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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(qiáng)特性的先進(jìn)復(fù)合材料的開發(fā)。此外，人工智能 （AI）、機(jī)器學(xué)習(xí) （ML） 和數(shù)據(jù)管理實(shí)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(jìn)材料的上市時(shí)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(shí)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(fù)擔(dān)?？沙掷m(xù)材料還為循環(huán)系統(tǒng)提供了推動力，并允許實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

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(fèi)品行業(yè)實(shí)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(hù)天然礦床和森林，同時(shí)確?，F(xiàn)有制造工藝的可擴(kuò)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(jì)原則來制造可持續(xù)建筑材料。這家初創(chuàng)公司的負(fù)碳路面塊通過實(shí)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(jìn)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(jì)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(shí)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(fèi)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(jī)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(jì)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(jìn)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(diǎn)（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(qiáng)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(diǎn)。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(diǎn)，用于優(yōu)質(zhì)電子產(chǎn)品。

BNNano提供增強(qiáng)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(jī)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(hù)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(shí)產(chǎn)生更少的浪費(fèi)。反過來，3D打印技術(shù)的進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)電、磁、抗菌和熱機(jī)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(shí)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(shí)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(fèi)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(qiáng)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(yùn)營負(fù)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(jì)算技術(shù)原理以及ML和AI進(jìn)行增強(qiáng)。這使他們能夠以細(xì)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(shí)間表，節(jié)省了時(shí)間和勞動力。

Kebotix提供自動駕駛材料發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jī)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(xiǎn)工業(yè)物質(zhì)方面的挑戰(zhàn)特別感興趣。

Matelligence實(shí)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(jì)算技術(shù)，以減少所需的科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)系統(tǒng)（UAS）制造先進(jìn)的復(fù)合材料。這家初創(chuàng)公司利用單向連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（CFR-TP）來制造復(fù)合材料。它們具有高強(qiáng)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(jì)。

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(jī)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(qiáng)機(jī)械堅(jiān)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(jī)械強(qiáng)度，賦予工業(yè)應(yīng)用增強(qiáng)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(qiáng)度、片內(nèi)強(qiáng)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(jī)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(fèi)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(hù)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(hù)。

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(yùn)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(jì)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(jì)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(shí)踐的實(shí)施。從自主采礦和先進(jìn)的自動化制造到機(jī)器人操作和云計(jì)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(jìn)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(qiáng)的自動化解決方案來解決物料搬運(yùn)和采礦效率低下的問題。這家初創(chuàng)公司優(yōu)化了運(yùn)動軌跡、機(jī)器對機(jī)器通信和機(jī)器視覺算法。此外，INTSITE的互聯(lián)自主重型機(jī)械使現(xiàn)場所有者能夠提高物料搬運(yùn)生產(chǎn)率和組織效率。

Seriforge實(shí)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(shí)現(xiàn)高批量生產(chǎn)率和快速周期時(shí)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(kuò)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(jìn)。材料科學(xué)的快速發(fā)展進(jìn)一步加速了研究和實(shí)驗(yàn)，同時(shí)增強(qiáng)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?？紤]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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