Novos materiais potenciais no futuro

A indústria de materiais é a indústria básica da economia nacional, e novos materiais são o precursor do desenvolvimento da indústria de materiais. Grafeno, nanotubos de carbono, ligas amorfas, espumas metálicas, líquidos iónicos... 20 novos materiais trazem oportunidades ilimitadas para o desenvolvimento da indústria de materiais.

Hoje, a revolução científica e tecnológica está se desenvolvendo rapidamente, novos materiais e produtos estão mudando a cada dia que passa, e o ritmo de atualização industrial e substituição de materiais está acelerando. A integração da nova tecnologia material com nanotecnologia, biotecnologia e tecnologia da informação, a integração da estrutura e função, e a tendência inteligente de materiais funcionais são óbvias.

Neste artigo, 20 novos materiais são selecionados com base no progresso da pesquisa de instituições e empresas de pesquisa bem conhecidas no país e no exterior, revisões de mídia científica e tecnológica e pesquisa quente da indústria. A seguir estão as informações detalhadas dos materiais relevantes (sem ordem específica).

1.Grafeno

Avanço: Condutividade elétrica extraordinária, resistividade extremamente baixa e migração de elétrons extremamente rápida, dezenas de vezes mais forte que o aço e excelente transmitância de luz.

Tendência de desenvolvimento: O Prêmio Nobel de Física de 2010 tornou o grafeno muito popular em tecnologia e mercados de capitais nos últimos anos. Nos próximos cinco anos, o grafeno será usado em displays optoeletrônicos, semicondutores, telas sensíveis ao toque, dispositivos eletrônicos, baterias de armazenamento de energia, displays, sensores, semicondutores, aeroespacial, militar, materiais compostos, biomedicina e outros campos experimentarão crescimento explosivo.

Principais instituições de investigação(empresas): Tecnologias de grafeno, materiais de Angstron, quadrado de grafeno, tecnologia de Forsman, etc.

2. Aerogéis

Avanço: alta porosidade, baixa densidade e peso leve, baixa condutividade térmica, excelentes propriedades de isolamento térmico. Tendência de desenvolvimento: Novos materiais com grande potencial têm grande potencial nas áreas de conservação de energia e proteção ambiental, isolamento térmico, eletrodomésticos eletrônicos e construção.

Principais instituições de investigação (empresas): Forsman Technology, W.R. Grace, Japão Fuji-Silysia Company, etc.

3. Nanotubos de carbono

Avanço:alta condutividade elétrica, alta condutividade térmica, alto módulo elástico, alta resistência à tração, etc.

Tendência de desenvolvimento:eletrodos para dispositivos funcionais, portadores de catalisadores, sensores, etc.

Principais instituições de investigação (empresas): Unidym, Inc., Toray Industries, Inc., Bayer Materials Science AG, Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Forsman Technology, Suzhou First Element, etc.

4. Fullerenos

Avanço: com propriedades ópticas lineares e não lineares, supercondutividade do fulereno do metal alcalino, etc.

Tendência de desenvolvimento:No futuro, terá perspectivas importantes nos campos da ciência da vida, medicina, astrofísica, etc. Espera-se que seja usado em dispositivos optoeletrônicos, como conversores ópticos, conversão de sinais e armazenamento de dados.

Principais instituições de investigação (empresas): Michigan State University, Xiamen Funa Novos Materiais, etc.

5. Ligas amorfas

Avanço: alta resistência e tenacidade, excelente permeabilidade magnética e baixa perda magnética, excelente fluidez líquida.

Tendência de desenvolvimento: em transformadores de baixa perda de alta frequência, peças estruturais de equipamentos terminais móveis, etc.

Principais instituições de investigação(empresas): Liquidmetal Technologies, Inc., Instituto de Metais, Academia Chinesa de Ciências, BYD Co., Ltd., etc.

6. Espuma metálica

Avanço: Peso leve, baixa densidade, alta porosidade e grande área de superfície.

Tendência de desenvolvimento: Tem condutividade elétrica e pode substituir os campos de aplicação onde materiais inorgânicos não metálicos não podem conduzir eletricidade; tem grande potencial no campo da isolação sadia e redução de ruído.

Principais institutos de investigação (empresas): Alcan (Alcoa), Rio Tinto, Symat, Norsk Hydro, etc.

7. Líquidos iónicos

Avanço:Tem alta estabilidade térmica, ampla faixa de temperatura líquida, acidez e alcalinidade ajustáveis, polaridade, capacidade de coordenação, etc.

Tendência de desenvolvimento: Tem amplas perspectivas de aplicação no campo da indústria química verde, bem como nos campos da biologia e catálise.

Principais instituições de investigação (empresas): Inovação solvente, BASF, Instituto de Física de Lanzhou, Academia Chinesa de Ciências, Universidade de Tongji, etc.

8. Nanocelulose

Avanço: boa biocompatibilidade, capacidade de retenção de água, ampla gama de estabilidade de pH; estrutura da nano-rede, e propriedades mecânicas altas, etc.

Tendência de desenvolvimento: Tem grandes perspectivas em biomedicina, realçador, indústria de papel, purificação, alimentos compostos condutores e inorgânicos e compostos magnéticos industriais.

Principais instituições de investigação (empresas): Cellu Force (Canadá), US Forest Service (US Forest Service), Innventia (Suécia), etc

9. Nanodot perovskites

Avanço: Nanodot perovskites têm magnetoresistência gigante, alta condutividade iônica, catálise para evolução e redução de oxigênio, etc.

Tendência de desenvolvimento:No futuro, tem grande potencial nas áreas de catálise, armazenamento, sensores e absorção de luz.

Principais instituições de investigação (empresas): Apry, AlfaAesar, etc.

10. Materiais de impressão 3D

Avanço: Mude os métodos de processamento das indústrias tradicionais e pode rapidamente realizar a formação de estruturas complexas, etc.

Tendência de desenvolvimento:O método revolucionário de moldagem tem grandes perspectivas no campo da moldagem de estruturas complexas e moldagem de processamento rápido.

Principais instituições de investigação(empresas): Object, 3DSystems, Stratasys, Farsoon, etc.

11. Vidro flexível

Avanço:Mude as características rígidas e frágeis do vidro tradicional e realize a inovação revolucionária da flexibilidade do vidro.

Tendência de desenvolvimento: No futuro, o campo da exposição flexível e dispositivos dobráveis tem grandes perspectivas.

Principais instituições de investigação(empresas): Corning Corporation, Schott Group, etc.

12. Materiais de auto-montagem (auto-cura)

Avanço: auto-montagem de moléculas materiais, percebendo a "inteligência" do próprio material, alterando o método de preparação material anterior, e percebendo a formação espontânea de uma certa forma e estrutura do próprio material.

Tendência de desenvolvimento: Mude os métodos tradicionais de preparação de materiais e reparo de materiais, e tenha grandes perspectivas nos campos de dispositivos moleculares, engenharia de superfície e nanotecnologia no futuro.

Principais instituições de investigação (empresas): Harvard University, etc.

13. Bioplásticos degradáveis

Avanço: Pode ser naturalmente degradado, e as matérias-primas vêm de recursos renováveis, mudando a dependência dos plásticos tradicionais de recursos fósseis, como petróleo, gás natural e carvão, e reduzindo a poluição ambiental.

Tendência de desenvolvimento:a futura substituição dos plásticos tradicionais tem grandes perspectivas.

Principais instituições de investigação (empresas): Natureworks, Basf, Kaneka, etc.

14. Compostos de carbono de titânio

Avanço: Com alta resistência, baixa densidade e excelente resistência à corrosão, tem perspectivas ilimitadas nos campos da aviação e civil.

Tendência de desenvolvimento: No futuro, tem uma ampla gama de aplicações potenciais em ambientes leves, de alta resistência, resistentes à corrosão e outros.

Principais instituições de investigação (empresa): Harbin Institute of Technology, etc.

15. Metamateriais

Avanço: Possui propriedades físicas que os materiais convencionais não possuem, como permeabilidade negativa, permissividade negativa, etc.

Tendência de desenvolvimento: mudar o conceito tradicional de processamento de acordo com as propriedades dos materiais, e projetar as características dos materiais de acordo com as necessidades no futuro, com potencial ilimitado e revolucionário.

Principais instituições de investigação (empresas): Boeing, Kymeta, Shenzhen Guangqi Research Institute, etc.

16. Materiais supercondutores

Avanço: No estado supercondutor, o material tem resistência zero, nenhuma perda de corrente, e o material exibe diamagnetismo em um campo magnético.

Tendência de desenvolvimento: No futuro, se forem esperados avanços na tecnologia supercondutora de alta temperatura, espera-se resolver problemas como perda de transmissão de energia, aquecimento de dispositivos eletrônicos e nova tecnologia verde de suspensão magnética de transmissão.

Principais instituições de investigação(empresas): Sumitomo Japão, Bruker Alemanha, Academia Chinesa de Ciências, etc.

17. Ligas de memória de forma

Avanço: Após a pré-formação, depois de ser forçado a deformar-se por condições externas, pode ser restaurado à sua forma original após certas condições, de modo a realizar o projeto e aplicação da reversibilidade da deformação do material.

Tendência de desenvolvimento: enorme potencial em tecnologia espacial, equipamentos médicos, equipamentos mecânicos e eletrônicos e outros campos.

Principais instituições de investigação (empresas): Existem novos materiais e assim por diante.

18. Materiais magnetostrictivos

Avanço: Sob a ação de um campo magnético, pode produzir as propriedades de alongamento ou compressão e realizar a interação da deformação material e do campo magnético.

Tendência de desenvolvimento: É amplamente utilizado nos campos de dispositivos estruturais inteligentes, dispositivos de absorção de choque, estruturas de transdutores, motores de alta precisão, etc., e seu desempenho é melhor do que cerâmica piezoelétrica sob algumas condições.

Principais instituições de investigação (empresas): American ETREMA Company, British Rare Earth Products Company, Japão Sumitomo Light Metal Company, etc.

19. Materiais fluidos magnéticos (eletro)

Avanço:No estado líquido, tem as propriedades magnéticas dos materiais magnéticos sólidos e a fluidez dos líquidos, e tem características e aplicações que os materiais magnéticos tradicionais a granel não têm.

Tendência de desenvolvimento: usado na selagem magnética, refrigeração magnética, bomba de calor magnética e outros campos, mudando a refrigeração tradicional da selagem e outros métodos.

Principais instituições de investigação (empresas): ATA Applied Technology Corporation dos Estados Unidos, Panasonic do Japão, etc.

20. Geles de polímeros inteligentes

Avanço: Pode perceber mudanças no ambiente circundante e responder, com características de resposta biológicas.

Tendência de desenvolvimento:O ciclo de expansão-contração de géis de polímero inteligentes pode ser usado para válvulas químicas, separação de adsorção, sensores e materiais de memória; A potência fornecida pelo ciclo é utilizada para projetar "motores químicos"; a controlabilidade da malha é adequada para sistemas inteligentes de liberação de medicamentos Wait.

Principais instituições de investigação (empresas): universidades americanas e japonesas.