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百變大咖、刀槍不入、吐云吐霧,盤點三款改變世界的新材料
文章來源:賢集網     更新時間:2023-12-11 14:35:07
新材料是指新近發展或正在發展的具有優異性能的結構材料和有特殊性質的功能材料。結構材料主要是利用它們的強度、韌性、硬度、彈性等機械性能,如新型陶瓷材料,非晶態合金(金屬玻璃)等;功能材料主要是利用其所具有的電、光、聲、磁、熱等功能和物理效應。



新材料是人類生存的物質基礎,每種新材料的出現和應用都將伴隨著現代科學技術的巨大飛躍。從現代科技史上可以看出,每一項重大科技突破都在很大程度上取決于相應新材料的發展。因此,新材料是現代科技發展的基礎,新材料技術被稱為“發明之母”和“產業糧食”。



隨著現代各領域前端技術的不斷發展,新材料的發展進步對各領域的生產技術推動明顯。數據顯示,我國新材料產業市場規模由2016年的2.3萬億元增長至2019年的4.5萬億元,至2022年我國新材料產業市場規模已達8萬億元。未來,我國加快發展新一代信息技術、高端裝備制造、新能源和新能源汽車等戰略性新興產業,實施國民經濟和國防建設重大工程,需要新材料產業提供支撐和保障,為新材料產業發展提供了廣闊的市場空間。



我們正在經歷第四次工業革命,這是人類文明史上繼蒸汽技術革命、電力技術革命、信息技術革命之后又一次重大飛躍,新計算技術、物聯網技術、人工智能、先進材料、生物技術、空間技術等取得了空前快速的發展。其中材料科學的發展進步,深刻影響著我們的衣、食、住、用、行。



1、“刀槍不入”的 碳納米管



碳納米管是由呈六邊形排列的碳原子構成的一維納米材料,它與金剛石、石墨、富勒烯(一種完全由碳組成的中空分)等一樣同屬于碳家族成員。這種由碳原子層卷曲而成的碳管,管壁厚度只有幾納米,管直徑也只有幾納米至幾十納米,幾萬個并排起來才有人的一根頭發絲粗。







碳納米管號稱“超級纖維”,它的密度僅為鋼的1/6,但抗拉強度卻是鋼的100倍。用碳納米管制成高強度碳纖維材料,再用這種材料生產出輕便且能“刀槍不入”的防彈背心,即使是武俠小說《射雕英雄傳》中桃花島的鎮島之寶“軟猬甲”,也不能與之媲美。



碳納米管因其獨特的結構和物理化學性質,成為最有前景的新材料之一,在信息儲存、電子器件、儲能、航空航天等領域具有廣泛的應用。



2、能夠“呼吸”的 貯氫合金



貯氫合金是在一定溫度和壓力下,能可逆地吸收和釋放氫的合金。它仿佛能呼吸一樣,可以吸入和呼出氫氣。



因此,可以采用貯氫合金來儲能,為航天器、潛艇、燃料電池汽車等提供動力。更重要的是,它儲氫密度高、能源損耗低,且不需要龐大而笨重的鋼制容器,使用、存儲和運輸都極為安全方便。



在未來的能源結構中,氫能是最具發展潛力的清潔能源之一,會“呼吸”的貯氫合金有望為人類“呼出”一個低碳環保、綠色亮麗的生態環境!



3、“百變大咖”的 電致變色材料



電致變色材料在外電壓驅動下,其光學屬性能夠發生可逆和持久穩固的變化,外觀上則表現為顏色和透明度的可逆變化。究其原理,主要是透明導電層、電解質層、離子存儲層等相互配合,實現變色功能。







在手機領域,人們就曾使用電致變色材料——只要輕輕敲擊,即可實現手機外殼變色,還可以自定義顏色。在建筑方面,使用電致變色玻璃制成的窗戶,能根據溫度、日照自動調節顏色和透光度,可實時保護隱私,還能帶來冬暖夏涼的效果。電致變色材料還可用于生產防眩目后視鏡、飛機舷窗、汽車天窗等。



新成果層出不窮,新材料日新月異。在材料科學領域里,人類正在不斷創造奇跡,未來也會創造出更多奇跡,讓我們拭目以待!



文章來源: 中國化工信息周刊,知識就是力量雜志

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