① 新材料有哪些
新材料新世界
防火資源網第二期專題:新材料
20世紀以來,新材料的使用改變著人類的生活習慣與生活方式。金屬新材料、復合新材料、化工新材料、信息新材料、纖維新材料等豐富多彩。新建築材料的出現,為人類創造了更加美觀而舒適的居住條件。新材料還促進了交通運輸條件的改善,它使得火車與飛機更加快捷,而汽車則為人類的個性化生活提供了前提條件。生物材料為人類提供了新的醫療手段,同時也為人類提供了新的健康概念。新的合成纖維的出現,使人類超越自然纖維單一途徑獲取更加豐富多彩的紡織品和服裝;具有各種特殊功能的合成冼滌劑,使人類的生活更加清潔;信息材料的發展,豐富了人類的通信手段,改變著人們的交流方式,而且深刻地影響著人類的生活方式,它不僅使人們能夠在現實空間,而且能夠在虛擬空間里創造自己的個性化生活。新材料還為人類的航空航天事業提供了前提條件,為人類實現拓展生存空間和消解人類孤獨提供可能的機會。
由國家工信部和黑龍江省人民政府共同主辦的第一屆中國國際新材料產業博覽會2011年9月7日在哈爾濱召開。本屆博覽會以「新材料、新機遇、新發展」為主題,旨在落實《國務院關於加快培育和發展戰略性新興產業的決定》,解讀《新材料產業「十二五」發展規劃》會,展示我國新材料產業發展水平,促進企業溝通信息,推動行業技術合作,加強地方工作交流,引導新材料產業持續快速健康發展。
《新材料產業「十二五」發展規劃》勢必帶動我國新材料行業的發展,各大門戶網站也紛紛對新材料進行詳細的跟蹤報道,如防火資源網的「新材料新世界」專題等。
材料及新材料的定義
材料是可以用來直接製造有用物件,構件或器件的物質。其形態可以是固體、液體、氣體;
新材料是指新出現的或正在發展中的,具有傳統材料所不具備的優異性能和特殊功能的材料;或採用新技術(工藝,裝備),使傳統材料性能有明顯提高或產生新功能的材料;一般認為滿足高技術產業發展需要的一些關鍵材料也屬於新材料的范疇。
新材料的意義
新材料是我國重點推進的戰略性新興產業之一,對於支撐整個戰略性新興產業發展,促進傳統產業轉型升級,保障國家重大工程建設,具有重要戰略意義。我國將大力發展新材料產業,新材料產業的市場發展前景將十分廣闊。高雲虎圍繞著「十二五」期間新材料產業的發展目標、發展重點、產業布局和保障措施等內容做了解讀。「十二五」期間,我國將加大新材料的推廣應用和市場培育力度。加快發展科技含量高、產業基礎好、市場潛力大的關鍵新材料,選擇最有可能率先突破和做大做強的領域給予重點推進,並在產業布局上做出合理謀劃。
新材料戰略性
新材料是戰略性新興產業發展的支撐和保障,更是推動技術創新的先導。十二五期間,新材料發展將圍繞國民經濟和社會發展重大需求,以加快材料工業省級換代為主攻方向,以提高新材料自主創新能力為核心,以新型功能材料、高性能結構材料和先進復合材料為發展重點,通過產學研用相結合,大力推進科技含量高、市場前景廣、帶動作用強的新材料產業規模化發展,加快完善新材料產業創新發展政策體系,為戰略性新興產業發展、國家重大工程建設和國防科技工業提供支撐和保障。
新材料為人類的生活提供了最基本的服務,新材料在種類上的擴展和功能上的發掘,為工業經濟的持續發展提供了必不可少的支持,從而極大地推動了人類社會的發展,而且,隨著新工藝與新技術的迅速發展,新材料產業對於現代生活的影響遠不止於此。
新材料市場分析
據透露,「十二五」期間我國將推廣30個重點新材料品種,實施若干示範推廣應用工程。形成10個產值過150億元的綜合性龍頭企業,20個超過50億元的專業性骨幹企業。新材料產品綜合保障能力提高到70%,關鍵新材料保障能力達到50%。
② 新材料有哪些
新材料有:石墨烯、氣凝膠、碳納米管、富勒烯、非晶合金、泡沫金屬、離子液體、納米纖維素、納米點鈣鈦礦等等。
詳細介紹幾款:
1.石墨烯
突破性:非同尋常的導電性能、極低的電阻率極低和極快的電子遷移的速度、超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性。
發展趨勢:2010年諾貝爾物理學獎造就近年技術和資本市場石墨烯炙手可熱,未來5年將在光電顯示、半導體、觸摸屏、電子器件、儲能電池、顯示器、感測器、半導體、航天、軍工、復合材料、生物醫葯等領域將爆發式增長。
2.氣凝膠
突破性:高孔隙率、低密度質輕、低熱導率,隔熱保溫特性優異。
發展趨勢:極具潛力的新材料,在節能環保、保溫隔熱電子電器、建築等領域有巨大潛力。
3.碳納米管
突破性:高電導率、高熱導率、高彈性模量、高抗拉強度等。
發展趨勢:功能器件的電極、催化劑載體、感測器等。
4.富勒烯
突破性:具有線性和非線性光學特性,鹼金屬富勒烯超導性等。
發展趨勢:未來在生命科學、醫學、天體物理等領域有重要前景,有望用在光轉換器、信號轉換和數據存儲等光電子器件上。
5.非晶合金
突破性:高強韌性、優良的導磁性和低的磁損耗、優異的液態流動性。
發展趨勢:在高頻低損耗變壓器、移動終端設備的結構件等。
③ 新材料包括哪些類型
新材料(或稱先進材料)是指那些新近發展或正在發展之中的具有比傳統材料的性能更為優異的一類材料 新材料按組分,有金屬材料、無機非金屬材料(如陶瓷、砷化鎵半導體等)、有機高分子材料、先進復合材料四大類。按材 料性能分,有結構材料和功能材料。結構材料主要是利用材料的力學和理化性能,以滿足高強度、高剛度、高 硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求;功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應, 以實現某種功能,如半導體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和製造原子彈、氫彈的核材料等
④ 新材料產業的材料分類
新材料作為高新技術的基礎和先導,應用范圍極其廣泛,它同信息技術,生物技術一起成為二十一世紀最重要和最具發展潛力的領域.同傳統材料一樣,新材料可以從結構組成,功能和應用領域等多種不同角度對其進行分類,不同的分類之間相互交叉和嵌套.
新材料主要有傳統材料革新和新型材料的推出構成,隨著高新技術的發展,新材料與傳統材料產業結合日益緊密,產業結構呈現出橫向擴散的特點.
新材料的分類:按照應用領域來分,一般把新材料歸為以下幾大類:
1 信息材料
電子信息材料及產品支撐著現代通信,計算機,信息網路,微機械智能系統,工業自動化和家電等現代高技術產業.電子信息材料產業的發展規模和技術水平,在國民經濟中具有重要的戰略地位,是科技創新和國際競爭最為激烈的材料領域.微電子材料在未來10~15年仍是最基本的信息材料,光電子材料將成為發展最快和最有前途的信息材料.信息材料主要可以分為以下幾大類:
集成電路及半導體材料:以硅材料為主體,新的化合物半導體材料及新一代高溫半導體材料也是重要組成部分,也包括高純化學試劑和特種電子氣體;光電子材料:激光材料,紅外探測器材料,液晶顯示材料,高亮度發光二極體材料,光纖材料等領域;新型電子元器件材料:磁性材料,電子陶瓷材料,壓電晶體管材料,信息感測材料和高性能封裝材料等.
當前的研究熱點和技術前沿包括柔性晶體管,光子晶體,SiC,GaN,ZnSe等寬禁帶半導體材料為代表的第三代半導體材料,有機顯示材料以及各種納米電子材料等.
2 能源材料
全球范圍內能源消耗在持續增長,80%的能源來自於化石燃料,從長遠來看,需要沒有污染和可持續發展的新型能源來代替所有化石燃料,未來的清潔能源包括氫能,太陽能,風能,核聚變能等.解決能源問題的關鍵是能源材料的突破,無論是提高燃燒效率以減少資源消耗,還是開發新能源及利用再生能源都與材料有著極為密切的關系.
傳統能源所需材料:主要是提高能源利用效率,現在集中在要發展超臨界蒸汽發電機組和整體煤氣化聯合循環技術上,這些技術對材料的要求都十分苛刻,如工程陶瓷,新型通道材料等;氫能和燃料電池:氫能生產,儲存和利用所需的材料和技術,燃料電池材料等;綠色二次電池:鎳氫電池,鋰離子電池以及高性能聚合物電池等新型材料;太陽能電池:多晶硅,非晶硅,薄膜電池等材料;核能材料:新型核電反應堆材料.
新能源材料就材料種類主要包括專用薄膜,聚合物電解液,催化劑和電極,先進光電材料,特製光譜塑料和塗層,碳納米管,金屬氫化物漿料,高溫超導材料,低成本低能耗民用工程材料,輕質,便宜,高效的絕緣材料,輕質,堅固,復合結構材料,超高溫合金,陶瓷和復合材料,抗輻射材料,低活性材料,抗腐蝕及抗壓力腐蝕裂解材料,機械和抗等離子腐蝕材料.當前研究熱點和技術前沿包括高能儲氫材料,聚合物電池材料,中溫固體氧化物燃料電池電解質材料,多晶薄膜太陽能電池材料等.
3 生物材料
生物材料是和生命系統結合,用以診斷,治療或替換機體組織,器官或增進其功能的材料.它涉及材料,醫學,物理,生物化學及現代高技術等諸多學科領域,已成為21世紀主要支柱產業之一.
現在幾乎所有類型的材料在健康治療中都已得到應用,主要包括金屬和合金,陶瓷,高分子材料,復合材料和生物質材料.高分子生物材料是生物醫用材料中最活躍的領域;金屬生物材料仍是臨床應用最廣泛的承力植入材料,醫用鈦及其合金,以及Ni-Ti形狀記憶合金的研究與開發是一個熱點;無機生物材料近年來越來越受到重視.
目前,國際生物醫用材料研究和發展的主要方向,一是模擬人體硬軟組織,器官和血液等的組成,結構和功能而開展的仿生或功能設計與制備,二是賦予材料優異的生物相容性,生物活性或生命活性.就具體材料來說,主要包括葯物控制釋放材料,組織工程材料,仿生材料,納米生物材料,生物活性材料,介入診斷和治療材料,可降解和吸收生物材料,新型人造器官,人造血液等.
4 汽車材料
汽車用材在整個材料市場中所佔的比例很小,但是屬於技術要求高,技術含量高,附加值高的三高產品,代表了行業的最高水平.
汽車材料的需求呈現出以下特點:輕量化與環保是主要需求發展方向;各種材料在汽車上的應用比例正在發生變化,主要變化趨勢是高強度鋼和超高強度鋼,鋁合金,鎂合金,塑料和復合材料的用量將有較大的增長,汽車車身結構材料將趨向多材料設計方向.同時汽車材料的回收利用也受到更多的重視,電動汽車,代用燃料汽車專用材料以及汽車功能材料的開發和應用工作不斷加強.
5納米材料與技術
納米材料及技術將成為第5次推動社會經濟各領域快速發展的主導技術,21世紀前20年將是納米材料與技術發展的關鍵時期.納電子代替微電子,納加工代替微加工,納米材料代替微米材料,納米生物技術代替微米尺度的生物技術,這已是不以人的意志為轉移的客觀規律.
納米材料與科技的研究開發大部分處於基礎研究階段,如納米電子與器件,納米生物等高風險領域,還沒有形成大規模的產業.但納米材料及技術在電子信息產業,生物醫葯產業,能源產業,環境保護等方面,對相關材料的制備和應用都將產生革命性的影響..
6 超導材料與技術
超導材料與技術是21世紀具有戰略意義的高新技術,廣泛用於能源,醫療,交通,科學研究及國防軍工等重大領域.超導材料的應用主要取決於材料本身性能及其制備技術的發展.
目前,低溫超導材料已經達到實用水平,高溫超導材料產業化技術也取得重大突破,高溫超導帶材和移動通訊用高溫超導濾波子系統將很快進商業化階段.
7 稀土材料
稀土材料是利用稀土元素優異的磁,光,電等特性開發出的一系列不可取代的,性能優越的新材料.稀土材料被廣泛應用於冶金機械,石油化工,輕工農業,電子信息,能源環保,國防軍工等多個領域,是當今世界各國改造傳統產業,發展高新技術和國防尖端技術不可缺少的戰略物資.
具體包括:稀土永磁材料:其是發展最快的稀土材料,包括NdFeB,SmCo等,廣泛應用於電機,電聲,醫療設備,磁懸浮列車及軍事工業等高技術領域;貯氫合金:主要用於動力電池和燃料電池;稀土發光材料:有新型高效節能環保光源用稀土發光材料,高清晰度,數字化彩色電視機和計算機顯示器用稀土發光材料,和特種或極端條件下應用的稀土發光材料等;稀土催化材料:發展重點是替代貴金屬,降低催化劑的成本,提高抗中毒性能和穩定性能;稀土在其他新材料中的應用:如精密陶瓷,光學玻璃,稀土刻蝕劑,稀土無機顏料等方面也正在以較高的速度增長,如稀土電子陶瓷,稀土無機顏料等.
8新型鋼鐵材料
鋼鐵材料是重要的基礎材料,廣泛應用於能源開發,交通運輸,石油化工,機械電力,輕工紡織,醫療衛生,建築建材,家電通訊,國防建設以及高科技產業,並具有較強的競爭優勢.
新型鋼鐵材料發展的重點是高性鋼鐵材料.其方向為高性能,長壽命,在質量上已向組織細化和精確控制,提高鋼材潔凈度和高均勻度方面發展.
9 新型有色金屬合金材料
主要包括鋁,鎂,鈦等輕金屬合金以及粉末冶金材料,高純金屬材料等.
鋁合金:包括各種新型高強高韌,高比強高比模,高強耐蝕可焊,耐熱耐蝕鋁合金材料,如Al-Li合金等;鎂合金:包括鎂合金和鎂-基復合材料,超輕高塑性Mg-Li-X系合金等;鈦合金材料:包括新型醫用鈦合金,高溫鈦合金,高強鈦合金,低成本鈦合金等;粉末冶金材料:產品主要包括鐵基,銅基汽車零件,難熔金屬,硬質合金等;高純金屬及材料:材料的純度向著更純化方向發展,其雜質含量達ppb級,產品的規格向著大型化方向發展.
10新型建築材料
新型建築材料主要包括新型牆體材料,化學建材,新型保溫隔熱材料,建築裝飾裝修材料等.國際上建材的趨勢正向環保,節能,多功能化方向發展.
其中玻璃的發展趨勢是向著功能型,實用型,裝飾型,安全型和環保型五個方向發展,包括對玻璃原片進行表面改性或精加工處理,節能的低輻射(Low—E)和陽光控制低輻射(Sun-E)膜玻璃等;此外,還包括節能,環保的新型房建材料,以及滿足工程特殊需要的特種系列水泥等.
11新型化工材料
化工材料在國民經濟中有著重要地位,在航空航天,機械,石油工業,農業,建築業,汽車,家電,電子,生物醫用行業等都起著重要的作用.
新型化工材料主要包括有機氟材料,有機硅材料,高性能纖維,納米化工材料,無機功能材料等;納米化工材料和特種化工塗料是近年來的研究熱點.精細化,專用化,功能化成了化工材料工業的重要發展趨勢.
12生態環境材料
生態環境材料是在人類認識到生態環境保護的重要戰略意義和世界各國紛紛走可持續發展道路的背景下提出來的,一般認為生態環境材料是具有滿意的使用性能同時又被賦予優異的環境協調性的材料.
這類材料的特點是消耗的資源和能源少,對生態和環境污染小,再生利用率高,而且從材料製造,使用,廢棄直到再生循環利用的整個壽命過程,都與生態環境相協調.主要包括:環境相容材料,如純天然材料(木材,石材等),仿生物材料(人工骨,人工器臟等),綠色包裝材料(綠色包裝袋,包裝容器),生態建材(無毒裝飾材料等);環境降解材料(生物降解塑料等);環境工程材料,如環境修復材料,環境凈化材料(分子篩,離子篩材料),環境替代材料(無磷洗衣粉助劑)等.
生態環境材料研究熱點和發展方向包括再生聚合物(塑料)的設計,材料環境協調性評價的理論體系,降低材料環境負荷的新工藝,新技術和新方法等.
13 軍工新材料
軍工材料對國防科技,國防力量的強弱和國民經濟的發展具有重要推動作用,是武器裝備的物質基礎和技術先導,是決定武器裝備性能的重要因素,也是拓展武器裝備新功能和降低武器裝備全壽命費用,取得和保持武器裝備競爭優勢的原動力.
隨著武器裝備的迅速發展,起支撐作用的材料技術發展呈現出以下趨勢:一是復合化:通過微觀,介觀和宏觀層次的復合大幅度提高材料的綜合性能;二是多功能化:通過材料成分,組織,結構的優化設計和精確控制,使單一材料具備多項功能,達到簡化武器裝備結構設計,實現小型化,高可靠的目的;三是高性能化:材料的綜合性能不斷優化,為提高武器裝備的性能奠定物質基礎;四是低成本化:低成本技術在材料領域是一項高科技含量的技術,對武器裝備的研製和生產具有越來越重要的作用.
⑤ 目前工業造型有哪些新材料
產品設計常用的六種塑料之重要特性及用途
ABS樹脂(無定形熱塑性塑料)
乳白色、半透明、良好的抗拉強度、耐沖擊性能、流動性能、表面硬度、剛性、耐熱性、低溫性能和電性能,成本適中 設備殼體、排水管道配件、汽車緩沖板材、頭燈罩、電冰箱(櫃)門內襯膽、行李箱、支承物品、電動工具和傢具面層等
聚丙烯PP(半結晶熱塑性塑料)
低成本日用塑料;密度最低的塑料;性能均衡,集電性能、耐熱性、剛性、韌性、耐化學葯品、尺寸穩定性、表面光澤性和熔體流動性於一體,且彎曲疲勞強度特別高;收縮率大、耐磨性較差、易低溫脆化 PP鉸鏈;儀器設備中的管材、攪拌器和泵殼體等;汽車風扇罩、風扇葉片、門板和坐席框架等;醫療器具、行李箱、玩具、包裝用品和家用器具等
聚乙烯PE(半結晶熱塑性塑料)
旋轉模塑行業使用的主要原料;低成本日用塑料、品級柔軟;耐葯品、水,電氣絕緣性能良好;耐熱及接觸印刷差
玩具、蓋罩、外殼、包裝材料、旋轉模塑箱、醫療設備、管材、大型容器、教室桌椅、戶外傢具、桶、容器和家用器具等
聚碳酸脂PC(無定形熱塑性塑料)
淡黃透明、優越的沖擊強度、尺寸穩定性好、模塑收縮率低、耐蠕變性好、耐熱性高、良好的電性能和自熄性、廢舊料可回收再利用;耐油和油脂性差、疲勞強度低、缺口敏感性高、易開裂 器械和工具殼體、電話、電視和船舶部件;汽車尾板、指示燈、頭燈支承固定裝置、儀錶板、裝飾帶和外殼體部件;交通指示燈罩、光學透鏡、微波爐器皿等
聚氯乙烯PVC(半結晶熱塑性塑料)
可以配料,良好的剛性和柔韌性,光學、加工和絕緣性能良好,耐熱性低、有一定的毒性 儀器設備、體育用品、電視機和電動機箱部件、管材配件、玩具、餐具、鞋後跟、信譽卡等
壓克力樹脂PMMA(無定形熱塑性塑料)
突出的光學透明性、良好的耐候性、機械強度、電性能和耐化學葯品性能、硬度85-105HRM、優良的絕緣性能、燃燒速度慢且不產生火花、易受強腐蝕溶劑腐蝕 設備面板、旋鈕和殼體、汽車透鏡、街道熒光燈、戶外標牌、船舶風擋、刻度盤、儀器儀表盤、銘牌、窗戶等
資料來源:本研究搜集整理二、 常用的塑料成型方式
在選擇塑料產品的成型方式時,應當根據塑料的種類(熱塑性或熱固性)以及產品的成本要求(產品成本的粗略估算:原材料成本×系數=產品成本[2])選用合適的成型方式。在產品設計中,常用的塑料成型方式按使用頻率由高到低排列依次為注射成型、壓製成型、擠出成型和吹塑成型。
⑥ 目前新材料有哪些
新材料綜述:
汽車:
http://www.bjkp.gov.cn/kjbgt/k10640-04.htm
新材料在線,包括如能源新材料,化工新材料,電子新材料,納米新材料,陶瓷新材料,航空新材料,紡織新材料等等。
由科技部、財政部和國家稅務總局共同編制的《中國高新技術產品目錄》於2000年8月正式發布。這是我國第一個較為系統、完整地函蓋了各領域高新技術產品,並具有詳盡的產品技術界定條件的目錄。
在目錄中,新材料共有十大類別,632項產品,約占總數的31%。
新材料高技術產品分類目錄
(一)金屬材料
(二)無機非金屬材料
(三)有機高分子材料及製品
(四)復合材料
(五)新型醫療器械
(六)新型能源及裝備
(七)核輻射產品
(八)同位素及應用產品
(九)核材料
(十)主要農副產品貯藏、加工新技術產品及其設備
新能源
按照各種能源在當代人類社會經濟生活中的地位,人們把能源分為常規能源和新能源兩大類。
常規能源為技術上比較成熟,已被人類廣泛利用,在生產和生活中起著重要作用的能源。例如煤炭、石油、天然氣、水能和核裂變能等。
新能源為目前尚未被人類大規模利用,還有待進一步研究試驗與開發利用的能源。例如太陽能、風能、地熱能、海洋能及核聚變能等。
所謂新能源,是相對而言的。現在的常規能源在過去也曾是新能源,今天的新能源將來也會成為常規能源。
參考資料:
http://www.chinarein.com/ndlk/ndqh/web/2004/docs/2004-09/2004-09-02.htm
⑦ 新材料的類型
復合新材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復合而成。20世紀40年代,因航空工業的需要,發展了玻璃纖維增強塑料(俗稱玻璃鋼),從此出現了復合材料這一名稱。50年代以後,陸續發展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合,構成各具特色的復合材料。超高分子量聚乙烯纖維的比強度在各種纖維中位居第一,尤其是它的抗化學試劑侵蝕性能和抗老化性能優良。它還具有優良的高頻聲納透過性和耐海水腐蝕性,許多國家已用它來製造艦艇的高頻聲納導流罩,大大提高了艦艇的探雷、掃雷能力,在國內思嘉新材料開發的復合新材料代表了國內的較高水平。除在軍事領域,在汽車製造、船舶製造、醫療器械、體育運動器材等領域超高分子量聚乙烯纖維也有廣闊的應用前景。該纖維一經問世就引起了世界發達國家的極大興趣和重視。
中國復合新材料的發展
中國復合材料發展潛力很大,但須處理好以下熱點問題。復合材料創新
復合材料創新包括復合材料的技術發展、復合材料的工藝發展、復合材料的產品發展和復合材料的應用,具體要抓住樹脂基體發展創新、增強材料發展創新、生產工藝發展創新和產品應用發展創新。到2007年,亞洲佔世界復合材料總銷售量的比例將從18%增加到25%,亞洲人均消費量僅為0.29kg,而美國為6.8kg,亞洲地區具有極大的增長潛力。
聚丙烯腈基纖維發展
中國碳纖維工業發展緩慢,從CF發展回顧、特點、國內碳纖維發展過程、中國PAN基CF市場概況、特點、「十五」科技攻關情況看,發展聚丙烯腈基纖維既有需要也有可能。
玻璃纖維結構調整
中國玻璃纖維70%以上用於增強基材,在國際市場上具有成本優勢,但在品種規格和質量上與先進國家尚有差距,必須改進和發展紗類、機織物、無紡氈、編織物、縫編織物、復合氈,推進玻纖與玻鋼兩行業密切合作,促進玻璃纖維增強材料的新發展。
開發能源、交通用復合材料市場
一是清潔、可再生能源用復合材料,包括風力發電用復合材料、煙氣脫硫裝置用復合材料、輸變電設備用復合材料和天然氣、氫氣高壓容器;二是汽車、城市軌道交通用復合材料,包括汽車車身、構架和車體外覆蓋件,軌道交通車體、車門、座椅、電纜槽、電纜架、格柵、電器箱等;三是民航客機用復合材料,主要為碳纖維復合材料。熱塑性復合材料約佔10%,主要產品為機翼部件、垂直尾翼、機頭罩等。中國未來20年間需新增支線飛機661架,將形成民航客機的大產業,復合材料可建成新產業與之相配套;四是船艇用復合材料,主要為遊艇和漁船,遊艇作為高級娛樂耐用消費品在歐美有很大市場,由於中國魚類資源的減少、漁船雖發展緩慢,但復合材料特有的優點仍有發展的空間。 有些材料當溫度下降至某一臨界溫度時,其電阻完全消失,這種現象稱為超導電性,具有這種現象的材料稱為超導材料。超導體的另外一個特徵是:當電阻消失時,磁感應線將不能通過超導體,這種現象稱為抗磁性。
一般金屬(例如:銅)的電阻率隨溫度的下降而逐漸減小,當溫度接近於0K時,其電阻達到某一值。而1919年荷蘭科學家昂內斯用液氦冷卻水銀,當溫度下降到4.2K(即-269℃)時,發現水銀的電阻完全消失,
超導電性和抗磁性是超導體的兩個重要特性。使超導體電阻為零的溫度稱為臨界溫度(TC)。超導材料研究的難題是突破「溫度障礙」,即尋找高溫超導材料。
以NbTi、Nb3Sn為代表的實用超導材料已實現了商品化,在核磁共振人體成像(NMRI)、超導磁體及大型加速器磁體等多個領域獲得了應用;SQUID作為超導體弱電應用的典範已在微弱電磁信號測量方面起到了重要作用,其靈敏度是其它任何非超導的裝置無法達到的。但是,由於常規低溫超導體的臨界溫度太低,必須在昂貴復雜的液氦(4.2K)系統中使用,因而嚴重地限制了低溫超導應用的發展。
高溫氧化物超導體的出現,突破了溫度壁壘,把超導應用溫度從液氦( 4.2K)提高到液氮(77K)溫區。同液氦相比,液氮是一種非常經濟的冷媒,並且具有較高的熱容量,給工程應用帶來了極大的方便。另外,高溫超導體都具有相當高的磁性能,能夠用來產生20T以上的強磁場。
超導材料最誘人的應用是發電、輸電和儲能。利用超導材料製作超導發電機的線圈磁體,可以將發電機的磁場強度提高到5~6萬高斯,而且幾乎沒有能量損失,與常規發電機相比,超導發電機的單機容量提高5~10倍,發電效率提高50%;超導輸電線和超導變壓器可以把電力幾乎無損耗地輸送給用戶,據統計,銅或鋁導線輸電,約有15%的電能損耗在輸電線上,在中國每年的電力損失達1000多億度,若改為超導輸電,節省的電能相當於新建數十個大型發電廠;超導磁懸浮列車的工作原理是利用超導材料的抗磁性,將超導材料置於永久磁體(或磁場)的上方,由於超導的抗磁性,磁體的磁力線不能穿過超導體,磁體(或磁場)和超導體之間會產生排斥力,使超導體懸浮在上方。利用這種磁懸浮效應可以製作高速超導磁懸浮列車,如上海浦東國際機場的高速列車;用於超導計算機,高速計算機要求在集成電路晶元上的元件和連接線密集排列,但密集排列的電路在工作時會產生大量的熱量,若利用電阻接近於零的超導材料製作連接線或超微發熱的超導器件,則不存在散熱問題,可使計算機的速度大大提高。 能源材料主要有太陽能電池材料、儲氫材料、固體氧化物電池材料等。
太陽能電池材料是新能源材料,IBM公司研製的多層復合太陽能電池,轉換率高達40%。
氫是無污染、高效的理想能源,氫的利用關鍵是氫的儲存與運輸,美國能源部在全部氫能研究經費中,大約有50%用於儲氫技術。氫對一般材料會產生腐蝕,造成氫脆及其滲漏,在運輸中也易爆炸,儲氫材料的儲氫方式是能與氫結合形成氫化物,當需要時加熱放氫,放完後又可以繼續充氫的材料。儲氫材料多為金屬化合物。如LaNi5H、Ti1.2Mn1.6H3等。
固體氧化物燃料電池的研究十分活躍,關鍵是電池材料,如固體電解質薄膜和電池陰極材料,還有質子交換膜型燃料電池用的有機質子交換膜等。 智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之後的第四代材料,是現代高技術新材料發展的重要方向之一。國外在智能材料的研發方面取得很多技術突破,如英國宇航公司的導線感測器,用於測試飛機蒙皮上的應變與溫度情況;英國開發出一種快速反應形狀記憶合金,壽命期具有百萬次循環,且輸出功率高,以它作制動器時、反應時間僅為10分鍾;形狀記憶合金還已成功在應用於衛星天線等、醫學等領域。
另外,還有壓電材料、磁致伸縮材料、導電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅動組件材料等功能材料。 磁性材料可分為軟磁材料和硬磁材料二類。
1.軟磁材料
是指那些易於磁化並可反復磁化的材料,但當磁場去除後,磁性即隨之消失。這類材料的特性標志是:磁導率(μ=B/H)高,即在磁場中很容易被磁化,並很快達到高的磁化強度;但當磁場消失時,其剩磁很小。這種材料在電子技術中廣泛應用於高頻技術。如磁芯、磁頭、存儲器磁芯;在強電技術中可用於製作變壓器、開關繼電器等。常用的軟磁體有鐵硅合金、鐵鎳合金、非晶金屬。
Fe-(3%~4%)Si的鐵硅合金是最常用的軟磁材料,常用作低頻變壓器、電動機及發電機的鐵芯;鐵鎳合金的性能比鐵硅合金好,典型代表材料為坡莫合金(Permalloy),其成分為79%Ni-21%Fe,坡莫合金具有高的磁導率(磁導率μ為鐵硅合金的10~20倍)、低的損耗;並且在弱磁場中具有高的磁導率和低的矯頑力,廣泛用於電訊工業、電子計算機和控制系統方面,是重要的電子材料;非晶金屬(金屬玻璃)與一般金屬的不同點是其結構為非晶體。它們是由Fe、Co、Ni及半金屬元素B、Si 所組成,其生產工藝要點是採用極快的速度使金屬液冷卻,使固態金屬獲得原子無規則排列的非晶體結構。非晶金屬具有非常優良的磁性能,它們已用於低能耗的變壓器、磁性感測器、記錄磁頭等。另外,有的非晶金屬具有優良的耐蝕性,有的非晶金屬具有強度高、韌性好的特點。
2.永磁材料(硬磁材料)
永磁材料經磁化後,去除外磁場仍保留磁性,其性能特點是具有高的剩磁、高的矯頑力。利用此特性可製造永久磁鐵,可把它作為磁源。如常見的指南針、儀表、微電機、電動機、錄音機、電話及醫療等方面。永磁材料包括鐵氧體和金屬永磁材料兩類。
鐵氧體的用量大、應用廣泛、價格低,但磁性能一般,用於一般要求的永磁體。
金屬永磁材料中,最早使用的是高碳鋼,但磁性能較差。高性能永磁材料的品種有鋁鎳鈷(Al-Ni-Co)和鐵鉻鈷(Fe-Cr-Co);稀土永磁,如較早的稀土鈷(Re-Co)合金(主要品種有利用粉末冶金技術製成的SmCo5和Sm2Co17)廣泛採用的鈮鐵硼(Nd-Fe-B)稀土永磁,鈮鐵硼磁體不僅性能優,而且不含稀缺元素鈷,所以成為高性能永磁材料的代表,已用於高性能揚聲器、電子水表、核磁共振儀、微電機、汽車啟動電機等。 納米本是一個尺度,納米科學技術是一個融科學前沿的高技術於一體的完整體系,它的基本涵義是在納米尺寸范圍內認識和改造自然,通過直接操作和安排原子、分子創新物質。納米科技主要包括:納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學七個方面。
納米材料是納米科技領域中最富活力、研究內涵十分豐富的科學分支。用納米來命名材料是20世紀80年代,納米材料是指由納米顆粒構成的固體材料,其中納米顆粒的尺寸最多不超過100納米。納米材料的制備與合成技術是當前主要的研究方向,雖然在樣品的合成上取得了一些進展,但至今仍不能制備出大量的塊狀樣品,因此研究納米材料的制備對其應用起著至關重要的作用。
1.納米材料的性能
物化性能 納米顆粒的熔點和晶化溫度比常規粉末低得多,這是由於納米顆粒的表面能高、活性大,熔化時消耗的能量少,如一般鉛的熔點為600K,而20nm的鉛微粒熔點低於288K;納米金屬微粒在低溫下呈現電絕緣性;鈉米微粒具有極強的吸光性,因此各種納米微粒粉末幾乎都呈黑色;納米材料具有奇異的磁性,主要表現在不同粒徑的納米微粒具有不同的磁性能,當微粒的尺寸高於某一臨界尺寸時,呈現出高的矯頑力,而低於某一尺寸時,矯頑力很小,例如,粒徑為85nm的鎳粒,矯頑力很高,而粒徑小於15nm的鎳微粒矯頑力接近於零;納米顆粒具有大的比表面積,其表面化學活性遠大於正常粉末,因此原來化學惰性的金屬鉑製成納米微粒(鉑黑)後卻變為活性極好的催化劑。
擴散及燒結性能 納米結構材料的擴散率是普通狀態下晶格擴散率的1014~1020倍,是晶界擴散率的102~104倍,因此納米結構材料可以在較低的溫度下進行有效的摻雜,可以在較低的溫度下使不混溶金屬形成新的合金相。擴散能力提高的另一個結果是可以使納米結構材料的燒結溫度大大降低,因此在較低溫度下燒結就能達到緻密化的目的。
力學性能 納米材料與普通材料相比,力學性能有顯著的變化,一些材料的強度和硬度成倍地提高;納米材料還表現出超塑性狀態,即斷裂前產生很大的伸長量。
2.納米材料的應用
納米金屬:如納米鐵材料,是由6納米的鐵晶體壓制而成的,較之普通鐵強度提高12倍,硬度提高2~3個數量級,利用納米鐵材料,可以製造出高強度和高韌性的特殊鋼材。對於高熔點難成形的金屬,只要將其加工成納米粉末,即可在較低的溫度下將其熔化,製成耐高溫的元件,用於研製新一代高速發動機中承受超高溫的材料。
「納米球」潤滑劑:全稱 「原子自組裝納米球固體潤滑劑」,是具有二十面體原子團簇結構的鋁基合金 成分並採用獨特的納米制備工藝加工而成的納米級潤滑劑。採用高速氣流粉碎技術,精確控制添加劑的顆粒粒度,可在摩擦表面形成新表面,對機車發動機產生修復作用。其成分設計及制備工藝具有創新性,填補了潤滑油合金基添加劑的空白技術。在機車發動機加入納米球,可以起到節省燃油、修復磨損表面、增強機車動力、降低噪音、減少污染物排放、保護環境的作用。
納米陶瓷:首先利用納米粉末可使陶瓷的燒結溫度下降,簡化生產工藝,同時,納米陶瓷具有良好的塑性甚至能夠具有超塑性,解決了普通陶瓷韌性不足的弱點,大大拓展了陶瓷的應用領域。
納米碳管 納米碳管的直徑只有1.4nm,僅為計算機微處理器晶元上最細電路線寬的1%,其質量是同體積鋼的1/6,強度卻是鋼的100倍,納米碳管將成為未來高能纖維的首選材料,並廣泛用於製造超微導線、開關及納米級電子線路。
納米催化劑 由於納米材料的表面積大大增加,而且表面結構也發生很大變化,使表面活性增強,所以可以將納米材料用作催化劑,如超細的硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸葯的有效催化劑;超細的鉑粉、碳化鎢粉是高效的氫化催化劑;超細的銀粉可以為乙烯氧化的催化劑;用超細的Fe3O4微粒做催化劑可以在低溫下將CO2分解為碳和水;在火箭燃料中添加少量的鎳粉便能成倍地提高燃燒的效率。
量子元件 製造量子元件,首先要開發量子箱。量子箱是直徑約10納米的微小構造,當把電子關在這樣的箱子里,就會因量子效應使電子有異乎尋常的表現,利用這一現象便可製成量子元件,量子元件主要是通過控制電子波動的相位來進行工作的,從而它能夠實現更高的響應速度和更低的電力消耗。另外,量子元件還可以使元件的體積大大縮小,使電路大為簡化,因此,量子元件的興起將導致一場電子技術革命。人們期待著利用量子元件在21世紀製造出16GB(吉位元組)的DRAM,這樣的存儲器晶元足以存放10億個漢字的信息。
中國已經研製出一種用納米技術製造的乳化劑,以一定比例加入汽油後,可使象桑塔納一類的轎車降低10%左右的耗油量;納米材料在室溫條件下具有優異的儲氫能力,在室溫常壓下,約2/3的氫能可以從這些納米材料中得以釋放,可以不用昂貴的超低溫液氫儲存裝置。
⑧ 目前的新材料包括哪些 這些高科技你還不知道
隨著科學技術的進步,新材料不斷地呈現發展趨勢,用途也不斷向多種領域擴展。目前的新材料有什麼?這些你一定想不到。
目前,新材料技術正朝著研製生產更小、更智能、多功能、環保型以及可定製的產品、元件等方向發展 納米材料20世紀90年代,全球逐步掀起了納米材料研究熱潮。由於納米技術從根本上改變了材料和器件的製造方法,使得納米材料在磁、光、電敏感性方面呈現出常規材料不具備的許多特性,在許多領域有著廣闊的應用前景。專家預測,納米材料的研究開發將是一次技術革命,進而將引起21世紀又一次產業革命。
復合材料創新包括復合材料的技術發展、復合材料的工藝發展、復合材料的產品發展和復合材料的應用,具體要抓住樹脂基體發展創新、增強材料發展創新、生產工藝發展創新和產品應用發展創新。到2007年,亞洲佔世界復合材料總銷售量的比例將從18%增加到25%,亞洲人均消費量僅為0.29kg,而美國為6.8kg,亞洲地區具有極大的增長潛力。
中國碳纖維工業發展緩慢,從CF發展回顧、特點、國內碳纖維發展過程、中國PAN基CF市場概況、特點、「十五」科技攻關情況看,發展聚丙烯腈基纖維既有需要也有可能。
此外,當前科技含量比較高的新材料有:修復(癒合)材料。自修復材料是一種可以感受外界環境的變化,集感知、驅動和信息處理於一體,通過模擬生物體損傷自修復的機理,在材料受損時能夠進行自我修復的智能材料。一般應用在軍用裝備、電子產品、汽車、飛機、建築材料等領域;微晶格。微晶格材料是目前世界上質量最輕的金屬結構組合,在外形上它呈三維開放蜂窩聚合物結構。這種材料的密度是0.9毫克每立方厘米,比泡沫輕100倍。有望在航空新材料中發展,波音公司計劃將該項成果造出更輕、省的燃油飛機。
目前的新材料主要應用在國防、航天等大的方面,畢竟國家投入很多,等到輪到民用的時候,國家早已又有新的新材料技術。
⑨ 新材料產業包括哪些行業
它是材料行業發展的基石,新材料的出現會升級產品,就像可降解塑料袋的出現,會緩解塑料污染。那麼未來十年二十年還有哪些新材料有更大的發展潛力呢?下面的紀弦。com邊肖簡單介紹了新材料包括哪些行業,並整理了未來最具潛力的新材料,供大家參考。
新材料包括哪些行業?
工信部《第一批重點新材料示範指導目錄(2018年版)》主要分為這幾類:
高級基礎材料
高級鋼鐵材料
先進有色金屬材料
高級化學材料
高級無機非金屬材料
其他材料
關鍵戰略材料
高性能纖維和復合材料
稀土功能材料
先進半導體材料和新型顯示材料
新能源材料
前沿新材料
仔細觀察可以發現,新材料包括(涉及)機械、鐵路、汽車、航空、船舶、海上風電、家用電器、火電、核電、發動機、橋梁、建築、壓力容器、醫療、3D列印、化工設備、換熱設備、新能源電池、電子電路、新型顯示器、工業廢水處理、海水淡化、薄膜光伏封裝等行業。
⑩ 新材料的主要類型
新材料可以從結構組成、功能和應用領域等多種不同角度對其進行分類,下面是一種分類方法按照新材料研究的熱點及相對成熟的新材料行業分為:
電子信息材料、納米材料、環保材料、生物醫用材料、高性能結構材料、化工新材料、先進陶瓷材料、新型建築材料