2025年1月9日，为进一步巩全球领导地位，受英国政府委托，英国国家级材料科学研究创新机构——亨利·罗伊斯研究所起草并发布了《国家材料创新战略》，该战略进一步明确了英国材料创新领域的战略目标、重点方向和优先事项。

战略目标

英国《国家材料创新战略》旨在将材料科技潜力转化为现实生产力，确保英国保持全球材料创新的领导地位，并通过系统布局，推动材料创新成为英国经济转型升级的核心引擎，为构建可持续的未来提供关键支撑。

具体目标包括：（1）加速创新：打通从发现到应用的转化路径，打破行业壁垒与学科界限；（2）驱动经济增长：通过材料创新显著提升经济贡献，创造高技能就业；（3）可持续与韧性发展：将可持续理念融入创新全流程，助力净零经济转型；（4）应对重大挑战：重点突破能源系统脱碳、医疗革命、循环经济等关键领域；（5）发挥既有优势：整合英国顶尖研发实力、监管环境与人才储备实现突破；（6）构建统一框架：建立跨行业协同机制应对共性机遇与挑战；（7）培育高价值产业：聚焦高潜力投资领域，以示范性创新支撑重点产业；（8）促进协同创新：构建政产学研多方协作的创新生态系统；（9）巩固全球领导力：持续提升英国在材料科学与创新领域的国际话语权。

六大机会主题

战略确定了六大机会主题，将为英国经济带来高影响力的创新，推动生产力发展，促进创造就业和繁荣。

（一）能源解决方案：迎接净零挑战

1.电池材料。能源存储对于向脱碳能源系统过渡至关重要。电池需要大规模制造能力和高性能材料。支持开发更高效、可持续的储能技术，如钠离子电池、固态电池等，减少对锂离子电池的依赖。

2.大规模电化学能源存储与转换材料。电化学电池将化学能转化为电能，也可将电能转化为化学能，可用于大规模系统。氢燃料电池和电解槽是这项技术的关键用例，需要设计新的氢燃料电池和电解槽关键部件及其制造和测试工艺，为能源密集型行业提供更多可持续、可应用的解决方案。

3.氢运输、储存与应用相关材料。在氢供应链中，组件会受到极端温度、压力和腐蚀性条件的影响。同时，氢气会迅速渗透到许多材料中，使金属失去延展性并发生断裂。需要研发有效的材料应对上述情况。

4.热交换、存储和热回收材料。使用热交换器使热量产生过程脱碳、从工业过程和电子产品中回收热量以及能效提高相关解决方案都需要材料解决方案。

5.能量收集材料。太阳能光伏将实现未来的净零能源供应，为电子应用提供无电池和移动电源解决方案，并为太空、医疗保健提供新的机遇。新型材料解决方案将提高相关系统的效率和部署潜力。

6.先进核燃料材料和核试验能力相关材料。发展安全、高效的核燃料供应和测试能力将扩大核电供应，提高国家安全和韧性，并能在太空和其他领域开发新的应用。

（二）未来医疗健康：为医疗方案提供超越生物相容性的解决方案

1.生物相容性材料。这种材料可以与人体相互作用，并且需要符合严格的安全标准，是具有高增长潜力的领域。相关解决方案涵盖一系列特定应用的性能和制造方法，需要统一的监管，以开启材料创新。

2.生物电子材料。生物电子学是电子科学与生命科学交叉形成的新兴学科，其核心在于利用生物分子或生物活性材料实现电子信号与生物信号的转换。在医疗保健领域，生物电子材料可用于监测或调制电子信号，进而用于预防、诊断、监测、治疗和治愈一系列疾病。英国在该领域发表的论文约占全球11%。如果将这些研究转化为商业医疗解决方案，可抢占这一高价值市场。长期可植入材料（10年或以上）、具有理想电性能的材料以及提高体内传感器性能的材料都需要新的解决方案。

（三）结构性创新：支持基础设施、建筑环境和交通系统

1.低碳建筑材料。这一领域拥有巨大的脱碳机会，可开发新的低碳材料、寿命更长的材料或能够提高能效的材料。

2.复合材料。复合材料的轻质、耐用和高性能特性，使其可用于航空航天、国防等高价值领域，并在可再生能源系统、交通领域大量应用。

3.金属材料。合金成分和制造工艺创新对于新兴技术至关重要，将提高高容量结构和苛刻环境（如能源、交通、航空航天领域）中的性能和循环性。

4.陶瓷材料。陶瓷的特性（如化学惰性、热稳定性、硬度和低导电性）使其在电信、能源等先进系统中越来越普遍。英国应提高在新型先进陶瓷成分方面的能力，并将新的制造工艺商业化。

（四）先进表面技术：增强产品功能、性能和使用寿命

1.用于表面工程和摩擦学的材料和建模。由于腐蚀和机械磨损产生的表面退化会导致工业部门材料系统故障。对制成品进行表面工程处理可延长使用寿命，降低使用寿命成本和由于摩擦造成的能量损失。通过应用大数据学习方法和高通量测试，提高对材料表面降解和摩擦学的理解，将有助于在新型、环保型和增强型表面设计和涂层方面取得重大进展。

2.用于苛刻环境的表面处理和材料。许多最先进的材料必须在高辐射、高温或低温以及强腐蚀的极端环境中发挥作用，其耐用性和功能性是许多复杂结构不可或缺的组成部分，这对材料设计、加工和全寿命管理方面提出挑战。解决方案通常由材料系统提供，高性能基材与最先进的表面处理协同工作，以提供必要的功能。

（五）新一代电子、通信和传感器：推动高性能连接和计算的未来

1.电力电子材料。电力电子市场包括向系统提供稳定可靠电力的所有部件。这些设备对运输电气化、可再生能源系统、消费电子产品和有机电子产品至关重要。英国在这些技术方面拥有一定优势，特别是在半导体和有机电子领域，一旦获得足够的技能和供应链，就可以利用全球市场机会。

2.量子材料。量子技术在计算、通信、传感、成像、定位、导航和授时等领域被公认为具有提升性能的潜力。微细加工、纳米制造、集成能力以及制造量子材料的高保真度和可验证特性等创新有望提升量子技术性能。

3.通信和电信材料。电信行业消耗大量能源，提高通信系统效率是当务之急。利用超材料等新技术，在半导体和光子学融合中应用颠覆性材料创新，具有巨大的经济增长机会。

（六）消费品、包装和特种聚合物：为绿色未来铺平道路

1.可持续包装材料。食品和饮料、消费品、制药、健康、零售和工业包装等关键行业需要转向采用可持续性来源的原材料，包括生物基聚合物和消费后塑料。英国的首要任务是开发这些方法，同时根据商定的环境参数和有利的监管框架进行循环性评估。

2.特种聚合物——可持续弹性体。弹性体可用于许多工业领域。汽车轮胎和一次性医用手套等高产量、低价值应用在报废处理和可回收性方面的进步为弹性体市场提供了新机遇。同时，还可以利用弹性体的独特性能（如耐高温性、耐化学性优异密封性等），开发用于健康、运输和国防等高价值应用的弹性体。

五大跨领域优先事项

战略确定了五大跨领域优先事项，将在未来十年推动转型变革，彻底重塑材料创新在许多领域的应用模式。（1）材料4.0：即以材料信息学框架为基础，使用材料建模、大数据、人工智能/机器学习、数字孪生、制造信息学和生命周期模拟等数字化工具加速材料创新，实现材料创新的全生命周期分析。（2）可持续性和循环经济：将可持续性融入材料创新；（3）技术转移和制造：加速扩大规模、商业化和应用；（4）技能：培养高技能劳动力；（5）政策、法规和标准：优化监管，最大程度提高创新投资回报率。