新材料領(lǐng)域未來發(fā)展方向

1、新材料領(lǐng)域未來開展方向新材料是指新近開展或正在研發(fā)的、比傳統(tǒng)材料性能更加優(yōu)異的一類材料,是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開展的根底和先導(dǎo),其研究水平和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已成為衡量一個國家和地區(qū)經(jīng)濟開展、科技進步和國防實力的重要標志,被視為21世紀最具開展?jié)摿Φ念I(lǐng)域之一,也是國家確立的優(yōu)先培育開展的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一.新材料產(chǎn)業(yè)應(yīng)用范圍廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、經(jīng)濟帶動力強、開展?jié)摿Υ?是促進經(jīng)濟快速增長和提升企業(yè)地區(qū)競爭力的源動力.新材料作為高新技術(shù)的根底和先導(dǎo),應(yīng)用范圍極其廣泛,它同信息技術(shù)、生物技術(shù)一起成為二十一世紀最重要和最具開展?jié)摿Φ念I(lǐng)域.同傳統(tǒng)材料一樣,新材料可以從結(jié)構(gòu)組成、功能和應(yīng)用領(lǐng)域等多種不同角度對其進行分類

2、,不同的分類之間相互交叉和嵌套,目前,一般按應(yīng)用領(lǐng)域和當今的研究熱點把新材料分為以下的主要領(lǐng)域：高性能結(jié)構(gòu)材料、新型功能材料、新能源材料、電子信息材料、納米材料、先進復(fù)合材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料、智能材料、化工新材料、新型建筑材料等.1、高性能結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料指以力學(xué)性能為主的工程材料,它是國民經(jīng)濟中應(yīng)用最為廣泛的材料,從日用品、建筑到汽車、飛機、衛(wèi)星和火箭等,均以某種形式的結(jié)構(gòu)框架獲得其外形、大小和強度.鋼鐵、有色金屬等傳統(tǒng)材料都屬于此類.高性能結(jié)構(gòu)材料一般指具有更高的強度、硬度、塑性、韌性等力學(xué)性能,并適應(yīng)特殊環(huán)境要求的結(jié)構(gòu)材料.包括新型金屬材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷材料和高分子材料等.

3、當前的研究熱點包括：高溫合金、新型鋁合金和鎂合金、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料和高分子合金等.2、新型功能材料功能材料是指表現(xiàn)出力學(xué)性能以外的電、磁、光、生物、化學(xué)等特殊性質(zhì)的材料.除前面介紹過的信息、能源、納米、生物醫(yī)用等材料外,新型功能材料主要還包括高溫超導(dǎo)材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等.當前的研究熱點包括：納米功能材料、納米晶稀土永磁和稀土儲氫合金材料、大塊非晶材料、高溫超導(dǎo)材料、磁性形狀記憶合金材料、磁性高分子材料、金剛石薄膜的制備技術(shù)等.多功能自行車3、新能源材料新能源和再生清潔能源技術(shù)是21世紀世界經(jīng)濟開展中最具有決定性影響的五個技術(shù)領(lǐng)域之一,新能源包括太陽能、生物質(zhì)能、核能、風(fēng)

4、保溫大棚能、地?zé)?、海洋能等一次能源以及二次電源中的氫能?新能源材料那么是指實現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及開展新能源技術(shù)中所要用到的關(guān)鍵材料.主要包括儲氫電極合金材料為代表的鍥氫電池材料、嵌鋰碳負極和LiCoO2正極為代表的鋰離子電池材料、燃料電池材料、Si半導(dǎo)體材料為代表的太陽能電池材料以及鈾、笊、瓶為代表的反響堆核能材料等.4、電子信息材料電子信息材料是指在微電子、光電子技術(shù)和新型元器件根底產(chǎn)品領(lǐng)域中所用的材料,主要包括單晶硅為代表的半導(dǎo)體微電子材料;激光晶體為代表的光電子材料；介質(zhì)陶瓷和熱敏陶瓷為代表的電子陶瓷材料；被鐵硼NdFeB永磁材料為代表的磁性材料；光纖通信材料；磁存儲和光盤存儲為主

5、的數(shù)據(jù)存儲材料；壓電晶體與薄膜材料；貯氫材料和鋰離子嵌入材料為代表的綠色電池材料等.這些根底材料及其產(chǎn)品支撐著通信、計算機、信息家電與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的開展.電子信息材料的總體開展趨勢是向著大尺寸、高均勻性、高完整性、以及薄膜化、多功能化和集成化方向開展.當前的研究熱點和技術(shù)前沿包括柔性晶體管、光子晶體、SiC、GaN、ZnSe等寬禁帶半導(dǎo)體材料為代表的第三代半導(dǎo)體材料、有機顯示材料以及各種納米電子材料等.5、納米材料納米材料是指由尺寸小于100nm(0.1-100nm)的超5-10年以后,但毫無疑問,以納細顆粒構(gòu)成的具有小尺寸效應(yīng)的零維、一維、二維、三維材料的總稱.納米材料的概念形成于

6、80年代中期,由于納米材料會表現(xiàn)出特異的光、電、磁、熱、力學(xué)、機械等性能,納米技術(shù)迅速滲透到材料的各個領(lǐng)域,成為當前世界科學(xué)研究的熱點.按物理形態(tài)分,納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體和納米相別離液體等五類.盡管目前實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的納米料主要是碳酸鈣、白炭黑、氧化鋅等納米粉體材料,其它根本上還處于實驗室的初級研究階段,大規(guī)模應(yīng)用預(yù)計要到米材料為代表的納米科技必將對二十一世紀的經(jīng)濟和社會開展產(chǎn)生深刻的影響.當前的研究熱點和技術(shù)前沿包括：以碳納米管為代表的納米組裝材料；納米陶瓷和納米復(fù)合材料等高性能納米結(jié)構(gòu)材料；納米涂層材料的設(shè)計與合成；單電子晶體管、納米激光器和納米開關(guān)等納米

7、電子器件的研制、C60超高密度信息存貯材料等.6、先進復(fù)合材料復(fù)合材料是由兩種或多種性質(zhì)不同的材料通過物理和化學(xué)復(fù)合,組成具有兩個或兩個以上相態(tài)結(jié)構(gòu)的材料.該類材料不僅性能優(yōu)于組成中的任意一個單獨的材料,而且還可具有組分單獨不具有的獨特性能.復(fù)合材料按用途主要可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料兩大類.結(jié)構(gòu)復(fù)合材料主要作為承力結(jié)構(gòu)使用的材料,由能承受載荷的增強體組元如玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金屬、天然纖維、織物、晶須、片材和顆粒等與能聯(lián)結(jié)增強體成為整體材料同時又起傳力作用的基體組元如樹脂、金屬、陶瓷、玻璃、碳和水泥等構(gòu)成.結(jié)構(gòu)材料通常按基體的不同分為聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材

8、料、碳基復(fù)合材料和水泥基復(fù)合材料等.功能材料是指除力學(xué)性能以外還提供其它物理、化學(xué)、生物等性能的復(fù)合材料.包括壓電、導(dǎo)電、雷達隱身、永磁、光致變色、吸聲、阻燃、生物自吸收等種類繁多的復(fù)合材料,具有廣闊的開展前途.未來的功能復(fù)合材料比重將超過結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,成為復(fù)合材料開展的主流.未來復(fù)合材料的研究方向主要集中在納米復(fù)合材料、仿生復(fù)合材料、和開展多功能、機敏、智然復(fù)合材料等領(lǐng)域.7、生態(tài)環(huán)境材料生態(tài)環(huán)境材料是在人類熟悉到生態(tài)環(huán)境保護的重要戰(zhàn)略意義和世界各國紛紛走可持續(xù)開展道路的背景下提出來的,是國內(nèi)外材料科學(xué)與工程研究開展的必然趨勢.一般認為生態(tài)環(huán)境材料是具有滿意的使用性能同時又被賦予優(yōu)異的環(huán)境協(xié)

9、調(diào)性的材料.這類材料的特點是消耗的資源和能源少,對生態(tài)和環(huán)境污染小,再生利用率高,而且從材料制造、使用、廢棄直到再生循環(huán)利用的整個壽命過程,都與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào).主要包括：環(huán)境相容材料,如純天然材料木材、石材等、仿生物材料人工骨、人工器臟等、綠色包裝材料綠色包裝袋、包裝容器、生態(tài)建材無毒裝飾材料等；環(huán)境降解材料生物降解塑料等；環(huán)境工程材料,如環(huán)境修復(fù)材料、環(huán)境凈化材料分子篩、離子篩材料、環(huán)境替代材料無磷洗衣粉助劑等.生態(tài)環(huán)境材料研究熱點和開展方向包括再生聚合物塑料的設(shè)計、材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評價的理論體系、降低材料環(huán)境負荷的新工藝、新技術(shù)和新方法等.8、生物醫(yī)用材料生物醫(yī)用材料是一類用于診斷、治療或替

10、換人體組織、器官或增進其功能的新型高技術(shù)材料,是材料科學(xué)技術(shù)中的一個正在開展的新領(lǐng)域,不僅技術(shù)含量和經(jīng)濟價值高,而且與患者生命和健康密切相關(guān).近10多年以來,生物醫(yī)用材料及制品的市場一直保持20%左右的增長率.生物醫(yī)用材料按材料組成和性質(zhì)分為醫(yī)用金屬材料、醫(yī)用高分子材料、生物陶瓷材料和生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料等.金屬、陶瓷、高分子及其復(fù)合材料是應(yīng)用最廣的生物醫(yī)用材料.按應(yīng)用生物醫(yī)用材料又可分為可降解與吸收材料、組織工程材料與人工器官、控制釋放材料、仿生智然材料等.9、智能材料20世紀80年代中期人們提出了智能材料SmartMaterials或者IntelligentMaterialSystem的概念：

11、智能材料是模仿生命系統(tǒng),能感知環(huán)境變化并能實時地改變自身的一種或多種性能參數(shù),作出所期望的、能與變化后的環(huán)境相適應(yīng)的復(fù)合材料或材料的復(fù)合.智能材料是一種集材料與結(jié)構(gòu)、智然處理、執(zhí)行系統(tǒng)、限制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)可體的復(fù)雜的材料體系.它的設(shè)計與合成幾乎橫跨所有的高技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域.構(gòu)成智然材料的根本材料組元有壓電材料、形狀記憶材料、光導(dǎo)纖維、電磁流變液、磁致伸縮材料和智然高分子材料等.10、化工新材料化工新材料是應(yīng)用作化便啾髓等研吸碘網(wǎng)料,主要包括有機氟材料、有機硅材料、高性能纖維、納米化工材料、無機功能材料等.納米化工材料和特種化工涂料是近年來的研究熱點.11、新型建筑材料新型建筑材料主要包括新型墻體材

12、料、化學(xué)建材、新型保溫隔熱材料、建筑裝飾裝修材料等.其中化學(xué)建材包括建筑塑料、建筑涂料、建筑防水、密封材料、隔熱保溫材料、隔聲材料、特種陶瓷、建筑膠粘劑等,是“十五期間要重點開展的新型建筑材料.新型建筑材料制作的環(huán)保別墅對于以上的十一種材料,我就單獨介紹一下納米材料.作為納米科學(xué)與技術(shù),由于它的特殊性和高科技,它主要是研究物質(zhì)在納米尺度上表現(xiàn)出的物理、化學(xué)和生物特性,單分子的特性和相互作用,為以原子、分子為起點,設(shè)計和構(gòu)筑新的納米結(jié)構(gòu)、材料和器件,提供科學(xué)根底和理論準備.增強對納米結(jié)構(gòu)新的測試和表征方法的研究和探索,加深對納米科技理論和方法的理解.納米新材料的應(yīng)用和開展主要有5個方向,以納米材

13、料顆粒、C60、碳納米管為代表的方向；以從微電子向納電子轉(zhuǎn)化為代表的方向；以微光、機、電集成系統(tǒng)向納光、機、電集成系統(tǒng)為代表的方向(MEMSNEMS);以納米生物學(xué)、系統(tǒng)為代表的方向；以納米物理化學(xué)性質(zhì)、制備、表征等為代表的方向.目前,納米技術(shù)在紡織方面的應(yīng)用主要表現(xiàn)在納米復(fù)合纖維及納米技術(shù)在紡織后整理等方面.納米復(fù)合纖維,化學(xué)纖維中參加納米級添加劑,可以制造出新一代功能性更強的、不同用途的優(yōu)良復(fù)合化學(xué)纖維.這種方法的技術(shù)難度比直接制造納米纖維的難度要低,是近期內(nèi)納米技術(shù)在紡織領(lǐng)域中應(yīng)用的主導(dǎo)方向.納米的電子學(xué),主要原理是納米尺寸效應(yīng)導(dǎo)致電子運動受限,誘發(fā)量子尺寸效應(yīng).納米技術(shù)在實質(zhì)上推動了在

14、分子水平上具有新奇的物理、化學(xué)或生物特性的新材料、新器件設(shè)計.從這個意義上講,納米技術(shù)的中央在納米電子學(xué)領(lǐng)域內(nèi)得到實現(xiàn).納米發(fā)動機,例如,它可以充當一個“小護士,巡視全身；它還可以在體內(nèi)充當一個“小藥劑師",解釋細胞發(fā)出的化學(xué)信號,計算必要的劑量,在人體內(nèi)直接分配藥量等.新材料是現(xiàn)代高技術(shù)開展的重要方向之一,環(huán)顧周圍世界,材料是人們衣食住行的必備條件,是人類一切生活和生產(chǎn)活動的物質(zhì)根底.新材料技術(shù)的開展賦予材料科學(xué)新的內(nèi)涵和廣闊的開展空間.目前,新材料技術(shù)正朝著研制生產(chǎn)更小、更智能、多功能、環(huán)保型以及可定制的產(chǎn)品、元件等方向開展.隨著科學(xué)技術(shù)的進步,開拓了新材料的范圍,推動了新材料向

15、列高、更新方向開展.高性能結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)、應(yīng)用,使一些化工機械、設(shè)備的大型化、高效化、高參數(shù)化、多功能化有了物質(zhì)根底,可以滿足化工生產(chǎn)高技術(shù)的要求,使一些化工工藝的實現(xiàn)成為可能.未來高技術(shù)的開展,無論是傳統(tǒng)意義下材料和現(xiàn)在的新材料之間的界線逐漸清楚,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化、智能化.新材料的出現(xiàn)將使人類文明進入一個新的高度新材料領(lǐng)域的開展變化,得益于技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化速度加快.前沿技術(shù)的突破使得新興材料產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn),同時新材料與信息、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、交通、建筑等產(chǎn)業(yè)結(jié)合越來越緊密,材料科學(xué)工程與其他學(xué)科交叉領(lǐng)域和規(guī)模都在不斷擴大,而且世界各國政府高度重視新材料產(chǎn)業(yè)的開展,制定了推動新材料產(chǎn)業(yè)

16、和科技開展的相關(guān)方案,在資金上給予大力扶持,從而推動了本領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新能力的提升和開展,取得了一系列可喜的研究成果,保證了新材料領(lǐng)域開展的欣欣向榮局面.在充滿生機的21世紀,信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進制造技術(shù)和國防的高速開展必然對材料提出新的需求,而新材料的研究水平和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已成為衡量一個國家和地區(qū)經(jīng)濟開展、科技進步和國防實力的重要標志,被視為21世紀最具開展?jié)摿Φ念I(lǐng)域之一,也是國家確立的優(yōu)先培育開展的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一.新產(chǎn)品的創(chuàng)新是未來10年對社會開展、國力增強最有影響力的戰(zhàn)略研究領(lǐng)域,是促進經(jīng)濟快速增長和提升企業(yè)地區(qū)競爭力的源動力.目前,新材料技術(shù)正朝著研制元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸?shù)确较蜷_展.高性能結(jié)構(gòu)材料使得新材料產(chǎn)業(yè)應(yīng)用范圍廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、經(jīng)濟帶動力強、開展?jié)摿Υ?航空航天、新型軍事裝備及先進制造技術(shù)等對材料性能要求越來越高.綜上所述,對于近幾年的開展,國家非常的重視新材料的開展和要求,新材