Inventar der 10 potentiellsten neuen Materialien - Graphen

Der "Zwölfte Fünfjahresplan" für die neue Materialindustrie weist den Weg für die zukünftige Entwicklung vieler Materialien in China. Diese Ausgabe der Financial Affairs Weekly wird die Essenz der Untersuchung und Forschung der Materialwissenschaften für einen bestimmten Zeitraum hervorheben. Listen Sie die endgültige Liste der neuen Materialforschung in drei Phasen auf.

Zu den 10 vielversprechendsten Materialien für die Zukunft, die in dieser Zeit herausgekämmt wurden, gehören: Graphen, Kohlefaser, Leichtmetalllegierungen, Kohlenstoffnanoröhren, supraleitende Materialien, Halbleitermaterialien, Funktionsfilme, intelligente Materialien, biologische Materialien und Spezialglas.

【Graphen】

Graphen ist eines der dünnsten, härtesten und leitfähigsten Nanomaterialien, die bisher gefunden wurden. Graphen heißt "schwarzes Gold" und ist "der König der neuen Materialien". Wissenschaftler sagten sogar voraus, dass Graphen "das 21. Jahrhundert vollständig verändern wird". ""

Interessanterweise wurde Graphen nicht mit "großer" Technologie geboren, sondern von zwei Wissenschaftlern an der Universität von Manchester in Großbritannien aus Graphitkristallen "geklebt".

Graphen hat das größte Potenzial, ein Ersatz für Silizium zu werden, und stellt Ultra-Miniatur-Transistoren für zukünftige Supercomputer her. Laut Experten laufen Computerprozessoren mit Graphen anstelle von Silizium hunderte Male schneller. Kürzlich fanden Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology heraus, dass Graphen unter bestimmten Bedingungen in einen topologischen Isolator mit einzigartigen Funktionen umgewandelt werden kann. Die Forschung wird voraussichtlich zu einer neuen Art der Herstellung von Quantencomputern führen.

Zweitens kann Graphen bei der Entwicklung von Superkondensatoren und lithium-ionen-batterien helfen. Nach relevanten Daten kann durch Zugabe von Graphenmaterial das gleiche Kapazitätsvolumen mehr als das Fünffache der Kapazität ausdehnen, während durch Zugabe von Graphen zur Lithiumbatterieelektrode die Leitfähigkeit erheblich verbessert werden kann. Darüber hinaus kann Graphen auch in Schaltkreisen, Touchscreens, bei der Gensequenzierung und bei der Herstellung von federleichten ultraleichten Flugzeugen, extrem robusten Körperschutzmitteln und anderen Bereichen verwendet werden.

[Kohlefaser]

Mit der Entwicklung einer kohlenstoffarmen Wirtschaft wird die Nachfrage nach Kohlefaserprodukten weiter steigen. Die Eigenschaften wie hohe Festigkeit, niedrige Dichte und niedriger linearer Ausdehnungskoeffizient von Kohlefaser machen sie in militärischen Bereichen wie dem Flugzeugbau, Industriebereichen wie Automobilen und medizinischen Geräten sowie in Sportfreizeitbereichen wie Golfschlägern und Fahrrädern beliebt.

Die Entscheidung der 18. Plenarsitzung zur Reform der Streitkräfte und der nationalen Sicherheitsbehörden hat die Erwartung des Kaufs nationaler Verteidigungs- und Sicherheitsausrüstung gestärkt, was der Entwicklung der Kohlefaserindustrie Vorteile gebracht hat. Die Nachfrage nach Kohlefasern im chinesischen Militärbereich war schon immer sehr groß. Als eines der wesentlichen neuen Materialien für moderne strategische Waffen werden Kohlefaser und ihre Verbundwerkstoffe in einer Vielzahl strategischer Raketen, Stealth-Kampfflugzeugen, modernen Schiffen und nicht tödlichen Waffen verwendet.

[Leichtmetall]

Während des 12. Fünfjahresplans wird sich China auf die Entwicklung hochfester Leichtmetallmaterialien konzentrieren. Das Projekt zielt darauf ab, bis 2015 einen großen Durchbruch bei der Entwicklung der wichtigsten neuen Legierungssorten zu erzielen und eine Produktionskapazität von 300.000 Tonnen High-End-Aluminiumlegierung, 20.000 Tonnen High-End-Titanlegierung und hochfestem Magnesiumlegierungsdruckguss zu bilden und 150.000 Tonnen Profile und Platten. 2014 ist es ein Sprintjahr für hochfeste Leichtmetalle, um das Projektziel zu erreichen. Die Sprint-Ergebnisse sind es wert, sich darauf zu freuen.

Die Titanlegierung ist eine Leichtmetalllegierung, die in modernen High-End-Waffen eine wichtige Position einnimmt.

Den Daten zufolge hat in den letzten Jahren das Massenverhältnis von Titan, das bei der Massenproduktion von Karosserien und Triebwerken von Militärflugzeugen in China verwendet wird, 25% erreicht, während das Verhältnis von F-22-Titanlegierungen 41% erreicht hat. Titanmetall wird aufgrund seiner überlegenen Eigenschaften wie hohe Festigkeit, gute Duktilität, Korrosionsbeständigkeit und Nichtmagnetismus in der Luft- und Raumfahrt, in der Chemie, im Erdöl, in der elektrischen Energie und in anderen Bereichen häufig verwendet.

Leichtlegierungen umfassen neben Titanlegierungen hauptsächlich Aluminiumlegierungen und Magnesiumlegierungen. Früher wurden Aluminiumlegierungen verwendet, die heute einen hohen Bekanntheitsgrad haben. Sie treten häufig in Automobilen, Schiffen und anderen Bereichen auf.

Magnesiumlegierung ist das leichteste der praktischen Metalle und eines der wichtigsten neuen Materialien für Automobile, um ein geringes Gewicht zu erreichen.

[Kohlenstoff-Nanoröhren]

Kohlenstoffnanoröhren sind als eindimensionale Nanomaterialien leicht und weisen perfekte hexagonale Strukturverbindungen auf. Sie haben viele abnormale mechanische, elektrische und chemische Eigenschaften.

Kohlenstoffnanoröhren können nicht nur als Formen verwendet werden, sondern auch als Innenfüllungen von Metallen, Oxiden und anderen Substanzen. Sie können auch in nanostrukturierten elektronischen Geräten, thermoelektrischen Materialien, Batterieelektrodenmaterialien, Niedertemperatur- und hochempfindlichen Sensoren, biomolekularen Trägern und Katalysatorträgern verwendet werden.

[Supraleitendes Material]

Supraleitende Materialien sind Materialien, deren Widerstand bei einer bestimmten Temperatur verschwindet. Supraleitende Materialien sind keine Seltenheit. Viele Materialien in unserem Leben wie Aluminium, Kalzium, Schwefel, Phosphor usw. haben supraleitende Eigenschaften. Um die Supraleitung dieser Materialien zu erreichen, müssen jedoch extreme Bedingungen wie kritische Temperatur und ultrahoher Druck erreicht werden.

In den letzten Jahren haben supraleitende Materialien drei Eigenschaften: Nullwiderstand, vollständige diamagnetische und Tunneleffekte, die sie weltweit weit verbreitet machen. Seine bekannteste Verwendung ist für Stromnetze. Da es keinen Widerstand gibt, ist der Verlust im Stromnetz Null, wodurch 10% bis 20% des durch die Übertragung verursachten Stromverlusts eingespart werden.

[Halbleitermaterial]

In jüngster Zeit hat der Aufstieg des digitalen Heims und des Internet der Dinge von der boomenden Entwicklung der Halbleiterindustrie profitiert. Laut dem Forschungsunternehmen IHSiSuppli wuchs der Markt für Heimelektronik 2013 um 12% auf 2,6 Mrd. USD gegenüber 2,3 Mrd. USD im Vorjahr. Darüber hinaus gehören zu den Branchen, die sich mit Halbleitermaterialien befassen, hauptsächlich integrierte Schaltkreise, LEDs und Solarphotovoltaik.

[Funktionsfilm]

Funktionelle Dünnfilme sind eines der fortschrittlichsten Polymermaterialien. Sie haben viele Arten und unterschiedliche Anwendungsbereiche und spielen eine wichtige Rolle in strategischen aufstrebenden Branchen. Derzeit umfassen die vielversprechenden Funktionsfilme hauptsächlich optische Filme, Photovoltaikfilme, Lithiumzellmembranen, Permeationsmembranen für die Wasseraufbereitung und Verpackungsmembranen mit hoher Barriere.

[Intelligentes Material]

Haben Sie sich jemals vorgestellt, dass Ihr Telefon eines Tages in der Tasche aufgeladen werden könnte? Britische Wissenschaftler haben intelligente Materialien verwendet, um diesen Wunsch zu befriedigen.

In der ersten Hälfte dieses Jahres haben Vodafone und die Southampton University gemeinsam ein praktisches Ladegerät entwickelt, das durch Anschließen des Telefons an den Stecker in der Tasche aufgeladen werden kann. Die Shorts bestehen aus intelligenten Stoffen, die Schaumstoff aggregieren. Seine Aufgabe ist es, die vom menschlichen Körper erzeugte Energie in elektrische Energie umzuwandeln.

Es wird allgemein angenommen, dass intelligente Materialien sieben Funktionen haben, einschließlich Erfassungsfunktion, Rückkopplungsfunktion, Informationserkennungs- und -akkumulationsfunktion, Antwortfunktion, Selbstdiagnosefähigkeit, Selbstreparaturfähigkeit und Anpassungsfähigkeit. Diese sieben Funktionen entsprechen genau den aktuellen Hot Wearable-Geräten und der 4D-Technologie. Darüber hinaus hat das Material ein großes Potenzial in den Bereichen Medizin, Militär, Bauwesen und anderen Bereichen.

[Biologische Materialien]

Biologische Materialien werden hauptsächlich in der Medizin verwendet. Gegenwärtig wurden biologische Materialien verwendet, um alle Organe des menschlichen Körpers mit Ausnahme des Gehirns zu produzieren. Zu den bereits auf dem Markt erhältlichen Produkten gehören künstliche Hornhaut, Herzstent, Herzschrittmacher, künstliche Dura und so weiter.

【Spezialglas】

Spezialglas enthält Photovoltaikglas und ultradünnes Glas. Zwei Teilindustrien leiteten ebenfalls die Entwicklung der ersten Gelegenheit ein. Mit der Entwicklung der Mobilgeräteindustrie ist auch die Nachfrage nach Hochleistungsglas gestiegen, einschließlich Flachglas für verschiedene Flachbildschirme und Lichttransmissionsglas für Lichtbrechung und -transmission. Darüber hinaus wird mikrokristallines Glas auch in Sonnenkollektoren, integrierten Schaltkreisen und künstlichen Knochenzähnen verwendet.

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