مواد جدید چگونه تعریف و طبقه بندی می شوند? بیایید ابتدا به تعریف مواد جدید نگاه کنیم:
مواد جدید به آن دسته از موادی اطلاق می شود که پدید آمده یا در حال توسعه هستند و دارای خواص عالی و عملکردهای ویژه ای هستند که مواد سنتی فاقد آن هستند.. هیچ مرز مشخصی بین مواد جدید و مصالح سنتی وجود ندارد. مواد جدید بر اساس مواد سنتی ساخته می شوند. مواد سنتی را می توان از طریق بهبود در ترکیب به مواد جدید تبدیل کرد, ساختار, طراحی و فرآیند برای بهبود عملکرد مواد یا داشتن خواص جدید.
به عنوان پایه و پیشرو فناوری پیشرفته, مواد جدید طیف وسیعی از کاربردها را دارند. همراه با فناوری اطلاعات و بیوتکنولوژی, آنها به مهم ترین و امیدوار کننده ترین زمینه ها در قرن 21 تبدیل شده اند. مانند مصالح سنتی, مواد جدید را می توان از منظرهای مختلفی از جمله ترکیب ساختاری طبقه بندی کرد, زمینه عملکرد و کاربرد. طبقه بندی های مختلف در هم تنیده و تودرتو هستند. در حال حاضر, مواد جدید به طور کلی با توجه به زمینه های کاربردی و کانون های تحقیقاتی فعلی به زمینه های اصلی زیر تقسیم می شوند:
مواد اطلاعاتی الکترونیکی, مواد انرژی جدید, نانو مواد, مواد کامپوزیتی پیشرفته, مواد سرامیکی پیشرفته, مواد محیط زیست محیطی, مواد کاربردی جدید (از جمله مواد ابررسانا با دمای بالا, مواد مغناطیسی, فیلم های الماس, مواد پلیمری کاربردی, و غیره), مواد زیست پزشکی, مواد ساختاری با کارایی بالا, مواد هوشمند, ساختمان جدید و مواد شیمیایی جدید, و غیره.
مواد اطلاعاتی الکترونیکی به مواد مورد استفاده در زمینه میکروالکترونیک اطلاق می شود, فناوری اپتوالکترونیک و محصولات اساسی جزء جدید, عمدتاً شامل مواد ریز الکترونیک نیمه هادی است که توسط سیلیکون تک کریستال نشان داده می شود; مواد نوری الکترونیکی که توسط کریستال های لیزری نمایش داده می شوند; مواد سرامیکی الکترونیکی که توسط سرامیک های دی الکتریک و سرامیک های حساس به حرارت نمایش داده می شوند; مواد مغناطیسی نشان داده شده توسط نئودیمیم آهن بور (NdFeB) مواد آهنربای دائمی; مواد ارتباطی فیبر نوری; مواد ذخیره سازی داده ها عمدتا بر اساس ذخیره سازی مغناطیسی و ذخیره سازی دیسک نوری است; کریستال های پیزوالکتریک و مواد لایه نازک; مواد باتری سبز نشان داده شده توسط مواد ذخیره سازی هیدروژن و مواد جاسازی یون لیتیوم, و غیره. این مواد اولیه و محصولات آنها از توسعه صنایع اطلاعاتی مدرن مانند ارتباطات پشتیبانی می کند, کامپیوترها, وسایل اطلاعاتی و فناوری های شبکه.
روند توسعه کلی مواد اطلاعاتی الکترونیکی به سمت اندازه بزرگ است, یکنواختی بالا, یکپارچگی بالا, و همچنین لایه نازک, چند کارکردی و یکپارچگی. نقاط داغ تحقیقاتی و مرزهای تکنولوژیکی کنونی شامل مواد نیمه هادی نسل سوم است که توسط مواد نیمه هادی با شکاف گسترده مانند ترانزیستورهای انعطاف پذیر نشان داده می شود., کریستال های فوتونیک, کریستال های فوتونیک, SiC, GaN, ZnSe, مواد نمایشی ارگانیک, و مواد مختلف نانوالکترونیکی.
فناوری انرژی های نو و انرژی های پاک تجدیدپذیر یکی از پنج حوزه فنی تعیین کننده در توسعه اقتصاد جهانی در قرن بیست و یکم است.. انرژی نو شامل انرژی اولیه مانند انرژی خورشیدی است, انرژی زیست توده, انرژی هسته ای, انرژی باد, انرژی زمین گرمایی, انرژی اقیانوس, و انرژی هیدروژن در منابع برق ثانویه. مواد انرژی جدید به مواد کلیدی مورد استفاده برای تحقق تحول و استفاده از انرژی جدید و توسعه فناوری انرژی جدید اشاره دارد.. آنها عمدتاً شامل مواد باتری نیکل-هیدروژن هستند که توسط مواد آلیاژی الکترود ذخیره سازی هیدروژن نشان داده می شوند, مواد باتری لیتیوم یون که توسط الکترودهای منفی لیتیوم کربن و الکترودهای مثبت LiCoO2 نشان داده می شوند, مواد پیل سوختی, مواد سلول خورشیدی که با مواد نیمه هادی Si نشان داده می شوند, و مواد انرژی هسته ای راکتور که توسط اورانیوم نمایش داده می شود, دوتریوم, و تریتیوم.
کانونهای تحقیقاتی و مرزهای فناوری کنونی شامل مواد ذخیرهسازی هیدروژن با انرژی بالا است, مواد باتری پلیمری, مواد الکترولیت پیل سوختی اکسید جامد با دمای متوسط, و مواد سلول خورشیدی لایه نازک پلی کریستالی.
نانومواد یک اصطلاح کلی برای ابعاد صفر هستند, تک بعدی, دو بعدی, و مواد سه بعدی با اثرات اندازه کوچک متشکل از ذرات بسیار ریز با اندازه کمتر از 100 نانومتر (0.1-100نانومتر). مفهوم نانو مواد در اواسط دهه 1980 شکل گرفت. از آنجایی که نانومواد نوری منحصر به فردی از خود نشان می دهند, برقی, مغناطیسی, حرارتی, مکانیکی, و خواص مکانیکی, فناوری نانو به سرعت در زمینه های مختلف مواد نفوذ کرده و به موضوعی داغ در تحقیقات علمی کنونی جهان تبدیل شده است.. با توجه به فرم فیزیکی, نانومواد را می توان به طور تقریبی به پنج دسته تقسیم کرد: نانو پودرها, نانوالیاف, نانوفیلم ها, نانو بلوک ها, و مایعات جدا شده از نانوفاز. اگرچه نانوموادی که صنعتی شده اند عمدتاً مواد نانوپودری مانند کربنات کلسیم هستند., کربن سیاه سفید, و اکسید روی, و دیگران اساساً هنوز در مرحله تحقیقات اولیه آزمایشگاه هستند, و انتظار می رود کاربرد در مقیاس بزرگ باشد 5-10 سالها بعد, شکی نیست که فناوری نانو که توسط نانومواد ارائه می شود تأثیر عمیقی بر توسعه اقتصادی و اجتماعی قرن بیست و یکم خواهد داشت..
کانون های تحقیقاتی کنونی و مرزهای فناوری شامل: مواد نانو مونتاژ شده توسط نانولوله های کربنی نشان داده شده است; مواد نانوساختار با کارایی بالا مانند نانو سرامیک ها و نانو کامپوزیت ها; طراحی و سنتز مواد نانو پوشش; توسعه ابزارهای نانو الکترونیکی مانند ترانزیستورهای تک الکترونی, نانو لیزر و نانو سوئیچ, و C60 مواد ذخیره سازی اطلاعات با چگالی فوق العاده بالا.
مواد کامپوزیتی موادی با ساختار دو یا چند فاز هستند که از دو یا چند ماده با خواص متفاوت از طریق ترکیب فیزیکی و شیمیایی تشکیل شدهاند.. این نوع مواد نه تنها عملکرد بهتری نسبت به هر ماده واحدی در ترکیب دارند, بلکه دارای خواص منحصر به فردی است که اجزاء به تنهایی دارای آن نیستند.
مواد کامپوزیت را می توان با توجه به کاربرد آنها به دو دسته تقسیم کرد: مواد کامپوزیت ساختاری و مواد کامپوزیت کاربردی. مصالح کامپوزیت سازه ای عمدتاً به عنوان مصالح سازه های باربر استفاده می شود. آنها از اجزای تقویت کننده تشکیل شده اند که می توانند بارها را تحمل کنند (مانند شیشه, سرامیک, کربن, پلیمرها, فلزات, الیاف طبیعی, پارچه ها, سبیل ها, ورقه ها و ذرات, و غیره) و اجزای ماتریسی که می توانند آرماتورها را به هم متصل کنند تا یک ماده کامل را تشکیل دهند و نیرو را منتقل کنند (مانند رزین, فلزی, سرامیک, شیشه ای, کربن و سیمان, و غیره). مصالح ساختاری معمولاً به کامپوزیت های مبتنی بر پلیمر تقسیم می شوند, کامپوزیت های مبتنی بر فلز, کامپوزیت های مبتنی بر سرامیک, کامپوزیت های مبتنی بر کربن و کامپوزیت های مبتنی بر سیمان با توجه به ماتریس های مختلف. مواد عملکردی به مواد کامپوزیتی اطلاق می شود که سایر مواد فیزیکی را فراهم می کنند, شیمیایی, خواص بیولوژیکی و سایر خواص علاوه بر خواص مکانیکی. انواع مختلفی از مواد کامپوزیتی وجود دارد, از جمله پیزوالکتریک, رسانا, رادار پنهان کاری, آهنربای دائمی, فتوکرومیک, جذب صدا, بازدارنده شعله, خود جذب زیستی, و غیره, که چشم انداز توسعه گسترده ای دارند. در آینده, نسبت مواد کامپوزیت کاربردی از مواد کامپوزیت ساختاری فراتر خواهد رفت و به جریان اصلی توسعه مواد کامپوزیت تبدیل خواهد شد.. جهت تحقیق مواد کامپوزیت در آینده عمدتاً بر روی نانوکامپوزیت ها متمرکز خواهد بود, مواد کامپوزیت بیونیک, و توسعه چند منظوره, مواد کامپوزیتی هوشمند و هوشمند.
مواد زیست محیطی در چارچوب آگاهی انسان از اهمیت استراتژیک مهم حفاظت از محیط زیست و محیط زیست و این واقعیت که کشورهای سراسر جهان مسیر توسعه پایدار را در پیش می گیرند پیشنهاد شده است.. آنها یک روند اجتناب ناپذیر در توسعه علم مواد و تحقیقات مهندسی در داخل و خارج از کشور هستند. به طور کلی اعتقاد بر این است که مواد زیست محیطی موادی هستند که عملکرد رضایت بخشی دارند و دارای هماهنگی محیطی عالی هستند..
از ویژگی های این نوع مواد این است که منابع و انرژی کمتری مصرف می کند, آلودگی کمی برای اکولوژی و محیط زیست دارد, نرخ بازیافت بالایی دارد, و در کل چرخه زندگی از تولید مواد با محیط زیست محیطی هماهنگ است, استفاده کنید, دفع به بازیافت و بازیافت. عمدتا شامل: مواد سازگار با محیط زیست, مانند مواد طبیعی خالص (چوب, سنگ, و غیره), مواد بیومیمتیک (استخوان های مصنوعی, اندام های مصنوعی, و غیره), مواد بسته بندی سبز (کیسه های بسته بندی سبز, ظروف بسته بندی), مصالح ساختمانی زیست محیطی (مواد تزئینی غیر سمی, و غیره); مواد قابل تجزیه در محیط زیست (پلاستیک های زیست تخریب پذیر, و غیره); مواد مهندسی محیط زیست, مانند مواد بازسازی محیطی, مواد تصفیه محیطی (غربال های مولکولی, مواد غربال یونی), مواد جایگزین محیطی (افزودنی های شوینده لباسشویی بدون فسفر), و غیره.
کانون های تحقیقاتی و مسیرهای توسعه مواد زیست محیطی شامل طراحی پلیمرهای بازیافتی است. (پلاستیک ها), سیستم نظری ارزیابی هماهنگی محیطی مادی, و فرآیندهای جدید, فن آوری های جدید و روش های جدید برای کاهش بار زیست محیطی مواد.
مواد زیست پزشکی نوع جدیدی از مواد با تکنولوژی بالا هستند که برای تشخیص استفاده می شوند, درمان یا جایگزینی بافت ها و اندام های انسان یا تقویت عملکرد آنها. آنها یک زمینه جدید و در حال توسعه در علم و فناوری مواد هستند. آنها نه تنها محتوای فنی و ارزش اقتصادی بالایی دارند, بلکه ارتباط تنگاتنگی با زندگی و سلامت بیماران دارند. در گذشته 10 سال, بازار مواد و محصولات زیست پزشکی نرخ رشدی در حدود حفظ کرده است 20%.
مواد زیست پزشکی به مواد فلزی پزشکی تقسیم می شوند, مواد پلیمری پزشکی, مواد بیوسرامیک و مواد کامپوزیت زیست پزشکی با توجه به ترکیب و خواص مواد. فلزات, سرامیک, پلیمرها و مواد مرکب آنها پرمصرف ترین مواد زیست پزشکی هستند. طبق برنامه, مواد زیست پزشکی را می توان به مواد تجزیه پذیر و قابل جذب تقسیم کرد, مواد مهندسی بافت و اندام های مصنوعی, مواد رهاسازی کنترل شده, مواد هوشمند بیونیک, و غیره.
جهت تحقیق و توسعه مواد زیست پزشکی عمدتاً می باشد:
در اواسط دهه 1980, مردم مفهوم مواد هوشمند را پیشنهاد کردند (مواد هوشمند یا سیستم هوشمند مواد): مواد هوشمند از سیستم های زندگی تقلید می کنند, می توانند تغییرات محیطی را حس کنند و یک یا چند پارامتر عملکرد خود را در زمان واقعی تغییر دهند, و مواد کامپوزیتی دلخواه یا مواد کامپوزیتی را بسازند که بتوانند با محیط تغییریافته سازگار شوند.
مواد هوشمند یک سیستم مواد پیچیده هستند که مواد و ساختارها را یکپارچه می کند, پردازش هوشمند, سیستم های اجرایی, سیستم های کنترل و سیستم های حسگر. طراحی و سنتز آن تقریباً تمام رشته های با فناوری پیشرفته را در بر می گیرد. اجزای اصلی مواد که مواد هوشمند را تشکیل می دهند شامل مواد پیزوالکتریک است, مواد حافظه شکل, فیبرهای نوری, الکترو(مغناطیسی)مایعات رئولوژیکی, مواد مغناطیسی و مواد پلیمری هوشمند.
ظهور مواد هوشمند تمدن بشری را به اوج جدیدی خواهد رساند, اما هنوز با مرحله عملی فاصله مشخصی دارد.
تمرکز تحقیقات آینده شامل شش جنبه زیر است:
مصالح سازه ای به مواد مهندسی با خواص مکانیکی به عنوان ویژگی اصلی اشاره دارد. آنها پرکاربردترین مواد در اقتصاد ملی هستند. از مایحتاج روزانه, ساختمان به اتومبیل, هواپیماها, ماهواره ها و موشک ها, همه آنها شکل خود را به دست می آورند, اندازه و قدرت از طریق نوعی چارچوب ساختاری. مواد سنتی مانند فولاد و فلزات غیرآهنی از این دسته هستند. مصالح سازه ای با کارایی بالا عموماً به مصالح سازه ای با خواص مکانیکی بالاتر مانند استحکام اطلاق می شود, سختی, پلاستیسیته و چقرمگی, و با الزامات محیطی خاص سازگار شود. آنها شامل مواد فلزی جدید هستند, مواد سرامیکی ساختاری با کارایی بالا و مواد پلیمری.
کانون های تحقیقاتی کنونی شامل: آلیاژهای با دمای بالا, جدید آلیاژهای آلومینیوم و آلیاژهای منیزیم, مواد سرامیکی ساختاری با دمای بالا و آلیاژهای پلیمری.
مواد کاربردی به موادی اطلاق می شود که خواص ویژه ای مانند الکتریسیته از خود نشان می دهند, مغناطیس, نور, زیست شناسی و شیمی علاوه بر خواص مکانیکی. علاوه بر اطلاعات, انرژی, نانو, مواد زیست پزشکی و سایر موادی که قبلاً معرفی شدند, مواد کاربردی جدید عمدتاً شامل مواد ابررسانا با دمای بالا هستند, مواد مغناطیسی, فیلم های الماس, مواد پلیمری کاربردی, و غیره.
کانون های تحقیقاتی کنونی شامل: مواد نانو عملکردی, آهنرباهای دائمی خاکی کمیاب نانوکریستالی و مواد آلیاژ ذخیره هیدروژن خاکی کمیاب, مواد آمورف حجیم, مواد ابررسانا با دمای بالا, مواد آلیاژ حافظه دار مغناطیسی, مواد پلیمری مغناطیسی, تکنولوژی تهیه فیلم الماس, و غیره.
مواد شیمیایی جدید مواد اولیه اولیه ای هستند که در زمینه های صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند, نفت, و غیره, عمدتا شامل مواد فلوئور آلی است, مواد سیلیکونی آلی, الیاف با کارایی بالا, مواد نانو شیمیایی, مواد کاربردی غیر آلی, و غیره. مواد نانوشیمیایی و پوششهای شیمیایی خاص در سالهای اخیر از کانونهای تحقیقاتی بودهاند.
مواد سرامیکی پیشرفته به محصولاتی با عملکرد عالی گفته می شود که از تصفیه شده با خلوص بالا ساخته شده اند, ترکیبات معدنی بسیار ریز به عنوان مواد خام و فناوری پیشرفته فرآیند آماده سازی. با توجه به الزامات فناوری مهندسی برای عملکرد محصول, محصولات تولید شده می توانند دارای پیزوالکتریک باشند, فروالکتریک, رسانا, نیمه هادی, مغناطیسی, و غیره. یا دارای خواص عالی مانند استحکام بالا هستند, چقرمگی بالا, سختی بالا, مقاومت در برابر سایش, مقاومت در برابر خوردگی, مقاومت در برابر دمای بالا, هدایت حرارتی بالا, عایق یا زیست سازگاری خوب.
مواد سرامیکی پیشرفته به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند: سرامیک ساختاری, مواد کامپوزیتی مبتنی بر سرامیک و سرامیک های کاربردی. اکثر سرامیک های کاربردی به طور گسترده در صنعت الکترونیک استفاده می شوند و معمولاً به عنوان مواد سرامیکی الکترونیکی نیز شناخته می شوند.. مانند مواد عایق سرامیکی, مواد بستر سرامیکی, مواد بسته بندی سرامیکی که برای تولید تراشه ها استفاده می شود, و سرامیک خازن, سرامیک پیزوالکتریک, مواد مغناطیسی فریت که برای ساخت وسایل الکترونیکی استفاده می شود.
کانون های تحقیقاتی کنونی شامل فناوری تقویت و سخت شدن مواد سرامیکی است, فناوری تهیه و سنتز مواد نانو سرامیکی, طراحی سیستم های پیشرفته مواد سرامیکی ساختاری, و یکنواختی بالا و تکنولوژی فوق العاده ظریف مواد سرامیکی الکترونیکی.
مصالح ساختمانی جدید عمدتاً شامل مصالح جدید دیوار است, مصالح ساختمانی شیمیایی, مواد عایق حرارتی جدید, مصالح دکوراسیون ساختمان, و غیره. در میان آنها, مصالح ساختمانی شیمیایی شامل پلاستیک های ساختمانی است, پوشش های ساختمانی, عایق رطوبتی ساختمان, مواد آب بندی, مواد عایق حرارتی, مواد عایق صدا, سرامیک مخصوص, چسب های ساختمانی, و غیره, که مصالح ساختمانی جدیدی هستند که کشور من در طول "برنامه پنج ساله پانزدهم" روی توسعه آنها تمرکز خواهد کرد..
تعریف مواد جدید: مواد جدید به آن دسته از موادی اطلاق می شود که پدید آمده یا در حال توسعه هستند و دارای خواص عالی و عملکردهای ویژه ای هستند که مواد سنتی فاقد آن هستند.. هیچ مرز مشخصی بین مواد جدید و مصالح سنتی وجود ندارد. مواد جدید بر اساس مواد سنتی ساخته می شوند. مواد سنتی را می توان از طریق بهبود در ترکیب به مواد جدید تبدیل کرد, ساختار, طراحی و فرآیند برای بهبود عملکرد مواد یا داشتن خواص جدید.
مواد جدید بر اساس ترکیب ساختاری به چهار دسته تقسیم می شوند, از جمله مواد فلزی, مواد غیر آلی غیر فلزی, مواد پلیمری آلی, و مواد کامپوزیت پیشرفته. با توجه به عملکرد مواد, مواد ساختاری و مواد کاربردی وجود دارد. با توجه به کاربردها و خواص مواد جدید, "کاتالوگ راهنمای محصولات و فناوری مواد جدید چین" محصولات مواد جدید را به بیش از ده زمینه فنی خاص تقسیم می کند., از جمله مواد فلزی جدید, مصالح ساختمانی جدید, مواد شیمیایی جدید, مواد اطلاعاتی الکترونیکی, مواد زیست پزشکی, مواد انرژی جدید, مواد نانو و پودر, مواد کامپوزیتی جدید, مواد خاکی کمیاب جدید, مواد سرامیکی با کارایی بالا, مواد کربنی جدید, تکنولوژی و تجهیزات جدید آماده سازی مواد.
1 مواد اطلاعاتی الکترونیکی
2 مواد جدید صرفه جویی در انرژی
3 نانو مواد
4 مواد کامپوزیت پیشرفته
الیاف شیشه, آرامید, کاربید سیلیکون, گرافیت, فیبر بور, الیاف فولادی, سبیل ها, مواد مصنوعی مقاوم در برابر سایش, بر پایه رزین, مبتنی بر فلز, مواد کامپوزیتی بر پایه سرامیک, مواد کامپوزیت کربن/کربن, تیغه های کاربید , مواد اصطکاکی, مواد کامپوزیت
5 مواد فلزی پیشرفته
6 مواد شیمیایی جدید
سیلیکون آلی, فلوئور آلی, پلاستیک مهندسی و آلیاژهای پلاستیکی, لاستیک مخصوص, فیبر مخصوص, پوشش ویژه, مبرد, محصولات شیمیایی خوب
7 مواد سرامیکی پیشرفته
سرامیک های کاربردی (مایکروویو, قطعات الکترونیکی دی الکتریک سرامیکی , پیزوالکتریک, حساس, شفاف) سرامیک ساختاری (لانه زنبوری, مقاوم در برابر سایش, دمای بالا, چقرمگی بالا, پوشش, کامپوزیت بر پایه سرامیک)
8 مواد خاکی کمیاب
خاک کمیاب با خلوص بالا, مواد افزودنی, کاتالیزورها, آهنرباهای دائمی, لومینسانس, ذخیره سازی هیدروژن
9 مواد مغناطیسی
مواد مغناطیسی نرم, آهنرباهای دائمی, مواد ضبط مغناطیسی, دستگاه های مغناطیسی
10 مواد کربنی
کربن فعال, کربن سیاه, الماس, گرافیت, فیبر کربن
11 مواد غشایی
غشاهای فیلتر (غشاهای آلی, غشاهای معدنی), فیلم های کاربردی (نوری, عایق)
12 مواد ابررسانا
تهیه و کاربرد فن آوری های عملی سیم های ابررسانا, بلوک ها, و فیلم ها.
13 مواد زیست پزشکی
ایمپلنت ها, بافت های مصنوعی, تصفیه خون, بخیه ها
14 مواد زیست محیطی و زیست محیطی
مواد مهندسی محیط زیست, بسته بندی سبز, مواد تجزیه پذیر, مواد جایگزین محیطی
15 مصالح ساختمانی جدید
مواد عایق حرارتی, سیمان با مقاومت بالا, مصالح ساختمانی اکولوژیکی سبز
واتساپ: +8615333853330
ایمیل: sales@casting-china.org
یک پاسخ بگذارید