Potenciální nové materiály v budoucnosti

Materiálový průmysl je základním průmyslem národní ekonomiky a nové materiály jsou předchůdcem rozvoje materiálového průmyslu. Grafen, uhlíkové nanotrubky, amorfní slitiny, kovové pěny, iontové kapaliny... 20-ti nové materiály přinášejí neomezené příležitosti pro rozvoj materiálového průmyslu.

Dnes se vědecká a technologická revoluce rychle vyvíjí, nové materiály a výrobky se mění s každým dnem a tempo průmyslové modernizace a výměny materiálů se zrychluje. Integrace nové materiálové technologie s nanotechnologií, biotechnologií a informačními technologiemi, integrace struktury a funkce a inteligentní trend funkčních materiálů jsou zřejmé.

V tomto článku jsou vybrány dvacet nových materiálů na základě výzkumného pokroku známých výzkumných institucí a firem doma i v zahraničí, vědecko-technologických mediálních recenzí a průmyslového horkého výzkumu. Níže jsou uvedeny podrobné informace o příslušných materiálech (v žádném konkrétním pořadí).   

1.Grafen

Průlom: Mimořádná elektrická vodivost, extrémně nízký odpor a extrémně rychlá migrace elektronů, desítkrát silnější než ocel a vynikající světelná propustnost.

Vývojový trend: Nobelova cena za fyziku 2010 udělala grafen v posledních letech velmi populární na technologiích a kapitálových trzích. V následujících pěti letech bude grafen používán v optoelektronických displejích, polovodičích, dotykových obrazovkách, elektronických zařízeních, bateriích pro ukládání energie, displejích, senzorech, polovodičích, leteckém průmyslu, vojenském průmyslu, kompozitních materiálech, biomedicíně a dalších oblastech zažije výbušný růst.

Hlavní výzkumné instituce(společnosti): Graphene Technologies, Angstron Materials, Graphene Square, Forsman Technology, atd.

2. Aerogely

Průlom: vysoká pórovitost, nízká hustota a nízká hmotnost, nízká tepelná vodivost, vynikající tepelně izolační vlastnosti. Trend vývoje: Nové materiály s velkým potenciálem mají velký potenciál v oblasti úspory energie a ochrany životního prostředí, tepelné izolace, elektronických spotřebičů a stavebnictví.

Hlavní výzkumné instituce (společnosti): Forsman Technology, W.R. Grace, Japan Fuji-Silysia Company, atd.

3. Uhlíkové nanotrubky

Průlom:vysoká elektrická vodivost, vysoká tepelná vodivost, vysoký pružný modul, vysoká pevnost v tahu atd.

Vývojový trend:elektrody pro funkční zařízení, nosiče katalyzátorů, senzory atd.

Hlavní výzkumné instituce (společnosti): Unidym, Inc., Toray Industries, Inc., Bayer Materials Science AG, Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Forsman Technology, Suzhou First Element, atd.

4. Fullerenes

Průlom: s lineárními a nelineárními optickými vlastnostmi, supravodivostí fullerenu alkalických kovů atd.

Vývojový trend:V budoucnu bude mít důležité vyhlídky v oblastech přírodních věd, medicíny, astrofyziky atd. Očekává se, že bude používat v optoelektronických zařízeních, jako jsou optické měniče, konverze signálu a ukládání dat.

Hlavní výzkumné instituce (společnosti): Michigan State University, Xiamen Funa New Materials, atd.

5. Amorfní slitiny

Průlom: vysoká pevnost a houževnatost, vynikající magnetická propustnost a nízká magnetická ztráta, vynikající tekutina.

Vývojový trend: ve vysokofrekvenčních transformátorech s nízkými ztrátami, konstrukčních částech mobilních koncových zařízení apod.

Hlavní výzkumné instituce(společnosti): Liquidmetal Technologies, Inc., Ústav kovů, Čínská akademie věd, BYD Co., Ltd., atd.

6. Pěnový kov

Průlom: Nízká hmotnost, nízká hustota, vysoká pórovitost a velká plocha povrchu.

Vývojový trend: Má elektrickou vodivost a může nahradit aplikační oblasti, kde anorganické nekovové materiály nemohou vést elektřinu; Má velký potenciál v oblasti zvukové izolace a redukce hluku.

Hlavní výzkumné ústavy (společnosti): Alcan (Alcoa), Rio Tinto, Symat, Norsk Hydro atd.

7. Ionické kapaliny

Průlom:Má vysokou tepelnou stabilitu, široký rozsah teplot kapaliny, nastavitelnou kyselost a alkalinitu, polaritu, koordinační schopnost atd.

Vývojový trend: Má široké vyhlídky uplatnění v oblasti zeleného chemického průmyslu, stejně jako v oblasti biologie a katalýzy.

Hlavní výzkumné instituce (společnosti): Inovace rozpouštědla, BASF, Lanzhou Institute of Physics, Čínská akademie věd, Tongji University, atd.

8. Nanocelulóza

Průlom: dobrá biokompatibilita, kapacita držení vody, široký rozsah stability pH; nanosíťová struktura a vysoké mechanické vlastnosti atd.

Vývojový trend: Má velké vyhlídky v biomedicíně, zesilovači, papírenském průmyslu, čištění, vodivých a anorganických sloučeninách potravin a průmyslové magnetické sloučeniny.

Hlavní výzkumné instituce (společnosti): Cellu Force (Kanada), US Forest Service (US Forest Service), Innventia (Švédsko), atd

9. Nanodot perovskity

Průlom: Nanodot perovskity mají obrovskou magnetorescenci, vysokou iontovou vodivost, katalýzu pro evoluci a redukci kyslíku atd.

Vývojový trend:V budoucnu má velký potenciál v oblasti katalýzy, skladování, senzorů a absorpce světla.

Hlavní výzkumné instituce (společnosti): Apry, AlfaAesar, atd.

10. Materiály pro 3D tisk

Průlom: Změňte metody zpracování tradičních průmyslových odvětví a můžete rychle realizovat tvorbu složitých struktur atd.

Vývojový trend:Revoluční formovací metoda má velké vyhlídky v oblasti tvarování složitých struktur a rychlého zpracování formování.

Hlavní výzkumné instituce(firmy): Object, 3DSystems, Stratasys, Farsoon, atd.

11. Flexibilní sklo

Průlom:Změňte tuhé a křehké vlastnosti tradičního skla a realizujte revoluční inovaci flexibility skla.

Vývojový trend: Do budoucna má oblast flexibilního displeje a skládacích zařízení velké vyhlídky.

Hlavní výzkumné instituce(společnosti): Corning Corporation, Schott Group, atd.

12. Samostatně sestavující materiály

Průlom: samostatná sestava materiálových molekul, realizace "inteligence" samotného materiálu, změna předchozí metody přípravy materiálu a realizace spontánní tvorby určitého tvaru a struktury samotného materiálu.

Vývojový trend: Změňte tradiční metody přípravy materiálu a opravy materiálů a mějte velké vyhlídky v oblasti molekulárních zařízení, povrchového inženýrství a nanotechnologií do budoucna.

Hlavní výzkumné instituce (firmy): Harvard University, atd.

13. Rozkladatelné bioplasty

Průlom: Může být přirozeně degradována a suroviny pocházejí z obnovitelných zdrojů, což mění závislost tradičních plastů na fosilních zdrojích, jako je ropa, zemní plyn a uhlí, a snižuje znečištění životního prostředí.

Vývojový trend:budoucí nahrazení tradičních plastů má velké vyhlídky.

Hlavní výzkumné instituce (firmy): Natureworks, Basf, Kaneka, atd.

14. Titanové uhlíkové kompozity

Průlom: S vysokou pevností, nízkou hustotou a vynikající odolností proti korozi má neomezené vyhlídky v leteckém a civilním poli.

Vývojový trend: V budoucnu má širokou škálu potenciálních aplikací v lehkých, vysoce pevných, korozivzdorných a dalších prostředích.

Hlavní výzkumné instituce (firma): Harbin Institute of Technology, atd.

15. Metamateriály

Průlom: Má fyzikální vlastnosti, které konvenční materiály nemají, jako je negativní propustnost, negativní permitivita atd.

Vývojový trend: změnit tradiční koncept zpracování podle vlastností materiálů a navrhnout vlastnosti materiálů podle potřeb v budoucnu, s neomezeným potenciálem a revolučním.

Hlavní výzkumné instituce (společnosti): Boeing, Kymeta, Shenzhen Guangqi Research Institute, atd.

16. Supravodivé materiály

Průlom: V supravodivém stavu má materiál nulový odpor, žádnou ztrátu proudu a materiál vykazuje diamagnetismus v magnetickém poli.

Vývojový trend: V budoucnu, pokud se očekávají průlomy ve vysokoteplotní supravodivé technologii, očekává se, že vyřeší problémy, jako je ztráta přenosu energie, ohřev elektronických zařízení a zelená nová technologie magnetického odpružení přenosu.

Hlavní výzkumné instituce(společnosti): Sumitomo Japonsko, Bruker Německo, Čínská akademie věd, atd.

17. Slitiny tvarové paměti

Průlom: Po předtvarování, poté, co byl nucen deformovat vnějšími podmínkami, může být obnoven do původního tvaru za určitých podmínek, aby byl realizován návrh a aplikace reverzibility deformace materiálu.

Vývojový trend: obrovský potenciál ve vesmírných technologiích, zdravotnických zařízeních, mechanických a elektronických zařízeních a dalších oborech.

Hlavní výzkumné instituce (firmy): Existují nové materiály a tak dále.

18. Magnetostriktivní materiály

Průlom: Pod působením magnetického pole může produkovat vlastnosti prodloužení nebo stlačení a realizovat interakci deformace materiálu a magnetického pole.

Vývojový trend: Je široce používán v oblasti inteligentních konstrukčních zařízení, zařízení pro tlumení nárazů, konstrukcí převodníků, vysoce přesných motorů atd., a jeho výkon je za určitých podmínek lepší než piezoelektrická keramika.

Hlavní výzkumné instituce (společnosti): American ETREMA Company, British Rare Earth Products Company, Japan Sumitomo Light Metal Company, atd.

19. Magnetické (elektro) tekuté materiály

Průlom:V kapalném stavu má jak magnetické vlastnosti pevných magnetických materiálů, tak tekutost kapalin a má vlastnosti a aplikace, které tradiční magnetické sypké materiály nemají.

Vývojový trend: Používá se v magnetickém těsnění, magnetickém chlazení, magnetickém tepelném čerpadle a dalších oblastech, mění tradiční těsnění chlazení a další metody.

Hlavní výzkumné instituce (společnosti): ATA Applied Technology Corporation of the United States, Panasonic of Japan, atd.

20. Inteligentní polymerové žely

Průlom: Dokáže vnímat změny okolního prostředí a reagovat s biologicky podobnými charakteristikami odezvy.

Vývojový trend:Cyklus expanze-kontrakce inteligentních polymerových gelů lze použít pro chemické ventily, adsorpční separaci, senzory a paměťové materiály; výkon poskytovaný cyklem se používá k konstrukci "chemických motorů"; ovladatelnost sítě je vhodná pro inteligentní systémy uvolňování léků Wait.

Hlavní výzkumné instituce (společnosti): americké a japonské univerzity.