新材料行業的10大新的技術

一、超納雙相鎂合金

材料簡介：超納雙相-玻璃納米晶（Supra-nano-dual-phase glass-crystal）鎂合金具備3.3 GPa的超高強度，達到了近理論值E/20（其中，E為材料的楊氏模量，尺度小于10 nm被定義為超納尺寸）。

材料優勢：生物可降解鎂合金可植入生物體，在病患消除后這種材料可被體液降解，從而避免了二次手術所增加的痛楚，同時鎂又是對生物體有益的元素，可促進病患的恢復。然而商用鎂合金的最大問題便是強度低，耐磨差。

材料應用：可制成涂層加在人體膝蓋、臀部的人工關節上，提高關節的抗磨損和抗腐蝕能力，降低患者對人工關節金屬敏感的風險。同時也可應用在微機電系統，延長系統壽命。

二、耐3000℃燒蝕新材料

材料簡介：這種陶瓷是一種多元含硼單相碳化物，具有穩定的碳化物晶體結構，由Zr、Ti、C和B四種元素組成。研發團隊采用熔滲工藝將多元陶瓷相引入到多孔炭/炭復合材料中，進而獲得一種非常有潛力的新型Zr-Ti-C-B陶瓷涂層改性的炭/炭復合材料。

材料優勢：這種新型陶瓷涂層及其復合材料可耐3000℃燒蝕，這一發現有可能為高超聲速飛行器的研制鋪平道路。

材料應用：飛行速度等于或大于5倍聲速時，飛行器的關鍵結構部件能夠承受住劇烈的空氣摩擦和高達2000-3000℃，中南大學新發現的超高溫陶瓷涂層及其復合材料可為上述部件提供較好的保護。

三、2.2GPa超高強鋼

  材料簡介：呂昭平教授團隊基于晶格錯配和高密度納米析出的理念，設計并制備出超高強馬氏體時效鋼，強度最高達2.2GPa，還具有很好的塑性（大約8.2%）。而且由于采用廉價質輕的Al等元素代替高成本的Co、Ti等合金元素，還能大幅度削減成本。

材料優勢：材料屈服強度進入2GPa的超高范圍時，進一步改善材料延展性的難度幾乎是成倍提高，高強高韌馬氏體鋼是滿足輕量化及節能減排的重要手段。

材料應用：具有超高強度的金屬材料通常應用于汽車、航空及國防工業等極高載荷等茍刻條件，這種結構材料除了要求超高強度，通常也要求良好的延展性和韌性，以便能夠實現零部件精準成型，并可防止出現材料和部件的意外失效。

四、超強納米陶瓷鋁合金

材料簡介：采用“原位自生技術”，通過熔體控制自生，陶瓷顆粒的尺寸由幾十微米降低到納米級，突破了外加陶瓷鋁基復合材料塑性低、加工難等應用瓶頸，研制出超強納米陶瓷鋁合金，讓鋁里“長”出陶瓷。

材料優勢：納米陶瓷鋁合金重量輕，且具有高剛度、高強度、抗疲勞、低膨脹、高阻尼、耐高溫等特點，有望帶動航空、汽車、高鐵領域步入更輕、更節能的新材料時代。

材料應用：目前納米陶瓷鋁合金已經用于天宮一號、天宮二號、量子衛星、氣象衛星等關鍵部件翱翔于太空。同時，應用于內燃機活塞和汽車關鍵部件，不僅能有效減重，還可以節能減排、提高安全性。

五、多功能材料之王

材料簡介：團隊設計出了一種智能響應性高分子材料，竟然有著六種（熱、電、光、pH、金屬離子與氧化還原劑）響應模式，而以往將三種響應性集合起來就已經是難上加難了，同時它兼具自修復、智能響應、形狀記憶等多種功能，堪稱“多功能材料之王”。

材料優勢：通過簡單的制備即可得到具有多種功能的聚合物，并且價格低廉，容易量產，對于多功能材料的開發有著重要的啟示作用。

材料應用：低聚苯胺具有光熱轉變的性質，因此可以將光作為熱的來源，此為光響應性。并且可以利用光來作為材料的修復刺激源；低聚苯胺還具有可逆地被質子化的性質，也就是具有pH響應的性質。表現為對其他幾種響應性有影響；帶有低聚苯胺的材料有著氧化還原試劑響應性，以及電氧化還原性。

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六、石墨烯包覆海綿

   材料簡介：設計出一種具有原位加熱和油水分離功能的石墨烯海綿，降低了原油粘度并提高原油吸附速率（吸附時間降低了94.6%）。

材料優勢：海上石油泄漏時，短短幾小時內，石油黏度就會增加上百倍，目前的疏水親油性質的多孔吸附劑材料難以快速吸附浮油。原位調節石油流變性并最終實現石油的快速清理是一個原創性的概念，開啟快速清理水面高粘度浮油的新紀元材料應用：快速清理水面高粘度浮油；未來的智能復合材料還可以吸附乳化的高粘度石油以及水下超重質石油或者瀝青。

七、90％純度碳納米管水平陣列

材料簡介：開發出一種利用碳納米管與催化劑對稱性匹配的外延生長的全新方法，通過對碳管成核效率的熱力學控制和生長速度的動力學控制，實現了結構為手性指數（2m,m）類碳納米管陣列的富集生長。

技術優勢：用固體碳化物催化劑能合成出特定結構的碳納米管，理論預測，這種方法純度可達99％。

材料應用：碳納米管（CNTs）因其優越的力學、電學和熱學性能，被認為最有潛力取代硅用于下一代微電子器件，相同結構的半導體性碳納米管水平陣列非常適合用來生產碳納米管晶體管。

八、超疏水抗菌涂層

  材料簡介：將環保型抗菌劑修飾到含氟聚合物上，并引入具有反應活性的聚脲醛（poly(urea-formaldehyde)，PUF）彈性納米粒子，經過異氰酸酯交聯后得到一種具有微/納復合結構的超疏水抗菌涂層。

材料優勢：該涂層的水接觸角可達160°以上，滾動角低于2°，表現出極佳的自清潔性和疏液性，兼具低附著力和殺菌的性能，對大腸桿菌（E.coli）和金黃色葡萄球菌（S. aureus）的殺菌率可達99%。

材料應用：該系列成果有望替代現有重金屬類和自拋光類海洋防污涂料應用于海洋船舶和軍艦上，在解決海洋生物污損的同時不對海洋環境造成破壞。

九、金屬有機骨架材料

材料簡介：金屬有機骨架材料是一種多孔結晶材料，由有機單體和金屬離子聚合組成，可通過表面可調控的靜電荷和堿性官能團，實現對大量細微顆粒物和可揮發有機物（VOC）的捕獲和高效降解。

材料優勢：這種材料是目前世界上已知的吸附儲存氣體分子能力（比表面積）最強的一類材料，比表面積最高可達8000平方米每克，是活性炭、分子篩的10多倍。濾除效率得以持續時間長，無二次污染，且濾除率超過99％。

材料應用：這種材料在可見光照射下，實現日光催化，將有害有機物分解為二氧化碳和水。在室溫下的空氣過濾結果顯示，這種材料能有效將空氣中的PM2.5和PM10污染物降低99.5％，只有在200攝氏度的條件才會出現較少的效率損失。

十、高性能粉末涂料用樹脂

簡介：由廣州擎天材料科技有限公司完成的“鋁型材高性能粉末涂料用聚酯樹脂的研究及產業化”項目屬化工技術領域高性能高分子材料，相關研究為環保涂料用樹脂合成行業的前沿與熱點。

材料優勢：傳統鋁型材采用溶劑型涂料進行涂裝，存在VOC（揮發性有機物）排放高、效率低、安全風險大和資源浪費等問題。粉末涂料為環保型涂料，則避免了上述問題，屬于國家鼓勵發展類產業。