Potencialni novi materiali v prihodnosti

Materialna industrija je osnovna industrija nacionalnega gospodarstva, novi materiali pa so predhodnik razvoja materialne industrije. Grafen, ogljikove nanocevi, amorfne zlitine, kovinske pene, ionske tekočine... 20 novih materialov prinaša neomejene možnosti za razvoj materialne industrije.

Danes se znanstvena in tehnološka revolucija hitro razvija, novi materiali in izdelki se z vsakim dnem spreminjajo, hitrost industrijske nadgradnje in zamenjave materiala pa se pospešuje. Povezovanje nove materialne tehnologije z nanotehnologijo, biotehnologijo in informacijsko tehnologijo, povezovanje strukture in funkcije ter inteligentni trend funkcionalnih materialov so očitni.

V prispevku je izbranih 20 novih gradiv na podlagi raziskovalnega napredka znanih raziskovalnih ustanov in podjetij doma in v tujini, znanstvenih in tehnoloških medijskih pregledov ter vročih raziskav industrije. V nadaljevanju so podrobne informacije o ustreznih materialih (brez posebnega vrstnega reda).   

1.Grafen

Preboj: Izjemna električna prevodnost, izjemno nizka upornost in izjemno hitra migracija elektronov, desetkrat močnejša od jekla in odlična svetlobna prepustnost.

Razvojni trend: Nobelova nagrada za fiziko 2010 je v zadnjih letih naredila grafen zelo priljubljen na tehnoloških in kapitalskih trgih. V naslednjih petih letih se bo grafen uporabljal v optoelektronskih zaslonih, polprevodnikih, zaslonih na dotik, elektronskih napravah, baterijah za shranjevanje energije, zaslonih, senzorjih, polprevodnikih, letalskem, vojaškem, kompozitnem materialu, biomedicini in drugih področjih bodo doživeli eksplozivno rast.

Glavne raziskovalne ustanove(podjetja): Graphene Technologies, Angstron Materials, Graphen Square, Forsman Technology itd.

2. Aerogeli

Preboj: visoka poroznost, nizka gostota in lahka teža, nizka toplotna prevodnost, odlične toplotne izolacijske lastnosti. Razvojni trend: Novi materiali z velikim potencialom imajo velik potencial na področju varčevanja z energijo in varstva okolja, toplotne izolacije, elektronskih naprav in gradbeništva.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Forsman Technology, W.R. Grace, Japonska Fuji-Silysia Company itd.

3. Ogljikove nanotube

Preboj:visoka električna prevodnost, visoka toplotna prevodnost, visok elastični modul, visoka natezna trdnost itd.

Razvojni trend:elektrode za funkcionalne naprave, nosilce katalizatorjev, senzorjev itd.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Unidym, Inc., Toray Industries, Inc., Bayer Materials Science AG, Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Forsman Technology, Suzhou First Element itd.

4. Fullereni

Preboj: z linearnimi in nelinearnimi optičnimi lastnostmi, superprevodnostjo fulerena alkalnih kovin itd.

Razvojni trend:V prihodnosti bo imel pomembne možnosti na področju znanosti o življenju, medicine, astrofizike itd. Pričakuje se, da se bo uporabljal v optoelektronskih napravah, kot so optični pretvorniki, pretvorba signalov in shranjevanje podatkov.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Michigan State University, Xiamen Funa New Materials itd.

5. Amorfne zlitine

Preboj: visoka trdnost in žilavost, odlična magnetna prepustnost in nizka magnetna izguba, odlična tekočina tekočine.

Razvojni trend: v visokofrekvenčnih transformatorjih z nizko izgubo, strukturnih delih mobilne terminalske opreme itd.

Glavne raziskovalne ustanove(podjetja): Liquidmetal Technologies, Inc., Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, BYD Co., Ltd., itd.

6. Pena kovina

Preboj: Lahka teža, nizka gostota, visoka poroznost in velika površina.

Razvojni trend: Ima električno prevodnost in lahko nadomesti področja uporabe, kjer anorganski nekovinski materiali ne morejo prenašati električne energije; ima velik potencial na področju zvočne izolacije in zmanjševanja hrupa.

Glavni raziskovalni inštituti (podjetja): Alcan (Alcoa), Rio Tinto, Symat, Norsk Hydro itd.

7. Ionske tekočine

Preboj:Ima visoko toplotno stabilnost, široko temperaturno območje tekočine, nastavljivo kislost in alkalnost, polarnost, koordinacijsko sposobnost itd.

Razvojni trend: Ima široke možnosti uporabe na področju zelene kemične industrije, kot tudi na področju biologije in kataliza.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Solvent Innovation, BASF, Lanzhou Inštitut za fiziko, Kitajska akademija znanosti, Tongji University itd.

8. Nanoceluloza

Preboj: dobra biozdružljivost, zmogljivost zadrževanja vode, širok razpon pH stabilnosti; nano-omrežna struktura in visoke mehanske lastnosti itd.

Razvojni trend: Ima velike možnosti v biomedicini, ojačevalcu, papirni industriji, čiščenju, prevodnih in anorganskih sestavljenih živil in industrijskih magnetnih spojinah.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Cellu Force (Kanada), US Forest Service (US Forest Service), Innventia (Švedska), itd.

9. Nanodot perovskits

Preboj: Nanodot perovskiti imajo veliko magnetoresistanco, visoko ionsko prevodnost, kataliza za evolucijo in redukcijo kisika itd.

Razvojni trend:V prihodnosti ima velik potencial na področju kataliza, shranjevanja, senzorjev in absorpcije svetlobe.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Apry, AlfaAesar itd.

10. Materiali za 3D tiskanje

Preboj: Spremenite metode predelave tradicionalnih industrij in lahko hitro uresničite oblikovanje kompleksnih struktur itd.

Razvojni trend:Revolucionarna metoda oblikovanja ima velike možnosti na področju kompleksnega oblikovanja struktur in hitrega oblikovanja obdelave.

Glavne raziskovalne ustanove(podjetja): Object, 3DSystems, Stratasys, Farsoon itd.

11. Prilagodljivo steklo

Preboj:Spremenite toge in krhke lastnosti tradicionalnega stekla in uresničite revolucionarno inovacijo prilagodljivosti stekla.

Razvojni trend: V prihodnosti ima področje fleksibilnih zaslonov in zložljivih naprav velike možnosti.

Glavne raziskovalne ustanove(podjetja): Corning Corporation, Schott Group itd.

12. Materiali za samosestavljanje (samozdravljenje)

Preboj: samosestavljanje materialnih molekul, uresničevanje "inteligence" samega materiala, spreminjanje prejšnje metode priprave materiala in spoznavanje spontane oblikovanje določene oblike in strukture samega materiala.

Razvojni trend: Spremenite tradicionalne metode priprave materiala in popravila materiala ter imate velike možnosti na področju molekularnih naprav, površinskega inženiringa in nanotehnologije v prihodnosti.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Harvard University itd.

13. Razgradljiva bioplastika

Preboj: Lahko se naravno razgradi, surovine pa prihajajo iz obnovljivih virov, kar spremeni odvisnost tradicionalne plastike od fosilnih virov, kot so nafta, zemeljski plin in premog, ter zmanjšuje onesnaževanje okolja.

Razvojni trend:prihodnja zamenjava tradicionalne plastike ima velike možnosti.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Natureworks, Basf, Kaneka itd.

14. titanovi ogljikovi kompoziti

Preboj: Z visoko trdnostjo, nizko gostoto in odlično korozijsko odpornostjo ima neomejene možnosti na letalskem in civilnem področju.

Razvojni trend: V prihodnosti ima široko paleto potencialnih aplikacij v lahkih, visoko trdnih, korozijsko odpornih in drugih okoljih.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetje): Harbin Institute of Technology itd.

15. Metamateriali

Preboj: Ima fizikalne lastnosti, ki jih običajni materiali nimajo, kot so negativna prepustnost, negativna dopustnost itd.

Razvojni trend: spremeniti tradicionalni koncept obdelave glede na lastnosti materialov in oblikovati značilnosti materialov glede na potrebe v prihodnosti, z neomejenim potencialom in revolucionarnim.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Boeing, Kymeta, Shenzhen Guangqi Research Institute itd.

16. Superprevodni materiali

Preboj: V superprevodnem stanju ima material ničelno upornost, brez izgube toka, material pa kaže diamagnetizem v magnetnem polju.

Razvojni trend: V prihodnosti, če se pričakujejo preboji v visokotemperaturni superprevodniški tehnologiji, se pričakuje reševanje težav, kot so izguba prenosa električne energije, ogrevanje elektronskih naprav in zelena nova tehnologija prenosa magnetnega vzmetenja.

Glavne raziskovalne ustanove(podjetja): Sumitomo Japan, Bruker Germany, Chinese Academy of Sciences itd.

17. Spominske zlitine oblike

Preboj: Po predoblikovanju, potem ko je bil prisiljen deformirati z zunanjimi pogoji, ga je mogoče po določenih pogojih obnoviti v svojo prvotno obliko, da se uresniči zasnova in uporaba deformacijske reverzibilnosti materiala.

Razvojni trend: velik potencial na področju vesoljske tehnologije, medicinske opreme, mehanske in elektronske opreme ter drugih področjih.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Obstajajo novi materiali in tako naprej.

18. Magnetostriktivni materiali

Preboj: Pod delovanjem magnetnega polja lahko proizvede lastnosti raztezka ali stiskanja in uresniči interakcijo materialnih deformacij in magnetnega polja.

Razvojni trend: Pogosto se uporablja na področju inteligentnih konstrukcijskih naprav, naprav za absorpcijo udarcev, struktur pretvornikov, visoko natančnih motorjev itd., njegova zmogljivost pa je pod nekaterimi pogoji boljša od piezoelektrične keramike.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): American ETREMA Company, British Rare Earth Products Company, Japan Sumitomo Light Metal Company itd.

19. Magnetni (elektro) tekoči materiali

Preboj:V tekočem stanju ima tako magnetne lastnosti trdnih magnetnih materialov kot tekočino ter značilnosti in aplikacije, ki jih tradicionalni magnetni razsuti materiali nimajo.

Razvojni trend: Uporablja se v magnetnem tesnjenju, magnetnem hlajenju, magnetni toplotni črpalki in drugih poljih, spreminja tradicionalno tesnjenje hlajenja in druge metode.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): ATA Applied Technology Corporation of the United States, Panasonic of Japan itd.

20. Pametni polimerni geli

Preboj: Lahko zazna spremembe v okoliškem okolju in se odziva z biološko podobnimi značilnostmi odziva.

Razvojni trend:Cikel ekspanzije-krčenja pametnih polimernih gelov se lahko uporablja za kemične ventile, adsorpcijsko ločevanje, senzorje in spominske materiale; moč, ki jo zagotavlja cikel, se uporablja za projektiranje "kemičnih motorjev"; Nadzor mreže je primeren za pametne sisteme sproščanja zdravil Počakajte.

Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): ameriške in japonske univerze.