电、磁）对活性纳米粒子组装过程的影响。研究具有分布式驱动性能的软质和硬质复合材料，这是制备多材料机器人的理想材料。

三、光电器件和它电子器件相关材料

半导体及其它电子材料未来的工作重点将转向日益复杂的单片集成器件、功能更强大的微处理器以及充分利用三维布局的芯片，这需要研发新材料，以用于结合存储器和逻辑功能的新设备、能执行机器学习的低能耗架构的设备、能执行与传统计算机逻辑和架构截然不同的算法的设备。器件小型化和超越小型化方面的研究重点是提升极紫外（EUV）光刻的制造能力和薄膜压电材料性能。金属微机电系统合金的沉积技术和成形技术的发展有望实现物联网。下一代信息和能源系统将需要能提供更高功率密度、更高效率和更小占位面积的新型电子材料和器件。集成和封装的变化以及场效应晶体管、自旋电子器件和光子器件等新器件的出现，需要研发新材料来解决互连中出现的新限制。

四、量子产品

量子材料包括超导体、磁性材料、二维材料和拓扑材料等，有望实现变革性的未来应用，涵盖计算、数据存储、通信、传感和其他新兴技术领域。超导体方面的研究前沿是发现新材料、制备单晶、了解材料的分层结构及功能组件，研究重点包括研发可以预测新材料结构及性能的理论/计算/实验集成的工具；发现和理解新型超导材料，推动相干性和拓扑保护研究发展，进一步理解与更广泛量子信息科学相关的物质。磁性材料可能会出现“磁振子玻色爱因斯坦凝聚”等新集体自旋模式，非铁金属制备的反铁磁体将成为未来自旋动力学领域的重点研究方向。二维材料的重点研究方向包括：高质量二维材料及其多层异质结构的可控增长、异质结构和集成装置的界面（粘附和摩擦）力学、过渡金属二硫化物的低温合成等。在拓扑材料方面，机械超材料可能是新的重要研究方向，其具有负泊松比、负压缩性和声子带隙等新的机械性能。

五、聚合物、生物材料和其他软物质

配位聚苯胺将在生态、新能源和自然规律资源量适用、通讯网络和新信息、卫生等科技领域切实发挥很重要用。

在环境领域：

汇聚物应用的的目标是以高效和绿色基础设施时间的习惯应用原辅装修建材和汇聚物软件，探索角度涉及：探索被忽略的钢筋取样料（如农牧业、工业生产或人类工作会产生的废料，相关含碳或硅的建材）使其确立好使的汇聚物装修建材；将自维修装修建材市场的化以从而提高其寿命短、坚固耐用性和收废用；进一步加强分开技能或相关物理防御工作的研发项目管理以变现混合式塑料件收废。

在能源和自然资源应用领域：

实验目标还是指：提生精力存储器装置的稳定性和效应，还是指胶体电解法质、全可挥发蓄蓄电池和用作液流蓄蓄电池的被氧化备份缔合物；开放用作精力改换的缔合物，还是指可挥发光伏太阳能和LED、透明膜多晶体管、热电用料、会导致主动和可佩带装置；开放用作精力-水连结的缔合物，如膜和抗空气污染用料；提生资源效应及能运输管理洁面水的智慧建筑规划用料；开展和梳理纯天然药剂学和项目规划原理、灵魂过渡期/可持继性思考，规划开放淘宝产品和最先进缔合物技木。

在通信和信息领域：

学习趋势涵盖：在缩聚物和有机会质光电器件相关材料中，从而提高集成电路芯片中正电荷量发送的正电荷量载流子迁徙率；在光电科技集成电路芯片中，设计制作和开放决定结案构/规定性/加工过程之中原因的光电器件相关材料有机会质和缩聚物相关材料；数据资料库的开放和便用。

在健康领域：

深入分析走向包涵：不断提升针对缔合物的纳米技术性用料的构思，扩大至免疫性水利建筑工程等新采用；開發能进步保持微纳装置构造或者不断提高装置和注入物的环保定制家具、有一次熔融和现厂生产加工将性的增材生产加工技术性；的发展针对缔合物的组织开展水利建筑工程以变少家禽建模方法在药物剂量试验和用料试验中的选择。

在基础聚合物科学领域：

的探究分析内容盘有：在很多大尺度範圍内的探究分析聚苯胺反应物的合并、架构控住、性定量分析、动态的相应等；造房子和集成化水平更强、更易于抓取用到权的最新仪器设备；顺利通过联手信息化筹划来脱离实验英文为本和说法为本三类的探究分析人才队伍区间内的自我认同功能障碍；研发可赢得、可加密、还体现了更墨绿色我的生命时间是的聚苯胺反应物。

动物的素材的进一部发展前景可以较为先进集体的合并方式、高大上的分析技術产品及较为先进集体的计算意识。之后的深入分析大方面是指深入分析软有机物的自主经营个人行为同时理解拥有与腹肌关节进行一定基本特征和功效的合并的素材的制做方式。之后有机物动物的素材的为必要深入分析大方面分为动物塑料的塑料的素材和工业陶瓷动物的素材、用有机物粉化的增材制做技術、动物氧碳原子的素材稳定性的提拔及糖化学物质。软动物的素材的为必要大方面是指超氧碳原子控件中的构造管理、水凝胶的作用的素材再生水的进行和干劲学、納米构造内多种动物4g信号的精准空間wifi定位方式。

六、结构化材料和超材料

结构化材料还具有量身订做订制的文件性状和卡死，运用节构化文件开展轻程序化，能能提高自己耗能、有效率阻抗业务能力和生命安全期限能及性生活高质量。将来的探索的方向还有联合开发代替解耦和独立的简化性状的添富蓝筹的办法，創建节构化多文件体系等。

超材料是设计出来的具有特定功能（磁、电、振动、机械等）响应的结构化材料，这些功能一般在自然界不存在。超材料的未来研究方向包括：制造用于光子器件的纳米级结构，控制电磁相位匹配的非线性设计，设计能产生负折射率的非电子材料，减少电子跃迁的固有损失。

七、再生能源材质、崔化材质和极其周围环境材质

能源材料的研究方向包括：持续研发非晶硅、有机光伏、钙钛矿材料等太阳能转换为电能的材料，开发新的发光材料，研发低功耗电子器件，开发用于电阻切换的新材料以促进神经形态计算发展。催化材料的研究方向包括：改良催化材料的理论预测，高催化性能无机核/壳纳米颗粒的合成，高效催化剂适合工业生产及应用的可扩展合成方案，催化反应中助催化剂在活性位场上的选择性沉积，二维材料催化剂的研究。

极端环境材料是指在各种极端操作环境下能符合条件地运行的高性能材料，研究方向包括：基于科学的设计开发下一代极端环境材料，如利用对材料中与温度相关的纳米级变形机制的理解来改进合金的设计，利用对腐蚀机理的科学理解来设计新的耐腐蚀材料；理解极端条件下材料性能极限和基本退化机理。

八、水、可维持性和无尘方法中的装修材料探讨

碳捕集和储存的材料研究的机遇包括：基于溶剂、吸附剂和膜材料的碳捕集，金属有机框架等新型碳捕集材料，电化学捕集，通过地质材料进行碳封存。洁净水的材料问题涉及膜、吸附剂、催化剂和地下地质构造中的界面材料科学现象，需要开发新材料、新表征方法和新界面化学品。可再生能源储存方面的材料研究基于：研发多价离子导体和新的电池材料以提高锂离子电池能量密度，研发高能量密度储氢的新材料以实现水分解/燃料电池能量系统。

聚合物材料为可持续清洁技术领域提供独特的机遇和挑战，未来研究方向包括：利用可持续材料制备新塑料的方法，高度天然丰富的聚合物（如纤维素）的有效加工方式，稀土的高效使用、非稀土替代品的寻找和制备，稀土材料的回收和再利用，用于先进燃料电池的非铂催化剂。

九、转动、存贮、水下混凝土和管理制度能源的资料

热管理已成为从电池到高超音速飞机等诸多技术中最重要的方面之一，因为在高需求的设备和应用中，效率的微小提高会对能源的使用产生重大影响，需要加强能存储、转换、泵送和管理热能材料的开发。研究方向包括：开发更稳定和耐腐蚀的材料，或开发具有较大熔化热变化的新型相变材料，以提高太阳能热存储效率；开发新的热电材料，聚焦能量色散关系明显偏离传统谱带的固体材料；通过外力改变热特性或研究相变，开发新的有源热材料。

（來源：中国大地理理工大学技术发展计划管理咨询研究方案院）