新型材料的認識

2021-03-04 09:37:18 字數 3492 閱讀 8455

關於對新材料的認識

現如今,隨著科學技術的發展,越來越多的新材料被研究開發出來。新材料是指新近發展的或正在研發的、效能超群的一些材料,具有比傳統材料更為優異的效能。新材料技術則是按照人的意志,通過物理研究、 材料設計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程,創造出能滿足各種需要的新型材料的技術。

新材料按組分,有金屬材料、無機非金屬材料(如陶瓷、砷化鎵半導體等)、有機高分子材料、先進複合材料四大類。具體有:電子資訊材料、新能源材料、奈米材料、先進複合材料、先進陶瓷材料、生態環境材料、新型功能材料(含高溫超導材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等)、生物醫用材料、高效能結構材料、智慧型材料、新型建築及化工新材料等。

現在,幾乎在人類的每乙個生活細節中,新材料都發揮著越來越重要的作用,幫助人們生活中更加方便舒適的同時,還是環保產品,為保護環境發揮重大作用。

金屬材料是指金屬元素或以金屬元素為主構成的具有金屬特性的材料的統稱。常用的力學效能包括:強度、塑性、硬度、衝擊韌性、多次衝擊抗力和疲勞極限等。

金屬製品行業在發展過程中也遇到一些困難,例如技術單一,技術水平偏低,缺乏先進的裝置,人才短缺等,制約了金屬製品行業的發展。為此,可以採取提高企業技術水平,引進先進技術裝置,培養適用人才等提高中國金屬製品業的發展。

金屬新材料是裝備公升級的基石。戰略性新興產業發展規劃即將出台,節能環保、新一代資訊科技、生物、高階裝備製造、新能源、新材料、新能源汽車是戰略新興產業的七大方向,其中新材料是產業公升級的助推器,前景廣闊。金屬新材料是新材料的乙個重要分支,與傳統金屬材料相比具有更高的耐高溫性、抗腐蝕性、高比強性和延展性,或者具有傳統金屬材料不具備的特殊功能材料如磁性、儲氫、發光、節能、催化淨化等,廣泛應用於新興產業和新型裝備裝置中。

高效能金屬結構材料。高效能金屬結構材料指與傳統結構材料相比具備更高的耐高溫性、抗腐蝕性、高比強性等特性的新型金屬材料,主要包含了鈦及鈦合金材、鎂及鎂合金材、鋯及鋯合金材、鉭鈮、硬質材料等。其中鈦材被成為太空金屬和海洋金屬,是21世紀的戰略金屬;鋯是核電裝置的重要原料;鉭鈮是優秀的電子功能材料和空間材料;硬質合金被成為工業的牙齒。

金屬功能材料。可簡單劃分為磁性材料、金屬能源材料、催化淨化材料、資訊材料、超導材料、功能陶瓷材料等。其中稀土材料被稱為「工業味精」,在永磁材料、催化淨化、發光材料等用途廣泛,是新能源、新興產業和高科技裝備中重要的不可或缺的新增劑;***功能材料被稱為「第一高技術金屬」,汽車等燃料機車尾氣淨化催化劑、化學工業和石油工業催化劑、電器工業和資訊產業功能材料是鉑族金屬材料的主要應用領域。

非金屬材料由非金屬元素或化合物構成的材料。自19世紀以來,隨著生產和科學技術的進步,尤其是無機化學和有機化學工業的發展,人類以天然的礦物、植物、石油等為原料,製造和合成了許多新型非金屬材料,如水泥、人造石墨、特種陶瓷、合成橡膠、合成樹脂(塑料)、合成纖維等。這些非金屬材料因具有各種優異的效能,為天然的非金屬材料和某些金屬材料所不及,從而在近代工業中的用途不斷擴大,並迅速發展。

無機非金屬新材料的重要地位及在未來十分看好的市場前景,國外少數發達國家和跨國集團於方百計以智財權壟斷、技術封鎖和產品傾銷等手段,力圖占領我國市場,遏制我國無機非金屬新材料的發展,對我國構成威脅和挑戰。另外, 能否開拓並占領產值達920億元的市場,如何與常規材料、例外進口產品競爭,也是我國無機非金屬新材料面臨的機遇和挑戰。因此,邁入周世紀,我國無機非金屬新材料工業必須要加速自身的科技進步與技術創新步伐,對關鍵技術進行突破與提高,加強產品的開發,打破國際壟斷,迎接挑戰。

無機非金屬新材料將面臨新的發展機遇,在我國經濟建設和國防工業中仍將占有極其重要的地位,發揮十分重要的作用。目前國內對無機非金屬新材料的需求、主要來自國家的支柱產業及高科技領域。如交通(民用飛機、汽車、高速列車)能源、建築、微電子及光電子、尖端技術等領域。

這些領域的發展將極大地刺激和帶動高效能結構材料、光電子材料和特種功能材料的發展。

有機高分子材料簡稱高分子化合物或高分子,又稱高聚物。是衣、食、住、行和工農業生產各方面都離不開的材料,其中棉、毛、絲、塑料、橡膠等都是最常用的。物質文明和精神文明都高度發展的今天,近代化學化工科學技術的迅速發展,創造了許多自然界從來沒有過的人工合成高分子化合物,對滿足各種需求做出了重要貢獻。

其中新型有機高分子材料包括:

一、高分子分離膜

高分子分離膜是用高分子材料製成的具有選擇性透過功能的半透性薄膜。採用這樣的半透性薄膜,以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動力,使氣體混合物、液體混合物或有機物、無機物的溶液等分離技術相比,具有省能、高效和潔淨等特點,膜分離過程主要有反滲透、超濾、微濾、電滲析、壓滲析、氣體分離、滲透汽化和液膜分離等。用來製備分離、滲透汽化和液膜分離等。

用來製備分離膜的高分子材料有許多種類。

二、高分子磁性材料

高分磁性材料是人類在不斷開拓磁與高分子聚合物(合成樹脂、橡膠)的新應用領域的同時,而賦予磁與高分子的傳統應用以新的涵義和內容的材料之一。具有比重輕、容易加工成尺寸精度高和複雜形狀的製品,還能與其它元件一體成型等特點,而越來越受到人們的關注。高分子磁性材料主要可分為兩大類,即結構型和複合型。

所謂結構型是指並不新增無機類磁粉而高分子中製成的磁性體。目前具有實用價值的主要是複合型。

三、光功能高分子材料

所謂光功能高分子材料,是指能夠對光進行透射、吸收、儲存、轉換的一類高分子材料。主要包括光導材料、光記錄材料、光加工材料、光學用塑料、光轉換系統材料、光顯示用材料、光導電用材料、光合作用材料等。光功能高分子材料在整個社會材料對光的透射,可以製成品種繁多的線性光學材料,像普通的安全玻璃、各種透鏡、稜鏡等;利用高分子材料曲線傳播特性,又可以開發出非線性光學元件,如塑料光導纖維、塑料石英復合光導纖維等;而先進的資訊儲存元件興盤的基本材料就是高效能的有機玻璃和聚碳酸脂。

先進複合材料(簡稱acm)指可用於加工主承力結構和次承力結構、其剛度和強度效能相當於或超過鋁合金的複合材料。acm具有質量輕,較高的比強度、比模量、較好的延展性、抗腐蝕、隔熱、隔音、減震、耐高(低)溫等特點,已被大量運用到航空航天、醫學、機械、建築等行業。

先進複合材料的應用歷來分為三大領域:以航空航天為主的國防軍工系統應用,目前約佔20%左右;體育休閒用品,目前約佔20%左右;工業領域應用,目前約佔60%左右。

一、體育休閒用品應用

應用已經比較哦啊廣泛了,大多在高爾夫球棒,羽毛球拍等地方。

二、工業領域應用

這是乙個覆蓋甚廣,內容甚多,其中包括了:1.基礎設施領域2. 汽車領域3、沿海油氣田領域4 .風力發電領域5、艦船領域6、防彈產品領域7、其他工業領域等。

德國fraunhofer系統與創新研究所分析了世界各國的發展計畫,總結出在21世紀初的九大重點領域, 即新材料,奈米技術、微電子學、光子學,微系統工程,軟體與計算機模擬,分子電子學、細胞生物技術、資訊、生產與管理工程。在這九個領域中.列出80個課題,其中屬於新材料的有24項,在其他領域中也包含了不少與材料有關的課題,如奈米技術的奈米材料,微電子學中的資訊儲存、微電子材料、超導及高溫電子學等,共有27項。因此,在未來80個課題中,與材料有關的課題佔了60%以上,可見材料在未來技術中的地位。

正因為材料與人類生活息息相關,社會進步都是以材料的發展為前提的,因此效能不斷提高、**愈加廣泛、能滿足社會日益增加的需要的新材料,將以更快的速度發展。有理由相信,在科技將取得輝煌進步的21世紀,一系列高效能、有廣泛用途的各種新材料,會層出不窮地出現,滲透到生活中的每個角落、每個領域,明天的生活將更加多姿多彩,燦爛而又輝煌!

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