前瞻、新穎、功能性的材料種類眾多，包含：液態金屬、量子點、超導材料、3D／4D打印材料、納米材料、軟性材料、輕量化材料、複合材料、抗腐蝕材料…等。本文參考國際研究機構報告以及本團隊研究成果，挑選十項材料，分析其應用面與市場前景。
碳纖維(Carbon Fibers)
碳纖維具有輕質、高強、高模量、耐化學腐蝕（耐有機溶劑、酸、鹼，不溶脹）、熱膨脹係數小，強度高等特性，具有取代金屬材料的潛力，能提升運輸產品超過10%以上的性能與效率。碳纖維未來最大的應用市場集中於汽車、航天、國防等重工業，主要是將碳纖維與其他聚合物形成複合材料。
2015年碳纖維市場規模為97.1億美元，市場增長率為9.1%，預計2019年達到130億美元以上的市場規模。
全球最大碳纖維製造商——東麗（Toray）佔據市場33%份額，目前已開發CFRF（碳纖維強化發泡體）的新材料。該材料可製造具有厚度的零部件，強度與傳統碳纖維相同，與鋼鐵相比，重量有望減輕約80％，與CFRP相比減輕約40％。
臺塑是全球第五大的碳纖維製造商，臺塑的碳纖維產品，主要由旗下的臺麗朗事業部負責，產能佔全世界6.9%，其產品是PAN-based（聚丙烯腈基碳纖維）碳纖維。臺塑的碳纖維除了與臺灣自行車商、高爾夫球球具製造商合作之外，也跨足新能源產業。臺塑與臺灣葉片製造商將成立合資公司，生產熱塑型碳纖材料、碳纖風電材料及輕量化車用碳纖材料為主等產品。
石墨烯（Graphene）
石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；還具備導熱係數高達5300 W/m·K（高於碳納米管），常溫下其電子遷移率超過15000cm2/V·s（比納米碳管或硅晶體高），而電阻率只約10-6 Ω·cm，為目前世上電阻率最小的材料。石墨烯將在光電顯示、半導體、電子器件、儲能電池、顯示器、航天、國防、複合材料、生物醫藥等領域有良好的發展前景。
2015年石墨烯市場規模為1.7億美元，市場增長率：42.8%，預計2019年達到7億美元的市場規模。
目前石墨烯多是由研發單位所衍生的小型新公司投入發展，美國著重於CMOS與半導體，歐洲著重於RF射頻器、電池與油墨，韓國則集中於顯示器應用。臺灣石墨烯近年也有少數廠商開始投入，臺灣最早生產石墨烯的公司是位於宜蘭的安炬科技，該公司採用氧化還原法制造石墨烯，目前其產品有以漿料、噴漆、薄膜等方式銷售。此外，位於臺南的藍石科技、久元電子轉投資的久宏鑫公司則是發展石墨烯CVD成長技術；而臺苯公司將展開新一波營運改善計劃，子公司亞洲碳素股份有限公司預計投入石墨烯的量產，同時生產石墨紙與石墨負極材料，該兩項產品將可望使用在智能手機和電動車鋰電池市場。
智慧包裝（Smart Packaging）
氧氣清除和新鮮度監測量的智慧包裝產品是主導市場的關鍵領域，目的在防止食物變質以及避免人類吃到不新鮮的食物。個人護理和食品飲料行業也是未來智慧包裝的潛在應用領域。
2015年智慧包裝市場規模為49.2億美元，市場增長率為8.0%，預計2019年達到66.9億美元的市場規模。
臺灣造紙大廠正隆公司與全球RFID領導廠商HP惠普科技，開發了RFID智慧型紙箱，透過該技術，可讓貨物快速精準的交貨，可優化配送程序達45%，透過進出貨、庫存與運籌有效管理，可有效降低3~5%的供應鏈成本。
納米塗料（Nanocoatings）
納米塗料指的是Thin nano-films或是nano-scale的塗料系統，透過塗料提供材料表面所需的多功能性，如：防蝕、自潔、疏水、耐熱、隔熱等。塗料在航天、國防、船舶和石油工業等應用，因其長期成本效益顯著，已驅使製造商在產品或服務中導入更多功能型塗料。
2015年納米塗料市場規模為22.5億美元，市場增長率為15.7%，預計2019年達到40.3億美元的市場規模。
納米塗料在臺灣已發展多年，長興化工、永光化學、永記造漆皆有開發納米塗料，應用層面廣泛，包含了防水、防油、抗汙等。此外臺灣納米自潔塗料發展相當成熟，許多衛浴公司皆已生產販售納米自潔馬桶，並領有政府核發的納米標章，如：隆昌窯業、電光企業、凱薩衛浴、國寶窯業等。
抗腐蝕塗料（Anti- Corrosive Coatings）
抗腐蝕塗料是一個關鍵的表面處理材料，廣泛的使用在各個領域，特別是鋼材與其他基底材料，防止基底材料受到腐蝕損害。抗腐蝕塗料被認為是“第一線防禦”，以保護基材表面防止由於水分、鹽份、氧化或暴露於各種環境或工業化學品而引起的腐蝕、損壞，並延長基材的整體壽命。
2015年抗腐蝕塗料市場規模為223億美元，市場增長率為4.5%，預計2019年達到266億美元的市場規模。
挪威北海地區因為其海域腐蝕環境與其他區域相比更為嚴重，也因此發展出具全球抗腐蝕塗料領先地位的廠商AkzoNobel(總部位於荷蘭)，生產高性能抗腐蝕塗料。
輕量化材料（Lightweight materials）
輕量化材料是包含軟鋼（mild steel）、高強度（high-strength, HS）和先進高強度（advanced high-strength, AHS）之鋼、鋁與鎂，也包含各種高強度纖維與樹脂之複合材料（fiber-reinforced plastics ,FRP），應用在車體、電子產品外殼、航天、建材等領域。
2015年輕量化材料市場規模為1,166億美元，市場增長率為13%，預計2019年超過兩千億美元的市場規模。
為了達到輕量化的效果，BMW i3是全球第一臺以碳纖維輕量化複合材料作為車體結構之汽車。臺灣中鋼公司生產的HS前已陸續導入至各車廠，並持續往更高強度鋼材來進行研發，且同步在汽車鋼板成形、結構設計等應用領域投入研發。
生物質材料（Bio-based Materials）
生物質材料系指以農作物、農業廢棄物或者海藻等生物資源作為最上游原物料所合成之化學材料。相較於傳統以化石原料作為上游之化學材料，生物質材料被認為是可再生（renewable）的材料，此類物質在環境中較容易被回收再重新組造。目前在包裝、農業、衣物織品乃至於醫療器材都是生物質材料的應用領域。
2015年生物質材料市場規模為282億美元，預估市場增長率為4.1%，預計2019年達到336億美元的市場規模。臺灣有許多業者開發生物質材料，包括：遠東新（bio-EG、bio-PET）、中纖（bio-EG）、允友成（PLA）、瑞興（PLA）、漢達（PLA，神基科技之子公司）等。
自我修復材料（Self Healing Materials）
自修復材料是一類擁有結構上自癒合能力的智能材料，這種能力能修復由於長期的使用所造成的損害。發明這種材料的靈感源於在受傷後能自我修復的生物系統。自我修復材料可廣泛的應用於各項產品表面、汽車烤漆與內裝等各個領域。未來更有機會使用在建築、軍事與能源應用上。
自修復材料預估市場增長率為88.0%，預計2019年達到125億美元的市場規模。
量子點材料（Quantum Dot）
量子點材料指的是三維空間尺寸均為納米級的微小顆粒，由於尺寸極小其特性與其為大塊材狀態時的性質不同。調整粒徑的大小即可調整輸出光波的波長，量子點材料可以用於LCD中以提高色彩飽和度，也可以取代現有各式LED照明的螢光粉，其光譜品質優於一般的螢光材料。
目前量子點材料已製作薄膜應用在LCD領域以提高色彩。市場增長率為13%，預估到2019年，薄膜需求量達到8.2K 平方公里。臺灣有臺灣奈晶、優美特創新材料在做量子點材料，皆為新創公司屬於剛起步募資階段；華宏、迎輝在做QD Film。
量子點材料可廣泛的應用於生醫、化工、照明及顯示技術等各個領域，近年來相關的研究非常蓬勃。目前最熱切且預估最龐大的市場應用在於液晶顯示器產業。
水處理膜（Water Treatment Films）
RO膜（逆滲透膜）主要應用在海水淡化及工業處理，UF（Ultra Filtration）膜對於飲用水及都市化淨水與廢水處理工程應用上。
新興的正滲透（Forward Osmosis, FO）技術是由以含有特定溶質作為高濃度的提取液（Draw Solution），直利用溶液相對之滲透壓（由低至高）來驅動水的傳輸，稀釋高濃度的提取液，再將提取液進行分離就可以獲得清水。FO不僅可用於海水淡化，也可以用在急難救助、廢水處理與發電。
水處理膜以UF與RO為主，自來水淨化、工廠用純水與廢水處理等都需要水處理膜。氣候變遷下，海水淡化成為另一水源；所使用的RO與FO膜將成為另一具發展空間的項目。2015年水處理膜市場為45.2億美元，市場增長率為10.7%，預估2019年市場規模達到68.0億美元。
閱讀更多 博太石墨 的文章
