Potenziali nuovi materiali nel futuro

L'industria dei materiali è l'industria di base dell'economia nazionale e i nuovi materiali sono il precursore dello sviluppo dell'industria dei materiali. Grafene, nanotubi di carbonio, leghe amorfe, schiume metalliche, liquidi ionici... 20 nuovi materiali offrono opportunità illimitate per lo sviluppo dell'industria dei materiali.

Oggi, la rivoluzione scientifica e tecnologica si sta sviluppando rapidamente, nuovi materiali e prodotti cambiano ogni giorno che passa e il ritmo dell'aggiornamento industriale e della sostituzione dei materiali sta accelerando. L'integrazione della nuova tecnologia dei materiali con la nanotecnologia, la biotecnologia e la tecnologia dell'informazione, l'integrazione della struttura e della funzione e la tendenza intelligente dei materiali funzionali sono evidenti.

In questo articolo vengono selezionati 20 nuovi materiali in base ai progressi della ricerca di noti istituti di ricerca e aziende in patria e all'estero, alle recensioni scientifiche e tecnologiche dei media e alla ricerca hot dell'industria. Di seguito sono riportate le informazioni dettagliate dei materiali pertinenti (in nessun ordine particolare).

1.Grafene

Breakthrough: Conducibilità elettrica straordinaria, resistività estremamente bassa e migrazione elettronica estremamente veloce, decine di volte più forte dell'acciaio e trasmissione luminosa eccellente.

Evoluzione: Il Premio Nobel 2010 in Fisica ha reso il grafene molto popolare nei mercati della tecnologia e dei capitali negli ultimi anni. Nei prossimi cinque anni, il grafene sarà utilizzato in schermi optoelettronici, semiconduttori, touch screen, dispositivi elettronici, batterie di accumulo di energia, display, sensori, semiconduttori, aerospaziale, militare, materiali compositi, biomedicina e altri campi sperimenteranno una crescita esplosiva.

Principali istituti di ricerca(aziende): Graphene Technologies, Angstron Materials, Graphene Square, Forsman Technology, ecc.

2. Aerogel

Breakthrough: Alta porosità, bassa densità e peso leggero, bassa conducibilità termica, eccellenti proprietà di isolamento termico. Tendenza di sviluppo: Nuovi materiali con grande potenziale hanno un grande potenziale nei settori del risparmio energetico e della protezione ambientale, dell'isolamento termico, degli elettrodomestici elettronici e delle costruzioni.

Principali istituti di ricerca (aziende): Forsman Technology, W.R. Grace, Japan Fuji-Silysia Company, ecc.

3. Carbon Nanotubes

Breakthrough:Alta conducibilità elettrica, alta conducibilità termica, alto modulo elastico, alta resistenza alla trazione, ecc.

Evoluzione:elettrodi per dispositivi funzionali, supporti catalizzatori, sensori, ecc.

Principali istituti di ricerca (aziende): Unidym, Inc., Toray Industries, Inc., Bayer Materials Science AG, Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Forsman Technology, Suzhou First Element, ecc.

4. Fullerenes

Breakthrough: con proprietà ottiche lineari e non lineari, superconduttività del fullerene del metallo alcalino, ecc.

Evoluzione:In futuro, avrà importanti prospettive nei settori delle scienze della vita, della medicina, dell'astrofisica, ecc. Si prevede che venga utilizzato in dispositivi optoelettronici come convertitori ottici, conversione del segnale e memorizzazione dei dati.

Principali istituti di ricerca (aziende): Michigan State University, Xiamen Funa New Materials, ecc.

5. Leghe amorfe

Breakthrough: Alta resistenza e tenacità, eccellente permeabilità magnetica e bassa perdita magnetica, eccellente fluidità liquida.

Evoluzione: in trasformatori ad alta frequenza a bassa perdita, parti strutturali di apparecchiature terminali mobili, ecc.

Principali istituti di ricerca(aziende): Liquidmetal Technologies, Inc., Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, BYD Co., Ltd., ecc.

6. Foam Metal

Breakthrough: Peso leggero, bassa densità, alta porosità e grande superficie.

Evoluzione: Ha conducibilità elettrica e può sostituire i campi di applicazione in cui materiali inorganici non metallici non possono condurre l'elettricità; ha grandi potenzialità nel campo dell'isolamento acustico e della riduzione del rumore.

Principali istituti di ricerca (aziende): Alcan (Alcoa), Rio Tinto, Symat, Norsk Hydro, etc.

7. Ionic Liquids

Breakthrough:Ha alta stabilità termica, ampia gamma di temperatura liquida, acidità e alcalinità regolabili, polarità, capacità di coordinamento, ecc.

Evoluzione: Ha ampie prospettive di applicazione nel campo dell'industria chimica verde, così come nei campi della biologia e della catalisi.

Principali istituti di ricerca (aziende): Innovazione solvente, BASF, Istituto di fisica di Lanzhou, Accademia cinese delle scienze, Università di Tongji, ecc.

8. Nanocellulosa

Breakthrough: buona biocompatibilità, capacità di ritenzione dell'acqua, ampia gamma di stabilità del pH; Struttura di nano-rete e alte proprietà meccaniche, ecc.

Evoluzione: Ha grandi prospettive in biomedicina, potenziatore, industria della carta, purificazione, alimenti composti conduttivi e inorganici e composti magnetici industriali.

Principali istituti di ricerca (aziende): Cellu Force (Canada), US Forest Service (US Forest Service), Innventia (Svezia), ecc

9. Nanodot perovskites

Breakthrough:Nanodot perovskit hanno magnetoresistanza gigante, alta conducibilità ionica, catalisi per l'evoluzione e la riduzione dell'ossigeno, ecc.

Evoluzione:In futuro, ha un grande potenziale nei campi della catalisi, dello stoccaggio, dei sensori e dell'assorbimento della luce.

Principali istituti di ricerca (società): Apry, AlfaAesar, ecc.

10. Materiali di stampa 3D

Breakthrough: Cambiare i metodi di lavorazione delle industrie tradizionali e può rapidamente realizzare la formazione di strutture complesse, ecc.

Evoluzione:Il metodo rivoluzionario di stampaggio ha grandi prospettive nel campo dello stampaggio di strutture complesse e dello stampaggio di elaborazione rapida.

Principali istituti di ricerca(aziende): Object, 3DSystems, Stratasys, Farsoon, etc.

11. Vetro flessibile

Breakthrough:Cambiare le caratteristiche rigide e fragili del vetro tradizionale e realizzare la rivoluzionaria innovazione della flessibilità del vetro.

Evoluzione: In futuro, il campo del display flessibile e dei dispositivi pieghevoli ha grandi prospettive.

Principali istituti di ricerca(società): Corning Corporation, Schott Group, etc.

12. Materiali auto-assemblanti (auto-guarigione)

Breakthrough: L'auto-assemblaggio delle molecole materiali, realizzando l'"intelligenza" del materiale stesso, cambiando il precedente metodo di preparazione materiale e realizzando la formazione spontanea di una certa forma e struttura del materiale stesso.

Evoluzione: Cambiare i metodi tradizionali di preparazione del materiale e riparazione del materiale e avere grandi prospettive nei settori dei dispositivi molecolari, dell'ingegneria superficiale e della nanotecnologia in futuro.

Principali istituti di ricerca (aziende): Harvard University, ecc.

13. Bioplastiche degradabili

Breakthrough: Può essere degradato naturalmente e le materie prime provengono da risorse rinnovabili, cambiando la dipendenza della plastica tradizionale da risorse fossili come petrolio, gas naturale e carbone, e riducendo l'inquinamento ambientale.

Evoluzione:La futura sostituzione delle plastiche tradizionali ha grandi prospettive.

Principali istituti di ricerca (società): Natureworks, Basf, Kaneka, ecc.

14. Titanium Carbon Composites

Breakthrough: Con alta resistenza, bassa densità e eccellente resistenza alla corrosione, ha prospettive illimitate nel settore dell'aviazione e civile.

Evoluzione: In futuro, ha una vasta gamma di potenziali applicazioni in ambienti leggeri, ad alta resistenza, resistenti alla corrosione e altri.

Principali istituti di ricerca (azienda): Harbin Institute of Technology, etc.

15. Metamateriali

Breakthrough: Ha proprietà fisiche che i materiali convenzionali non hanno, come permeabilità negativa, permittività negativa, ecc.

Evoluzione: Cambiare il concetto tradizionale di lavorazione in base alle proprietà dei materiali e progettare le caratteristiche dei materiali in base alle esigenze future, con potenzialità illimitate e rivoluzionarie.

Principali istituti di ricerca (aziende): Boeing, Kymeta, Shenzhen Guangqi Research Institute, ecc.

16. Materiali superconduttori

Breakthrough: Nello stato superconduttore, il materiale ha resistenza zero, nessuna perdita di corrente e il materiale esibisce diamagnetismo in un campo magnetico.

Evoluzione: In futuro, se ci si aspetta innovazioni nella tecnologia superconduttore ad alta temperatura, ci si aspetta che risolva problemi come la perdita di trasmissione di potenza, il riscaldamento dei dispositivi elettronici e la nuova tecnologia verde della sospensione magnetica della trasmissione.

Principali istituti di ricerca(aziende): Sumitomo Giappone, Bruker Germania, Accademia Cinese delle Scienze, ecc.

17. Shape Memory Alloys

Breakthrough: Dopo la preformatura, dopo essere stata costretta a deformarsi da condizioni esterne, può essere ripristinata alla sua forma originale dopo determinate condizioni, in modo da realizzare la progettazione e l'applicazione della reversibilità della deformazione del materiale.

Evoluzione: enorme potenziale in tecnologia spaziale, attrezzature mediche, apparecchiature meccaniche ed elettroniche e altri campi.

Principali istituti di ricerca (aziende): Ci sono nuovi materiali e così via.

18. Materiali magnetostrittivi

Breakthrough: Sotto l'azione di un campo magnetico, può produrre le proprietà di allungamento o compressione e realizzare l'interazione di deformazione materiale e campo magnetico.

Evoluzione: È ampiamente usato nei campi dei dispositivi strutturali intelligenti, dei dispositivi di assorbimento degli urti, delle strutture del trasduttore, dei motori ad alta precisione, ecc. e la sua prestazione è migliore della ceramica piezoelettrica in alcune condizioni.

Principali istituti di ricerca (aziende): American ETREMA Company, British Rare Earth Products Company, Japan Sumitomo Light Metal Company, ecc.

19. Materiali liquidi magnetici (elettro)

Breakthrough: Nello stato liquido, ha sia le proprietà magnetiche dei materiali magnetici solidi che la fluidità dei liquidi e ha caratteristiche e applicazioni che i materiali magnetici tradizionali non hanno.

Evoluzione: Utilizzato nella tenuta magnetica, nella refrigerazione magnetica, nella pompa di calore magnetica e in altri campi, cambiando la refrigerazione tradizionale di tenuta e altri metodi.

Principali istituti di ricerca (aziende): ATA Applied Technology Corporation degli Stati Uniti, Panasonic del Giappone, ecc.

20. Smart Polymer Gels

Breakthrough: Può percepire cambiamenti nell'ambiente circostante e rispondere, con caratteristiche di risposta biologiche.

Evoluzione:Il ciclo di espansione-contrazione dei gel polimerici intelligenti può essere utilizzato per valvole chimiche, separazione adsorbimento, sensori e materiali di memoria; la potenza fornita dal ciclo è utilizzata per progettare "motori chimici"; la controllabilità della rete è adatta per sistemi intelligenti di rilascio di farmaci Attendere.

Principali istituti di ricerca (aziende): università americane e giapponesi.