Potentielle neue Materialien in der Zukunft

Die Materialindustrie ist die Grundindustrie der nationalen Wirtschaft, und neue Materialien sind der Vorläufer der Entwicklung der Materialindustrie. Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, amorphe Legierungen, Metallschäume, ionische Flüssigkeiten... 20 neue Materialien bringen unbegrenzte Möglichkeiten für die Entwicklung der Werkstoffindustrie.

Heute entwickelt sich die wissenschaftliche und technologische Revolution schnell, neue Materialien und Produkte ändern sich mit jedem Tag, und das Tempo der industriellen Modernisierung und des Materialersatzes beschleunigt sich. Die Integration neuer Materialtechnologie mit Nanotechnologie, Biotechnologie und Informationstechnologie, die Integration von Struktur und Funktion und der intelligente Trend funktionaler Materialien sind offensichtlich.

In diesem Beitrag werden 20-neue Materialien auf der Grundlage des Forschungsfortschritts namhafter Forschungseinrichtungen und Unternehmen im In- und Ausland, wissenschaftlicher und technologischer Medienrezensionen und industrieller Hot Research ausgewählt. Im Folgenden finden Sie detaillierte Informationen zu den relevanten Materialien (in keiner bestimmten Reihenfolge).

1.Graphen

Durchbruch: Außergewöhnliche elektrische Leitfähigkeit, extrem niedriger Widerstand und extrem schnelle Elektronenmigration, dutzende Male stärker als Stahl und ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit.

Entwicklungstendenz: Der 2010-Nobelpreis für Physik hat Graphen in den letzten Jahren in Technologie- und Kapitalmärkten sehr beliebt gemacht. In den nächsten fünf Jahren wird Graphen in optoelektronischen Displays, Halbleitern, Touchscreens, elektronischen Geräten, Energiespeicherbatterien, Displays, Sensoren, Halbleitern, Luft- und Raumfahrt, Militär, Verbundwerkstoffen, Biomedizin und anderen Bereichen explosives Wachstum erfahren.

Hauptforschungseinrichtungen(Unternehmen): Graphene Technologies, Angstron Materials, Graphene Square, Forsman Technology, etc.

2. Aerogele

Durchbruch: Hohe Porosität, geringe Dichte und geringes Gewicht, geringe Wärmeleitfähigkeit, ausgezeichnete Wärmedämmeigenschaften. Entwicklungstrend: Neue Werkstoffe mit großem Potenzial haben großes Potenzial in den Bereichen Energie- und Umweltschutz, Wärmedämmung, Elektrogeräte und Bauwesen.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): Forsman Technology, W.R. Grace, Japan Fuji-Silysia Company, etc.

3. Kohlenstoff-Nanoröhren

Durchbruch:Hohe elektrische Leitfähigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, hoher Elastizitätsmodul, hohe Zugfestigkeit, etc.

Entwicklungstendenz:Elektroden für Funktionsgeräte, Katalysatorträger, Sensoren usw.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): Unidym, Inc., Toray Industries, Inc., Bayer Materials Science AG, Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Forsman Technology, Suzhou First Element, etc.

4. Fullerenes

Durchbruch: mit linearen und nichtlinearen optischen Eigenschaften, Alkalimetall Fulleren Supraleitung, etc.

Entwicklungstendenz:In Zukunft wird es wichtige Perspektiven in den Bereichen Life Science, Medizin, Astrophysik usw. haben. Es wird erwartet, dass es in optoelektronischen Geräten wie optischen Wandlern, Signalumwandlung und Datenspeicherung verwendet wird.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): Michigan State University, Xiamen Funa New Materials, etc.

5. Amorphe Legierungen

Durchbruch: Hohe Festigkeit und Zähigkeit, ausgezeichnete magnetische Durchlässigkeit und geringer magnetischer Verlust, ausgezeichnete Flüssigkeitsflüssigkeit.

Entwicklungstendenz: in hochfrequenten Verlusttransformatoren, Strukturteilen mobiler Endgeräte usw.

Hauptforschungseinrichtungen(Unternehmen): Liquidmetal Technologies, Inc., Institut für Metalle, Chinesische Akademie der Wissenschaften, BYD Co., Ltd., etc.

6. Schaummetall

Durchbruch: Geringes Gewicht, geringe Dichte, hohe Porosität und große Oberfläche.

Entwicklungstendenz: Es hat elektrische Leitfähigkeit und kann die Anwendungsbereiche ersetzen, in denen anorganische nichtmetallische Materialien keinen Strom leiten können; Es hat großes Potenzial im Bereich der Schalldämmung und Lärmminderung.

Hauptforschungsinstitute (Unternehmen): Alcan (Alcoa), Rio Tinto, Symat, Norsk Hydro, etc.

7. Ionische Flüssigkeiten

Durchbruch:Es hat eine hohe thermische Stabilität, einen breiten Flüssigkeitstemperaturbereich, einstellbare Säure und Alkalinität, Polarität, Koordinationsfähigkeit, etc.

Entwicklungstendenz: Es hat breite Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der grünen chemischen Industrie sowie in den Bereichen Biologie und Katalyse.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): Lösungsmittelinnovation, BASF, Lanzhou Institut für Physik, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Tongji Universität, etc.

8. Nanocellulose

Durchbruch: gute Biokompatibilität, Wasserhaltevermögen, großer Bereich der pH-Stabilität; Nano-Netzwerk Struktur und hohe mechanische Eigenschaften, etc.

Entwicklungstendenz: Es hat große Aussichten in der Biomedizin, im Verstärker, in der Papierindustrie, in der Reinigung, in leitenden und anorganischen zusammengesetzten Lebensmitteln und in der industriellen magnetischen Verbindung.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): Cellu Force (Kanada), US Forest Service (US Forest Service), Innventia (Schweden), etc

9. Nanodotperowskite

Durchbruch: Nanodot Perowskite haben riesige Magnetoresistenz, hohe Ionenleitfähigkeit, Katalyse für Sauerstoffentwicklung und -reduktion, etc.

Entwicklungstendenz:In Zukunft hat es großes Potenzial in den Bereichen Katalyse, Speicherung, Sensorik und Lichtabsorption.

Hauptforschungseinrichtungen (Firmen): Apry, AlfaAesar, etc.

10. 3D-Druckmaterialien

Durchbruch: Ändern Sie die Verarbeitungsmethoden traditioneller Industrien und können schnell die Bildung komplexer Strukturen usw. realisieren.

Entwicklungstendenz:Revolutionäre Formmethode hat große Aussichten auf dem Gebiet des komplexen Strukturformens und des schnellen Verarbeitungsformens.

Hauptforschungseinrichtungen(Unternehmen): Object, 3DSystems, Stratasys, Farsoon, etc.

11. Flexibles Glas

Durchbruch:Ändern Sie die starren und zerbrechlichen Eigenschaften des traditionellen Glases und realisieren Sie die revolutionäre Innovation der Glasflexibilität.

Entwicklungstendenz: In Zukunft hat der Bereich der flexiblen Display- und Faltgeräte große Perspektiven.

Hauptforschungseinrichtungen(Unternehmen): Corning Corporation, Schott Group, etc.

12. Selbstheilende Materialien

Durchbruch: Selbstmontage von Materialmolekülen, Realisierung der "Intelligenz" des Materials selbst, Änderung der vorherigen Materialvorbereitungsmethode und Realisierung der spontanen Bildung einer bestimmten Form und Struktur des Materials selbst.

Entwicklungstendenz: Ändern Sie die traditionellen Methoden der Materialaufbereitung und Materialreparatur und haben Sie große Perspektiven in den Bereichen molekulare Bauelemente, Oberflächentechnik und Nanotechnologie in der Zukunft.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): Harvard University, etc.

13. Abbaubare Biokunststoffe

Durchbruch: Es kann natürlich abgebaut werden, und die Rohstoffe stammen aus erneuerbaren Ressourcen, was die Abhängigkeit traditioneller Kunststoffe von fossilen Ressourcen wie Öl, Erdgas und Kohle verändert und die Umweltverschmutzung reduziert.

Entwicklungstendenz:Der künftige Ersatz herkömmlicher Kunststoffe hat große Aussichten.

Hauptforschungseinrichtungen (Firmen): Natureworks, Basf, Kaneka, etc.

14. Titan Carbon Composites

Durchbruch: Mit hoher Festigkeit, niedriger Dichte und ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit hat es unbegrenzte Aussichten in der Luftfahrt und im zivilen Bereich.

Entwicklungstendenz: Zukünftig bietet es ein breites Anwendungsspektrum in leichten, hochfesten, korrosionsbeständigen und anderen Umgebungen.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): Harbin Institute of Technology, etc.

15. Metamaterialien

Durchbruch: Es hat physikalische Eigenschaften, die herkömmliche Materialien nicht haben, wie negative Permeabilität, negative Permittivität usw.

Entwicklungstendenz: Ändern Sie das traditionelle Konzept der Verarbeitung nach den Eigenschaften von Materialien und entwerfen Sie die Eigenschaften von Materialien entsprechend den Bedürfnissen in der Zukunft, mit unbegrenztem Potenzial und revolutionär.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): Boeing, Kymeta, Shenzhen Guangqi Research Institute, etc.

16. Supraleitende Materialien

Durchbruch: Im supraleitenden Zustand hat das Material keinen Widerstand, keinen Stromverlust und das Material weist Diamagnetismus in einem Magnetfeld auf.

Entwicklungstendenz: Wenn in Zukunft Durchbrüche in der Hochtemperatur-Supraleitertechnologie erwartet werden, wird erwartet, dass sie Probleme wie Leistungsübertragungsverluste, Erwärmung elektronischer Geräte und grüne neue Übertragungsmagnetsuspension-Technologie lösen wird.

Hauptforschungseinrichtungen(Unternehmen): Sumitomo Japan, Bruker Deutschland, Chinesische Akademie der Wissenschaften, etc.

17. Formgedächtnislegierungen

Durchbruch: Nach der Vorformung, nachdem sie gezwungen wurde, sich durch äußere Bedingungen zu verformen, kann es nach bestimmten Bedingungen in seine ursprüngliche Form wiederhergestellt werden, um den Entwurf und die Anwendung der Verformungsreversibilität des Materials zu realisieren.

Entwicklungstendenz: Großes Potenzial in der Raumfahrttechnik, medizinischen Geräten, mechanischen und elektronischen Geräten und anderen Bereichen.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): Es gibt neue Materialien und so weiter.

18. Magnetostriktive Werkstoffe

Durchbruch: Unter der Wirkung eines Magnetfeldes kann es die Eigenschaften der Dehnung oder Kompression produzieren und die Wechselwirkung von Materialverformung und Magnetfeld realisieren.

Entwicklungstendenz: Es ist in den Bereichen intelligenter struktureller Geräte, Stoßdämpfungsgeräte, Wandlerstrukturen, Hochpräzisionsmotoren usw. weit verbreitet, und seine Leistung ist unter einigen Bedingungen besser als piezoelektrische Keramik.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): American ETREMA Company, British Rare Earth Products Company, Japan Sumitomo Light Metal Company, etc.

19. Magnetische (Elektro-)flüssige Werkstoffe

Durchbruch:Im flüssigen Zustand hat es sowohl die magnetischen Eigenschaften fester magnetischer Materialien als auch die Fließfähigkeit von Flüssigkeiten und hat Eigenschaften und Anwendungen, die herkömmliche magnetische Schüttgüter nicht haben.

Entwicklungstendenz: Verwendet in der magnetischen Dichtung, in der magnetischen Kühlung, in der magnetischen Wärmepumpe und in anderen Bereichen, ändert die traditionelle Dichtungskühlung und andere Methoden.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): ATA Applied Technology Corporation der Vereinigten Staaten, Panasonic von Japan, etc.

20. Intelligente Polymergele

Durchbruch: Es kann Veränderungen in der Umgebung wahrnehmen und mit biologisch ähnlichen Reaktionsmerkmalen reagieren.

Entwicklungstendenz:Der Expansions-Kontraktionszyklus intelligenter Polymergele kann für chemische Ventile, Adsorptionsseparation, Sensoren und Speichermaterialien verwendet werden; die durch den Zyklus bereitgestellte Leistung wird für die Konstruktion von "chemischen Motoren" verwendet; Die Steuerbarkeit des Netzes eignet sich für intelligente Wirkstofffreisetzungssysteme Warten.

Hauptforschungseinrichtungen (Unternehmen): amerikanische und japanische Universitäten.