新材料新工艺

新材料新工艺新材料新工艺的界定新材料新工艺是指那些新出现或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料和加工工艺。新材料与传统材料之间并没有截然的分界，新材料在传统材料基础上发展而成，传统材料经过组成、结构、设计和工艺上的改进从而提高材料性能或出现新的性能都可发展成为新材料。新材料新工艺的分类新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域。同传统材料一样，新材料可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类，不同的分类之间相互交叉和嵌套，目前，一般按应用领域和当今的研究热点把新材料分为以下的主要领域：

电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料（含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等）、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等电子信息材料电子信息材料是指在微电子、光电子技术和新型元器件基础产品领域中所用的材料，主要包括单晶硅为代表的半导体微电子材料；激光晶体为代表的光电子材料；介质陶瓷和热敏陶瓷为代表的电子陶瓷材料；钕铁硼（NdFeB）永磁材料为代表的磁性材料；光纤通信材料；磁存储和光盘存储为主的数据存储材料；压电晶体与薄膜材料；贮氢材料和锂离子嵌入材料为代表的绿色电池材料等。这些基础材料及其产品支撑着通信、计算机、信息家电与网络技术等现代信息产业的发展。电子信息材料电子信息材料的总体发展趋势是向着大尺寸、高均匀性、高完整性、以及薄膜化、多功能化和集成化方向发展。当前的研究热点和技术前沿包括柔性晶体管、光子晶体、SiC、GaN、ZnSe等宽禁带半导体材料为代表的第三代半导体材料、有机显示材料以及各种纳米电子材料等。电子信息材料英国剑桥显示科技公司（CDT）宣布该公司在OLED技术开发方面取得了重要进展，推出了多个14英寸全彩显示器。该系列显示器是在剑桥显示科技公司开发中心生产的，清晰度为1280x768，三原色，相当于三百万象素或三千万喷墨点。该系列面板采用的是无定形的硅底板材料，应用了多喷嘴技术，总共128个，无隔行。该项技术的开发巩固了CDT公司的OLED技术地位，使得该技术成为最佳的显示技术，制作高品质P-OLED的时间降低了。电子信息材料“薄膜电视”的出现，让令人类挑剔的视觉系统又有了被极大满足的可能。与其他显示技术相比，“薄膜电视”所采用的OLED屏幕能够出现更加“炫”的色彩；从侧面也能看清楚图像的超宽视角(最宽可达165度)；响应速度更快(1000倍于液晶的刷新)；薄到2毫米以下，甚至可以设计成能被卷起来塞在房间的某个角落的“幕布”......更重要的是，OLED能够发光而不像液晶一样需要背光源。新能源材料新能源和再生清洁能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一，新能源包括太阳能、生物质能、核能、风能、地热、海洋能等一次能源以及二次电源中的氢能等。新能源材料则是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料。主要包括储氢电极合金材料为代表的镍氢电池材料、嵌锂碳负极和LiCoO2正极为代表的锂离子电池材料、燃料电池材料、Si半导体材料为代表的太阳能电池材料以及铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。新能源材料当前的研究热点和技术前沿包括高能储氢材料、聚合物电池材料、中温固体氧化物燃料电池电解质材料、多晶薄膜太阳能电池材料等。新能源材料日本NEC公司近日开发出可以卷起来的超薄型充电电池，这种电池不含金属，利用有机材料制成，30秒可完成充电，可广泛应用于IC卡和电子纸等薄型电子装置。新电池只有0.3毫米厚，电压3.7伏，和锂离子电池相同。制造电池使用的原材料是一种塑料，称为“有机游离基材料”，加工成薄膜后安装上电极制成充电电池。这种电池柔韧性很强，用手可以卷成圆筒状。电池植入IC卡成为内置电源后，可使IC卡通过无线方式向远处传递信息，将给人的生活带来很多方便，例如，只要把可作为车票使用的IC卡装入衣服口袋里，就可以在剪票口顺利通过。另外，该电池也可以作为电子纸的电源使用，使电子纸显示装置更薄更轻。

新能源材料日本东芝公司日前宣布推出两款采用燃料电池的MP3随身听原型机，其中一款是闪存产品，一款是微型硬盘产品，分别采用了输出功率为100mW和300mW的燃料电池。300mW燃料电池的三围尺寸是60x75x10mm，播放器的三围是65×125×27mm，带电池重量为270g。燃料电池容量为10ml，一次充电后可以维持60小时的运作。从指标上看的确远远超过目前采用锂电池的MP3随身听。纳米材料纳米材料是指由尺寸小于100nm（0.1-100nm）的超细颗粒构成的具有小尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。纳米材料的概念形成于80年代中期，由于纳米材料会表现出特异的光、电、磁、热、力学、机械等性能，纳米技术迅速渗透到材料的各个领域，成为当前世界科学研究的热点。按物理形态分，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体和纳米相分离液体等五类。尽管目前实现工业化生产的纳米料主要是碳酸钙、白炭黑、氧化锌等纳米粉体材料，其它基本上还处于实验室的初级研究阶段，大规模应用预计要到5-10年以后，但毫无疑问，以纳米材料为代表的纳米科技必将对二十一世纪的经济和社会发展产生深刻的影响。纳米材料当前的研究热点和技术前沿包括：以碳纳米管为代表的纳米组装材料；纳米陶瓷和纳米复合材料等高性能纳米结构材料；纳米涂层材料的设计与合成；单电子晶体管、纳米激光器和纳米开关等纳米电子器件的研制、C60超高密度信息存贮材料等。闪盘作为存储工具经常传来传去使用者互相交换使用，为病菌传播提供了有利的条件；全新的纳米合金钢中的纳米物质有效的起到抗菌杀菌的作用；可有效的将闪盘表面95%的细菌全面杀灭；现代的“易闪.晶”闪盘就引入了纳米镜面概念，首开纳米移动存储产品先河，小巧玲珑、晶莹剔透，让所有目击者都为之眼前一亮，并且它采用的是双镜面设计，正反两面都同样出色。ABS工程塑料优点是造价低，手感不错，但散热性差、不结实。合金材料分为铝镁合金和钛合金，铝合金是目前轻薄数码产品中经常用到的一种材质，它散热好、轻巧结实，但容易划伤，同等配置产品要比ABS工程塑料的要贵。另外，最大的缺点是该材质极难去除油性较重的如圆珠笔、油性水笔等留下的字迹。纳米材料纳米材料纳米改性材料钢塑复合管是将纳米材料掺入塑料当中，利用其特殊韧性对超高分子量聚乙烯、聚氨酯、尼龙等工程塑料材料进行改性，使其具有更高的拉伸强度。将这些改性后的材料内衬于钢管内壁，使这种钢塑复合管不仅具有了高强度，同时大幅度地提高了内壁的韧性，使其具有了弹性体特性，当固体和液体介质冲击复合层时，复合层只存在暂时的收缩，质量不会因受冲击而减少，磨损相当小。当外力消失后，复合层又恢复了原状，这种\'以柔克钢\'的特性，大大减轻了介质对管壁的强烈冲刷，从而减轻了介质对管道内壁造成的直接损耗，因而该产品在电力、煤炭、冶金、化工、矿山等行业中固体物质的运输中具有独特的优势。纳米材料雅戈尔的纳米结合VP免烫衬衫在工艺技术上有了新突破。不小心泼倒的水和油污在纳米VP免烫衬衫上不会轻易沾上。通过运用无树脂最纯形式交联技术的理论，用微电脑精确控制的蒸汽喷雾来处理衣服，使化学助剂分布所有的地方，达到快速加热和有效控温的抗皱效果。VP加工适合于任何处理，使之保持最佳成衣形状的完美，既完整的保留纤维的自然特性，还增加了独具价值的功能特点。

纳米材料未来新秀纳米电视

纳米碳管也是一种良好的导电体。纳米碳管却可在低伏特下就做到同样效果。不少科学家试图将纳米碳管应用在超亮度的户外灯、X光机上。众多电子产品开发商正在研发纳米科技彩色平面电视。纳米电脑前景诱人芯片一直是电子电脑产品的主要核心材料。但是近年来，芯片的发展开始陷入瓶颈，电子技术界不得不努力研发替代产品。例如以有机分子作为电晶体或量子电脑等，而最新发现的对象就是纳米碳管。它不但体积符合要求，而且电极性质亦能够支持目前的半导体物料，可与传统芯片技术结合。

先进复合材料复合材料是由两种或多种性质不同的材料通过物理和化学复合，组成具有两个或两个以上相态结构的材料。该类材料不仅性能优于组成中的任意一个单独的材料，而且还可具有组分单独不具有的独特性能。先进复合材料复合材料按用途主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。结构复合材料主要作为承力结构使用的材料，由能承受载荷的增强体组元（如玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金属、天然纤维、织物、晶须、片材和颗粒等）与能联结增强体成为整体材料同时又起传力作用的基体组元（如树脂、金属、陶瓷、玻璃、碳和水泥等）构成。结构材料通常按基体的不同分为聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳基复合材料和水泥基复合材料等。功能材料是指除力学性能以外还提供其它物理、化学、生物等性能的复合材料。包括压电、导电、雷达隐身、永磁、光致变色、吸声、阻燃、生物自吸收等种类繁多的复合材料，具有广阔的发展前途。未来的功能复合材料比重将超过结构复合材料，成为复合材料发展的主流。先进复合材料未来复合材料的研究方向主要集中在纳米复合材料、仿生复合材料、和发展多功能、机敏、智然复合材料等领域。先进复合材料日本东北大学多元科学技术研究所与宇部兴产公司共同研发出下一代耐热结构材料，具有在1500摄氏度高温下也能承受1400兆帕压力的特点，作为汽车和飞机等的耐热零部件，将有广阔的使用前景。新材料是由氧化铝、钇铝石榴石和氧化锆3种材料构成的结晶体。据称，作为耐热结构材料，迄今为止虽然利用钇铝石榴石与蓝宝石的结晶体，达到了在1500摄氏度高温下可承受600兆帕的压力，但还没有开发出可以承受超过1000兆帕压力的耐热结构材料。此次开发的耐热结构材料具有纳米规格的微细组织结构的特点，在1500摄氏度的高温下具有很高的耐压强度。先进复合材料新型聚四氟乙烯材料具有良好的耐化学腐蚀性能和抗蠕变性能，而且它的耐久性和耐磨损性能都比较好。杜邦公司利用这种耐高温型特氟隆材料，以及经过特殊处理的碳纤维增强材料制成的特种复合材料不但耐久性和耐磨性好，而且在高温下的机械性能保持率较高。

生态环境材料生态环境材料是在人类认识到生态环境保护的重要战略意义和世界各国纷纷走可持续发展道路的背景下提出来的，是国内外材料科学与工程研究发展的必然趋势。一般认为生态环境材料是具有满意的使用性能同时又被赋予优异的环境协调性的材料。生态环境材料这类材料的特点是消耗的资源和能源少，对生态和环境污染小，再生利用率高，而且从材料制造、使用、废弃直到再生循环利用的整个寿命过程，都与生态环境相协调。主要包括：环境相容材料，如纯天然材料（木材、石材等）、仿生物材料（人工骨、人工器脏等）、绿色包装材料（绿色包装袋、包装容器）、生态建材（无毒装饰材料等）；环境降解材料（生物降解塑料等）；环境工程材料，如环境修复材料、环境净化材料（分子筛、离子筛材料）、环境替代材料（无磷洗衣粉助剂）等。生态环境材料生态环境材料研究热点和发展方向包括再生聚合物（塑料）的设计、材料环境协调性评价的理论体系、降低材料环境负荷的新工艺、新技术和新方法等。生态环境材料美国科学家最近发明了一种利用废旧塑料和木材废料制造复合木材的新方法。该方法中应用了一种可有效连接塑料和木纤维的特殊分子。由于塑料制品的大量使用，废旧塑料的回收利用成为世界研究的重点，各国科研人员都在研究如何将塑料与各种天然纤维相混合制造新型材料，因为这类产品将有很好的弹性和耐用性。但由于塑料具有亲油性，而木纤维等却是亲水的，如何将两种不同类型的材料粘合在一起，在技术上有相当大的难度。利用一种特殊设计的接枝共聚物分子，可将塑料和木材废料有效地粘合。研究人员在实验中将细木条外涂覆上该分子，然后将塑料酸奶瓶切成细条扣与木条进行混合，再将混合物放入机器进行加热和挤压处理，最终获得了一种坚固的褐色新材料。

生态环境材料饱含淀粉质的玉米经过现代生物技术可生产出无色透明的液体——乳酸，再经过特殊的聚合反应过程生成颗粒状高分子材料——聚乳酸。从玉米中提取的聚乳酸颗粒称为“玉米塑料”，可代替化工塑料粒子，根据不同需要制成建筑墙体板材、包装材料、纺织面料、日用器具、农用地膜、地毯、医用材料、汽车内饰和家庭装饰品等。由这种生物高分子材料制成的物品，废弃后可采用堆肥填埋处理，在自然界微生物的作用下彻底分解为水和二氧化碳，并可当作有机肥施入农田成为植物养料。生态环境材料冈正子认为时尚是一种生活方式，因此她设计的服装与生活方式息息相关，在面料上要求不但易清洗，而且方便、健康，是设计师心情的自然流露，寻求天然的面料及素材，从植物中提取我们需要的原材料，减少二氧化碳的污染。“亚洲有着丰富的自然资源，把自然资源和时尚结合，这是我们面对世界的机会，因此，环保是我追求的设计主题。”

冈正子说。

生物医用材料生物医用材料是一类用于诊断、治疗或替换人体组织、器官或增进其功能的新型高技术材料，是材料科学技术中的一个正在发展的新领域，不仅技术含量和经济价值高，而且与患者生命和健康密切相关。近10多年以来，生物医用材料及制品的市场一直保持20％左右的增长率。生物医用材料生物医用材料按材料组成和性质分为医用金属材料、医用高分子材料、生物陶瓷材料和生物医学复合材料等。金属、陶瓷、高分子及其复合材料是应用最广的生物医用材料。按应用生物医用材料又可分为可降解与吸收材料、组织工程材料与人工器官、控制释放材料、仿生智然材料等。生物医用材料生物医用材料的研究和发展方向主要为：（1）改进和发展生物医用材料的生物相容性评价

（2）研究新的降解材料

（3）研究具有全面生理功能的人工器官和组织材料

（4）研究新的药物载体材料

（5）材料表面改性的研究生物医用材料纳米人工骨是在对人骨骨痂和胚胎骨的分级结构和生物矿化过程的多年研究基础上发明的新型骨材料。它与原有传统人工骨材料的最大区别在于，修复后的骨头和人体骨完全一样，不会在体内留下植入物。它仿照人类的骨头生成的机理，采用自组装方法制备纳米晶羟基磷灰石或胶原复合的生物硬组织修复材料，使复合材料具有纳米级别的天然骨分级结构和天然骨的多孔结构。而使用各种以金属、陶瓷或高分子制造的人工骨替代材料在生物相容性、生物活性、生物可降解性及与被植入者原有的骨的力学匹配性等方面都有各自的缺点。纳米人工骨走向市场，对这些问题的探索提供了一条新的途径。生物医用材料Z型血管内支架及输送器用来治疗腔静脉狭窄获堵塞。支架采用316L或317L医用不锈钢制作，采用激光焊接工艺，具有较好的弹性和径向支撑力和耐腐蚀能力.生物医用材料冠脉支架和输送器采用316L医用不锈钢制成，用于治疗冠状动脉的狭窄或闭塞。支架采用高精度激光切割工艺，具有较好的柔顺性、径向支撑力和较小的弹性回缩。输送器具有良好的推送性、追踪和通过能力。智能材料20世纪80年代中期人们提出了智能材料（SmartMaterials或者IntelligentMaterialSystem）的概念：智能材料是模仿生命系统，能感知环境变化并能实时地改变自身的一种或多种性能参数，作出所期望的、能与变化后的环境相适应的复合材料或材料的复合。智能材料智能材料是一种集材料与结构、智然处理、执行系统、控制系统和传感系统于一体的复杂的材料体系。它的设计与合成几乎横跨所有的高技术学科领域。构成智然材料的基本材料组元有压电材料、形状记忆材料、光导纤维、电（磁）流变液、磁致伸缩材料和智然高分子材料等。智能材料智然材料的出现将使人类文明进入一个新的高度，但目前距离实用阶段还有一定的距离。今后的研究重点包括以下六个方面：（1）智能材料概念设计的仿生学理论研究

（2）材料智然内禀特性及智商评价体系的研究

（3）耗散结构理论应用于智能材料的研究

（4）机敏材料的复合-集成原理及设计理论

（5）智能结构集成的非线性理论

（6）仿人智然控制理论智能材料德国正在发明一种以太阳能为能源的新型化学纤维智能材料，可将手机和电子记事本直接在衣服上接通。这种可与微电脑连接的高科技衣服现已研制出样品，这种新纤维和袖珍太阳能计算器一样，由3层薄薄的硅酮材料组成，外层是阴阳两极导体。当构成光线的光子与含有大量电子的第一层材料接触时，电子会向电子量稍少的下两层材料里移动，形成电流。科学家这次采用了一种新技术，将非晶体状硅酮以圆筒形式合成，从而能很容易地制成柔软的太阳能导线，并能织入任何质地的衣料。这种太阳能导线能抵卸紫外线，耐热，且可在洗衣机中洗涤。智能材料据美国国家宇航局官员发布消息称，该局下属的一个研究机构目前正在对鸟类和昆虫的飞行技术进行研究，准备在此基础上，利用一些最先研制的带有特殊属性的“智能”材料制造出全新的“空中轿车”。麦克格温的目标就是设计和研制出可以象鸟类和昆虫那样自由地在空中飞行的“轿车”

.具有自我修复能力、能够象生物组织一样做出反应的的柔软的机翼、能够兼具战斗机灵活性的多用途轰炸机以及成群出没的微型无人驾驶飞机，这听起来有些象科幻小说中的离奇想法，但是未来几十年里的下一代科学技术将使这些成为可能。这一飞跃的核心就是这类具有特殊属性的“智能”材料－－能够按指令弯曲、“感觉”压力并能在磁场中从液态变为固态。

高性能结构材料结构材料指以力学性能为主的工程材料，它是国民经济中应用最为广泛的材料，从日用品、建筑到汽车、飞机、卫星和火箭等，均以某种形式的结构框架获得其外形、大小和强度。钢铁、有色金属等传统材料都属于此类。高性能结构材料一般指具有更高的强度、硬度、塑性、韧性等力学性能，并适应特殊环境要求的结构材料。包括新型金属材料、高性能结构陶瓷材料和高分子材料等。高性能结构材料当前的研究热点包括：高温合金、新型铝合金和镁合金、高温结构陶瓷材料和高分子合金等。高性能结构材料使用碳纤维制造，比金属制汽车轻一半，且更省油。高性能结构材料镁材料再次成为人们关注的焦点。镁最大的魅力就是质轻。比重只有铁的1/4、铝的2/3。众所周知，镁以其良好的振动吸收性和电磁屏蔽性，被广泛应用于笔记本PC及数码相机的机身等。但另一方面，与其他金属相比，镁材料成形困难且成本高、表面处理技术也有待进一步提高。不过，目前这些问题都将被迅速解决。在镁材料上涂上生漆制成的鞋拔新型功能材料功能材料是指表现出力学性能以外的电、磁、光、生物、化学等特殊性质的材料。除前面介绍过的信息、能源、纳米、生物医用等材料外，新型功能材料主要还包括高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等。新型功能材料当前的研究热点包括：纳米功能材料、纳米晶稀土永磁和稀土储氢合金材料、大块非晶材料、高温超导材料、磁性形状记忆合金材料、磁性高分子材料、金刚石薄膜的制备技术等。新型功能材料光激发环保蓄能发光材料通过鉴定.该项目利用稀土，以铝镁锶盐为基质，以稀土元素为激活剂，经配料研磨、微波混料、高温热固相反应等工艺过程，生产高性能的新型稀土发光材料，具有节能、环保、安全、应用范围广等特点。该产品不含有任何放射性元素，对人体无害，对环境无污染，并且在发光亮度上完全超过了传统硫化锌产品的发光量级，其性能已达到了实用推广阶段，可广泛应用于工业、农业、铁路、公路等领域。新型功能材料磁致伸缩智能材料的主流是稀土磁致伸缩材料，稀土超磁致伸缩材料是近期才发展起来的一种新型功能材料。这种材料在电磁场的作用下可以产生微变形或声能，也可以将微变形或声能转化为电磁能。在国防、航空航天和高技术领域应用极为广泛。它具有磁致伸缩值大，机械响应速度快和功率密度高特点。对于磁致伸缩智能材料的应用，美国位居各国之首，其成功标志在于开发出了一系列用于军事目的的尖端产品，如美国已成功地将其应用于舰艇水下声纳探测系统以及导弹发射控制装置等。但是我国对磁致伸缩智能材料新产品的开发还处于起步阶段，如中国长江水利委员会应用这种材料，开发出了大功率岩体声波探测器，应用于三峡工程和地球物理勘探化工新材料化工新材料是应用在化工、石油等领域的基础原材料，主要包括有机氟材料、有机硅材料、高性能纤维、纳米化工材料、无机功能材料等。纳米化工材料和特种化工涂料是近年来的研究热点。化工新工艺附聚法ABS技术是目前世界ABS生产中最先进的合成方法，也是ABS树脂生产厂家努力开发的主要目标。该技术有效缩短了ABS合成周期，附聚技术灵活，适用范围宽，工艺平稳，过程易于控制，产品性能稳定，重复性好；利用该技术生产的附聚法ABS树脂具有胶含量高、外观及着色性好等特点；该生产技术所产生的三废，利用现有的处理装置可以实现达标排放。化工新材料透明阻燃聚碳酸酯材料问世.它是由聚碳酸酯和新开发的硅系阻燃剂组成的配混料,不含卤素阻燃剂,具有高度安全性、强度和可回收性。而新一代的这种产品性能更为优越，不仅能满足透明电子产品的需要，而且能满足制品厂面临的日益提高的安全性和环境保护的要求。新一代NuCycle阻燃性达UL94V－0级,而且透明度非常高，这是靠改性硅烷阻燃剂来达到既透明又阻燃的优良性能。NuCycle回收后仍保持材料的安全性、耐热性和机械性能，制品可以做得更轻、更薄、具有市场竞争力。所用硅烷阻燃剂结构与一般硅院化合物不同,且可以微细、均匀分散于树脂中,阻燃效率高、燃烧和加工时不会产生有毒物质。

新型建筑材料新型建筑材料主要包括新型墙体材料、化学建材、新型保温隔热材料、建筑装饰装修材料等。其中化学建材包括建筑塑料、建筑涂料、建筑防水、密封材料、隔热保温材料、隔声材料、特种陶瓷、建筑胶粘剂等，是我国"十五"期间要重点发展的新型建筑材料。新型建筑材料平时像普通房子，但在遭水灾时可浮起来。新型建筑材料新钢钒为北京奥运工程建筑用钢中标单位首钢提供了大量钒氮合金产品，用作炼钢添加剂为北京奥运工程量身定制高性能建筑用钢，在钢中添加钒氮合金等钒产品后，普通钢材将变成含钒特殊钢材，北京奥运会“鸟巢”工程的用钢量将从原来的8万余吨减少到4万余吨，用钢量减少了一半。同时，其他奥运场馆也将使用含钒钢材，以减少用钢总量，从而达到“瘦身”的目的。奥组委有关人士表示，奥运场馆建设的用钢量虽然减少，但其安全性反而更有保障，这是因为钢材中添加了钒氮合金、钒铁等添加剂后，钢材的强度和抗震性能增强了。钒氮合金、钒铁是