2025年，中国在新材料领域取得了一系列改写物理极限的突破性成果。从“终极半导体”金刚石薄膜的规模化制备，到刷新世界纪录的非范德华超晶格材料，再到打破近二十年碳基超导纪录的新型超导体，中国科学家正以原创性成果重构物质世界的边界。

柔性超平金刚石薄膜：从实验室走向产业化

金刚石被誉为“终极半导体材料”，具有极高的硬度、超高的载流子迁移率、强大的介电击穿强度、优异的热导率以及宽禁带特性，在众多领域展现出革命性潜力。然而，传统制备技术难以实现大规模、超平整金刚石薄膜的生产，长期制约其产业化应用。

2025年，中国科学家基于薄膜生长界面的非对称模型，创造性开发出“边缘暴露剥离”方法，采用“一步法”实现英寸级柔性超薄、超平整金刚石薄膜的规模化制备。该方法通过理论建模优化剥离角度和厚度参数，在几秒钟内即可完成传统激光切片、底材刻蚀等需耗时数十小时的工艺，大幅提升生产效率并降低成本。

所得亚微米厚度的金刚石薄膜具有亚纳米级的表面粗糙度和可360度弯曲的弯折能力，其超平整的表面完美兼容现有半导体CMOS工艺，同时具备传统刚性金刚石块材所不具有的柔韧性。这一成果有望加速金刚石薄膜在下一代高性能电子、柔性光电子和量子技术等领域的应用，入选2025年度“中国科学十大进展”。

非范德华超晶格：刷新同厚度材料世界纪录

2025年10月，北京航空航天大学杨树斌教授团队联合中国科学技术大学宋礼教授等，在《自然》（Nature）杂志发表研究成果，报道了新型非范德华超晶格材料，突破了传统超晶格均基于范德华二维材料的限制，刷新了同厚度人工材料的世界纪录。

传统超晶格依赖层间较弱的范德华作用力，易受环境热扰动和结构无序性的影响。杨树斌团队创新性地提出“刚度介导”合成策略，通过精准调控二维碳化物/碳氮化物原子层的弯曲刚度，构建出一系列由层间氢键耦合的非范德华超晶格材料。这类新材料展现出强层间电子耦合作用，载流子浓度高达10的22次方每立方厘米，电导率是传统二维MXene的22倍，达到30000西门子每厘米。

在应用性能方面，该类非范德华超晶格薄膜实现了124分贝的屏蔽效能，优于目前所有已知的同厚度电磁屏蔽材料。其绝对屏蔽效能高达200000分贝平方厘米每克，分别为MXene纳米片薄膜和金属铜箔的10倍与25倍。这一突破为电子、5G、6G通讯、能量存储和转化等领域开辟了全新的材料平台。

新型碳基超导体：打破近二十年纪录

在超导材料领域，吉林大学物理学院高压与超硬材料全国重点实验室王洪波教授等人取得了里程碑式进展。研究团队以单质钠和石墨为前驱物，在高压条件下成功合成了一种新型碳基超导体。电输运性质测量表明，该碳化物在约14吉帕高压条件下，超导温度高达28开尔文，几乎是此前石墨插层化合物超导温度纪录的两倍。

研究团队结合同步辐射X射线衍射实验与晶体结构预测，确定了超导相的结构为二阶插层的碳化钠（NaC₈），其中钠原子分布在双层石墨烯之间的层间空间中。这一成果打破了石墨插层化合物领域近二十年来未被超越的超导温度纪录，实现了人们长期以来对高转变温度碳基超导体的实验探索目标，为进一步探索新型高温碳基超导体提供了更丰富的结构原型。相关成果发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

菱方多层石墨烯：拓扑相变的系统观测

与此同时，上海科技大学拓扑物理实验室在二维材料电子结构调控领域取得新突破。研究团队在菱方堆垛多层石墨烯中，首次系统观测到从薄层到接近体相极限的拓扑相变，揭示出样品中由表面平带演化为三维狄拉克节点呈螺旋线分布的独特电子结构。这一发现为理解石墨烯中的量子现象提供了全新的视角。

从“终极半导体”金刚石的规模化制备，到刷新世界纪录的非范德华超晶格，再到打破近二十年超导纪录的碳基超导体——2025年的中国新材料研究，正以前所未有的原创性突破，为新一代电子器件、能源技术和量子计算提供坚实的物质基础。当这些材料从实验室走向产业化应用，一场物质世界的革命正在悄然发生。

刘家禾 殷文彪 潘方庆

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