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; I7 L0 m2 s) z0 k3 a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。 {: o" V# z( m' w) t# Z+ | Z2 G
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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。 g M- m+ `7 i" w& [
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。
) w5 j/ m/ `5 U8 |3 } 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)。 2 J/ F+ W* P$ l' B* q7 K6 O# V
1.石墨烯
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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。 ! |/ P( `9 {% R" A/ P2 L! o9 a1 a
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。
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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。
8 m. K1 W8 [$ O/ c* e m2、气凝胶 $ C% ~3 x) ?7 _6 e5 ^
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突破性:高孔隙率、低密度质轻、低热导率,隔热保温特性优异。8 u+ x0 Y% S6 }" p" Y3 @1 w8 N H$ p
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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。
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主要研究机构(公司):阿斯彭美国,W.R. Grace,日本Fuji-Silysia公司等 3 V" R% F. f/ R5 [* K( {* j
3、碳纳米管
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突破性:高电导率、高热导率、高弹性模量、高抗拉强度等。4 A* q$ A: w0 O' J' ~
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发展趋势:功能器件的电极、催化剂载体、传感器等。
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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。 3 d! U7 f" V6 [! v
4、富勒烯 d; k5 ~4 R2 i* S0 ]5 v
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。5 B% j3 {* P1 v0 B( k* V0 E$ L" B) Q
3 S+ |) Q9 E7 b2 K4 Z 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。
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主要研究机构(公司):Michigan State University,厦门福纳新材等。
9 ?7 H. b1 b/ ~, T, y1 V" o5、非晶合金 3 i; B5 D+ O2 K4 s% a- h" ~
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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。 # D5 w$ {- f+ S
发展趋势:在高频低损耗变压器、移动终端设备的结构件等。 2 B5 s& y) n0 g, {4 q+ Y; P
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。
* k7 G) t/ Z0 C/ l/ v+ v" j. h- G6、泡沫金属 $ v' g' u8 z0 K- C
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突破性: 重量轻、密度低、孔隙率高、比表面积大。 6 I2 p% m, Q! J9 Y5 X! 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。 3 m) e- U, l- G# a, N
主要研究机构(公司):Alcan(美国铝业),Rio Tinto,Symat,Norsk Hydro等 + c! D9 }7 d5 c/ C
7、离子液体
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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。 4 d: A2 ~; w, D* w2 \
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。 2 l& @1 M5 U" w; H! u' h I
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。 " J6 v( [( x8 l: S, Q& h
8、纳米纤维素
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Y1 f+ }) }* b! w' E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。
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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。
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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。
& O/ R5 X: K6 i- J k1 ~4 c9、纳米点钙钛矿
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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。
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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。 4 |" d8 b, R1 y
主要研究机构(公司):埃普瑞,AlfaAesar等 $ U0 B' R+ [6 F6 }
10、3D打印材料
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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。
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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。 * g$ F+ P7 e- X/ u4 w
主要研究机构(公司):Object公司,3DSystems公司,Stratasys公司,华曙高科等。
- y. b" E5 {% y4 a7 E' c11、柔性玻璃 + i; d% `4 W4 R: X4 C+ T: S
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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。
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发展趋势:未来柔性显示、可折叠设备领域,前景巨大。
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主要研究机构(公司):康宁公司,德国肖特集团等。 8 ~4 _$ M, f+ {3 ?$ f: }3 r
12、自组装(自修复)材料 6 S- n# T3 N9 E6 h1 E
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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。 $ I7 @+ q N' y
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。 $ R: g2 N2 R" |/ R& Z2 s
主要研究机构(公司):美国哈佛大学等 # I( T" v c/ k) {
13、可降解生物塑料 % H8 S( Y# X1 p4 i( b+ ]( E1 D7 `
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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。
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发展趋势:未来替代传统塑料,具有前景巨大。 $ [5 ?1 J4 E* j V, S Z) Y
主要研究机构(公司):Natureworks,Basf,Kaneka公司等 14、钛炭复合材料 + |1 C% g1 Z5 e" F
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。
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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。 # O* c, S% R6 }. ]
主要研究机构(公司):哈尔滨工业大学等。
5 j# T* ^! W! c- B/ ?15、超材料
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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。 & c, b, [! m3 t7 ~1 a$ ]
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。
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主要研究机构(公司):波音公司,Kymeta公司,深圳光启研究院等
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16、超导材料
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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。 # j9 c. W- u3 q
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。
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主要研究机构(公司):日本住友,德国Bruker,中科院等。 . L8 l% T5 t/ T2 m8 c0 z$ W% m
17、形状记忆合金 ( }% _# \$ ~( q$ K+ C3 M' r5 i* w
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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。 ! ~/ h* e" O$ L- Y9 e1 M
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。
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主要研究机构(公司):有研新材等
P- H9 a) Z! t) C18、磁致伸缩材料 & V+ W0 {- C) F! q' H) _6 e- \
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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。
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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。
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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 1 i& p/ t3 s: @3 A+ k2 G' T c7 l
19、磁(电)流体材料 4 K3 x" A" s" G3 v S! [" {
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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。 ! w) }; e3 X( F" 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。 0 Y% B8 b+ f5 @
主要研究机构(公司):美国ATA应用技术公司,日本松下等。 * J2 C$ A- K( v1 p) g
20、智能高分子凝胶 8 u% Y1 V) h2 c1 Z0 u
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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。 / O% e) Y$ v7 W8 D. ^
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。
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主要研究机构(公司):美国和日本大学。
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注:来源新材料在线,图片来自网络。
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