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“本文由創新情報與偵察新創企業單位 StartUs Insights基于2453個方案獨立分析得出。包含2020年及后2020年材料行業10大趨勢和創新、具有前景的初創和新創企業和全球初創企業熱度地圖。”
工業4.0不斷發展，能源、汽車、物流、制造、建筑及其它工業領域正在發生變革，這些變化帶來對新材料的需求。
材料行業的趨勢包括：可持續性，輕量化，3D打印和表面工程解決方案，智能材料的開發，納米技術和具有增強特性的先進復合材料。此外，人工智能（AI），機器學習（ML）和數據管理實踐的廣泛采用使科學家們能夠更快地探索和開發新型材料，從而將新材料技術市場化時間從幾十年縮短到了幾年。
每個趨勢和創新包含兩個實踐案例。這些案例選自分析樣本也就是上文提到的2435個初創和新創公司。
樹狀圖：行業趨勢對材料行業的影響
樹狀圖描述了十大材料行業趨勢對企業2020年及其后的影響。新創企業現在正在開發可持續，智能、響應型材料以及對材料物理性能改善。例如，可生物降解的塑料，熱適應性織物或柔性顯示器。包括納米材料和生物材料在內的新型配方為現有材料賦予了新的功能，同時擴大了創新范圍。增材制造，先進復合材料和2D材料也促進了各種輕量化材料的發展。除了材料信息和管理，表面工程還影響到能源，汽車和建筑到生物技術，醫療保健和紡織等多個行業。
全球初創企業熱度地圖 材料初創企業和新創公司
我們用數據驅動的來搜尋全球最相關的解決方案。全球創業熱圖突出了新創企業和新創公司的全球分布，其中還包括來自2.453個相關材料解決方案中的20個有前景的案例。不過需求不一樣，你的視角可能會完全不同。
2020年及2020年以后材料行業10大趨勢
1、可持續材料
使用和生產過程中產生的大量廢物迫使政府起草各種法規。如果從材料全生命周期的角度重新審視其內部流程，幾乎所有的企業都將面臨挑戰。建筑，汽車，包裝和制造行業的公司正在將可持續材料整合到自身的加工制造過程中，并將可再生能源納入其流程。最終，這些努力旨在減輕地球上的廢棄物。可持續材料還為循環系統提供了動力，實施循環經濟。
Spectalite – 生物基材料印度初創公司Spectalite旨在協助汽車，物流，包裝，酒店和消費品行業實現其醫療器械創新網目標。Spectalite基于農業廢棄物和可再生資源生產可生物降解和可循環利用的化合物。這家初創公司的產品在保護自然沉積物和森林的同時，還確保了對現有制造工藝的可擴展性和適應性。
eCO2Blocks – 可持續的建筑材料葡萄牙初創公司eCO2Blocks 將循環經濟應用于制造可持續建筑材料。其主要產品為不含任何水泥的碳負路面磚——利用工業廢物，非飲用水和二氧化碳吸收技術，不挪用自然資源。
2、智能材料
為了迎合某些特定行業項目的需求，企業正在開發具有特定應用特性的新型材料。材料科學的進步使我們可以去創建具有可編程屬性的智能材料，這些材料對自外部因素的刺激做出反應或者反饋動作。涌現大量公司致力于設計具有多種特性的材料和產品，如熱致變色，電致變色，光致變色，壓電性，形狀記憶，自我修復和相變屬性以及其他特征。
Memetis –高性能執行器基于形狀記憶合金技術，德國初創公司Memetis 制造了超緊湊的微型執行器。形狀記憶效應能夠讓材料保持極端的變形，條件合適可以恢復為原始形狀。因此，即使在狹小或密實的安裝空間中，執行器可以照樣工作。Memetis為消費電子，電信，光學技術，移動性和工業4.0領域提供解決方案。
Sorex傳感器–薄膜體聲諧振器（FBAR）技術Sorex Sensors是一家英國初創公司，開發了一種硅晶片上的高靈敏度微機電系統（MEMS）傳感器，這種傳感器使用的是薄膜壓電材料。Sorex Sensors利用FBAR技術來產生壓電效應，從而使其能夠以飛克級精度準確檢測溫度和質量變化。這就讓低功耗要求的小型設備可以對外部刺激做出響應。該解決方案的一些應用包括薄膜計量以及氣體和顆粒物監測。
3、納米科技
納米級材料的特性顯而易見。不斷豐富的納米材料家族，如納米纖維，納米管，同素異形體，量子點 （QD）和其他納米結構為工業產品的性能增強帶來無限可能。借助納米顆粒的力量，同時期的公司可以確保自己獨特的競爭優勢，特別是在電子，能源，移動性和制造領域。
Nanolumi –鈣鈦礦納米晶體總部位于新加坡的初創公司Nanolumi 使用其可靠且安全的鈣鈦礦納米晶體來克服電子顯示器QD技術的弱點。這家初創公司結合了無鎘原料，廣泛的光譜覆蓋范圍，更純凈的色彩性能以及大批量量產適用性的優勢。Nanolumi的產品還計劃取代用于高級電子產品的常規鈣鈦礦納米晶體和QD。
BNNano –增強氮化硼納米管總部位于美國的初創企業BNNano 生產具有超疏水性，高電絕緣性以及高熱穩定性和機械穩定性的氮化硼納米管。該公司提供粉末，中間合金，母料和定制混合物，以增強航空航天，汽車，國防和紡織應用以及輻射防護和熱管理的性能。
4.增材制造
新興的增材制造技術正在奮力趕超傳統的熱塑性塑料，為材料的使用提供更大的靈活性，定制性和功能性和更少廢料。3D打印技術的進步反過來又刺激了金屬，合金，陶瓷，纖維及其化合物的升級。增材制造技術促進全新的且耐用的聚合物長絲的性能改善，如導電性，熔融性，紫外線（UV）和耐化學性等特性。
MAT3D –復合高分子材料意大利初創公司MAT3D 正致力于開發用于增材制造的新型聚合物材料，以增強其功能屬性。該公司的目標是可替代金屬3D打印的高性能塑料以及具有增強的電，磁，抗菌和熱機械性能的各種樹脂，以用于工業市場。
彩色3D材料– 3D打印聚氨酯總部位于美國的初創公司Chromatic 3D Materials 生產了一組耐用的高性能聚氨酯彈性體，用于3D打印，同時具有適應性和彈性。Chromatic 3D Materials提供很高的定制性空間以及與添加劑的兼容性，同時還確保了最終產品的質量。Chromatic 3D Materials的產品可滿足汽車，制造和消費品市場等需求。
5.輕量化
從航空航天到汽車的各個行業，都在尋找創新的方法來減輕多余的重量，從而提供出色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度塑料和碳纖維的研究。這些材料減輕因其較重零件而引起的環境和運營負擔。輕量化還提供了與同類產品相當的安全性和可靠性水平。
TxV Aero –航空航天復合材料制造總部位于美國的初創公司TxV Aero 設計師和工程師們定制層壓材料和復合材料成品，用于商業航空航天領域，包括電動垂直起降（eVTOL）工具。該公司使用先進的技術制造具有定制功能的輕質熱塑性塑料組件，包括層定向，墊層，近最終形狀等。此外，TxV Aero致力于改裝航空應用，以提高整體生產率。
Fibratech –復合材料汽車車輪波蘭初創公司Fibratech 希望去克服鋁汽車領域的性能局限。因此開發了碳纖維增強的復合金屬混合物汽車輪轂。與鍛造鋁輪轂相比，Fibratech的材料可實現總體質量的減輕，剛度的提高和設計的可定制化。
6.材料信息學
如今，大公司用數據驅動的方法來處理材料，信息學、計算技術以及機器學習和人工智能等原理技術更強化這種變化。這樣材料數據可以被精心編排和模型化。此外，除了從復雜的材料數據中可靠的優選出科學見解的能力外，信息還加快了研發（R＆D）的時間表，節省了以前耗時且耗力的過程。
Kebotix –自動駕駛材料發現實驗室美國初創公司Kebotix 開發了一種自主運行實驗室解決方案用于材料研究，以加快對新材料的探索。這家初創公司利用大數據管理，基于AI的決策，專用機器人和便利的交互界面來簡化科學家的周期往復的工作。該公司對應對可持續性，公共衛生和有害工業物質方面的挑戰特別感興趣。
Matelligence –基于AI的材料篩選加拿大初創公司Matelligence 計劃為材料科學專家提供數據驅動的材料工具用來探索新材料。他們的解決方案包括具有專利人工智能算法的計算技術，以減少科學實驗次數并加快篩選程序。Matellligence的平臺針對清潔能源，電子，制造等領域。
7.先進復合材料
工業應用的迅速增加也帶動了多種復合或混合材料的發展。為了提高性能和符合法規，降低成本并結合客戶的喜好，新創公司計劃在樹脂，纖維，基材，基體和飾面材料方面進行創新，以制造定制復合材料。這些解決方案提供了針對特定用戶的高級應用產品，主要用于基礎設施，能源，工業4.0和移動性市場。
AMP Industrial –螺旋槳用連續纖維復合材料總部位于美國的新創公司AMP Industrial 制造用于無人機系統（UAS）的先進復合材料。這家公司在工程單向連續纖維增強熱塑性塑料（CFR-TP）方面擁有技術專長。AMP Industrial的復合材料的優勢在于其高的比強度和材料韌性，以及為高性能應用方面的可定制化設計。
ARCEON –耐高溫復合材料（HTRC）荷蘭初創公司ARCEON 為衛星，火箭和發動機零件提供創新的耐高溫復合材料（HTRC）。他們的產品可承受超過1000攝氏度的溫度，保持低熱膨脹系數，包含輕質材料，具有增強機械強度和耐用性。
8.石墨烯和2D材料
納米技術的突破使材料科學公司能夠為2D或單層材料布置路徑。二維材料固有的導熱性和機械強度，可為工業應用提供增強的功能。但是，除石墨烯之外，大多數2D材料（例如鍺烯，硅烯，錫烯和磷烯）仍在開發中。作為首個實現商業化的2D材料，石墨烯可在眾多商業化市場中提高拉伸強度，片內強度，表面耐久性，電子遷移率，柔韌性和耐熱性。這些領域涵蓋電子顯示器，超級電容器，汽車，建筑涂料和塑料制造。
離子工業–石墨烯材料澳大利亞初創公司Ionic Industries 希望彌合石墨烯研究與開發其商業應用之間的差距。該公司融合了石墨烯和氧化石墨烯制造的專業知識和專利工藝。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。
碳水–液態石墨烯應用法國初創公司Carbon Waters 專注于各種市場的液體石墨烯應用。該初創公司的石墨烯分散體為工業表面和機械裝置提供了隔離涂層，潤滑和抗腐蝕性能。此外，該解決方案還改善了電子和半導體的熱管理以及制造和消費類設備的導電性。
9.表面工程
暴露于持續的磨損，腐蝕，紫外線和其他有害因素的環境下，工業表面需要具有更好耐久性的涂料。這對于保護汽車，工業，農業，船舶和制造資產以及提高生產率至關重要。此外，工程創新還為賦予表面疏水性和全疏水性，自清潔和平滑性提供了可能性。在COVID-19疫情爆發后，表面工程師致力于掌握抗菌劑，以在工業和非工業場所提供更可靠的保護。
SolCold –反斯托克斯熒光技術以色列初創公司SolCold 基于納米過濾器和主動冷卻涂料開發了表面改性創新技術。Sol Cold新產品的基礎是“反斯托克斯線(Anti-Stokes）熒光”技術，SolCold致力于將太陽的熱量和輻射轉化為低成本的冷卻系統。這家初創公司的技術在太陽活動和熱傳遞之間建立了逆向關系。該解決方案適合運輸，建筑，農業和紡織行業。
OPUS材料–定制材料技術英國初創公司 OPUS Materials 工程師為航空航天，電信，建筑，交通，船舶，可再生能源領域提供創新的防污和自潔涂料。該公司致力于改善燃油消耗和氣流，減少腐蝕并優化材料效率。另外，OPUS允許通過設計來創建涂料，并且還支持建立相應的供應鏈。
10.材料管理4.0
工業4.0正在改變制造價值鏈的面貌，促使其在物料管理，處理和加工中實踐的實施。跨越自動采礦和先進的自動化制造，再到機器人操縱和云計算，材料領域正在迅速數字化和互聯網化。結果，新材料的開發與第四代工業技術的工業適應性發展同時進行。
INTSITE –采礦現場優化以色列初創公司INTSITE通過一套AI增強的自動化解決方案來解決物料搬運和采礦效率低下的問題。該公司優化了運動軌跡，機器對機器的通信以及機器視覺算法。此外，INTSITE的互聯自動重型機械使站點所有者可以提高物料搬運效率和組織效率。
Seriforge -大規模定制為碳纖維總部位于美國的初創公司Seriforge 致力于將自動化技術引入碳纖維制造中，以實現高產量和短周期。Seriforge闡述了獲得專利的縫合和網狀預成型程序。這家初創公司的解決方案為碳纖維零件的可擴展制造提供可能。
這對材料公司意味著什么？
工業突破通常與新材料的發展密不可分。材料科學的飛速發展進一步加快了研究和實驗的速度，同時提高了材料的可持續性，輕量化，納米分子和可編程質量。反過來，航空航天，汽車，制造，能源，物流和包裝等材料行業趨勢的早期采用者則從新興創新中受益。考慮到新材料在工業，商業以及家用產品中的廣泛應用，值得識別和實施材料創新。
