新物质“玄机”
400种新物质各有千秋,但是,最有神秘感的可能还是正处于研发阶段的那些尚未跨出实验室大门的物质。
比如,属于镁合金的耐高温耐疲劳镁合金,目前涉及的国内研究所有上海交通大学(研究所);属于纳米材料的碳纳米管和石墨烯,虽然目前国内已经攻关了碳纳米管的技术壁垒,但是成本仍然偏高,获得商业化应用,但缺乏量产技术,如果未来进一步降低成本,汽车领域会有大变化。
石墨烯更加不用多说的,作为21世纪最有看头的新材料,已经是“未出家门,闻名在外”。据最新消息称,奥地利、德国和俄罗斯的科学家们合作研发出一种新方法,可以很好地让“神奇材料”石墨烯同现有占主流的硅基技术“联姻”,制造出在半导体设备等领域广泛运用的石墨烯-硅化物。
石墨烯如果取代硅,有望让计算机处理器的运行速度快数百倍。其次,石墨烯有望引发触摸屏和显示器产品的革命,制造出可折叠、伸缩的显示器件。再次,石墨烯可以推动超级电容器发展,使得同等体积的电容扩充5倍以上的容量。此外,石墨烯加入锂电池电极中能够大幅提高导电性能。石墨烯因其超出钢铁数十倍的强度,也有望被用于制造纸片般的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣和“太空电梯”的缆线,在这些领域将引发革命性的突破。
而纳米材料中,与我们生活息息相关的小分子团水、抗PM2.5衣服、生物芯片、基因芯片、纳米医用支架等也是值得期待的新物质。
作为神州系列飞船返回舱舱门、医用碳纤维床板、接触轨玻璃钢绝缘防护系统、有机复合绝缘子芯棒等产品材料的树脂复合材料和铝合金一样,都“亲身经历”了“神舟十号”成功发射这一举世瞩目的创举。目前国内涉足树脂复合材料的研究机构主要包括了中航工业北京航空材料研究院、国家级树脂基复合材料结构制造技术研究应用中心、哈尔滨玻璃钢研究院、北京航空航天等研究机构等,而涉足铝合金的研究机构主要有沈阳铸造研究所。
还有3D打印、4D打印、3D膜等,都是一些新鲜好玩的物质,未来的世界会被这些看起来小小的新物质改变。
总而言之,新材料的“玄机”就在于“蝴蝶效应”,可能就是那么微妙的一种基础物质,改变的将是整个传统工业甚至我们的生活状态。
共同期待。
特种橡胶、工程塑料、有机硅、高性能氟材料均以及碳纤维、金属复合材料等都来自化工行业,以上4类新材料在国内均已实现产业化
理财周报材料科学实验室研究员张伟贤/撰述
为期近两月的材料科学第一阶段研究,本期之后正式将告一段落。六大发展重点、十大重点工程、400种重点基础物质,无一不让参与材料科学研究的我们叹为观止。中国经济转型依赖七大战略性新兴产业的崛起,而材料科学则是七大战略性新兴产业的基础,其重要性不言而喻。总体而言,我国的材料科学仍处在起步阶段,与发达国家比存在较大差距,尤其是在技术、研发、产业链建设方面差距较大。
然而令人倍感欣喜的是,随着近年来我国对新材料发展的日益重视,我们在近两月研究材料科学过程中发现以上差距正在不断缩小:我国自主开发的钽铌铍合金、非晶合金、高磁感取向硅钢、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、超硬材料、间位芳纶和超导材料等生产技术已达到或接近国际水平。
与研发同等重要的是新材料的推广应用,即实现产业化。目前我国在稀土功能材料、先进储能材料、光伏材料、有机硅、超硬材料、特种不锈钢、玻璃纤维及其复合材料等产能居世界前列。本文将重点介绍我们研究过程中发现国内已实现产业化的新材料有300种左右。经统计,这部分新材料主要与化工、有色金属和黑色金属等三大申万一级相关。