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景德镇陶瓷大学国家日用及建筑陶瓷工程技术
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6大极具前景的未来超级材料

2017-04-10 14:33:27/点击量:

转自「材料科学与工程」

就像钢铁和塑料带动了制造业的革命,新发现的超级材料都具有非常迷人的性质,以及具备广泛的应用,它们将重塑未来。下面我们盘点一些最有前景的未来超级材料的性质和用途。

1、石墨烯:

石墨烯是一种由碳原子组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,同时拥有极小的电阻率。因此被期待可以用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或电晶体。用途:从所有科技消费品,到生物工程,再到能量储存(超高效电池)。

2、空气合金

空气合金具有极其低的密度,要比水要轻100倍,并且可以承受超过它们自身20000倍的重量,这使它们成为地球上最轻的固体材料。这种材料同时具有超绝缘性,不仅绝热绝冷,而且隔音效果也非常好。用途:大规模建设、飞船、太空服以及火箭技术。(事实上,NASA已经研发出了一种超薄易弯曲的空气合金,在太空服和火箭技术上可以得到充分应用。)

3、热电材料

热电材料的工作原理

热电材料是一种能将电能与热能交互转换的材料,此种材料能够在足够的温差下产生电动势,达到以热生电的现象。热电材料可使废热能转换为电能,可能提高能源效率或作为一种替代能源。天然矿物质黝铜矿和方钴矿都可以作为热电材料,而且制造成本低廉。用途:应用于航天器的能量转换,以及耗能较大的机器,比如汽车、冰箱和CPU散热器等。

4、透明铝

在《星际旅行IV:抢救未来》中,斯考特将24世纪的“透明铝”技术带回了20世纪。现在该项技术或许要提早实现了。科学家并没有找到让金属铝变透明的方法,而是开发了一种能达到类似强度的透明铝基陶瓷。这种物质是一种氮氧化铝,硬度是钢铁的3倍多,石英镜片的4倍多,蓝宝石的85%用途:透明装甲(防弹玻璃)、红外圆顶(太空船/太空站)、摩天楼和驾驶舱。

5、碳纳米管

碳纳米管是碳原子组成的长链,它们被在化学上称为最强的化学键sp2键连接在一起,甚至比组成钻石的sp3键都要强。碳纳米管拥有许多突出的物理性质,例如极高的拉伸强度和弹性电子传输(非常适合于电子学应用)。用途:唯一能被用来建造太空电梯的材料。

6、过渡金属硫化物

过渡金属硫化物的结构

它们具有相当简单的二维结构。钼或钨等过渡金属原子的单排结构(上图黑色),夹在同样薄的硫或硒元素层(上图黄色)之间。过渡金属硫化物非常薄、透明和灵活,是极好的半导体。用途:制作软性电子(可弯曲屏幕)、数字电路、量子通讯,以及能源储存。



 

 

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