未来最具潜力的新材料

“十二五”规划十大新材料十二五规划梳理了十大未来最具潜力的新材料包括：石墨烯、碳纤维、轻型合金、碳纳米管、超导材料、半导体材料、功能薄膜、智能材料、生物材料、特种玻璃No.1石墨烯石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪。”石墨烯目前最有潜力的是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。据相关专家分析，用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。而近日，美国麻省理工学院的科学家通过研究发现，在特定情况下，石墨烯能够被转化成具有独特功能的拓扑绝缘体。这一研究发现，有望带来一种制造量子计算机的新方法。其次，石墨烯能助力超级电容器、锂离子电池的发展。据相关资料显示，加入石墨烯材料，同等体积的电容可扩充5倍以上的容量，而锂电池电极中加入石墨烯则可大幅度提高其导电性能。此外，石墨烯还可应用于电路、触摸屏、基因测序以及制造出羽翼般超轻型飞机、超坚韧防弹衣等领域。NO.2碳纤维随着低碳经济的不断发展，碳纤维产品的需求也将不断攀升。碳纤维强度大、密度低、线膨胀系数小等特性使之在飞机制造等军工领域、汽车和医疗器械等工业领域、高尔夫球棒和自行车等体育休闲领域备受追捧。而十八届三种全会改革军队和国家安全机构的决定，增强了采购国防装备和安防设备的预期，这为碳纤维行业的发展带来利好。中国军用领域对碳纤维的需求一直很大，作为现代战略武器必不可少的新材料之一，碳纤维及其复合材料大量用于战略导弹、隐身战机、现代舰艇以及非杀伤性武器等方面。NO.3轻型合金“十二五”期间，中国将重点发展高强轻型合金材料。该项工程目标为，到2015年，关键新合金品种开发取得重大突破，形成高端铝合金材30万吨、高端钛合金材2万吨、高强镁合金压铸及型材和板材15万吨的生产能力。2014年，是高强轻型合金达到该工程目标的冲刺年，其冲刺成果值得期待。钛合金，是一种在现代高端武器中占领重要位置的轻型合金。据资料显示，近年来我国批量生产的军用飞机机体和发动机用钛质量合计占比达25%，而F-22钛合金占比更是高达41%。钛金属由于具有高强度、延展性好、耐腐蚀、无磁性等优越性能，被广泛用于航空航天、化工、石油、电力等领域。除钛合金之外，轻型合金还主要包括铝合金和镁合金。铝合金使用较早，如今普及程度也较高，在汽车、轮船等领域经常出现。而镁合金是实用金属当中质量最轻的，是汽车实现轻量化最重要的新材料之一。NO.4碳纳米管碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。碳纳米管除了作为模具，在内部填充金属、氧化物等物质外，还可用于纳米结构电子器件、热电材料、电池电极材料、低温高灵敏度传感器，生物分子载体、催化剂载体等领域。NO.5超导材料超导材料是在特定温度下，电阻消失的材料。超导材料并不罕见，在我们生活中很多材料，如铝、钙、硫、磷等都具有超导特性，只是要实现这些材料的超导性就必须要达到临界温度、超高压等极端条件。近年来，超导材料所具有的零电阻、完全抗磁性和隧道效应三个特性，使之在全世界广受关注。其最广为人知的用途是用在电力网上，由于无电阻，电力网中损耗为零，将可以节省10%-20%因输送而造成的电力损耗。NO.6半导体材料最近，数字家居以及物联网的崛起惠及半导体产业的蓬勃发展。据市场研究公司IHSiSuppli报告显示，2013年，家电半导体市场增幅达到12%，规模达到26亿美元，去年这一数字为23亿美元。除此之外，半导体材料涉及的产业主要包括集成电路、LED、太阳能光伏等。NO.7功能薄膜功能薄膜属于先进高分子材料的一种，其种类较多，应用领域各异，在战略新兴产业中扮演重要角色。目前，被看好的功能薄膜主要有光学薄膜、光伏薄膜、锂电池隔膜、水处理渗透膜、高阻隔包装膜等。NO.8智能材料你想象过有一天手机揣在兜里就能充电吗？英国的科学家利用智能材料满足了人们的这一愿望。今年上半年，英国沃达丰手机公司和南安普顿大学合作研制一种便捷式充电器，只要将手机与裤袋内的接驳头相连即可充电。而该短裤是用智能面料聚合泡沫物料制成，它的作用是能将人体运动时产生的能量转化成电能。一般认为，智能材料拥有七大功能，包括传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。而这七大功能正好切合了时下火热的可穿戴设备以及4D技术，此外该材料在医疗、军工、建筑等领域也具有巨大的潜力。NO.9生物材料生物材料主要应用在医学上，目前利用生物材料已经生产出除大脑以外的人体所有的器官。在市场上已经有的产品包括人工眼角膜、心脏支架、心脏起搏器、人工硬脑膜等等。NO.10特种玻璃特种玻璃包含的光伏玻璃和超薄玻璃两个子行业也迎来发展先机。随着移动设备产业的发展，对高性能玻璃的需求也越来越大，其中包括用于各种平板显示器件的平板玻璃，用于光的折射、透射等方面的传光玻璃。此外，微晶玻璃还应用在太阳能基板、集成电路基板和人工骨齿等方面。