中國粉體網12月30日訊 《新材料產業(yè)“十二五”規(guī)劃》為許多的材料在中國未來的發(fā)展指明了方向，本期將沉淀前段時間一直以來材料科學的調查研究精華，為跨越三個階段的新材料研究列出期終榜單。
本期梳理的十大未來最具潛力的材料，包括：石墨烯、碳纖維、輕型合金、碳納米管、超導材料、半導體材料、功能薄膜、智能材料、生物材料、特種玻璃。
【石墨烯】
石墨烯是目前發(fā)現的最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種新型納米材料。石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀�！�
有趣的是，石墨烯誕生并沒有使用“高大上”的科學技術，而是由英國曼徹斯特大學的兩位科學家用透明膠帶從石墨晶體上“粘”出來的。
石墨烯目前最有潛力的是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產未來的超級計算機。據相關專家分析，用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數百倍。而近日，美國麻省理工學院的科學家通過研究發(fā)現，在特定情況下，石墨烯能夠被轉化成具有獨特功能的拓撲絕緣體。這一研究發(fā)現，有望帶來一種制造量子計算機的新方法。
其次，石墨烯能助力超級電容器、鋰離子電池的發(fā)展。據相關資料顯示，加入石墨烯材料，同等體積的電容可擴充5倍以上的容量，而鋰電池電極中加入石墨烯則可大幅度提高其導電性能。此外，石墨烯還可應用于電路、觸摸屏、基因測序以及制造出羽翼般超輕型飛機、超堅韌防彈衣等領域。
【碳纖維】
隨著低碳經濟的不斷發(fā)展，碳纖維產品的需求也將不斷攀升。碳纖維強度大、密度低、線膨脹系數小等特性使之在飛機制造等軍工領域、汽車和醫(yī)療器械等工業(yè)領域、高爾夫球棒和自行車等體育休閑領域備受追捧。
而十八屆三種全會改革軍隊和國家安全機構的決定，增強了采購國防裝備和安防設備的預期，這為碳纖維行業(yè)的發(fā)展帶來利好。中國軍用領域對碳纖維的需求一直很大，作為現代戰(zhàn)略武器必不可少的新材料之一，碳纖維及其復合材料大量用于戰(zhàn)略導彈、隱身戰(zhàn)機、現代艦艇以及非殺傷性武器等方面。
【輕型合金】
十二五期間，中國將重點發(fā)展高強輕型合金材料。該項工程目標為，到2015年，關鍵新合金品種開發(fā)取得重大突破，形成高端鋁合金材30萬噸、高端鈦合金材2萬噸、高強鎂合金壓鑄及型材和板材15萬噸的生產能力。2014年，是高強輕型合金達到該工程目標的沖刺年，其沖刺成果值得期待。
鈦合金，是一種在現代高端武器中占領重要位置的輕型合金。
據資料顯示，近年來我國批量生產的軍用飛機機體和發(fā)動機用鈦質量合計占比達25%，而F-22鈦合金占比更是高達41%。鈦金屬由于具有高強度、延展性好、耐腐蝕、無磁性等優(yōu)越性能，被廣泛用于航空航天、化工、石油、電力等領域。
除鈦合金之外，輕型合金還主要包括鋁合金和鎂合金。鋁合金使用較早，如今普及程度也較高，在汽車、輪船等領域經常出現。
而鎂合金是實用金屬當中質量最輕的，是汽車實現輕量化最重要的新材料之一。
【碳納米管】
碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。
碳納米管除了作為模具，在內部填充金屬、氧化物等物質外，還可用于納米結構電子器件、熱電材料、電池電極材料、低溫高靈敏度傳感器，生物分子載體、催化劑載體等領域。
【超導材料】
超導材料是在特定溫度下，電阻消失的材料。超導材料并不罕見，在我們生活中很多材料，如鋁、鈣、硫、磷等都具有超導特性，只是要實現這些材料的超導性就必須要達到臨界溫度、超高壓等極端條件。
近年來，超導材料所具有的零電阻、完全抗磁性和隧道效應三個特性，使之在全世界廣受關注。其最廣為人知的用途是用在電力網上，由于無電阻，電力網中損耗為零，將可以節(jié)省10%-20%因輸送而造成的電力損耗。
【半導體材料】
最近，數字家居以及物聯網的崛起惠及半導體產業(yè)的蓬勃發(fā)展。據市場研究公司IHSiSuppli報告顯示，2013年，家電半導體市場增幅達到12%，規(guī)模達到26億美元，去年這一數字為23億美元。除此之外，半導體材料涉及的產業(yè)主要包括集成電路、LED、太陽能光伏等。
【功能薄膜】
功能薄膜屬于先進高分子材料的一種，其種類較多，應用領域各異，在戰(zhàn)略新興產業(yè)中扮演重要角色。目前，被看好的功能薄膜主要有光學薄膜、光伏薄膜、鋰電池隔膜、水處理滲透膜、高阻隔包裝膜等。
【智能材料】
你想象過有一天手機揣在兜里就能充電嗎？英國的科學家利用智能材料滿足了人們的這一愿望。
今年上半年，英國沃達豐手機公司和南安普頓大學合作研制一種便捷式充電器，只要將手機與褲袋內的接駁頭相連即可充電。而該短褲是用智能面料聚合泡沫物料制成，它的作用是能將人體運動時產生的能量轉化成電能。
一般認為，智能材料擁有七大功能，包括傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應功能、自診斷能力、自修復能力和自適應能力。而這七大功能正好切合了時下火熱的可穿戴設備以及4D技術，此外該材料在醫(yī)療、軍工、建筑等領域也具有巨大的潛力。
【生物材料】
生物材料主要應用在醫(yī)學上，目前利用生物材料已經生產出除大腦以外的人體所有的器官。在市場上已經有的產品包括人工眼角膜、心臟支架、心臟起搏器、人工硬腦膜等等。
【特種玻璃】
特種玻璃包含的光伏玻璃和超薄玻璃兩個子行業(yè)也迎來發(fā)展先機。隨著移動設備產業(yè)的發(fā)展，對高性能玻璃的需求也越來越大，其中包括用于各種平板顯示器件的平板玻璃，用于光的折射、透射等方面的傳光玻璃。此外，微晶玻璃還應用在太陽能基板、集成電路基板和人工骨齒等方面。
本期梳理的十大未來最具潛力的材料，包括：石墨烯、碳纖維、輕型合金、碳納米管、超導材料、半導體材料、功能薄膜、智能材料、生物材料、特種玻璃。
【石墨烯】
石墨烯是目前發(fā)現的最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種新型納米材料。石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯將“徹底改變21世紀�！�
有趣的是，石墨烯誕生并沒有使用“高大上”的科學技術，而是由英國曼徹斯特大學的兩位科學家用透明膠帶從石墨晶體上“粘”出來的。
石墨烯目前最有潛力的是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產未來的超級計算機。據相關專家分析，用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數百倍。而近日，美國麻省理工學院的科學家通過研究發(fā)現，在特定情況下，石墨烯能夠被轉化成具有獨特功能的拓撲絕緣體。這一研究發(fā)現，有望帶來一種制造量子計算機的新方法。
其次，石墨烯能助力超級電容器、鋰離子電池的發(fā)展。據相關資料顯示，加入石墨烯材料，同等體積的電容可擴充5倍以上的容量，而鋰電池電極中加入石墨烯則可大幅度提高其導電性能。此外，石墨烯還可應用于電路、觸摸屏、基因測序以及制造出羽翼般超輕型飛機、超堅韌防彈衣等領域。
【碳纖維】
隨著低碳經濟的不斷發(fā)展，碳纖維產品的需求也將不斷攀升。碳纖維強度大、密度低、線膨脹系數小等特性使之在飛機制造等軍工領域、汽車和醫(yī)療器械等工業(yè)領域、高爾夫球棒和自行車等體育休閑領域備受追捧。
而十八屆三種全會改革軍隊和國家安全機構的決定，增強了采購國防裝備和安防設備的預期，這為碳纖維行業(yè)的發(fā)展帶來利好。中國軍用領域對碳纖維的需求一直很大，作為現代戰(zhàn)略武器必不可少的新材料之一，碳纖維及其復合材料大量用于戰(zhàn)略導彈、隱身戰(zhàn)機、現代艦艇以及非殺傷性武器等方面。
【輕型合金】
十二五期間，中國將重點發(fā)展高強輕型合金材料。該項工程目標為，到2015年，關鍵新合金品種開發(fā)取得重大突破，形成高端鋁合金材30萬噸、高端鈦合金材2萬噸、高強鎂合金壓鑄及型材和板材15萬噸的生產能力。2014年，是高強輕型合金達到該工程目標的沖刺年，其沖刺成果值得期待。
鈦合金，是一種在現代高端武器中占領重要位置的輕型合金。
據資料顯示，近年來我國批量生產的軍用飛機機體和發(fā)動機用鈦質量合計占比達25%，而F-22鈦合金占比更是高達41%。鈦金屬由于具有高強度、延展性好、耐腐蝕、無磁性等優(yōu)越性能，被廣泛用于航空航天、化工、石油、電力等領域。
除鈦合金之外，輕型合金還主要包括鋁合金和鎂合金。鋁合金使用較早，如今普及程度也較高，在汽車、輪船等領域經常出現。
而鎂合金是實用金屬當中質量最輕的，是汽車實現輕量化最重要的新材料之一。
【碳納米管】
碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。
碳納米管除了作為模具，在內部填充金屬、氧化物等物質外，還可用于納米結構電子器件、熱電材料、電池電極材料、低溫高靈敏度傳感器，生物分子載體、催化劑載體等領域。
【超導材料】
超導材料是在特定溫度下，電阻消失的材料。超導材料并不罕見，在我們生活中很多材料，如鋁、鈣、硫、磷等都具有超導特性，只是要實現這些材料的超導性就必須要達到臨界溫度、超高壓等極端條件。
近年來，超導材料所具有的零電阻、完全抗磁性和隧道效應三個特性，使之在全世界廣受關注。其最廣為人知的用途是用在電力網上，由于無電阻，電力網中損耗為零，將可以節(jié)省10%-20%因輸送而造成的電力損耗。
【半導體材料】
最近，數字家居以及物聯網的崛起惠及半導體產業(yè)的蓬勃發(fā)展。據市場研究公司IHSiSuppli報告顯示，2013年，家電半導體市場增幅達到12%，規(guī)模達到26億美元，去年這一數字為23億美元。除此之外，半導體材料涉及的產業(yè)主要包括集成電路、LED、太陽能光伏等。
【功能薄膜】
功能薄膜屬于先進高分子材料的一種，其種類較多，應用領域各異，在戰(zhàn)略新興產業(yè)中扮演重要角色。目前，被看好的功能薄膜主要有光學薄膜、光伏薄膜、鋰電池隔膜、水處理滲透膜、高阻隔包裝膜等。
【智能材料】
你想象過有一天手機揣在兜里就能充電嗎？英國的科學家利用智能材料滿足了人們的這一愿望。
今年上半年，英國沃達豐手機公司和南安普頓大學合作研制一種便捷式充電器，只要將手機與褲袋內的接駁頭相連即可充電。而該短褲是用智能面料聚合泡沫物料制成，它的作用是能將人體運動時產生的能量轉化成電能。
一般認為，智能材料擁有七大功能，包括傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應功能、自診斷能力、自修復能力和自適應能力。而這七大功能正好切合了時下火熱的可穿戴設備以及4D技術，此外該材料在醫(yī)療、軍工、建筑等領域也具有巨大的潛力。
【生物材料】
生物材料主要應用在醫(yī)學上，目前利用生物材料已經生產出除大腦以外的人體所有的器官。在市場上已經有的產品包括人工眼角膜、心臟支架、心臟起搏器、人工硬腦膜等等。
【特種玻璃】
特種玻璃包含的光伏玻璃和超薄玻璃兩個子行業(yè)也迎來發(fā)展先機。隨著移動設備產業(yè)的發(fā)展，對高性能玻璃的需求也越來越大，其中包括用于各種平板顯示器件的平板玻璃，用于光的折射、透射等方面的傳光玻璃。此外，微晶玻璃還應用在太陽能基板、集成電路基板和人工骨齒等方面。
