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发布于 2026-05-18 / 0 阅读
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50大最具潜力新材料(建议收藏)

 

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人类文明史就是材料发展史,从远古时期的石器时代到现代的高科技时代,每一次文明的飞跃都伴随着材料科学的突破与革新。

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01


特种工程塑料


聚醚醚酮(PEEK) 

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聚醚醚酮(PEEK,Polyetheretherketone)属于特种工程塑料,具备耐热、阻燃、耐磨、耐腐蚀、自润滑等优势。与工程塑料相比,PEEK兼具刚性和韧性;与金属材料相比,PEEK比强度大的同时,自身重量较轻,适合用于医疗、汽车和机器人等对轻量化要求较高的领域。


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随着技术进步和创新,全球的PEEK生产企业在技术研发和创新方面不断取得显著进展,PEEK材料的性能和质量持续提高,适用于更多新型应用领域的需求,新能源汽车、半导体、风电、人工骨骼、航空航天等下游新兴领域或高附加值领域的快速发展,PEEK材料的需求量也将得到快速提升。


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02


先进陶瓷材料


氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、透明陶瓷 


先进陶瓷是在多个国民经济重要领域中发挥着重要作用的关键基础材料,按照材料主要分为氧化物、氮化物和碳化物陶瓷等。日本在先进陶瓷的产业化和工业、民用领域应用方面占据领先地位。


氮化硅陶瓷


氮化硅陶瓷具有高硬度、高强度、高韧性和高耐磨,并具有优异的化学稳定性、电绝缘性、热稳定性和电学性能,是一种综合性能优异的结构/功能一体化陶瓷材料。在第三代半导体、电动汽车、新能源、高端装备、生物医疗等新兴战略产业和国防工业得到了广泛应用。


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氮化铝陶瓷


氮化铝拥有出众的热导性及与硅相匹配的热膨胀系数,既是新一代散热基板和电子器件封装的理想材料,也可用于热交换器、压电陶瓷及薄膜、导热填料等,应用前景广阔。随着电子信息产业技术不断升级,市场对散热基板与封装材料的散热性与耐高温性要求不断提升,性能相对普通的基板材料难以满足市场需求,氮化铝陶瓷基板行业发展迎来机遇。


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透明陶瓷


与同样可透光的玻璃及树脂相比,透明陶瓷具有更高的耐热性和力学性能,也能提供比单晶更高效的生产率。在高能辐射探测、红外圆顶、激光器、光纤和装甲等各种不同应用领域,光电透明陶瓷是传统玻璃技术和单晶技术的有前途的替代品。透明多晶氧化铝(PCA)陶瓷在透明防弹装甲、放电灯高压外壳和红外窗口等尖端领域有着广泛的应用。


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03


二维材料


二硫化钼

二硫化钼具有类似石墨烯的二维层状结构———钼原子层被夹在两层硫原子层之间,层与层间的厚度约为 0.65nm,赋予其低摩擦系数和优异的催化性能,使其在润滑剂和催化剂的应用中占据了重要地位,甚至被誉为高级固体润滑油王


随着对二硫化钼电子结构、光学性质、机械性能的深入理解,二硫化钼的多功能性逐渐被发掘,推动了二硫化钼在能源、环境、医疗等领域的应用研究,为解决全球能源危机和环境问题提供新的解决方案。二硫化钼不仅因其固有的物理化学特性在材料科学中占有一席之地,更因其在半导体和光电子领域的潜在应用前景成为科研人员探索的热点。


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如,在半导体材料领域,二硫化钼的层状结构和对光的相应特性,为解决石墨烯材料带隙设计问题提供了新的视角,使其成为下一代光电子器件的理想材料。


04


聚酰亚胺PI

聚酰亚胺(PI)是综合性能突出的有机高分子材料,被誉为“二十一世纪最有希望的工程塑料之一”。该材料的使用温度范围很广,能在-200~300℃的环境下长期工作,短时间耐受400℃以上的高温。同时,该材料还具有高绝缘强度、耐溶、耐辐照、保温绝热、无毒、吸声降噪、易安装维护等特点。当前,聚酰亚胺已广泛应用在航空航天、船舶制造、半导体、电子工业、纳米材料、柔性显示、激光等领域。根据具体产品形式的不同,聚酰亚胺应用方向可以细分为PI泡沫、PI薄膜、PI纤维、PI基复合材料、PSPI等多种产品。

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2025年全球聚酰亚胺(PI)塑料市场销售额达到约102亿美元,预计到2032年将达到151.3亿美元,年复合增长率(CAGR)约为5.9%。


从应用场景来看,PI产业的需求驱动力正在多维升级:半导体先进封装推动PI薄膜在层间介电和应力缓冲层中的应用持续扩张;电动汽车平台向800V高压系统演进,对PI电介质绝缘稳定性的需求显著提升;5G及早期6G基础设施加速部署,要求PI具备低损耗角正切以保障毫米波频段的信号完整性;航空航天商业化同样为PI材料提供了新的增长空间。


05


生物基及可持续材料


PHA


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聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate,PHA)是生物可降解材料的一种,是一系列由微生物合成的天然高分子聚合物,能够在有氧和无氧条件下实现生物降解。由于PHA具有类似塑料的物理机械性能和加工性能,工业上可以采用微生物批量生产这种聚合物并以此替代传统塑料。


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近年来,在国内外限塑令刺激下,PHA产业迈入快速发展期,其成本也在明显下降。然而,由于大规模发酵生产的技术门槛较高,PHA量产技术仍然掌握在少数中游企业手中。目前全球PHA商业化产能不足5万,新进入者发展到商业化规模至少需要3-5年时间。


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智能材料


形状记忆合金

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形状记忆合金(SMA) 是一种具有形状记忆特性的合金材料,可以通过调节温度来影响其形状和机械性能,其中应用最多的是镍钛记 忆合金材料,它具有三种晶体状态:孪晶马氏体、去孪晶马氏体和奥氏体,将其加热到某一合适温度时,去孪晶马氏体就能恢复为变形之前的奥氏体。

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SMA丝/弹簧驱动单元可微型化至毫米级,在微创手术器械、软体机器人等超小型场景中均适用。



07


热管理材料


金刚石/铜、TIM热界面材料、液冷、微通道MLCP、气凝胶

热管理,包括热的分散、存储与转换,热管理系统在电子封装行业、汽车行业、动力电池行业等都有特定的概念与内涵。先进的热管理材料构成了热管理系统的物质基础,而热传导率则是所有热管理材料的核心技术指标。


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面对下一代GPU(如Rubin、Feynman架构)功耗将突破2500W甚至5000W的挑战,传统的风冷和纯铜散热已触及物理极限。英伟达展示了三层散热架构清晰地描绘了其技术路径:金刚石热沉 + 液态金属热界面材料 + 微通道液冷。金刚石负责高效导出芯片内部热量,液态金属填充微小缝隙以消除接触热阻,最后由微通道液冷系统将热量带走,形成一个高效协同的散热闭环。


微通道MLCP

MLCP(Micro-Channel Liquid Cooling Plate)即微通道液冷板,是一种通过将高度密集的微尺度冷却液通道网络直接置于冷板基板下方或内部的先进散热技术。通道宽度可从几十微米到几百微米不等,通道密度通常可达每平方厘米数百至数千个。


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金刚石


金刚石作为自然界中硬度最高的物质,同时还拥有极高的热导率,其数值可达2300W/(m·K),这一特性使其在散热领域极具潜力。而铜,作为一种常见的金属,不仅具有良好的导电性,导热性在金属中也名列前茅,导热系数约为401W/(m·K),且具备出色的加工性能和良好的韧性。将金刚石的高硬度、高导热以及低热膨胀系数等特性,与铜的高导电性、良好导热性和加工性能相结合,金刚石铜复合材料应运而生,拥有了一系列优异的综合性能。


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TIM热界面材料


液态金属主要作为热界面材料(TIM),填充在芯片裸die与散热盖/散热器之间的微观空隙中。其热导率可达30W/(m·K)以上,相比传统硅脂(3-8W/(m·K))提升3-5倍,且具备极低的界面热阻。它的核心价值在于减少接触热阻,让热量更高效地从芯片传递到散热器。


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液冷


液冷是一种新兴的智算中心散热形式,其相较于传统风冷散热方案更为简化,取消了冷水机组、空调末端等高能耗设备。借助冷却工质较高的比热容与优异的导热性能,液冷系统能够支持智算中心单机柜功率密度轻松突破40kW。对智算中心运营方而言,引入液冷技术有助于降低后期运维成本与能源支出。同时,在面对土地资源紧张、土建成本高昂等诸多不利条件时,可通过部署液冷系统解决服务器高密部署的散热难题,以实现算力规模扩展与初期投资的高效平衡。


目前,根据冷却介质与发热元件是否直接接触,将液冷技术主要分为直接接触式液冷和间接接触式液冷,直接式液冷主要有单相浸没式液冷喷雾式液冷和射流冲击冷却,间接式液冷主要是冷板式液冷。目前世界上主流的液冷技术是冷板式冷却,其发展相对成熟。


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气凝胶


气凝胶是一种具有超高孔隙率的三维纳米多孔材料,其骨架颗粒直径约 1~20nm,孔隙尺寸约 2~50nm,孔隙率可以高达 90%以上。由于这种独特的结构,气凝胶是当今世界上密度最小的固体,在空气中呈现出烟雾的状态,因此,又称为冻烟。油气和工业隔热是气凝胶的主要应用,建筑建造、交通运输和新兴领域将成为未来增长较快的领域。


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08


固态电池及关键材料

固态电池具有高比能、高安全性和长寿命的特点,被全球公认为是取代现有锂离子电池的颠覆性技术之一。固态电池关键材料主要包括固态电解质材料、正极材料、负极材料及相关辅材。


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固态电解质材料:是固态电池的核心部件,其进展直接影响全固态电池的发展进程。硫化物电解质为固态电解质主流路线;卤化物电解质室温离子电导率能满足要求,且成本相对较低、柔韧性较好、电化学窗口较宽,具备较大应用潜力。


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正极材料:是制约电池能量密度提升的重要因素。短期仍会沿用高镍三元体系,中长期或将向富锂锰基、高压尖晶石等高电压、高比容量新型正极体系进一步迭代。


负极材料:是决定锂电池性能的关键因素之一,短期采用硅碳负极,中长期锂金属凭借比容量高和电势低等优势,有望成为下一代负极材料的迭代方向。


Fraunhofer固态电池技术路线图

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政策支持+市场需求+技术突破三重驱动,固态电池产业化节奏明确,市场空间广阔。2030年全球固态电池出货量将达到808GWh,其中2030年半固态电池需求量有望超650GWh。



09


氢能关键材料


质子交换膜、阴离子交换膜AEM、固态储氢材料、催化剂


质子交换膜


质子交换膜(ProtonExchangeMembraneFuel,PEM)是一种选择性透过膜,是氢燃料电池的核心基础材料之一,其技术壁垒较高,技术难点主要在于超薄型(高电子传导率)和高耐久性(高机械强度)难以兼得。


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全球仅杜邦、旭化成、旭硝子和戈尔等少数公司掌握质子交换膜的生产技术,而具备全产业链量产能力的企业更为稀缺。


质子交换膜是有机氟化工产业链中技术难度大、附加值高的环节,其原材料为全氟磺酸(羧酸)树脂,在氯碱工业、氢燃料电池、电解水制氢气等领域中是必不可少的关键材料。


氢燃料电池产业链图谱

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在下游燃料电池汽车和PEM制氢的增长驱动下,未来国内质子交换膜市场有较大的成长空间。


阴离子交换膜AEM


阴离子交换膜电解水制氢融合了碱性电解水和质子交换膜电解水制氢技术的优点,具有电解效率高、响应速度快、成本低等特点,被认为是目前最有前景的可再生绿色能源制氢技术之一。阴离子交换膜(AEM)是提供OH−离子传导和阻隔气体交叉的关键部件,其直接影响了阴离子交换膜电解水系统的性能和使用寿命。


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固态储氢材料


固态储氢是指在一定温度、压力等条件下,利用固态储氢材料实现可逆存储与释放氢气的技术,分为物理吸附储氢和化学储氢两种形式,兼具体积储氢密度高、吸放氢条件温和、可逆性和循环寿命高、安全性好、供氢纯度高的特点,应用前景广泛。


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物理吸附材料有活性炭、碳纳米管、金属有机框架(MOFs)、共价有机框架(COFs)等等,其中金属有机框架(MOFs)、共价有机框架被认为具有物理吸附氢储存应用的潜力。


化学储氢材料主要包括金属氢化物、复合氢化物等,其中,金属氢化物因其高氢储存容量和良好的循环稳定性而成为研究和应用前景最广泛、最深入的材料类型。


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固态储氢罐结构


催化剂


催化剂有低铂、铂基及非铂三类,目前PEMFC催化剂层中铂(Pt)载量较高,价格高昂成为商业化的阻碍。


催化剂占燃料电池成本较高,降低燃料电池中的铂用量成为趋势。非贵金属和非金属催化剂完全摆脱了对贵金属的依赖,但稳定性与Pt基催化剂仍有较大差距。在众多非贵金属催化剂中,过渡金属--碳化合物因其具有可观的ORR催化活性(在酸性溶液中)、低成本、寿命长、抗甲醇和环境友好等特点,被认为是最具潜力替代铂基催化剂的非贵金属燃料电池催化剂之一。


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此外,降低PEM电解水制氢的贵金属催化剂的使用量是PEM技术规模化发展的关键。


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钠电池及关键材料

钠电池是一种使用钠离子(Na+)作为电荷载体完成充放电工作的二次电池。结构、工作原理与锂电池类似,采用“摇椅式”二次电池设计,由正极、负极、电解液、隔膜和集流体等主要材料组成。钠电池具备成本及低温等优势,是磷酸铁锂电池战略的延续。


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东吴证券指出,钠电池技术路线已收敛定型,正极材料有层状氧化物、聚阴离子两种路线,分别应用于动力、储能领域,负极材料主流使用硬碳,新增无负极路线,可进一步提升能量密度;电解液的溶质使用六氟磷酸钠;集流体正极、负极均使用铝箔。


随着产业链配套成熟、能量密度的提升,钠电池成本有望降至0.2-0.3元/wh,预计在启停电源、两轮车、乘用车和储能等领域大规模放量。预计2026年钠电池出货量超15GWh,2030年有望突破500GWh。


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钙钛矿电池及关键材料


TCO导电玻璃、传输层材料、POE 胶膜、靶材、富勒烯


钙钛矿泛指化学结构通式为 ABX3 的化合物,合成简单;钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机-无机杂化金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。当前,钙钛矿电池主要分为单结钙钛矿电池和叠层钙钛矿电池。

钙钛矿电池逐步突破转换效率,效率提升速度明显快于晶硅电池。根据最新的 NREL 最佳实验室电池转换效率图,单结钙钛矿电池的实验室最高效率为 27.3%,钙钛矿-硅串联电池的实验室最佳转换效率为 35.0%,远高于晶硅电池的实验室最高效率 27.9%。2009年第一个钙钛矿电池被生产出来时,其转换效率仅有 3.8%,短短 17 年左右时间,单结钙钛矿电池实验室转换效率由 3.8%提升至 27.3%,而晶硅太阳能电池转换效率提升花费约 40-50 年,钙钛矿电池发展迅速。


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钙钛矿行业已形成较为完整的产业链,涵盖上游原材料与设备、中游电池组件制造及下游应用场景。其中,产业链上游涵盖 TCO 导电玻璃、靶材、POE 胶膜等辅材及镀膜、涂布、激光、封装等设备供应,中游由协鑫光电、纤纳光电、极电光能等专业企业及隆基绿能、晶科能源等传统光伏企业主导钙钛矿电池及组件制造,下游聚焦光伏建筑一体化、车载光伏、室内光伏、便携式电子设备、太空光伏等多元化应用场景,推动行业技术创新与商业化进程。


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TCO导电玻璃


钙钛矿电池核心辅料,承担载体支撑、透光传导、导电赋能的核心作用,成本占钙钛矿电池总成本超1/3。


传输层材料


空穴传输层主要作用是从钙钛矿层中提取空穴并将空穴传输到相应电极,阻挡电子的进入和传输。电子传输层的主要作用是从钙钛矿层中提取电子并将电子传输到相应电极,同时阻挡空穴的进入和传输,改善吸光层和电极层之间的接触。


POE胶膜


既具有塑料的加工便捷性,又具备橡胶的耐久、阻隔的特性,以其出色的高透光率和较低的水汽透过性,保证了电池的高效运作和长久耐用。福斯特量产的产品POE胶膜和丁基胶特别适用于钙钛矿电池的封装和保护。


靶材


镀膜靶材是通过磁控溅射、多弧离子镀或其他类型的镀膜系统在适当工艺条件下溅射在基板上形成各种功能薄膜的溅射源。钙钛矿电池制作工序中,靶材成本占比高,ITO导电玻璃、空穴传输层、电子传输层、金属背电极的制作均会用到各类靶材。


富勒烯


富勒烯是由sp 2杂化碳原子组成的封闭笼状碳簇分子, 其不仅具备高电子迁移率和缺陷钝化性能, 还能通过打开具有双键特性的键加成多种不同的功能基团,以获得具备各种特定功能的富勒烯衍生物材料;因其优异的电荷传输性能和缺陷钝化能力被认为是解决锡基钙钛矿太阳能电池问题的关键材料之一。


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化合物半导体


碳化硅、氮化镓、氧化镓


碳化硅


碳化硅(SiC)是一种宽禁带半导体材料,具有高耐压、高热导率和低开关损耗等特性,在高压、高频、高温场景下具备系统级效率优势,SiC成为车用电驱、光伏逆变、电网变换等领域的首选新型功率半导体材料。随着产业发展晶圆尺寸由2英寸、4英寸逐步扩大到6英寸、8英寸乃至12英寸,晶体缺陷密度大幅降低,材料供应和良率持续改善,碳化硅正从小众逐步走向大规模产业化。


SiC材料在击穿电压、热导率、电子饱和速率的相对优势

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碳化硅产业链图谱

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过去十年,以新能源汽车、光伏逆变器和工业电源为代表的功率电子应用,成为推动碳化硅器件快速放量的核心驱动力。在此基础上,随着AI算力需求爆发式增长,碳化硅在先进封装领域的散热与结构功能应用逐步显现,开辟出一条全新的成长曲线,使整个产业链进入“双轮驱动”的发展阶段。


氮化镓


氮化镓材料为第三代半导体材料的典型代表,是研制微电子器件、光电子器件的新型材料。


第三代半导体性能比较

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氮化镓是目前能同时实现高频、高效、大功率代表性材料,下游应用切中“新基建”中5G基站、特高压、新能源充电桩、城际高铁等主要领域,推动能源绿色低碳发展。


氮化镓(GaN)的应用方向


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氮化镓产业链图谱


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根据Yole统计数据,2018年GaN整体市场规模为6.45亿美元,预计到2024年,GaN市场规模将增长至20.01亿美元,年复合增长率为21%,其中无线通讯应用规模将达到7.52亿美元,同比增长147.43%,射频相关应用规模从200万美元大幅增长至1.04亿元,增长近50倍。


全球GaN市场快速增长

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氧化镓


以氧化镓等第四代超宽禁带材料为基础材料的功率器件具有更高的击穿电压与更低的导通电阻,从而拥有更低的导通损耗和更高的功率转换效率,在功率电子器件方面具有极大的应用潜力。


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氧化镓(Ga2O3)是一种宽禁带半导体材料,具有耐压、电流、功率、损耗等优势,被普遍认为是继SiC和GaN之后最有可能率先实现大规模商业化的第四代半导体材料。


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富士经济预计到2025年,GaN功率半导体市场规模将达到585亿日元,到2035年将增长至3169亿日元。未来,GaN的应用预计将在车载充电器、激光雷达、服务器机架电源以及人形机器人和无人机等领域得到更广泛的应用。



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新型显示及关键材料

OLED、MicroLED、QLED


巨量转移技术


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MicroLED(Micro Light Emitting Diode)技术,指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列,晶粒尺寸在1~100微米,是新型显示领域中成长潜力巨大的方向之一。


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根据TrendForce《2025MicroLED显示与非显示应用市场分析》研究报告,在显示应用方面,MicroLED已在各类应用中逐渐落地并渗透市场,受惠于大型显示器关键制程工艺持续优化与良率提升,以及AR眼镜与智能手表新品的推出,加上车载产品以逐步渗透的方式扩大市场动能,芯片产值可望显著成长,预计2029年MicroLED芯片产值将达4.608亿美元。


在MicroLED逐步由技术验证走向分场景商业化的过程中,真正制约其放量节奏的,并不只是芯片尺寸微缩或背板方案选择,更关键的约束仍在于巨量转移环节。所谓巨量转移,本质上是将海量微米级LED芯片从原生晶圆或中间载板批量转移至目标驱动背板的过程。由于一块显示面板往往对应数量巨大的像素单元,全彩显示还需处理RGB三色芯片,产业化考验已不再是单次转移能否完成,而是能否在量产条件下同时兼顾转移效率、对位精度、芯片完整性、后续键合一致性与修复成本。TrendForce对MicroLED成本结构的拆分显示,转移与修复环节合计占总成本约39%,高于背板与驱动部分的19%,已成为最核心的成本压力来源之一。


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半导体先进封装材料


ABF膜及基板、玻璃基板

ABF膜及基板


ABF(AjinomotoBuild-upFilm)是一种用合成树脂类材料做成的薄膜,具有很好的绝缘性。ABF用于芯片内部的绝缘填充材料,相较于传统的液体绝缘材料,ABF采用薄膜的形式更便于使用,覆盖压合即可完成操作,可极大提升生产效率。


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味之素的ABF用于芯片


ABF载板以ABF树脂为基材,是一种高性能IC封装基板。相较于BT载板,ABF载板具有更细的线宽线距、更高的引脚数和传输速率,适合高密度、高速互联的先进封装需求;其结构特点包括高精度、高散热性以及小型化,能有效支撑芯片与PCB之间的信号连接。ABF载板主要用于高算力芯片封装,未来深度受益于下游AI、云计算等加速落地。


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玻璃基板


玻璃基板(GlassSubstrate)是一种以高透明度、优异平整度及良好稳定性为特点的基底材料,其主要功能是作为支撑载体,确保上层功能材料的可靠固定和良好的电气、光学性能,从而保障整个器件或系统的长期稳定性和使用寿命,被视为半导体领域新一代基板解决方案。


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浙商证券指出,2026-2030年期间,玻璃基板将逐步迈向商业化阶段。随着后续玻璃基板在工艺(通孔、电镀等)、产业链配套上不断成熟,其将先从CPU、GPU等场景落地,逐步开启渗透替代有机基板的百亿美元市场。



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HBM先进封装材料


low-α球形硅、GMC

高带宽存储器HBM(High Bandwidth Memory)属于图形DDR内存的重要类型,与高性能计算需求高度相关,正持续推动存储技术演进。根据TrendForce集邦咨询的最新研究,三大原厂已开始加大先进制程的投片力度,随着存储器合约价格的上涨,相关公司在资金投入上也有所增加,预计产能提升将集中在2026年下半年。其中,HBM因其良好的获利表现以及持续增长的需求,成为生产优先级最高的产品。但由于其良率仅约50%~60%,且相较DRAM产品,晶圆面积要大逾60%,这导致HBM在总投片中占比相对较高。据TSV产能数据预测,


到2026年年底,HBM将在先进制程中占据35%的比重,其余产能将用于生产LPDDR5(X)和DDR5产品。


目前,HBM已成为AI服务器、数据中心以及汽车驾驶等高性能计算领域的标准配置,且其适用市场不断扩展。


HBM 存储芯片示意图

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Low-α球形硅


Lowα球硅及球铝是HBM封装用塑封料的主要填充料,满足低放射性、高散热要求。通常塑封料需要用球硅进行填充,当涉及记忆装置封装且呈现集成、小型化特点时,需要选用低α射线指标的粉体(一般铀元素含量要求10ppb以下),而HBM需要解决散热问题,因此则需要进一步丰富填充料的选择,一般会选取具备低α射线指标、导热性相较硅微粉更好的Lowα球形氧化铝作为填充料。Lowα球硅和球铝技术门槛高,生产难度大, 单位售价高,属于电子功能填料中的高端产品,附加值高。


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GMC


EMC是先进封装常用的填充料,传统DDR或者Flash用的EMC一般是粉末状或圆柱体,而HBM中Die与Die之间的间距不足20微米(HBM2e 15微米,HBM3e 13微米),且有微凸点阻挡,粉末或者六面体流不进去。目前HBM主要使用GMC(Granular Molding Compound)或者LMC(Liquid MoldingCompound )。


颗粒状环氧塑封料(GMC)在塑封过程采用均匀撒粉的方式,在预热后变为液态,将带有芯片的承载板浸入到树脂中而成型,凭借操 作简单、工时较短、成本较低等优势,GMC有望发展成为主 要的晶圆级封装塑封材料之一,市场发展前景良好。


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PCB/CCL关键材料


CCL、HVLP铜箔、电子布、高频高速树脂

印制电路板(PCB)主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接,起中继传输作用,是电子产品的关键电子互连件,有“电子产品之母”之称。PCB 的上游主要为铜箔、玻纤布、树脂等原材料;覆铜板(CCL)为制备PCB重要的中间产品,覆铜板经过刻蚀等工艺制备成PCB;PCB的下游包括各类电子产品,包括通信设备、消费电子、汽车、航空航天等行业。


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Prismark报告显示,2025年全球PCB市场规模超预期增长,产值最终估算上调至约851.52亿美元,同比增长约15.8%。尽管传统应用领域需求复苏相对温和,但以AI服务器和交换机为代表的高端需求表现出的强劲韧性,构成了行业向上发展的核心支撑。AI服务器、GPU/ASIC等高性能计算硬件的快速发展,将为PCB行业的中长期增长注入持续动力。根据Prismark数据,AI服务器在PCB需求占比将由2020年9%大幅提升至2029年20%。


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CCL


覆铜板(CCL)全称为覆铜箔层压板,是将增强材料浸以树脂胶液,一面或两面覆以铜箔,经热压而成的一种板状材料,担负着印制电路板导电、绝缘、支撑三大功能,是制作印制电路板的核心材料。覆铜板作为PCB的核心中间产品,由玻纤布(增强材料)、树脂、填料和铜箔几部分构成。


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M7和M8级别仍为高阶AI服务器主流,高速CCL正向M9升级。高速CCL等级一般以松下Megtron系列对标,分类为M2至M9,目前M7和M8级别仍然为高阶AI服务器主流, M9为最高级别,将主要应用于1.6T交换机和Vera Rubin CPX平台。根据台光电董事长预估,预计2026年下半年将生产M9级CCL,CCL材料升级将成为确定性趋势。


HVLP铜箔


HVLP(Hyper Very Low Profile,极低轮廓铜箔)为 PCB 关键上游材料。其核心特征是表面粗糙度(Rz)极低(Rz ≤ 2.0μm),能够有效减少信号传输中的趋肤效应和损耗, 适用于高频高速电子设备,具备低信号损耗、高密度集成、优异的导电、热稳定性强及良好的层间结合力主要性能优势,在 AI 服务器中应用位于 GPU 板托盘(UBB 和 OAM 模块)及交换机板。


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电子布


电子玻纤布是一种由玻璃纤维纱线编织而成的高性能增强材料,石英布综合表现最优。电子级玻璃纤维布是以玻璃纤维纱线为原料织造的高性能增强基材,其中石英布的表现最为突出。这类织物作为复合材料的基材与增强体,被广泛应用于汽车零部件、电气绝缘系统、建筑建材以及航空航天等多个领域。


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AI算力快速发展,高性能电子布需求快速增长。高性能电子布产品主要应用于AI服务器。根据Business Research Insights报告,预计2033年将达到19.4亿美元,复合年均增速为23.8%。


高频高速树脂


随着信号传输向 224G 时代迈进,覆铜板的电性能核心由基体树脂与玻璃纤维布共同决定。聚苯醚(PPO/PPE)因其天生具备的低介电常数与低损耗因子,被视为高频电路基板的潜力材料。聚四氟乙烯(PTFE)是目前已知介电性能最优异的覆铜板基体树脂,其介电常数可低至 2.0-2.1,损耗因子更是达到极低的 10⁻⁴至 10⁻⁵量级,极为契合毫米波等高频应用。


高频高速覆铜板用特种树脂品类

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光通信、光模块关键材料


薄膜铌酸锂、磷化铟

薄膜铌酸锂


铌酸锂(LiNbO₃)是一种典型铁电单晶功能氧化物,被集成/导波光学长期视为“基础功能材料平台”。


薄膜铌酸锂(TFLN/LNOI)是把单晶LiNbO₃做成亚微米薄膜,由于LiNbO₃/SiO₂折射率对比更高,可实现更强光场约束与更小弯曲半径,显著缩小器件尺寸、提高片上集成密度。相比传统体铌酸锂波导工艺因折差弱导致结构尺度被限制、难以高密度集成,LNOI通过“薄膜化+高折差”把铌酸锂的电光/非线性优势带到纳米级强约束光子结构中,并更接近成熟半导体光子平台的可扩展制造路径。


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过去,薄膜铌酸锂技术主要掌握在国外的Lumentum、思科(Acacia)以及日本企业手中。但近年来,中国企业在这一领域实现了从跟跑到领跑的跨越。


随着单波速率向200G、400G演进,传统的调制材料已触及天花板,TFLN正成为下一代光通信的“标配”。


LightCounting预计2028年3.2T光模块市场规模有望达13.96亿美元,2031年有望提升至240亿美元。


磷化铟

磷化铟(IndiumPhosphide,InP)是一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料,由铟(In)和磷(P)按1:1原子比构成,具有闪锌矿晶体结构。


根据《化合物半导体材料术语》(GB/T系列国家标准),磷化铟衬底是指以高纯磷化铟单晶为原料,经切割、研磨、抛光等工艺制成的单晶薄片,用作外延生长基底。


磷化铟衬底材料具有高频、高低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点,符合高频通信的特点,在光通信领域得到重要应用。磷化铟衬底用于制作FP、DFB、EML边发射激光器芯片和PIN、APD探测器芯片,主要应用于电信、数据中心等中长距离传输。


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使用磷化铟衬底制造的半导体器件,具备饱和电子漂移速度高、发光波长适宜光纤低损通信、抗辐射能力强、导热性好、光电转换效率高、禁带宽度较高等特性,因此磷化铟衬底可被广泛应用于制造光模块器件、传感器件、高端射频器件等。


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算力需求的持续爆发,驱动光模块向更高速率演进,无线前传光模块已从10G向25G/50G/100G升级,电信与数通光模块也进入200G、800G乃至1.6T阶段,对磷化铟和砷化镓衬底的材料性能提出更高要求。磷化铟衬底在光通信领域的市场需求有望进一步扩大,从而带动市场规模增长。根据Yole测算,2026年全球磷化铟衬底(折合二英寸)预计销量为128万片,市场规模为2.02亿美元,2019-2026年CAGR分别为14%/12%。



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3D打印/增材制造用材料

3D打印用钛粉、3D打印陶瓷、3D打印复合材料


3D打印用钛粉


钛合金粉末‌是现代高端制造领域的关键材料,尤其在‌增材制造(3D打印)‌中扮演着核心角色。它以优异的比强度、耐腐蚀性和生物相容性,成为航空航天、医疗植入、高端装备等行业的“明星材料”。适用于制备高性能3D打印件的钛粉要求具有纯净度高、氧含量低、球形度好、粒度小且分布均匀等特征。


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在全球制造业向数字化、轻量化与定制化转型的浪潮中,3D打印球形钛粉作为高端金属增材制造的核心原材料,正成为航空航天、医疗、汽车等领域突破材料性能瓶颈的关键支撑。


AMResearch研究指出,3D打印用钛粉市场将迎来显著增长,预计从2023年的2.14亿美元增长到2032年的14亿美元。


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3D打印陶瓷


陶瓷3D打印技术具有材料利用率高、生产周期短、成型精度高、表面质量好等优点,可实现形状复杂的单件、小批量陶瓷零件的定制化生产。


3D打印陶瓷材料有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等特性,应用航空航天、汽车、生物等领域。


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Data Bridge Market Research报告显示,全球陶瓷3D打印市场规模预计将从2025年的17.8亿美元增长至2033年的60.4亿美元,复合年增长率约为17%。3D打印用陶瓷材料方面,得益于羟基磷灰石、生物陶瓷材料在骨科植入物、牙科修复和组织工程支架等医疗领域的广泛应用,预计将成为增长最快的材料类别。


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3D打印复合材料


在高端制造领域,3D打印与复合材料的结合正在重构“设计-生产-应用”全链条。该材料核心竞争力始于 “工艺与材料” 的适配,是连接上游原材料、中游制备工艺与下游航空航天、海洋工程、汽车工业、医疗健康等高端应用场景的关键载体,也是推动高端制造 “绿色化、定制化、集成化” 的核心技术之一。常用的复合材料有碳纤维复合材料、高分子复合材料等。


IDTechEx 告显示, 2025 年全球 3D 打印复合材料市场规模预计 18.5 亿美元,行业由熔融沉积成型(FDM)、直墨书写成型(DIW)等技术工艺优化、仿生晶格与定向增强等结构设计创新及航空航天、医疗等领域定制化需求共同驱动,其 “定制化、高性能、轻量化” 优势已在航空航天、海洋工程、汽车工业、医疗四大高端领域完成落地验证,未来随着可回收材料、六轴打印、智能装备的落地,将逐步从高端领域渗透至民用场景,材料、工艺、装备三大创新维度持续破解行业瓶颈,支撑产业规模化扩张与长期发展。



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量子材料


拓扑绝缘体

拓扑绝缘体是一种具有特殊电子结构的新型量子材料,其最显著的特性是表面或边界具有导电态,而内部则呈现绝缘态,这种独特的“体相绝缘-表面导电”量子特性使其被视为下一代超低功耗芯片的核心材料;在应用潜力方面,有突破传统半导体瓶颈、降低计算机能耗的潜力,还能为实现量子计算机提供基础。


据国际前沿科技咨询机构ICV 以及光子盒研究院数据显示,到 2035 年全球量子总产业规模则有望达 9089.1 亿美元,其中北美占比 34.42%,中国占比 28.61%。


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高温超导

超导材料具有零电阻和完全抗磁性等非凡特性,被视为21世纪极具战略价值的前沿材料,在能源、交通、医疗、科研等多个关键领域有广阔应用前景,是推动未来技术突破的重要基石。


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高温超导技术是超导领域的重要分支,高温超导材料凭借零电阻、强磁场特性,将超导临界温度提升至液氮温区,大幅降低制冷成本并拓展应用场景,成为推动能源革命、高端装备升级与前沿科技突破的战略性新兴材料。在智能电网、可控核聚变、量子计算等领域展现出不可替代的应用价值,受到国家层面的高度关注与战略布局。


高温超导材料产业链图谱

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伴随可控核聚变装置磁体系统、智能电网超导限流器、高端医疗MRI设备等核心场景的技术突破与商业化落地,全球高温超导产业进入高速增长通道。根据赛迪网,预计2030年全球高温超导材料市场规模有望达到105亿元,2024-2030年间高温超导材料行业规模复合增长率为53.9%。


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碳化硅纤维及CMC

SiC纤维是一种以有机硅化合物为原料,经纺丝、碳化或气相沉积而制得的具有β-碳化硅结构的无机纤维,属于陶瓷纤维一类。自20世纪80年代SiC纤维问世以来,SiC纤维已有三次明显的产品迭代,其耐热性与强度都得到了明显增强。目前,第三代SiC纤维的最高耐热温度达1800-1900℃,耐热性和耐氧化性均优于碳纤维。材料强度方面,第三代SiC纤维拉伸强度达2.5~4GPa,拉伸模量达290~400GPa,在最高使用温度下强度保持率在80%以上。目前,SiC纤维的潜在应用包括耐热材料、耐腐蚀材料、纤维增强金属、装甲陶瓷、增强材料等方向,在航空航天、军工装备、民用航空器等领域有较高使用价值。


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陶瓷基复合材料(CeramicMatrixComposites,CMC)是指在陶瓷基体中引入增强材料,形成以引入的增强材料为分散相,以陶瓷基体为连续相的复合材料。陶瓷基复合材料密度低、耐高温和抗氧化性能好,在发动机燃烧、涡轮和喷管等热端部件具有广阔的应用前景,被普遍视为发动机高温结构材料的技术制高点。SiC/SiC复合材料抗氧化能力高、质轻(密度2.1~2.8g/cm3),高温(1200~1400℃)燃气寿命达几千小时,远高于高温合金使用温度,是军用/商用航空发动机核心机热端结构最理想的材料。

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硅碳负极

硅碳负极材料是指将硅材料与不同结构的碳材料掺杂,以此提高负极材料的容量和电化学性能的材料,应用于高能量密度锂电池、电动车插电式混合动力电池、储能系统、航空航天和军事领域等。硅碳负极可以在保证能量密度的前提下降低电芯成本,被视为进一步提升电池能量密度的有效方案。


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据EVTank预计,随着CVD工艺的逐步成熟,2030年全球硅碳负极材料在硅基负极出货量的占比将超过75%,成为硅基负极的主流技术路线。


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复合集流体

复合集流体是一种新型的集流体材料,采用“金属-高分子基材-金属”的三明治结构。其核心结构包括以PET/PP/PI等高分子材料作为中间层基膜,通过磁控溅射、真空蒸镀、水电镀等工艺,在基膜两侧镀铝/铜导电层所形成的复合材料。复合铜箔是新型负极集流体材料,复合铝箔是新型正极集流体材料。


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复合集流体降低金属用量的同时兼具低成本、高安全、长寿命和高能量密度,是动力电池与储能电池集流体升级的重要技术路线。根据DataIntelo测算,复合集流体市场2023年规模约12亿美元,2032年有望增长至约34亿美元,CAGR约12.5%。


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碳纳米管

碳纳米管(CarbonNanotubes,CNTs)是由单层或多层石墨烯片卷曲形成的中空圆柱状纳米材料,其独特的分子结构赋予了超乎寻常的物理性能——强度可达200GPa,密度仅为钢的1/6,同时具备铜5倍的热导率和不锈钢16倍的机械强度,被誉为材料界的“六边形战士”。


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除锂电应用之外,碳纳米管在人工肌肉/皮肤、机器人传感器、碳基芯片、可穿戴设备、生物医疗、导电塑料以及航空航天等其他领域也拥有广阔的应用前景。半导体性碳纳米管具有高迁移率、超薄体等诸多优异的电学特性,成为后摩尔时代新型半导体材料的有力候选。


预计2030年碳纳米管全行业的市场空间为419亿元,单壁管贡献41%,2024-2030年CAGR为43%。


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高温合金

高温合金是指以铁、镍、钴为基,能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的高端金属结构材料,具有较高的高温强度,良好的抗氧化、抗腐蚀、抗疲劳性能,已成为航空航天、石油化工、核工业、汽车等领域的关键特种材料。


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高端高温合金的主要应用领域是航空航天和燃气轮机。航空航天领域,全球商用飞机机龄高、大修周期临近,航空旅行复苏推动航空发动机新机需求。高温合金占航空发动机重量47%,直接受益于产能提升与更新需求。


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燃气轮机领域,AI大模型推升中美核心区域电力需求,预计2028年全球燃机销量超130GW。高温合金是燃气轮机热端部件的核心材料,将受益于燃气轮机装机量提升与更新需求。


据IndustryResearch统计,2024年全球航空航天和燃气轮机高温合金需求分别为20.8万吨和10.4万吨,2024-2028年全球航空航天和燃气轮机高温合金需求复合增速20%。

 

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高熵合金 

高熵合金(High-entropy alloys,HEAs),由多种元素(通常为5 种或更多的金属元素)以等摩尔或近似等摩尔的比例组成。因独特的多主元元素组成和复杂的微观结构赋予其在热学、电学、磁学及耐腐蚀等方面优异的综合性能,适用于航空航天、电子器件、磁性材料、催化剂和能源材料等领域,应用前景广阔。

高熵合金在航空航天领域有着巨大的应用潜力,尤其是作为高温结构材料。在极端高温和高压环境下,高熵合金能够保持结构稳定,其复杂的氧化膜和晶格畸变可有效防止高温氧化,延长部件使用寿命,有望替代传统的镍基合金,应用于飞机涡轮叶片、燃烧室等高温关键部件。另外,增材制造技术为航空航天部件的轻量化和复杂化设计提供了更多可能性,使得HEAs 在这一领域的应用范围不断扩大。

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Cantor CrMnFeCoNi 合金的耐损伤特性-强度与断裂韧性的阿什比图


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稀土永磁及无重稀土永磁

 稀土永磁材料是将钐、钕混合稀土金属与过渡金属组成的合金,用粉末冶金方法压型烧结,经磁场充磁后制得的一种磁性材料。稀土永磁分为钐钴(SmCo)永磁体和钕铁硼(NdFeB)永磁体。其中,钕铁硼稀土永磁材料是第三代永磁材料,是目前磁性能最好、综合性能最优的磁性材料,被称为当代磁王。

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人形机器人打开稀土永磁材料远景市场天花板。人形机器人有约30 个关节,电机是关节核心部件,对电机要求较高,要求电机体积小、扭矩大、响应快,其中磁材性能决定关节输出力大小、运行性能,因此需要高性能稀土磁材,单个人形机器人稀土永磁用量预计2-3kg。远景看,人形机器人远景市场可能达到亿台以上,单个人形机器人所需磁材体量不亚于一辆新能源汽车。


新能源汽车领域将成为高性能钕铁硼永磁材料最旺盛的下游需求。钕铁硼永磁材料是新能源汽车永磁驱动电机的核心制造材料,预计2026 年全球新能源汽车产量将增长至超2600 万辆,对应钕铁硼永磁材料需求量将达到6.6 万吨,占高性能磁材需求总量的约三分之一。

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金属有机框架(MOF)

金属有机框架(metal-organic framework, MOF)材料是由金属离子(簇)与有机配体通过配位键自组装而成, 具有丰富多样的结构以及可调控的孔隙等特性,在气体吸附与分离、化学传感器、生物医学、质子传导等领域具有应用前景。 


质子传导领域,MOF材料凭借其卓越的高孔隙率、巨大的比表面 积、可调控的结构、优异的化学稳定性以及多样的质 子传导路径, 为质子导电应用提供了独特的主-客体相 互作用平台, 因而被广泛视为下一代质子导电材料的 有力竞争者 ,在燃料电池的质子交换膜(PEM) 、液 流电池 、质子传感器 、质子场效应晶体管 (FETs)及质子整流器 等领域具有应用潜力。

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MXene麦克烯

麦克烯(MXene)是一类由过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物构成的二维层状材料,具有极高的导电性、丰富且可调控的表面官能团极高的拉伸强度和出色的柔韧性等特性,在能源存储、电磁屏蔽、智能传感、环境治理等领域广泛应用,正在成长为支撑未来科技发展的关键材料。

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MXene材料结构示意图


能源领域,麦克烯的高导电性和大比表面积,使其成为理想的电池和超级电容器电极材料。


电磁屏蔽领域,仅1微米厚的MXene薄膜,屏蔽效能超过60分贝,相当于能阻挡99.999%的电磁辐射。而且与传统的金属屏蔽材料相比,MXene薄膜更轻、更薄、更柔韧,非常适合用于手机、笔记本电脑等便携式电子设备。


智能传感领域,基于MXene的柔性压力传感器,可以实时监测人体的脉搏、心跳、呼吸等生理信号,甚至能感知到手指的轻微触碰和面部表情的变化。


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MXene压力传感器应用示意图

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