Definirea si clasificarea materialelor noi: New materials refer to those materials that have just appeared or are already developing and have excellent properties and special functions that traditional materials do not have. Nu există o graniță clară între materialele noi și materialele tradiționale. Noi materiale sunt dezvoltate pe baza materialelor tradiționale.
Cum sunt definite și clasificate noile materiale? Să ne uităm mai întâi la definiția noilor materiale:
Materialele noi se referă la acele materiale care au apărut sau sunt deja în curs de dezvoltare și au proprietăți excelente și funcții speciale pe care materialele tradiționale nu le au.
Nu există o graniță clară între materialele noi și materialele tradiționale. Noi materiale sunt dezvoltate pe baza materialelor tradiționale.
Materialele tradiționale pot fi dezvoltate în materiale noi prin îmbunătățiri ale compoziției, structura, proiectare și proces pentru a îmbunătăți performanța materialului sau pentru a avea noi proprietăți.
Definirea si clasificarea materialelor noi
Ca fundație și precursor al înaltei tehnologii, materialele noi au o gamă foarte largă de aplicații.
Împreună cu tehnologia informației și biotehnologia, au devenit cele mai importante și mai promițătoare domenii în secolul XXI.
Ca materialele tradiționale, noile materiale pot fi clasificate din mai multe perspective diferite, cum ar fi compoziția structurală, funcția și domeniul de aplicare.
Diferite clasificări sunt împletite și imbricate. În prezent, materialele noi sunt, în general, împărțite în următoarele domenii principale în funcție de domeniile de aplicare și punctele fierbinți de cercetare actuale:
Materiale informative electronice, noi materiale energetice, nanomateriale, materiale compozite avansate, materiale ceramice avansate, materiale ecologice de mediu, noi materiale funcționale (inclusiv materiale supraconductoare la temperatură înaltă, materiale magnetice, filme de diamant, materiale polimerice funcționale, etc.), materiale biomedicale, materiale structurale performante, materiale inteligente, construcții noi și materiale chimice noi, etc.
Materialele informative electronice se referă la materiale utilizate în domeniul microelectronică, tehnologie optoelectronică și noi produse de bază ale componentelor, incluzând în principal materiale microelectronice semiconductoare reprezentate de siliciu monocristal;
Optoelectronic materials represented by laser crystals; materiale ceramice electronice reprezentate de ceramica dielectrica si ceramica termosensibila;
Magnetic materials represented by neodymium iron boron (NdFeB) materiale cu magnet permanenti; materiale de comunicații din fibră optică; materiale de stocare a datelor bazate în principal pe stocare magnetică și stocare pe disc optic;
Piezoelectric crystals and thin film materials;
Green battery materials represented by hydrogen storage materials and lithium ion embedding materials, etc.
Aceste materiale de bază și produsele lor sprijină dezvoltarea industriilor moderne ale informației, cum ar fi comunicațiile, calculatoare, aparate de informare și tehnologii de rețea.
Tendința generală de dezvoltare a materialelor informatice electronice este către dimensiuni mari, uniformitate ridicată, integritate ridicată, precum și film subțire, multifuncţionalitate şi integrare.
Punctele fierbinți de cercetare actuale și frontierele tehnologice includ materiale semiconductoare de a treia generație reprezentate de materiale semiconductoare cu bandă largă, cum ar fi tranzistoarele flexibile, cristale fotonice, cristale fotonice, Sic, GaN, ZnSe, materiale de expunere organice, și diverse materiale nanoelectronice.
Noua energie și tehnologia energiei curate din surse regenerabile este unul dintre cele mai decisive cinci domenii tehnice în dezvoltarea economiei mondiale în secolul XXI..
Energia nouă include energia primară, cum ar fi energia solară, energie din biomasă, energie nucleară, energie eoliană, energie geotermală, energia oceanului, și energia hidrogenului în sursele secundare de energie.
Materialele energetice noi se referă la materialele cheie utilizate pentru a realiza transformarea și utilizarea energiei noi și dezvoltarea noii tehnologii energetice.
Acestea includ în principal materiale pentru baterii cu nichel-hidrogen reprezentate de materiale din aliaje pentru electrozi de stocare a hidrogenului, materialele bateriei litiu-ion reprezentate de electrozi negativi litiu-carbon și electrozi pozitivi LiCoO2, materiale pentru celule de combustibil, materiale pentru celule solare reprezentate de materiale semiconductoare Si, iar materialele de energie nucleară din reactor reprezentate de uraniu, deuteriu, și tritiu.
Punctele fierbinți de cercetare actuale și frontierele tehnologice includ materiale de stocare a hidrogenului de înaltă energie, materiale polimerice pentru baterii, materiale electrolitice cu oxid solid pentru celule de combustibil la temperatură medie, și materiale de celule solare cu peliculă subțire policristaline.
Nanomaterialele sunt un termen general pentru zero-dimensionale, unidimensional, bidimensionale, și materiale tridimensionale cu efecte de dimensiuni mici compuse din particule ultrafine cu o dimensiune mai mică de 100 nm (0.1-100nm).
Conceptul de nanomateriale a fost format la mijlocul anilor 1980.
Deoarece nanomaterialele prezintă o optică unică, electric, magnetic, termic, mecanic, si proprietati mecanice, nanotehnologia a pătruns rapid în diverse domenii ale materialelor și a devenit un subiect fierbinte în cercetarea științifică mondială actuală.
După forma fizică, nanomaterialele pot fi împărțite aproximativ în cinci categorii: nanopulberi, nanofibre, nanofilme, nanoblocuri, și lichide separate prin nanofază.
Deși nanomaterialele care au fost industrializate sunt în principal materiale nanopulbere, cum ar fi carbonatul de calciu, alb negru de fum, și oxid de zinc, iar altele sunt practic încă în stadiul de cercetare primară a laboratorului, iar aplicarea pe scară largă este de așteptat să fie 5-10 ani mai târziu, nu există nicio îndoială că nanotehnologia reprezentată de nanomateriale va avea un impact profund asupra dezvoltării economice și sociale a secolului XXI.
Punctele fierbinți de cercetare actuale și frontierele tehnologice includ: materiale de nano-asamblare reprezentate de nanotuburi de carbon; materiale nanostructurate de înaltă performanță, cum ar fi nano-ceramica și nano-compozitele; proiectarea și sinteza materialelor de nano-acoperire;
Development of nano-electronic devices such as single-electron transistors, nano-lasere și nano-comutatoare, și materiale de stocare a informațiilor de densitate ultra-înaltă C60.
Materialele compozite sunt materiale cu două sau mai multe structuri de fază compuse din două sau mai multe materiale cu proprietăți diferite prin amestecare fizică și chimică.
Acest tip de material nu numai că are performanțe mai bune decât orice material din compoziție, dar are și proprietăți unice pe care componentele singure nu le au.
Materialele compozite pot fi împărțite în două categorii în funcție de utilizarea lor: materiale compozite structurale și materiale compozite funcționale.
Materialele structurale compozite sunt utilizate în principal ca materiale pentru structuri portante.
Sunt compuse din componente de armare care pot suporta sarcini (precum sticla, ceramică, carbon, polimeri, metale, fibre naturale, țesături, mustati, foi și particule, etc.) și componente ale matricei care pot conecta armăturile pentru a forma un întreg material și a transmite forța (precum rășina, metal, ceramică, sticlă, carbon și ciment, etc.).
Materialele structurale sunt de obicei împărțite în compozite pe bază de polimeri, compozite pe bază de metal, compozite pe bază de ceramică, compozite pe bază de carbon și compozite pe bază de ciment în funcție de diferitele matrici.
Materialele funcționale se referă la materiale compozite care oferă alte elemente fizice, chimic, proprietăți biologice și alte proprietăți pe lângă proprietățile mecanice.
Există multe tipuri de materiale compozite, inclusiv piezoelectric, conductiv, ascuns radar, magnet permanent, fotocromatice, absorbția sunetului, ignifug, bio-autoabsorbție, etc., care au perspective largi de dezvoltare.
În viitor, proporția materialelor compozite funcționale va depăși pe cea a materialelor compozite structurale și va deveni curentul principal al dezvoltării materialelor compozite.
Direcția de cercetare a materialelor compozite în viitor se va concentra în principal pe nanocompozite, materiale compozite bionice, şi dezvoltarea multifuncţională, materiale compozite inteligente și inteligente.
Materialele eco-mediu au fost propuse în contextul conștientizării ființelor umane cu privire la semnificația strategică importantă a protecției ecologice și a mediului și a faptului că țările din întreaga lume merg pe calea dezvoltării durabile..
Ele reprezintă o tendință inevitabilă în dezvoltarea științei materialelor și a cercetării ingineriei în țară și în străinătate.
În general, se crede că materialele ecologice sunt materiale care au performanțe satisfăcătoare și sunt dotate cu o excelentă coordonare a mediului..
Caracteristicile acestui tip de material sunt că consumă mai puține resurse și energie, are puțină poluare pentru ecologie și mediu, are o rată mare de reciclare, și este în armonie cu mediul ecologic de-a lungul întregului ciclu de viață de la fabricarea materialului, utilizare, eliminarea spre reciclare și reciclare.
Include în principal: materiale compatibile cu mediul, precum materialele naturale pure (lemn, piatră, etc.), materiale biomimetice (oase artificiale, organe artificiale, etc.), materiale de ambalare verzi (pungi de ambalare verzi, recipiente de ambalare), materiale de constructii ecologice (materiale decorative netoxice, etc.); materiale degradabile din punct de vedere ecologic (materiale plastice biodegradabile, etc.); materiale de inginerie de mediu, precum materialele de restaurare a mediului, materiale de purificare a mediului (site moleculare, materiale de sită ionică), materiale alternative de mediu (aditivi pentru detergenti de rufe fara fosfor), etc.
Punctele fierbinți de cercetare și direcțiile de dezvoltare ale materialelor ecologice includ proiectarea de polimeri reciclați (materiale plastice), sistemul teoretic de evaluare a coordonării mediului material, și noi procese, noi tehnologii și noi metode de reducere a încărcăturii de mediu a materialelor.
Materialele biomedicale sunt un nou tip de materiale de înaltă tehnologie utilizate pentru diagnosticare, trata sau înlocuiește țesuturile și organele umane sau le îmbunătățește funcțiile.
Sunt un domeniu nou și în curs de dezvoltare în știința și tehnologia materialelor.
Nu numai că au un conținut tehnic ridicat și o valoare economică, dar sunt și strâns legate de viața și sănătatea pacienților. În trecut 10 ani, piaţa materialelor şi produselor biomedicale a menţinut o rată de creştere de cca 20%.
Materiale Biomedicale
Materialele biomedicale sunt împărțite în materiale metalice medicale, materiale polimerice medicale, materiale bioceramice și materiale compozite biomedicale în funcție de compoziția și proprietățile materialului.
Metalele, ceramică, polimerii și materialele lor compozite sunt cele mai utilizate materiale biomedicale.
Conform cererii, materialele biomedicale pot fi împărțite în materiale degradabile și absorbabile, materiale de inginerie tisulară și organe artificiale, materiale cu eliberare controlată, materiale bionice inteligente, etc.
Direcțiile de cercetare și dezvoltare ale materialelor biomedicale sunt în principal:
La mijlocul anilor 1980, oamenii au propus conceptul de materiale inteligente (Materiale inteligente sau sistem de materiale inteligente): Materialele inteligente imită sistemele de viață, pot percepe schimbările de mediu și pot schimba unul sau mai mulți parametri de performanță în timp real, și fabricați materialele compozite dorite sau materialele compozite care se pot adapta la mediul schimbat.
Materialele inteligente sunt un sistem complex de materiale care integrează materiale și structuri, procesare inteligentă, sisteme de executare, sisteme de control și sisteme de senzori.
Designul și sinteza sa acoperă aproape toate disciplinele high-tech.
Componentele materiale de bază care constituie materialele inteligente includ materiale piezoelectrice, materiale cu memorie de formă, fibre optice, electro-(magneto-)fluide reologice, materiale magnetostrictive și materiale polimerice inteligente.
Apariția materialelor inteligente va aduce civilizația umană la o nouă înălțime, dar este încă la o anumită distanţă de stadiul practică.
Obiectivele viitoare de cercetare includ următoarele șase aspecte:
Materialele structurale se referă la materiale de inginerie cu proprietăți mecanice ca caracteristică principală.
Sunt cele mai utilizate materiale în economia națională.
Din nevoile zilnice, clădiri la automobile, avioane, sateliți și rachete, toate își capătă forma, dimensiunea și rezistența printr-o formă de cadru structural.
Materialele tradiționale precum oțelul și metalele neferoase aparțin acestei categorii.
Materialele structurale de înaltă performanță se referă în general la materialele structurale cu proprietăți mecanice mai mari, cum ar fi rezistența, duritate, plasticitate și duritate, și să se adapteze la cerințele speciale de mediu.
Acestea includ materiale metalice noi, materiale ceramice structurale de înaltă performanță și materiale polimerice.
Punctele fierbinți de cercetare actuale includ: aliaje la temperaturi ridicate, nou aliaje de aluminiu și aliaje de magneziu, materiale ceramice structurale de înaltă temperatură și aliaje polimerice.
Materialele funcționale se referă la materiale care prezintă proprietăți speciale, cum ar fi electricitatea, magnetism, aprinde, biologie și chimie pe lângă proprietățile mecanice.
Pe lângă informații, energie, nano, materiale biomedicale și alte materiale introduse anterior, noile materiale funcționale includ în principal materiale supraconductoare la temperatură înaltă, materiale magnetice, filme de diamant, materiale polimerice funcționale, etc.
Punctele fierbinți de cercetare actuale includ: materiale nano-funcționale, magneți permanenți nanocristalini din pământuri rare și materiale din aliaje de stocare a hidrogenului din pământuri rare, materiale amorfe în vrac, materiale supraconductoare la temperatură înaltă, materiale din aliaje cu memorie de formă magnetică, materiale polimerice magnetice, tehnologie de preparare a peliculei diamantate, etc.
Noile materiale chimice sunt materii prime de bază utilizate în domeniile industriei chimice, petrol, etc., inclusiv materiale organice cu fluor, materiale de siliciu organic, fibre de înaltă performanță, materiale nano-chimice, materiale functionale anorganice, etc.
Materialele nano-chimice și acoperirile chimice speciale au fost puncte fierbinți de cercetare în ultimii ani.
Materialele ceramice avansate se referă la produse cu performanțe excelente realizate din rafinat de înaltă puritate, compuși anorganici ultra-fini ca materii prime și tehnologie avansată a procesului de preparare.
În conformitate cu cerințele tehnologiei de inginerie pentru performanța produsului, produsele fabricate pot avea piezoelectrice, feroelectrice, conductiv, semiconductor, magnetic, etc. sau au proprietăți excelente, cum ar fi rezistența ridicată, duritate ridicată, duritate mare, rezistenta la uzura, rezistenta la coroziune, rezistență la temperaturi ridicate, conductivitate termică ridicată, izolare sau biocompatibilitate bună.
Materiale ceramice avansate
Materialele ceramice avansate sunt, în general, împărțite în trei categorii: ceramica structurala, materiale compozite pe bază de ceramică și ceramică funcțională.
Cele mai multe ceramice funcționale sunt utilizate pe scară largă în industria electronică și sunt, de asemenea, denumite în mod obișnuit materiale ceramice electronice.
Cum ar fi materialele izolante ceramice, materialele substrat ceramice, materiale de ambalare ceramice utilizate la fabricarea chipsurilor, si ceramica condensatoare, ceramica piezoelectrica, materiale magnetice ferite utilizate la fabricarea dispozitivelor electronice.
Punctele actuale de cercetare includ tehnologia de întărire și întărire a materialelor ceramice, tehnologia de preparare și sinteză a materialelor nano-ceramice, proiectarea sistemelor avansate de materiale ceramice structurale, și uniformitatea ridicată și tehnologia ultra-fină a materialelor ceramice electronice.
Materialele de construcție noi includ în principal materiale noi de pereți, materiale chimice de construcție, materiale termoizolante noi, materiale pentru decorarea clădirii, etc.
Printre ei, materialele chimice de construcție includ materialele plastice de construcție, acoperiri de constructii, hidroizolarea clădirii, materiale de etanșare, materiale termoizolante, materiale de izolare fonică, ceramică specială, adezivi pentru constructii, etc., care sunt materiale de construcție noi pe care țara mea se va concentra asupra dezvoltării în timpul „al 15-lea plan cincinal”.
Noua definiție a materialului: Materialele noi se referă la acele materiale care au apărut sau sunt deja în curs de dezvoltare și au proprietăți excelente și funcții speciale pe care materialele tradiționale nu le au.
Nu există o graniță clară între materialele noi și materialele tradiționale.
Noi materiale sunt dezvoltate pe baza materialelor tradiționale.
Materialele tradiționale pot fi dezvoltate în materiale noi prin îmbunătățiri ale compoziției, structura, proiectare și proces pentru a îmbunătăți performanța materialului sau pentru a avea noi proprietăți.
Materialele noi sunt împărțite în patru categorii în funcție de compoziția structurală, inclusiv materiale metalice, materiale anorganice nemetalice, materiale polimerice organice, și materiale compozite avansate.
În funcție de performanța materialului, există materiale structurale și materiale funcționale.
În funcție de utilizările și proprietățile materialelor noi, „Catalogul de îndrumare pentru produse și tehnologii noi din China” împarte noile produse din materiale în mai mult de zece domenii tehnice specifice, inclusiv materiale metalice noi, materiale de constructii noi, materiale chimice noi, materiale informative electronice, materiale biomedicale, noi materiale energetice, materiale nano și pulbere, noi materiale compozite, noi materiale cu pământuri rare, materiale ceramice performante, noi materiale de carbon, tehnologie și echipamente noi de pregătire a materialelor.
1 Materiale informative electronice
2 Materiale noi care economisesc energie
3 Nanomateriale
4 Materiale compozite avansate
Fibră de sticlă, aramidă, carbură de siliciu, grafit, fibre de bor, fibra de otel, mustati, materiale sintetice rezistente la uzură, pe bază de rășină, pe bază de metal, materiale compozite pe bază de ceramică, materiale compozite carbon/carbon, lame de carbură , materiale de frecare, materiale compozite
5 Materiale metalice avansate
6 Materiale chimice noi
Siliciu organic, fluor organic, materiale plastice de inginerie și aliaje de plastic, cauciuc special, fibra speciala, acoperire specială, agent frigorific, produse chimice fine
7 Materiale ceramice avansate
Ceramica funcțională (cuptor cu microunde, componente electronice dielectrice ceramice , piezoelectric, sensibil, transparent) ceramica structurala (fagure, rezistent la uzura, temperatură ridicată, duritate ridicată, acoperire, compozit pe bază de ceramică)
8 Materiale din pământ rare
Pământuri rare de înaltă puritate, aditivi, catalizatori, magneți permanenți, luminescență, stocarea hidrogenului
9 Materiale magnetice
Materiale magnetice moi, magneți permanenți, materiale de înregistrare magnetică, dispozitive magnetice
10 Materiale de carbon
Cărbune activ, negru de fum, diamant, grafit, fibra de carbon
11 Materiale membranare
Membrane filtrante (membrane organice, membrane anorganice), filme funcționale (optic, izolator)
12 Materiale supraconductoare
Tehnologii de pregătire și aplicare a firelor supraconductoare practice, blocuri, și filme.
13 Materiale biomedicale
Implanturi, țesuturi artificiale, filtrarea sângelui, suturi
14 Materiale ecologice și de mediu
Materiale de inginerie a mediului, ambalaj verde, materiale degradabile, materiale alternative de mediu
15 Materiale de constructii noi
Materiale termoizolante, ciment de înaltă rezistență, materiale de construcție ecologice verzi
Whatsapp: +8615333853330
E-mail: sales@casting-china.org
Drepturi de autor © 2024 ACEST Technology Co., Ltd Toate drepturile rezervate.
Lasă un răspuns