Lehetséges új anyagok a jövőben

Az anyagipar a nemzetgazdaság alapvető iparága, és az új anyagok az anyagipar fejlődésének előfutárai. Grafén, szén nanocsövek, amorf ötvözetek, fémhabok, ionfolyadékok... 20 új anyag korlátlan lehetőséget kínál az anyagipar fejlődésére.

Ma a tudományos és technológiai forradalom gyorsan fejlődik, az új anyagok és termékek napról napra változnak, és az ipari korszerűsítés és az anyagcsere üteme gyorsul. Nyilvánvaló az új anyagtechnológia nanotechnológiával, biotechnológiával és információtechnológiával való integrációja, a szerkezet és funkció integrációja, valamint a funkcionális anyagok intelligens trendje.

Ebben a tanulmányban 20 új anyagot választunk ki jól ismert hazai és külföldi kutatóintézmények és vállalatok kutatási eredményei, tudományos és technológiai médiafelülvizsgálatok, ipari forró kutatások alapján. A következő a vonatkozó anyagokról szóló részletes információk (nincs konkrét sorrendben).   

1.Grafén

Áttörés: Rendkívüli elektromos vezetőképesség, rendkívül alacsony ellenállás és rendkívül gyors elektronmigráció, tucatszor erősebb az acélnál és kiváló fényátviteli képesség.

Fejlődési tendencia: A 2010-es fizikai Nobel-díj nagyon népszerűvé tette a grafént a technológia és a tőkepiacon az elmúlt években. A következő öt évben a grafént optoelektronikai kijelzőkben, félvezetőkben, érintőképernyőkben, elektronikus eszközökben, energiatároló akkumulátorokban, kijelzőkben, érzékelőkben, félvezetőkben, repülőgépekben, katonai, kompozit anyagokban, biomedicin és más területeken robbanásveszélyes növekedést fognak tapasztalni.

Főbb kutatóintézmények(vállalatok): Graphene Technologies, Angstron Materials, Graphene Square, Forsman Technology, stb.

2. Aerogélek

Áttörés: Nagy porozitás, alacsony sűrűség és könnyű súly, alacsony hővezető képesség, kiváló hőszigetelő tulajdonságok. Fejlődési tendencia: A nagy potenciállal rendelkező új anyagok nagy potenciállal rendelkeznek az energiatakarékosság és a környezetvédelem, a hőszigetelés, az elektronikus berendezések és az építőipar területén.

Főbb kutatóintézmények (vállalatok): Forsman Technology, W.R. Grace, Japán Fuji-Silysia Company, stb.

 3. Szén nanocsövek

Áttörés:nagy elektromos vezetőképesség, nagy hővezetőképesség, nagy rugalmas modulus, nagy szakítószilárdság stb.

Fejlődési tendencia:elektródák funkcionális eszközökhöz, katalizátorhordozókhoz, érzékelőkhöz stb.

Főbb kutatóintézmények (vállalatok): Unidym, Inc., Toray Industries, Inc., Bayer Materials Science AG, Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Forsman Technology, Suzhou First Element, stb.

4. Fullerenes

Áttörés: Lineáris és nemlineáris optikai tulajdonságokkal, lúgos fém fullerén szupravezetőképességgel stb.

Fejlődési tendencia:A jövőben fontos kilátásokkal rendelkezik az élettudomány, az orvostudomány, az asztrofizika stb. területén. Várhatóan optoelektronikai eszközökben, mint például az optikai átalakítók, a jelátalakítás és az adattárolás.

Főbb kutatóintézmények (vállalatok): Michigan State University, Xiamen Funa New Materials, stb.

5. Amorf ötvözetek

Áttörés: Nagy szilárdság és szívósság, kiváló mágneses áteresztőképesség és alacsony mágneses veszteség, kiváló folyadékfolyamosság.

Fejlődési tendencia: nagyfrekvenciájú, alacsony veszteségű transzformátorokban, mobil terminálberendezések szerkezeti alkatrészeiben stb.

Főbb kutatóintézmények(vállalatok): Liquidmetal Technologies, Inc., Fémintézet, Kínai Tudományos Akadémia, BYD Co., Ltd., stb.

6. Habfém

Áttörés: Könnyű súly, alacsony sűrűség, nagy porozitás és nagy felületű.

Fejlődési tendencia: Elektromos vezetőképességgel rendelkezik, és helyettesítheti azokat az alkalmazási területeket, ahol a szervetlen nemfémes anyagok nem vezethetnek villamos energiát; Nagy potenciállal rendelkezik a hangszigetelés és a zajcsökkentés terén.

Főbb kutatóintézetek (vállalatok): Alcan (Alcoa), Rio Tinto, Symat, Norsk Hydro stb.

7. Ion folyadékok

Áttörés:Magas hőstabilitással, széles folyadékhőmérséklet-tartománnyal, állítható savassággal és lúgossággal, polaritással, koordinációs képességgel stb.

Fejlődési tendencia: Széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkezik a zöld vegyipar, valamint a biológia és a katalízis területén.

Főbb kutatóintézmények (vállalatok): Oldószer innováció, BASF, Lanzhou Fizikai Intézet, Kínai Tudományos Akadémia, Tongji Egyetem, stb.

8. Nanocellulóz

Áttörés: jó biokompatibilitás, víztartó kapacitás, a pH stabilitás széles tartománya; nanohálózati szerkezet és magas mechanikai tulajdonságok stb.

Fejlődési tendencia: Nagy kilátásokkal rendelkezik a biomedicin, a fokozók, a papíripar, a tisztítás, a vezető és szervetlen összetett élelmiszerek és az ipari mágneses vegyület területén.

Főbb kutatóintézmények (vállalatok): Cellu Force (Kanada), US Forest Service (US Forest Service), Innventia (Svédország), stb.

9. Nanodot perovszkites

Áttörés:A nanodot perovszkitek óriási magnetoresztenciával, magas ionvezetőképességgel, oxigén evolúciójához és redukciójához szükséges katalízissel rendelkeznek stb.

Fejlődési tendencia:A jövőben nagy potenciállal rendelkezik a katalízis, a tárolás, az érzékelők és a fényelnyelés területén.

Főbb kutatóintézmények (vállalatok): Apry, AlfaAesar stb.

10. 3D nyomtatási anyagok

Áttörés: Változtassa meg a hagyományos iparágak feldolgozási módszereit, és gyorsan megvalósíthatja komplex szerkezetek kialakítását stb.

Fejlődési tendencia:A forradalmi öntési módszer nagy kilátásokkal rendelkezik a komplex szerkezeti öntés és a gyors feldolgozási öntés területén.

Főbb kutatóintézmények(vállalatok): Object, 3DSystems, Stratasys, Farsoon, stb.

11. Rugalmas üveg

Áttörés:Változtassa meg a hagyományos üveg merev és törékeny jellemzőit, és valósítsa meg az üveg rugalmasságának forradalmi innovációját.

Fejlődési tendencia: A jövőben a rugalmas kijelzők és összecsukható eszközök területe nagy kilátásokkal bír.

Főbb kutatóintézmények(vállalatok): Corning Corporation, Schott Group stb.

12. Önszerelő (öngyógyító) anyagok

Áttörés: self-assembly of material molecules, realizing the "intelligence" of the material itself, changing the previous material preparation method, and realizing the spontaneous formation of a certain shape and structure of the material itself.

Fejlődési tendencia: Változtassa meg a hagyományos anyagelőkészítési és anyagjavítási módszereket, és nagy kilátásokkal rendelkezik a molekuláris eszközök, a felületmérnöki és a nanotechnológia területén a jövőben.

Főbb kutatóintézmények (vállalatok): Harvard University stb.

13. Degradálható bioműanyagok

Áttörés: Természetesen lebomlhat, és a nyersanyagok megújuló erőforrásokból származnak, megváltoztatva a hagyományos műanyagok fosszilis erőforrásoktól, mint például az olaj, a földgáz és a szén, és csökkentve a környezetszennyezést.

Fejlődési tendencia:a hagyományos műanyagok jövőbeli helyettesítésének nagy kilátásai vannak.

Főbb kutatóintézmények (vállalatok): Natureworks, Basf, Kaneka stb.

14. Titánszénkompozitok

Áttörés: Nagy szilárdsággal, alacsony sűrűséggel és kiváló korrózióállósággal korlátlan kilátással rendelkezik a légi közlekedés és a polgári területen.

Fejlődési tendencia: A jövőben számos lehetséges alkalmazási lehetőséget kínál könnyű, nagy szilárdságú, korrózióálló és egyéb környezetben.

Főbb kutatóintézmények (vállalat): Harbin Institute of Technology stb.

15. Fémanyagok

Áttörés: Olyan fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, amelyekkel a hagyományos anyagok nem rendelkeznek, mint például negatív permeabilitás, negatív permittivitás stb.

Fejlődési tendencia: változtassa meg a feldolgozás hagyományos koncepcióját az anyagok tulajdonságainak megfelelően, és tervezze meg az anyagok jellemzőit a jövőbeli igényeknek megfelelően, korlátlan potenciállal és forradalmi forradalommal.

Főbb kutatóintézmények (vállalatok): Boeing, Kymeta, Shenzhen Guangqi Kutatóintézet, stb.

16. Szupravezető anyagok

Áttörés: Szupravezető állapotban az anyagnak nulla ellenállása van, nincs áramvesztesége, és az anyag diamagnetizmust mutat egy mágneses térben.

Fejlődési tendencia: A jövőben, ha áttöréseket várnak a magas hőmérsékletű szupravezető technológiában, akkor várhatóan megoldja az olyan problémákat, mint az energiaátviteli veszteség, az elektronikus eszközök fűtése és a zöld új átviteli mágneses felfüggesztési technológia.

Főbb kutatóintézmények(vállalatok): Sumitomo Japán, Bruker Németország, Kínai Tudományos Akadémia, stb.

17. Alakú memóriaötvözetek

Áttörés: Előformázás után, miután a külső körülmények által deformálódott, bizonyos körülmények között vissza lehet állítani eredeti alakját, hogy megvalósítsa az anyag deformációs visszafordíthatóságának kialakítását és alkalmazását.

Fejlődési tendencia: az űrtechnológia, az orvosi berendezések, a mechanikai és elektronikai berendezések és más területek terén jelentős potenciál.

Főbb kutatóintézmények (cégek): Vannak új anyagok és így tovább.

18. Magnetosztrikív anyagok

Áttörés: A mágneses tér hatása alatt előállíthatja a nyúlás vagy a tömörítés tulajdonságait, és megvalósíthatja az anyag deformáció és a mágneses tér kölcsönhatását.

Fejlődési tendencia: Széles körben használják intelligens szerkezeti eszközök, ütéscsillapító eszközök, átalakító szerkezetek, nagy pontosságú motorok stb. területén, és teljesítménye bizonyos körülmények között jobb, mint a piezoelektromos kerámia.

Főbb kutatóintézmények (cégek): American ETREMA Company, British Rare Earth Products Company, Japan Sumitomo Light Metal Company, stb.

19. Mágneses (elektro) folyadék anyagok

Áttörés:Folyékony állapotban mind a szilárd mágneses anyagok mágneses tulajdonságaival, mind a folyadékok fluiditásával rendelkezik, és olyan jellemzőkkel és alkalmazásokkal rendelkezik, amelyekkel a hagyományos mágneses ömlesztett anyagok nem rendelkeznek.

Fejlődési tendencia:Mágneses tömítésben, mágneses hűtésben, mágneses hőszivattyúban és más területeken használják, megváltoztatva a hagyományos tömítési hűtést és más módszereket.

Főbb kutatóintézmények (vállalatok): ATA Applied Technology Corporation of the United States, Panasonic of Japan stb.

20. Intelligens polimer zselék

Áttörés: Képes érzékelni a környezet változásait és biológiai jellemzőkkel reagálni.

Fejlődési tendencia:The expansion-contraction cycle of smart polymer gels can be used for chemical valves, adsorption separation, sensors and memory materials; the power provided by the cycle is used to design "chemical engines"; the controllability of mesh is suitable for smart drug release systems Wait.

Főbb kutatóintézmények Amerikai és japán egyetemek.