未來(lái)十大具有潛力新材料

2016-04-26 點(diǎn)擊數(shù)：2668

石墨烯或?qū)⒏淖?1世紀(jì)。據(jù)相關(guān)分析，用石墨烯取代硅，計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會(huì)快數(shù)百倍。
《新材料產(chǎn)業(yè)十二五規(guī)劃》為許多的材料在中國(guó)未來(lái)的發(fā)展指明了方向，本期將沉淀前段時(shí)間一直以來(lái)材料科學(xué)的調(diào)查研究精華，為跨越三個(gè)階段的新材料研究列出期終榜單。
2012年，工信部發(fā)布的《新材料產(chǎn)業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃》將石墨烯作為前沿新材料之一。科技重大專項(xiàng)、973計(jì)劃也圍繞石墨烯部署了一批重大項(xiàng)目。業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，石墨烯規(guī)模未來(lái)能達(dá)到萬(wàn)億元以上。
另一個(gè)火熱的新材料，是碳纖維及其復(fù)合材料。
隨著低碳經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，碳纖維產(chǎn)品的需求也將不斷攀升。碳纖維強(qiáng)度大、密度低、線膨脹系數(shù)小等特性使之在飛機(jī)制造等軍工領(lǐng)域、汽車和醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域、高爾夫球棒和自行車等體育休閑領(lǐng)域備受追捧。
第三種新材料，是輕型合金，主要包括鋁合金、鎂合金和鈦合金。這三種輕型合金由于輕量化、高強(qiáng)度等特點(diǎn)，已經(jīng)在越來(lái)越多的領(lǐng)域開(kāi)始取代傳統(tǒng)的鋼才和重型合金。據(jù)資料顯示，近年來(lái)我國(guó)批量生產(chǎn)的軍用飛機(jī)機(jī)體和發(fā)動(dòng)機(jī)用鈦質(zhì)量合計(jì)占比達(dá)25%，而F-22鈦合金占比更是高達(dá)41%.預(yù)計(jì)到2015年，關(guān)鍵新合金品種開(kāi)發(fā)取得重大突破，形成高端鋁合金材30萬(wàn)噸、高端鈦合金材2萬(wàn)噸、高強(qiáng)鎂合金壓鑄及型材和板材15萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力。
第四種新材料是功能性膜材料。根據(jù)科技部《高性能膜材料科技發(fā)展十二五專項(xiàng)規(guī)劃》，預(yù)期至2015年膜產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)達(dá)千億元規(guī)模，十二五期間年均增長(zhǎng)率30%，市場(chǎng)前景廣闊。
此外，碳納米管、超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體材料、智能材料、生物材料和特種玻璃都是目前最為火熱和潛力的新材料品種。
新材料中，石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅(jiān)硬、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能的一種新型納米材料。石墨烯被稱為黑金，是新材料，科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將改變21世紀(jì)。
有趣的是，石墨烯誕生并沒(méi)有使用高大上的科學(xué)技術(shù)，而是由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家用透明膠帶從石墨晶體上粘出來(lái)的。
石墨烯目前最有潛力的是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來(lái)生產(chǎn)未來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。據(jù)相關(guān)分析，用石墨烯取代硅，計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會(huì)快數(shù)百倍。而近日，美國(guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在特定情況下，石墨烯能夠被轉(zhuǎn)化成具有獨(dú)特功能的拓?fù)浣^緣體。這一研究發(fā)現(xiàn)，有望帶來(lái)一種制造量子計(jì)算機(jī)的新方法。
其次，石墨烯能助力超級(jí)電容器、鋰離子電池的發(fā)展。據(jù)相關(guān)資料顯示，加入石墨烯材料，同等體積的電容可擴(kuò)充5倍以上的容量，而鋰電池電極中加入石墨烯則可大幅度提高其導(dǎo)電性能。此外，石墨烯還可應(yīng)用于電路、觸摸屏、基因測(cè)序以及制造出羽翼般超輕型飛機(jī)、超堅(jiān)韌防彈衣等領(lǐng)域。

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