未来十年技术创新（面向未来的100项颠覆性技术创新）
未来十年技术创新（面向未来的100项颠覆性技术创新）玻璃的独特性能通过快速原型制造玻璃物体的前景一直引人注目。玻璃3D打印的最新进展为快速制作玻璃零件提供了解决方案，该技术使用的是熔融玻璃，一旦打印完成，几乎不需要后期处理。58．玻璃3D打印（3D Printing of Glass）57．食物3D打印（3D Printing of Food）3D打印的食物商业化成为主流，目前看来，它真正的潜力可能在于美食领域，专业人士可以通过3D打印发明新的食物，并进行实验；在医疗环境中，帮助有进食困难的人。未来，食物3D打印和原料可以按时生产，直接使用。几乎所有菜肴都可以“打印”，而不是烹饪。缺少的成分可以在需要的位置和时间以基本粉末的形式打印出来，质量和口味每次都保持不变，没有偏差。食物3D打印大大简化了食物的制作过程，同时也能帮助人们制作出更加营养、健康而且有趣的食品。
编者按：在研发和创新相关政策规划时，及时了解掌握能够对全球科技和经济发展具有重大影响的技术突破显得尤为重要。欧盟委员会发布《面向未来的100项重大创新突破》（100 Radical Innovation Breakthroughs for the future）报告，为所有关心科学、技术和创新决策的人们提供了战略资源。该报告通过对最新科学技术文献的大规模文本挖掘，结合专家的咨询评论，筛选了100项可能对全球经济产生重大影响的颠覆性技术。本文对其主要内容进行摘编。
六、印刷与材料（Printing & Materials）
56．2D材料（2D Materials）
2D材料由原子级薄层材料组成。目前的研究主要集中在由不同的2D材料层所构成异质结性质，以及它们在光伏、半导体、集光器件和后硅电子等领域的应用。通过了解2D材料异质结构，发挥半导体结构的能力，为纳米电路和可穿戴设备的开发铺平了道路。2D磁体可以解决最令人难以置信的科学问题，开启超薄型计算机的时代，此外2D材料在传感和数据存储方面也具有潜在的应用前景。
57．食物3D打印（3D Printing of Food）
3D打印的食物商业化成为主流，目前看来，它真正的潜力可能在于美食领域，专业人士可以通过3D打印发明新的食物，并进行实验；在医疗环境中，帮助有进食困难的人。
未来，食物3D打印和原料可以按时生产，直接使用。几乎所有菜肴都可以“打印”，而不是烹饪。缺少的成分可以在需要的位置和时间以基本粉末的形式打印出来，质量和口味每次都保持不变，没有偏差。食物3D打印大大简化了食物的制作过程，同时也能帮助人们制作出更加营养、健康而且有趣的食品。
58．玻璃3D打印（3D Printing of Glass）
玻璃的独特性能通过快速原型制造玻璃物体的前景一直引人注目。玻璃3D打印的最新进展为快速制作玻璃零件提供了解决方案，该技术使用的是熔融玻璃，一旦打印完成，几乎不需要后期处理。
玻璃是一种必不可少的高性能材料，独特的功能使其应用于生物技术、光学、光子学和数据传输等领域。玻璃3D打印的进步为实验室级设备的制造铺平了道路，也为内部生产带来了便利，它使得技术人员可以获得更接近于成品的成果。艺术表现也可以通过复杂几何结构的实验而达到新的境界。
59．大型物体的3D打印（3D Printing of Large Objects）
无论产品设计大小，3D打印技术的最大优势之一就是制造商能够控制物体物理形态的每一个方面——物体的形状可以通过特殊的软件进行优化。在不久的将来，不仅小型设备，大型物体或超大型物体的主要部件都将可以进行3D打印。大型物体可以通过特殊的设计软件进行优化，以使材料和功能适应环境的要求。
60． 4D打印（4D Printing）
4D打印技术是指由3D技术打印出来的结构能够在外界激励下发生形状或者结构的改变，直接将材料与结构的变形设计内置到物料当中，简化了从设计理念到实物的造物过程，让物体能自动组装构型，实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。4D印刷品如果暴露在刺激物（加热、光照、水、磁场）下，会随着时间的推移自我变换形状或性能变换。
4D打印的形状记忆聚合物将极大地影响健康行业。4D打印还可用于组织工程、自组装生物材料、纳米粒子的设计以及用于化疗的纳米机器人。在能源工业中，将来会在太阳能电池板上使用形状记忆材料，用于检测阳光并相应地自动旋转的传感器的制造。
61．水凝胶（Hydrogels）
水凝胶是具有高吸收性（包含90%以上的水）的天然或合成聚合物。由于它们的含水量较高 ，表现出“与自然组织相当的柔韧性”，水凝胶通常作为分子和细胞物种的载体，能够总结细胞/组织发育过程中的动态信号。由于其仿生性，水凝胶是生物医学应用的主要材料，如药物输送和干细胞治疗。一般来说，制造水凝胶需要一系列前体材料之间的化学反应和相互作用。
水凝胶在医学领域具有广阔的前景。不久的将来，水凝胶将为急救工作提供基础支持，使患者能够达到自我修复。随着技术的进一步发展，治愈性软体机器人将可以接触生物体的细胞，并在微观和亚微观水平上进行手术。
62．超材料（Metamaterials）
超材料是由多个单独的纳米元素组成的人造组件。澳大利亚研究人员在纳米材料中发现了新特性，为制造热光伏电池开辟了新的前景，热光伏电池可以在黑暗中收集热量并将其转化为电能。该团队利用金纳米结构和氟化镁创造了一种超材料，可以在精确的方向上辐射热量，并在特定的光谱范围内发出辐射。不久的将来，超材料将用于制造超轻卫星天线、传感器和光伏电池。在控制成本的情况下，超轻型天线可以连接到卫星，并使其绕过有线的本地互联网基础设施。热光伏电池可以从红外辐射中获取能量，不需要阳光直射，可以补充甚至取代太阳能电池，成为重要的可再生能源。超材料的高可配置性将用于制造抗损伤材料，例如超材料制造的衣服会感知可能的损坏并调整织物表面以保护穿着者。
63．自愈材料（Self-healing Materials）
自愈材料通过对微损伤反应的修复/愈合机制来检测退化。一般来说，这些材料是人工制造的，可以被认为是“智能结构”，它们根据其综合“传感”能力来适应各种环境。这种技术可以应用于任何领域，例如海上风力涡轮机，或者飞行中的飞机和卫星。
随着技术的不断发展，自愈材料只要加水就可以修理破损的牛仔裤。当智能手表、笔记本电脑和手机受到人为破坏时，它会自动修复显示屏上的裂缝。这些设备的电池还将具有更长的使用寿命，这归功于它们的自我修复特性。
七、突破资源边界的技术（Breaking Resource Boundaries）
64．生物塑料（Bioplastic）
生物塑料指以淀粉等天然物质为基础在微生物作用下生成的塑料。它具有可再生性特性，因此十分环保。这些包括玉米、大米、马铃薯、棕榈纤维、木薯、小麦纤维、木质纤维素和甘蔗渣。根据其化学成分和生物基成分的百分比，生物塑料可能是可生物降解的。生物塑料用于食品和饮料包装、医疗保健、纺织、农业、汽车或电子等不同行业。生物塑料的主要优点是它们留下的能源足迹更小，产生的污染也更少。欧盟自助项目正在研究一种可生物降解的尿布、一种可生物降解的生物活性美容面膜，以及一种纳米结构的生物相容性无纺布。塞维利亚大学和韦尔瓦大学的研究人员利用大豆蛋白开发了生物塑料，这种生物塑料可生物降解且环保，可吸收自身重量40倍的水。该研究团队修改了大豆的分子结构，从而改变了吸收特性，使其保留的水分比平时多三倍。通过将蛋白质的固体浓缩物注入模具，他们创造了试管，并应用于园艺。由王新龙领导的一组研究人员开发了由可降解生物塑料制成的电子元件。开发的电子产品是由一种叫做聚乳酸 (PLA) 的玉米淀粉衍生的生物塑料制成的，通过将金属有机骨架纳米粒子与这种生物塑料混合，他们成功地开发出机械、电气和阻燃特性的材料，可用于电子产品。
塑料行业正致力于开发利用自然界中发现的天然原料来生产生物塑料的新方法。生物塑料在许多不同领域都有很高的需求，这种材料将有很多新的应用前景。
65．碳捕获与封存（Carbon Capture and Sequestration）
碳是地球上生命的重要元素。人类活动产生的二氧化碳是导致气候变化的主要温室气体之一，管理二氧化碳是我们这个时代最大的社会、经济和政治挑战之一。为了避免碳流失到大气中，碳被收集起来储存，并在高二氧化碳排放源处进行处理，例如各种工业和碳基发电厂的烟囱。空气捕集技术可以从环境中的任何地方去除空气中的碳，二氧化碳通过吸收和膜气体分离技术从空气或烟气中分离出来。捕获的二氧化碳或提取的碳可以以矿物形式储存，因为它与金属氧化物会发生放热反应。在其他情况下，可以通过管道输送到其他地方使用，例如注入老油田开采石油。
空气捕获与碳存储相结合可以实现双重功能。碳捕集与利用减轻了碳存储所带来的一些问题和成本，一旦减缓气候变化的成本增高，碳捕集技术就可能吸引来自汽车和飞机等分散碳源关注。但是这些技术也非常昂贵，存在一定风险，而且实际效果尚不清楚。
66．海水淡化（Desalination）
海水淡化是从水中除去各种盐的过程。传统上是通过蒸馏、电解和过滤实现的。由于技术成本较高、能耗高，目前它们只能将水分解，或者使其达到沸点或者冷凝，通过化学物质过滤来清洗污染的膜，实现海水淡化。新的实验表明，通过使用各种形式的石墨烯（一个原子厚的等间距碳原子层）可以实现海水淡化。氧化石墨烯膜，其孔径大小可以精确控制，可以将普通盐分从水中筛出，使其可以安全饮用。
精密过滤技术的发展对全球经济、生态系统产生巨大影响，对发达国家和新兴市场的社会层面产生巨大影响。精密过滤技术将通过提高废水工业过滤的能源效率来降低成本，使工业参与者更愿意降低其企业的生态影响。
67．地球工程与气候工程（Geoengineering and Climate Engineering）
地球工程关注的是整个景观的变化，比如人工湖、中国的三峡大坝工程。另外比较典型的例子是改变河床、利用山建造人工岛和日本的关西机场等。气候工程主要包括两种类型，消除温室气体和管理太阳辐射。最近，减少温室气体排放和社会承受气候变化能力的问题备受关注。未来在全球范围内需要对地球工程和气候工程进行治理和监管。
68．超级高铁（Hyperloop）
超级高铁是目前正在开发的运输系统，一种以“真空钢管运输”为理论核心的交通工具，具有超高速、高安全、低能耗、噪声小、污染小等特点。它将使用加压吊舱载客，也可以在真空钢管中运载货物。吊舱由一个电动直线电机通过一个隧道或管道（低压环境）逐步加速。吊舱通过磁悬浮快速上升到轨道上方，由于空气阻力低，实现超高速滑行。
超级高铁可以帮助缓解交通压力，不受交通事故和天气因素的影响，带来稳定、可靠的通勤体验。
69．塑胶食虫（Plastic - Eating Bugs）
聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）是全球最常见的制造产品之一，也是不可生物降解的，随着这些塑料垃圾堆积在我们周围，已经造成严重的环境问题。由于将PET转化成油是一个复杂的过程，科学家们开始寻找能够代谢或消化这些物质的方法，将其转化为可生物降解的产品。日本研究人员通过分析从土壤和废水中收集的以PET塑料残骸为食的细菌，发现了这个物种并将其命名为Ideonella sakaiensis。这种细菌似乎只吃PET，并且仅利用两种酶，就能将其分解。
最近研究发现，塑胶食虫可以快速降解塑料垃圾，甚至可能变成天然肥料来喂养土壤，大大减少城市污染。
70．分解二氧化碳（Splitting Carbon Dioxide）
二氧化碳是一种废气，一种积聚在大气中的温室气体，直接导致全球气候变化。目前正在使用不同的碳捕获和储存方法来降低大气中的二氧化碳含量，从而降低其影响。目前需要做的不是储存，而是通过分离直接使用二氧化碳，以及从储存地点分离二氧化碳。
科学家正在寻找将二氧化碳分解和转化为燃料的方法。具体而言，他们正在研发新型廉价催化剂材料。同时，将这项技术与可再生能源装置相结合，能够减少大气中的二氧化碳含量，还能将太阳能直接存储为液体燃料。
71．备灾技术（Technologies for Disaster Preparedness）
随着自然灾害的数量不断增加，许多沿海城市的水灾风险也显著上升，因此自然灾难带来的环境危机值得关注，预测灾难技术也是研究的方向。诸如地震、海啸、火山爆发、泥石流等自然灾害的预防是非常重要的。此外，应急系统、救援机器人、救援系统和公民信息系统需要不断完善。一方面是情景预防，另一方面是技术的突破。
备灾的关键方面是社会复原力，即暴露在危险中的社会能及时有效地抵御、吸收、适应和恢复的能力。需要在不断变化的环境中采用不同的方法，而不是修复系统的先前状态。技术本身对社会复原力的贡献微乎其微，主要取决于社会结构的能力。处理复杂性和不确定性的能力成为新的挑战，意味着为未来任何突发情况做好准备。
72．水下生活（Underwater Living）
人类在水下生活的想法被认为是人类未来的一个潜在的重要部分，是作为地球表面因为人口过多或因为灾难而无法居住的一种替代方案。自20世纪60年代初以来，各国已经设计、建造水下栖息区。法国海洋建筑师 Jacques Rougerie 设计的水上探索平台 “Seaorbiter” 正在渐渐成型，这是世界上第一个垂直海洋船舶。英国设计师菲尔·波利（Phil Pauley）发布了一个关于海底设施的设计方案，该方案名为“次生物圈2号”（Sub-Biosphere 2），这座海底设施拥有8个栖息区。朱尔斯的海底小屋 jules undersea lodge 海底小屋位于美国佛罗里达州基拉戈岛，于1986年建成，是美国最早的水下酒店。
由于陆地上的住房空间稀缺，因此越来越多的沿海陆地被开发用于居住。预计第一批海底栖息地将位于海岸附近，为越来越多的人提供生活条件，并在气候变化导致海平面上升时使用。
73．废水养分回收（Wastewater Nutrient Recovery）
废水养分回收是从废水流中回收氮和磷等营养物质，并将其转化为用于生态和农业用途的环保肥料。养分回收是废水处理领域的一个突出发展方向。生物技术、再利用和再循环技术带来了各种经济、环境和社会效益，有助于降低成本、节约能源、保护环境和改善客户服务。人们正在尝试开发更多的技术来从废水中回收不同的资源，资源越稀缺，回收投资越大。大规模利用废水作为资源将是真正的突破。
74．小行星采矿（Asteroid Mining）
小行星采矿（Asteroid Mining）是从围绕太阳运行的相对较小且密度较大的天体（即小行星）中提取有价值的物质的过程。随着地球矿产资源的枯竭，一些重要材料将越来越难以在地球上开采，小行星将提供重要材料的储备。有些是值得运回地球的，例如：金、铱、银、锇、钯、铂、铼、铑、钌或钨等。其他的可以用于太空建设，例如：铁、钴、锰、钼、镍、铝或钛等。一家加利福尼亚公司展示用于小行星探测的小型低成本航天器。该计划是为该飞船配备收集有关小行星组成和“挖掘能力”数据的仪器。印度正计划在月球南侧启动对核材料的探索。
八、能源（Energy）
75．生物发光（Bioluminescence）
生物发光（Bioluminescence）是指生物体发光或生物体提取物在实验室中发光的现象。生物发光需要一种叫做荧光素和氧的分子，它们相互反应时会产生光。生物发光在一些昆虫、真菌、细菌和海洋动物中被发现。研究人员目前正在尝试将生物发光技术应用于生物学、医学和光生产中，他们正试图将生物发光转移到细菌、植物或哺乳动物等不同生物上，以更好地了解不同生理过程，并开发新的成像和研究技术。同时，科研人员正在开发新的光源，以减少当前全球能源消耗。
76．能量收集（Energy Harvesting）
能量收集是一种利用能量收集器从其周围环境中获取能量的技术。尽管收集能量不大，因为这种小能源所产生的电力比大型设备要少得多，例如太阳能电池板应用于大型热源的热电装置，但捕捉到的能量足以满足大多数无线、遥感、人体植入、射频识别、可穿戴设备的应用。捕捉环境能源的技术包括：设计用于从振动和变形中提取能量的机械装置；从温度变化中提取能量的热装置；从光、无线电波和其他形式的辐射中获取能量的辐射能装置；以及利用生化反应的电化学装置。
有研究人员已经证明从活体动物的心脏中获取生物力学能量并将其用于无线电数据传输的可行性。美国陆军研究实验室的科学家开发了一种纳米电镀铝基粉末，该粉末与水结合产生化学反应，产生氢气，而氢气又可用于为燃料电池供电。这种合成材料自发地将水分解成氢。在测试过程中，他们还观察到，当使用尿液作为水源时，化学反应发生的速度是用水的两倍。
高效的能量收集技术可保证各种系统最少的维护，并为周围环境可用的物质提供动力。
77．收集甲烷水合物（Harvesting Methane Hydrate）
甲烷水合物是水分子与甲烷于低温高压形成类似冰状的物质，只在地下沉积物中自然存在。对于依赖进口天然气、煤炭和石油来满足大部分能源需求的国家而言，甲烷水合物矿床是未来有前途的能源来源。
大多数天然气水合物沉积物都位于海面以下，只能通过钻井平台和深海钻井船才能到达。由于甲烷是不稳定的且易燃，甲烷泄漏到空气中，会造成更多的温室效应，是风险技术之一，目前还不具备可用的技术来大规模收集这种能量。
78．氢燃料（Hydrogen Fuel）
氢的重力能量密度大约是化石燃料的三倍，非常适合于内燃机。氢气在大气中以放热的方式燃烧，释放出水、过氧化氢和少量氮氧化物。氢作为燃料在氢燃料电池（一种电化学电池）中，氢气与氧气发生反应产生电子流，这些电子流可以作为电流收集到外部电路中。因此，氢燃料电池是碳基燃料的替代能源，对环境没有影响。
目前，有国际研究小组利用掺入二氧化钛光催化剂的光敏蛋白质从水中制取氢气。当光催化剂溶解在水中并在阳光下与铂混合时，氢就会释放出来。研究小组还在白光下观察到了非常高的氢气产量，发现用微波炉激活大量的碳氢化合物时，它们会迅速释放出大量的氢。
伯克利实验室的研究人员用石墨烯片嵌入了镁纳米晶体。镁纳米晶体不受氧气、湿气和污染物的影响，同时让氢分子通过。这些石墨烯包裹的镁晶体充当氢的“海绵”，为吸收和储存氢气提供了安全的方式。
79．海洋和潮汐能技术（Marine and Tidal Power Technologies）
海洋为人类提供了大量的可再生能源。最先进的潮汐流和海洋面临着相当大的障碍。在不同的前瞻性调查中，海洋能源可以大规模收集能源，值得我们关注。
欧盟采取了一系列政策举措，以确保海洋能源技术在短期内具有成本竞争力。为了收集大量的能量，开采波浪能似乎是最有效的方法。从长远来看，新的发电机技术所收集的能源量也会增加。
80．微生物燃料电池（Microbial Fuel Cells）
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。微生物燃料电池就像任何标准燃料电池一样，由一个质子交换膜隔开的阳极室和阴极室组成。细菌生长繁殖形成密集的细胞聚集体（生物膜），粘附在微生物燃料电池的阳极上。细菌作为活性生物催化剂替代了昂贵的过渡金属催化剂，通过氧化有机底物产生二氧化碳、质子和电子。质子通过微生物燃料电池传导到阴极室，电子通过外部电路从阳极流向阴极，从而产生电能。
细菌在空气、土壤、植物、藻类、动物和灰尘中无处不在，也存在于城市、制造业和农业废弃物中。废弃物可以通过微生物燃料电池转化为清洁能源。由于微生物燃料电池的效率低、成本高，微生物燃料电池技术仍处于发展阶段。
微生物燃料电池的最大优势是它可以通过处理废弃物和清洁能源减少对环境的污染。该技术仍然面临障碍，大规模的研究工作是必然的。
81．熔盐反应堆（Molten Salt Reactors）
熔盐反应堆是采用溶有易裂变材料且处于熔融状态下的熔盐作为核燃料的反应堆，它是以非常热的氯化物或氟化物形式存在的熔盐混合物。液态熔盐既可以作为产生热量的燃料，也可以作为将热量输送到发电机的冷却剂。理论上这使得汽水分离再热器的设计比采用固体燃料和水冷却剂的常规核反应堆更简单、更安全。
熔盐反应堆在上世纪50年代和60年代在美国橡树岭国家实验室研发，但到了70年代，由于一些非技术因素的原因被中止。随着材料及零部件技术发展，液态氟化钍反应堆研发复苏，全球包括法国、美国、印度及中国正在开展液态氟化钍反应堆研发设计，尤其是在日本核电事故后，各方的关注热度上升。
熔盐反应堆的支持者称其本质上是安全、可持续和高效的。与传统反应堆不同的是，固态燃料棒的熔化会导致不受控制的裂变，并产生灾难性的影响，熔盐反应堆是按设计熔化的。此外，研究表明，钍基熔盐反应堆技术可以对放射性废物进行热燃烧，从而缓解核储存问题。
中国斥资220亿元人民币在甘肃武威建造两座熔盐核反应堆原型，这些反应堆被设计成熔盐反应堆技术的试验台，目前正在测试中。使用钍作为主要燃料具有经济意义，中国拥有世界上最大的钍元素储量。
在寻求清洁、高效的能源过程中，熔盐反应堆面临可再生能源和聚变反应堆等新兴技术的竞争。
82．智能窗（Smart Windows）
智能窗可利用太阳能能源转化为电能，并在玻璃板之间调节进入室内的能量从而使室内温度保持在合适的范围，既改善了生活质量，又降低了能耗。智能窗是一种由玻璃或其他透明材料和调光材料所组成的调光智能器件，在一定的物理条件下（如光照、电场、温度），这种器件发生着色或褪色反应，改变自身的颜色状态，从而有选择性地吸收或反射外界的热辐射和阻止内部热扩散，达到调节光强度和室内温度，从而实现节能的目的。
目前某些大型办公楼和其他具有玻璃外墙的大型建筑可以利用太阳光获取能量，这将减轻建筑物的能源费用和企业的碳足迹。智能窗一旦开始大规模生产，对“智能家居”设计至关重要。
83．热电涂料（Thermoelectric Paint）
热电是通过将温差转换成电压，反之亦然，然而，热电材料必须应用于作为热源的物体上，达到发电的效果。热点涂料通常被用于平坦表面物体上，传统的热电设计在这些情况下效率较低。目前，柔性热电材料在可穿戴设备等产品上表现出很好的效果，也产生了额外的设计/效率限制，而液体或粘胶材料对于所有类型物体表面都是理想的。
热电涂料可以利用任何热源发电，还可以保护内部空间免受外部热量的辐射，从而减少了额外的冷却需求。热电涂料未来可用于建筑物或车辆表面，从而节省大量的能源。
84．水分解（Water Splitting）
水分解（Water Splitting）是将水的化学成分分解成氢和氧的组成元素的过程。这一转化过程对清洁能源具有重要意义。水分解可以为氢的广泛使用开辟道路，氢气既是零排放燃料，又可以大规模地有效储存，水分解技术将改善对可再生能源的获取。目前，实现水分解的方法虽然有很多种，但技术复杂，效率不高，实施成本非常昂贵。
水分解技术可能改变人们看待能源生产和消费的方式。利用太阳能电池板或风力涡轮机的电力，能够轻松地生产氢气，将大大减少人类活动的碳足迹。此外，氢气可大量储存，能够显著提高现有技术的效率。
85．机载风力发电机（Airborne Wind Turbine）
追求更清洁、更便宜的能源以跟上当今社会的消费率的竞争中，利用风能等无穷无尽的资源似乎是一个新的方向。与传统的地面涡轮机相比，机载风能系统通常要小得多，使用的材料也更少，而且它们更容易移动并部署到孤立的定居点或遭受自然灾害的偏远地区。与传统的风力发电相比，生产空中风能的成本要高得多，即使相关试验取得成功，也可能需要五年或更长时间才能将第一个功能系统商业化。
86．铝基能源（Aluminium-based Energy）
作为现有技术的补充和可能的替代品，目前大多数研究将铝用于发电和储能。铝是地壳中含量最丰富的金属，铝材料轻而有韧性，能源工业将从锂材料转向铝，在生产可充电电池等存储系统方面具有明显的优势。除了在建造轻型结构方面的重要作用外，未来铝还可用于开发新的、更高效的光伏电池或热系统。
铝电池是锂离子电池的替代品竞争中的强力候选者，在了解铝与各种化合物相互作用的电化学性质方面将会继续取得科学进展。
87．人工光合作用（Artificial Photosynthesis）
人工光合作用是模拟光合作用的自然过程，将阳光、水和二氧化碳转化为碳水化合物和氧气的化学过程。在燃料消耗和二氧化碳含量产生的背景下，既能降低二氧化碳含量又能发电的人工光合作用是该领域研究的重点。人工光合作用成本较低，大大减少对化石燃料的使用和需求。
九、社会领域的重大创新突破（Radical Social Innovation Breakthroughs）
88．协同创新空间（Collaborative Innovation Spaces）
用于传递知识和创新的新形式正在兴起，通常是一群熟练的技术人员聚集在一起，称为“创客空间”“黑客空间”或“创新实验室”，大家可以在其中交流和共享。协同创新空间可以在任何地方出现，包括学校、图书馆和社区中心等，不同的地点提供不同的资源，从3D打印机到合成生物学。在过去的十年中，创客空间在全球范围内广受欢迎，用户报告的数字显示近1400个活跃空间，是2006年的14倍。在东京，创客文化与该市3D打印和数字制造服务的兴起相互交织。在美国，特别是图书馆通过转变为创客空间来加强其作为社区中心的作用。
89．游戏化趋势（Gamification）
游戏化是在非游戏背景下应用游戏设计元素和游戏原则来提高用户参与度、组织力、学习、众包、招聘和评估等。越来越多的年轻人玩虚拟游戏并因此习惯于接受这种训练，越来越多的公司启动了游戏化项目。学习型游戏在企业中得到了应用，并且他们越来越多地投资于学习型游戏。在线学习也部分采用基于游戏的学习形式。可汗学院（Khan Academy），是由孟加拉裔美国人萨尔曼·可汗创立的一家教育性非营利组织，主旨在于利用网络影片进行免费授课，现有关于数学、历史、金融、物理、化学、生物、天文学等科目的内容，教学影片超过2000段，机构的使命是加快各年龄学生的学习速度。目前，在美国已经有一个使用游戏促进健康的特定联盟。成人和儿童的体育活动率已经急剧下降，游戏公司支持全国性的体育教育活动，这一浪潮始于WII Fit游戏，通过使用智能手表、手环或手机来监测健康数据。
90．共享经济（Access/Commons-Based Economy）
互联网的兴起从根本上降低了合作成本。在线社交网络的使用极大地促进了共享信息和数字产品的意愿，音乐和书籍等越来越多商品的数字化扩大了共享的可能性范围。
共享是互惠互利的社会行为，有助于扩大享受共享资源好处的圈子。互联网使新型共享实践成为可能。大多数人认为，这种协调各种动机的价值创造形式特别适合解决复杂的社会问题。
91．读写文化：多元化的信息控制者（Read/Write Culture: diversifying information gatekeepers）
人们通过社交媒体，不仅能够分享，而且能够操纵、转换和生成视频博客和在线直播等数字内容。哲学家劳伦斯·莱辛（Lawrence Lessing）称之为“读/写文化”，而不是“只读文化”，即信息或产品由“专业”来源提供给被动的消费者。
公众话语越来越具有矛盾的信息特征，“真相”越来越受到争议，对信息的信任正在侵蚀。在互联网上，故事以不断创新的方式被无休止地复制、更改、重新混合、回收和重新组合。由于知识产权的斗争，音乐产业受到严重破坏，媒体、娱乐和教育等其他产业正在发生迅速变化。
92．重塑教育（Reinventing Education）
获取新知识的结构在机构层面发生了变化。提供培训和学习新平台和方法的参与者数量呈指数增长，它不再局限于正规教育机构。从事教育活动的参与者的多样性在不断增加，为人们在生活中不同时刻进行培训和再培训提供了许多新的机会。越来越多的技术和软件公司正在为实践培训创建平台。
93．自我量化（Body 2.0 and the Quantified Self）
自我量化是鼓励用户通过收集日常生活的各个方面的数据来更好地了解自己。早期的概念是人本主义计算（Humanistic Computing），可以追溯到上世纪70年代，那时就已经有通过穿戴式传感器（Wearable sensors）以人的行为、生理信息为对象的研究。量化自我意味着通过可穿戴设备、智能手机应用程序或独立的传感器，对人体进行永久性监测，并对个人的身体功能进行近乎医疗的监测。
94．无车城市（Car-free City）
目前，至少有7个汽车依赖度高的大城市开始实行无车化。越来越多的城市开始在某些街区淘汰汽车，例如成都、哥本哈根、汉堡、赫尔辛基、马德里、米兰和巴黎，无车城市主要依靠公共交通、步行或骑自行车在市区内运输。无车城市极大地减少了对石油的依赖、空气污染、温室气体排放、汽车撞车、噪音污染和交通拥堵。国内外越来越多的城市开始淘汰汽车。许多国家和城市甚至制定了新的法律来加速这一趋势。
95．新的记者网络（New Journalist Networks）
记者在特定目标上共同努力，以揭示新闻真相并为各种全球性的事件寻找证据，他们在全球范围内与报纸记者或自由职业者合作。新的记者网络节省资源，采用新的方式传播新闻和寻找证据。
96．本地食物圈（Local Food Circles）
粮食圈关注的是促进安全、区域种植的食品消费，这将鼓励可持续农业，并帮助农民、发展农村地区。意味着我们必须彻底改变我们参与种植和消费食物的方式。
全球工业化食品系统引起了人们对食品安全、健康以及社会和生态可持续性的关注。在美国和欧洲，区域性支持的农业计划正在蓬勃发展，粮食消费者可以直接与农民建立联系，并在农贸市场上购买产品。
97．拥有和共享健康数据（Owning and Sharing Health Data）
大型数据库已经由不同的机构、公司、组织托管，其数据具有不同的聚合规模。在瑞士，新的数据所有权模式是以合作的形式组织起来的。个人健康数据越来越有价值，在保障数据安全的前提下，可以用于研究，并且个人可以从提供数据中直接受益。
98．替代货币（Alternative Currencies）
替代货币可以是数字（通常称为加密货币）或非数字货币。随着信用卡和加密货币的使用不断增长，世界范围内越来越多的无现金交易用于支付任何种类的服务或产品。金融交易是通过交易双方之间的信息转移（通常是货币的电子表示）进行的，而不需要实物纸币或硬币形式的货币。交易的计算可以用加密货币进行。欧洲和其他一些国家正在讨论是否放弃现金交易。
99．基本收入（Basic Income）
保障最低收入（Guaranteed minimum income）或“基本收入”是一种社会福利制度，以保障公民或家庭能够有足够的生活收入。基本收入是指政府向全体公民提供相同的收入，以满足人民的基本生活条件。有了基本收入，人们就可以投入在科学、医疗、教育等领域中。在芬兰，无论就业如何，公民都可以获得基本收入，这项为期两年的计划将为2000名年龄在25至58岁之间的失业公民提供每月560欧元（581.48美元）的基本收入。
100．生命缓存（Life Caching）
生命缓存意味着收集、存储和展示一个人的整个生活细节供私人使用，或供朋友、家人甚至整个世界披阅。数以百万计的人们正在数字化索引他们的思想、喜怒哀乐、图片、视频剪辑；他们中的大多数人以新的方式上网，公开他们日常生活中的虚拟缓存，生命缓存的目的主要是保存记忆。
文章来源
https://ec.europa.eu/info/sites/default/files/research_and_innovation/knowledge_publications_tools_and_data/documents/ec_rtd_radical-innovation-breakthrough_052019.pdf
