新材料是如何进一步影响科技进步

更新时间2018-12-03 18:03:38

新材料与科技进步

引言  材料发展不断推动着社会发展 ，从我们生活的方方面面，到我们所不熟悉的各个角落，新型材料的出现和发展不断的改善人们的生活。 

 1 能源材料  

全球范围内能源消耗在持续增长,80%的能源来自于化石燃料,从长远来看,需要没有污染和可持续发展的新型能源来代替所有化石燃料,未来的清洁能源包括氢能,太阳能,风能,核聚变能等.解决能源问题的关键是能源材料的突破,无论是提高燃烧效率以减少资源消耗,还是开发新能源及利用再生能源都与材料有着极为密切的关系.   

传统能源所需材料:主要是提高能源利用效率,现在集中在要发展超临界蒸汽发电机组和整体煤气化联合循环技术上,这些技术对材料的要求都十分苛刻,如工程陶瓷,新型通道材料等;氢能和燃料电池:氢能生产,储存和利用所需的材料和技术,燃料电池材料等;绿色二次电池:镍氢电池,锂离子电池以及高性能聚合物电池等新型材料;太阳能电池:多晶硅,非晶硅,薄膜电池等材料;核能材料: 新型核电反应堆材料.   

新能源材料就材料种类主要包括专用薄膜,聚合物电解液,催化剂和电极,先进光电材料,特制光谱塑料和涂层,碳纳米管,金属氢化物浆料,高温超导材料,低成本低能耗民用工程材料,轻质,便宜,高效的绝缘材料,轻质,坚固,复合结构材料,超高温合金,陶瓷和复合材料,抗辐射材料,低活性材料,抗腐蚀及抗压力腐蚀裂解材料,机械和抗等离子腐蚀材料.当前研究热点和技术前沿包括高能储氢材料,聚合物电池材料,中温固体氧化物燃料电池电解质材料,多晶薄膜太阳能电池材料等.  

 2 生物材料     

生物材料是和生命系统结合,用以诊断,治疗或替换机体组织,器官或增进其功能的材料.它涉及材料,医学,物理,生物化学及现代高技术等诸多学科领域,已成为21世纪主要支柱产业之一.     

现在几乎所有类型的材料在健康治疗中都已得到应用,主要包括金属和合金,陶瓷,高分子材料,复合材料和生物质材料.高分子生物材料是生物医用材料中最活跃的领域;金属生物材料仍是临床应用最广泛的承力植入材料,医用钛及其合金,以及Ni-Ti形状记忆合金的研究与开发是一个热点;无机生物材料近年来越来越受到重视.   

目前,国际生物医用材料研究和发展的主要方向,一是模拟人体硬软组织,器官和血液等的组成,结构和功能而开展的仿生或功能设计与制备,二是赋予材料优异的生物相容性,生物活性或生命活性.就具体材料来说 ,主要包括药物控制释放材料,组织工程材料,仿生材料,纳米生物材料,生物活性材料,介入诊断和治疗材料,可降解和吸收生物材料,新型人造器官,人造血液等. 

 3 汽车材料     

汽车用材在整个材料市场中所占的比例很小,但是属于技术要求高,技术含量高, 附加值高的三高产品,代表了行业的最高水平.     

汽车材料的需求呈现出以下特点:轻量化与环保是主要需求发展方向;各种材料在汽车上的应用比例正在发生变化,主要变化趋势是高强度钢和超高强度钢,铝合金,镁合金,塑料和复合材料的用量将有较大的增长 ,汽车车身结构材料将趋向多材料设计方向.同时汽车材料的回收利用也受到更多的重视,电动汽车,代用燃料汽车专用材料以及汽车功能材料的开发和应用工作不断加强. 

 4 军工新材料     

军工材料对国防科技,国防力量的强弱和国民经济的发展具有重要推动作用,是武 器装备的物质基础和技术先导,是决定武器装备性能的重要因素,也是拓展武器装备新功能和降低武器装备全寿命费用,取得和保持武器装备竞争优势的原动力.     

随着武器装备的迅速发展,起支撑作用的材料技术发展呈现出以下趋势:一是复合化:通过微观,介观和宏观层次的复合大幅度提高材料的综合性能;二是多功能化:通过材料成分,组织,结构的优化设计和精确控制,使单一材料具备多项功能,达到简化武器装备结构设计,实现小型化,高可靠的目的;三是高性能化:材料的综合性能不断优化,为提高武器装备的性能奠定物质基础;四是低成本化:低成本技术在材料领域是一项高科技含量的技术,对武器装备的研制和生产具有越来越重要的作用.  

结论     

21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。新材料的研究，是人类 对物质性质认识和应用向更深层次的进军。