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第29集 潜力无限的新材料

第29集 潜力无限的新材料 0:00/0:00
最新发布时间: 2020-02-07   浏览数:
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  在如今全新的时代,人类不再像古时候那样依靠大自然获得材料,而是从人工合成中创造材料。比如,在钢铁工业中催生的不锈钢材料,可塑性极强的塑料聚合物,在宣告着新材料的广泛应用。 

  改革开放40年来,传统材料所不具备的优异性能材料、高技术发展所需的特殊性能材料、新功能材料,如雨后春笋层出不穷。新材料也因此和信息技术、生物技术一起,成为21世纪最重要、最具发展潜力的领域之一,使得新材料和日常生活紧密联系起来 

  人们常说,材料是人类文明的物质基础。只要我们向四周看看,就可以发现材料无处不在,穿的衣服是由各种材料制成的;住的房屋同样是由各种人工合成的材料建成的;另外,窗户上的玻璃、吃饭用的餐具、通讯用的手机、乘坐的汽车、家里的电器等等都是由各种各样的材料制成的。小到简单的缝衣针,大到复杂的航天飞机,都离不开材料这一基础物质。 

  这个时候,人们就可以给材料下一个简单的定义:材料就是可以制造有用物件的物质,也就是说,材料是人类用来制造物品、器件、机器或者各种其他产品来满足多种需要的物质。 

  而新材料则是指那些新出现或者是已经处在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特高性能的材料。从这一角度来看,新材料的开发是现代科技发展的根本,新材料的发展和应用也成为了推动社会前进的重要力量。 

  材料科学的突破可以说给人类生活带来了全新的变化,比如:液晶材料丰富了我们的娱乐;人工晶体使治愈白内障疾病成为了可能;医用和牙科陶瓷让我们有了重塑自己关键部位的能力。因此,在我们的日常生活、汽车发动机、通信电子等方面,新材料都发挥着重要的作用。 

  中国科学院薛其坤院士就以航空飞机为例,为我们简单介绍了钢铁新材料方面的应用:钢铁材料的发展,我们可以做出更好的发动机,甚至可以现在做出919的发动机,因为发动机它在高性能的飞机,它这个发动机用的这个材料,这种高温合金是非常重要的。如果你的耐温不很高,那么你这个飞机的推动力就不大,不大的话,你的这个飞机的运载能力,安全能力,都会受到影响,所以高温合金材料的发展,实际上是整个现代化社会发展的一个支撑的一种东西。 

  随着科学技术的发展,科学工作者除了可以运用新材料方便生活,还能创造出具有无限潜力的新材料。例如,我们利用光伏材料可以把阳光转化为源源不断的能量;再或者目前发现的具有厚度最薄,强度最大,导电导热性能最强等特点的碳材料——石墨烯,很有可能在未来取代硅,成为21世纪最具里程碑意义的新材料。除此之外,富勒烯、碳纳米管的陆续发现,更是让新材料的应用进一步得到提升。 

  不过,石墨烯想要取代硅材料,还需要一段很长的路要走。硅材料在现代科技方面应用非常普遍,它的产量和用量同时还标志着一个国家的电子工业水平。有关硅材料的成果转化,中国科学院王恩哥院士说到:在科技成果转化方面,我们也有一些例子,比如说像1997年我就提出物理所研制第三代半导体材料碳化硅生长半径,20多年过去了,现在由物理所陈小龙研究员带领的团队所发展的一个上市公司,已经成为了亚太地区最大的供应商,碳化硅的最大的供应商。 

  硅是第一代半导体材料,碳化硅是第三代半导体材料,那么现在是重要的,在通讯中在IT行业上是非常的重要的。 

  没有这个东西大概我们就非常的被动,我们很多事情都做不到。那么现在我们真正解决了这个卡脖子的事情,这是20年前的一个布局,实际上也是基础研究到应用研究一个成功的一个例子。 

  在科技研发方面,新材料的作用更是重大无比。例如,超纯硅、砷化镓研制成功,导致大规模和超大规模集成电路的诞生,使计算机运算速度从每秒几十万次提高到每秒百亿次以上。这些都可以在科技创新方面得到充分的应用。 

  上海张江(集团)有限公司董事长袁涛在接受采访时表示,集成电路已经延伸到生活的各个领域,包括人工智能和芯片研发等产业:人工智能已经融入了我们社会发展的方方面面和产业发展的方方面面,那么张江原有的我们说以集成电路产业为基础的信息产业,因为我们除了集成电路产业,后来还衍生出数字化的文化产业,互联网产业,等等这样的产业,通讯产业,这都是和我们的芯片研发、半导体产业捆绑在一起而产生的。 

  目前,世界上传统材料大约有几十万种,新材料的品种也正在以每年大约5%的速度持续增长;除此之外,世界上现在还有800多万种人工合成的化合物,同样以每年25万种的速度递增。 

  新材料作为高新技术的基础和先导,它的发展速度毋庸置疑,应用范围也非常广泛。其实,除了刚刚我们提到的这些材料外,新材料领域还有汽车材料、纳米材料、超导材料等等,在我国的新材料产业中也都取得了很大的突破。其中,对于超导材料方面的进展,中国科学院王恩哥院士在接受采访时说:1987年的时候呢,铜基超导的研究还主要局限在新材料的发现上。那么2018年也就是20年之后,2018年,铁基超导的研究不但在新材料上有所突破,而且在新物理特性,新概念,新现象的揭示上也取得了巨大的突破。 

  随着高新技术的发展,新材料与传统材料产业结合日益紧密,产业结构呈现出横向扩散的特点,技术水平日益提高,产业规模也在不断扩大,正在形成具有自主创新能力的新材料产业体系,比如,航空航天、轨道交通、信息、生物、新能源等高技术产业。同时也为突破技术瓶颈、实现跨越发展提供了强有力的支撑。 

  但总体上来说,我国新材料产业的竞争力仍需加强,以企业为主体的自主创新体系需要不断完善,部分核心关键材料依然受制于人。为此,我国新材料产业需要抓紧机遇,合理规划,提升自身的支撑能力。 

  于是,在2017年初,我国把新材料产业作为战略新兴产业之一,并持续发布了《新材料产业发展指南》等重要文件,进而巩固提升现有新材料产业基地、园区实力,在重点新材料领域推动形成若干产业链更加完善、配套齐全、竞争力强的特色产业集聚区,进一步提升我国新材料研究的自主创新能力。 


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