合成生物学驱动的新材料创新研究

摘要：合成生物学作为一门新兴前沿交叉学科，正逐渐成为驱动新材料绿色创新的关键引擎。合成生物学方法依托“设计-构建-测试-学习”（DBTL）循环体系，通过基因路线重构、代谢途径优化与高性能酶设计，构建可预测、可调控的微生物细胞工厂，为材料制造开辟了向生物基材料跨越的新路径。本文系统梳理了合成生物学赋能新材料的技术基础，重点分析了微生物细胞工厂合成新材料的机理、生物合成的优势，以及关键生物元件在新材料合成中的功能。在此基础上，综述了合成生物学在生物基材料、智能与功能材料、材料循环与生物降解材料等领域的典型应用，揭示了合成生物制造在材料绿色化和智能化转型中的重要作用。最后，展望了该领域的未来发展趋势并提出发展建议。合成生物学驱动新材料创新需进一步加强多学科交叉融合、加速科技成果产业化转化、推进平台化与模块化开发策略，从而为我国实现“双碳”目标与新材料产业的高质量发展提供科技支撑和战略保障。

新材料 2026年08月07日 1 点赞 0 评论 50 浏览

生物基防腐涂层的研究进展

摘要： 面对绿色可持续发展的迫切需求，以天然生物质为原料制备生物基防腐涂层已成为应对碳中和挑战、革新防腐技术的前沿热点。系统综述了生物基防腐涂层材料及其功能化的研究进展，深入阐述了其主要的防腐蚀机制。针对当前生物基防腐涂层存在的性能局限，探讨了通过纳米复合、缓蚀剂负载、自愈合设计及协同防护机制等策略实现涂层性能的提升。此外，还概述了生物基防腐涂层在海洋工程、工业设备、航空航天等关键领域的应用现状，并指出未来生物基防腐涂层研发亟待突破的关键技术瓶颈，以推动其在更广泛领域的实际应用与产业化进程。

新材料 2026年08月06日 1 点赞 0 评论 50 浏览

面向新材料产业的材料基因工程发展研究

摘要：新材料是支撑经济转型、国防安全与科技革命的核心物质基础，其研发效率与工程化水平直接决定国家竞争力；材料基因工程融合多领域前沿技术，变革新材料研发模式，引发了新一轮材料科技创新和产业创新。本文旨在深入开展面向新材料产业的材料基因工程发展研究，从强化工程化应用、打通“产学研用”瓶颈、重塑产业链和市场格局等方面剖析了材料基因工程对推动新材料产业发展的重要意义，探讨了集成计算材料工程、材料大数据技术、材料智能体、数字线程和数字孪生技术等与产业创新密切相关的新材料产业基因工程关键技术及其发展趋势，分析了包括材料高效计算设计平台、材料自主实验研发平台、材料数据库及数据中心、新材料中试平台、材料智能技术创新平台等新材料产业基因工程应用平台的功能及未来走向。面对全球新材料产业的未来竞争格局，研究提出了面向2030 年和2045 年的新材料产业基因工程发展思路，并从重视顶层设计、布局发展新材料全产业链加速创新项目、发展关键技术和平台建设、推进材料数据标准化、加强人才培养与国际合作等方面提出了发展建议，助力提升新材料产业的核心竞争力。

新材料 2026年08月06日 1 点赞 0 评论 47 浏览

基于二维通道受限发泡的微穹顶石墨烯基气凝胶研究新范式

摘要：气凝胶因其极低密度和高孔隙率等卓越特性，在热防护、催化、能源、传感及复合材料等领域展现出广阔的应用潜力，曾入选国际纯粹与应用化学联合会（International Union of Pure and Applied Chemistry，IUPAC）“化学领域十大新兴技术”。传统气凝胶多采用冰模板法和溶胶−凝胶法制备，随着应用需求向规模化和工程化拓展，其制备效率与能耗控制逐渐成为关注重点。近年来，二维通道受限化学发泡方法为气凝胶的快速与可控制备提供了一种新的技术路径，其形成的内禀微穹顶几何结构也有助于提升材料的力学性能，为拓展传统气凝胶的性能设计空间提供了新的思路。系统梳理了受限发泡穹顶微结构气凝胶的研究进展，重点围绕制备方法及机制、多尺度结构力学性质及多功能应用展开阐述；进一步分析了该类气凝胶在构效调控及工业化生产面临的关键挑战，并指出其在声学调控、智能传感及极端热防护等领域的应用前景。

新材料 2026年08月05日 1 点赞 0 评论 50 浏览

新材料产业的重点专利分析

摘要：全球科技竞争和地缘博弈持续加码，正加速重构产业链的发展格局。我国新材料产业历经规模粗放扩张，正转向以国家战略需求为导向的高质量发展阶段。本文利用智慧芽数据库，动态分析了新材料产业重点专利的发展态势，精准预判全球新材料产业链的演进方向及其带给我国的机遇与挑战。研究表明，新材料专利发展经历了长期高速增长态势，并成为全球最大的专利技术目标市场。依据高被引最多的专利、规模最大的专利家族、权利要求数量最多的专利、以及市场价值最高的专利分析可知，新材料产业的电池关键材料，半导体和显示材料三分乾坤。针对关键攻关技术，开展了龙头企业的投资分析。最后，展望了我国新材料产业未来的发展机遇和挑战。

新材料 2026年08月05日 1 点赞 0 评论 54 浏览

从团簇物理到原子级制造

摘要：原子级制造是人类制造技术向极微观深入发展的必然趋势，也是新一代制造体系中向极微观探索的核心方向。团簇作为物质中介于原子和固体之间的相对独立层次，是实现原子级制造的重要研究载体，团簇物理的基础研究，更是推动原子级制造从理论走向实践的关键支撑。从团簇物理研究出发，厘清原子级制造与传统制造的本质区别，探索团簇在材料创制、器件加工等领域的实际应用，能够为原子级制造的发展搭建完整的技术路径，推动这一前沿领域向产业化落地迈进。

新材料 2026年08月04日 1 点赞 0 评论 63 浏览

抗溶胀导电水凝胶的设计及其应用

摘要：水凝胶是一种由聚合物组成的具有三维网络结构的软材料，由于其具有良好的柔韧性、弹性、高吸水性、生物相容性以及与生物组织的相似性，已被广泛应用于环境工程和生物医学等领域。与传统水凝胶相比，导电水凝胶还具有优异的导电性，这使其在远程健康监测、人体运动检测、电子皮肤、人机界面和软机器人等新兴领域显示出巨大的潜力。因此，近年来人们致力于开发多种性能的导电水凝胶并探索其在各种领域中的应用。目前，根据传输介质的不同，导电水凝胶可以分为电子导电水凝胶和离子导电水凝胶。通常，导电水凝胶可以通过将导电材料掺入水凝胶基质中来制备。然而，随着对水凝胶研究的不断深入，人们对导电水凝胶的性能要求也不断提高，特别是水凝胶的抗溶胀特性。在液相环境中不必要的溶胀会导致水凝胶的力学性能、电导率降低，并且伴随着传感信号的失真。因此，迫切需要制备兼具良好导电性和抗溶胀性能的导电水凝胶。本综述首先对不同类型的导电水凝胶的制备方法进行了讨论。其次，讨论了几种构建抗溶胀导电水凝胶的策略，包括超分子水凝胶、双网络水凝胶等。最后，介绍了抗溶胀导电水凝胶的主要应用领域。

新材料 2026年08月04日 1 点赞 0 评论 52 浏览

AI+时代材料基因工程与智能科学的研究进展与挑战

摘要：新材料作为战略性、基础性产业，是加快发展新质生产力、扎实推进高质量发展的重要产业方向。材料基因工程(materials genome engineering, MGE)深度融合了计算模拟、高通量实验与数据科学，显著提升了新材料的研发效率，其材料数据库与跨尺度模型正成为人工智能在材料设计、性能预测等环节深度应用构建的技术基座。随着人工智能技术的飞速发展，MGE 与智能科学的结合正迎来前所未有的机遇与挑战。本文综述了在AI+ 时代，材料人工智能的出现背景与历史，以及材料数据基础设施和所使用到的AI 技术，整理了机器学习和自然语言处理等技术在材料逆向设计与筛选、物性预测与表征分析和性能优化等方面的应用，介绍了自主实验室系统的范式创新。最后，展望并提出了AI 在材料科学领域面临的挑战，以及未来的完善方向和建议。

新材料 2026年08月03日 1 点赞 0 评论 54 浏览

抗冲击超材料设计：机器学习与增材制造的协同创新

摘要：抗冲击超材料通过人工微结构设计高效调控冲击能量，在航空航天、车辆工程及人体防护领域的应用潜力巨大。传统基于经验试错与均质化结构的超材料设计方法难以兼顾轻量化、高能量吸收与可控失效等多目标需求。基于塑性变形、黏弹性耗散、摩擦耗散、断裂耗散等能量吸收机制，系统梳理了蜂窝、晶格、泡沫等传统均质化结构，贝壳、甲虫前翅等仿生梯度结构，以及可重构拓扑结构三类设计策略；结合选区激光熔化、光固化成型等增材制造工艺，分析了工艺缺陷对动态力学性能的影响；阐述了利用生成对抗网络-强化学习机器学习框架实现“性能-结构”端到端逆向设计并补偿工艺误差的研究进展，提出了构建“设计—制造—验证”全链路智能验证平台的构想。未来研究应聚焦在通过多目标优化、跨尺度模拟及智能验证平台开发，协同推动“设计—制造—验证”的全链路集成。

新材料 2026年08月03日 1 点赞 0 评论 50 浏览

NiTi基形状记忆合金梯度结构设计与超弹性调控的研究进展

摘要：形状记忆合金应力驱动超弹性的循环稳定性是影响弹热制冷效率与稳定性的关键问题。采用梯度结构设计策略调控超弹合金的相变滞后是实现高效、稳定弹热制冷的有效途径。近期研究进展表明，通过引入合适的梯度结构，可以调控超弹合金的滞后损耗，进而提升材料制冷性能系数。综述了NiTi 基合金晶粒尺寸梯度结构、化学梯度结构设计的最新进展，分析了梯度结构层的特征、梯度结构与合金超弹性的关联关系，并对两类梯度结构设计策略潜在的应用进行了展望。

新材料 2026年07月31日 1 点赞 0 评论 61 浏览