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未来十大具有潜力新材料
发布时间:2021-07-06 14:29 | 浏览次数:


  在现代社会石墨烯或能做到“彻底改变21世纪”。据有关专家分析,用石墨烯材料取代硅,计算机处理器的处理速度或将提升数百倍

  《新材料产业“十二五”规划》为许多材料在中国的发展指明了方向,并推出了十大具有创新潜力的新材料,包括:石墨烯、碳纤维、轻型合金、碳纳米管、超导材料、半导体材料、功能薄膜、智能材料、生物材料、特种玻璃。

  【石墨烯】

石墨烯

  石墨烯是目前发现的一种新型纳米材料。石墨烯被人们称为“黑金”,被誉为“新材料之王”,有些科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪。”

  然而一个有趣的现象是,石墨烯的诞生并不是什么“高大上”的科学技术,而是由英国曼彻斯特大学的两位科学家用透明胶带从石墨晶体上一层层“粘”出来的。

  石墨烯目前具有潜力的应用是替代硅用来制造计算机。据有关专家分析,用石墨烯取代硅材料,新型计算的处理性能将会提升数百倍。近日,美国麻省理工学院的科学家通过实验发现,在一定情况下,石墨烯能够被转化成具有独特功能的拓扑绝缘体材料。若这一研究走进制造业,有望带来一种制造量子计算机的新型方法。

  其次,石墨烯能促进超级电容器、锂离子电池的发展。据有关资料显示,元件中加入石墨烯材料,其电池容量能扩充5倍以上,并且在电池中加入石墨烯能大幅度提高导电性能。

  【碳纤维】

碳纤维

  随着国家对低碳环保产业的大力推行,碳纤维产品的需求量也将不断攀升。碳纤维强度大、密度低、耐老化、线膨胀系数小等特性使之在飞机制造等军工领域、汽车和医疗器械等工业领域、高尔夫球棒和自行车等体育休闲领域备受追捧。

  在十八届三种全会改革军队和国家安全机构的决定,加大了采购国防装备和安防设备的预期,这为碳纤维行业的发展带来了新的契机。中国军事领域对碳纤维的需求一直很大,作为现代战略武器制造必不可少的新材料之一,碳纤维及其复合材料在军工装备领域大量用于战略导弹、隐身战机、现代舰艇以及非杀伤性武器等方面的制造。

  【轻型合金】

轻型合金

  国家十二五期间,中国将重点发展新型高强轻型合金材料。该领域工程目标为,到2015年,关键新合金品种开发取得重大进展,形成高端铝合金材制造30万吨、高端钛合金材2万吨、高强镁合金压铸及型材和板材15万吨的生产能力。而2014年,是高强轻型合金达到该工程目标的管件年,其冲刺成果显著。

  钛合金,是一种在现代高端科技武器中占据重要位置的轻型合金。

  据有关资料显示,近年来在军用飞机制造中钛金属材料合计占用比例达到25%,而F-22战机中钛合金所占比例更是高达41%。钛金属具有高强度、高密度、延展性好、耐酸碱、耐腐蚀、无磁性等优越性能,被广泛应用于航空航天、化工、石油、电力等领域。

  除了钛合金之外,轻型合金还主要包括铝合金和镁合金等类别。铝合金使用时间较早,如今普及程度也很高,在汽车、轮船等领域也经常出现。

  而镁合金更是现今金属中质量比较轻的材料,是实现汽车轻量化的重要途径之一。

  【碳纳米管】

碳纳米管

  碳纳米管是一种种纳米材料,其重量轻、六边形结构,具有众多优异的力学、化学、物理学性能。

  碳纳米管除了用于模具,在内部填充金属、氧化物等所需物质外,还可用于纳米结构电子器件、热电材料、电池电极材料、低温高灵敏度传感器,生物分子载体、催化剂载体等领域的生产制造。

  【超导材料】

  超导材料是在特殊温度下,电阻消失的所需材料。生活中超导材料并不罕见,如铝、钙、硫、磷等材料都具有超导特性,只是实现这些材料超导性的条件比较苛刻。

  【半导体材料】

  今日,数字家居以及物联网的崛起促使了半导体产业的蓬勃发展。据有关咨询公司数据,2013年,家电半导体市场所需材料增幅达到12%,规模更是达到26亿美元,而去年这一数字为23亿美元。

  【功能薄膜】

  功能薄膜是先进高分子材料,产品种类众多,应用领域很广,在国家战略新兴产业中扮演着重要角色。目前,被人们看好的功能薄膜主要有光学薄膜、光伏薄膜、锂电池隔膜、水处理渗透膜、高阻隔包装膜等材料。

  【智能材料】

  你能想象有一天手机放在口袋里自己就能充电的场景吗,今日英国的科学家们利用智能材料就可以满足人们的这一愿望。

  2014年上半年,英国某大学和手机公司合作研发了一种便捷式充电器,只要将手机与口袋里的专用接头连接就可以充电。而该短裤是用智能面料聚合泡沫物料制作而成,它的作用能将人体运动时产能的能量转化为电能。

  【生物材料】

  在21世纪生物材料主要运用在医学领域,现在利用生物学材料可以生产出了大脑以外的所有人体器官。在市场上已经出现的有的产品包括人工眼角膜、心脏支架、心脏起搏器、人工硬脑膜等。

  【特种玻璃】

  特种玻璃包括光伏玻璃和超薄玻璃,在十三五规划的推动下也将迎来新的发展契机。随着移动设备产业的普及发展,人们对高性能玻璃的需求量也在增大,如用于显示屏的平面玻璃,用于光折射的传导玻璃等

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