資源描述：
《新材料前沿技術(shù)跟蹤研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、新材料前沿技術(shù)跟蹤研究江蘇省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所江蘇省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所2012年12月新材料是指新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的、具有傳統(tǒng)材料所不具有的優(yōu)異性能的材料。它主要包括電子信息、光電、超導(dǎo)材料；生物功能材料；能源材料和生態(tài)環(huán)境材料；高性能陶瓷材料及新型工程塑料；粉體、納米、微孔材料和高純金屬及高純材料；表面技術(shù)與涂層和薄膜材料；復(fù)合材料；智能材料；新結(jié)構(gòu)功能助劑材料、優(yōu)異性能的新型結(jié)構(gòu)材料等。新材料產(chǎn)業(yè)包括新材料及其相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)裝備。與傳統(tǒng)材料相比，新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)高度密集、更新?lián)Q代快、研究與開發(fā)投入高、保密性強(qiáng)、產(chǎn)品的
2、附加值高、生產(chǎn)與市場具有強(qiáng)烈的國際性、產(chǎn)品的質(zhì)量與特定性能在市場中具有決定作用。新材料的應(yīng)用范圍非常廣泛，發(fā)展前景十分廣闊，其研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已成為衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步和國防實(shí)力的重要標(biāo)志。綜觀全世界，新材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，支撐著一大批高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有舉足輕重的作用，成為各個(gè)國家搶占未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展制高點(diǎn)的重要領(lǐng)域。主要發(fā)達(dá)國家都十分重視新材料產(chǎn)業(yè)投入和發(fā)展。在我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，國家給予了大力支持，極大地促進(jìn)了新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。未來新材料技術(shù)
3、將向材料的結(jié)構(gòu)功能復(fù)合化、功能材料智能化、材料與器件集成化、制備和使用過程綠色化發(fā)展。突破現(xiàn)代材料設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、表征與先進(jìn)制備加工技術(shù)，在納米科學(xué)研究的基礎(chǔ)上發(fā)展納米材料與器件，開發(fā)超導(dǎo)材料、智能材料、能源材料等特種功能材料，開發(fā)超級(jí)結(jié)構(gòu)材料、新一代光電信息材料等新材料。本報(bào)告將就其中的碳納米管材料、功能薄膜材料、復(fù)合材料等前沿技術(shù)給予重點(diǎn)介紹一、碳納米管1、技術(shù)綜述1991年，日本NEC公司基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室的電子顯微鏡專家飯島(Iijima)在高分辨透射電子顯微鏡下檢驗(yàn)石墨電弧設(shè)備中產(chǎn)生的球狀碳分子時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了由管狀的
4、同軸納米管組成的碳分子,這就是碳納米管（Carbonnanotube）。碳納米管又稱巴基管（CarbonNanotube），是一種具有特殊結(jié)構(gòu)（徑向尺寸為2—20nm量級(jí)，軸向尺寸為微米量級(jí)、管子兩端基本上都封口）的一維量子材料，主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。碳納米管按石墨烯片層數(shù)可分為單壁碳納米管（Single-wallednanotubes，SWNTs）和多壁碳納米管（Multi-江蘇省科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所wallednanotubes，MWNTs）。多壁管在開始形成的時(shí)候，層與層之間很容易成
5、為陷阱中心而捕獲各種缺陷，因而多壁管的管壁上通常布滿小洞樣的缺陷。與多壁管相比，單壁管是由單層圓柱型石墨層構(gòu)成，其直徑大小的分布范圍小，缺陷少，具有更高的均勻一致性。由于碳納米管具有獨(dú)特的金屬和半導(dǎo)體導(dǎo)電性、極高的機(jī)械強(qiáng)度、貯氫能力、吸附能力、較強(qiáng)的微波吸收能力，因而被認(rèn)為是納米材料中的“烏金”，如：其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)是理想的一維模型材料;巨大的長徑比使其有望用作堅(jiān)韌的碳纖維，其強(qiáng)度為鋼的100倍，重量則只有鋼的1/6;同時(shí)它還有望用作為分子導(dǎo)線、納米半導(dǎo)體材料、催化劑載體、分子吸收劑和近場發(fā)射材料等。近些年隨著碳納米管及納
6、米材料研究的深入，其廣闊的應(yīng)用前景也不斷地展現(xiàn)出來。步入21世紀(jì)，伴隨碳納米管產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)的成熟，在復(fù)合材料、電子、場發(fā)射組件、能源／資源、量測／儀器、生物醫(yī)藥及平臺(tái)等七個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用，已引起各國的高度關(guān)注。2、國際現(xiàn)狀目前，美國、日本等發(fā)達(dá)國家的碳納米管廠商，在碳納米管的批量化制備技術(shù)及相關(guān)設(shè)備方面一直處于全球領(lǐng)先水平。而擁有碳納米管批量制備技術(shù)的僅有Baytubes（拜爾）、Showa（昭和）、Arkema（阿科瑪）、ThomasSwan、Nanocyl等幾家。2009年，美國拜耳科技公司碳納米管量產(chǎn)規(guī)模已
7、超200噸/年，3000噸/年的生產(chǎn)線處于在建之中。日本“昭和、電工”兩廠商依靠自主設(shè)備，開發(fā)的面向樹脂復(fù)合材料的多層碳納米管產(chǎn)品“VGCF-X”，年度量產(chǎn)規(guī)模已達(dá)400噸/年。對(duì)碳納米管更深入的研究也發(fā)掘了其更大的商業(yè)價(jià)值。美國Nanocomp科技公司（NanocompTechnologies)正在研究用長納米管纖維紡成輕質(zhì)、導(dǎo)電的線或者布片長以取代飛機(jī)上的銅線。一架飛機(jī)上的銅線長達(dá)60英里，如果使用輕得多的碳納米管來替代它們，可以大幅減輕重景，減少燃油消耗。2011年8月，美國凱斯西儲(chǔ)大學(xué)高分子科學(xué)和工程系博士后瑪
8、希爾-洛斯與其合作者制造出碳納米管增強(qiáng)聚氨酯風(fēng)電葉片。機(jī)械性能測試表明，這種碳納米管增強(qiáng)聚氨酯材料優(yōu)于目前在風(fēng)電葉片制造中所采用的樹脂材料，新材料每單位體積的重量要輕于碳纖維材料和鋁，而在抗張強(qiáng)度上是碳纖維材料的5倍和鋁的60倍。在抗疲勞測試中，新材料葉片的壽命比玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂材料長8倍。同時(shí)其斷裂韌性也要優(yōu)于玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)
