Mogelijke nieuwe materialen in de toekomst

De materiële industrie is de basisindustrie van de nationale economie, en nieuwe materialen zijn de voorloper van de ontwikkeling van de materiële industrie. Grafeen, koolstofnanobuizen, amorfe legeringen, metaalschuimen, ionische vloeistoffen... 20 nieuwe materialen bieden onbeperkte mogelijkheden voor de ontwikkeling van de materiaalindustrie.

Vandaag ontwikkelt de wetenschappelijke en technologische revolutie zich snel, nieuwe materialen en producten veranderen met elke dag en het tempo van industriële opwaardering en materiaalvervanging versnelt. De integratie van nieuwe materiaaltechnologie met nanotechnologie, biotechnologie en informatietechnologie, de integratie van structuur en functie, en de intelligente trend van functionele materialen zijn duidelijk.

In dit artikel worden 20 nieuwe materialen geselecteerd op basis van de onderzoeksvooruitgang van bekende onderzoeksinstellingen en bedrijven in binnen- en buitenland, wetenschappelijke en technologische media reviews en industrie hot research. Hieronder volgt de gedetailleerde informatie van de relevante materialen (in geen specifieke volgorde).   

1.Grafeen

Doorbreuk: Buitengewone elektrische geleidbaarheid, extreem lage weerstand en extreem snelle elektronmigratie, tientallen malen sterker dan staal en uitstekende lichtdoorlatendheid.

Ontwikkelingstrends: De 2010 Nobelprijs voor natuurkunde heeft grafeen zeer populair gemaakt in technologie en kapitaalmarkten in de afgelopen jaren. In de komende vijf jaar zal grafeen worden gebruikt in opto-elektronische displays, halfgeleiders, touchscreens, elektronische apparaten, energieopslagbatterijen, displays, sensoren, halfgeleiders, lucht- en ruimtevaart, militair, samengestelde materialen, biomedische en andere gebieden zullen explosieve groei ervaren.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen(bedrijven): Graphene Technologies, Angstron Materialen, Graphene Square, Forsman Technologie, enz.

2. Aerogels

Doorbreuk: Hoge porositeit, lage dichtheid en licht gewicht, lage thermische geleidbaarheid, uitstekende thermische isolatieeigenschappen. Ontwikkelingstrend: Nieuwe materialen met groot potentieel hebben een groot potentieel op het gebied van energiebesparing en milieubescherming, thermische isolatie, elektronische apparaten en bouw.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): Forsman Technology, W.R. Grace, Japan Fuji-Silysia Company, enz.

3. Koolstofnanotubes

Doorbreuk:Hoge elektrische geleidbaarheid, hoge thermische geleidbaarheid, hoge elastische modulus, hoge treksterkte, enz.

Ontwikkelingstrends:elektroden voor functionele apparaten, katalysatordragers, sensoren, enz.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): Unidym, Inc., Toray Industries, Inc., Bayer Materials Science AG, Mitsubishi Rayon Co., Ltd Forsman Technology, Suzhou Eerste Element, enz.

4. Fullerenen

Doorbreuk: Met lineaire en niet-lineaire optische eigenschappen, alkalimetaal fullerene supraleiding, enz.

Ontwikkelingstrends:In de toekomst zal het belangrijke vooruitzichten hebben op het gebied van life science, geneeskunde, astrofysica, enz. Het wordt verwacht om te worden gebruikt in opto-elektronische apparaten zoals optische converters, signaalconversie en gegevensopslag.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): Michigan State University, Xiamen Funa Nieuwe Materialen, enz.

5. Amorfe legeringen

Doorbreuk: Hoge sterkte en taaiheid, uitstekende magnetische permeabiliteit en laag magnetisch verlies, uitstekende vloeibare vloeibaarheid.

Ontwikkelingstrends: in hoogfrequente transformatoren met laag verlies, structurele delen van mobiele eindapparatuur, enz.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen(bedrijven): Liquidmetal Technologies, Inc., Instituut van Metalen, Chinese Academie van Wetenschappen, BYD Co., Ltd., enz.

6. Schuimmetaal

Doorbreuk: Lichtgewicht, lage dichtheid, hoge porositeit, en groot oppervlak.

Ontwikkelingstrends: Het heeft elektrische geleidbaarheid en kan de toepassingsgebieden vervangen waar anorganische niet-metalen materialen elektriciteit niet kunnen leiden; Het heeft een groot potentieel op het gebied van geluidsisolatie en geluidsreductie.

Belangrijkste onderzoeksinstituten (bedrijven): Alcan (Alcoa), Rio Tinto, Symat, Norsk Hydro, enz.

7. Ionische vloeistoffen

Doorbreuk:Het heeft een hoge thermische stabiliteit, brede vloeibare temperatuurwaaier, regelbare zuurgraad en alkaliniteit, polariteit, coördinatiecapaciteit, enz.

Ontwikkelingstrends: Het heeft brede toepassingsperspectieven op het gebied van groene chemische industrie, evenals op het gebied van biologie en katalyse.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): Oplosmiddelinnovatie, BASF, Lanzhou Instituut van Natuurkunde, Chinese Academie van Wetenschappen, Tongji Universiteit, enz.

8. Nanocellulose

Doorbreuk: goede biocompatibiliteit, watervasthoudend vermogen, brede waaier van pH-stabiliteit; nano-netwerkstructuur, en hoge mechanische eigenschappen, enz.

Ontwikkelingstrends: Het heeft grote vooruitzichten in biogeneeskunde, versterker, papierindustrie, zuivering, geleidend en anorganisch samengesteld voedsel, en industriële magnetische verbinding.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): Cellu Force (Canada), US Forest Service (US Forest Service), Innventia (Zweden), enz.

9. Nanodotperovskieten

Doorbreuk: Nanodot perovskites hebben reusachtige magnetoresistentie, hoge ionische geleidbaarheid, katalyse voor zuurstofevolutie en -reductie, enz.

Ontwikkelingstrends:In de toekomst heeft het een groot potentieel op het gebied van katalyse, opslag, sensoren en lichtabsorptie.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): Apry, AlfaAesar, enz.

10. 3D-printmaterialen

Doorbreuk: Verander de verwerkingsmethoden van traditionele industrieën, en kan snel de vorming van complexe structuren, enz. realiseren.

Ontwikkelingstrends:Revolutionaire molding methode heeft grote vooruitzichten op het gebied van complexe structuur molding en snelle verwerking molding.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen(bedrijven): Object, 3DSystems, Stratasys, Farsoon, enz.

11. Flexibel glas

Doorbreuk:Verander de stijve en fragiele kenmerken van traditioneel glas, en realiseer de revolutionaire innovatie van glasflexibiliteit.

Ontwikkelingstrends: In de toekomst heeft het gebied van flexibele display en opvouwbare apparaten grote vooruitzichten.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen(bedrijven): Corning Corporation, Schott Group, enz.

12. Zelfsamenstellende (zelfgenezende) materialen

Doorbreuk: zelfassemblage van materiële moleculen, het realiseren van de "intelligentie" van het materiaal zelf, het veranderen van de vorige materiaalvoorbereidingsmethode, en het realiseren van de spontane vorming van een bepaalde vorm en structuur van het materiaal zelf.

Ontwikkelingstrends: Verander de traditionele materiaalvoorbereiding en materiaalreparatiemethoden, en heb grote vooruitzichten op het gebied van moleculaire apparaten, oppervlaktetechniek, en nanotechnologie in de toekomst.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): Harvard University, enz.

13. afbreekbare bioplastics

Doorbreuk: Het kan van nature worden afgebroken en de grondstoffen komen uit hernieuwbare bronnen, waardoor de afhankelijkheid van traditionele kunststoffen van fossiele bronnen zoals olie, aardgas en steenkool verandert en milieuvervuiling wordt verminderd.

Ontwikkelingstrends:de toekomstige vervanging van traditionele kunststoffen heeft grote vooruitzichten.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): Natureworks, Basf, Kaneka, enz.

14. Titaniumkoolstofcomposieten

Doorbreuk: Met hoge sterkte, lage dichtheid en uitstekende corrosieweerstand, heeft het onbeperkte vooruitzichten in de luchtvaart en civiele gebieden.

Ontwikkelingstrends: In de toekomst heeft het een breed scala aan potentiële toepassingen in lichtgewicht, hoge sterkte, corrosiebestendige en andere omgevingen.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijf): Harbin Institute of Technology, enz.

15. Metamaterialen

Doorbreuk: Het heeft fysische eigenschappen die conventionele materialen niet hebben, zoals negatieve permeabiliteit, negatieve permittiviteit, enz.

Ontwikkelingstrends: Verander het traditionele concept van verwerking volgens de eigenschappen van materialen, en ontwerp de kenmerken van materialen volgens behoeften in de toekomst, met onbeperkt potentieel en revolutionair.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): Boeing, Kymeta, Shenzhen Guangqi Research Institute, enz.

16. Supraleitende materialen

Doorbreuk: In de supergeleidende staat heeft het materiaal nulweerstand, geen stroomverlies en vertoont het materiaal diamagnetisme in een magnetisch veld.

Ontwikkelingstrends: In de toekomst, als doorbraken in hoge temperatuur supraleitende technologie worden verwacht, wordt verwacht dat het problemen zoals vermogenstransmissieverlies, verwarming van elektronische apparaten en groene nieuwe transmissiemagnetische opschortingstechnologie zal oplossen.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen(bedrijven): Sumitomo Japan, Bruker Duitsland, Chinese Academie van Wetenschappen, enz.

17. Vormgeheugenlegeringen

Doorbreuk: Na voorvorming, na gedwongen te zijn vervormen door externe omstandigheden, kan het na bepaalde omstandigheden worden hersteld naar zijn oorspronkelijke vorm, om het ontwerp en de toepassing van de vervormingsomkeerbaarheid van het materiaal te realiseren.

Ontwikkelingstrends: Een enorm potentieel in ruimtetechnologie, medische apparatuur, mechanische en elektronische apparatuur en andere gebieden.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): Er zijn nieuwe materialen en ga zo maar door.

18. Magnetostrictieve materialen

Doorbreuk: Onder de actie van een magnetisch veld, kan het de eigenschappen van verlenging of compressie produceren, en de interactie van materiële vervorming en magnetisch veld realiseren.

Ontwikkelingstrends: Het wordt wijd gebruikt op het gebied van intelligente structurele apparaten, schokabsorptieapparaten, transducerstructuren, hoge precisiemotoren, enz., en zijn prestaties zijn beter dan piëzo-elektrische keramiek onder sommige voorwaarden.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): American ETREMA Company, British Zeldzame Aarde Products Company, Japan Sumitomo Light Metal Company, enz.

19. Magnetische (elektro)vloeibare materialen

Doorbreuk:In vloeibare staat heeft het zowel de magnetische eigenschappen van vaste magnetische materialen als de vloeibaarheid van vloeistoffen, en heeft eigenschappen en toepassingen die traditionele magnetische bulkmaterialen niet hebben.

Ontwikkelingstrends: Gebruikt in magnetische afdichting, magnetische koeling, magnetische warmtepomp en andere velden, het veranderen van de traditionele afdichtingskoeling en andere methoden.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): ATA Applied Technology Corporation van de Verenigde Staten, Panasonic van Japan, enz.

20. Slimme polymeergels

Doorbreuk: Het kan veranderingen in de omgeving waarnemen en reageren, met biologisch-achtige responskenmerken.

Ontwikkelingstrends:De expansie-samentrekkingscyclus van slimme polymeergels kan worden gebruikt voor chemische kleppen, adsorptiescheiding, sensoren en geheugenmaterialen; het door de cyclus geleverde vermogen wordt gebruikt voor het ontwerpen van "chemische motoren"; De regelbaarheid van mesh is geschikt voor slimme drug release systemen Wacht.

Belangrijkste onderzoeksinstellingen (bedrijven): Amerikaanse en Japanse universiteiten.