Definícia a klasifikácia nových materiálov: 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. Medzi novými materiálmi a tradičnými materiálmi nie je jasná hranica. Nové materiály sa vyvíjajú na základe tradičných materiálov.
Ako sa definujú a klasifikujú nové materiály? Najprv sa pozrime na definíciu nových materiálov:
Nové materiály označujú tie materiály, ktoré sa objavili alebo sa už vyvíjajú a majú vynikajúce vlastnosti a špeciálne funkcie, ktoré tradičné materiály nemajú.
Medzi novými materiálmi a tradičnými materiálmi nie je jasná hranica. Nové materiály sa vyvíjajú na základe tradičných materiálov.
Tradičné materiály môžu byť vyvinuté na nové materiály zlepšením zloženia, štruktúru, navrhnúť a spracovať s cieľom zlepšiť vlastnosti materiálu alebo mať nové vlastnosti.
Definícia a klasifikácia nových materiálov
Ako základ a predchodca high-tech, nové materiály majú veľmi široké uplatnenie.
Spolu s informačnými technológiami a biotechnológiou, sa stali najdôležitejšími a najsľubnejšími odbormi 21. storočia.
Ako tradičné materiály, nové materiály možno klasifikovať z mnohých rôznych hľadísk, ako je napríklad štrukturálne zloženie, funkciu a oblasť použitia.
Rôzne klasifikácie sú vzájomne prepojené a vnorené. V súčasnosti, nové materiály sú vo všeobecnosti rozdelené do nasledujúcich hlavných oblastí podľa aplikačných oblastí a aktuálnych oblastí výskumu:
Elektronické informačné materiály, nové energetické materiály, nanomateriály, pokročilé kompozitné materiály, pokročilé keramické materiály, ekologických ekologických materiálov, nové funkčné materiály (vrátane vysokoteplotných supravodivých materiálov, magnetické materiály, diamantové filmy, funkčné polymérne materiály, atď.), biomedicínske materiály, vysokovýkonné konštrukčné materiály, inteligentné materiály, nové stavebné a chemické nové materiály, atď.
Elektronické informačné materiály označujú materiály používané v oblasti mikroelektroniky, optoelektronická technológia a nové komponenty základných produktov, zahŕňajúce najmä polovodičové mikroelektronické materiály reprezentované monokryštálom kremíka;
Optoelectronic materials represented by laser crystals; elektronické keramické materiály reprezentované dielektrickou keramikou a termosenzitívnou keramikou;
Magnetic materials represented by neodymium iron boron (NdFeB) materiály s permanentnými magnetmi; komunikačné materiály z optických vlákien; Materiály na ukladanie údajov založené najmä na magnetických pamäťových a optických diskoch;
Piezoelectric crystals and thin film materials;
Green battery materials represented by hydrogen storage materials and lithium ion embedding materials, atď.
Tieto základné materiály a ich produkty podporujú rozvoj moderných informačných odvetví, akými sú komunikácie, počítačov, informačné zariadenia a sieťové technológie.
Celkový vývojový trend elektronických informačných materiálov smeruje k veľkým rozmerom, vysoká rovnomernosť, vysoká integrita, ako aj tenký film, multifunkčnosť a integrácia.
Súčasné oblasti výskumu a technologické hranice zahŕňajú polovodičové materiály tretej generácie reprezentované širokopásmovými polovodičovými materiálmi, ako sú flexibilné tranzistory., fotonické kryštály, fotonické kryštály, SiC, GaN, ZnSe, organické zobrazovacie materiály, a rôzne nanoelektronické materiály.
Nová energia a technológie obnoviteľnej čistej energie sú jednou z piatich najdôležitejších technických oblastí vo vývoji svetovej ekonomiky v 21..
Nová energia zahŕňa primárnu energiu, ako je slnečná energia, energie z biomasy, jadrovej energie, veterná energia, geotermálnej energie, oceánska energia, a vodíkovej energie v sekundárnych zdrojoch energie.
Nové energetické materiály označujú kľúčové materiály používané na realizáciu transformácie a využitia novej energie a vývoja nových energetických technológií.
Zahŕňajú hlavne materiály niklovo-vodíkových batérií reprezentované zliatinovými materiálmi vodíkovej akumulačnej elektródy, materiály lítium-iónových batérií reprezentované lítium-uhlíkovými zápornými elektródami a kladnými elektródami LiCoO2, materiály palivových článkov, materiály solárnych článkov reprezentované Si polovodičovými materiálmi, a reaktorové jadrové energetické materiály reprezentované uránom, deutérium, a trícium.
Súčasné oblasti výskumu a technologické hranice zahŕňajú vysokoenergetické materiály na skladovanie vodíka, materiály polymérových batérií, strednoteplotné tuhé oxidové elektrolytické materiály palivových článkov, a polykryštalické tenkovrstvové materiály solárnych článkov.
Nanomateriály sú všeobecný pojem pre nulovú dimenziu, jednorozmerný, dvojrozmerný, a trojrozmerné materiály s efektmi malej veľkosti zložené z ultrajemných častíc s veľkosťou menšou ako 100 nm (0.1-100nm).
Koncept nanomateriálov sa sformoval v polovici osemdesiatych rokov minulého storočia.
Keďže nanomateriály vykazujú jedinečné optické vlastnosti, elektrické, magnetické, tepelný, mechanické, a mechanické vlastnosti, nanotechnológia rýchlo prenikla do rôznych oblastí materiálov a stala sa horúcou témou súčasného svetového vedeckého výskumu.
Podľa fyzickej formy, nanomateriály možno rozdeliť zhruba do piatich kategórií: nanoprášky, nanovlákna, nanofilmy, nanobloky, a nanofázovo oddelené kvapaliny.
Hoci nanomateriály, ktoré boli industrializované, sú hlavne nanopráškové materiály, ako je uhličitan vápenatý, biele sadze, a oxid zinočnatý, a ďalšie sú v podstate stále v štádiu primárneho výskumu laboratória, a očakáva sa rozsiahle uplatnenie 5-10 rokov neskôr, niet pochýb o tom, že nanotechnológia reprezentovaná nanomateriálmi bude mať hlboký vplyv na hospodársky a sociálny rozvoj 21..
Súčasné výskumné hotspoty a technologické hranice zahŕňajú: nano-montážne materiály reprezentované uhlíkovými nanorúrkami; vysokovýkonné nanoštruktúrne materiály, ako sú nanokeramika a nanokompozity; návrh a syntéza nano-povlakových materiálov;
Development of nano-electronic devices such as single-electron transistors, nano-lasery a nano-spínače, a materiály na uchovávanie informácií C60 s ultra vysokou hustotou.
Kompozitné materiály sú materiály s dvoma alebo viacerými fázovými štruktúrami zloženými z dvoch alebo viacerých materiálov s rôznymi vlastnosťami prostredníctvom fyzikálneho a chemického zlučovania.
Tento typ materiálu má nielen lepší výkon ako ktorýkoľvek jednotlivý materiál v kompozícii, ale má aj jedinečné vlastnosti, ktoré samotné komponenty nemajú.
Kompozitné materiály možno rozdeliť do dvoch kategórií podľa ich použitia: štruktúrne kompozitné materiály a funkčné kompozitné materiály.
Konštrukčné kompozitné materiály sa používajú najmä ako materiály pre nosné konštrukcie.
Skladajú sa z výstužných komponentov, ktoré znesú zaťaženie (ako je sklo, keramika, uhlíka, polyméry, kovy, prírodné vlákna, tkaniny, fúzy, listy a častice, atď.) a matricové komponenty, ktoré môžu spájať výstuhy, aby vytvorili celý materiál a preniesli silu (ako je živica, kov, keramika, sklo, uhlík a cement, atď.).
Konštrukčné materiály sa zvyčajne delia na kompozity na báze polymérov, kompozity na báze kovu, kompozity na báze keramiky, kompozity na báze uhlíka a kompozity na báze cementu podľa rôznych matríc.
Funkčné materiály označujú kompozitné materiály, ktoré poskytujú iné fyzikálne, chemický, biologické a iné vlastnosti okrem mechanických vlastností.
Existuje mnoho druhov kompozitných materiálov, vrátane piezoelektrických, vodivý, radarové stealth, permanentný magnet, fotochromatické, absorpcia zvuku, spomaľovač horenia, bio-samoabsorpcia, atď., ktoré majú široké perspektívy rozvoja.
V budúcnosti, Podiel funkčných kompozitných materiálov prevýši podiel štrukturálnych kompozitných materiálov a stane sa hlavným prúdom vývoja kompozitných materiálov.
Smerovanie výskumu kompozitných materiálov sa v budúcnosti sústredí najmä na nanokompozity, bionické kompozitné materiály, a rozvoj multifunkčných, inteligentné a inteligentné kompozitné materiály.
Eko-environmentálne materiály boli navrhnuté v kontexte povedomia ľudí o dôležitom strategickom význame ekologickej a environmentálnej ochrany a skutočnosti, že krajiny na celom svete sa uberajú cestou trvalo udržateľného rozvoja..
Sú nevyhnutným trendom rozvoja materiálovej vedy a inžinierskeho výskumu doma i v zahraničí.
Všeobecne sa verí, že eko-environmentálne materiály sú materiály, ktoré majú uspokojivý výkon a sú vybavené vynikajúcou environmentálnou koordináciou..
Charakteristickým znakom tohto typu materiálu je, že spotrebuje menej zdrojov a energie, má malé znečistenie ekológie a životného prostredia, má vysokú mieru recyklácie, a je v súlade s ekologickým prostredím počas celého životného cyklu od výroby materiálu, použitie, likvidáciu na recykláciu a recykláciu.
Hlavne zahrnúť: environmentálne kompatibilné materiály, ako sú čisté prírodné materiály (drevo, kameň, atď.), biomimetické materiály (umelé kosti, umelé orgány, atď.), zelené obalové materiály (zelené obalové vrecká, obalové nádoby), ekologické stavebné materiály (netoxické dekoratívne materiály, atď.); environmentálne odbúrateľné materiály (biologicky odbúrateľné plasty, atď.); environmentálne inžinierske materiály, materiály na obnovu životného prostredia, materiály na čistenie životného prostredia (molekulové sitá, materiály iónového sita), environmentálne alternatívne materiály (prísady do pracieho prostriedku bez obsahu fosforu), atď.
Výskumné miesta a smery vývoja ekologických materiálov zahŕňajú dizajn recyklovaných polymérov. (plasty), teoretický systém hodnotenia materiálovej environmentálnej koordinácie, a nové procesy, nové technológie a nové metódy na zníženie environmentálnej záťaže materiálov.
Biomedicínske materiály sú novým typom high-tech materiálov používaných na diagnostiku, liečiť alebo nahradiť ľudské tkanivá a orgány alebo zlepšiť ich funkcie.
Sú novou a rozvíjajúcou sa oblasťou materiálovej vedy a technológie.
Majú nielen vysoký technický obsah a ekonomickú hodnotu, ale úzko súvisia aj so životom a zdravím pacientov. V minulosti 10 rokov, trh s biomedicínskymi materiálmi a produktmi si udržal tempo rastu približne 20%.
Biomedicínske materiály
Biomedicínske materiály sa delia na medicínske kovové materiály, lekárske polymérne materiály, biokeramické materiály a biomedicínske kompozitné materiály podľa materiálového zloženia a vlastností.
Kovy, keramika, polyméry a ich kompozitné materiály sú najpoužívanejšími biomedicínskymi materiálmi.
Podľa prihlášky, biomedicínske materiály možno rozdeliť na degradovateľné a absorbovateľné materiály, materiály tkanivového inžinierstva a umelé orgány, materiály s riadeným uvoľňovaním, bionické inteligentné materiály, atď.
Smery výskumu a vývoja biomedicínskych materiálov sú hlavne:
V polovici 80. rokov 20. storočia, ľudia navrhli koncept inteligentných materiálov (Smart Materials alebo Intelligent Material System): Inteligentné materiály napodobňujú životné systémy, dokáže vnímať zmeny prostredia a meniť jeden alebo viacero vlastných výkonnostných parametrov v reálnom čase, a vyrábať požadované kompozitné materiály alebo kompozitné materiály, ktoré sa dokážu prispôsobiť zmenenému prostrediu.
Inteligentné materiály sú komplexný materiálový systém, ktorý integruje materiály a štruktúry, inteligentné spracovanie, exekučné systémy, riadiace systémy a senzorové systémy.
Jeho dizajn a syntéza zahŕňajú takmer všetky high-tech disciplíny.
Medzi základné materiálové zložky, ktoré tvoria inteligentné materiály, patria piezoelektrické materiály, materiály s tvarovou pamäťou, optické vlákna, elektro-(magneto-)reologické tekutiny, magnetostrikčné materiály a inteligentné polymérové materiály.
Vznik inteligentných materiálov privedie ľudskú civilizáciu na novú úroveň, ale od praktickej fázy je to ešte určitý odstup.
Zameranie budúceho výskumu zahŕňa nasledujúcich šesť aspektov:
Konštrukčné materiály sa vzťahujú na inžinierske materiály s mechanickými vlastnosťami ako hlavným znakom.
Sú to najpoužívanejšie materiály v národnom hospodárstve.
Z vecí dennej potreby, budovy až po automobily, lietadlá, satelity a rakety, všetky dostanú svoj tvar, veľkosť a pevnosť prostredníctvom určitej formy štrukturálneho rámca.
Do tejto kategórie patria tradičné materiály ako oceľ a neželezné kovy.
Vysokovýkonné konštrukčné materiály vo všeobecnosti označujú konštrukčné materiály s vyššími mechanickými vlastnosťami, ako je pevnosť, tvrdosť, plasticita a húževnatosť, a prispôsobiť sa špeciálnym environmentálnym požiadavkám.
Zahŕňajú nové kovové materiály, vysokovýkonné konštrukčné keramické materiály a polymérne materiály.
Súčasné výskumné hotspoty zahŕňajú: vysokoteplotné zliatiny, nové hliníkových zliatin a horčíkové zliatiny, vysokoteplotné konštrukčné keramické materiály a polymérne zliatiny.
Funkčné materiály sú materiály, ktoré vykazujú špeciálne vlastnosti, ako je elektrina, magnetizmus, svetlo, biológia a chémia okrem mechanických vlastností.
Okrem informácií, energie, nano, biomedicínske a iné materiály uvedené skôr, medzi nové funkčné materiály patria najmä vysokoteplotné supravodivé materiály, magnetické materiály, diamantové filmy, funkčné polymérne materiály, atď.
Súčasné výskumné hotspoty zahŕňajú: nanofunkčné materiály, nanokryštalické permanentné magnety vzácnych zemín a zliatinové materiály na uchovávanie vodíka vzácnych zemín, objemové amorfné materiály, vysokoteplotné supravodivé materiály, zliatinové materiály s magnetickou tvarovou pamäťou, magnetické polymérne materiály, technológia prípravy diamantového filmu, atď.
Nové chemické materiály sú základné suroviny používané v oblastiach chemického priemyslu, ropa, atď., vrátane organických fluórových materiálov, organické kremíkové materiály, vysokovýkonné vlákna, nano-chemické materiály, anorganické funkčné materiály, atď.
Nanochemické materiály a špeciálne chemické povlaky sú v posledných rokoch stredobodom výskumu.
Pokročilé keramické materiály označujú produkty s vynikajúcim výkonom vyrobené z rafinovaných vysoko čistých materiálov, ultrajemné anorganické zlúčeniny ako suroviny a pokročilá technológia procesu prípravy.
Podľa požiadaviek strojárskej technológie na výkon produktu, vyrobené výrobky môžu mať piezoelektriku, feroelektrické, vodivý, polovodič, magnetické, atď. alebo majú vynikajúce vlastnosti, ako je vysoká pevnosť, vysoká húževnatosť, vysoká tvrdosť, odolnosť proti opotrebovaniu, odolnosť proti korózii, odolnosť voči vysokej teplote, vysoká tepelná vodivosť, izolácia alebo dobrá biokompatibilita.
Pokročilé keramické materiály
Pokročilé keramické materiály sú vo všeobecnosti rozdelené do troch kategórií: konštrukčná keramika, kompozitné materiály na keramickej báze a funkčná keramika.
Väčšina funkčnej keramiky je široko používaná v elektronickom priemysle a bežne sa označuje aj ako elektronické keramické materiály.
Napríklad keramické izolačné materiály, keramické substrátové materiály, keramické obalové materiály používané na výrobu čipov, a kondenzátorová keramika, piezoelektrická keramika, feritové magnetické materiály používané na výrobu elektronických zariadení.
Súčasné oblasti výskumu zahŕňajú technológiu spevňovania a tvrdnutia keramických materiálov, technológia prípravy a syntézy nanokeramických materiálov, návrh pokročilých systémov konštrukčných keramických materiálov, a vysoká rovnomernosť a ultrajemná technológia elektronických keramických materiálov.
Medzi nové stavebné materiály patria najmä nové materiály stien, chemické stavebné materiály, nové tepelnoizolačné materiály, stavebné dekoratívne materiály, atď.
Medzi nimi, chemické stavebné materiály zahŕňajú stavebné plasty, stavebné nátery, hydroizolácia budov, tesniace materiály, tepelne izolačné materiály, zvukovo izolačné materiály, špeciálna keramika, stavebné lepidlá, atď., čo sú nové stavebné materiály, na vývoj ktorých sa moja krajina zameria počas „15. päťročného plánu“.
Nová definícia materiálu: Nové materiály označujú tie materiály, ktoré sa objavili alebo sa už vyvíjajú a majú vynikajúce vlastnosti a špeciálne funkcie, ktoré tradičné materiály nemajú.
Medzi novými materiálmi a tradičnými materiálmi nie je jasná hranica.
Nové materiály sa vyvíjajú na základe tradičných materiálov.
Tradičné materiály môžu byť vyvinuté na nové materiály zlepšením zloženia, štruktúru, navrhnúť a spracovať s cieľom zlepšiť vlastnosti materiálu alebo mať nové vlastnosti.
Nové materiály sú rozdelené do štyroch kategórií podľa konštrukčného zloženia, vrátane kovových materiálov, anorganické nekovové materiály, organické polymérne materiály, a pokročilé kompozitné materiály.
Podľa materiálového výkonu, existujú konštrukčné materiály a funkčné materiály.
Podľa použitia a vlastností nových materiálov, „Čínsky katalóg s pokynmi pre nové materiály a technológie“ rozdeľuje nové materiály do viac ako desiatich špecifických technických oblastí, vrátane nových kovových materiálov, nové stavebné materiály, nové chemické materiály, elektronické informačné materiály, biomedicínske materiály, nové energetické materiály, nano a práškové materiály, nové kompozitné materiály, nové materiály vzácnych zemín, vysokovýkonné keramické materiály, nové uhlíkové materiály, nové technológie a zariadenia na prípravu materiálov.
1 Elektronické informačné materiály
2 Nové energeticky úsporné materiály
3 Nanomateriály
4 Pokročilé kompozitné materiály
Sklenené vlákno, aramid, karbid kremíka, grafit, bórové vlákno, oceľové vlákno, fúzy, syntetické materiály odolné voči opotrebovaniu, na báze živice, na báze kovu, kompozitné materiály na keramickej báze, kompozitné materiály uhlík/uhlík, tvrdokovové čepele , trecie materiály, kompozitné materiály
5 Pokročilé kovové materiály
6 Nové chemické materiály
Organický kremík, organický fluór, technické plasty a zliatiny plastov, špeciálna guma, špeciálne vlákno, špeciálny náter, chladivo, jemné chemické výrobky
7 Pokročilé keramické materiály
Funkčná keramika (mikrovlnná rúra, keramické dielektrické elektronické súčiastky , piezoelektrický, citlivý, transparentný) konštrukčná keramika (plást, odolný proti opotrebovaniu, vysoká teplota, vysoká húževnatosť, náter, kompozit na keramickej báze)
8 Materiály vzácnych zemín
Vysoko čistá vzácna zemina, aditíva, katalyzátory, permanentné magnety, luminiscencia, skladovanie vodíka
9 Magnetické materiály
Mäkké magnetické materiály, permanentné magnety, magnetické záznamové materiály, magnetické zariadenia
10 Uhlíkové materiály
Aktívne uhlie, sadze, diamant, grafit, uhlíkové vlákno
11 Membránové materiály
Filtračné membrány (organické membrány, anorganické membrány), funkčné fólie (optické, izolačné)
12 Supravodivé materiály
Technológia prípravy a aplikácie praktických supravodivých drôtov, bloky, a filmy.
13 Biomedicínske materiály
Implantáty, umelé tkanivá, filtrácia krvi, stehy
14 Ekologické a environmentálne materiály
Environmentálne inžinierske materiály, zelené balenie, rozložiteľné materiály, environmentálne alternatívne materiály
15 Nové stavebné materiály
Tepelnoizolačné materiály, vysokopevnostný cement, zelené ekologické stavebné materiály
Whatsapp: +8615333853330
Email: sales@casting-china.org
Autorské práva © 2024 THIS Technology Co., Ltd Všetky práva vyhradené.
Zanechať odpoveď