1、未來材料的開展主項一一十種新型材料1電子信息材料A定義：指與電子工業(yè)有關(guān)的,在電子學與微電子學中使用的材料,是制作電 子元器件和集成電路的物質(zhì)根底.B運：電子功能材料,結(jié)構(gòu)材料及工藝與輔助材料 .1按用途分：結(jié)構(gòu)電子材料和功能電子材料A結(jié)構(gòu)電子材料是指能承受一定壓力和重力,并能保持尺寸和大局部化學性 質(zhì)穩(wěn)定的一類材料.B功能電子材料是指出強度性能外還有特殊性能, 或?qū)崿F(xiàn)光電磁熱力等不同形 式的交互作用和轉(zhuǎn)換的非結(jié)構(gòu)材料2按組成化學作用分：無機電子材料和有機電子材料A無機電子材料可以分為金屬材料和非金屬材料B有機電子材料主要是指高分子材料、3按材料的物理性質(zhì)：導電材料、超導材料、半導體材料、絕緣

2、體材料、壓電鐵 電材料,磁性材料,光電材料和磁感材料.4按應用領(lǐng)域分：微電子材料、電器材料、電容器材料、磁性材料、光電子材料、 壓電材料、電聲材料等.C代表例子:包括單晶硅為代表的半導體微電子材料；激光晶體為代表的光電 子材料；介質(zhì)陶瓷和熱敏陶瓷為代表的電子陶瓷材料；被鐵硼 NdFeB永磁材 料為代表的磁性材料；光纖通信材料；磁存儲和光盤存儲為主的數(shù)據(jù)存儲材料； 壓電晶體與薄膜材料；貯氫材料和鋰離子嵌入材料為代表的綠色電池材料等.D研究熱點技術(shù)前沿:當前的研究熱點和技術(shù)前沿包括柔性晶體管、光子晶體、 SiC、GaN、ZnSe等寬禁帶半導體材料為代表的第三代半導體材料、有機顯示材 料以及各種納米

3、電子材料等.雖然光電子技術(shù)開展非?？?但是以集成電路為主 的電子和微電子技術(shù)仍然在目前信息技術(shù)中占相當大的比重,以硅材料為主體、 化合物半導體材料及新一代高溫半導體材料共同開展的局面在21世紀仍將成為集成電路產(chǎn)業(yè)開展的主流.單晶硅材料工業(yè)是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的根底,在可以預見的將來仍將主宰微電子產(chǎn)業(yè). 硅晶片屬于資金密集型和技術(shù)密集型行業(yè), 在 國際市場上產(chǎn)業(yè)相對成熟,生產(chǎn)和技術(shù)被日美少數(shù)幾家大公司所壟斷. 我國初步具備了生產(chǎn)大直徑單晶的產(chǎn)業(yè)化水平,但在產(chǎn)品質(zhì)量和加工深度等方面與國際水 平有較大差距. 神化線材料GaAs 被公認為是新一代的通信用材料.隨著 高速信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃開展,以神化錢為代表的第

4、二代電子材料 一一化合物半導體 在世界范圍內(nèi)以超出預想的速度開展,全球神化錢晶片市場正以30%的年增長率迅速形成數(shù)十億美元的大市場,預計未來 20年神化錢市場都具有高增長性. 發(fā)光二極管LED 是光電子技術(shù)最重要的應用之一.目前,日美兩國幾乎壟 斷了高亮度LED市場.目前由于本錢的原因,LED只在特定應用中使用,要 取代白熾燈用于普通照明,還有很長的路要走.平板顯示技術(shù)在信息產(chǎn)業(yè)中占據(jù)著十分重要的位置,包括無機發(fā)光二極管 LED 、液晶顯示LCD 、陰 極射線管技術(shù)CRT 以及近年來開展迅猛的等離子體PDP 、場致發(fā)射FED 和有機發(fā)光二極管OLED 等新型平板顯示技術(shù).平板化已成為顯示技術(shù)的

5、 開展趨勢,預測510年內(nèi),PDP、FED和OLED有可能分別成為40英寸 以上、2040英寸以及20英寸以下顯示應用領(lǐng)域的主要產(chǎn)品.E開展趨勢:電子信息材料的總體開展趨勢是向著大尺寸、高均勻性、高完整 性、以及薄膜化、多功能化和集成化方向開展.當前的研究熱點和技術(shù)前沿包括 柔性晶體管、光子晶體、SiC、GaN、ZnSe等寬禁帶半導體材料為代表的第三代 半導體材料、有機顯示材料以及各種納米電子材料等.一、集成電路和半導體器件用材料由單片集成向系統(tǒng)集成開展. 微電子技術(shù)開展 的主要途徑是通過不斷縮小器件的特征尺寸,增加芯片面積以提升集成度和信息 處理速度,由單片集成向系統(tǒng)集成開展.二、光電子材料

6、向納米結(jié)構(gòu)、非均值、非線性和非平衡態(tài)開展.光電集成將是 21世紀光電子技術(shù)開展的一個重要方向.光電子材料是開展光電信息技術(shù)的先 導和根底.材料尺度逐步低維化由體材料向薄層、超薄層和納米結(jié)構(gòu)材料的方向開展,材料系統(tǒng)由均質(zhì)到非均質(zhì)、工作特性由線性向非線性,由平衡態(tài)向 非平衡態(tài)開展是其最明顯的特征.開展重點將主要集中在激光材料、紅外探測器 材料、液晶顯示材料、高亮度發(fā)光二極管材料、光纖材料.三、新型電子元器件用材料主要向小型化、片式化方向開展.磁性材料、電子陶 瓷材料、壓電晶體管材料、綠色電池和材料、信息傳感材料和高性能封裝材料等 將成為開展的重點.F應用實例圖:神化錢聚焦鏡片單晶硅太陽能電池2新能

7、源材料A友幺：實現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及開展新能源技術(shù)中所要用到的關(guān)鍵材料.在新技術(shù)的根底上,系統(tǒng)地開發(fā)和利用可再生資源.新能源又稱非常規(guī)能源.是 指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式.B分類:(1)裂變反響堆材料,如鈾、缽等核燃料、反響堆結(jié)構(gòu)材料、慢化劑、 冷卻劑及限制棒材料等.(2)聚變堆材料：包括熱核聚變?nèi)剂稀⒌谝槐诓牧?、瓶增值劑、結(jié)構(gòu)材料等.固體推進劑(3)高能推進劑：包括液體推進劑、固體推進劑.(4)燃料電池材料：如電池電極材料、電解質(zhì)等.(5)氫能源材料：主要是固體儲氫材料及其應用技術(shù).(6)超導材料：傳統(tǒng)超導材料、高溫超導材料及在節(jié)能、儲能方面的 應用技術(shù).(7)太陽能電池材料.(8)其

8、它新能源材料：如風能、地熱、磁流體發(fā)電技術(shù)中所需的材料.C代表例子:主要包括儲氫電極合金材料為代表的鍥氫電池材料、嵌鋰碳負極和LiCoO2正極為代表的鋰離子電池材料、 燃料電池材料、Si半導體材料為代表的太陽能電池材料以及鈾、笊、瓶為代表的反響堆核能材料等.D研究熱點技術(shù)前沿：高能儲氫材料、聚合物電池材料、中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料、多晶薄膜太陽能電池材料等.充電電池技術(shù)是重點開展領(lǐng)域 之一.充電電池屬于儲能器件,主要包括鋰離子電池和鍥氫電池,另外還有鍥 鋅電池、金屬空氣電池等.同時,燃料電池作為新型清潔能源,也倍受關(guān)注.燃料電池包括質(zhì)子交換膜燃料電池、 直接甲醇燃料電池、氧化物燃料電池

9、.燃 料電池在內(nèi)燃機和微型渦輪中具有重要應用前景,其中質(zhì)子膜交換燃料電池PEMFC 目前最為矚目.鋰離子電池是目前綜合性能最好的電池體系, 將是未來二次高能電池的主要開展方向.正極主要是含鋰的過渡金屬氧化物, 負極主要是碳素材料如石墨,電解質(zhì)是含鋰鹽的有機溶液.由于它不含任 何貴重金屬,原材料都很廉價,降價空間很大.鋰離子電池作為新一代的充電 電池,近10年來迅速開展,以其高性能價格比優(yōu)勢在筆記本電腦、 等移 動電子終端設備領(lǐng)域占主導地位.E開展趨勢:燃料電池是20世紀末興起的,被認為是21世紀最有希望替代石 油的新能源技術(shù),將成為未來環(huán)保汽車的主要動力.燃料電池包括燃料電極氫 氣或甲醇、天然

10、氣等和氧化電極氧氣或空氣.燃料電池是一種理想的、 高效的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng),同時也是一種清潔能源,可應用于工業(yè)及生活的各個方 面,如燃料電池電站、電動汽車及民用電器等場合. 燃料電池及PEMFC電動 汽車的市場空間非常廣闊,預計 2021年北美市場每年銷售60萬輛低污染電 動車,PEMFC電動汽車占50%,總銷售額150億美元/年.世界興旺國家 及各主要汽車公司都投入大量的人力物力進行氫燃料電池汽車的研究,以 PEMFC為動力的各種型號的“零排放汽車已在興旺國家商業(yè)示范運行,預 計34年后,將批量生產(chǎn)并投放市場.F應用舉例:氫燃料電池新能源動力車3納米材料A定義:納米材料是指在三維空間中至少有一維處

11、于納米尺度范圍1-100nm或由它們作為根本單元構(gòu)成的材料,這大約相當于10100個原子緊密排列在一起的尺度.B分去：根據(jù)物理形態(tài)劃分,納米材料大致可分為納米粉末納米顆粒、納米纖維納米管、納米線、納米膜、納米塊體和納米相別離液體等五類.三維 尺寸均為納米量級的納米粒子或人造原子被稱為零維納米材料,納米纖維為一維納米材料,而納米膜片、層可以稱為二維納米材料,而有納米結(jié)構(gòu)的材 料可以稱為三維納米材料.C代表例子:納米抗菌材料,納米陶瓷,納米電纜,碳納米管等.以及包括金 屬、合金、氧經(jīng)化物、氫化物、碳化物、離子晶體和半導體等多種納米材料.D研究熱點技術(shù)前沿:以碳納米管為代表的納米組裝材料；納米陶瓷和

12、納米復合 材料等高性能納米結(jié)構(gòu)材料；納米涂層材料的設計與合成；單電子晶體管、納 米激光器和納米開關(guān)等納米電子器件的研制、C60超高密度信息存貯材料等.主要是納米材料制備與應用關(guān)鍵技術(shù),固態(tài)量子器件制備及納米加工與組裝技 術(shù).包括迄今為止納米材料在理論研究、制各技術(shù)、應用研究上都取得了很大 的進步,主要表現(xiàn)在以下幾個方面3. 1理論方面納米材料的研究在理論上,目前科學家們通過對納米結(jié)構(gòu)單元的研究, 已經(jīng)提出 和采用了電子能級不連續(xù)性理論,量子尺寸效應,小尺寸效應,外表效應,宏觀 量子隧道效應,庫侖堵塞與量子隧穿,介電限域效應等等一整套理論、 假設和推 導,這些理論的誕生和開展,解釋、歸納、總結(jié)了

13、納米材料的一些特性和物性的 變化規(guī)律.3. 2制備技術(shù)方面在納米材料的制備技術(shù)方面已取得了較大的成功, 迄今為止,絕大局部金屬、氧 化物和碳等都能制備出來,許多金屬、 SiO:、TiO:、CaCQ、石墨等的納米級 材料,已經(jīng)能夠規(guī)模生產(chǎn),還有一些納米材料由于其應用產(chǎn)品尚未研制出來, 故 未能投入規(guī)模生產(chǎn).3. 3應用研究方面3. 3. 1催化、降解材料領(lǐng)域.納米顆粒由于其外表原子占有的體積比大,外表 鍵態(tài)和電子態(tài)不同,原子配位不全等,可使外表活性增加,具有優(yōu)異的催化特性, 所以,納米顆粒材料在催化劑材料中得到廣泛的應用.納米TiO:的催化作用目前的有以下幾種：3-3. 1. 1納米TiO:能夠

14、催化馬來酸酊發(fā)生聚合反響,使馬來酸酊生成聚合物；3_3. 1. 2納米TiO:能夠催化降解甲基橙；3. 3. 1. 3納米TiO2能夠光催化降解十二烷基苯磺酸納(SDIBS):光催化降解水 面石油；摻雜后的納米TiO2能夠光催化分解氯仿：3. 3. 2環(huán)保與建筑材料業(yè)3. 3. 2. 1納米抗菌材料研究發(fā)現(xiàn)：許多納米材料都具有抗菌作用,納米 Acj納 米SiO:、納米TiO:、納米密都可作為抗菌材料使用.3. 3. 3電磁材料方面的應用納米微粒具有獨特的電學性能,所以,納米材料可 以做導電漿料,也可以做絕緣漿料,可以成為電極、超導體、靜電屏蔽 材料等等.3. 3. 4生物醫(yī)用材料可用磁性納米微

15、粒涂覆高分子材料,將其在體外與蛋白質(zhì)相結(jié)合,注入生物體內(nèi),用作藥物載體,通 過外加磁場的作用,納米顆粒的磁性導航將藥物直接送達病灶,到達定 向治療的目的.3. 3. 5光學材料的應用納米材料與同質(zhì)材料相比,具有明顯的光學特性,有著 極大的應用范圍.3. 3. 6其他方面納米顆粒由于具有大的比外表積、高活性、高擴散速度等特性, 可以用于制造結(jié)構(gòu)陶瓷材料.E開展趨勢:1,增強限制工程的研究在納米材料制備科學和技術(shù)研究方面一個重要的趨勢是增強限制工程的研 究,這包括顆粒尺寸、形狀、外表、微結(jié)構(gòu)的限制.由于納米顆粒的小尺寸效應、 外表效應和量子尺寸效應都同時在起作用,它們對材料某一種性能的奉獻大小、

16、強弱往往很難區(qū)分,是有利的作用,還是不利的作用更難以判斷,這不但給某一 現(xiàn)象的解釋帶來困難,同時也給設計新型納米結(jié)構(gòu)帶來很大的困難. 如何限制這 些效應對納米材料性能的影響,如何限制一種效應的影響而引出另一種效應的影 響,這都是限制工程研究亟待解決的問題.國際上近一兩年來,納米材料限制工程的研究主要有以下幾個方面：一是納米顆粒的外表改性,通過納米微粒的外表 做異性物質(zhì)和外表的修飾可以改變外表帶電狀態(tài)、 外表結(jié)構(gòu)和粗糙度；二是通過 納米微粒在多孔基體中的分布狀態(tài)連續(xù)分布還是孤立分布來限制量子尺寸效 應和滲流效應；三是通過設計納米絲、管等的陣列體系包括有序陣列和無序陣 列來獲得所需要的特性.2.近

17、年來引人注目的新動向顆粒膜巨磁電阻尚有潛力.1992年,納米顆粒膜巨磁電阻發(fā)現(xiàn)以來, 一直引 起人們的關(guān)注,美國布朗大學的科學家最近在 4K的溫度下,幾個特斯拉的磁場, R/R上升到50%,目前這一領(lǐng)域研究追求的目標是提升工作溫度,降低磁場.如 果在室溫和零點幾特斯拉磁場下, 顆粒膜巨磁阻能到達10%,那么就將接近適用 的使用目標.目前國際上科學家們正在這一領(lǐng)域努力.F應用舉例:JL納米防水膜納米管cup散熱器4先進復合材料A衛(wèi)專指可用于主承力結(jié)構(gòu)或次承力結(jié)構(gòu)、其剛度和強度性能相當于或超過鋁合金的復合材料.目前主要指有較高強度和模量的硼纖維、碳纖維和芳綸 等增強的復合材料.當今,從技術(shù)成熟程度

18、與應用范圍看,碳纖維復合材料, 尤其是樹脂基碳纖維復合材料最為突出.B分類:復合材料按其組成分為金屬與金屬復合材料、非金屬與金屬復合材料、非金屬與非金屬復合材料.按其結(jié)構(gòu)特點又分為：纖維復合材料.將各種纖維增強體置于基 體材料內(nèi)復合而成.如纖維增強塑料、纖維增強金屬等.夾層復合材料.由性質(zhì)不同的外表材料和芯材組合而成.通常面材強度高、?。恍静馁|(zhì)輕、強度低,但具有一定剛度和厚度.分為實心夾層和 蜂窩夾層兩種.細粒復合材料.將硬質(zhì)細粒均勻分布于基體中, 如彌散強化合金、金屬陶瓷等.混雜復合材料.C代表例子：碳纖維與樹脂某復合材料.金屬陶瓷,彌散強化合金等D研究熱點技術(shù)前沿：復合材料的低本錢制造技術(shù)

19、.復合材料的界面限制和優(yōu)化技術(shù),不同尺度、不同結(jié)構(gòu)異質(zhì)材料復合新技術(shù),以及復合增強材料的高性 能、低本錢化技術(shù)E開展趨勢:從應用上看,復合材料在美國和歐洲主要用于航空航天、汽車等 行業(yè).2000年美國汽車零件的復合材料用量達 14.8萬噸,歐洲汽車復合材料 用量到2003年估計可達10.5萬噸.而在日本,復合材料主要用于住宅建設,如衛(wèi)浴設備等,此類產(chǎn)品在 2000年的用量達7.5萬噸,汽車等領(lǐng)域的用量僅為2.4萬噸.不過從全球范圍看,汽車工業(yè)是復合材料最大的用戶,今后開展?jié)摿θ允志薮?目前還有許多新技術(shù)正在開發(fā)中.例如,為降低發(fā)動機噪聲, 增加轎車的舒適性,正著力開發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹

20、脂的減振鋼板；為 滿足發(fā)動機向高速、增壓、高負荷方向開展的要求,發(fā)動機活塞、連桿、軸瓦 已開始應用金屬基復合材料.為滿足汽車輕量化要求,必將會有越來越多的新 型復合材料將被應用到汽車制造業(yè)中. 與此同時,隨著近年來人們對環(huán)保問題 的日益重視,高分子復合材料取代木材方面的應用也得到了進一步推廣.例如,用植物纖維與廢塑料加工而成的復合材料,在北美已被大量用作托盤和包裝 箱,用以替代木制產(chǎn)品；而可降解復合材料也成為國內(nèi)外開發(fā)研究的重點.F應用舉例：航空航天領(lǐng)域應用轎車領(lǐng)域5生態(tài)環(huán)境材料A定義:生態(tài)環(huán)境材料是指那些具有良好的使用性能和優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性的 材料.良好的環(huán)境協(xié)調(diào)性是指資源、能源消耗少,環(huán)境

21、污染小,再生循環(huán) 利用率圖.B位鎏：生物降解材料,長壽命高分子材料,仿生物材料.C代表例子：人造纖維.可降解塑料,人造有機發(fā)光材料.D研究熱點技術(shù)前沿：開展與環(huán)境相協(xié)調(diào)的材料及其設計與評價技術(shù),如可完全降解農(nóng)用塑料薄膜制備技術(shù),材料的延壽再生與綜合利用新技術(shù),降低材料 生產(chǎn)的資源和能源消耗新技術(shù).E開展趨勢:生態(tài)環(huán)境材料經(jīng)過十幾年的開展和研究,以下幾點已為世界公認：材料的環(huán)境性能將成為 21世紀新材料的一個根本性能；用 LCA 方法評價材料產(chǎn)業(yè)的資源和能源消耗、三廢排放等將成為一項常規(guī)的評價方法；結(jié)合資源保護、資源綜合利用,對不可再生資源的替代和再資源 化研究將成為材料產(chǎn)業(yè)的重要開展方向；各種

22、生態(tài)環(huán)境材料及其產(chǎn)品的開發(fā)和廣泛應用是其開展的重點.高分子生態(tài)環(huán)境材料未來的開展方向是： 開發(fā)高效生產(chǎn)技術(shù),使 高分子材料精細化、功能化、高性能化以及生態(tài)化；優(yōu)化設計,根據(jù) 各種高分子材料制品用途進行可降解或長壽命高分子材料的設計；探 討與環(huán)境協(xié)調(diào)的再生循環(huán)方法,使高分子材料廢棄物變廢為寶,實現(xiàn)資 源再生利用.總之,生態(tài)環(huán)境材料必將成為未來新材料的一個重要分支,作為跨 材料科學、環(huán)境科學以及生態(tài)科學等學科的新型材料,在保持資源平衡、 能源平衡和環(huán)境平衡,實現(xiàn)社會和經(jīng)濟的可持續(xù)開展等方面將起到非常 重要的作用.如果在生產(chǎn)和生活中廣泛使用該類材料,就可以實現(xiàn)社會 的可持續(xù)開展,使資源和能源得到有效

23、的利用,使我們的生產(chǎn)和生活環(huán) 境得到有效的保護.該類材料代表著科學技術(shù)開展的方向和社會開展進 步的趨勢,必將對人類社會進步起到巨大的推動作用.F應用舉例;淀粉可降解塑料袋人造紡織品6智能材料A定義：智能材料是模仿生命系統(tǒng),能感知環(huán)境變化并能實時地改變自身的一 種或多種性能參數(shù),作出所期望的、能與變化后的環(huán)境相適應的復合材料或材 料的復合.智能材料是一種集材料與結(jié)構(gòu)、智然處理、執(zhí)行系統(tǒng)、限制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)于一體的復雜的材料體系.B 空：(1)嵌入式智能材料,又稱智能材料結(jié)構(gòu)或智能材料系統(tǒng).在基 體材料中,嵌入具有傳感、動作和處理功能的三種原始材料.傳感元件采 集和檢測外界環(huán)境給予的信息,限制處理

24、器指揮和鼓勵驅(qū)動元件,執(zhí)行相應的動作.(2)有些材料微觀結(jié)構(gòu)本身就具有智能功能,能夠隨著環(huán)境和時間的 變化改變自己的性能,如自濾玻璃、受輻射時性能自衰減的Inp半導體等.C代表舉例:智能仿生材料,形狀記憶合金,自濾玻璃等.D研究熱點和技術(shù)前沿：智能材料的設計與合成幾乎橫跨所有的高技術(shù)學科領(lǐng)域.構(gòu)成智然材料的根本材料組元有壓電材料、形狀記憶材料、光導纖維、電(磁) 流變液、磁致伸縮材料和智然高分子材料等E開展趨勢:智能材料是一種集材料與結(jié)構(gòu)、智然處理、執(zhí)行系統(tǒng)、限制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)于一體的復雜的材料體系.它的設計與合成幾乎橫跨所有 的高技術(shù)學科領(lǐng)域.構(gòu)成智然材料的根本材料組元有壓電材料、形狀記憶

25、材料、光導纖維、電(磁)流變液、磁致伸縮材料和智然高分子材料等. 智然材料的出現(xiàn)將使人類文明進入一個新的高度,但目前距離實用階段還 有一定的距離.今后的研究重點包括以下六個方面：(1)智能材料概念設計的仿生學理論研究(2)材料智然內(nèi)稟特性及智商評價體系的研究(3)耗散結(jié)構(gòu)理論應用于智能材料的研究(4)機敏材料的復合-集成原理及設計理論(5)智能結(jié)構(gòu)集成的非線性理論(6)仿人智能限制理論F應用舉例:智能感光太陽鏡形狀記憶合金7高性能結(jié)構(gòu)材料A定義:是以力學性能為根底,以制造受力構(gòu)件所用材料,當然,結(jié)構(gòu)材 料對物理或化學性能也有一定要求,如光澤、熱導率、抗輻照、抗腐蝕、 抗氧化等.B分類:(1)金

26、屬類工程結(jié)構(gòu)材料鋼鐵材料、稀有金屬新材料、高溫合金、高性能合金是屬于金屬類工程結(jié)構(gòu)材 料.(2)高溫合金和高性能合金高溫結(jié)構(gòu)材料被世界各國列為高性能結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的重點開展的對象.高溫結(jié)構(gòu)材料主要種類包括：高溫合金、粉末合金、高溫結(jié)構(gòu)金屬間化合物,以及高熔點 金屬間化合物等C代表例子:高溫合金、新型鋁合金和鎂合金、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料和 高分子合金.D研究熱點技術(shù)前沿：高性能結(jié)構(gòu)材料是支撐航空航天、交通運輸、電子信息、 能源動力以及國家重大根底工程建設等領(lǐng)域的重要物質(zhì)根底,是目前國際上競爭最劇烈的高技術(shù)新材料領(lǐng)域之一.在傳統(tǒng)材料改性優(yōu)化方面,通過對鋼鐵凝固和結(jié)晶限制等根底理論研究,發(fā) 現(xiàn)冶金過程晶粒

27、細化調(diào)控可大大提升鋼材強度,開展的新一代鋼鐵材料的強度約 為目前普通鋼材的一倍,研究成果已局部應用于汽車、建筑等行業(yè),被國內(nèi)冶金 界認為是推動鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)品更新?lián)Q代、提升鋼鐵行業(yè)技術(shù)水平的一次“革命.在高性能陶瓷部件方面,我國解決了耐高溫、高強、耐磨損、耐腐蝕陶瓷部 件的關(guān)鍵制備技術(shù),在鋼鐵工業(yè)、精密機械、煤炭、電力和環(huán)境保護等領(lǐng)域得到 應用；研發(fā)出具有優(yōu)異耐沖蝕磨損性能的煤礦重質(zhì)選煤機用旋流器陶瓷內(nèi)襯、潛水渣漿泵用耐磨陶瓷內(nèi)襯,已在黃河治理中得到批量應用；研制的碳化硅泡沫陶 瓷過濾器可替代氧化億局部穩(wěn)定氧化培過濾器,用于不銹鋼鋼水的過濾.在輪胎用稀土順丁橡膠的工業(yè)化技術(shù)方面, 完成了

28、關(guān)鍵技術(shù)的突破,實現(xiàn)了 國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的提升.與傳統(tǒng)的鍥系順丁橡膠相比,稀土順丁橡膠的疲勞壽 命提升50%耐久性能提升32%高速性能提升54%外表溫度降低20Co高性能聚丙烯月青基碳纖維的技術(shù)研發(fā)突破了 30年來我國不能規(guī)模制備軍用 碳纖維的瓶頸,為國防建設提供高性能碳纖維,并進入規(guī)?；a(chǎn).國產(chǎn)碳纖維 復合材料已開始應用試驗.在低燒f4率碳/碳復合材料及整體噴管研制方面,先后突破了準三維碳纖維 預制體成型技術(shù)、大尺寸坯體制備技術(shù)、大尺寸預制體化學氣相滲透增密技術(shù)、 功能復合梯度涂層技術(shù).碳/碳化硅復合材料關(guān)鍵技術(shù)取得創(chuàng)新性突破,實現(xiàn)了 在1650c氧化工作環(huán)境的大尺寸構(gòu)件變形限制.鈦鋁金屬

29、間化合物材料的研發(fā) 使我國完成了新一代主戰(zhàn)坦克 2臺份渦輪增壓器動力整機100小時考核,實現(xiàn)了 發(fā)動機熱端轉(zhuǎn)動部件試車“零的突破.復合功能薄膜浮法在線制備技術(shù)及新型節(jié)能鍍膜玻璃的開發(fā)打破了我國此 類產(chǎn)品一直依賴進口的局面；通過壓力溫度雙重誘導與原位快速整體化, 使高可 靠性陶瓷部件批量化成熟關(guān)鍵技術(shù)級裝備取得了創(chuàng)新性突破；高性能稀土永磁材料制各及關(guān)鍵技術(shù)取得創(chuàng)新性突破,成功應用于“神舟5號、“神舟6號系 列飛船等高端產(chǎn)品的關(guān)鍵部件；高溫超導材料及應用研究掌握了具有自主知識產(chǎn) 權(quán)的鈿系高溫超導長帶和線材產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù),到達國際先進水平.E開展去1勢；研制與開發(fā)具有高比強度、高比剛度、耐高溫、耐磨

30、損、耐腐蝕等性能結(jié)構(gòu)材 料,是新一代高性能結(jié)構(gòu)材料開展的主要方向.F應用舉例：高性能陶瓷軸承高性能陶瓷管8新型功能材料含高溫超導材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材 料等A 衛(wèi)o新型功能材料是指具有電子和光學、電學、磁學等功能的特殊功能新 材料.B分類:主要包括半導體材料、光電子材料、傳感器材料、磁性材料、電子功能 陶瓷、光傳導纖維、綠色電池材料等.C代表例子:綠色電池材料,光傳導纖維,電子功能陶瓷等.D研究熱點技術(shù)前沿:一、半導體材料在目前國際上,電子材料和器件的設計理論原理正在由傳統(tǒng)電子學向以應用量子 效應為根底的納米電子學轉(zhuǎn)移；寬帶隙材料、硅基異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料和光學功能材料 等已經(jīng)成為新

31、一代光電子、光子信息技術(shù)開展的根底,成為當前電子信息材料研 究和開展的重點.隨著電子學向光電子學、光子學的邁進,盡管微電子材料在將 來10至15年內(nèi)仍是最根本的信息功能材料,而光電子材料、光子材料將成為發(fā) 展最快和最有前途的領(lǐng)域.、光電子材料 光電集成是21世紀光電子技術(shù)開展的重要方向.光電子材料是開展光電信息技術(shù) 的先導和根底.具正在朝著 材料尺度低維化的方向開展,由體材料轉(zhuǎn)向薄層、 超薄層和納米結(jié)構(gòu)材料等.在世界范圍內(nèi),激光晶體材料目前已經(jīng)開展有數(shù)十種. 固體激光晶體正在向高功 率、LDS浦、可調(diào)諧、新波長、多功能和新工藝的方向開展.應用最廣泛、用量 最大的激光晶體為Nd:YAG應用較多的

32、激光晶體有 Nd:YLF、Ho:YAG Er:YAG Ti:AL2O3 等.三、光傳導纖維通信光纖材料在總體上向擴大容量、增加傳輸距離、降低損耗與色散、提升帶寬、 抑制非線性效應、實現(xiàn)密集波分復用、高靈敏度傳感的方向開展.敷設量最大的 目前為G652光纖,其占敷設總量的90%以上.在新一代光纖通信系統(tǒng)中,最正確 傳輸介質(zhì)目前是G.655光纖,其適用于密集波分復用系統(tǒng).國外制作的大尺寸光 纖預制棒每棒拉絲目前最長到達 1000公里.國外開發(fā)了通信光纖,還開發(fā)了保 偏光纖、有源光纖、約外光纖、細徑光纖、抗輻照光纖、耐高低溫光纖、高 強度光纖、增敏和退敏光纖等特種光纖.四、磁性材料磁性材料主要用于計

33、算機存儲領(lǐng)域的磁記錄設備和介質(zhì),磁記錄器的高密度、低噪音、小型化等要求磁粉的顆粒尺寸由微米向亞微米、納米方向開展,且顆粒分布要盡可能密集.由于當今高密度磁盤和數(shù)字磁帶的開展, 對高性能金屬磁粉的 需求將明顯增加.E開展趨勢:我國非常重視功能材料的開展在 九五“十'五國防方案中還將特種功能材料 列為國防尖端材料.在“86科劃支持下,開辟了超導材料、平板顯示材料、稀 土功能材料、生物醫(yī)用材料、儲氫等新能源材料,金剛石薄膜,高性能固體推進 劑材料,紅外隱身材料,材料設計與性能預測等功能材料新領(lǐng)域,取得了一批接 近或到達國際先進水平的研究成果,在國際上占有了一席之地.鍥氫電池、鋰離 子電池的主

34、要性能指標和生產(chǎn)工藝技術(shù)均到達了國外的先進水平,推動了鍥氫電 池的產(chǎn)業(yè)化；功能陶瓷材料的研究開發(fā)取得了顯著進展,以片式電子組件為目標,我國在高性能瓷料的研究上取得了突破,并在低燒瓷料和賤金屬電極上形成 了自己的特色并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,使片式電容材料及其組件進入了世界先進行列； 高檔被鐵硼產(chǎn)品的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得顯著進展,在某些成分配方和相關(guān)技術(shù) 上取得了自主知識產(chǎn)權(quán)； 功能材料還在 兩彈一星、四大裝備四顆星等國防工 程中作出了舉足輕重的奉獻.目前世界各國功能材料的研究極為活潑,充滿了機遇和挑戰(zhàn),新技術(shù)、新專利層 出不窮.興旺國家企圖通過知識產(chǎn)權(quán)的形式在特種功能材料領(lǐng)域形成技術(shù)壟斷, 并試圖占領(lǐng)中

35、國廣闊的市場,這種態(tài)勢已引起我國的高度重視.近年來,我國在 新型稀土永磁、生物醫(yī)用、生態(tài)環(huán)境材料、催化材料與技術(shù)等領(lǐng)域增強了專利保 護.但是,我們應該看到,我國目前功能材料的創(chuàng)新性研究不夠,中報的專利數(shù), 尤其是具有原創(chuàng)性的國際專利數(shù)與我國的地位遠不相稱.我國功能材料在系統(tǒng)集 成方面也存在缺乏,有待改良和開展.F應用舉例:抗噪音磁性材料綠色環(huán)保電池9新型建筑材料A定乂：新型建筑材料是區(qū)別于傳統(tǒng)的磚瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品種, 具有輕質(zhì)、高強度、保溫、節(jié)能、節(jié)土、裝飾等優(yōu)良特性,不但可以顯著減輕建 筑物自重,使房屋功能大大改善,還可以使建筑物內(nèi)外更具現(xiàn)代氣息, 滿足人們 的審美要求.B父類

36、：從功能上分,有墻體材料、裝飾材料、門窗材料、保溫材料、防水材 料、粘結(jié)和密封材料,以及與其配套的各種五金件、塑料件及各種輔助材料等. 從材質(zhì)上分,不但有天然材料,還有化學材料、金屬材料、非金屬材料等等.代表例子：巨晶水晶石,金屬彩板瓦,紙面石膏板、玻璃纖維增強水泥 GRC 板、無石棉硅鈣板.C代表例子：新型墻體材料、化學建材、新型保溫隔熱材料、建筑裝飾裝修材 料等.D研究熱點技術(shù)前沿:1納米技術(shù)在建筑涂料中的應用涂料是建筑物的內(nèi)衣內(nèi)墻涂料和外衣外墻涂料,國內(nèi)傳統(tǒng)的涂料普 遍存在懸浮穩(wěn)定性差、不耐老化、耐洗刷性差、光潔度不高等缺陷.納米復合涂 料就是將納米粉體用于涂料中所得到的一類具有耐老化、

37、抗輻射、剝離強度高或具有某些特殊功能的涂料.在建材特別是建筑涂料方面的應用已經(jīng)顯示出了 它的獨特魅力.2納米技術(shù)在混凝土材料中的應用隨著社會工業(yè)化的深入開展和我國根底建設的廣泛開展,水泥混凝土作為一 種傳統(tǒng)的建材,其產(chǎn)量和用量都在不斷地增加,高性能混凝土已成為水泥基復合 材料領(lǐng)域中的研究熱點.同時,許多特殊領(lǐng)域要求水泥混凝土具有一定的功能性, 如希望其具有吸聲、防凍、高強且高韌性等功能.納米材料由于具有小尺寸效應、 量子效應、外表及界面效應等優(yōu)異特性,因而能夠在結(jié)構(gòu)或功能上賦予其所添加 體系許多不同于傳統(tǒng)材料的性能.利用納米技術(shù)開發(fā)新型的混凝土可大幅度提升 混凝土的強度、施工性能和耐久性能.3

38、納米技術(shù)在其它方面的應用建筑鋼材也是現(xiàn)代土木工程中應用較廣泛的工程材料之一,也在向高強輕質(zhì)方向開展,特別是利用納米技術(shù)開發(fā)自身防火和防腐的鋼材, 必將促進鋼結(jié)構(gòu)更 快的開展.在玻璃、瓷磚等建筑材料外表采用超雙親界面材料技術(shù)后,水滴或油滴與外表的接觸角接近于零,從而實現(xiàn)自清潔及防霧效果,使作為外墻使用的玻 璃、陶瓷等建筑材料也能像荷花一樣出污泥而不染,這是納米界面材料技術(shù)賦予 傳統(tǒng)建材的神奇效果.E開展趨勢:綠色建材是新型建材的開展趨勢建筑材料量大面廣,建筑材料的生產(chǎn)、應用對地球資源和環(huán)境造成的影響是 巨大的.開展綠色建材是必然要面對的現(xiàn)實, 各國都在積極探討,尋求有效的解 決方法.這其中,開展健康建材和有效利用工業(yè)廢渣是兩條主要的途徑.新型建材中,許多裝飾材料產(chǎn)品,如人造板、建筑涂料、塑料地板、塑料壁 紙、密封膏等.在生產(chǎn)和使用過程中,釋放出有毒的甲醛、揮發(fā)性有機物等,造 成空氣污染,影響人體健康.這些材料不符合綠色建材的標準, 應當停止生產(chǎn)或 減少產(chǎn)量,需要開發(fā)其它新型的健康建材取而代之.利用工業(yè)廢渣可大力開展新 型墻體材料.利用煤渣、爐渣、煤什石、粉煤灰等可以制作磚或磚塊：粉煤灰可 用于加氣混凝土、輕質(zhì)墻板的生產(chǎn)：磷石膏、氟石膏、脫硫石膏可作為原料制造 石膏板、石膏砌塊；水淬渣可用于生產(chǎn)混凝土砌塊、石膏砌塊.利用工業(yè)廢渣生 產(chǎn)新型