新时代官网,RM新时代正规网址|首入球时间

新材料的應(yīng)用

新材料及其特點(diǎn)

新材料指新近發(fā)展或已在發(fā)展中具有比傳統(tǒng)材料更為優(yōu)異性能的一類(lèi)材料

特點(diǎn)：知識(shí)與技術(shù)密集度高；與新工藝和新技術(shù)關(guān)系密切；更新?lián)Q代快；品種式樣變化多。

新材料的類(lèi)型

一、新型金屬材料

非晶態(tài)金屬：又稱(chēng)為“金屬玻璃” ，由沸騰的鋼液經(jīng)每秒100萬(wàn)度的速度冷卻而成,其內(nèi)在結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)變，原子從有序排列變成了無(wú)序排列,具有極優(yōu)異的物理磁性能、化學(xué)耐腐蝕性能和力學(xué)耐磨性能,傳統(tǒng)的車(chē)鉗銑刨和強(qiáng)酸溶液對(duì)它們無(wú)可奈何,可以在通信、交通、電子、家電、防盜等很多領(lǐng)域大顯身手。

合金材料：新型合金材料包括許多種類(lèi)，它們性能各異，用途各不相同，鋁合金、鎂合金、鈦合金、鐵鎳鉻及高溫合金、稀貴金屬合金等等

形狀記憶合金：能夠使溫度值變化時(shí)人為造成的形狀變化，在溫度恢復(fù)到特定值時(shí)，形狀也自動(dòng)絲毫不差地恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，堅(jiān)韌性極強(qiáng)，可反復(fù)變形和復(fù)原500萬(wàn)次而不產(chǎn)生疲勞斷裂，其廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、飛船和空間站的大型天線、飛機(jī)部件接頭以及骨科整形等方面。其他新型金屬功能材料如貯氫合金等。

超導(dǎo)金屬材料：在特定條件下，電阻完全消失，產(chǎn)生超導(dǎo)電性的材料。具有零電阻、完全抗磁性和載流能力強(qiáng)三個(gè)基本特征。

超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用：制造磁性極強(qiáng)的超導(dǎo)磁鐵，用于磁約束核聚變反應(yīng)、大容量?jī)?chǔ)能設(shè)備、高能加速器、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、電力工業(yè)輸電和交通運(yùn)輸工具等。如美國(guó)實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)輸電，每年可以節(jié)省100億美元的電力；制造超高速計(jì)算機(jī)和高靈敏度的探測(cè)設(shè)備、通信設(shè)備、航天系統(tǒng)等。如1989年日本研制出世界第一臺(tái)超導(dǎo)電子計(jì)算機(jī)，其全部采用約瑟夫森超導(dǎo)器件，運(yùn)算速度達(dá)每秒 10億次，功耗 6.2毫瓦，僅為常規(guī)電子計(jì)算機(jī)功耗的千分之一。

二、高分子合成材料

高分子是由碳、氫、氧、氮、硅、硫等元素組成的分子量足夠高的有機(jī)化合物。常用高分子材料的分子量在幾百至幾百萬(wàn)之間，有的可高達(dá)上千萬(wàn)。

高分子材料主要包括塑料、纖維、橡膠、薄膜、膠粘劑和涂料等，其中合成塑料、合成纖維、合成橡膠被稱(chēng)為現(xiàn)代高分子三大合成材料。

高分子材料特點(diǎn)：重量輕、高彈性、強(qiáng)度低、韌性好、粘彈性、耐摩性、絕緣性好，低導(dǎo)熱性、耐熱性、耐蝕性好、易老化。
?

合成塑料：聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯四大品種是日常生活中最常見(jiàn)的塑料材料，全球總產(chǎn)量在1億噸左右。

透光性好的有機(jī)玻璃（亞克力,Acrylic） ?

“塑料王”的耐腐蝕塑料聚四氟乙烯?

作為工程塑料的聚碳酸脂、聚甲醛、聚酰亞胺和常用做泡沫塑料的聚胺脂等。

合成纖維：滌綸、錦綸、晴綸、維綸、丙綸、氯綸等“六大綸”

可做宇航服、耐超熱超冷的芳綸1313；可做飛機(jī)機(jī)翼、高強(qiáng)纜索的芳綸1414；可耐400℃高溫和負(fù)273℃超低溫的聚酰亞胺纖維；

可做人造血管、軟骨等人體器件的氟綸纖維；

可做新式偽裝服的多色纖維；

可做合成紙、合成革、高效除塵器的高縮纖維、復(fù)合纖維、有色纖維、網(wǎng)絡(luò)絲、完全變形紗、吸濕纖維和離子交換纖維等。

合成橡膠：將天然乳膠經(jīng)過(guò)硫化處理變成能成型、富有彈力的材料，填補(bǔ)天然橡膠的不足；發(fā)展極快。

順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠等發(fā)展前途看好

硅橡膠、氟橡膠能在零下50度不變形，又可耐250度高溫，用于制造火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)的某些零件。

陶瓷材料：新型陶瓷的強(qiáng)度、硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕等性能都比傳統(tǒng)陶瓷有很大提高，特別是在克服傳統(tǒng)陶瓷的致命弱點(diǎn)脆性問(wèn)題上取得重大突破。

新型結(jié)構(gòu)陶瓷：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷、硼化物陶瓷、砷化物陶瓷、氰化物陶瓷等

新型功能陶瓷：裝置陶瓷、電容器陶瓷、壓電陶瓷、電致伸縮陶瓷、熱釋電陶瓷、磁性陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、導(dǎo)電與超導(dǎo)陶瓷、光學(xué)陶瓷和敏感陶瓷等。

三、新型無(wú)機(jī)非金屬材料

玻璃材料：改變了傳統(tǒng)玻璃材料易碎、易傳熱的特性，研制出具有“特異功能”的新品種，如玻璃鋼、記憶玻璃、化學(xué)敏感性玻璃、超韌性增強(qiáng)玻璃、激光玻璃、防彈玻璃、防輻射玻璃等。

光導(dǎo)纖維：純度極高的玻璃纖維制成使現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變，并且在醫(yī)療、遙感、遙測(cè)等領(lǐng)域也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

光纖通信具有傳輸距離遠(yuǎn)、保密性好、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，一條電纜就可以傳輸幾百萬(wàn)路電話；可傳輸高強(qiáng)度的激光；制作光纖傳感器。

半導(dǎo)體材料：20世紀(jì)40年代發(fā)展起來(lái)的重要信息材料，通過(guò)近幾十年來(lái)的研究工作，半導(dǎo)體材料種類(lèi)不斷更新，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，成為信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

鍺材料不需要加熱、功耗低、可靠性高、轉(zhuǎn)換速度快、功能多樣和體積小，取代電子管

硅材料機(jī)械強(qiáng)度高、結(jié)晶性強(qiáng)、在自然中儲(chǔ)量豐富、成本低，并且可以拉制出大尺寸的完整單晶，使之成為目前電子信息工業(yè)領(lǐng)域的主要半導(dǎo)體材料

砷化鎵由于電子運(yùn)動(dòng)速度快、電子激發(fā)后釋放能量以發(fā)光形式進(jìn)行等特點(diǎn)，很可能成為繼硅之后第二種最重要的半導(dǎo)體電子材料，制成的晶體管可以制造出速度更快、功能更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)（10倍）

四、復(fù)合材料

功能復(fù)合材料一般由功能體和基體組成，基體不僅起到構(gòu)成整體的作用，而且能產(chǎn)生協(xié)同或加強(qiáng)功能的作用，利用材料的電學(xué)、化學(xué)等性能。

現(xiàn)已有壓電型功能復(fù)合材料、吸波、屏蔽性功能復(fù)合材料（隱身材料）、導(dǎo)電功能復(fù)合材料等，有廣闊的發(fā)展前景

五、生物材料

生物材料也稱(chēng)為生物工程材料或生物醫(yī)學(xué)材料，是生物體器官缺損、病變或衰竭的替代材料，也就是人類(lèi)器官再造材料。

生物活性陶瓷已實(shí)現(xiàn)與骨相結(jié)合，并與軟組織相結(jié)

生物化學(xué)水泥在骨骼缺損修補(bǔ)、骨骼植入材料的固定和牙齒的修復(fù)等過(guò)程使用

人工器官已制造出人工心臟、人工肝臟、人工腎、人工喉、人工眼球、人工骨、人工皮、人造血漿和血液等?

預(yù)期研制出具有主動(dòng)誘導(dǎo)、能促進(jìn)人體自身組織和器官再生作用的生物復(fù)合材料 ? ??

六、光電子材料

光電子工業(yè)異軍突起，它包括光通信、光計(jì)算、激光加工、激光醫(yī)療、激光印刷、激光影視、激光儀器、激光受控?zé)岷朔磻?yīng)、激光分離同位素、激光制導(dǎo)等許多方面。

探索與發(fā)展新型光電子材料，制作高性能、小型化、集成化的光電子器件，已經(jīng)成為整個(gè)光電子科技領(lǐng)域的前沿。

光電子信息材料是整個(gè)光電子技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。包括淘汰和信息獲取材料、信息傳輸材料、信息存儲(chǔ)材料以及信息處理和運(yùn)算材料等，其中主要是各類(lèi)光電子半導(dǎo)體材料、各種光纖和薄膜材料、各種液晶顯示（LCD）材料等。?

電子紙

全球第二大液晶顯示器生產(chǎn)商——ＬＧ飛利浦公司宣布，該公司已研發(fā)出世界首款４０９６色“電子紙”。

?“電子紙”是一種超薄、超輕的顯示器。ＬＧ飛利浦開(kāi)發(fā)的這款１４英寸彩色顯示器薄如紙張，并且可以隨意折疊彎曲。這款“電子紙”的電路板由金屬制成，而非傳統(tǒng)使用的玻璃，從而可以提高產(chǎn)品的靈活性。

電子紙”技術(shù)與現(xiàn)有的液晶技術(shù)有所不同?！半娮蛹垺睕](méi)有目前其他顯示設(shè)備無(wú)法避免的強(qiáng)烈反光，畫(huà)面分辨率較高，顯示效果與視覺(jué)效果同普通書(shū)寫(xiě)紙幾乎完全相同。

七、納米材料

納米材料又稱(chēng)為超微顆粒材料，由納米粒子組成。納米粒子也叫超微顆粒，一般是指尺寸在1～100nm間的粒子，是處在原子簇和宏觀物體交界的過(guò)渡區(qū)域

從通常的關(guān)于微觀和宏觀的觀點(diǎn)看，這樣的系統(tǒng)既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，是一種典型人介觀系統(tǒng)，它具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。

幾種典型的納米材料

納米顆粒型材料

納米固體材料

納米膜材料

納米磁性液體材料

碳納米管

納米顆粒型材料：也稱(chēng)納米粉末，一般指粒度在100nm以下的粉末或顆粒。由于尺寸小，比表面大和量子尺寸效應(yīng)等原因，它具有不同于常規(guī)固體的新特性。

納米固體材料通常指由尺寸小于15納米的超微顆粒在高壓力下壓制成型，或再經(jīng)一定熱處理工序后所生成的致密型固體材料。

納米磁性液體材料：磁性液體是由超細(xì)微粒包覆一層長(zhǎng)鍵的有機(jī)表面活性劑，高度彌散于一定基液中，而構(gòu)成穩(wěn)定的具有磁性的液體。它可以在外磁場(chǎng)作用下整體地運(yùn)動(dòng)，因此具有其它液體所沒(méi)有的磁控特性。

磁性液體的應(yīng)用：

磁性液體靜態(tài)密封裝置（安全閥）

? ??

磁性液體在揚(yáng)聲器上的應(yīng)用，顯著改善散熱性能，提高功率一倍以上，使音圈自動(dòng)定位，改善頻率響應(yīng)，減少失真。

碳納米管：碳材料家族中的新成員，為黑色粉末狀，是由類(lèi)似石墨的碳原子六邊形網(wǎng)格所組成的管狀物，它一般為多層，直徑為幾納米至幾十納米，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)微米甚至數(shù)毫米。

?碳納米管本身有非常完美的結(jié)構(gòu)，尺寸只有頭發(fā)絲的十萬(wàn)分之一，但導(dǎo)電率是銅的1萬(wàn)倍，強(qiáng)度是鋼的100倍而重量只有鋼的七分之一。它像金剛石那樣硬，卻有柔韌性，可以拉伸。它的熔點(diǎn)是已知材料中最高的。?

如果用碳納米管做繩索，是唯一可以從月球掛到地球表面，而不被自身重量所拉斷的繩索。如果用它做成地球-月球乘人的電梯，人們?cè)谠虑蚨ň泳秃苋菀琢恕?/div>

納米碳管的細(xì)尖極易發(fā)射電子。用于做電子槍?zhuān)勺龀蓭桌迕缀竦谋趻焓诫娨暺?，這是電視制造業(yè)的發(fā)展方向。

納米材料的應(yīng)用

由于納米微粒的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等使得它們?cè)诖拧⒐?、電、敏感性等方面呈現(xiàn)常規(guī)材料不具備的特性。因此納米微粒在磁性材料、電子材料、光學(xué)材料、高致密度材料的燒結(jié)、催化、傳感、陶瓷增韌等方面有廣闊的應(yīng)用前景。

陶瓷增韌：由納米粒子壓制成的納米陶瓷材料有很好的韌性。因?yàn)榧{米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與延展性。

光學(xué)方面的應(yīng)用：納米微粒由于小尺寸效應(yīng)使它具有常規(guī)大塊材料不具備的光學(xué)特性，如光學(xué)非線性、光吸收、光反射、光傳輸過(guò)程中的能量損耗等。

利用納米微粒的特殊的光學(xué)特性制成的各種光學(xué)材料將在日常生活和高技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前關(guān)于這方面研究還處在實(shí)驗(yàn)室階段，有的得到了推廣應(yīng)用。

隱身材料應(yīng)用：由于納米微粒尺寸遠(yuǎn)小于紅外及雷達(dá)波波長(zhǎng)，因此納米微粒材料對(duì)這種波的透過(guò)率比常規(guī)材料要強(qiáng)得多，這就大大減少波的反射率，使得紅外探測(cè)器和雷達(dá)接收到的反射信號(hào)變得很微弱，從而達(dá)到隱身的作用；

另一方面，納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大3～4個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測(cè)器及雷達(dá)得到的反射信號(hào)強(qiáng)度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測(cè)目標(biāo)，起到了隱身作用。

催化領(lǐng)域的應(yīng)用：催化劑在許多化學(xué)化工領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用，它可以控制反應(yīng)時(shí)間、提高反應(yīng)效率和反應(yīng)速度。

大多數(shù)傳統(tǒng)的催化劑不僅催化效率低，而且其制備是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，不僅造成生產(chǎn)原料的巨大浪費(fèi)，使經(jīng)濟(jì)效益難以提高，而且對(duì)環(huán)境也造成污染。

納米粒子表面活性中心多，為它作催化劑提供了必要條件。納米粒于作催化劑，可大大提高反應(yīng)效率，控制反應(yīng)速度，甚至使原來(lái)不能進(jìn)行的反應(yīng)也能進(jìn)行。納米微粒作催化劑比一般催化劑的反應(yīng)速度提高10～15倍。

環(huán)境保護(hù)方面的作用：隨著納米技術(shù)的悄然崛起，納米環(huán)保也會(huì)迅速來(lái)臨，拓展人類(lèi)利用資源和保護(hù)環(huán)境的能力，為徹底改善環(huán)境和從源頭上控制新的污染源產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。

治理有害氣體：納米技術(shù)可以制成非常好的催化劑，經(jīng)它催化的石油中硫的含量小于0.01％。在燃煤中可加入納米級(jí)助燒催化劑，以幫助煤充分燃燒，提高能源的利用率，防治有害氣體的產(chǎn)生。納米級(jí)催化劑用于汽車(chē)尾氣催化，有極強(qiáng)的氧化還原性能，使汽油燃燒時(shí)不再產(chǎn)生一氧化硫和氮氧化物，根本無(wú)需進(jìn)行尾氣凈化處理。

污水處理：污水中的貴金屬是對(duì)人體極其有害的物質(zhì)。它從污水中流失，也是資源的浪費(fèi)。新的一種納米技術(shù)可以將污水中的貴金屬如金、釕、鈀、鉑等完全提煉出來(lái)，變害為寶。一種新型的納米級(jí)凈水劑具有很強(qiáng)的吸附能力。它的吸附能力和絮凝能力是普通凈水劑三氯化鋁的10-20倍。

光催化劑可以很好地降解對(duì)室內(nèi)主要的氣體污染物甲醛、甲笨等，其中納米TiO2（鈦白粉、二氧化鈦) 的降解效率最好，達(dá)到近100％。其降解機(jī)理是在光照條件下將這些有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和有機(jī)酸。納米TiO2的光催化劑也可用于石油、化工等產(chǎn)業(yè)的工業(yè)廢氣處理，改善廠區(qū)周?chē)諝赓|(zhì)量。

用納米TiO2可以加速城市生活垃圾的降解，其速度是大顆粒TiO2的10倍以上，從而解決大量生活垃圾給城市環(huán)境帶來(lái)的壓力。

用納米TiO2催化降解技術(shù)來(lái)處理毛紡染整廢水，具有省資、高效、節(jié)能，最終能使有機(jī)物完全礦化、不存在二次污染等特點(diǎn)。

自潔作用：納米TiO2由于其表面具有超親水性和超親油性，因此其表面具有自清潔效應(yīng)，即其表面具有防污、防霧、易洗、易干等特點(diǎn)。我國(guó)新近研制成功一種具備自動(dòng)清潔功能，可以自動(dòng)消除異味、殺菌消毒的“納米自潔凈玻璃”。

“納米自潔凈玻璃”是應(yīng)用高科技納米技術(shù)在平板玻璃的兩面鍍制一層納米薄膜，薄膜在紫外線的作用下可分解沉積在玻璃上的污物，氧化室內(nèi)有害氣體，殺滅空氣中的各種細(xì)菌和病毒。這種玻璃與普通玻璃的價(jià)格比預(yù)計(jì)為1.5：1。

納米護(hù)腿、護(hù)膝、鞋墊

采用納米遠(yuǎn)紅外材料，具有遠(yuǎn)紅外保健功能；

采用納米磁性材料，兼具磁療功能；?

采用納米永磁材料，沒(méi)有磁硬塊，穿著舒適，洗滌方便；?

有效激活細(xì)胞的代謝能力，增強(qiáng)肌體免疫力；?

舒筋活絡(luò)、改善局部血液循環(huán)，對(duì)關(guān)節(jié)疼痛止痛迅速；

對(duì)貼近的肌膚起全方位的按摩及刺激作用；

納米鞋墊采用多種納米粉體精制而成，除臭效果極佳。尤其適用于運(yùn)動(dòng)量較大，有腳氣、腳癬的朋友們，不必清洗，置于日光曬數(shù)分鐘效果更好。

止癢抗菌功能 ?吸濕能力較強(qiáng)，產(chǎn)品中的無(wú)機(jī)抗菌材料，可長(zhǎng)效抑菌，抑制鞋內(nèi)真菌繁衍、防治腳氣、腳癬等疾病?

醫(yī)學(xué)應(yīng)用：將藥物儲(chǔ)存在碳納米管中，并通過(guò)一定的機(jī)制來(lái)激發(fā)藥劑的釋放，則可控藥劑有希望變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便，用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體后可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織。使用納米技術(shù)的新型診斷儀器只需檢測(cè)少量血液，就能通過(guò)其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病。

采用納米大分子 “生物部件”與小分子無(wú)機(jī)物晶體結(jié)構(gòu)組合，采用納米電子學(xué)控制裝配成納米機(jī)器人，將會(huì)給人類(lèi)醫(yī)學(xué)科技帶來(lái)深刻的革命，使現(xiàn)在許多的疑難病癥得到解決。

家電：用納米材料制成的納米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用處作電冰箱、空調(diào)外殼里的抗菌除味塑料。

計(jì)算機(jī)和電子工業(yè)：可以從閱讀硬盤(pán)上讀卡機(jī)以及存儲(chǔ)容量為目前芯片上千倍的納米材料級(jí)存儲(chǔ)器芯片都已投入生產(chǎn)。計(jì)算機(jī)在普遍采用納米材料后，可以縮小成為“掌上電腦”。　　

紡織工業(yè)：在合成纖維樹(shù)脂中添加納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2復(fù)配粉體材料，經(jīng)抽絲、織布，可制成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內(nèi)衣和服裝，可用于制造抗菌內(nèi)衣、用品，可制得滿足國(guó)防工業(yè)要求的抗紫外線輻射的功能纖維。

機(jī)械工業(yè)：采用納米材料技術(shù)對(duì)機(jī)械關(guān)鍵零部件進(jìn)行金屬表面納米粉涂層處理，可以提高機(jī)械設(shè)備的耐磨性、硬度和使用壽命。

21世紀(jì)初的主要任務(wù)是依據(jù)納米材料各種新穎的物理和化學(xué)特性，設(shè)計(jì)出各種新型的材料和器件。通過(guò)納米材料科學(xué)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品的改性，增加其高科技含量以及發(fā)展納米結(jié)構(gòu)的新型產(chǎn)品。

納米材料將成為材料科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)大放異彩的明星展現(xiàn)在新材料、能源、信息等各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮舉足輕重的作用。隨著其制備和改性技術(shù)的不斷發(fā)展，納米材料在精細(xì)化工和醫(yī)藥生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域會(huì)得到日益廣泛的應(yīng)用。

全面理解納米科技內(nèi)涵，促進(jìn)納米科技在我國(guó)的健康發(fā)展。