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2017新材料行业10大最新技术,哪个最吸引你?

日期: 2018-01-19
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随着金秋十月的到来,2017正式进入尾声,各位材料圈的小伙伴,还记得年初时立下的Flag吗?不管你的清单上完成了多少,材料界的大牛们可没闲着,2017年以来,新材料领域不断涌现出新的技术成果,下面小编就带大家一起盘点今年十大材料新技术。



超纳双相镁合金



2017新材料行业10大最新技术,哪个最吸引你?

研究团队成员演示新型材料性能实验  

图片来源:新华网


团队:港城市大学吕坚教授研究组


材料简介:超纳双相-玻璃纳米晶(Supra-nano-dual-phase glass-crystal)镁合金具备3.3 GPa的超高强度,达到了近理论值E/20(其中,E为材料的杨氏模量,尺度小于10 nm被定义为超纳尺寸)。


材料优势:生物可降解镁合金可植入生物体,在病患消除后这种材料可被体液降解,从而避免了二次手术所增加的痛楚,同时镁又是对生物体有益的元素,可促进病患的恢复。然而商用镁合金的最大问题便是强度低,耐磨差。


材料应用:可制成涂层加在人体膝盖、臀部的人工关节上,提高关节的抗磨损和抗腐蚀能力,降低患者对人工关节金属敏感的风险。同时也可应用在微机电系统,延长系统寿命。



耐3000℃烧蚀新材料


2017新材料行业10大最新技术,哪个最吸引你?

超高音速飞行器在大气中飞行  

图片来源:新华社

团队:中南大学粉末冶金国家实验室熊翔教授团队


材料简介:这种陶瓷是一种多元含硼单相碳化物,具有稳定的碳化物晶体结构,由Zr、Ti、C和B四种元素组成。研发团队采用熔渗工艺将多元陶瓷相引入到多孔炭/炭复合材料中,进而获得一种非常有潜力的新型Zr-Ti-C-B陶瓷涂层改性的炭/炭复合材料。


材料优势:这种新型陶瓷涂层及其复合材料可耐3000℃烧蚀,这一发现有可能为高超声速飞行器的研制铺平道路。


材料应用:飞行速度等于或大于5倍声速时,飞行器的关键结构部件能够承受住剧烈的空气摩擦和高达2000-3000℃,中南大学新发现的超高温陶瓷涂层及其复合材料可为上述部件提供较好的保护。



2.2GPa超高强钢



2017新材料行业10大最新技术,哪个最吸引你?

超高强度钢在汽车轻量化中的应用 

图片来源:材料性能和测试

团队:北京科技大学吕昭平教授团队


材料简介:吕昭平教授团队基于晶格错配和高密度纳米析出的理念,设计并制备出超高强马氏体时效钢,强度最高达2.2GPa,还具有很好的塑性(大约8.2%)。而且由于采用廉价质轻的Al等元素代替高成本的Co、Ti等合金元素,还能大幅度削减成本。


材料优势:材料屈服强度进入2GPa的超高范围时,进一步改善材料延展性的难度几乎是成倍提高,高强高韧马氏体钢是满足轻量化及节能减排的重要手段。


材料应用:具有超高强度的金属材料通常应用于汽车、航空及国防工业等极高载荷等茍刻条件,这种结构材料除了要求超高强度,通常也要求良好的延展性和韧性,以便能够实现零部件精准成型,并可防止出现材料和部件的意外失效。



超强纳米陶瓷铝合金




2017新材料行业10大最新技术,哪个最吸引你?

 纳米陶瓷铝合金 

图片来源:劳动报


团队:上海交大材料科学与工程学院教授王浩伟团队


材料简介:采用“原位自生技术”,通过熔体控制自生,陶瓷颗粒的尺寸由几十微米降低到纳米级,突破了外加陶瓷铝基复合材料塑性低、加工难等应用瓶颈,研制出超强纳米陶瓷铝合金,让铝里“长”出陶瓷。


材料优势:纳米陶瓷铝合金重量轻,且具有高刚度、高强度、抗疲劳、低膨胀、高阻尼、耐高温等特点,有望带动航空、汽车、高铁领域步入更轻、更节能的新材料时代。


材料应用:目前纳米陶瓷铝合金已经用于天宫一号、天宫二号、量子卫星、气象卫星等关键部件翱翔于太空。同时,应用于内燃机活塞和汽车关键部件,不仅能有效减重,还可以节能减排、提高安全性。



多功能材料之王



2017新材料行业10大最新技术,哪个最吸引你?

对氧化还原试剂以及电压的响应 

图片来源:清华大学

团队:清华大学化学系危岩与吉岩领导的研究小组


材料简介:团队设计出了一种智能响应性高分子材料,竟然有着六种(热、电、光、pH、金属离子与氧化还原剂)响应模式,而以往将三种响应性集合起来就已经是难上加难了,同时它兼具自修复、智能响应、形状记忆等多种功能,堪称“多功能材料之王”。


材料优势:通过简单的制备即可得到具有多种功能的聚合物,并且价格低廉,容易量产,对于多功能材料的开发有着重要的启示作用。


材料应用:低聚苯胺具有光热转变的性质,因此可以将光作为热的来源,此为光响应性。并且可以利用光来作为材料的修复刺激源;低聚苯胺还具有可逆地被质子化的性质,也就是具有pH响应的性质。表现为对其他几种响应性有影响;带有低聚苯胺的材料有着氧化还原试剂响应性,以及电氧化还原性。



石墨烯包覆海绵



2017新材料行业10大最新技术,哪个最吸引你?

焦耳热辅助GWS快速清理水面高粘度原油的示意图  

图片来源:中国科学院

团队:中国科学技术大学化学与材料科学学院教授俞书宏团队


材料简介:设计出一种具有原位加热和油水分离功能的石墨烯海绵,降低了原油粘度并提高原油吸附速率(吸附时间降低了94.6%)。


材料优势:海上石油泄漏时,短短几小时内,石油黏度就会增加上百倍,目前的疏水亲油性质的多孔吸附剂材料难以快速吸附浮油。原位调节石油流变性并最终实现石油的快速清理是一个原创性的概念,开启快速清理水面高粘度浮油的新纪元


材料应用:快速清理水面高粘度浮油;未来的智能复合材料还可以吸附乳化的高粘度石油以及水下超重质石油或者沥青。



90%纯度碳纳米管水平阵列



2017新材料行业10大最新技术,哪个最吸引你?

碳纳米管 

图片来源:RUSSIA BEYOND


团队:北京大学化学与分子工程学院和纳米化学研究中心的张锦教授课题组


材料简介:开发出一种利用碳纳米管与催化剂对称性匹配的外延生长的全新方法,通过对碳管成核效率的热力学控制和生长速度的动力学控制,实现了结构为手性指数(2m,m)类碳纳米管阵列的富集生长。


技术优势:用固体碳化物催化剂能合成出特定结构的碳纳米管,理论预测,这种方法纯度可达99%。


材料应用:碳纳米管(CNTs)因其优越的力学、电学和热学性能,被认为最有潜力取代硅用于下一代微电子器件,相同结构的半导体性碳纳米管水平阵列非常适合用来生产碳纳米管晶体管。



超疏水抗菌涂层



2017新材料行业10大最新技术,哪个最吸引你?

超疏水材料上的水滴  

图片来源:公开网络

团队:浙江大学詹晓力、张庆华研究团队


材料简介:将环保型抗菌剂修饰到含氟聚合物上,并引入具有反应活性的聚脲醛(poly(urea-formaldehyde),PUF)弹性纳米粒子,经过异氰酸酯交联后得到一种具有微/纳复合结构的超疏水抗菌涂层。


材料优势:该涂层的水接触角可达160°以上,滚动角低于2°,表现出极佳的自清洁性和疏液性,兼具低附着力和杀菌的性能,对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的杀菌率可达99%。


材料应用:该系列成果有望替代现有重金属类和自抛光类海洋防污涂料应用于海洋船舶和军舰上,在解决海洋生物污损的同时不对海洋环境造成破坏。




金属有机骨架材料



2017新材料行业10大最新技术,哪个最吸引你?

金属有机骨架 

图片来源:Beautiful Chemistry


团队:北京理工大学王博教授及其团队


材料简介:金属有机骨架材料是一种多孔结晶材料,由有机单体和金属离子聚合组成,可通过表面可调控的静电荷和碱性官能团,实现对大量细微颗粒物和可挥发有机物(VOC)的捕获和高效降解。


材料优势:这种材料是目前世界上已知的吸附储存气体分子能力(比表面积)最强的一类材料,比表面积最高可达8000平方米每克,是活性炭、分子筛的10多倍。滤除效率得以持续时间长,无二次污染,且滤除率超过99%。


材料应用:这种材料在可见光照射下,实现日光催化,将有害有机物分解为二氧化碳和水。在室温下的空气过滤结果显示,这种材料能有效将空气中的PM2.5和PM10污染物降低99.5%,只有在200摄氏度的条件才会出现较少的效率损失。



高性能粉末涂料用树脂



2017新材料行业10大最新技术,哪个最吸引你?

铝合金粉末涂料 

图片来源:公开网络

团队:广州擎天材料科技有限公司


简介:由广州擎天材料科技有限公司完成的“铝型材高性能粉末涂料用聚酯树脂的研究及产业化”项目属化工技术领域高性能高分子材料,相关研究为环保涂料用树脂合成行业的前沿与热点。


材料优势:传统铝型材采用溶剂型涂料进行涂装,存在VOC(挥发性有机物)排放高、效率低、安全风险大和资源浪费等问题。粉末涂料为环保型涂料,则避免了上述问题,属于国家鼓励发展类产业。


材料应用:我国的涂料产业2016年产量近1900万吨,但高端的原材料树脂很多还是依靠进口针对铝型材涂装向粉末涂料转型升级的环保要求,亟需解决关键原材料聚酯树脂配套供应,满足市场需求,同时打破跨国公司的垄断。




文章为新材料在线原创



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