Definicija in klasifikacija novih materialov: 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. Med novimi in tradicionalnimi materiali ni jasne meje. Novi materiali so razviti na osnovi tradicionalnih materialov.
Kako so definirani in razvrščeni novi materiali? Najprej si poglejmo definicijo novih materialov:
Novi materiali se nanašajo na tiste materiale, ki so se pojavili ali se že razvijajo in imajo odlične lastnosti in posebne funkcije, ki jih tradicionalni materiali nimajo.
Med novimi in tradicionalnimi materiali ni jasne meje. Novi materiali so razviti na osnovi tradicionalnih materialov.
Tradicionalne materiale je mogoče razviti v nove materiale z izboljšavami v sestavi, struktura, oblikovanje in postopek za izboljšanje učinkovitosti materiala ali pridobitev novih lastnosti.
Definicija in klasifikacija novih materialov
Kot temelj in predhodnik visoke tehnologije, novi materiali imajo zelo širok spekter uporabe.
Skupaj z informacijsko tehnologijo in biotehnologijo, postala so najpomembnejša in najbolj obetavna področja v 21. stoletju.
Kot tradicionalni materiali, nove materiale je mogoče razvrstiti z več različnih vidikov, kot je strukturna sestava, funkcija in področje uporabe.
Različne klasifikacije se prepletajo in ugnezdijo. Trenutno, novi materiali so na splošno razdeljeni na naslednja glavna področja glede na področja uporabe in trenutne raziskovalne žarišča:
Elektronska informacijska gradiva, novih energetskih materialov, nanomateriali, naprednih kompozitnih materialov, naprednih keramičnih materialov, okolju prijazni materiali, novih funkcionalnih materialov (vključno z visokotemperaturnimi superprevodnimi materiali, magnetni materiali, diamantni filmi, funkcionalni polimerni materiali, itd.), biomedicinski materiali, visoko zmogljivi strukturni materiali, inteligentni materiali, nove gradbene in kemične nove materiale, itd.
Elektronski informacijski materiali se nanašajo na materiale, ki se uporabljajo na področju mikroelektronike, optoelektronska tehnologija in osnovni izdelki novih komponent, v glavnem vključuje polprevodniške mikroelektronske materiale, ki jih predstavlja monokristalni silicij;
Optoelectronic materials represented by laser crystals; elektronskih keramičnih materialov, ki jih predstavljata dielektrična keramika in termosenzitivna keramika;
Magnetic materials represented by neodymium iron boron (NdFeB) trajni magnetni materiali; komunikacijski materiali iz optičnih vlaken; materiali za shranjevanje podatkov, ki v glavnem temeljijo na magnetnem shranjevanju in shranjevanju optičnih diskov;
Piezoelectric crystals and thin film materials;
Green battery materials represented by hydrogen storage materials and lithium ion embedding materials, itd.
Ti osnovni materiali in njihovi izdelki podpirajo razvoj sodobnih informacijskih industrij, kot so komunikacije, računalniki, informacijske naprave in omrežne tehnologije.
Splošni trend razvoja elektronskih informacijskih gradiv je v smeri velike velikosti, visoka enakomernost, visoka integriteta, kot tudi tanek film, multifunkcionalnost in integracija.
Trenutna raziskovalna žarišča in tehnološke meje vključujejo polprevodniške materiale tretje generacije, ki jih predstavljajo polprevodniški materiali s široko pasovno vrzeljo, kot so upogljivi tranzistorji, fotonski kristali, fotonski kristali, SiC, GaN, ZnSe, organski razstavni materiali, in različni nanoelektronski materiali.
Nova energija in tehnologija čiste obnovljive energije je eno od petih najbolj odločilnih tehničnih področij v razvoju svetovnega gospodarstva v 21. stoletju.
Nova energija vključuje primarno energijo, kot je sončna energija, energijo iz biomase, jedrska energija, vetrna energija, geotermalna energija, energija oceana, in vodikova energija v sekundarnih virih energije.
Novi energetski materiali se nanašajo na ključne materiale, ki se uporabljajo za pretvorbo in uporabo nove energije ter razvoj nove energetske tehnologije..
Vključujejo predvsem materiale za nikelj-vodikove baterije, ki jih predstavljajo zlitine elektrod za shranjevanje vodika, materiali litij-ionske baterije, ki jih predstavljajo litij-ogljikove negativne elektrode in pozitivne elektrode LiCoO2, materiali za gorivne celice, materiali sončnih celic, ki jih predstavljajo Si polprevodniški materiali, in materiali reaktorske jedrske energije, ki jih predstavlja uran, devterij, in tritij.
Trenutna raziskovalna žarišča in tehnološke meje vključujejo visokoenergijske materiale za shranjevanje vodika, polimerni baterijski materiali, srednjetemperaturni trdni oksidni elektrolitski materiali gorivnih celic, in polikristalni tankoplastni materiali sončnih celic.
Nanomateriali so splošni izraz za nič-dimenzionalne, enodimenzionalno, dvodimenzionalni, in tridimenzionalni materiali z učinki majhne velikosti, sestavljeni iz ultrafinih delcev velikosti manj kot 100 nm (0.1-100nm).
Koncept nanomaterialov se je oblikoval sredi osemdesetih let prejšnjega stoletja.
Ker imajo nanomateriali edinstveno optično, električni, magnetni, termični, mehanski, in mehanske lastnosti, nanotehnologija je hitro prodrla na različna področja materialov in postala vroča tema trenutnih svetovnih znanstvenih raziskav.
Glede na fizično obliko, nanomateriale lahko grobo razdelimo v pet kategorij: nanoprahi, nanovlakna, nanofilmi, nanobloki, in nanofazno ločene tekočine.
Čeprav so nanomateriali, ki so bili industrializirani, večinoma nanoprašni materiali, kot je kalcijev karbonat, bele saje, in cinkov oksid, drugi pa so v bistvu še v primarni raziskovalni fazi laboratorija, in pričakuje se, da bo uporaba v velikem obsegu 5-10 leta kasneje, ni dvoma, da bo imela nanotehnologija, ki jo predstavljajo nanomateriali, velik vpliv na gospodarski in družbeni razvoj 21..
Trenutne raziskovalne žarišča in tehnološke meje vključujejo: nano-montažni materiali, ki jih predstavljajo ogljikove nanocevke; visoko zmogljive nanostrukturne materiale, kot so nano-keramika in nano-kompoziti; načrtovanje in sinteza nano-prevlečnih materialov;
Development of nano-electronic devices such as single-electron transistors, nano-laserji in nano-stikala, in materiali za shranjevanje informacij ultra visoke gostote C60.
Kompozitni materiali so materiali z dvo ali več faznimi strukturami, ki so sestavljeni iz dveh ali več materialov z različnimi lastnostmi s fizikalnim in kemičnim mešanjem..
Ta vrsta materiala nima samo boljše učinkovitosti kot kateri koli posamezen material v sestavi, ampak ima tudi edinstvene lastnosti, ki jih same komponente nimajo.
Kompozitne materiale lahko glede na njihovo uporabo razdelimo v dve kategoriji: strukturni kompozitni materiali in funkcionalni kompozitni materiali.
Konstrukcijski kompozitni materiali se uporabljajo predvsem kot materiali za nosilne konstrukcije.
Sestavljeni so iz ojačitvenih komponent, ki lahko prenesejo obremenitve (kot je steklo, keramika, ogljik, polimeri, kovine, naravna vlakna, tkanine, brki, listi in delci, itd.) in matrične komponente, ki lahko povežejo ojačitve v celoten material in prenašajo silo (kot je smola, kovina, keramika, steklo, ogljik in cement, itd.).
Konstrukcijske materiale običajno delimo na kompozite na osnovi polimerov, kompoziti na kovinski osnovi, kompoziti na osnovi keramike, kompoziti na osnovi ogljika in kompoziti na osnovi cementa glede na različne matrice.
Funkcionalni materiali se nanašajo na kompozitne materiale, ki zagotavljajo druge fizične, kemična, biološke in druge lastnosti poleg mehanskih.
Obstaja veliko vrst kompozitnih materialov, vključno s piezoelektričnimi, prevodni, radarska prikritost, trajni magnet, fotokromna, absorpcija zvoka, zaviralec gorenja, bio-samo-absorpcija, itd., ki imajo široke razvojne možnosti.
V prihodnosti, delež funkcionalnih kompozitnih materialov bo presegel delež strukturnih kompozitnih materialov in postal glavni tok razvoja kompozitnih materialov.
Raziskovalna usmeritev kompozitnih materialov bo v prihodnje usmerjena predvsem v nanokompozite, bionični kompozitni materiali, in razvoj večnamenskih, pametni in inteligentni kompozitni materiali.
Eko-okoljski materiali so bili predlagani v kontekstu zavedanja človeka o pomembnem strateškem pomenu varovanja ekologije in okolja ter dejstva, da države po svetu ubirajo pot trajnostnega razvoja..
So neizogiben trend v razvoju znanosti o materialih in inženirskih raziskav doma in v tujini.
Na splošno velja, da so eko-okoljski materiali materiali, ki imajo zadovoljivo delovanje in so obdarjeni z odlično okoljsko usklajenostjo.
Značilnosti te vrste materiala so manjša poraba virov in energije, malo onesnažuje ekologijo in okolje, ima visoko stopnjo recikliranja, in je v harmoniji z ekološkim okoljem skozi celoten življenjski cikel od izdelave materiala, uporaba, odlaganje v reciklažo in recikliranje.
Predvsem vključujejo: okolju prijazni materiali, kot so čisti naravni materiali (les, kamen, itd.), biomimetičnih materialov (umetne kosti, umetni organi, itd.), zeleni embalažni materiali (zelene embalažne vrečke, zabojniki za pakiranje), ekološki gradbeni materiali (nestrupeni dekorativni materiali, itd.); okolju razgradljivih materialov (biorazgradljive plastike, itd.); okoljski inženirski materiali, kot so materiali za obnovo okolja, materiali za čiščenje okolja (molekularna sita, materiali za ionska sita), okoljski alternativni materiali (dodatki detergentom za pranje perila brez fosforja), itd.
Raziskovalna žarišča in razvojne smeri eko-okoljskih materialov vključujejo oblikovanje recikliranih polimerov (plastike), teoretični sistem vrednotenja materialne okoljske usklajenosti, in nove procese, nove tehnologije in nove metode za zmanjšanje obremenitve okolja z materiali.
Biomedicinski materiali so nova vrsta visokotehnoloških materialov, ki se uporabljajo za diagnosticiranje, zdravljenje ali zamenjava človeških tkiv in organov ali izboljšanje njihovih funkcij.
So novo in razvijajoče se področje v znanosti o materialih in tehnologiji.
Nimajo samo visoke tehnične vsebine in ekonomske vrednosti, ampak so tudi tesno povezani z življenjem in zdravjem bolnikov. V preteklosti 10 leta, trg biomedicinskih materialov in izdelkov je ohranil stopnjo rasti približno 20%.
Biomedicinski materiali
Biomedicinske materiale delimo na medicinske kovinske materiale, medicinski polimerni materiali, biokeramični materiali in biomedicinski kompozitni materiali glede na materialno sestavo in lastnosti.
Kovine, keramika, polimeri in njihovi kompozitni materiali so najbolj razširjeni biomedicinski materiali.
Glede na aplikacijo, biomedicinske materiale lahko razdelimo na razgradljive in vpojne materiale, materiali za tkivno inženirstvo in umetni organi, materiali z nadzorovanim sproščanjem, bioničnih inteligentnih materialov, itd.
Smeri raziskav in razvoja biomedicinskih materialov so predvsem:
Sredi osemdesetih let prejšnjega stoletja, ljudje so predlagali koncept pametnih materialov (Pametni materiali ali sistem inteligentnih materialov): Pametni materiali posnemajo življenjske sisteme, lahko zazna spremembe okolja in spremeni enega ali več lastnih parametrov delovanja v realnem času, in izdelati želene kompozitne materiale oziroma kompozitne materiale, ki se lahko prilagajajo spremenjenemu okolju.
Pametni materiali so kompleksen materialni sistem, ki združuje materiale in strukture, inteligentno obdelavo, izvršilni sistemi, krmilni sistemi in senzorski sistemi.
Njegova zasnova in sinteza zajemata skoraj vse visokotehnološke discipline.
Osnovne materialne komponente, ki sestavljajo pametne materiale, vključujejo piezoelektrične materiale, materiali za spomin oblike, optična vlakna, elektro-(magneto-)reološke tekočine, magnetostrikcijski materiali in pametni polimerni materiali.
Pojav pametnih materialov bo človeško civilizacijo popeljal na novo višino, vendar je še vedno oddaljena od praktične faze.
Prihodnje raziskave se osredotočajo na naslednjih šest vidikov:
Konstrukcijski materiali se nanašajo na inženirske materiale z mehanskimi lastnostmi kot glavno značilnostjo.
So najbolj razširjeni materiali v nacionalnem gospodarstvu.
Od dnevnih potrebščin, zgradb do avtomobilov, letala, sateliti in rakete, vsi dobijo svojo obliko, velikost in moč skozi neko obliko strukturnega ogrodja.
V to kategorijo spadajo tradicionalni materiali, kot so jeklo in neželezne kovine.
Visokozmogljivi konstrukcijski materiali se na splošno nanašajo na konstrukcijske materiale z višjimi mehanskimi lastnostmi, kot je trdnost, trdota, plastičnost in žilavost, in se prilagajajo posebnim okoljskim zahtevam.
Vključujejo nove kovinske materiale, visoko zmogljivi strukturni keramični materiali in polimerni materiali.
Trenutne raziskovalne žarišča vključujejo: visokotemperaturne zlitine, novo aluminijeve zlitine in magnezijeve zlitine, visokotemperaturni strukturni keramični materiali in polimerne zlitine.
Funkcionalni materiali se nanašajo na materiale, ki kažejo posebne lastnosti, kot je elektrika, magnetizem, svetloba, biologije in kemije poleg mehanskih lastnosti.
Poleg informacij, energije, nano, biomedicinski in drugi prej uvedeni materiali, novi funkcionalni materiali vključujejo predvsem visokotemperaturne superprevodne materiale, magnetni materiali, diamantni filmi, funkcionalni polimerni materiali, itd.
Trenutne raziskovalne žarišča vključujejo: nanofunkcionalni materiali, nanokristalni trajni magneti redkih zemelj in zlitine redkih zemelj vodika, razsuti amorfni materiali, visokotemperaturni superprevodni materiali, zlitine z magnetnim spominom oblike, magnetni polimerni materiali, tehnologija priprave diamantnega filma, itd.
Novi kemični materiali so osnovne surovine, ki se uporabljajo na področju kemične industrije, nafta, itd., v glavnem vključuje organske fluorove materiale, organski silicijevi materiali, visoko zmogljiva vlakna, nano-kemični materiali, anorganski funkcionalni materiali, itd.
Nanokemični materiali in posebni kemični premazi so v zadnjih letih žarišče raziskav.
Napredni keramični materiali se nanašajo na izdelke z odlično zmogljivostjo, izdelane iz rafiniranega materiala visoke čistosti, ultra fine anorganske spojine kot surovine in napredna tehnologija postopka priprave.
V skladu z zahtevami inženirske tehnologije za zmogljivost izdelka, proizvedeni izdelki so lahko piezoelektrični, feroelektrični, prevodni, polprevodnik, magnetni, itd. ali imajo odlične lastnosti, kot je visoka trdnost, visoka žilavost, visoka trdota, odpornost proti obrabi, odpornost proti koroziji, odpornost na visoke temperature, visoka toplotna prevodnost, izolacijo ali dobro biokompatibilnost.
Napredni keramični materiali
Napredne keramične materiale na splošno delimo v tri kategorije: strukturna keramika, kompozitni materiali na osnovi keramike in funkcionalna keramika.
Večina funkcionalne keramike se pogosto uporablja v elektronski industriji in se pogosto imenujejo tudi elektronski keramični materiali.
Kot so keramični izolacijski materiali, keramični substratni materiali, keramični embalažni materiali, ki se uporabljajo za proizvodnjo čipov, in kondenzatorsko keramiko, piezoelektrična keramika, feritni magnetni materiali, ki se uporabljajo za izdelavo elektronskih naprav.
Trenutne žariščne točke raziskav vključujejo tehnologijo utrjevanja in utrjevanja keramičnih materialov, tehnologija priprave in sinteze nanokeramičnih materialov, oblikovanje naprednih sistemov strukturnih keramičnih materialov, ter visoka enotnost in ultrafina tehnologija elektronskih keramičnih materialov.
Novi gradbeni materiali vključujejo predvsem nove zidne materiale, kemični gradbeni materiali, novi toplotnoizolacijski materiali, materiali za dekoracijo stavb, itd.
Med njimi, kemični gradbeni materiali vključujejo gradbeno plastiko, gradbeni premazi, gradbena hidroizolacija, tesnilni materiali, toplotnoizolacijski materiali, zvočno izolacijski materiali, posebna keramika, gradbena lepila, itd., ki so novi gradbeni materiali, na razvoj katerih se bo moja država osredotočila med "15. petletnim načrtom".
Nova definicija materiala: Novi materiali se nanašajo na tiste materiale, ki so se pojavili ali se že razvijajo in imajo odlične lastnosti in posebne funkcije, ki jih tradicionalni materiali nimajo.
Med novimi in tradicionalnimi materiali ni jasne meje.
Novi materiali so razviti na osnovi tradicionalnih materialov.
Tradicionalne materiale je mogoče razviti v nove materiale z izboljšavami v sestavi, struktura, oblikovanje in postopek za izboljšanje učinkovitosti materiala ali pridobitev novih lastnosti.
Novi materiali so glede na strukturno sestavo razdeljeni v štiri kategorije, vključno s kovinskimi materiali, anorganski nekovinski materiali, organski polimerni materiali, in naprednih kompozitnih materialov.
Glede na zmogljivost materiala, obstajajo strukturni materiali in funkcionalni materiali.
Glede na uporabo in lastnosti novih materialov, »China New Materials Products and Technology Guidance Catalogue« deli nove materiale na več kot deset specifičnih tehničnih področij, vključno z novimi kovinskimi materiali, novi gradbeni materiali, novih kemičnih materialov, elektronska informacijska gradiva, biomedicinski materiali, novih energetskih materialov, nano in praškasti materiali, novih kompozitnih materialov, novih redkih zemeljskih materialov, visoko zmogljivi keramični materiali, novih karbonskih materialov, nova tehnologija in oprema za pripravo materialov.
1 Elektronska informacijska gradiva
2 Energijsko varčni novi materiali
3 Nanomateriali
4 Napredni kompozitni materiali
Steklena vlakna, aramid, silicijev karbid, grafit, borova vlakna, jeklena vlakna, brki, sintetični materiali, odporni proti obrabi, na osnovi smol, na kovinski osnovi, kompozitni materiali na osnovi keramike, ogljik/ogljik kompozitni materiali, rezila iz karbidne trdine , tornih materialov, kompozitni materiali
5 Napredni kovinski materiali
6 Novi kemični materiali
Organski silicij, organski fluor, inženirske plastike in plastičnih zlitin, posebna guma, posebno vlakno, poseben premaz, hladilno sredstvo, finih kemičnih izdelkov
7 Napredni keramični materiali
Funkcionalna keramika (mikrovalovna pečica, keramične dielektrične elektronske komponente , piezoelektrični, občutljiva, prozoren) strukturna keramika (satja, odporen proti obrabi, visoka temperatura, visoka žilavost, premazovanje, kompozit na keramični osnovi)
8 Redki zemeljski materiali
Redke zemlje visoke čistosti, dodatki, katalizatorji, trajni magneti, luminiscenca, shranjevanje vodika
9 Magnetni materiali
Mehki magnetni materiali, trajni magneti, materiali za magnetno snemanje, magnetne naprave
10 Ogljikovi materiali
Aktivno oglje, saj, diamant, grafit, ogljikovih vlaken
11 Membranski materiali
Filtrirne membrane (organske membrane, anorganske membrane), funkcionalni filmi (optični, izolacijski)
12 Superprevodni materiali
Tehnologije priprave in uporabe praktičnih superprevodnih žic, bloki, in filmi.
13 Biomedicinski materiali
Vsadki, umetna tkiva, filtracija krvi, šivi
14 Ekološki in okoljski materiali
Materiali za okoljsko inženirstvo, zelena embalaža, razgradljivih materialov, okoljski alternativni materiali
15 Novi gradbeni materiali
Toplotnoizolacijski materiali, cement visoke trdnosti, zeleni ekološki gradbeni materiali
WhatsApp: +8615333853330
E-pošta: sales@casting-china.org
Splet: https://dz-machining.com/ & https://casting-china.org/
Avtorske pravice © 2024 THIS Technology Co., Ltd Vse pravice pridržane.
Pustite odgovor