新材料主要服務(wù)于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)及先導(dǎo)，新材料的應(yīng)用領(lǐng)域基本集中在新興產(chǎn)業(yè)。作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)中最重要的一極，新材料是“基礎(chǔ)的基礎(chǔ)”，是國(guó)家七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)拼圖之龍骨。
根據(jù)我國(guó)當(dāng)前及未來(lái)發(fā)展的實(shí)際情況，新材料領(lǐng)域值得注意的新發(fā)展方向主要有半導(dǎo)體材料、結(jié)構(gòu)材料、高分子材料、敏感與傳感轉(zhuǎn)換材料、納米材料、生物材料及高性能復(fù)合材料。
新材料現(xiàn)階段“面目”
從“神舟十號(hào)”的飛船鑄件、3D打印高科技到我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中的衣食住行，無(wú)一不涉及新材料。但是，由于大部分新材料技術(shù)現(xiàn)階段還是被國(guó)外的企業(yè)壟斷，國(guó)內(nèi)的新材料開發(fā)還是面臨著技術(shù)壁壘的難題，“新材料之路”仍然任重而道遠(yuǎn)。
據(jù)了解，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量化的新材料包括高品質(zhì)鋼中的不銹鋼管、鈦合金、鎂合金、鋁合金、碳纖維、陶瓷基復(fù)合材料、樹脂復(fù)合材料、金屬?gòu)?fù)合材料、生物材料、新型建材、特種玻璃、特種橡膠工程材料、氟化工、有機(jī)硅、半導(dǎo)體以及稀土材料。
在不銹鋼管、碳纖維、生物材料、特種橡膠工程材料以及稀土材料遭遇技術(shù)壁壘的同時(shí)，屬于高端金屬材料的鈦合金在國(guó)內(nèi)的技術(shù)卻已經(jīng)臻于成熟，但是由于其下游主要是航空航天、船舶以及海洋工程等高端領(lǐng)域，卻遇到需求不足的困境。而用于制造飛船鑄件的鋁合金則處于改進(jìn)研發(fā)階段，還需提高深加工技術(shù)。
高性能纖維及復(fù)合材料的核心物質(zhì)陶瓷基復(fù)合材料、樹脂復(fù)合材料和金屬?gòu)?fù)合材料在國(guó)內(nèi)已經(jīng)廣泛生產(chǎn)，而特種金屬中的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)速度更已經(jīng)是國(guó)際平均水平的10倍了。
目前處于生產(chǎn)階段的新材料品種則包括高性能纖維及復(fù)合材料的核心物質(zhì)芳綸、玻璃纖維、前沿材料中的超導(dǎo)材料、新型無(wú)機(jī)非金屬材料中的先進(jìn)陶瓷和特種金屬中的稀有金屬。
而還處于研發(fā)、生產(chǎn)階段的新材料則是“新中之新”，主要有鎂合金、納米材料以及膜材料。其中，鎂合金是最具想象力的新材料，主要運(yùn)用于節(jié)能環(huán)保型的汽車以及3C產(chǎn)品中，無(wú)論是蘋果的iPhone5還是三星的S4等高端產(chǎn)品均增加了鎂合金的使用，使其外觀更輕薄和時(shí)尚。據(jù)悉，采用鎂合金替代鋼片，重量可減輕75%。此外，鎂合金還可100%簡(jiǎn)單再生使用，為“綠色環(huán)保”材料。
納米材料也不得不提及，是當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和技術(shù)前沿主要包括以碳納米管為代表的納米組裝材料;納米陶瓷和納米復(fù)合材料等高性能納米結(jié)構(gòu)材料;納米涂層材料的設(shè)計(jì)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。
新物質(zhì)“玄機(jī)”
400種新物質(zhì)各有千秋，但是，最有神秘感的可能還是正處于研發(fā)階段的那些尚未跨出實(shí)驗(yàn)室大門的物質(zhì)。
比如，屬于鎂合金的耐高溫耐疲勞鎂合金，目前涉及的國(guó)內(nèi)研究所有上海交通大學(xué)(研究所);屬于納米材料的碳納米管和石墨烯，雖然目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)攻關(guān)了碳納米管的技術(shù)壁壘，但是成本仍然偏高，獲得商業(yè)化應(yīng)用，但缺乏量產(chǎn)技術(shù)，如果未來(lái)進(jìn)一步降低成本，汽車領(lǐng)域會(huì)有大變化。
石墨烯更加不用多說的，作為21世紀(jì)最有看頭的新材料，已經(jīng)是“未出家門，聞名在外”。據(jù)最新消息稱，奧地利、德國(guó)和俄羅斯的科學(xué)家們合作研發(fā)出一種新方法，可以很好地讓“神奇材料”石墨烯同現(xiàn)有占主流的硅基技術(shù)“聯(lián)姻”，制造出在半導(dǎo)體設(shè)備等領(lǐng)域廣泛運(yùn)用的石墨烯-硅化物。
石墨烯如果取代硅，有望讓計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度快數(shù)百倍。其次，石墨烯有望引發(fā)觸摸屏和顯示器產(chǎn)品的革命，制造出可折疊、伸縮的顯示器件。再次，石墨烯可以推動(dòng)超級(jí)電容器發(fā)展，使得同等體積的電容擴(kuò)充5倍以上的容量。此外，石墨烯加入鋰電池電極中能夠大幅提高導(dǎo)電性能。石墨烯因其超出鋼鐵(行情專區(qū))數(shù)十倍的強(qiáng)度，也有望被用于制造紙片般的超輕型飛機(jī)材料、超堅(jiān)韌的防彈衣和“太空電梯”的纜線，在這些領(lǐng)域?qū)⒁l(fā)革命性的突破。
而納米材料中，與我們生活息息相關(guān)的小分子團(tuán)水、抗PM2.5衣服、生物芯片、基因芯片、納米醫(yī)用支架等也是值得期待的新物質(zhì)。
作為神州系列飛船返回艙艙門、醫(yī)用碳纖維床板、接觸軌玻璃鋼絕緣防護(hù)系統(tǒng)、有機(jī)復(fù)合絕緣子芯棒等產(chǎn)品材料的樹脂復(fù)合材料和鋁合金一樣，都“親身經(jīng)歷”了“神舟十號(hào)”成功發(fā)射這一舉世矚目的創(chuàng)舉。目前國(guó)內(nèi)涉足樹脂復(fù)合材料的研究機(jī)構(gòu)主要包括了中航工業(yè)北京航空材料研究院、國(guó)家級(jí)樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造技術(shù)研究應(yīng)用中心、哈爾濱玻璃鋼研究院、北京航空航天等研究機(jī)構(gòu)等，而涉足鋁合金的研究機(jī)構(gòu)主要有沈陽(yáng)鑄造研究所。
還有3D打印、4D打印、3D膜等，都是一些新鮮好玩的物質(zhì)，未來(lái)的世界會(huì)被這些看起來(lái)小小的新物質(zhì)改變。
總而言之，新材料的“玄機(jī)”就在于“蝴蝶效應(yīng)”，可能就是那么微妙的一種基礎(chǔ)物質(zhì)，改變的將是整個(gè)傳統(tǒng)工業(yè)甚至我們的生活狀態(tài)。
