未來(lái)最有潛力的20種新材料

曉昀 · 發(fā)表于 2019-11-3 20:44:17

石墨烯,、碳納米管,、非晶合金,、泡沫金屬,、離子液體……20種新材料,，為材料工業(yè)工業(yè)發(fā)展帶來(lái)無(wú)限機(jī)遇,。

材料工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，新材料是材料工業(yè)發(fā)展的先導(dǎo),，是重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),。

今天，科技革命迅猛發(fā)展,，新材料產(chǎn)品日新月異,，產(chǎn)業(yè)升級(jí)、材料換代步伐加快,。新材料技術(shù)與納米技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)相互融合,，結(jié)構(gòu)功能一體化,、功能材料智能化趨勢(shì)明顯，材料的低碳,、綠色,、可再生循環(huán)等環(huán)境友好特性倍受關(guān)注。

綜合國(guó)內(nèi)外知名研究機(jī)構(gòu)和公司研究進(jìn)展,、科技媒體評(píng)論以及行業(yè)熱點(diǎn)研究初選出20大新材料,，以下為相關(guān)材料的詳細(xì)信息（排名不分先后）。

1.石墨烯

突破性：非同尋常的導(dǎo)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(shù)十倍的強(qiáng)度和極好的透光性。

發(fā)展趨勢(shì)：2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)造就近年技術(shù)和資本市場(chǎng)石墨烯炙手可熱,，未來(lái)5年將在光電顯示,、半導(dǎo)體、觸摸屏,、電子器件,、儲(chǔ)能電池、顯示器,、傳感器,、半導(dǎo)體、航天,、軍工,、復(fù)合材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域?qū)⒈l(fā)式增長(zhǎng),。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Graphene Technologies,，Angstron Materials，Graphene Square,，常州第六元素,，寧波墨西等。

2,、氣凝膠

突破性：高孔隙率,、低密度質(zhì)輕、低熱導(dǎo)率,，隔熱保溫特性?xún)?yōu)異,。

發(fā)展趨勢(shì)：極具潛力的新材料，在節(jié)能環(huán)保,、保溫隔熱電子電器,、建筑等領(lǐng)域有巨大潛力,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：阿斯彭美國(guó)，W.R. Grace,，日本Fuji-Silysia公司等

3,、碳納米管

突破性：高電導(dǎo)率、高熱導(dǎo)率,、高彈性模量,、高抗拉強(qiáng)度等。

發(fā)展趨勢(shì)：功能器件的電極,、催化劑載體,、傳感器等。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Unidym, Inc.,，Toray Industries,Inc.,，Bayer Materials Science AG，Mitsubishi Rayon Co., Ltd.深圳市貝特瑞,，蘇州第一元素等,。

4、富勒烯

突破性：具有線性和非線性光學(xué)特性,，堿金屬富勒烯超導(dǎo)性等,。

發(fā)展趨勢(shì)：未來(lái)在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué),、天體物理等領(lǐng)域有重要前景,，有望用在光轉(zhuǎn)換器、信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等光電子器件上,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Michigan State University,，廈門(mén)福納新材等。

5,、非晶合金

突破性：高強(qiáng)韌性,、優(yōu)良的導(dǎo)磁性和低的磁損耗、優(yōu)異的液態(tài)流動(dòng)性,。

發(fā)展趨勢(shì)：在高頻低損耗變壓器,、移動(dòng)終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)件等。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Liquidmetal Technologies, Inc.,，中科院金屬所,，比亞迪股份有限公司等。

6,、泡沫金屬

突破性： 重量輕,、密度低、孔隙率高,、比表面積大,。

發(fā)展趨勢(shì)： 具有導(dǎo)電性,，可替代無(wú)機(jī)非金屬材料不能導(dǎo)電的應(yīng)用領(lǐng)域；在隔音降噪領(lǐng)域具有巨大潛力,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Alcan（美國(guó)鋁業(yè)）,，Rio Tinto,，Symat,，Norsk Hydro等

7、離子液體

突破性：具有高熱穩(wěn)定性,、寬液態(tài)溫度范圍,、可調(diào)酸堿性、極性,、配位能力等,。

發(fā)展趨勢(shì)：在綠色化工領(lǐng)域，以及生物和催化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Solvent Innovation公司,，巴斯夫，中科院蘭州物理研究所,，同濟(jì)大學(xué)等,。

8、納米纖維素

突破性：具有良好的生物相容性,、持水性,、廣范圍的pH值穩(wěn)定性；具有納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),，和很高的機(jī)械特性等,。

發(fā)展趨勢(shì)：在生物醫(yī)學(xué)、增強(qiáng)劑,、造紙工業(yè),、凈化、傳導(dǎo)與無(wú)機(jī)物復(fù)合食品,、工業(yè)磁性復(fù)合物方面前景巨大,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Cellu Force公司（加拿大），US Forest Service（美國(guó)林務(wù)局）,，Innventia公司（瑞典）等,。

9、納米點(diǎn)鈣鈦礦

突破性：納米點(diǎn)鈣鈦礦具有巨磁阻,、高離子導(dǎo)電性,、對(duì)氧析出和還原起催化作用等。

發(fā)展趨勢(shì)：未來(lái)在催化,、存儲(chǔ),、傳感器,、光吸收等領(lǐng)域具有巨大潛力。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：埃普瑞,，AlfaAesar等

10,、3D打印材料

突破性：改變傳統(tǒng)工業(yè)的加工方法，可快速實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成型等,。

發(fā)展趨勢(shì)：革命性成型方法,，在復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型和快速加工成型領(lǐng)域，有很大前景,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Object公司,，3DSystems公司，Stratasys公司,，華曙高科等,。

11、柔性玻璃

突破性：改變傳統(tǒng)玻璃剛性,、易碎的特點(diǎn),，實(shí)現(xiàn)玻璃的柔性革命化創(chuàng)新。

發(fā)展趨勢(shì)：未來(lái)柔性顯示,、可折疊設(shè)備領(lǐng)域,，前景巨大。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：康寧公司,，德國(guó)肖特集團(tuán)等,。

12、自組裝（自修復(fù)）材料

突破性：材料分子自組裝,，實(shí)現(xiàn)材料自身“智能化”,，改變以往材料制備方法，實(shí)現(xiàn)材料的自身自發(fā)形成一定形狀和結(jié)構(gòu),。

發(fā)展趨勢(shì)：改變傳統(tǒng)材料制備和材料的修復(fù)方法,，未來(lái)在分子器件、表面工程,、納米技術(shù)等領(lǐng)域有很大前景,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：美國(guó)哈佛大學(xué)等

13、可降解生物塑料

突破性：可自然降解,，原材料來(lái)自可再生資源,，改變傳統(tǒng)塑料對(duì)石油、天然氣,、煤炭等化石資源的依賴(lài),，減少環(huán)境污染。

發(fā)展趨勢(shì)：未來(lái)替代傳統(tǒng)塑料,，具有前景巨大,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Natureworks,，Basf，Kaneka公司等

14,、鈦炭復(fù)合材料

突破性：具有高強(qiáng)度,、低密度，以及耐腐蝕性?xún)?yōu)異等性能,，在航空及民用領(lǐng)域前景無(wú)限,。

發(fā)展趨勢(shì)：未來(lái)在輕量化、高強(qiáng)度,、耐腐蝕等環(huán)境應(yīng)用潛力廣泛,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：哈爾濱工業(yè)大學(xué)等。

15,、超材料

突破性：具有常規(guī)材料不具有的物理特性，如負(fù)磁導(dǎo)率,、負(fù)介電常數(shù)等,。

發(fā)展趨勢(shì)： 改變傳統(tǒng)根據(jù)材料的性質(zhì)進(jìn)行加工的理念，未來(lái)可根據(jù)需要來(lái)設(shè)計(jì)材料的特性,，潛力無(wú)限,、革命性。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：波音公司,，Kymeta公司,，深圳光啟研究院等

16、超導(dǎo)材料

突破性：超導(dǎo)狀態(tài)下,，材料零電阻,，電流不損耗，材料在磁場(chǎng)中表現(xiàn)抗磁性等,。

發(fā)展趨勢(shì)：未來(lái)如突破高溫超導(dǎo)技術(shù),，有望解決電力傳輸損耗、電子器件發(fā)熱等難題,，以及綠色新型傳輸磁懸技術(shù),。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：日本住友，德國(guó)Bruker,，中科院等,。

17、形狀記憶合金

突破性：預(yù)成型后,，在受外界條件強(qiáng)制變形后,，再經(jīng)一定條件處理，恢復(fù)為原來(lái)形狀,，實(shí)現(xiàn)材料的變形可逆性設(shè)計(jì)和應(yīng)用,。

發(fā)展趨勢(shì)： 在空間技術(shù),、醫(yī)療器械、機(jī)械電子設(shè)備等領(lǐng)域潛力巨大,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：有研新材等

18,、磁致伸縮材料

突破性： 在磁場(chǎng)作用下，可產(chǎn)生伸長(zhǎng)或壓縮的性能,，實(shí)現(xiàn)材料變形與磁場(chǎng)的相互作用,。

發(fā)展趨勢(shì)： 在智能結(jié)構(gòu)器件、減震裝置,、換能結(jié)構(gòu),、高精度電機(jī)等領(lǐng)域，應(yīng)用廣泛,，有些條件下性能優(yōu)于壓電陶瓷,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：美國(guó)ETREMA公司，英國(guó)稀土制品公司,，日本住友輕金屬公司等

19,、磁（電）流體材料

突破性： 液態(tài)狀，兼具固體磁性材料的磁性,，和液體的流動(dòng)性,，具有傳統(tǒng)磁性塊體材料不具備的特性，和應(yīng)用,。

發(fā)展趨勢(shì)： 應(yīng)用于磁密封,、磁制冷、磁熱泵等領(lǐng)域,，改變傳統(tǒng)密封制冷等方式,。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：美國(guó)ATA應(yīng)用技術(shù)公司，日本松下等,。

20,、智能高分子凝膠

突破性： 能感知周?chē)h(huán)境變化，并能做出響應(yīng),，具有類(lèi)似生物的反應(yīng)特性,。

發(fā)展趨勢(shì)： 智能高分子凝膠的膨脹-收縮循環(huán)可用于化學(xué)閥、吸附分離,、傳感器和記憶材料,；循環(huán)提供的動(dòng)力用來(lái)設(shè)計(jì)“化學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)”; 網(wǎng)孔的可控性適用于智能藥物釋放體系等。

主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：美國(guó)和日本大學(xué),。

注：來(lái)源新材料在線,，圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)。