材料科学再创造力爆发：2020年全球看点——中国专利榜前列作品选录汇编

在过去的一年里，全球范围内的科技创新无疑取得了令人瞩目的成就，而中国作为世界上最大的制造国，其在材料科学领域的突破尤为引人注目。从高性能合金到新型纳米材料，再到环境友好型复合材料，2020年的中国十大科技成果中，涵盖了多个与材料科学紧密相关的领域。

高性能合金技术革新

在航空航天、汽车和石油钻探等高端应用领域，高性能合金因其卓越的耐腐蚀性、高强度和良好的加工性而备受青睐。2020年，一项来自清华大学的研究团队开发出了一种全新的铝镁合金，这种金属具有比传统同类产品更低的重量，同时保持不变或甚至提高了其机械性能。这一突破有望极大地提升未来飞机和汽车等关键部件的整体效率和安全性。

新型纳米材料及其应用

纳米技术是现代科学中的一个重要分支，它涉及到尺寸在1-100纳米之间的事物。在这一领域，2020年的进展尤为显著。例如，一组来自北京大学化学学院的小组研制出了能够自我修复并且具有一定抗菌性的超分子结构，这对于制药、医疗器械以及其他需要长时间接触生物介质的地方都具有重要意义。此外，该团队还成功将这些超分子结构用于制备可持续且环保性的塑料薄膜，对抗滥用塑料问题提供了新的解决方案。

环境友好型复合材料发展

随着对环境保护意识日益增强，对于使用非生物降解性塑料进行替代已经成为当务之急。通过结合植物纤维、生物降解聚酯等自然资源，可以设计出既具有优异物理性能，又能快速生态降解的复合材料。在这方面，上海交通大学的一个研究小组提出了基于木材纤维与聚酯共混改性的工程塑料，这一新型产品不仅减少了对石油化工产品依赖，而且能有效减少垃圾填埋场对土地利用压力的增加，为实现绿色循环经济贡献力量。

新能源存储系统技术进步

电池作为新能源车辆所必需的心脏部分，其容量决定着电动车行驶里程远近。而2020年，在锂离子电池这一前沿技术上，有多项重大创新出现。如河海大学的一位教授带领团队成功研发出一种采用碳酸钙作为负极活化剂的大容量锂空气电池。这一发现可以显著提升锂空气电池的能量密度，并进一步推动可再生能源储存解决方案向更广泛用户群体延伸。

3D打印建材革命

三维打印（3D打印）技术已被证明是一种革命性的生产方式，它允许创建高度定制化并且精确控制形状特征的地球表面构造物。在建筑行业中，这意味着可以直接打印出各种形状和大小的地基板块，从而极大缩短施工周期并节省成本。此外，由于减少或消除传统建筑工艺中的运输需求，可进一步降低整个项目上的碳足迹，使得这种方法受到越来越多建设商与城市规划者们青睐。

智能玻璃及其光学功能增强

智能玻璃是指能够改变透明度或反射率以适应周围环境变化的一种特殊玻璃类型。这项先进技术不仅使家居照明更加节约，还有助于节省能源消耗。此外，由清华大学开发出的智能窗户也配备有集成式太阳能光伏系统，可以转换室内空间为微小太阳能发电站，从而实现家居本地供暖与冷却，更符合可持续发展原则。

高效催化剂设计理念更新

催化剂是化学反应过程中的关键作用者之一，以促进反应速率加快或者控制污染物排放。本年度见证了一系列关于催化剂设计理念更新的情况，如广州美丽华医药科技有限公司开发的人工叶绿素基催化体系，即使是在缺乏光照条件下，也能够通过模拟光合作用的方式进行CO2固定，以及氧气释放，从而帮助缓解温室气体排放问题，是一次重大科技突破，有潜力推动人类社会进入一个更加清洁、健康、高效工作状态时代。

可穿戴电子设备柔软触感传感器研发

随着人机交互界面的不断演变，不断增长的人群需求对于灵活响应身体信号给予更多关注。不久前，一位香港中文大學科學系讲師發表論文，他們開發了一種可以捕捉不同壓力程度的手觸覺傳感器，這個系統結構設計為一個輕盈柔軟薄膜，用於衣物內嵌入，比起傳統硬體設備來說，它更適應於日常生活，並對於醫療監控技術也有很大的影響力，比如病患心情狀態监测或者运动训练数据记录等应用场景提供支持與辅助工具。

新型水处理技术：从污染源治愈地球母亲至真正净水回馈给自然生态系统。

10 综合分析显示，在面临全球饮用水质量恶劣情况时，加拿大麦吉尔大學及中國科學院研究所共同研究團隊提出了一項名為「動態浮動床過濾」(DDAF) 的創新的淡水處理技術，這個系統通過將含泥土淨水層置於一個移動式平台上並運送它們經過受污染區域進行過濾，然后將淨水輸送回地下給環境做為後續循環利用，因此達成了減少對飲用水資源開采與保護自然環境雙重目標同時也是實現循環經濟模式的一個示範案例展示如何從問題中獲取意義以此來促進未来的社會發展方向走向“綠色”、“可持續”的道路走下去同时也让我们深刻认识到了每个人都应该承担起保护地球母亲的大责任，因为我们所有人的行为都会影响这个星球，我们必须学会如何珍惜我们的资源，并努力减少对它们造成伤害，为我们的后代留下一个更加美好的世界。如果说“智慧”是一个指南针，那么“责任”就是行动者的旗帜；如果说“爱”是一个火焰，那么“守护”就是它燃烧不熄的情怀；如果说“未来”是一个梦想，那么今天我们的选择，就会成为那个梦想之路上的脚步声。“我们要记住，每一步都是通往未来的桥梁。”