Визначення та класифікація нових матеріалів: 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. Чіткої межі між новими і традиційними матеріалами немає. Нові матеріали розробляються на основі традиційних матеріалів.
Як визначаються та класифікуються нові матеріали? Давайте спочатку розглянемо визначення нових матеріалів:
Нові матеріали стосуються тих матеріалів, які з’явилися або вже розробляються і мають чудові властивості та спеціальні функції, яких не мають традиційні матеріали.
Чіткої межі між новими і традиційними матеріалами немає. Нові матеріали розробляються на основі традиційних матеріалів.
Традиційні матеріали можна перетворити на нові шляхом вдосконалення складу, структура, дизайн і процес для покращення характеристик матеріалу або отримання нових властивостей.
Визначення та класифікація нових матеріалів
Як основа і предтеча високих технологій, нові матеріали мають дуже широкий спектр застосування.
Разом з інформаційними технологіями та біотехнологіями, вони стали найважливішими та найперспективнішими сферами у 21 столітті.
Як традиційні матеріали, Нові матеріали можна класифікувати з різних точок зору, наприклад структурного складу, функція та область застосування.
Різні класифікації переплітаються та вкладаються між собою. В даний час, Нові матеріали, як правило, поділяються на наступні основні поля відповідно до сфер застосування та поточних дослідницьких точок:
Електронні інформаційні матеріали, нові енергетичні матеріали, наноматеріали, передові композитні матеріали, сучасні керамічні матеріали, матеріали екологічного середовища, нові функціональні матеріали (включаючи високотемпературні надпровідні матеріали, магнітні матеріали, алмазні плівки, функціональні полімерні матеріали, тощо), біомедичні матеріали, високоякісні конструкційні матеріали, інтелектуальні матеріали, нові будівельні та хімічні нові матеріали, тощо.
Електронні інформаційні матеріали – це матеріали, що використовуються в галузі мікроелектроніки, оптико-електронні технології та нові компоненти базової продукції, в основному включаючи напівпровідникові мікроелектронні матеріали, представлені монокристалом кремнію;
Optoelectronic materials represented by laser crystals; електронні керамічні матеріали, представлені діелектричною керамікою та термочутливою керамікою;
Magnetic materials represented by neodymium iron boron (NdFeB) матеріали постійного магніту; волоконно-оптичні комунікаційні матеріали; матеріали для зберігання даних, які в основному базуються на магнітних і оптичних дисках;
Piezoelectric crystals and thin film materials;
Green battery materials represented by hydrogen storage materials and lithium ion embedding materials, тощо.
Ці основні матеріали та продукти з них підтримують розвиток сучасних інформаційних галузей, таких як комунікації, комп'ютери, інформаційна техніка та мережеві технології.
Загальна тенденція розвитку електронних інформаційних матеріалів — до великого розміру, висока однорідність, висока цілісність, а також тонка плівка, багатофункціональність і інтегрованість.
Поточні гарячі точки досліджень і технологічні межі включають напівпровідникові матеріали третього покоління, представлені широкозонними напівпровідниковими матеріалами, такими як гнучкі транзистори, фотонні кристали, фотонні кристали, SiC, GaN, ZnSe, органічні демонстраційні матеріали, і різні наноелектронні матеріали.
Нова енергетика та технологія відновлюваної чистої енергії є однією з п’яти найбільш вирішальних технічних галузей у розвитку світової економіки в 21 столітті.
Нова енергія включає первинну енергію, таку як сонячна, енергія біомаси, атомна енергетика, енергія вітру, геотермальна енергія, енергія океану, і воднева енергія у вторинних джерелах енергії.
Нові енергетичні матеріали стосуються ключових матеріалів, які використовуються для реалізації перетворення та використання нової енергії та розробки нових енергетичних технологій.
Вони в основному включають матеріали нікель-водневої батареї, представлені матеріалами зі сплавів електродів для зберігання водню, матеріали літій-іонної батареї, представлені літій-вуглецевими негативними електродами та позитивними електродами LiCoO2, матеріали паливних елементів, матеріали сонячних елементів, представлені Si напівпровідникові матеріали, і реакторні ядерні енергетичні матеріали, представлені ураном, дейтерій, і тритій.
Поточні гарячі точки досліджень і технологічні межі включають високоенергетичні матеріали для зберігання водню, полімерні акумуляторні матеріали, середньотемпературні твердооксидні матеріали для електроліту паливних елементів, і полікристалічні тонкоплівкові матеріали сонячних елементів.
Наноматеріали є загальним терміном для нуль-вимірності, одновимірний, двовимірний, і тривимірні матеріали з ефектами малого розміру, що складаються з надтонких частинок розміром менше 100 нм (0.1-100нм).
Поняття наноматеріалів сформувалося в середині 1980-х років.
Оскільки наноматеріали демонструють унікальні оптичні, електричні, магнітний, теплові, механічний, і механічні властивості, нанотехнології швидко проникли в різні галузі матеріалів і стали гарячою темою в сучасних світових наукових дослідженнях.
За фізичною формою, наноматеріали можна умовно розділити на п'ять категорій: нанопорошки, нановолокна, наноплівки, наноблоки, і нанофазно розділені рідини.
Хоча наноматеріали, які були індустріалізовані, це переважно нанопорошкові матеріали, такі як карбонат кальцію, біла сажа, і оксид цинку, а інші в основному все ще перебувають на стадії первинних досліджень лабораторії, і очікується широкомасштабне застосування 5-10 років потому, немає сумніву, що нанотехнології, представлені наноматеріалами, матимуть глибокий вплив на економічний і соціальний розвиток 21 століття.
Поточні гарячі точки досліджень і технологічні кордони включають: наноскладальні матеріали, представлені вуглецевими нанотрубками; високоефективні наноструктурні матеріали, такі як нанокераміка та нанокомпозити; розробка та синтез матеріалів нанопокриття;
Development of nano-electronic devices such as single-electron transistors, нано-лазери та нано-перемикачі, і матеріали для зберігання інформації надвисокої щільності C60.
Композитні матеріали - це матеріали з двома або більше фазовими структурами, що складаються з двох або більше матеріалів з різними властивостями шляхом фізичного та хімічного з’єднання..
Цей тип матеріалу не тільки має кращі характеристики, ніж будь-який окремий матеріал у композиції, але також має унікальні властивості, яких не мають самі компоненти.
Залежно від використання композитні матеріали можна розділити на дві категорії: конструкційні композиційні матеріали та функціональні композиційні матеріали.
Конструкційні композиційні матеріали в основному використовуються як матеріали для несучих конструкцій.
Вони складаються з елементів арматури, здатних витримувати навантаження (наприклад скло, кераміка, вуглець, полімерів, металів, натуральні волокна, тканини, вуса, листів і часток, тощо) і матричні компоненти, які можуть з’єднувати арматуру, щоб утворити єдиний матеріал і передавати силу (наприклад смола, метал, кераміка, скло, вуглець і цемент, тощо).
Конструкційні матеріали зазвичай поділяють на композити на основі полімерів, композити на основі металу, композити на основі кераміки, композити на основі вуглецю та композити на основі цементу відповідно до різних матриць.
Функціональні матеріали відносяться до композитних матеріалів, які забезпечують інші фізичні, хімічний, біологічні та інші властивості на додаток до механічних властивостей.
Існує багато видів композитних матеріалів, в тому числі п'єзоелектричні, провідний, радар стелс, постійний магніт, фотохромний, звукопоглинання, вогнезахисний, біосамопоглинання, тощо, які мають широкі перспективи розвитку.
У майбутньому, частка функціональних композитних матеріалів перевищить частку конструкційних композитних матеріалів і стане основним напрямком розробки композитних матеріалів.
Напрямок досліджень композитних матеріалів у майбутньому в основному буде зосереджений на нанокомпозитах, біонічні композитні матеріали, та розвиток багатофункц, розумні та інтелектуальні композитні матеріали.
Еко-екологічні матеріали були запропоновані в контексті усвідомлення людьми важливого стратегічного значення захисту екології та довкілля та того факту, що країни світу йдуть шляхом сталого розвитку.
Вони є неминучою тенденцією в розвитку матеріалознавства та інженерних досліджень у країні та за кордоном.
Загальноприйнято вважати, що еко-екологічні матеріали - це матеріали, які мають задовільні характеристики та наділені чудовою екологічною координацією..
Особливістю цього виду матеріалу є те, що він споживає менше ресурсів і енергії, мало забруднює екологію та навколишнє середовище, має високу швидкість переробки, і знаходиться в гармонії з екологічним середовищем протягом усього життєвого циклу від виробництва матеріалів, використовувати, утилізація на переробку та вторинну переробку.
В основному включають: екологічно чисті матеріали, наприклад чисті природні матеріали (деревина, камінь, тощо), біоміметичні матеріали (штучні кістки, штучні органи, тощо), зелені пакувальні матеріали (зелені пакувальні пакети, пакувальні контейнери), екологічні будівельні матеріали (нетоксичні декоративні матеріали, тощо); екологічно розкладані матеріали (біорозкладні пластики, тощо); екологічні інженерні матеріали, наприклад матеріали для відновлення навколишнього середовища, матеріали для очищення навколишнього середовища (молекулярні сита, матеріали іонного сита), альтернативні екологічні матеріали (безфосфорні добавки до пральних порошків), тощо.
Дослідницькі гарячі точки та напрямки розвитку еко-екологічних матеріалів включають дизайн перероблених полімерів (пластмаси), теоретична система екологічної оцінки матеріалу, і нові процеси, нові технології та нові методи зменшення екологічного навантаження матеріалів.
Біомедичні матеріали - це новий вид високотехнологічних матеріалів, що використовуються для діагностики, лікувати або замінювати тканини та органи людини або посилювати їх функції.
Вони є новою галуззю в матеріалознавстві та технології, що розвивається.
Вони мають не лише високу технічну й економічну цінність, але також тісно пов'язані з життям і здоров'ям пацієнтів. У минулому 10 років, ринок біомедичних матеріалів і виробів зберіг темпи зростання близько 20%.
Біомедичні матеріали
Біомедичні матеріали поділяються на медичні металеві матеріали, медичні полімерні матеріали, біокерамічні матеріали та біомедичні композиційні матеріали за складом і властивостями матеріалу.
метали, кераміка, полімери та їх композиційні матеріали є найбільш широко використовуваними біомедичними матеріалами.
Відповідно до заяви, Біомедичні матеріали можна розділити на матеріали, що розкладаються та розсмоктуються, матеріали тканинної інженерії та штучні органи, матеріали з контрольованим вивільненням, біонічні інтелектуальні матеріали, тощо.
В основному це дослідження та розробки біомедичних матеріалів:
В середині 1980-х рр, Люди запропонували концепцію розумних матеріалів (Розумні матеріали або інтелектуальна система матеріалів): Розумні матеріали імітують життєві системи, можуть відчувати зміни навколишнього середовища та змінювати один або більше власних параметрів продуктивності в реальному часі, і виготовляти бажані композитні матеріали або композитні матеріали, які можуть адаптуватися до зміненого середовища.
Розумні матеріали — це складна матеріальна система, яка об’єднує матеріали та конструкції, інтелектуальна обробка, системи виконання, системи управління та сенсорні системи.
Його дизайн і синтез охоплюють майже всі високотехнологічні дисципліни.
Основні компоненти матеріалів, які становлять розумні матеріали, включають п’єзоелектричні матеріали, матеріали з пам'яттю форми, оптичні волокна, електро-(магніто-)реологічні рідини, магнітострикційні матеріали та розумні полімерні матеріали.
Поява розумних матеріалів виведе людську цивілізацію на нову висоту, але це ще певна відстань від практичного етапу.
Майбутні дослідження сфокусовані на наступних шести аспектах:
Конструкційні матеріали відносяться до конструкційних матеріалів з механічними властивостями як основною ознакою.
Вони є найбільш широко використовуваними матеріалами в народному господарстві.
З повсякденних потреб, будівель до автомобілів, літаки, супутників і ракет, всі вони набувають своєї форми, розмір і міцність через певну структурну структуру.
Традиційні матеріали, такі як сталь і кольорові метали, належать до цієї категорії.
Високоефективні конструкційні матеріали зазвичай відносяться до конструкційних матеріалів з вищими механічними властивостями, такими як міцність, твердість, пластичність і міцність, і адаптуватися до особливих вимог навколишнього середовища.
Вони містять нові металеві матеріали, високоефективні конструкційні керамічні матеріали та полімерні матеріали.
Поточні гарячі точки досліджень включають: жароміцні сплави, новий алюмінієві сплави і магнієвих сплавів, високотемпературні конструкційні керамічні матеріали та полімерні сплави.
Функціональні матеріали стосуються матеріалів, які виявляють особливі властивості, такі як електрика, магнетизм, світло, біологія та хімія на додаток до механічних властивостей.
На додаток до інформації, енергії, нано, біомедичні та інші матеріали, введені раніше, нові функціональні матеріали в основному включають високотемпературні надпровідні матеріали, магнітні матеріали, алмазні плівки, функціональні полімерні матеріали, тощо.
Поточні гарячі точки досліджень включають: нанофункціональні матеріали, нанокристалічні рідкоземельні постійні магніти та рідкоземельні матеріали зі сплавів для зберігання водню, сипучі аморфні матеріали, високотемпературні надпровідні матеріали, магнітні сплавні матеріали з пам'яттю форми, магнітні полімерні матеріали, технологія приготування алмазної плівки, тощо.
Нові хімічні матеріали є основною сировиною, яка використовується в галузях хімічної промисловості, нафта, тощо, в основному включаючи органічні фторсодержащие матеріали, органічні кремнієві матеріали, високоефективні волокна, нанохімічні матеріали, неорганічні функціональні матеріали, тощо.
Нанохімічні матеріали та спеціальні хімічні покриття були гарячими точками досліджень в останні роки.
Удосконалені керамічні матеріали відносяться до продуктів із чудовими характеристиками, виготовлених із рафінованої високої чистоти, ультратонкі неорганічні сполуки як сировина та вдосконалена технологія процесу приготування.
Відповідно до вимог технології машинобудування до виконання продукції, виготовлені вироби можуть мати п'єзоелектричні, сегнетоелектричний, провідний, напівпровідник, магнітний, тощо. або мають відмінні властивості, такі як висока міцність, висока міцність, висока твердість, зносостійкість, стійкість до корозії, стійкість до високих температур, висока теплопровідність, ізоляція або хороша біосумісність.
Сучасні керамічні матеріали
Сучасні керамічні матеріали зазвичай поділяються на три категорії: конструкційна кераміка, композитні матеріали на основі кераміки та функціональна кераміка.
Більшість функціональної кераміки широко використовується в електронній промисловості, і її також зазвичай називають електронними керамічними матеріалами.
Наприклад, керамічні ізоляційні матеріали, керамічні матеріали підкладки, керамічні пакувальні матеріали, що використовуються для виробництва чіпсів, і конденсаторна кераміка, п'єзоелектрична кераміка, феритові магнітні матеріали, які використовуються для виробництва електронних пристроїв.
Сучасні гарячі точки досліджень включають технології зміцнення та загартування керамічних матеріалів, технологія отримання та синтезу нанокерамічних матеріалів, проектування передових конструкційних систем керамічних матеріалів, а також висока однорідність і ультратонка технологія електронних керамічних матеріалів.
Нові будівельні матеріали в основному включають нові стінові матеріали, хімічні будівельні матеріали, нові теплоізоляційні матеріали, будівельні оздоблювальні матеріали, тощо.
Серед них, До хімічних будівельних матеріалів належать будівельні пластмаси, будівельні покриття, гідроізоляція будівлі, ущільнювальні матеріали, теплоізоляційні матеріали, звукоізоляційні матеріали, спеціальна кераміка, будівельні клеї, тощо, які нові будівельні матеріали моя країна зосередить на розробці під час «15-го п’ятирічного плану».
Нове визначення матеріалу: Нові матеріали стосуються тих матеріалів, які з’явилися або вже розробляються і мають чудові властивості та спеціальні функції, яких не мають традиційні матеріали.
Чіткої межі між новими і традиційними матеріалами немає.
Нові матеріали розробляються на основі традиційних матеріалів.
Традиційні матеріали можна перетворити на нові шляхом вдосконалення складу, структура, дизайн і процес для покращення характеристик матеріалу або отримання нових властивостей.
За структурним складом нові матеріали поділяються на чотири категорії, включаючи металеві матеріали, неорганічні неметалічні матеріали, органічні полімерні матеріали, і передові композитні матеріали.
За матеріалом виконання, є конструкційні матеріали та функціональні матеріали.
За використанням і властивостями нових матеріалів, «Китайський каталог нових матеріалів і технологій» поділяє нові матеріали на більш ніж десять конкретних технічних галузей, включаючи нові металеві матеріали, нові будівельні матеріали, нові хімічні матеріали, електронні інформаційні матеріали, біомедичні матеріали, нові енергетичні матеріали, нано- та порошкові матеріали, нові композиційні матеріали, нові рідкоземельні матеріали, високоякісні керамічні матеріали, нові вуглецеві матеріали, нові технології та обладнання підготовки матеріалів.
1 Електронні інформаційні матеріали
2 Нові енергозберігаючі матеріали
3 Наноматеріали
4 Сучасні композитні матеріали
Скловолокно, арамідний, карбід кремнію, графіт, борне волокно, сталева фібра, вуса, синтетичні зносостійкі матеріали, на основі смоли, на металевій основі, композиційні матеріали на основі кераміки, вуглець/вуглецеві композитні матеріали, твердосплавні леза , фрикційні матеріали, композиційні матеріали
5 Сучасні металеві матеріали
6 Нові хімічні матеріали
Органічний кремній, органічний фтор, конструкційні пластмаси та пластичні сплави, спеціальна гума, спеціальне волокно, спеціальне покриття, холодоагент, продукти тонкої хімії
7 Сучасні керамічні матеріали
Функціональна кераміка (мікрохвильова піч, керамічні діелектричні електронні компоненти , п'єзоелектричний, чутливий, прозорий) конструкційна кераміка (стільниковий, зносостійкий, висока температура, висока міцність, покриття, композит на основі кераміки)
8 Рідкоземельні матеріали
Рідкоземельні землі високої чистоти, добавки, каталізатори, постійні магніти, люмінесценція, зберігання водню
9 Магнітні матеріали
Магнітно-м'які матеріали, постійні магніти, матеріали магнітного запису, магнітні пристрої
10 Вуглецеві матеріали
Активоване вугілля, сажа, діамант, графіт, вуглецеве волокно
11 Мембранні матеріали
Фільтрувальні мембрани (органічні мембрани, неорганічні мембрани), функціональні плівки (оптичний, ізоляційні)
12 Надпровідні матеріали
Технології виготовлення та застосування практичних надпровідних проводів, блоки, і фільми.
13 Біомедичні матеріали
Імплантати, штучні тканини, фільтрація крові, шви
14 Екологічні та екологічні матеріали
Екологічні інженерні матеріали, зелена упаковка, матеріали, що розкладаються, альтернативні екологічні матеріали
15 Нові будівельні матеріали
Теплоізоляційні матеріали, цемент високої міцності, зелені екологічні будівельні матеріали
WhatsApp: +8615333853330
Електронна пошта: sales@casting-china.org
Інтернет: https://dz-machining.com/ & https://casting-china.org/
Авторське право © 2024 THIS Technology Co., Ltd Усі права захищені.
Залиште відповідь