科学进步日新月异，令人振奋，但紧跟最新发展往往让人感到应接不暇。CAS 凭借其对科学领域历史与现状的独特视角，能够提供极具价值的趋势洞察。近期，陶氏公司与 CAS 的专家携手合作，重点介绍了我们期待在 2025 年持续关注的材料科学领域最具前景的突破与趋势。
2025 年材料科学关键趋势
Janet 根据 CAS Insights 文章，重点介绍了六大有望在未来一年影响研究与创新的材料科学关键趋势：
- 超材料：改善无线通信及其他应用。
- 建筑脱碳：通过智能材料创新减少全球排放。
- 气凝胶：发掘隔热以外的新用途。
- 智能材料：提升各类应用中的性能、安全性和舒适度。
- 竹材：以创新方式利用这种可再生建筑材料。
- 热适应织物：提升多场景下的性能表现。
为了深入探讨这些趋势，Harold Boone 博士和 Leighton Jones 博士与 Janet 一起参加了一场内容广泛的小组讨论，涉及多个相关主题。
建筑中的智能材料
Harold 解释说，建筑中的智能材料对于降低建筑碳足迹至关重要。他提到了根据热响应改变透明度的热致变色窗户、隔热材料以及自修复混凝土。Harold 强调了科学的精妙之处在于它往往在不经意间为用户提供显著益处，例如使用封装细菌的自修复混凝土。这些细菌处于休眠状态，直到裂缝出现时才会触发修复过程。这种创新方法确保了建筑的长期耐用性和能源效率。Leighton 补充道，纳米管、石墨烯、其他纳米复合材料以及某些聚合物可以被掺入混凝土配方中，以提高其抗工厂环境侵蚀能力及其他各种机械拉伸强度性能。
太阳能
Leighton 分享了他对太阳能研究的见解。他讨论了有机光伏中结构与性能关系的建模，以及生产高效太阳能设备所需的跨学科合作。Leighton 分享了他与多学科团队合作合成、制造并测量太阳能设备电学和光学性能的工作。他解释了太阳能如何成为全球能源网的重要组成部分。他还强调了提高功率转换效率策略的重要性，例如供体-受体特性以及利用添加剂来增强半结晶结构。
可持续聚合物解决方案
Harold 解释说，研究人员正在研究用于热能存储的相变材料，以提高其导电性和能量密度。这些材料在数据中心具有巨大潜力，因为数据中心需要大量的电力和冷却。他强调，要实现脱碳目标，工业界、学术界和政府之间必须加强合作。Harold 还提到了美国能源部的经济脱碳路线图，该路线图呼吁开展广泛合作，以减少工业排放、实现建筑脱碳，并最终在 2050 年实现净零排放。
超材料
Leighton 强调了超材料彻底改变各行业的潜力。他重点介绍了一些引人入胜的应用，例如能让物体“消失”的隐身斗篷。他还分享了它们在清除污染物和清理石油泄漏方面的潜力，并指出美国国家航空航天局（NASA）已经应用了其中一些材料。
两位专家讨论了超材料的商业化进程及其潜在应用。Harold 将超材料分为两类：已实现商业化的材料和仍处于萌芽阶段的材料。他提到了超材料在地震波减震、军事伪装及光学操控等领域的应用。Leighton 则强调了其在可穿戴技术和生物监测中的作用，包括能够收集日常活动（如行走）环境能量并为心脏起搏器等设备供电的材料。
总而言之，这次交流提供了一个绝佳机会，让我们深入探讨了材料科学领域中即将在 2025 年取得成果的相关议题。
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