9 D8 S% h* `6 Q7 j6 D! N. z, n, A, q) X& T7 F5 N/ g
% s# @9 x- ?9 B% t3 @石墨烯、碳纳米管、非晶合金、泡沫金属、离子液体……20种新材料,为材料工业工业发展带来无限机遇。 , b+ L7 T9 G, `6 G3 h
; \1 T% ^) T2 ^% F. v; }" p 材料工业是国民经济的基础产业,新材料是材料工业发展的先导,是重要的战略性新兴产业。
. i$ D, T" O- q$ K! c) ^/ t 今天,科技革命迅猛发展,新材料产品日新月异,产业升级、材料换代步伐加快。新材料技术与纳米技术、生物技术、信息技术相互融合,结构功能一体化、功能材料智能化趋势明显,材料的低碳、绿色、可再生循环等环境友好特性倍受关注。
+ {. j/ O$ z" }( K4 ? 综合国内外知名研究机构和公司研究进展、科技媒体评论以及行业热点研究初选出20大新材料,以下为相关材料的详细信息(排名不分先后)。 & V5 h5 g; q4 r
1.石墨烯
: ~6 u0 m, v, a5 w8 l& Q4 U
* S9 ^1 `8 n% }) s+ d. R5 R) J' ^
突破性:非同寻常的导电性能、极低的电阻率极低和极快的电子迁移的速度、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性。
- @- D z+ I4 v3 R5 |
发展趋势:2010年诺贝尔物理学奖造就近年技术和资本市场石墨烯炙手可热,未来5年将在光电显示、半导体、触摸屏、电子器件、储能电池、显示器、传感器、半导体、航天、军工、复合材料、生物医药等领域将爆发式增长。
; c* U! @* X: {( a
主要研究机构(公司):Graphene Technologies,Angstron Materials,Graphene Square,常州第六元素,宁波墨西等。 # @ V8 I" \/ W7 t4 }( S% a0 G
2、气凝胶 w8 o4 B7 {% f7 J
1 a: ?9 c- ]# X4 R% C( H
突破性:高孔隙率、低密度质轻、低热导率,隔热保温特性优异。
- _$ A7 W# E! z `% G5 ]- z
6 L+ o2 ~# B* A 发展趋势:极具潜力的新材料,在节能环保、保温隔热电子电器、建筑等领域有巨大潜力。 3 q; K0 K7 F' k; C# k" p- s
主要研究机构(公司):阿斯彭美国,W.R. Grace,日本Fuji-Silysia公司等 h& i2 B8 b$ O0 V; m9 `
3、碳纳米管 6 {' J9 H2 ]# ]* z9 G# Q! y9 T2 ^
# V. b6 ]- E! P' F7 F' g7 t
突破性:高电导率、高热导率、高弹性模量、高抗拉强度等。; q0 X1 H; Q/ ]% S7 f0 C3 a
* J* p, Z) O- j: x: I* x% S) p 发展趋势:功能器件的电极、催化剂载体、传感器等。
6 d- \0 Y1 H4 }1 \, d+ z6 y
主要研究机构(公司):Unidym, Inc.,Toray Industries,Inc.,Bayer Materials Science AG,Mitsubishi Rayon Co., Ltd.深圳市贝特瑞,苏州第一元素等。 6 ^5 D0 J% r8 A3 t3 Z
4、富勒烯 5 O3 `; t7 r1 v/ d Z
突破性:具有线性和非线性光学特性,碱金属富勒烯超导性等。% w0 R4 P* N: I9 c# |$ }. U
3 x+ _8 d. m, I8 L8 _% O
发展趋势:未来在生命科学、医学、天体物理等领域有重要前景,有望用在光转换器、信号转换和数据存储等光电子器件上。
- E$ P1 s. `! ]: K. H# s. V
主要研究机构(公司):Michigan State University,厦门福纳新材等。
/ G# }) g, p9 _5、非晶合金 ) p9 H3 ^* w5 g/ c3 n
3 K4 o* E8 l% H( h+ z2 r
突破性:高强韧性、优良的导磁性和低的磁损耗、优异的液态流动性。 7 C0 k" N( E2 V* H: o
发展趋势:在高频低损耗变压器、移动终端设备的结构件等。
- i5 p1 t' ~8 x0 R6 ?
主要研究机构(公司):Liquidmetal Technologies, Inc.,中科院金属所,比亚迪股份有限公司等。
7 E3 ~! a. D; f' z3 A8 o2 |: r6、泡沫金属 $ E1 N0 ~4 [) f+ \0 G
3 \( g& B6 [- `6 e( D
突破性: 重量轻、密度低、孔隙率高、比表面积大。 / K( v0 P5 U& Z' i+ w
发展趋势: 具有导电性,可替代无机非金属材料不能导电的应用领域;在隔音降噪领域具有巨大潜力。
- B) H5 N3 H w6 F) O! ^
主要研究机构(公司):Alcan(美国铝业),Rio Tinto,Symat,Norsk Hydro等
1 v8 F5 r3 G8 Z! {# o7、离子液体
+ G; X' D+ L+ P
4 x7 P# m5 q! c7 E
突破性:具有高热稳定性、宽液态温度范围、可调酸碱性、极性、配位能力等。
1 @- _$ {8 B3 r7 o5 w# b
发展趋势:在绿色化工领域,以及生物和催化领域具有广阔的应用前景。
( K- D1 b7 o0 J$ [# w5 c4 X6 ]
主要研究机构(公司):Solvent Innovation公司,巴斯夫,中科院兰州物理研究所,同济大学等。
1 k. \8 O' j$ d. M; U/ I8、纳米纤维素
; R5 v# [7 u, a$ @6 W/ G
% k8 a; y3 |4 @2 G0 K* n突破性:具有良好的生物相容性、持水性、广范围的pH值稳定性;具有纳米网状结构,和很高的机械特性等。 ' u! d$ g3 t, E* y, `4 e. C. j
发展趋势:在生物医学、增强剂、造纸工业、净化、传导与无机物复合食品、工业磁性复合物方面前景巨大。
5 t% W# w3 J- k9 d- _7 j
主要研究机构(公司):Cellu Force公司(加拿大),US Forest Service(美国林务局),Innventia公司(瑞典)等。 5 Z) q7 X$ ?8 n9 r+ R# `
9、纳米点钙钛矿 & H, r8 ~( t# s, ?: \* D! ~
- t6 k5 r; x3 j) V$ B% A, t
突破性:纳米点钙钛矿具有巨磁阻、高离子导电性、对氧析出和还原起催化作用等。
d- Z: G* @; }/ u: V# h& ~
发展趋势:未来在催化、存储、传感器、光吸收等领域具有巨大潜力。 8 R, k! b4 H% R t' ~9 ~1 G
主要研究机构(公司):埃普瑞,AlfaAesar等
, p4 K2 B, L6 e- f7 y
10、3D打印材料 # O! x1 Y1 U6 ^ ]2 i
8 t/ K( ^ y4 ~0 b8 H
突破性:改变传统工业的加工方法,可快速实现复杂结构的成型等。 4 k0 o4 N% z1 {3 P
发展趋势:革命性成型方法,在复杂结构成型和快速加工成型领域,有很大前景。
6 B7 R9 p5 ^4 U/ R: z; }
主要研究机构(公司):Object公司,3DSystems公司,Stratasys公司,华曙高科等。 y; l( U& |2 v6 a" o
11、柔性玻璃
9 ]6 D. X+ O7 R' G9 c, b
2 }8 z: t9 G9 ~1 L
突破性:改变传统玻璃刚性、易碎的特点,实现玻璃的柔性革命化创新。
3 h$ T* i3 p! c" F
发展趋势:未来柔性显示、可折叠设备领域,前景巨大。
% d" y8 w& S$ n- ]8 M, |
主要研究机构(公司):康宁公司,德国肖特集团等。 ! C4 B1 D4 f+ s0 J
12、自组装(自修复)材料 1 J( L4 e0 w& A, s* g
) ~ B& N4 p: [( T
( t1 I* x% g$ L/ J/ ^7 F
突破性:材料分子自组装,实现材料自身“智能化”,改变以往材料制备方法,实现材料的自身自发形成一定形状和结构。 ' D( G J7 ], N* k$ N0 V M E% i7 ?
发展趋势:改变传统材料制备和材料的修复方法,未来在分子器件、表面工程、纳米技术等领域有很大前景。 ( Z% \* ~" [9 f, I: L
主要研究机构(公司):美国哈佛大学等 2 K3 d. g, h2 b. D. y
13、可降解生物塑料 8 {8 C; i7 D( x- ~8 U7 O
% w* o) m- E( M, {. C5 q& c
突破性:可自然降解,原材料来自可再生资源,改变传统塑料对石油、天然气、煤炭等化石资源的依赖,减少环境污染。
! d9 s- Y( s3 u N1 l8 x( J2 \. |
发展趋势:未来替代传统塑料,具有前景巨大。
# j a* a) \# W9 K: h3 T7 K. v
主要研究机构(公司):Natureworks,Basf,Kaneka公司等 14、钛炭复合材料
# S# S; i5 q0 s& b& |, Y+ x" O
突破性:具有高强度、低密度,以及耐腐蚀性优异等性能,在航空及民用领域前景无限。 / F2 q; ~8 D2 ]/ L
发展趋势:未来在轻量化、高强度、耐腐蚀等环境应用潜力广泛。
5 g8 C' Z8 V M" i R# C
主要研究机构(公司):哈尔滨工业大学等。
( ^% Q. a0 b* x% ~& m6 I15、超材料 K, ?4 d8 n* X! N1 O0 Z: p
突破性:具有常规材料不具有的物理特性,如负磁导率、负介电常数等。
! B5 G8 c! @; o1 [$ N9 {
发展趋势: 改变传统根据材料的性质进行加工的理念,未来可根据需要来设计材料的特性,潜力无限、革命性。 ' _$ g0 K( h* B, I, ?0 E
主要研究机构(公司):波音公司,Kymeta公司,深圳光启研究院等
3 }5 C: [/ Y! i/ f
16、超导材料 . n, R! d1 G; F! W: t0 s' n# g! j
g) x, b) ^9 w7 j$ t
突破性:超导状态下,材料零电阻,电流不损耗,材料在磁场中表现抗磁性等。 & s% |. e4 L2 e6 [
发展趋势:未来如突破高温超导技术,有望解决电力传输损耗、电子器件发热等难题,以及绿色新型传输磁悬技术。
* R, H8 R/ @' I8 W* s& V
主要研究机构(公司):日本住友,德国Bruker,中科院等。
% i" i/ y! C; P1 _4 o5 f17、形状记忆合金
* V% V1 Y7 }+ i/ P) E. H( W+ B
8 j. i9 R4 A, y6 u7 g5 L
突破性:预成型后,在受外界条件强制变形后,再经一定条件处理,恢复为原来形状,实现材料的变形可逆性设计和应用。
$ N) v1 |' g' a" i% h" M1 p/ j
发展趋势: 在空间技术、医疗器械、机械电子设备等领域潜力巨大。
' l, u7 G9 c! A. _( e; H) C( k
主要研究机构(公司):有研新材等 ; }* m {/ E7 F1 H8 U- ^" z3 h
18、磁致伸缩材料
' _5 R9 D8 Z w" y3 u y% o+ g; t* S2 p( o! F0 s8 V
3 u- d2 W/ `4 g8 E4 r6 r; c @& r+ ~
突破性: 在磁场作用下,可产生伸长或压缩的性能,实现材料变形与磁场的相互作用。 & W4 l( `) [: b6 L, }
发展趋势: 在智能结构器件、减震装置、换能结构、高精度电机等领域,应用广泛,有些条件下性能优于压电陶瓷。
7 p# q U2 P! A/ O* W% ^0 @ h$ w5 p
主要研究机构(公司):美国ETREMA公司,英国稀土制品公司,日本住友轻金属公司等
" P, S! e5 e4 @) N' w$ a19、磁(电)流体材料 : I3 k8 m0 K( O! g9 a
- B& k! G3 S0 ^3 x9 J/ F
突破性: 液态状,兼具固体磁性材料的磁性,和液体的流动性,具有传统磁性块体材料不具备的特性,和应用。 ' u' L2 a F5 C- D
发展趋势: 应用于磁密封、磁制冷、磁热泵等领域,改变传统密封制冷等方式。 . `8 l7 u7 v/ G# Q% d1 _4 @! g
主要研究机构(公司):美国ATA应用技术公司,日本松下等。
3 t z E% X$ P! W20、智能高分子凝胶
0 Q# k5 V$ @' T
! Q2 t) ^! c% f0 ^) Z! E" d
突破性: 能感知周围环境变化,并能做出响应,具有类似生物的反应特性。
/ C: H8 ^! e" |1 `3 z
发展趋势: 智能高分子凝胶的膨胀-收缩循环可用于化学阀、吸附分离、传感器和记忆材料;循环提供的动力用来设计“化学发动机”; 网孔的可控性适用于智能药物释放体系等。
6 @5 I% ~& A0 d4 G! L% W
主要研究机构(公司):美国和日本大学。 ! k* Y. b* ^, g' c" _# \
注:来源新材料在线,图片来自网络。
8 B' v. c5 s, b. G6 d; m+ ^" z |