3D打印、纳米激光器与石墨烯等新材料将改变未来世界

时间:2015-03-09 16:08来源:人民邮电报作者:yeyan 点击:
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摘要:新材料主要服务于战略性新兴产业,同时也是新兴产业发展的基础及先导,新材料的应用领域基本集中在新兴产业。作为战略新兴产业中最重要的一极,新材料是“基础的基础”,是国家七大战略新兴产业拼图之龙骨。

关键字:3D打印,纳米激光器,石墨烯

  新材料主要服务于战略性新兴产业,同时也是新兴产业发展的基础及先导,新材料的应用领域基本集中在新兴产业。作为战略新兴产业中最重要的一极,新材料是“基础的基础”,是国家七大战略新兴产业拼图之龙骨。

 

3D打印、纳米激光器与石墨烯将主宰新材料
 

  根据我国当前及未来发展的实际情况,新材料领域值得注意的新发展方向主要有半导体材料、结构材料、高分子材料、敏感与传感转换材料、纳米材料、生物材料及高性能复合材料。

 

  新材料现阶段“面目”

 

  从“神舟十号”的飞船铸件、3D打印高科技到我们日常生活当中的衣食住行,无一不涉及新材料。但是,由于大部分新材料技术现阶段还是被国外的企业垄断,国内的新材料开发还是面临着技术壁垒的难题,“新材料之路”仍然任重而道远。

 

  据理财周报记者统计,目前已经实现产量化的新材料包括高品质钢中的不锈钢管、钛合金、镁合金、铝合金、碳纤维、陶瓷基复合材料、树脂复合材料、金属复合材料、生物材料、新型建材、特种玻璃、特种橡胶工程材料、氟化工、有机硅、半导体以及稀土材料。

 

  在不锈钢管、碳纤维、生物材料、特种橡胶工程材料以及稀土材料遭遇技术壁垒的同时,属于高端金属材料的钛合金在国内的技术却已经臻于成熟,但是由于其下游主要是航空航天、船舶以及海洋工程等高端领域,却遇到需求不足的困境。而用于制造飞船铸件的铝合金则处于改进研发阶段,还需提高深加工技术。

 

  高性能纤维及复合材料的核心物质陶瓷基复合材料、树脂复合材料和金属复合材料在国内已经广泛生产,而特种金属中的半导体产业增长速度更已经是国际平均水平的10倍了。

 

  目前处于生产阶段的新材料品种则包括高性能纤维及复合材料的核心物质芳纶、玻璃纤维、前沿材料中的超导材料、新型无机非金属材料中的先进陶瓷和特种金属中的稀有金属。

 

  而还处于研发、生产阶段的新材料则是“新中之新”,主要有镁合金、纳米材料以及膜材料。其中,镁合金是最具想象力的新材料,主要运用于节能环保型的汽车以及3C产品中,无论是苹果的iPhone5还是三星的S4等高端产品均增加了镁合金的使用,使其外观更轻薄和时尚。据悉,采用镁合金替代钢片,重量可减轻75%。此外,镁合金还可100%简单再生使用,为“绿色环保”材料。

 

  纳米材料也不得不提及,是当今科学研究的热点之一。当前的研究热点和技术前沿主要包括以碳纳米管为代表的纳米组装材料;纳米陶瓷和纳米复合材料等高性能纳米结构材料;纳米涂层材料的设计与合成;单电子晶体管、纳米激光器和纳米开关等纳米电子器件的研制、C60超高密度信息存贮材料等。

 

3D打印、纳米激光器与石墨烯将主宰新材料
 

  新物质“玄机”

 

  400种新物质各有千秋,但是,最有神秘感的可能还是正处于研发阶段的那些尚未跨出实验室大门的物质。

 

  比如,属于镁合金的耐高温耐疲劳镁合金,目前涉及的国内研究所有上海交通大学(研究所);属于纳米材料的碳纳米管和石墨烯,虽然目前国内已经攻关了碳纳米管的技术壁垒,但是成本仍然偏高,获得商业化应用,但缺乏量产技术,如果未来进一步降低成本,汽车领域会有大变化。

 

  石墨烯更加不用多说的,作为21世纪最有看头的新材料,已经是“未出家门,闻名在外”。据最新消息称,奥地利、德国和俄罗斯的科学家们合作研发出一种新方法,可以很好地让“神奇材料”石墨烯同现有占主流的硅基技术“联姻”,制造出在半导体设备等领域广泛运用的石墨烯-硅化物。

 

  石墨烯如果取代硅,有望让计算机处理器的运行速度快数百倍。其次,石墨烯有望引发触摸屏和显示器产品的革命,制造出可折叠、伸缩的显示器件。再次,石墨烯可以推动超级电容器发展,使得同等体积的电容扩充5倍以上的容量。此外,石墨烯加入锂电池电极中能够大幅提高导电性能。石墨烯因其超出钢铁(行情专区)数十倍的强度,也有望被用于制造纸片般的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣和“太空电梯”的缆线,在这些领域将引发革命性的突破。

 

  而纳米材料中,与我们生活息息相关的小分子团水、抗PM2.5衣服、生物芯片、基因芯片、纳米医用支架等也是值得期待的新物质。

 

  作为神州系列飞船返回舱舱门、医用碳纤维床板、接触轨玻璃钢绝缘防护系统、有机复合绝缘子芯棒等产品材料的树脂复合材料和铝合金一样,都“亲身经历”了“神舟十号”成功发射这一举世瞩目的创举。目前国内涉足树脂复合材料的研究机构主要包括了中航工业北京航空材料研究院、国家级树脂基复合材料结构制造技术研究应用中心、哈尔滨玻璃钢研究院、北京航空航天等研究机构等,而涉足铝合金的研究机构主要有沈阳铸造研究所。

 

  还有3D打印、4D打印、3D膜等,都是一些新鲜好玩的物质,未来的世界会被这些看起来小小的新物质改变。

 

  总而言之,新材料的“玄机”就在于“蝴蝶效应”,可能就是那么微妙的一种基础物质,改变的将是整个传统工业甚至我们的生活状态。

【光粒网综合报道】( 责任编辑:yeyan )
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