Potentiella nya material i framtiden

Materialindustrin är grundindustrin i den nationella ekonomin, och nya material är föregångaren till utvecklingen av materialindustrin. Grafen, kolnanorör, amorfa legeringar, metallskum, joniska vätskor... 20 nya material ger obegränsade möjligheter till utveckling av materialindustrin.

Idag utvecklas den vetenskapliga och tekniska revolutionen snabbt, nya material och produkter förändras med varje dag som går, och takten i industriell uppgradering och materialutbyte accelereras. Integreringen av ny materialteknik med nanoteknik, bioteknik och informationsteknik, integreringen av struktur och funktion samt den intelligenta trenden för funktionella material är uppenbar.

I den här uppsatsen väljs 20 nya material ut utifrån forskningsframstegen hos välkända forskningsinstitutioner och företag hemma och utomlands, vetenskapliga och tekniska mediegranskningar och branschheta forskning. Följande är detaljerad information om relevanta material (i ingen särskild ordning).   

1.Grafen

Genombrytning: Extraordinär elektrisk ledningsförmåga, extremt låg resistivitet och extremt snabb elektronmigration, dussintals gånger starkare än stål och utmärkt ljustransmittans.

Utvecklingsutveckling: Nobelpriset i fysik 2010 har gjort grafen mycket populär på teknik och kapitalmarknader under de senaste åren. Under de kommande fem åren kommer grafen att användas i optoelektroniska displayer, halvledare, pekskärmar, elektroniska enheter, energilagringsbatterier, displayer, sensorer, halvledare, flyg, militär, kompositmaterial, biomedicin och andra områden kommer att uppleva explosiv tillväxt.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner(företag): Graphene Technologies, Angstron Materials, Graphene Square, Forsman Technology, etc.

2. Aerogels

Genombrytning: hög porositet, låg densitet och låg vikt, låg värmeledningsförmåga, utmärkta värmeisoleringsegenskaper. Utvecklingstendens: Nya material med stor potential har stor potential inom områdena energibesparing och miljöskydd, värmeisolering, elektroniska apparater och konstruktion.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Forsman Technology, W.R. Grace, Japan Fuji-Silysia Company, etc.

3. Kolnanorör

Genombrytning:hög elektrisk ledningsförmåga, hög värmeledningsförmåga, hög elastisk modul, hög draghållfasthet etc.

Utvecklingsutveckling:elektroder för funktionsanordningar, katalysatorbärare, sensorer etc.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Unidym, Inc., Toray Industries, Inc., Bayer Materials Science AG, Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Forsman Technology, Suzhou First Element, etc.

4. Fullerenes

Genombrytning: med linjära och icke-linjära optiska egenskaper, alkalisk metall fulleren supraledande, etc.

Utvecklingsutveckling:I framtiden kommer det att ha viktiga framtidsutsikter inom life science, medicin, astrofysik etc. Den förväntas användas i optoelektroniska enheter som optiska omvandlare, signalkonvertering och datalagring.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Michigan State University, Xiamen Funa New Materials, etc.

5. Amorfa legeringar

Genombrytning: hög hållfasthet och seghet, utmärkt magnetisk permeabilitet och låg magnetisk förlust, utmärkt vätskeflöde.

Utvecklingsutveckling: i högfrekventa lågförlusttransformatorer, strukturella delar av mobil terminalutrustning etc.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner(företag): Liquidmetal Technologies, Inc., Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, BYD Co., Ltd., etc.

6. Skum metall

Genombrytning: Lätt vikt, låg densitet, hög porositet och stor yta.

Utvecklingsutveckling: Den har elektrisk ledningsförmåga och kan ersätta tillämpningsområden där oorganiska icke-metalliska material inte kan leda elektricitet. Det har stor potential när det gäller ljudisolering och bullerdämpning.

Huvudsakliga forskningsinstitut (företag): Alcan (Alcoa), Rio Tinto, Symat, Norsk Hydro etc.

7. Joniska vätskor

Genombrytning:Den har hög termisk stabilitet, brett vätsketemperatursområde, justerbar syra och alkalinitet, polaritet, samordningsförmåga etc.

Utvecklingsutveckling: Det har breda tillämpningsmöjligheter inom grön kemisk industri, liksom inom biologi och katalys.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Solvent Innovation, BASF, Lanzhou Institute of Physics, Kinesiska Vetenskapsakademien, Tongji University, etc.

8. Nanocellulosa

Genombrytning: god biokompatibilitet, vattenhållningskapacitet, stort pH-intervall, Nanonätverksstruktur och höga mekaniska egenskaper etc.

Utvecklingsutveckling: Det har stora utsikter inom biomedicin, förstärkare, pappersindustri, rening, ledande och oorganiska sammansatta livsmedel och industriell magnetisk förening.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Cellu Force (Kanada), US Forest Service (US Forest Service), Innventia (Sverige), etc.

9. Nanodot perovskites

Genombrytning: Nanodot perovskiter har gigantisk magnetoresistans, hög jonledningsförmåga, katalys för syreutveckling och reduktion, etc.

Utvecklingsutveckling:I framtiden har den stor potential inom områdena katalys, lagring, sensorer och ljusabsorption.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Apry, AlfaAesar etc.

10. 3D-utskriftsmaterial

Genombrytning: Ändra bearbetningsmetoderna i traditionella industrier, och kan snabbt förverkliga bildandet av komplexa strukturer, etc.

Utvecklingsutveckling:Revolutionär gjutningsmetod har stora möjligheter inom området komplex struktur gjutning och snabb bearbetning gjutning.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner(företag): Object, 3DSystems, Stratasys, Farsoon, etc.

11. Flexibelt glas

Genombrytning:Ändra de stela och ömtåliga egenskaperna hos traditionellt glas och förverkliga den revolutionerande innovationen av glasflexibilitet.

Utvecklingsutveckling: I framtiden har området flexibla bildskärmar och vikbara enheter stora möjligheter.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner(företag): Corning Corporation, Schott Group etc.

12. Självmonterade (självläkande) material

Genombrytning: Självsammansättning av materiella molekyler, realisering av själva materialets "intelligens", ändring av den tidigare metoden för materialberedning och realisering av spontan bildning av en viss form och struktur av själva materialet.

Utvecklingsutveckling: Ändra de traditionella materialberednings- och materialreparationsmetoderna och ha stora utsikter inom områdena molekylära enheter, ytteknik och nanoteknik i framtiden.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Harvard University, etc.

13. Nedbrytbara bioplaster

Genombrytning: Det kan brytas ned naturligt och råvarorna kommer från förnybara resurser, vilket förändrar beroendet av traditionell plast av fossila resurser som olja, naturgas och kol och minskar miljöföroreningar.

Utvecklingsutveckling:Den framtida ersättningen av traditionell plast har stora utsikter.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Natureworks, Basf, Kaneka osv.

14. Titaniumkolkompositer

Genombrytning: Med hög hållfasthet, låg densitet och utmärkt korrosionsbeständighet har den obegränsade utsikter inom luftfart och civila områden.

Utvecklingsutveckling: I framtiden har den ett brett utbud av potentiella tillämpningar i lätta, höghållfasta, korrosionsbeständiga och andra miljöer.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Harbin Institute of Technology, etc.

15. Metamaterial

Genombrytning: Den har fysikaliska egenskaper som konventionella material inte har, såsom negativ permeabilitet, negativ permittivitet, etc.

Utvecklingsutveckling: ändra det traditionella konceptet för bearbetning enligt materialens egenskaper, och utforma egenskaperna hos material enligt behoven i framtiden, med obegränsad potential och revolutionerande.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Boeing, Kymeta, Shenzhen Guangqi Research Institute, etc.

16. Överledande material

Genombrytning: I supraledande tillstånd har materialet noll motstånd, ingen strömförlust, och materialet uppvisar diamagnetism i ett magnetfält.

Utvecklingsutveckling: I framtiden, om genombrott inom högtemperatursupraledande teknik förväntas, förväntas det lösa problem som kraftöverföringsförlust, uppvärmning av elektroniska enheter och grön ny överföringsmagnetisk fjädringsteknik.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner(företag): Sumitomo Japan, Bruker Tyskland, kinesiska vetenskapsakademin, etc.

17. Formminneslegeringar

Genombrytning: Efter förformning, efter att ha tvingats deformera av yttre förhållanden, kan den återställas till sin ursprungliga form efter vissa förhållanden, för att förverkliga utformningen och tillämpningen av materialets deformationsreversibilitet.

Utvecklingsutveckling: stor potential inom rymdteknik, medicinsk utrustning, mekanisk och elektronisk utrustning och andra områden.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Det finns nya material och så vidare.

18. Magnetostriktiva material

Genombrytning: Under verkan av ett magnetfält kan det producera egenskaperna för förlängning eller kompression och realisera interaktionen mellan materialdeformation och magnetfält.

Utvecklingsutveckling: Det används i stor utsträckning inom områdena intelligenta strukturella enheter, stötdämpningsenheter, givare strukturer, högprecisionsmotorer etc., och dess prestanda är bättre än piezoelektrisk keramik under vissa förhållanden.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): American ETREMA Company, British Rare Earth Products Company, Japan Sumitomo Light Metal Company, etc.

19. Magnetiska (elektro) vätskematerial

Genombrytning:I flytande tillstånd har den både magnetiska egenskaper hos fasta magnetiska material och vätskors fluiditet, och har egenskaper och tillämpningar som traditionella magnetiska bulkmaterial inte har.

Utvecklingsutveckling: används i magnetisk tätning, magnetisk kylning, magnetisk värmepump och andra fält, ändra traditionell tätning kylning och andra metoder.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): ATA Applied Technology Corporation i USA, Panasonic i Japan, etc.

20. Smarta polymergeler

Genombrytning: Den kan uppfatta förändringar i den omgivande miljön och reagera, med biologiska reaktionsegenskaper.

Utvecklingsutveckling:Expansion-kontraktionscykeln för smarta polymergeler kan användas för kemiska ventiler, adsorptionsseparation, sensorer och minnesmaterial; Effekten från cykeln används för att konstruera "kemiska motorer". nätets kontrollerbarhet är lämplig för smarta läkemedelssystem Vänta.

Huvudsakliga forskningsinstitutioner (företag): Amerikanska och japanska universitet.