新材料技术发展的方向

1、展望新材料的未来 新材料技术的发展不仅促进了信息技术和生物技术的革命， 而且 对制造业、 物资供应以及个人生活方式产生重大的影响。 记者日前采 访了中国科学院“高科技发展报告”课题组的有关专家，请他们介绍 了当前世界上新材料技术的研究进展情况及发展趋势。 材料技术 的进步使得“芯片上的实验室”成为可能，大大促进了现代生物技术 的发展。新材料技术的发展赋予材料科学新的内涵和广阔的发展空间。 目前，新材料技术正朝着研制生产更小、更智能、多功能、环保型以 及可定制的产品、 元件等方向发展纳米材料 20世纪 90 年代，全球逐步掀起了纳米材料研究热潮。 由于纳米技术从根本上改变了材料 和器件的制造方法

2、，使得纳米材料在磁、光、电敏感性方面呈现出常 规材料不具备的许多特性， 在许多领域有着广阔的应用前景。 专家预 测，纳米材料的研究开发将是一次技术革命，进而将引起 21 世纪又 一次产业革命。 日本三井物产公司曾在去年末宣布该公司将批量生产 碳纳米管，从 2002 年 4 月开始建立年产量 120 吨的生产设备， 9 月 份投入试生产， 这是世界上首次批量生产低价纳米产品。 美国 ibm 公 司的科研人员，在 2001年 4月，用碳纳米管制造出了第一批晶体管， 这一利用电子的波性， 而不是常规导线实现传递住处的技术突破， 有 可能导致更快更小的产品出现， 并可能使现有的硅芯片技术逐渐被淘 汰。

3、 在碳纳米管研究方兴未艾的同时，纳米事业的新秀“纳 米带”又问世了。在美国佐治亚理工学院工作的三位中国科学家 2001 年初利用高温气体固相法， 在世界上首次合成了半导体化物纳米带状 结构。这是继发现多壁碳纳米管和合成单壁纳米管以来， 一维纳米材 料合成领域的又一大突破。这种纳米带的横截面是一个窄矩形结构， 带宽为30300mm厚度为510nm而长度可达几毫米，是迄今为 止合成的惟一具有结构可控且无缺陷的宽带半导体准一维带状结构。 目前已经成功合成了氧化锡、氧化铟、氧化隔等材料纳米带。由于半 导体氧化物纳米带克服了碳纳米管的不稳定性和内部缺陷问题， 具有 比碳纳米管更独特和优越的结构及物理性能

4、， 因而能够更早地投入工 业生产和商业开发。超导材料超导材料在电动机、 变压器和磁悬浮列车等领域有着巨 大的市场，如用超导材料制造电机可增大极限输出量 20 倍，减轻重 量 90。超导材料的研制，关键在于提高材料的临界温度，若此问 题得到解决，则会使许多领域产生重大变化。去年，科学家在超导材 料上有不少新收获， 相继发现了临界温度更训的新型超导材料， 使人 类朝着开发室温超导材料迈出了一大步。 在日本，有人发现二硼化镁 可在-234C成为超导体，这是迄今为止发现临界温度最高的金属化 合物超导体。由于二硼化镁的发现， 使世界凝聚态物理学界为之振奋。 由于二硼化镁超导体易合成、易加工，很容易制成薄

5、膜或线材，因而 应用前景看好。美国科学家在研制更具实用性超导材料方面取得了明显的进展， 并开始进入实用阶段。美国底物律的福瑞斯比电站在地下铺设了 360 多米的超导电缆，电缆中123kg重的导线是由含铋、锶、钙、铜的氧 化物超导瓷制造的。 这是世界上首次实用的超导输电线路。 我国在高 温超导产业化技术上也获得了重大突破， 目前已有高温超导线材生产 线投产。据估计， 到 2010 年超导产品可有 1000亿美元的市场。但应 当指出的是，除超导材料以外，还有许多配套技术需要解决，同时还 要继续研究开发高温超导体，如室温超导材料。高性能结构材料高性能结构材料具有高温强度好、 耐磨损、 抗腐 蚀等优点

6、。高温结构陶瓷材料目前正在研制的有碳化硅、氧化硅、氮 化硅、硼化物、 增韧氧化锆陶瓷和纤维增强无机合成材料等。如在内 燃机中用陶瓷代替金属可减少燃料消耗 30，提高热效率 50。高 性能复合材料可以根据要求进行设计， 能够使材料扬避短， 当前的研 究重点有：纤维增强塑料、 碳碳复合材料、陶瓷基复合材料和金属 基复合材料。 高分子功能材料是近年来发展最快的有机合成材料， 每 年的递增速度达到 14。此外，美国科学家还发现了一种可和玻璃 结合的化合物， 这种硅烷化合物能够粘在磷酸盐玻璃表面， 形成一个 单一分子层和多分子层， 从而可以保护玻璃表面， 将腐蚀减少到最小 程度，这一发现对提高玻璃的抗腐蚀性有重要意义。随着科学技术的进步， 开拓了新材料的范围， 推动了新材料向列 高、更新方向发展。化学工业生产了大量的化工新材料，为新材料的 发展提供技术支持。 同时，新材料的发展同样可以推动化学工业的科 技进步、产业结构的变化。高性能结构材料的开发、应用，使一些化 工机械、设备的大型化、 高效化、高参数化、多功能化有了物质基础，