俄羅斯
量産航空涂裝材料
製備新型石墨烯薄膜
本報駐俄羅斯記者 張浩
2025年，俄羅斯新材料研發呈現出“軍工優勢向民用轉化、極端環境材料突破”的鮮明特徵。
面對航空工業與北極開發的戰略需求，俄羅斯在材料工程化應用上取得實質性突破。全俄航空材料研究院開發的新一代氟聚氨酯瓷漆實現量産，其自重較同類産品減輕35%，且涂裝周期縮短一半以上，顯著提升了國産航空裝備的維護效率。庫爾恰托夫研究所展示了專為極地科考設計的耐寒鋼及超低溫韌性材料，確保裝備在零下60℃的極端環境下仍能保持優異的機械性能。
在催化劑定向合成方向，俄羅斯科學院庫爾恰托夫研究所研發出基於合成硅鋁酸鹽的新型催化劑，實現了木材廢料向高附加值醫藥及香料化合物的高效轉化。同時，針對能源存儲痛點，科研團隊通過異相溶膠—凝膠法製備的高負載雙金屬鎳基催化劑，有效提升了液態有機儲氫載體脫氫過程的選擇性與穩定性，為清潔能源鏈條提供了核心技術支撐。
此外，尖端微觀調控技術與軍民融合體系的完善，進一步拓寬了材料的應用邊界。莫斯科鋼鐵與合金學院利用高能重離子轟擊技術，製備出嵌有金剛石納米結構的石墨烯薄膜，在超硬涂層與精密電子器件領域表現出巨大潛力。隨着“技術寶庫”計劃的推進，原用於深海與戰略武器的高端材料正式轉向民用，開始服務於小型核能設施、深空探測電源系統及月球空間站建設項目。這標誌着俄羅斯已構建起一套以國家戰略為導向、具備全球競爭力的特種材料研發體系。
美國
打破銅導線物理瓶頸
3D打印高性能超導體
本報記者 劉霞
2025年，美國在微電子領域實現了關鍵材料突破，包括新型高導電薄膜、半導體兼容超導材料與高彈性合金，推動芯片與量子器件發展；同時，複合材料、光電控制與3D打印技術取得革新，為散熱、能源、醫療植入等領域開闢了新應用路徑。
在微電子領域，斯坦福大學發明的非晶體磷化鈮薄膜突破了銅導線的物理瓶頸，在原子級厚度下的導電能力超越了銅，且能與現有芯片工藝低溫兼容。紐約大學領銜的國際團隊製備出具備超導特性的鍺材料，這一突破意味着未來量子器件有望在成熟的半導體工藝基礎上直接實現大規模擴展。陸軍研究實驗室與理海大學聯合開發出的納米結構銅鉭鋰合金，成為迄今最具彈性的銅基材料，其機械強度與熱穩定性已足以媲美傳統高溫合金。
可定制化生産的新型塑料陶瓷複合材料，擁有羽毛般的輕盈質感，更具備卓越的導熱性能。圖片來源：美國東北大學
在功能性複合材料與光電控制方向，美國科研機構同樣有所突破。東北大學與陸軍研究實驗室研發的塑料陶瓷複合材料，實現了輕盈質感與卓越導熱性的完美融合，解決了現代電子設備高功率密度下的散熱難題。賓夕法尼亞州立大學則通過多層超材料在強磁場下實現了紅外光發射強度超過吸收強度的逆物理常識表現，為熱隱身技術與太陽能高效收集提供了新路徑。羅格斯大學發現的“晶間”新型材料展現了前所未有的電子特性，而萊斯大學向二硫化鉭中摻入銦元素製備出的“克萊默節點線”金屬，為下一代高性能電子器件夯實了理論基礎。
此外，3D打印技術的革新正加速材料向高端應用滲透。康奈爾大學研發的“一步式”3D打印法製造出性能創紀錄的超導體，極大地提高了醫學成像磁體與量子器件的製造效率。在生物醫療領域，萊斯大學開發的可遠程控制形變的柔軟高強度超材料，以及弗吉尼亞大學首創的與人體免疫系統高度兼容的3D打印材料，正共同推動可植入醫療設備、人造器官移植以及精準藥物遞送技術進入臨床應用的“快車道”。
英國
合成“分子鎖鏈”碳結構
提升催化劑轉化效能
本報記者 張佳欣
2025年，英國科研人員在探索新型碳結構與高效催化材料領域取得了一系列標誌性突破，為電子、通信及綠色化工提供了關鍵支撐。
在基礎材料結構研究上，牛津大學領銜的研究團隊合成出一種形似“分子鎖鏈”的全新碳結構，這一突破使科學家首次能在常溫環境下對環碳分子開展細緻研究，有望為電子器件和量子科技領域帶來革命性新材料。
在這幅富有想象力的藝術作品中，一個摻雜鑭係元素的納米顆粒被描繪成一隻蜘蛛，而它織出的網則由9-蒽甲酸構成。圖片來源：英國劍橋大學卡文迪許實驗室
在光電轉換領域，劍橋大學卡文迪許實驗室開發出創新的“分子天線”技術，首次使絕緣納米顆粒實現電致發光，並研製出超純近紅外發光二極管，這一進展將有力推動醫學診斷、光通信和傳感技術的跨代革新。
在綠色催化與生物技術領域，材料的轉化效率得到了質的提升。諾丁漢大學與伯明翰大學合作研發出一種隨使用過程增強的活性可持續催化劑，能高效將二氧化碳轉化為高價值産品。曼徹斯特大學與阿斯利康公司聯合開發的DiBT-MS質譜技術，將酶活性檢測效率提升至傳統方法的1000倍；此外，該校生物技術研究所通過將光敏分子嵌入酶結構，研製出一系列在可見光下工作的特殊光碟機動酶。這些成果不僅提升了生産效能，更為藥物研發和綠色化學品生産提供了環保、高效的系統性解決方案。
法國
開發通用有機硅回收工藝
揭示水的極端“物性劇變”
本報記者 李宏策
2025年，法國開發出全球首個可無限循環的有機硅無損回收工藝，為高分子材料污染治理提供方案；同時，揭示了水生成類鑽石晶體的機制，為鑽石合成與高效煉油開闢新路徑；並在分子級動力系統上實現生物機制的人工再現，推動靶向藥物與納米機器人發展。
在循環經濟方向，法國國家科學研究中心（CNRS）開發出全球首個通用有機硅回收工藝。該技術實現了廢舊硅膠材料向生命周期早期狀態的“無損逆轉”，且支持無限次循環利用，無需添加任何原生硅膠原材料，為解決高分子材料的工業污染問題提供了顛覆性方案。
法國科學家發現，在極高的溫度和壓力下，水將變成一種“超強酸”，這種超強酸可以將碳分子轉化為鑽石。圖片來源：《新科學家》雜誌網站
在極端物理與工業合成領域，CNRS的另一研究團隊通過計算機模擬揭示了水的極端“物性劇變”。研究發現，在極端高溫高壓環境下（1727℃至2727℃，22至69千兆帕），普通水會轉變為酸性超越硫酸萬億倍的“超強酸”，其能將甲烷等碳氫化合物分解並轉化為類鑽石結構的碳晶體，這不僅揭示了冰巨星內部“鑽石雨”的形成奧秘，更為工業領域的鑽石合成及高效煉油技術開闢了全新的物理路徑。
此外，法國在分子級動力系統的研發上也實現了生物學與工程學的跨界融合。斯特拉斯堡大學與英國曼徹斯特大學合作，研發出一種模仿人體天然蛋白機制的人工微型電機。這一“驅動生命”機制的人工再現，將為未來靶向藥物遞送、納米機器人構建以及分子級儲能系統提供核心動力元件。
德國
單原子催化劑研究獲進展
增材製造實現多元化突破
本報記者 李山
2025年，德國新材料領域在國家“高科技戰略”和“綠色轉型”的雙重驅動下，重點攻克能源、製造和信息技術所需的核心材料瓶頸，凸顯數字化、可持續化和功能複合化的趨勢。
馬普學會弗裏茨·哈伯研究所在單原子催化劑研究上取得新進展，通過精確調控活性位點的幾何結構，實現了對甲烷轉化路徑的極高選擇性。卡爾斯魯厄理工學院針對綠氫生産成本痛點，研發出低銥乃至無銥的質子交換膜電解槽催化劑，在保持貴金屬級活性的同時顯著提升了穩定性。在碳中和領域，慕尼黑工業大學開發的新型多孔材料複合催化劑，在溫和條件下將捕集的二氧化碳轉化為液體燃料，為工業深度脫碳提供了高效方案。
在儲能與光伏技術迭代中，德國科研機構展現了極強的工程化能力。卡爾斯魯厄理工學院與弗勞恩霍夫協會通過摻雜和界面工程，大幅降低了硫化物固態電解質與鋰負極間的阻抗，並同步攻克了固態電池在涂覆、堆疊過程中的規模化製造難題。在光伏領域，紐倫堡大學有效抑制了鈣鈦礦電池對濕氣與熱應力的敏感性；馬普學會則通過鈣鈦礦與傳統硅電池的串聯技術，將光電轉換效率提升至創紀錄的34%，進一步逼近物理極限。
此外，針對高端製造與生物醫療的需求，德國在增材製造材料上實現了多元化突破。亞琛工業大學與弗勞恩霍夫集群聯合開發出耐高溫合金及陶瓷的特種粉末，極大拓寬了3D打印在極端工況下的應用範圍。而在生物材料方向，柏林工業大學在可降解鎂合金增材製造上取得成功，為定制化醫療植入物提供了更具生物兼容性的選擇。同時，德累斯頓工業大學在拓撲材料與新型超導材料的表徵上持續産出，為未來的信息技術奠定了物質基礎。
韓國
攻克鋰電循環使用難題
量子技術賦能材料設計
本報駐韓國記者 薛嚴
2025年，韓國在新材料研發上展現出強烈的“效率革命”與“技術自守”色彩。
針對磷酸鐵鋰電池回收這一行業難題，韓國原子能研究院於2月開發出一種顛覆性的環保提取技術。研究組通過將正極粉末與氯氣在200℃下反應，以氯化鋰形式提取鋰，回收率高達99.8%。與傳統的酸處理方法不同，該工藝不僅不産生酸性廢水，還能使磷酸鐵結構免受損傷，實現材料的無損閉環再利用。為確保技術可靠性，研究組動用了韓國唯一的研究用核反應堆“Hanaro”進行中子衍射精密分析，證實了所提取鋰的高純度與結構完整性。
在材料設計的範式轉移上，韓國正加速擁抱量子技術。9月，韓國科學技術院推出多組分多孔材料設計平台。該平台利用量子計算機模擬有機分子與金屬簇的組合，將設計高效儲能與碳捕獲材料的周期從數月縮短至數小時。團隊將這種“樂高式”創新應用於催化劑與分離膜領域，旨在通過量子算法篩選出數千種結構中的最優解，以應對AI時代對綠色能源材料的爆發式需求。
韓國在下一代信息技術材料上也取得了底層突破。11月，韓國材料研究院開發出一種具有超高存儲密度的范德華磁性材料。該團隊通過異質結結構實現了自旋半導體性能，其信息存儲能力較傳統材料提升了10倍。這一成果不僅有望推動半導體存儲密度的跨越式增長，也為未來量子計算和超大規模數據中心的硬體革新提供了關鍵支撐。
南非
初創企業加速成長
綠色催化降本增效
本報駐南非記者 馮志文
2025年，南非在新材料領域取得了一系列科研進展，主要集中在可持續發展、能源轉型、催化以及工業和社會應用的功能性材料方面。
在政策層面，南非將先進材料指定為“主權能力”，並實現了12億蘭特的撥款目標。通過技術創新署的支持，14家專注於石墨烯複合材料及稀土磁鐵再生的初創企業正加速成長，構建起一套具有南非特色的新材料創新生態。
在清潔能源催化方向，開普敦大學研發的鐵-氮-碳電催化劑，在性能達到鉑基系統90%的同時，成本大幅降低至10%以下，有效減輕了對貴金屬的依賴。同時，科學與工業研究理事會與Sasol合作，實現了利用雙金屬催化劑將捕集的二氧化碳與綠氫高效轉化為甲醇。而在光催化領域，斯坦陵布什大學合成的異質結構材料創下了4.2%的太陽能制氫效率地區紀錄。
在儲能與功能材料的工業應用上，南非展現了極強的本土適配性。西開普大學通過釩摻雜技術，使錳氧化鈉陰極材料的循環壽命突破4000次，為利用本地礦産進行大規模塊網儲能奠定了基礎。茨瓦內理工大學設計的生物礦化複合材料能自主修復混凝土裂縫，已在乾旱地區通過實地測試。此外，科學與工業研究理事會引入的被動日間輻射冷卻塗料，利用本地硅材料實現了建築表面8℃的降溫效果。
日本
構建三維范德華開放框架
研製鈦鋁基超彈性合金
本報駐日本記者 李楊
2025年，日本文部科學省公布的戰略創新研究計劃中，將“量子材料研究”和“通過控制和利用波來創造新材料”列在前兩位。日本經産省則持續將全固態電池等下一代電池技術列為重點，同步推進材料體系研發、可靠性評估與回收利用的協同發展。
京都大學構建出三維范德華開放框架，其不僅具有高比表面積，還能在高達593K的溫度下保持穩定，展現出在氣體儲存、碳捕獲、水處理和催化等領域廣闊的應用前景。沖繩科學技術研究所聯合德俄科研團隊合成出首個擁有20個電子的穩定二茂鐵衍生物。這項突破有望為化學研究帶來新的可能性，並催生新型催化劑。
東北大學科學家領銜的國際團隊研製出一種鈦鋁基超彈性合金。該研究不僅為超彈性合金材料樹立了新標杆，還為合金材料設計引入了全新的理念和方法，有望激發材料科學的更多創新和突破。京都大學成功研發出一種兼具高強度與高延展性的新型合金，有望催生新一代高溫結構材料——新型耐火金屬合金。
新型水凝膠能將一隻橡皮鴨黏在海洋中的岩石上。圖片來源：日本北海道大學
北海道大學研究人員開發了一種由人工智能模型輔助設計的超黏水凝膠。這種膠以自然界存在的黏附蛋白為靈感，能修補水管漏洞並在水下黏住物體，具有一系列潛在應用。
