新材料

　　新材料技術(shù)是按照人的意志，通過物理研究、材料設(shè)計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程，創(chuàng)造出能滿足各種需要的新型材料的技術(shù)。

　　結(jié)構(gòu)材料主要是利用它們的強度、韌性、硬度、彈性等機械性能。如新型陶瓷材料，非晶態(tài)合金 (金屬玻璃) 等。功能材料主要是利用其所具有的電、光、聲、磁、熱等功能和物理效應(yīng)。近幾年，世界上研究、發(fā)展的新材料主要有新金屬材料，精細(xì)陶瓷和光纖等等。

簡介

　　隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，人們在傳統(tǒng)材料的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)代科技的研究成果，開發(fā)出新材料。新材料按組分為金屬材料、無機非金屬材料（如陶瓷、砷化鎵半導(dǎo)體等）、有機高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料四大類。按材料性能分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要是利用材料的力學(xué)和理化性能，以滿足高強度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應(yīng)，以實現(xiàn)某種功能，如半導(dǎo)體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。新材料在國防建設(shè)上作用重大。例如，超純硅、砷化鎵研制成功，導(dǎo)致大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的誕生，使計算機運算速度從每秒幾十萬次提高到每秒百億次以上；航空發(fā)動機材料的工作溫度每提高100℃，推力可增大24%；隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使敵方探測系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)等等。

　　21世紀(jì)科技發(fā)展的主要方向之一是新材料的研制和應(yīng)用。新材料的研究，是人類對物質(zhì)性質(zhì)認(rèn)識和應(yīng)用向更深層次的進(jìn)軍。

技術(shù)

　　新材料技術(shù)是按照人的意志，通過物理研究、材料設(shè)計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程，創(chuàng)造出能滿足各種需要的新型材料的技術(shù)。新材料按材料的屬性劃分，有金屬材料、無機非金屬材料（如陶瓷、砷化鎵半導(dǎo)體等）、有機高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料四大類。按材料的使用性能性能分，有結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要是利用材料的力學(xué)和理化性能，以滿足高強度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求。隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使敵方探測系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)，新材料技術(shù)被稱為“發(fā)明之母”和“產(chǎn)業(yè)糧食”。

應(yīng)用

　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)用紡織品新材料不斷地呈現(xiàn)發(fā)展趨勢，用途也不斷向多種領(lǐng)域擴展。一些具有特殊功能的纖維如芳綸、聚苯硫醚、碳纖維等，雖然價格較貴，但在環(huán)境保護、節(jié)能減排、阻燃耐高溫等領(lǐng)域仍被市場看好。

　　新材料作為高新技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，應(yīng)用范圍極其廣泛，它同信息技術(shù)、生物技術(shù)一起成為二十一世紀(jì)最重要和最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。同傳統(tǒng)材料一樣，新材料可以從結(jié)構(gòu)組成、功能和應(yīng)用領(lǐng)域等多種不同角度對其進(jìn)行分類，不同的分類之間相互交叉和嵌套，一般按應(yīng)用領(lǐng)域和當(dāng)今的研究熱點把新材料分為以下的主要領(lǐng)域：

　　電子信息材料、新能源材料、納米材料、先進(jìn)復(fù)合材料、先進(jìn)陶瓷材料、生態(tài)環(huán)境材料、新型功能材料（含高溫超導(dǎo)材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等）、生物醫(yī)用材料、高性能結(jié)構(gòu)材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。

　　阻燃

　　建筑與紡織的聯(lián)姻是最近幾年才有的。將纖維放入混凝土中，起到增強建筑強力、抗老化的效果，已經(jīng)取得了成效，在奧運場館的建設(shè)中，這樣的實例不少。但是，作為建筑行業(yè)使用的防火、阻燃材料紡織品，還沒有引起足夠的重視。2009年2月9日央視配樓的火災(zāi)人們?nèi)匀挥洃洩q新。這場大火，給國家和人民群眾的生命財產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重危害。媒體披露了失火原因系大樓外墻易燃材料——擠塑板遇燃放的煙花引燃起火。擠塑板雖然環(huán)保，但是具有易燃性，過火極快。使用這種易燃材料，一旦遇到火星，造成的損失就不可避免。在建筑工程領(lǐng)域，為了減少由此造成的損失，世界各國對阻燃材料的研究格外重視。一些高性能及高阻燃性的聚合物，包括聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯硫醚（PPS）、聚苯砜（PPSU）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）和改性聚苯醚（PPO）等浮出水面。

　　目前中國生產(chǎn)和使用最多的是阻燃劑整理織物，包括純棉、純滌綸、純毛、滌棉和各種混紡的耐久性阻燃織物和純棉、粘膠、純滌綸非耐久性洗滌阻燃織物，有識人士指出，隨著人民生活與環(huán)境條件的不斷改善，人們對阻燃紡織品性能要求越來越高，應(yīng)投入人力和資金，加大開發(fā)尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)品性和耐磨性的阻燃纖維產(chǎn)品，擴大應(yīng)用范圍。中國在研制阻燃材料方面投入了大量人力物力，其中產(chǎn)業(yè)用紡織品中阻燃、耐高溫材料受到格外關(guān)注，并成為阻燃纖維發(fā)展的方向和趨勢。2009年，一項重大科研成果——芳綸1313與耐高溫絕緣紙制備關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化通過了中國紡織工業(yè)協(xié)會組織的專家鑒定，此項成果還獲得中國紡織工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)一等獎。

　　全世界芳綸產(chǎn)量在3.1萬噸，其中美國杜邦公司產(chǎn)量最大，為2.5萬噸，其次是日本帝人公司，年產(chǎn)2500噸左右。中國生產(chǎn)芳綸1313的企業(yè)主要有煙臺氨綸、圣歐集團和廣東彩艷股份公司等，年產(chǎn)總量在5000噸~6000噸之間，遠(yuǎn)不能滿足市場的需要。中國產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會高級工程師張艷博士介紹說，國家出臺的建材下鄉(xiāng)政策，產(chǎn)業(yè)用紡織品可以助一臂之力。一些高性能纖維用于建筑材料，可以起到增強、防火、阻燃的功效。如果可以把這些高性能纖維納入建材下鄉(xiāng)的范圍，就可以擴大產(chǎn)業(yè)用紡織品用途，擴大產(chǎn)業(yè)用紡織品市場。

　　低碳

　　環(huán)保低碳是當(dāng)今世界主流，減少碳排放是國家長期目標(biāo)。由于聚苯硫醚（PPS）纖維具有耐磨損、高熔點（200度不熔化）和穩(wěn)定性的特征，為工業(yè)除塵首選材料，在中國煤炭、電力、水泥行業(yè)被廣泛使用，充當(dāng)減排的“尖兵”。有資料顯示，中國燃煤電力、燃煤鍋爐袋式除塵設(shè)備占到除塵設(shè)備總量不到10%。隨著國家環(huán)保力度加大，對袋式除塵技術(shù)優(yōu)勢的認(rèn)識也逐步提高，PPS纖維的年需求量將以每年30%以上的速度增長，市場前景十分廣闊。另外，PPS纖維在城市垃圾焚燒、汽車尾氣除塵、保溫材料、絕緣材料、化工過濾材料等其它方面的應(yīng)用也十分廣闊，需求量也逐年加大。

重點任務(wù)

綜述

　　按照國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的總體部署，為貫徹落實新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，做好新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作，建立完善新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特制訂《新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作三年行動計劃》。

加大重點新材料領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)制修訂力度

　　特種金屬功能材料。積極推動高純金屬及靶材、稀貴金屬、儲能材料、新型半導(dǎo)體材料、新一代非晶材料、精細(xì)合金等重點標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，成套、成體系制定并發(fā)布稀土永磁、發(fā)光等功能材料標(biāo)準(zhǔn)，抓緊研制材料性能測試、成分分析、標(biāo)準(zhǔn)樣品等基礎(chǔ)和方法標(biāo)準(zhǔn)。完成催化材料、靶材等40項重點新材料標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，提出80項重點標(biāo)準(zhǔn)研制計劃，開展5項重點標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究。

　　高端金屬結(jié)構(gòu)材料。重點研制高溫合金及耐蝕合金、耐蝕鋼、特種不銹鋼、工模具鋼、軸承鋼、齒輪鋼，軌道交通用鋁合金、特種鎂合金及鈦合金等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步完善金屬材料超聲探傷、無損檢測、力學(xué)試驗等配套基礎(chǔ)和方法標(biāo)準(zhǔn)。完成核電用鋼、耐蝕合金、鈦合金等30項重點新材料標(biāo) 準(zhǔn)制修訂工作，提出40項重點標(biāo)準(zhǔn)研制計劃。

　　先進(jìn)高分子材料。制定發(fā)布丁基橡膠等特種橡膠及專用助劑、聚酰胺等工程塑料及制品、電池隔膜、光學(xué)功能薄膜、 特種分離膜及組件、環(huán)境友好型涂料以及功能性化學(xué)品等一批重點產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，完成測定方法、通用技術(shù)條件、應(yīng)用規(guī)范 等配套標(biāo)準(zhǔn)制修訂。完成功能薄膜、特種橡膠等領(lǐng)域65項重點新材料標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，提出110項重點標(biāo)準(zhǔn)研制計劃。

　　新型無機非金屬材料。重點研制電光陶瓷、壓電陶瓷、碳化硅陶瓷等先進(jìn)陶瓷，微晶玻璃、高純石英玻璃及專用原料，閃爍晶體、激光晶體等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，加快材料雜質(zhì)檢測、 試驗方法等配套標(biāo)準(zhǔn)制修訂步伐，強化配套標(biāo)準(zhǔn)研制。完成特種玻璃、氮化硅陶瓷材料等領(lǐng)域50項重點新材料標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，提出30項重點標(biāo)準(zhǔn)研制計劃， 開展5項重點標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究。

　　高性能復(fù)合材料。制定完善碳纖維、玄武巖纖維等高性能纖維標(biāo)準(zhǔn)，加快制定發(fā)布纖維增強復(fù)合材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，積極研制樹脂基、陶瓷基復(fù)合材料制品標(biāo)準(zhǔn)，研究復(fù)合材料分類方法標(biāo)準(zhǔn)、性能測試標(biāo)準(zhǔn)、專用原料標(biāo)準(zhǔn)等配套標(biāo)準(zhǔn)。完成高端玻璃增強纖維等10項重點新材料標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，提出30項重點標(biāo)準(zhǔn)研制計劃，開展10項標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究。

　　前沿新材料。及時開展前沿領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究工作，協(xié)調(diào)、優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，重點圍繞納米粉體材料、石墨烯、超導(dǎo)材料及原料、生物材料及制品、智能材料等產(chǎn)品，完成5項重點新材料標(biāo)準(zhǔn)研制工作，提出10項重點標(biāo)準(zhǔn)研制計劃，開展30項標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究，緊密跟蹤國際新材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨 勢，提前做好標(biāo)準(zhǔn)布局。

積極開展重點新材料標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用示范

　　以高強鋼筋、功能性膜材料、特種玻璃、稀有金屬材料、稀土功能材料、復(fù)合材料等領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)為樞紐，面向電子信息、 高端裝備等領(lǐng)域?qū)π虏牧系男枨?，?gòu)建上下游聯(lián)合、優(yōu)勢互補、良性互動的標(biāo)準(zhǔn)制修訂與實施機制，提高新材料標(biāo)準(zhǔn)適用性，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐和引領(lǐng)作用。

　　選擇重點新材料領(lǐng)域，在部分有條件的地區(qū)，開展重點新材料標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用示范專項工程。依托部省合作機制，積極推動地方新材料標(biāo)準(zhǔn)化工作，以新材料標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，探索開展新材料產(chǎn)品認(rèn)定達(dá)標(biāo)工作。

加快推進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作

　　緊密結(jié)合“十二五”規(guī)劃重點，抓緊開展新材料產(chǎn)業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)以及國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)對比分析研究，尋找我國新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)、國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的差距。圍繞新材料產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用需求，結(jié)合我國實際情況，加快轉(zhuǎn)化先進(jìn)、適用的國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，提升我國新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平。

　　加強新材料產(chǎn)業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展趨勢與動態(tài)分析，開展新材料產(chǎn)業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作技術(shù)儲備，建設(shè)新材料國際標(biāo)準(zhǔn)提案項目庫，推動自主新材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)走向國際。鼓勵有實力的企業(yè)或單位參與新材料產(chǎn)業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作，建立國際標(biāo)準(zhǔn)溝通平臺，爭取新材料產(chǎn)業(yè)國際標(biāo)準(zhǔn)化工作主動權(quán)，提升我國新材料產(chǎn)業(yè)國際競爭力。

發(fā)展

　　世界材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值以每年約30%的速度增長，化工新材料、微電子、光電子、新能源成了研究最活躍、發(fā)展最快、最為投資者所看好的新材料領(lǐng)域，材料創(chuàng)新已成為推動人類文明進(jìn)步的重要動力之一，也促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的升級。

　　化工新材料是國家重點扶持的低碳經(jīng)濟領(lǐng)域新興產(chǎn)業(yè)之一，根據(jù)《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》和《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，化工新材料產(chǎn)業(yè)成為國民經(jīng)濟的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè);《石油和化工“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃綱要》提出力爭到2015年，國內(nèi)高端化工新材料整體技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國家的差距縮小到10年左右，達(dá)到本世紀(jì)初國際先進(jìn)水平;《石化和化學(xué)工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出“十二五”化工新材料發(fā)展重點包括：特種合成橡膠、工程塑料、高性能纖維、氟硅材料、可降解材料、功能性膜材料、功能高分子材料及復(fù)合材料等領(lǐng)域。

　　國內(nèi)化工新材料市場存在巨大的市場缺口，進(jìn)口量占據(jù)國內(nèi)大部分市場份額，國內(nèi)化工新材料整體自給率在56%左右，其中新領(lǐng)域的化工新材料自給率僅為52%，工程塑料和特種橡膠自給率僅為35%和30%。

　　化工新材料產(chǎn)品都會經(jīng)歷產(chǎn)品毛利率波動和進(jìn)口替代率不斷上升的過程。在化工新材料進(jìn)口替代過程中，多數(shù)產(chǎn)品供大于求的矛盾不突出，部分產(chǎn)品供不應(yīng)求，掌握核心技術(shù)的企業(yè)產(chǎn)能擴張即能獲得與投資成正比的利潤，多數(shù)企業(yè)能實現(xiàn)持續(xù)快速增長。高壁壘帶來高的回報，尖端化工新材料產(chǎn)品毛利率在70%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大宗化學(xué)品15%左右的行業(yè)平均利潤。

類型

復(fù)合新材料

　　復(fù)合新材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。超高分子量聚乙烯纖維的比強度在各種纖維中位居第一，尤其是它的抗化學(xué)試劑侵蝕性能和抗老化性能優(yōu)良。它還具有優(yōu)良的高頻聲納透過性和耐海水腐蝕性，許多國家已用它來制造艦艇的高頻聲納導(dǎo)流罩，大大提高了艦艇的探雷、掃雷能力，在國內(nèi)思嘉新材料開發(fā)的復(fù)合新材料代表了國內(nèi)的較高水平。除在軍事領(lǐng)域，在汽車制造、船舶制造、醫(yī)療器械、體育運動器材等領(lǐng)域超高分子量聚乙烯纖維也有廣闊的應(yīng)用前景。該纖維一經(jīng)問世就引起了世界發(fā)達(dá)國家的極大興趣和重視。

超導(dǎo)材料

　　有些材料當(dāng)溫度下降至某一臨界溫度時，其電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性，具有這種現(xiàn)象的材料稱為超導(dǎo)材料。超導(dǎo)體的另外一個特征是：當(dāng)電阻消失時，磁感應(yīng)線將不能通過超導(dǎo)體，這種現(xiàn)象稱為抗磁性。

　　一般金屬（例如：銅）的電阻率隨溫度的下降而逐漸減小，當(dāng)溫度接近于0K時，其電阻達(dá)到某一值。而1919年荷蘭科學(xué)家昂內(nèi)斯用液氦冷卻水銀，當(dāng)溫度下降到4.2K（即-269℃）時，發(fā)現(xiàn)水銀的電阻完全消失，

　　超導(dǎo)電性和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個重要特性。使超導(dǎo)體電阻為零的溫度稱為臨界溫度（TC）。超導(dǎo)材料研究的難題是突破“溫度障礙”，即尋找高溫超導(dǎo)材料。

　　以NbTi、Nb3Sn為代表的實用超導(dǎo)材料已實現(xiàn)了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導(dǎo)磁體及大型加速器磁體等多個領(lǐng)域獲得了應(yīng)用；SQUID作為超導(dǎo)體弱電應(yīng)用的典范已在微弱電磁信號測量方面起到了重要作用，其靈敏度是其它任何非超導(dǎo)的裝置無法達(dá)到的。但是，由于常規(guī)低溫超導(dǎo)體的臨界溫度太低，必須在昂貴復(fù)雜的液氦（4.2K）系統(tǒng)中使用，因而嚴(yán)重地限制了低溫超導(dǎo)應(yīng)用的發(fā)展。

　　高溫氧化物超導(dǎo)體的出現(xiàn)，突破了溫度壁壘，把超導(dǎo)應(yīng)用溫度從液氦（ 4.2K）提高到液氮（77K）溫區(qū)。同液氦相比，液氮是一種非常經(jīng)濟的冷媒，并且具有較高的熱容量，給工程應(yīng)用帶來了極大的方便。另外，高溫超導(dǎo)體都具有相當(dāng)高的磁性能，能夠用來產(chǎn)生20T以上的強磁場。

　　超導(dǎo)材料最誘人的應(yīng)用是發(fā)電、輸電和儲能。利用超導(dǎo)材料制作超導(dǎo)發(fā)電機的線圈磁體，可以將發(fā)電機的磁場強度提高到5~6萬高斯，而且?guī)缀鯖]有能量損失，與常規(guī)發(fā)電機相比，超導(dǎo)發(fā)電機的單機容量提高5~10倍，發(fā)電效率提高50%；超導(dǎo)輸電線和超導(dǎo)變壓器可以把電力幾乎無損耗地輸送給用戶，據(jù)統(tǒng)計，銅或鋁導(dǎo)線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線上，在中國每年的電力損失達(dá)1000多億度，若改為超導(dǎo)輸電，節(jié)省的電能相當(dāng)于新建數(shù)十個大型發(fā)電廠；超導(dǎo)磁懸浮列車的工作原理是利用超導(dǎo)材料的抗磁性，將超導(dǎo)材料置于永久磁體（或磁場）的上方，由于超導(dǎo)的抗磁性，磁體的磁力線不能穿過超導(dǎo)體，磁體（或磁場）和超導(dǎo)體之間會產(chǎn)生排斥力，使超導(dǎo)體懸浮在上方。利用這種磁懸浮效應(yīng)可以制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車，如上海浦東國際機場的高速列車；用于超導(dǎo)計算機，高速計算機要求在集成電路芯片上的元件和連接線密集排列，但密集排列的電路在工作時會產(chǎn)生大量的熱量，若利用電阻接近于零的超導(dǎo)材料制作連接線或超微發(fā)熱的超導(dǎo)器件，則不存在散熱問題，可使計算機的速度大大提高。

能源材料

　　能源材料主要有太陽能電池材料、儲氫材料、固體氧化物電池材料等。

　　太陽能電池材料是新能源材料，IBM公司研制的多層復(fù)合太陽能電池，轉(zhuǎn)換率高達(dá)40%。

　　氫是無污染、高效的理想能源，氫的利用關(guān)鍵是氫的儲存與運輸，美國能源部在全部氫能研究經(jīng)費中，大約有50%用于儲氫技術(shù)。氫對一般材料會產(chǎn)生腐蝕，造成氫脆及其滲漏，在運輸中也易爆炸，儲氫材料的儲氫方式是能與氫結(jié)合形成氫化物，當(dāng)需要時加熱放氫，放完后又可以繼續(xù)充氫的材料。儲氫材料多為金屬化合物。如LaNi5H、Ti1.2Mn1.6H3等。

　　固體氧化物燃料電池的研究十分活躍，關(guān)鍵是電池材料，如固體電解質(zhì)薄膜和電池陰極材料，還有質(zhì)子交換膜型燃料電池用的有機質(zhì)子交換膜等。

智能材料

　　智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一。國外在智能材料的研發(fā)方面取得很多技術(shù)突破，如英國宇航公司的導(dǎo)線傳感器，用于測試飛機蒙皮上的應(yīng)變與溫度情況；英國開發(fā)出一種快速反應(yīng)形狀記憶合金，壽命期具有百萬次循環(huán)，且輸出功率高，以它作制動器時、反應(yīng)時間僅為10分鐘；形狀記憶合金還已成功在應(yīng)用于衛(wèi)星天線等、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

　　另外，還有壓電材料、磁致伸縮材料、導(dǎo)電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅(qū)動組件材料等功能材料。

磁性材料

　　磁性材料可分為軟磁材料和硬磁材料二類。

　　1．軟磁材料

　　是指那些易于磁化并可反復(fù)磁化的材料，但當(dāng)磁場去除后，磁性即隨之消失。這類材料的特性標(biāo)志是：磁導(dǎo)率（μ=B/H）高，即在磁場中很容易被磁化，并很快達(dá)到高的磁化強度；但當(dāng)磁場消失時，其剩磁很小。這種材料在電子技術(shù)中廣泛應(yīng)用于高頻技術(shù)。如磁芯、磁頭、存儲器磁芯；在強電技術(shù)中可用于制作變壓器、開關(guān)繼電器等。常用的軟磁體有鐵硅合金、鐵鎳合金、非晶金屬。

　　Fe-（3%~4%）Si的鐵硅合金是最常用的軟磁材料，常用作低頻變壓器、電動機及發(fā)電機的鐵芯；鐵鎳合金的性能比鐵硅合金好，典型代表材料為坡莫合金（Permalloy），其成分為79%Ni-21%Fe，坡莫合金具有高的磁導(dǎo)率（磁導(dǎo)率μ為鐵硅合金的10~20倍）、低的損耗；并且在弱磁場中具有高的磁導(dǎo)率和低的矯頑力，廣泛用于電訊工業(yè)、電子計算機和控制系統(tǒng)方面，是重要的電子材料；非晶金屬（金屬玻璃）與一般金屬的不同點是其結(jié)構(gòu)為非晶體。它們是由Fe、Co、Ni及半金屬元素B、Si 所組成，其生產(chǎn)工藝要點是采用極快的速度使金屬液冷卻，使固態(tài)金屬獲得原子無規(guī)則排列的非晶體結(jié)構(gòu)。非晶金屬具有非常優(yōu)良的磁性能，它們已用于低能耗的變壓器、磁性傳感器、記錄磁頭等。另外，有的非晶金屬具有優(yōu)良的耐蝕性，有的非晶金屬具有強度高、韌性好的特點。

　　2．永磁材料（硬磁材料）

　　永磁材料經(jīng)磁化后，去除外磁場仍保留磁性，其性能特點是具有高的剩磁、高的矯頑力。利用此特性可制造永久磁鐵，可把它作為磁源。如常見的指南針、儀表、微電機、電動機、錄音機、電話及醫(yī)療等方面。永磁材料包括鐵氧體和金屬永磁材料兩類。

　　鐵氧體的用量大、應(yīng)用廣泛、價格低，但磁性能一般，用于一般要求的永磁體。

　　金屬永磁材料中，最早使用的是高碳鋼，但磁性能較差。高性能永磁材料的品種有鋁鎳鈷（Al-Ni-Co）和鐵鉻鈷（Fe-Cr-Co）；稀土永磁，如較早的稀土鈷（Re-Co）合金（主要品種有利用粉末冶金技術(shù)制成的SmCo5和Sm2Co17）廣泛采用的釹鐵硼（Nd-Fe-B）稀土永磁，釹鐵硼磁體不僅性能優(yōu)，而且不含稀缺元素鈷，所以成為高性能永磁材料的代表，已用于高性能揚聲器、電子水表、核磁共振儀、微電機、汽車啟動電機等。

納米材料

　　納米本是一個尺度，納米科學(xué)技術(shù)是一個融科學(xué)前沿的高技術(shù)于一體的完整體系，它的基本涵義是在納米尺寸范圍內(nèi)認(rèn)識和改造自然，通過直接操作和安排原子、分子創(chuàng)新物質(zhì)。納米科技主要包括：納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米力學(xué)七個方面。

　　納米材料是納米科技領(lǐng)域中最富活力、研究內(nèi)涵十分豐富的科學(xué)分支。用納米來命名材料是20世紀(jì)80年代，納米材料是指由納米顆粒構(gòu)成的固體材料，其中納米顆粒的尺寸最多不超過100納米。納米材料的制備與合成技術(shù)是當(dāng)前主要的研究方向，雖然在樣品的合成上取得了一些進(jìn)展，但至今仍不能制備出大量的塊狀樣品，因此研究納米材料的制備對其應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。

　　1．納米材料的性能

　　物化性能 納米顆粒的熔點和晶化溫度比常規(guī)粉末低得多，這是由于納米顆粒的表面能高、活性大，熔化時消耗的能量少，如一般鉛的熔點為600K，而20nm的鉛微粒熔點低于288K；納米金屬微粒在低溫下呈現(xiàn)電絕緣性；鈉米微粒具有極強的吸光性，因此各種納米微粒粉末幾乎都呈黑色；納米材料具有奇異的磁性，主要表現(xiàn)在不同粒徑的納米微粒具有不同的磁性能，當(dāng)微粒的尺寸高于某一臨界尺寸時，呈現(xiàn)出高的矯頑力，而低于某一尺寸時，矯頑力很小，例如，粒徑為85nm的鎳粒，矯頑力很高，而粒徑小于15nm的鎳微粒矯頑力接近于零；納米顆粒具有大的比表面積，其表面化學(xué)活性遠(yuǎn)大于正常粉末，因此原來化學(xué)惰性的金屬鉑制成納米微粒（鉑黑）后卻變?yōu)榛钚詷O好的催化劑。

　　擴散及燒結(jié)性能 納米結(jié)構(gòu)材料的擴散率是普通狀態(tài)下晶格擴散率的1014~1020倍，是晶界擴散率的102~104倍，因此納米結(jié)構(gòu)材料可以在較低的溫度下進(jìn)行有效的摻雜，可以在較低的溫度下使不混溶金屬形成新的合金相。擴散能力提高的另一個結(jié)果是可以使納米結(jié)構(gòu)材料的燒結(jié)溫度大大降低，因此在較低溫度下燒結(jié)就能達(dá)到致密化的目的。

　　力學(xué)性能 納米材料與普通材料相比，力學(xué)性能有顯著的變化，一些材料的強度和硬度成倍地提高；納米材料還表現(xiàn)出超塑性狀態(tài)，即斷裂前產(chǎn)生很大的伸長量。

　　2．納米材料的應(yīng)用

　　納米金屬：如納米鐵材料，是由6納米的鐵晶體壓制而成的，較之普通鐵強度提高12倍，硬度提高2~3個數(shù)量級，利用納米鐵材料，可以制造出高強度和高韌性的特殊鋼材。對于高熔點難成形的金屬，只要將其加工成納米粉末，即可在較低的溫度下將其熔化，制成耐高溫的元件，用于研制新一代高速發(fā)動機中承受超高溫的材料。

　　“納米球”潤滑劑：全稱 “原子自組裝納米球固體潤滑劑”，是具有二十面體原子團簇結(jié)構(gòu)的鋁基合金 成分并采用獨特的納米制備工藝加工而成的納米級潤滑劑。采用高速氣流粉碎技術(shù)，精確控制添加劑的顆粒粒度，可在摩擦表面形成新表面，對機車發(fā)動機產(chǎn)生修復(fù)作用。其成分設(shè)計及制備工藝具有創(chuàng)新性，填補了潤滑油合金基添加劑的空白技術(shù)。在機車發(fā)動機加入納米球，可以起到節(jié)省燃油、修復(fù)磨損表面、增強機車動力、降低噪音、減少污染物排放、保護環(huán)境的作用。

　　納米陶瓷：首先利用納米粉末可使陶瓷的燒結(jié)溫度下降，簡化生產(chǎn)工藝，同時，納米陶瓷具有良好的塑性甚至能夠具有超塑性，解決了普通陶瓷韌性不足的弱點，大大拓展了陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　納米碳管 納米碳管的直徑只有1.4nm，僅為計算機微處理器芯片上最細(xì)電路線寬的1%，其質(zhì)量是同體積鋼的1/6，強度卻是鋼的100倍，納米碳管將成為未來高能纖維的首選材料，并廣泛用于制造超微導(dǎo)線、開關(guān)及納米級電子線路。

　　納米催化劑 由于納米材料的表面積大大增加，而且表面結(jié)構(gòu)也發(fā)生很大變化，使表面活性增強，所以可以將納米材料用作催化劑，如超細(xì)的硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸藥的有效催化劑；超細(xì)的鉑粉、碳化鎢粉是高效的氫化催化劑；超細(xì)的銀粉可以為乙烯氧化的催化劑；用超細(xì)的Fe3O4微粒做催化劑可以在低溫下將CO2分解為碳和水；在火箭燃料中添加少量的鎳粉便能成倍地提高燃燒的效率。

　　量子元件 制造量子元件，首先要開發(fā)量子箱。量子箱是直徑約10納米的微小構(gòu)造，當(dāng)把電子關(guān)在這樣的箱子里，就會因量子效應(yīng)使電子有異乎尋常的表現(xiàn)，利用這一現(xiàn)象便可制成量子元件，量子元件主要是通過控制電子波動的相位來進(jìn)行工作的，從而它能夠?qū)崿F(xiàn)更高的響應(yīng)速度和更低的電力消耗。另外，量子元件還可以使元件的體積大大縮小，使電路大為簡化，因此，量子元件的興起將導(dǎo)致一場電子技術(shù)革命。人們期待著利用量子元件在21世紀(jì)制造出16GB（吉字節(jié)）的DRAM，這樣的存儲器芯片足以存放10億個漢字的信息。

　　中國已經(jīng)研制出一種用納米技術(shù)制造的乳化劑，以一定比例加入汽油后，可使像桑塔納一類的轎車降低10%左右的耗油量；納米材料在室溫條件下具有優(yōu)異的儲氫能力，在室溫常壓下，約2/3的氫能可以從這些納米材料中得以釋放，可以不用昂貴的超低溫液氫儲存裝置。

種類

　　新材料包括哪些種類？　　

　　新材料是指通過新設(shè)計、新技術(shù)、新裝備等的綜合開發(fā)應(yīng)用，制備出具有先進(jìn)性能或特殊功能的關(guān)鍵材料。新材料的種類繁多，可以從不同的角度進(jìn)行分類。以下是從幾個常見角度對新材料種類的歸納：

一、按結(jié)構(gòu)組成分類

　　金屬材料：包括特種金屬功能材料（如新型半導(dǎo)體材料、稀貴金屬、精細(xì)合金等）和高端金屬結(jié)構(gòu)材料（如工模具鋼、軸承鋼、特種鎂合金、鈦合金、耐蝕鋼、特種不銹鋼等）。

　　無機非金屬材料：包括新型無機非金屬材料（如微晶玻璃、壓電陶瓷、碳化硅陶瓷、閃爍晶體、激光晶體等）和新型陶瓷材料（如結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷）。

　　有機高分子材料：包括先進(jìn)高分子材料（如光學(xué)功能薄膜、專用助劑、聚酰胺、電池隔膜、丁基橡膠等）和化工新材料（如有機硅、有機氟、工程塑料及塑料合金、特種橡膠、特種纖維、特種涂料、制冷劑等）。

　　先進(jìn)復(fù)合材料：包括高性能復(fù)合材料（如纖維增強復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、碳纖維、玄武巖纖維等）和復(fù)合新材料（如碳纖維、石墨纖維、硼纖維等高模量纖維，以及芳綸纖維、碳化硅纖維、合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體等）。

二、按材料性能分類

　　結(jié)構(gòu)材料：主要是利用材料的力學(xué)和理化性能，以滿足高強度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求。如超級鋼、耐高溫耐磨耐腐蝕材料、特種鋼等。

　　功能材料：主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應(yīng)，以實現(xiàn)某種功能。如半導(dǎo)體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。

三、按用途和性質(zhì)分類

　　根據(jù)《中國新材料產(chǎn)品與技術(shù)指導(dǎo)目錄》，新材料產(chǎn)品可分為新型金屬材料、新型建筑材料、新型化工材料、電子信息材料、生物醫(yī)用材料、新型能源材料、納米及粉體材料、新型復(fù)合材料、新型稀土材料、高性能陶瓷材料、新型碳材料、新材料制備技術(shù)與設(shè)備等十多類具體技術(shù)領(lǐng)域。例如：

　　電子信息材料：包括微電子材料（如晶圓、封裝料、光刻膠等）和光電子材料（如光棒光纖、光器件、光盤等）。

　　新能源材料：包括太陽能電池材料、儲氫材料、固體氧化物電池材料等。其中，儲氫材料能與氫結(jié)合形成氫化物，用于氫的儲存與運輸。

　　納米材料：當(dāng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元小到納米量級時，其性質(zhì)會發(fā)生重大變化，不僅可以大大改善材料性能，甚至?xí)行滦阅芑蛐?yīng)。

　　生物醫(yī)用材料：包括植入材料、人工組織、血液過濾材料、縫合材料等，用于醫(yī)療健康和生命科學(xué)領(lǐng)域。

四、其他分類方式

　　前沿新材料：包括石墨烯、超導(dǎo)材料、智能材料、生物材料等。這些材料具有獨特的性能和廣泛的應(yīng)用前景，是當(dāng)前新材料研究的熱點。

　　生態(tài)環(huán)境材料：包括環(huán)境工程材料、綠色包裝材料、可降解材料、環(huán)境替代材料等，用于環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域。

　　綜上所述，新材料的種類非常豐富，涵蓋了金屬、無機非金屬、有機高分子、復(fù)合材料等多個領(lǐng)域，并具有多種性能和應(yīng)用場景。隨著科技的不斷發(fā)展，新材料的種類和應(yīng)用范圍還將不斷擴大。