中国特色社会主义理论与实践研究PPT

大力发展形状记忆合金、自修复材料等智能材料，石墨烯、超材料等纳米功能材料等高端材料

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今年两会期间，国家发改委公布了“十三五”规划纲要(草案),公布了未来五年中国计划实施的100个重大工程及项目形状记忆合金(SMA)

形状记忆合金(SMA)是一种具有形状记忆效应(SME)，能感知温度变化，并能将热能转换成机械能的功能材料。包括Cu-Zn,Cu-Zn-Al,Cu-Zn-Sn,Cu-Al-Ni,Cu-Au-Zn,Ni-Ti,Ni-Al等，医学中广泛使用的是镍钛合金。11932瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应；21963美国海军武器实验室发现钛镍合金形状记忆效应；31970美国将钛镍记忆合金丝材制成宇宙飞船的天线；80年代我国开展相关研究。形状记忆合金的发展形状记忆合金的应用航空航天将制好的天线在低温下压缩成一个小铁球，使它的体积缩小到原来的千分之一，这样很容易运上月球，太阳强烈的辐射就可以使它恢复原来的形状，按照需求向地球发回宝贵的宇宙信息。生物医疗1）牙齿矫形丝2）脊柱侧弯矫形机械电子产品

将形状记忆合金制作成一个可打开和关闭快门的弹簧，用于保护雾灯免于飞行碎片的击坏。用于制造精密仪器或精密车床，一旦由于震动、碰撞等原因变形，只需加热即可排除故障。在机械制造过程中，各种冲压和机械操作常需将零件从一台机器转移到另一台机器上，现在利用形状记忆合金开发了一种取代手动或液压夹具，这种装置叫驱动汽缸，它具有效率高灵活，装夹力大等特点。日常生活(a)防烫伤阀

如果水龙头流出的水温达到可能烫伤人的温度(大约48℃)时，形状记忆合金驱动阀门关闭，直到水温降到安全温度，阀门才重新打开。(b)眼镜框架

在眼镜框架的鼻梁和耳部装配TiNi合金可使人感到舒适并抗磨损。(c)移动电话天线和火灾检查阀门

自修复材料自我修复材料是一种在物体受损时能够进行自我修复的新型材料。这种材料被注入到塑料聚合物内，当物体开裂时，注入的材料会释放出来，对受损的物体表面进行自动修复

新型“自我修复材料”受到越来越多关注，而将之运用于智能手机领域的前景最受人们期待。尽管关于“自我修复材料”的设想可以追溯到二十世纪六十年代，然而其在技术上的突破与进展在进入21世纪才得以凸显。

科学家利用简单的化学反应，开发出了一种即使受损也能够自然修复的凝胶状新材料。这种凝胶状物质能够自由地吸附在一起或分离，即使切开，也能够自己修复。二茂铁环式糊精数秒结合凝胶状物质切开数小时到24小时之内结合恢复了原状切断面上涂抹氧化剂不会再次结合涂抹还原剂修复能力还会得到提高

如果使用改变二茂铁结构的氧化还原反应，还能使凝胶成为液体。研究小组正在研究，如果将这种液体通过细小的管子注入人体内，是否能够使提供给肿瘤营养的血管再次成为凝胶状，从而堵塞血管，断绝对肿瘤的营养供应，以治疗癌症。研究人员表示，这一发现将有助于开发出寿命更长的塑料等新材料，并有望应用于医疗领域。美国研制出奇特新型材料能够自我修复这种材料使用“形状记忆”高分子聚合物，当加热到一定温度后，能恢复到最初的状态。把这种聚合物嵌入光纤网络，既可以作为损坏传感器，也可以当做热能传送系统。可植入医疗设备，或者可以被压缩到很小，一旦进入太空就可以自动扩大为复杂结构的太空材料，又或者机器人刺客。热影像图表明在运行的形状记忆系统。有红外激光的地方是给提供的热能，可以使这种材料变坚固，且能恢复到它原先的形状，加固材料的裂缝和撕裂处。光纤网络传送热能材料受到破坏触发“形状记忆”聚合物形体记忆效应裂缝和撕扯处愈合恢复到材料原始强度的96%复合材料能自我修复的新材料2内含有治愈剂的微胶囊“免疫系统”受到损伤打开含有治愈剂的微胶囊治愈剂泄漏、填补了裂痕发生化学反应治愈剂固化裂痕填充自愈系统的最困难之处在于测定微胶囊治愈剂壳层的厚度。如果壳层太厚，当裂痕产生时，不会将壳层挤破；壳层太薄，则微胶囊在加工过程中就被破坏了微胶囊对于卫星、火箭发动机、修复器官以及宇宙空间站和桥梁中的一些部件有着重要的用途。产生微小的裂痕材料的强度恢复到其原来的75%法国研制出能自我修复的新型弹性材料物质这种神奇的新材料是由从植物中提炼出的脂肪酸合成所得，是由众多小分子结构混合成超大分子网络结构而成，一旦这种超大分子网络结构被打破或出现碎裂，其中的小分子就会自动重新回复结构并表现出其原始的弹性。

重复实施多次自我修复这种新材料未来的可应用领域将十分广阔。用这种面料做出来的衣服，将是真正的“自动修复服装”，衣服上磨损出的洞或孔都会自动“愈合”，达到了“想破也难”的目的；用在鞋业制造上，则会做出“永不磨损变形”的鞋底。另外，这种新材料还可用来制造玩具，从而使孩子们不会再因心爱玩具的损坏而伤心；甚至，这种新材料还能用来制造发动机的一些零部件，从而增加发动机使用寿命并大幅减少维修率新材料未来将使飞机自我修复此材料填充有环氧树脂和硬化剂的中空纤维这种材料未来如果用于飞机制造业，将可以使得飞机具备自我修复功能，即使是在飞行过程中它们也同样具备这种神奇的功能。另外，这种材料还可以减轻飞机的质量，进而大幅度节省燃油成本。

美国伊利诺伊大学的团队的研究成果最为著名，该团队将液体修复性材料注入塑料聚合物内，当材料开裂时，被注入的修复性材料就会释放出来，同时发生一系列的化学反应，从而使塑料的两个表面重新聚合这样能保证原材料恢复75%左右的平整度。

美国莱斯大学的研究人员表示，他们正在研究一种新型聚氨酯纳米材料，该材料不仅能够阻挡子弹的射击，还能进行自我修复。

在试验中，研究人员朝这种材料射出小型玻璃珠，结果显示它可有效抵挡玻璃珠的撞击。该研究小组表示：“这将是一个很好的防弹玻璃材料。”当遭遇小型物体高速撞击时，这种复杂的聚氨酯纳米材料会“融化”成液体，从而阻止小型物体前进，并堵住它们的撞击入口，完成自我修复。“肉眼却看不出这种材料有什么破损。”可自我修复的材料诞生？摔坏的手机屏有救了！

“自我修复材料”的应用范围极为广泛，包括军用装备、电子产品、汽车、飞机、建筑材料等领域，其中以其在智能手机和平板电脑屏幕上的应用最受关注。该技术的重大意义在于，可避免资源与资金的浪费。在过去，一旦手机屏幕破损，用户不得不将之丢弃，这样势必会造成浪费，而“自我修复材料”能有效地解决这方面的问题。英国布里斯托大学的教授在谈及这项技术时透露，“光”可能将在这项技术的应用中扮演重要角色，“当你的手机屏幕受到划伤时，你可以将手机放置在窗口的阳光下，24个小时后手机上的划痕就可能已经自我修复了。石墨烯石墨烯的发现石墨烯过去一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在。直到2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯丁·诺沃肖洛夫以简单的胶带机械剥离的方法获得了石墨烯并在理论方面取得了巨大成果，二人因此共同获得了2010年诺贝尔物理学奖墨烯的发现石墨烯是由碳原子以SP2杂化连接的单原子层构成的"其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环"其理论厚度仅为0.34nm是目前所发现最薄的二维材料石墨烯是单原子层的二维晶体材料，也是结构最为简单的碳材料。常见的石墨材料可以看作由石墨烯层层堆叠而成，因此石墨烯也被视作“单层石墨”。被誉为“21世纪神奇材料”的石墨烯是目前已知的世上最薄、最坚硬、室温下导电性最好而且拥有强大灵活性的纳米材料：它可以薄到只有一个碳原子的厚度，1毫米厚的石墨薄片中能剥离出300万层石墨烯石墨烯的制备技术机械剥离法机械剥离法是最早制备石墨烯的一种方法首先将石墨片剥离出石墨，继而将石墨片的两面粘在一种特殊的胶带上，在撕开胶带的同时将石墨片分开，不断进行这样的机械力剥离操作，得到的石墨片越来越薄，最终得到的就是仅由一层碳原子构成的石墨烯外延生长法通过高温加热大面积的单晶SiC使石墨烯生长于其上，在超真空或常压下脱除Si留下C，继而得到与原SiC差不多面积的石墨烯薄层金属催化法是指固态或气态碳源在一定的温度"压强及催化剂的作用下在基底上直接生成石墨烯的方法淬火法制备石墨烯的原理是通过在快速冷却过程中造成内外温度差产生的应力，使得物体出现表面脱落或裂痕，继而使得石墨烯从石墨上剥落下来石墨烯的应用石墨烯是一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的碳材料，具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点，在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新能源、新材料等新兴领域都将带来革命性的技术进步。石墨烯在超级电容器中的应用超级电容器分为双层电容器"赝电容器和非对称电容器，它是一种新型储能装置。石墨烯材料一般应用于双层电容器中，比表面积"导电性和孔径大小及分布是作为双电层电容器存储电量材料的几个至关重要的因素。石墨烯在电池材料中的应用石墨烯还可作为锂电池负极材料运用于电动自行车"电动汽车"电动工具等便携式电子设备和动力电源中。在锂电池负极材料中，石墨烯与金属或氧化物粒子组成复合材料要比单独使用石墨烯作为锂离子负极材料的优势更明显。中外发展中国是目前石墨烯研究和应用开发最为活跃的国家之一。数据显示，在所有国家中，中国申请的石墨烯专利数量最多，已超过2200项，占全世界的1/3。中国目前已经走在了石墨烯产业化的前列，涌现出了一大批石墨烯相关企业，产业方向集中在石墨烯的制备以及储能、触摸屏和涂层等几个应用领域英国：投入巨资，确保英国能做出名堂

美国：实力雄厚，科研与产业并驾齐驱欧盟：联合研发，积极抢占战略制高点，计划10年内提供10亿欧元资助，将石墨烯研究提升至战略高度，旨在把石墨烯和其他二维材料从实验室推向社会，促进产业革命和经济增长，创造就业机会。该项目由瑞典查尔姆斯理工大学牵头、欧盟15个成员国的100多个研发团队组成，其中包括4名诺贝尔奖得主。

韩国：重视专利，政府与企业合力发展，包括韩国科学技术院在内的41家研究机构将与6家企业形成石墨烯联盟，合作攻关，政府将在未来6年投入4230万美元，希望打造每年153亿美元的市场，形成25家全球领先企业。韩国注重保护和申请石墨烯专利，专利量居全球第三，仅次于美国和中国，远高于欧洲其他国家。作为一种独特的先进碳材料，石墨烯正在掀起一场席卷全球的颠覆性产业革命。但总的来讲，目前石墨烯产业仍处在发展初期，特别是石墨烯整个产业链未实现疏通和整合。超材料（Metamaterial）

指的是一类具有特殊性质的人造材料，这些材料是自然界没有的。它们拥有一些特别的性质，比如让光、电磁波改变它们的通常性质，而这样的效果是传统材料无法实现的曾被美国《科学》杂志评为2003年的"年度十大科学突破"之一。结构性质超材料的成分上没有什么特别之处，它们的奇特性质源于其精密的几何结构以及尺寸大小。其中的微结构，大小尺度小于它作用的波长，因此得以对波施加影响。对于超材料的初步研究是负折射率超材料。领域相关超材料是一个跨学科的课题，囊括电子工程，凝聚态物理，微波，光电子学、经典光学、材料科学、半导体科学以及