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2023年十大材料行業(yè)趨勢

2023-04-10

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能源、汽車、物流、制造和建筑行業(yè)發(fā)生的轉(zhuǎn)型，加上不斷發(fā)展的工業(yè)4.0創(chuàng)新，推動了對新材料的需求。材料行業(yè)趨勢包括可持續(xù)性、輕量化、3D 打印和表面工程解決方案，以及智能材料、納米配方和具有增強特性的先進復(fù)合材料的開發(fā)。此外，人工智能（AI）、機器學(xué)習(xí) （ML）和數(shù)據(jù)管理實踐的廣泛采用激勵科學(xué)家更快地探索和開發(fā)新材料。這將先進材料的上市時間從幾十年縮短到幾年。

1. 可持續(xù)材料

在使用和生產(chǎn)材料的過程中產(chǎn)生的大量廢物迫使政府起草各種環(huán)境法規(guī)。幾乎所有行業(yè)在從材料生命周期的角度重新安排其內(nèi)部流程時都面臨著挑戰(zhàn)。建筑、汽車、包裝和制造行業(yè)的公司正在整合可持續(xù)材料，以降低碳足跡。最終，這些努力旨在減輕地球上的廢物負擔(dān)。可持續(xù)材料還為循環(huán)系統(tǒng)提供了推動力，并允許實施循環(huán)經(jīng)濟。

Spectalite 生產(chǎn)生物復(fù)合材料

印度初創(chuàng)公司Spectalite打算協(xié)助汽車，物流，包裝，酒店和消費品行業(yè)實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。這家初創(chuàng)公司基于農(nóng)業(yè)廢棄物和可再生資源生產(chǎn)可生物降解和可回收的化合物。其產(chǎn)品有助于保護天然礦床和森林，同時確保現(xiàn)有制造工藝的可擴展性和適應(yīng)性。

eCO2Blocks開發(fā)可持續(xù)建筑材料

葡萄牙初創(chuàng)公司eCO2Blocks應(yīng)用循環(huán)經(jīng)濟原則來制造可持續(xù)建筑材料。這家初創(chuàng)公司的負碳路面塊通過實施具有成本效益的制造工藝不含任何水泥。此外，eCO2Blocks利用工業(yè)廢物，非飲用水和二氧化碳吸收技術(shù)，而不會轉(zhuǎn)移自然資源。

2. 響應(yīng)式和智能材料

為了符合某些工業(yè)用例的要求，目前正在開發(fā)的新型材料具有特定于應(yīng)用的特性。材料科學(xué)的進步使智能材料具有可編程特性，這些特性對外部因素的刺激做出反應(yīng)或響應(yīng)。新興初創(chuàng)公司設(shè)計具有不同品質(zhì)的材料和產(chǎn)品，從熱致變色、電致變色和光致變色到壓電、形狀記憶、自我修復(fù)和相變屬性等特征。

Memetis提供高性能執(zhí)行器

德國初創(chuàng)公司Memetis基于形狀記憶合金制造超緊湊的微型致動器。該創(chuàng)業(yè)公司在其材料中實現(xiàn)了記憶效果，該效果也維持極端變形，然后恢復(fù)到原始形狀。即使在狹小或密集的安裝空間中，該特性也支持執(zhí)行器的性能。Memetis 為消費電子、電信、光學(xué)技術(shù)、移動性和工業(yè) 4.0 提供解決方案。

Sorex 傳感器開發(fā)薄膜體聲學(xué)諧振器（FBAR）技術(shù)

Sorex Sensors是一家總部位于英國的初創(chuàng)公司，使用薄膜壓電材料在硅晶圓上開發(fā)高靈敏度微機電系統(tǒng)（MEMS）傳感器。該創(chuàng)業(yè)公司利用FBAR技術(shù)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，使其能夠準(zhǔn)確檢測飛克級的溫度和質(zhì)量變化。這使得具有低功耗要求的小型設(shè)備能夠響應(yīng)外部激勵。該解決方案的一些用例包括薄膜計量以及氣體和顆粒物監(jiān)測。

3. 納米技術(shù)

納米技術(shù)的進步表明，納米級材料的特性與其塊狀材料的特性不同。納米纖維、納米管、同素異形體、量子點（QD）和其他納米材料的增殖使幾乎無限的增值來源成為可能。這包括加強工業(yè)產(chǎn)品的性能，保留在原子水平上。通過利用納米材料，現(xiàn)代公司確保了其競爭優(yōu)勢，特別是在電子，能源，移動和制造領(lǐng)域。

Nanolumi制造鈣鈦礦納米晶體

新加坡初創(chuàng)公司Nanolumi打算通過其可靠和安全的鈣鈦礦納米晶體克服電子顯示器QD技術(shù)的弱點。這家初創(chuàng)公司結(jié)合了無鎘來源、寬光譜覆蓋范圍、更純凈的色彩性能和大批量生產(chǎn)的適用性。Nanolumi的產(chǎn)品還打算取代傳統(tǒng)的鈣鈦礦納米晶體和量子點，用于優(yōu)質(zhì)電子產(chǎn)品。

BNNano提供增強型氮化硼納米管

總部位于美國的初創(chuàng)公司BNNano生產(chǎn)具有超疏水性，高電絕緣性以及高熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性特性的氮化硼納米管。該初創(chuàng)公司提供其納米材料，如粉末，母合金，色母粒和定制混合物。它適用于航空航天、汽車、國防和紡織行業(yè)以及輻射防護和熱管理。

4. 增材制造

新興的增材制造設(shè)施努力超越傳統(tǒng)的熱塑性塑料，應(yīng)用具有更大靈活性、定制性和功能性的材料，同時產(chǎn)生更少的浪費。反過來，3D打印技術(shù)的進步刺激了金屬，合金，陶瓷，纖維及其化合物的升級。它還鼓勵出現(xiàn)全新的耐用聚合物長絲，這些長絲具有改進的導(dǎo)電性、熔化性和耐化學(xué)性等特性。

MAT3D提供復(fù)合聚合物材料

意大利初創(chuàng)公司MAT3D正在開發(fā)用于增材制造的新型聚合物材料，以提供增強的功能屬性。這家初創(chuàng)公司的材料取代了用于金屬3D打印的高性能塑料。其解決方案還包括各種具有增強電、磁、抗菌和熱機械性能的樹脂，適用于工業(yè)市場。

彩色3D材料制造3D打印聚氨酯

總部位于美國的初創(chuàng)公司Chromatic 3D Materials生產(chǎn)了一套用于3D打印的耐用高性能聚氨酯彈性體，這些彈性體同時具有適應(yīng)性和彈性。該初創(chuàng)公司提供了高度的定制和與添加劑的兼容性，同時也確保了最終產(chǎn)品的質(zhì)量。Chromatic 3D Materials的產(chǎn)品迎合了汽車，制造和消費品市場等。

5. 輕量化

從航空航天到移動，各行各業(yè)都在尋求創(chuàng)新方法來減輕多余重量，從而提供卓越的燃油效率和操控性。這推動了對鋁、鎂和鈦等材料以及高強度塑料和碳纖維的研究。這些材料為行業(yè)提供了減少因較重部件而造成的環(huán)境和運營負擔(dān)的選擇。此外，材料行業(yè)的輕量化創(chuàng)新也提供了與同等產(chǎn)品相當(dāng)?shù)陌踩院涂煽啃运健?/p>

6. 材料信息學(xué)

如今，大公司采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的材料方法，并通過信息學(xué)和計算技術(shù)原理以及ML和AI進行增強。這使他們能夠以細致的方式排列和建模材料數(shù)據(jù)。除了優(yōu)化從復(fù)雜材料數(shù)據(jù)中可靠地獲得科學(xué)見解的能力外，信息學(xué)還加快了研發(fā)（R&D）的時間表，節(jié)省了時間和勞動力。

Kebotix提供自動駕駛材料發(fā)現(xiàn)實驗室

總部位于美國的初創(chuàng)公司Kebotix為材料研究開發(fā)了一種自動駕駛實驗室解決方案，以加速新材料的探索。這家初創(chuàng)公司利用大數(shù)據(jù)、基于人工智能的決策、專用機器人和方便的界面來簡化科學(xué)家的周期。Kebotix對應(yīng)對可持續(xù)性，公共衛(wèi)生和危險工業(yè)物質(zhì)方面的挑戰(zhàn)特別感興趣。

Matelligence實現(xiàn)基于AI的材料篩選

加拿大初創(chuàng)公司Matelligence為材料科學(xué)專家提供數(shù)據(jù)驅(qū)動的材料發(fā)現(xiàn)工具。其解決方案包括具有專利AI算法的計算技術(shù)，以減少所需的科學(xué)實驗數(shù)量并加快篩選程序。Matellligence的平臺主要針對清潔能源，電子和制造業(yè)等行業(yè)。

7. 先進復(fù)合材料

工業(yè)應(yīng)用數(shù)量的迅速增加也導(dǎo)致了各種復(fù)合或混合材料的開發(fā)。為了追求提高性能和法規(guī)遵從性以及降低成本，新興初創(chuàng)公司在樹脂、纖維、基材、基質(zhì)和飾面方面進行了創(chuàng)新，以構(gòu)建定制復(fù)合材料。這些復(fù)合材料解決方案提供先進的用戶特定應(yīng)用，主要用于基礎(chǔ)設(shè)施、能源、工業(yè) 4.0 和移動市場。

AMP工業(yè)提供用于螺旋槳的連續(xù)纖維復(fù)合材料

總部位于美國的初創(chuàng)公司AMP工業(yè)公司為無人機系統(tǒng)（UAS）制造先進的復(fù)合材料。這家初創(chuàng)公司利用單向連續(xù)纖維增強熱塑性塑料（CFR-TP）來制造復(fù)合材料。它們具有高強度重量比和材料韌性，并支持高性能應(yīng)用的可定制材料設(shè)計。

ARCEON創(chuàng)造耐高溫復(fù)合材料（HTRC）

荷蘭初創(chuàng)公司ARCEON為衛(wèi)星，火箭和發(fā)動機零件創(chuàng)造了創(chuàng)新的耐高溫復(fù)合材料。其產(chǎn)品可承受超過1000攝氏度的溫度，保持低熱膨脹系數(shù)，包含輕質(zhì)材料，并增強機械堅固性和耐用性。

8. 石墨烯和2D材料

納米技術(shù)的突破使材料科學(xué)公司能夠配置2D或單層材料的途徑。2D材料具有固有的導(dǎo)熱性和機械強度，賦予工業(yè)應(yīng)用增強的功能。然而，大多數(shù)2D材料，如鍺烯、硅烯、錫烯和磷烯，仍在開發(fā)中，不包括石墨烯。作為第一種成功商業(yè)化的2D材料，石墨烯提高了拉伸強度、片內(nèi)強度、表面耐久性、電子遷移率、柔韌性和耐熱性。使用石墨烯的行業(yè)包括電子顯示器、超級電容器、汽車、建筑涂料和塑料制造。

離子工業(yè)制造石墨烯材料

澳大利亞初創(chuàng)公司Ionic Industries渴望彌合石墨烯研究與開發(fā)其商業(yè)應(yīng)用之間的差距。該創(chuàng)業(yè)公司融合了石墨烯和氧化石墨烯制造的專業(yè)知識和專利工藝。Ionic Industries專門從事用于水處理和納濾以及儲能的石墨烯添加劑。

Carbon Waters提供石墨烯分散體

法國初創(chuàng)公司Carbon Waters專注于各種市場的液體石墨烯應(yīng)用。這家初創(chuàng)公司的石墨烯分散體為工業(yè)表面和機制提供阻隔涂層、潤滑和防腐蝕性能。此外，該解決方案還改善了電子和半導(dǎo)體的熱管理以及制造和消費設(shè)備的導(dǎo)電性。

9. 表面工程

工業(yè)表面暴露在持續(xù)的磨損、腐蝕、紫外線和其他有害因素中，需要具有更高耐用性的涂層。這對于保護汽車、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、船舶和制造業(yè)資產(chǎn)以及提高生產(chǎn)力至關(guān)重要。此外，工程創(chuàng)新提供了賦予表面疏水性和全疏性、自清潔和平滑特性的可能性。在 COVID-19 爆發(fā)后，表面工程師努力掌握抗菌劑，以便在工業(yè)和非工業(yè)場所提供更可靠的保護。

SolCold開發(fā)抗斯托克斯熒光技術(shù)

以色列初創(chuàng)公司SolCold開發(fā)了一種基于納米過濾器和主動冷卻涂料的表面改性解決方案。利用抗斯托克斯熒光技術(shù)，這家初創(chuàng)公司將來自太陽的熱量和輻射轉(zhuǎn)化為低成本的冷卻系統(tǒng)。這家初創(chuàng)公司的技術(shù)在太陽能活動和傳熱之間建立了反向關(guān)系。該解決方案迎合了運輸、建筑、農(nóng)業(yè)和紡織行業(yè)的需求。

OPUS材料提供定制材料技術(shù)

總部位于英國的初創(chuàng)公司OPUS Materials為航空航天，移動，海洋和可再生能源行業(yè)設(shè)計創(chuàng)新的防污和自清潔涂料。該初創(chuàng)公司的解決方案改善了燃料消耗和氣流，減少了腐蝕，并優(yōu)化了材料效率。此外，OPUS材料允許通過設(shè)計創(chuàng)建涂層材料，并支持建立相應(yīng)的供應(yīng)鏈。

10. 物料管理 4.0

工業(yè) 4.0 正在推動其在物料管理、處理和加工方面的實踐的實施。從自主采礦和先進的自動化制造到機器人操作和云計算，材料行業(yè)正在迅速數(shù)字化和互聯(lián)。因此，新材料的開發(fā)與通過第四代工業(yè)技術(shù)的工業(yè)適應(yīng)并行。

INTSITE促進采礦場地優(yōu)化

以色列初創(chuàng)公司INTSITE打算通過一套人工智能增強的自動化解決方案來解決物料搬運和采礦效率低下的問題。這家初創(chuàng)公司優(yōu)化了運動軌跡、機器對機器通信和機器視覺算法。此外，INTSITE的互聯(lián)自主重型機械使現(xiàn)場所有者能夠提高物料搬運生產(chǎn)率和組織效率。

Seriforge實現(xiàn)碳纖維的大規(guī)模定制

總部位于美國的初創(chuàng)公司Seriforge自動化碳纖維制造，以實現(xiàn)高批量生產(chǎn)率和快速周期時間。這家初創(chuàng)公司的專利縫合和凈成形預(yù)成型程序允許碳纖維零件的可擴展制造。

發(fā)現(xiàn)所有材料技術(shù)與初創(chuàng)公司

工業(yè)突破通常與新材料開發(fā)齊頭并進。材料科學(xué)的快速發(fā)展進一步加速了研究和實驗，同時增強了材料的可持續(xù)性、輕量化、納米分子和可編程質(zhì)量。反過來，航空航天、汽車、制造、能源和包裝領(lǐng)域材料趨勢的早期采用者可以從新興創(chuàng)新中獲益。考慮到新材料在工業(yè)、商業(yè)和家用產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，值得確定材料創(chuàng)新。

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