钴在集成电路中的核心应用集中于晶体管接触层硅化物与先进互连层。在晶体管层面，钴硅化物（CoSi₂）曾广泛用于90nm至28nm节点源/漏/栅极接触，凭借极低界面接触电阻显著降低RC延迟；但随着14nm及以下节点对硅消耗与热稳定性的严苛要求，镍硅化物（NiSi）及镍铂硅化物（NiPtSi）成为主流，钴硅化物仅保留于高压器件等特殊工艺窗口。在7nm及以下节点的互连结构中，虽然钴互连电阻率通常略高于铜，但钴因抗电迁移性能比铜高3倍-5倍（在10⁷ A/cm²级电流密度下仍保持稳定），并通过ALD（原子层沉积）/CVD（化学气相沉积）实现<15nm线宽的无缝填充，钴逐步替代铜用于底层高密度互连层（M0/M1）布线，同时取代钨作为V0/V1通孔栓塞；需注意的是，钴的替代严格局限于底层高密度互连层，上层较宽金属层仍依赖铜以平衡成本与性能。

钴在新能源领域主要扮演三元正极（NCM/NCA）的“结构稳定剂”角色。尽管质量占比通常仅5–10%，钴却通过抑制 Ni²⁺/Li⁺阳离子混排和稳定层状晶格，显著延缓高电压循环中的晶格崩塌，在相同测试条件下，使NCM622（镍钴锰酸锂：LiNi_0·6Co_0·2Mn_0·2O₂）在100次循环后容量保持率约92%，较NCM811（镍钴锰酸锂：LiNi_0·8Co_0·1Mn_0.1O₂）高7–8%。同时，钴提高复合电极电子导电性并降低界面阻抗，2C倍率下放电容量保持率可达90%左右。

电动汽车动力电池仍以三元体系为主流。钴作为“安全阀”元素通过双重机制发挥作用：在体相中，钴抑制Ni2+/Li+阳离子混排（混排率＜5%），维持层状结构完整；在界面处，钴诱导形成富含Co-O的稳定CEI膜，显著降低热失控风险。

尽管高镍化使钴质量占比由NCM523（镍钴锰酸锂：LiNi_0·5Co_0·2Mn_0·3O₂）的12–20%降至NCM811（镍钴锰酸锂：LiNi_0·8Co_0·1Mn_0.1O₂）的6%（NCMA含铝掺杂技术可进一步降至5%以下），钴仍确保电池在3C快充、长循环后保持优异稳定性，且低温性能显著优于无钴磷酸铁锂体系，满足车规级寿命要求。面向资源安全，格林美开发的“物理破碎+化学浸出”技术，使钴回收率达98%；欧盟《电池与废电池法规》强制要求2031年后动力电池再生钴占比≥16%。此外，虽然无钴电池技术成为全球动力电池发展的重要方向之一，但在短期内，因无钴材料能量密度不足、电压衰减未解，高端长续航车型仍依赖低钴高镍三元体系。钴在新能源汽车领域短期内仍难被完全取代。

钴在新材料领域应用广泛。硬质合金中，钴（含量3%～30%）在烧结时润湿WC（碳化钨）晶界，抑制裂纹扩展，使合金兼具高硬度与韧性，用于航空发动机叶盘加工刀具、深井钻头及新能源汽车硅钢片冲压模具。在高温钴基合金中，传统钴基体（如GH4586）通过Laves相（拉维斯相）与M₂₃C₆碳化物协同强化，850℃短时抗拉强度达720 MPa；新型γ′相强化合金（如ZGH688）已实现实验室突破。该合金在熔融铅铋静态环境中腐蚀速率低于5μm/年，已用于航空导向叶片耐磨覆层、抗硫开裂石化阀座、第四代核反应堆包壳管及耐温980℃（更高温度需涂层）退火炉辊。表面工程方面，激光熔覆钴基合金（如Stellite-6）使海上油气阀门在含H₂S/CO₂环境中耐蚀寿命倍增；电子束选区熔化（EBM）可近净成形燃烧室多孔结构，热疲劳寿命提升50%。面向未来，钴基高熵合金设计通过多组元协同效应抑制有害相析出，正在推进相关技术发展以满足航空航天与核能极端工况需求。

在工业母机中，钴的作用集中于刀具、导轨与主轴三大环节。刀具层面，钴作为WC硬质合金的粘结相，烧结后形成韧性金属膜，既传递切削载荷又缓冲热冲击，使刀片在高速干式切削时仍保持刃口完整和微米级轮廓精度。导轨方面，当直线导轨因重载磨损，激光熔覆 WC-Co合金（碳化钨-钴硬质合金）粉末可在部分受损区域重建致密耐磨层，经精磨后表面粗糙度恢复至原始水平，直接回装龙门加工中心即可复产，大幅缩短停机时间。主轴轴承则采用梯度钴设计：内层富钴区提供红硬性，外层低钴复合层吸收冲击，通过热等静压扩散烧结实现无界面结合，有效抑制热裂纹萌生并保持高速运转下的动态平衡。随着细晶 WC-Co复合烧结、梯度涂层及近净成形技术的迭代，钴已从单纯粘结剂升级为工业母机性能调控枢纽，持续支撑高端装备的长寿命、高精度与复合加工需求。

钴在人工智能领域的作用横跨硬件支撑与芯片功能两大维度。硬件层面，钴基高温合金（如L-605）通过Laves相（拉维斯相）与固溶强化，在980℃级高温下为服务器电源支架等部件提供抗氧化与蠕变强度，但其导热系数远低于铜/银，故不用于散热器核心。芯片制造环节，钴凭借优异抗电迁移与深宽比填充能力，于7 nm及以下节点选择性替代钨/铜，用于晶体管接点与最底层互连，降低通路电阻并减少信号延迟，提升AI芯片算力密度。5N级高纯钴靶材通过溅射沉积CoCrPt等铁磁薄膜，支撑硬盘存储密度突破2 Tb/in²并助力AI加速器磁性元件。神经形态计算方面，钴原子网络实验可模拟神经元放电行为，钴掺杂氧化锌忆阻器已验证伤害感受器功能，均为类脑芯片与仿生感知系统提供材料基础，但仍处于实验验证阶段，尚无商用芯片采用。

钴在生物技术领域的核心价值集中于医药治疗、诊断技术、植入材料及环保催化四大方向。在医药领域，钴是维生素B₁₂的必需组分，其价态变化（Co⁺/Co²⁺/Co³⁺）激活甲硫氨酸合酶和甲基丙二酰辅酶A变位酶，用于治疗恶性贫血、糖尿病神经病变及甲基丙二酸血症，全球医药级氰钴胺/甲钴胺年产量达数十吨级。在诊断技术中，钴基材料凭借独特的磁学与配位特性实现高灵敏度检测：羧基化CoFe₂O₄纳米晶利用钴的高磁矩将外泌体捕获信噪比提升10倍；Salen（双水杨醛缩乙二胺）型钴配合物通过H₂S触发的配体置换实现活细胞硫化氢动态监测；钴-MOF/碳化钒水凝胶可同时检测血清中左旋甲状腺素（5.6 nM）和卡马西平（6.7 nM）。在植入材料领域，钴基合金（如CoCrMo）因优异的生物相容性和机械强度广泛应用于人工关节，含铜钴合金（如CoCrWNi-Cu）通过释放Cu⁺⁺抑制细菌生物膜形成，使耐甲氧西林金黄色葡萄球菌粘附率降低80%以上。在环保技术中，醋酸钴作为自由基激活剂提升微生物对低密度聚乙烯的降解效率2.32倍；微生物浸出技术则用于低品位钴矿资源回收，缓解中国钴资源贫乏困境。尽管钴基纳米诊断剂等部分技术仍处于实验室阶段，其在精准医疗和绿色催化中的转化潜力已获实证支撑。

在5G/6G移动通信体系中，钴通过软磁合金、永磁体和薄膜三种形态发挥关键支撑作用。钴基非晶/纳米晶合金凭借其高磁导率和低高频损耗特性，被制成射频前端的磁芯与共模电感，有效抑制寄生干扰的同时将高频器件体积显著缩小，精准适配通信设备的小型化演进需求。此外，Sm₂Co₁₇型永磁体为基站环形器提供-50℃~150℃宽温域恒定偏置磁场，其磁通量温度系数稳定保持在＜-0.03%/℃，确保功率放大器在极端环境温度波动下持续输出稳定信号，且材料自身无需额外镀层即可耐受基站高温高湿工况。在芯片层面，纳米钴膜用于（2.5D/3D集成）的高端AI/通信芯片先进封装（如CoWoS）工艺中，充当铜互连的扩散阻挡层，通过抑制高温回流焊时的铜－硅原子迁移现象，将微带线寿命周期延长30%——该技术主要应用于半导体芯片级封装环节，而非直接作用于基站射频走线。正是这三类形态的协同作用，使钴材料从信号纯净度优化、功率稳定性保障到芯片级可靠性提升形成完整技术闭环，共同构筑了毫米波高频高速通信不可或缺的物理基石。