新材料技術(shù)進(jìn)展

1、傳統(tǒng)材料（基礎(chǔ)材料）：生產(chǎn)技術(shù)成熟，大量工業(yè)化生產(chǎn)的材料；如鋼鐵、水泥、塑料等。新材料（先進(jìn)材料）：新材料（先進(jìn)材料）：正在發(fā)展，具有優(yōu)異性能和應(yīng)用前景的材料。 采用新技術(shù)、提高附加價(jià)值大量工業(yè)化生產(chǎn)、應(yīng)用范圍擴(kuò)大傳統(tǒng)材料新材料l新材料涉及領(lǐng)域廣泛，是指新出現(xiàn)的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料，新材料涉及領(lǐng)域廣泛，是指新出現(xiàn)的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料，或是傳統(tǒng)材料改進(jìn)后性能明顯提高和產(chǎn)生新功能的材料?；蚴莻鹘y(tǒng)材料改進(jìn)后性能明顯提高和產(chǎn)生新功能的材料。l新材料新材料的特點(diǎn)：知識與技術(shù)密集度高；與新工藝和新技術(shù)關(guān)系密切；更的特點(diǎn)：知識與技術(shù)密集度高；與新工藝和新技術(shù)關(guān)系密切；更新?lián)Q代快；品種式樣變

2、化多。新?lián)Q代快；品種式樣變化多。l新材料的研究、開發(fā)與應(yīng)用反映一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)與工業(yè)水平以及國防新材料的研究、開發(fā)與應(yīng)用反映一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)與工業(yè)水平以及國防實(shí)力。新材料技術(shù)是工業(yè)革命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)。新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)實(shí)力。新材料技術(shù)是工業(yè)革命和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)。新材料技術(shù)是高技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。展的基礎(chǔ)。新材料新材料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。類對物質(zhì)性質(zhì)認(rèn)識和應(yīng)用向更深層次的進(jìn)軍。新型金屬材料新型金屬材料新型無機(jī)新型無機(jī)非金屬材料非金屬材料高分子材料

3、高分子材料先進(jìn)復(fù)合材料先進(jìn)復(fù)合材料納米材料新能源材料生物材料 碳材料環(huán)境材料l 合金材料：新型合金材料包括許多種類合金材料：新型合金材料包括許多種類，它們性能各異，用途各不相同，鋁合，它們性能各異，用途各不相同，鋁合金、鎂合金、鈦合金、鐵鎳鉻及高溫合金、鎂合金、鈦合金、鐵鎳鉻及高溫合金、稀貴金屬合金等金、稀貴金屬合金等。l 形狀記憶合金：能夠使溫度值變化時(shí)人形狀記憶合金：能夠使溫度值變化時(shí)人為造成的形狀變化，在溫度恢復(fù)到特定為造成的形狀變化，在溫度恢復(fù)到特定值時(shí)，形狀也自動(dòng)絲毫不差地恢復(fù)到原值時(shí)，形狀也自動(dòng)絲毫不差地恢復(fù)到原來的狀態(tài)，堅(jiān)韌性極強(qiáng)，可反復(fù)變形和來的狀態(tài)，堅(jiān)韌性極強(qiáng)，可反復(fù)變形和復(fù)

4、原復(fù)原500500萬次而不產(chǎn)生疲勞斷裂，其廣泛萬次而不產(chǎn)生疲勞斷裂，其廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、飛船和空間站的大型天線應(yīng)用于衛(wèi)星、飛船和空間站的大型天線、飛機(jī)部件接頭以及骨科整形等方面。、飛機(jī)部件接頭以及骨科整形等方面。l 其他新型金屬功能材料如其他新型金屬功能材料如貯氫合金等貯氫合金等。殲殲-11-11機(jī)體制造中使用大量鈦合金材料機(jī)體制造中使用大量鈦合金材料 鎳鈦記憶合金鎳鈦記憶合金“花瓣花瓣”在在相應(yīng)的溫度下慢慢綻放相應(yīng)的溫度下慢慢綻放形狀記憶合金在太空自然恢復(fù)原狀形狀記憶合金在太空自然恢復(fù)原狀l 非晶態(tài)金屬又稱為非晶態(tài)金屬又稱為“金屬玻璃金屬玻璃” ，由沸騰的鋼液經(jīng)每秒，由沸騰的鋼液經(jīng)每秒1001

5、00萬度的萬度的速度冷卻而成。速度冷卻而成。l 其內(nèi)在結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變其內(nèi)在結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變，原子從有，原子從有序排列變成無序排列序排列變成無序排列, ,具有極優(yōu)異具有極優(yōu)異的物理磁性能、化學(xué)耐腐蝕性能的物理磁性能、化學(xué)耐腐蝕性能和力學(xué)耐磨性能和力學(xué)耐磨性能, ,傳統(tǒng)車鉗銑刨和傳統(tǒng)車鉗銑刨和強(qiáng)酸溶液對它們無可奈何強(qiáng)酸溶液對它們無可奈何, ,可以在可以在通信、交通、電子、家電、防盜通信、交通、電子、家電、防盜等很多領(lǐng)域大顯身手。等很多領(lǐng)域大顯身手。 外表輕薄如紙、優(yōu)雅華麗、用手外表輕薄如紙、優(yōu)雅華麗、用手可輕易撕斷的帶形金屬玻璃可輕易撕斷的帶形金屬玻璃 “終結(jié)者”的材料變現(xiàn)實(shí) l 超導(dǎo)金屬材料：在特定條

6、件下，超導(dǎo)金屬材料：在特定條件下，電阻完全消失，產(chǎn)生超導(dǎo)電性的電阻完全消失，產(chǎn)生超導(dǎo)電性的材料。具有零電阻、完全抗磁性材料。具有零電阻、完全抗磁性和載流能力強(qiáng)三個(gè)基本特征。和載流能力強(qiáng)三個(gè)基本特征。l 超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用：制造磁性極強(qiáng)超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用：制造磁性極強(qiáng)的超導(dǎo)磁鐵，用于磁約束核聚變的超導(dǎo)磁鐵，用于磁約束核聚變反應(yīng)、大容量儲能設(shè)備、高能加反應(yīng)、大容量儲能設(shè)備、高能加速器、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、電力工業(yè)輸速器、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、電力工業(yè)輸電和交通運(yùn)輸工具等。如美國實(shí)電和交通運(yùn)輸工具等。如美國實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)輸電，每年可以節(jié)省現(xiàn)超導(dǎo)輸電，每年可以節(jié)省100100億美元的電力；制造超高速計(jì)算億美元的電力；制造超高速計(jì)算機(jī)

7、和高靈敏度的探測設(shè)備、通信機(jī)和高靈敏度的探測設(shè)備、通信設(shè)備、航天系統(tǒng)等。如設(shè)備、航天系統(tǒng)等。如19891989年日年日本研制出世界第一臺超導(dǎo)電子計(jì)本研制出世界第一臺超導(dǎo)電子計(jì)算機(jī)，其全部采用約瑟夫森超導(dǎo)算機(jī)，其全部采用約瑟夫森超導(dǎo)器件，運(yùn)算速度達(dá)每秒器件，運(yùn)算速度達(dá)每秒 1010億次億次，功耗，功耗 6.26.2毫瓦，僅為常規(guī)電子毫瓦，僅為常規(guī)電子計(jì)算機(jī)功耗的千分之一計(jì)算機(jī)功耗的千分之一。超導(dǎo)磁懸浮列車原理超導(dǎo)磁懸浮列車原理l 高分子是由碳、氫、氧、氮、硅、硫等元素組成的分子量足夠高的有機(jī)高分子是由碳、氫、氧、氮、硅、硫等元素組成的分子量足夠高的有機(jī)化合物。常用高分子材料的分子量在幾百至幾百萬

8、之間，有的可高達(dá)上化合物。常用高分子材料的分子量在幾百至幾百萬之間，有的可高達(dá)上千萬。千萬。l 高分子材料主要包括塑料、纖維、橡膠、薄膜、膠粘劑和涂料等，其中高分子材料主要包括塑料、纖維、橡膠、薄膜、膠粘劑和涂料等，其中合成塑料、合成纖維、合成橡膠被稱為現(xiàn)代高分子三大合成材料。合成塑料、合成纖維、合成橡膠被稱為現(xiàn)代高分子三大合成材料。l 高分子材料特點(diǎn)：重量輕、高彈性、強(qiáng)度低、韌性好、粘彈性、耐摩性高分子材料特點(diǎn)：重量輕、高彈性、強(qiáng)度低、韌性好、粘彈性、耐摩性、絕緣性好，低導(dǎo)熱性、耐熱性、耐蝕性好、易老化。、絕緣性好，低導(dǎo)熱性、耐熱性、耐蝕性好、易老化。l 聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯四

9、大品種是日常生活聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯四大品種是日常生活中最常見的塑料材料，全球總產(chǎn)量在中最常見的塑料材料，全球總產(chǎn)量在1 1億噸左右。億噸左右。l 透光性好的有機(jī)玻璃（透光性好的有機(jī)玻璃（亞克力亞克力,Acrylic）。 l “塑料王塑料王”的耐腐蝕塑料聚四氟乙烯的耐腐蝕塑料聚四氟乙烯。 l 作為工程塑料的聚碳酸脂、聚甲醛、聚酰亞胺和常用做泡沫作為工程塑料的聚碳酸脂、聚甲醛、聚酰亞胺和常用做泡沫塑料的聚胺脂等塑料的聚胺脂等。 l 合成纖維：滌綸、錦綸、晴綸、維合成纖維：滌綸、錦綸、晴綸、維綸、丙綸、氯綸等綸、丙綸、氯綸等“六大綸六大綸”。l 可做宇航服、耐超熱超冷的芳綸可做宇航服

10、、耐超熱超冷的芳綸13131313；可做飛機(jī)機(jī)翼、高強(qiáng)纜索的；可做飛機(jī)機(jī)翼、高強(qiáng)纜索的芳綸芳綸14141414；可耐；可耐400400高溫和負(fù)高溫和負(fù)273273超低溫的聚酰亞胺纖維；超低溫的聚酰亞胺纖維；l 可做人造血管、軟骨等人體器件的可做人造血管、軟骨等人體器件的氟綸纖維；氟綸纖維；l 可做新式偽裝服的多色纖維；可做新式偽裝服的多色纖維；l 可做合成紙、合成革、高效除塵器可做合成紙、合成革、高效除塵器的高縮纖維、復(fù)合纖維、有色纖維的高縮纖維、復(fù)合纖維、有色纖維、網(wǎng)絡(luò)絲、完全變形紗、吸濕纖維、網(wǎng)絡(luò)絲、完全變形紗、吸濕纖維和離子交換纖維等。和離子交換纖維等。芳綸芳綸1313莫代爾莫代爾滌綸滌

11、綸晴綸晴綸高分子人造血管高分子人造血管l 高性能纖維是具有特殊的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能和用途，或高性能纖維是具有特殊的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能和用途，或具有特殊功能的化學(xué)纖維，一般指強(qiáng)度大于具有特殊功能的化學(xué)纖維，一般指強(qiáng)度大于17.6cN/dtex，彈性模量在彈性模量在440cN/dtex 以上的纖維。以上的纖維。l 具有耐強(qiáng)腐蝕、低磨損、耐高溫、耐輻射、抗燃、耐高電具有耐強(qiáng)腐蝕、低磨損、耐高溫、耐輻射、抗燃、耐高電壓、高強(qiáng)度高模量、高彈性、反滲透、高效過濾、吸附、壓、高強(qiáng)度高模量、高彈性、反滲透、高效過濾、吸附、離子交換、導(dǎo)光、導(dǎo)電以及多種醫(yī)學(xué)功能。用于工業(yè)、國離子交換、導(dǎo)光、導(dǎo)電以及多種醫(yī)學(xué)功能。

12、用于工業(yè)、國防、醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)和尖端科學(xué)各方面。防、醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)和尖端科學(xué)各方面。 l 各國都異常重視高性能纖維科研領(lǐng)域的發(fā)展，核心在于其各國都異常重視高性能纖維科研領(lǐng)域的發(fā)展，核心在于其對軍事工業(yè)的重要作用。當(dāng)今世界三大高性能纖維：碳纖對軍事工業(yè)的重要作用。當(dāng)今世界三大高性能纖維：碳纖維、芳綸、高強(qiáng)高模聚乙烯纖維具有優(yōu)異的耐高溫、難燃維、芳綸、高強(qiáng)高模聚乙烯纖維具有優(yōu)異的耐高溫、難燃和突出的穩(wěn)定性，是火箭、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)、作戰(zhàn)裝甲、海和突出的穩(wěn)定性，是火箭、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)、作戰(zhàn)裝甲、海軍艦船等尖端武器裝備的重要基礎(chǔ)材料。此外，宇航服、軍艦船等尖端武器裝備的重要基礎(chǔ)材料。此外，宇航服、太空返航降

13、落傘也都離不開高性能纖維材料。太空返航降落傘也都離不開高性能纖維材料。l 將天然乳膠經(jīng)過硫化處理變成能將天然乳膠經(jīng)過硫化處理變成能成型、富有彈力的材料，填補(bǔ)天成型、富有彈力的材料，填補(bǔ)天然橡膠的不足；發(fā)展極快然橡膠的不足；發(fā)展極快 。l 順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠等發(fā)展前途看好等發(fā)展前途看好。l 硅橡膠、氟橡膠能在零下硅橡膠、氟橡膠能在零下5050度不度不變形，又可耐變形，又可耐250250度高溫，用于度高溫，用于制造火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)的某些零制造火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)的某些零件。件。氟橡膠零件氟橡膠零件硅橡膠手鐲硅橡膠手鐲l 陶瓷材料：新型陶瓷的強(qiáng)度、硬陶瓷材料：新型陶

14、瓷的強(qiáng)度、硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕等度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕等性能都比傳統(tǒng)陶瓷有很大提高，性能都比傳統(tǒng)陶瓷有很大提高，特別是在克服傳統(tǒng)陶瓷的致命弱特別是在克服傳統(tǒng)陶瓷的致命弱點(diǎn)脆性問題上取得重大突破。點(diǎn)脆性問題上取得重大突破。l 新型結(jié)構(gòu)陶瓷：氧化物陶瓷、氮新型結(jié)構(gòu)陶瓷：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷、硼化物陶瓷、砷化物陶瓷陶瓷、硼化物陶瓷、砷化物陶瓷、氰化物陶瓷等、氰化物陶瓷等l 新型功能陶瓷：裝置陶瓷、電容新型功能陶瓷：裝置陶瓷、電容器陶瓷、壓電陶瓷、電致伸縮陶器陶瓷、壓電陶瓷、電致伸縮陶瓷、熱釋電陶瓷、磁性陶瓷、半瓷、熱釋電陶瓷、磁性陶瓷

15、、半導(dǎo)體陶瓷、導(dǎo)電與超導(dǎo)陶瓷、光導(dǎo)體陶瓷、導(dǎo)電與超導(dǎo)陶瓷、光學(xué)陶瓷和敏感陶瓷等。學(xué)陶瓷和敏感陶瓷等。 新型陶瓷制成的人造骨等新型陶瓷制成的人造骨等 陶瓷零件陶瓷零件 l 玻璃材料：改變了傳統(tǒng)玻璃材料玻璃材料：改變了傳統(tǒng)玻璃材料易碎、易傳熱的特性，研制出具易碎、易傳熱的特性，研制出具有有“特異功能特異功能”的新品種，如玻璃的新品種，如玻璃鋼、記憶玻璃、化學(xué)敏感性玻璃鋼、記憶玻璃、化學(xué)敏感性玻璃、超韌性增強(qiáng)玻璃、激光玻璃、超韌性增強(qiáng)玻璃、激光玻璃、防彈玻璃、防輻射玻璃等。防彈玻璃、防輻射玻璃等。l 光導(dǎo)纖維：純度極高的玻璃纖維光導(dǎo)纖維：純度極高的玻璃纖維制成使現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)生了革命制成使現(xiàn)代通信技

16、術(shù)發(fā)生了革命性的轉(zhuǎn)變，并且在醫(yī)療、遙感、性的轉(zhuǎn)變，并且在醫(yī)療、遙感、遙測等領(lǐng)域也得到越來越廣泛的遙測等領(lǐng)域也得到越來越廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用。l 光纖通信具有傳輸距離遠(yuǎn)、保密光纖通信具有傳輸距離遠(yuǎn)、保密性好、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，一條電纜性好、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，一條電纜就可以傳輸幾百萬路電話；可傳就可以傳輸幾百萬路電話；可傳輸高強(qiáng)度的激光輸高強(qiáng)度的激光 ；制作光纖傳；制作光纖傳感器感器防彈玻璃防彈玻璃 防輻射高鉛玻璃防輻射高鉛玻璃 由光導(dǎo)纖維構(gòu)成的光纜由光導(dǎo)纖維構(gòu)成的光纜 光導(dǎo)纖維工藝品光導(dǎo)纖維工藝品 l 半導(dǎo)體材料：半導(dǎo)體材料：2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代發(fā)展起來的年代發(fā)展起來的重要信息材料，通過近幾十年來的

17、研究工重要信息材料，通過近幾十年來的研究工作，半導(dǎo)體材料種類不斷更新，應(yīng)用領(lǐng)域作，半導(dǎo)體材料種類不斷更新，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，成為信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。不斷擴(kuò)展，成為信息技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。l 鍺材料不需要加熱、功耗低、可靠性高、鍺材料不需要加熱、功耗低、可靠性高、轉(zhuǎn)換速度快、功能多樣和體積小，取代電轉(zhuǎn)換速度快、功能多樣和體積小，取代電子管子管l 硅材料機(jī)械強(qiáng)度高、結(jié)晶性強(qiáng)、在自然中硅材料機(jī)械強(qiáng)度高、結(jié)晶性強(qiáng)、在自然中儲量豐富、成本低，并且可以拉制出大尺儲量豐富、成本低，并且可以拉制出大尺寸的完整單晶，使之成為目前電子信息工寸的完整單晶，使之成為目前電子信息工業(yè)領(lǐng)域的主要半導(dǎo)體材料業(yè)領(lǐng)域的主要半導(dǎo)體材

18、料l 砷化鎵由于電子運(yùn)動(dòng)速度快、電子激發(fā)后砷化鎵由于電子運(yùn)動(dòng)速度快、電子激發(fā)后釋放能量以發(fā)光形式進(jìn)行等特點(diǎn)，很可能釋放能量以發(fā)光形式進(jìn)行等特點(diǎn)，很可能成為繼硅之后第二種最重要的半導(dǎo)體電子成為繼硅之后第二種最重要的半導(dǎo)體電子材料，制成的晶體管可以制造出速度更快材料，制成的晶體管可以制造出速度更快、功能更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)（、功能更強(qiáng)的計(jì)算機(jī)（1010倍）倍）第一臺第一臺晶體管晶體管收音機(jī)收音機(jī)僅包含僅包含4只鍺晶只鍺晶體管體管 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 l 現(xiàn)代科技的發(fā)展，對材料的性能提出高標(biāo)準(zhǔn)、多樣化，甚至現(xiàn)代科技的發(fā)展，對材料的性能提出高標(biāo)準(zhǔn)、多樣化，甚至是相互矛盾的要求，因此，任何一種單一的材料都難以

19、滿足是相互矛盾的要求，因此，任何一種單一的材料都難以滿足上述需要，于是各種高性能的復(fù)合材料便應(yīng)運(yùn)而生。上述需要，于是各種高性能的復(fù)合材料便應(yīng)運(yùn)而生。l 復(fù)合材料是由基體材料和增強(qiáng)材料兩部分組成，根據(jù)基體材復(fù)合材料是由基體材料和增強(qiáng)材料兩部分組成，根據(jù)基體材料和增強(qiáng)材料的特點(diǎn)，復(fù)合材料可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能料和增強(qiáng)材料的特點(diǎn)，復(fù)合材料可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料兩大類復(fù)合材料兩大類l 復(fù)合材料在高度輕量化直升機(jī)上的用量已達(dá)結(jié)構(gòu)重量的復(fù)合材料在高度輕量化直升機(jī)上的用量已達(dá)結(jié)構(gòu)重量的70%-80%，在先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)上的用量大約是結(jié)構(gòu)重量的，在先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)上的用量大約是結(jié)構(gòu)重量的30%-40%。 國產(chǎn)

20、重點(diǎn)型號戰(zhàn)機(jī)將用復(fù)合材料水平尾翼國產(chǎn)重點(diǎn)型號戰(zhàn)機(jī)將用復(fù)合材料水平尾翼 復(fù)合材料井蓋復(fù)合材料井蓋l 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料作為承力結(jié)構(gòu)使用的材結(jié)構(gòu)復(fù)合材料作為承力結(jié)構(gòu)使用的材料，它由能承受載荷的增強(qiáng)體與能連料，它由能承受載荷的增強(qiáng)體與能連接增強(qiáng)體成為整體材料同時(shí)又起傳遞接增強(qiáng)體成為整體材料同時(shí)又起傳遞力作用的基體構(gòu)成；可以根據(jù)材料在力作用的基體構(gòu)成；可以根據(jù)材料在使用中受力的要求進(jìn)行選材設(shè)計(jì)及復(fù)使用中受力的要求進(jìn)行選材設(shè)計(jì)及復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)l 增強(qiáng)體包括各種玻璃、陶瓷、碳素、增強(qiáng)體包括各種玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金屬、天然纖維、織物、晶高聚物、金屬、天然纖維、織物、晶體等；基體包括高聚體（樹脂）基

21、、體等；基體包括高聚體（樹脂）基、金屬基、陶瓷基、碳基等金屬基、陶瓷基、碳基等l 樹脂基復(fù)合材料用于建筑、造船、車樹脂基復(fù)合材料用于建筑、造船、車輛、化工容器、生活用品等輛、化工容器、生活用品等l 金屬基復(fù)合材料是宇航、航空技術(shù)的金屬基復(fù)合材料是宇航、航空技術(shù)的理想材料理想材料樹脂基復(fù)合材料樹脂基復(fù)合材料耐磨陶瓷復(fù)合材料膨脹節(jié)耐磨陶瓷復(fù)合材料膨脹節(jié)碳基復(fù)合材料碳基復(fù)合材料l 功能復(fù)合材料一般由功能體和基體組成，基體不僅起功能復(fù)合材料一般由功能體和基體組成，基體不僅起到構(gòu)成整體的作用，而且能產(chǎn)生協(xié)同或加強(qiáng)功能的作到構(gòu)成整體的作用，而且能產(chǎn)生協(xié)同或加強(qiáng)功能的作用，利用材料的電學(xué)、化學(xué)等性能。用，利

22、用材料的電學(xué)、化學(xué)等性能。l 現(xiàn)已有壓電型功能復(fù)合材料、吸波、屏蔽性功能復(fù)合現(xiàn)已有壓電型功能復(fù)合材料、吸波、屏蔽性功能復(fù)合材料（隱身材料）、導(dǎo)電功能復(fù)合材料等，有廣闊的材料（隱身材料）、導(dǎo)電功能復(fù)合材料等，有廣闊的發(fā)展前景。發(fā)展前景。6先進(jìn)材料的強(qiáng)度比原始材料提高了約先進(jìn)材料的強(qiáng)度比原始材料提高了約5050倍倍鋁鋁木材木材石料石料青銅青銅鑄鐵鑄鐵鋼鋼復(fù)合材料復(fù)合材料碳纖維碳纖維芳香族酰胺纖維芳香族酰胺纖維材料強(qiáng)度密度比在不同年代里的進(jìn)展材料強(qiáng)度密度比在不同年代里的進(jìn)展碳素工具鋼碳素工具鋼鎢鈷鉻硬質(zhì)合金鎢鈷鉻硬質(zhì)合金燒結(jié)碳化鎢燒結(jié)碳化鎢金屬陶瓷金屬陶瓷陶瓷陶瓷多晶金剛石多晶金剛石高速鋼高速鋼立方

23、氮化硼立方氮化硼0200400600800100012001400190019201940196019802000年份發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度（）現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)年代氣冷年代氣冷式航空發(fā)動(dòng)機(jī)式航空發(fā)動(dòng)機(jī)蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)在本世紀(jì)內(nèi)由于采用現(xiàn)代材料使發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度在本世紀(jì)內(nèi)由于采用現(xiàn)代材料使發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度急劇上升，因而發(fā)動(dòng)機(jī)理論效率大大提高。急劇上升，因而發(fā)動(dòng)機(jī)理論效率大大提高。1950196519551970197519601990198019952000198520053070504060100908020110120130座座mile/Usgal 航空材料的發(fā)展與飛機(jī)的燃放航空材料的發(fā)

24、展與飛機(jī)的燃放年份年份Comet707-120707-120B880990727-100DC-9-30A320-200747-400MD112.5倍飛機(jī)燃油效率提高飛機(jī)燃油效率提高2.5倍倍 航空材料的發(fā)展航空材料的發(fā)展109316495381490C3150C6490C10930C19270C發(fā)動(dòng)機(jī)溫度發(fā)動(dòng)機(jī)溫度一次大戰(zhàn)水冷式一次大戰(zhàn)水冷式30年代空冷式年代空冷式風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)風(fēng)扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)蝸輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)蝸輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)超音速燃燒沖壓超音速燃燒沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)溫度（溫度（0C）19501960197019801990200020102020900110015001300材料的表面溫

25、度材料的表面溫度()1700單晶合金單晶合金普通鑄件普通鑄件定向凝固超級合金定向凝固超級合金共晶合金共晶合金彌散強(qiáng)化超級合金彌散強(qiáng)化超級合金隔熱涂層隔熱涂層陶瓷復(fù)合材料陶瓷復(fù)合材料碳碳-碳碳在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的年份在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的年份葉片材料的發(fā)展歷程葉片材料的發(fā)展歷程纖維增強(qiáng)超級合金纖維增強(qiáng)超級合金30年代教練機(jī)年代教練機(jī)二次大戰(zhàn)戰(zhàn)斗機(jī)二次大戰(zhàn)戰(zhàn)斗機(jī)80年代截?fù)魴C(jī)年代截?fù)魴C(jī)航天飛機(jī)航天飛機(jī)東方快車號東方快車號10931649538490C93.30C4270C10930C16490C不同類型的飛行器蒙皮溫度不同類型的飛行器蒙皮溫度蒙皮溫度（蒙皮溫度（0C）1101101101100 021921

26、97 7120018001001200410950400 飛船返回艙艙體溫度情況飛船返回艙艙體溫度情況波音波音707超音速飛機(jī)超音速飛機(jī)小飛機(jī)小飛機(jī) 直升機(jī)直升機(jī) 運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸機(jī) 戰(zhàn)斗機(jī)戰(zhàn)斗機(jī)噴氣式機(jī)噴氣式機(jī) 近地衛(wèi)星近地衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星飛機(jī)速率速度與效益速度與效益10102103104每減少1kg所收獲效益 +280+630+960金屬金屬玻璃纖維玻璃纖維KavlarC/C復(fù)合材料復(fù)合材料K m導(dǎo)彈射程導(dǎo)彈射程導(dǎo)彈殼體材料與導(dǎo)彈射程導(dǎo)彈殼體材料與導(dǎo)彈射程l 超純硅、砷化鎵的研制成功，使大規(guī)模和超大規(guī)模集成超純硅、砷化鎵的研制成功，使大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路誕生，使計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度從每秒幾十萬次提高到

27、現(xiàn)電路誕生，使計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度從每秒幾十萬次提高到現(xiàn)在每秒百億次以上。在每秒百億次以上。l 航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的工作溫度每提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的工作溫度每提高100100，推力可增，推力可增大大24%。l 隱身材料隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使提放探測系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)。提放探測系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)。洛克希德公司洛克希德公司F-117A光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維：簡稱：簡稱“光纖光纖”，是一種能利用光的全反射作用來傳導(dǎo)光，是一種能利用光的全反射作用來傳導(dǎo)光線線的透明度極高的玻璃纖維。的透明度極高的玻璃纖維。1890191019301950197019902010203

28、020501102104106108第一條電話第一條電話一對一對12路電話線路電話線同軸電纜同軸電纜同軸電纜與微波系統(tǒng)同軸電纜與微波系統(tǒng)通訊衛(wèi)星通訊衛(wèi)星光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維年年不同通訊方式的相對信息量不同通訊方式的相對信息量相對信息量相對信息量F1賽車材料主要是碳纖維材料。昂貴，除了航空航天用的到，剩下的基本就是F1賽車了。比如前鼻翼撞到護(hù)墻了，我們找不到鼻錐在哪里，因?yàn)楸清F是完全由碳纖維制成的，在撞擊的一霎那產(chǎn)生巨大的沖擊力，極短的時(shí)間，碳纖維立即成為粉末，盡可能地吸收這些力，從而保護(hù)賽車手。l起初擊劍運(yùn)動(dòng)劍身所用的材料是碳鋼，其結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)起初擊劍運(yùn)動(dòng)劍身所用的材料是碳鋼，其結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生微裂紋導(dǎo)

29、致劍身折斷而造成運(yùn)動(dòng)員誤傷，現(xiàn)劍身采用生微裂紋導(dǎo)致劍身折斷而造成運(yùn)動(dòng)員誤傷，現(xiàn)劍身采用鐵鎳和鈦合金材料，并經(jīng)長時(shí)間時(shí)效與彎曲處理，內(nèi)部鐵鎳和鈦合金材料，并經(jīng)長時(shí)間時(shí)效與彎曲處理，內(nèi)部微裂只有碳鋼的微裂只有碳鋼的1/20，極不易折斷，運(yùn)動(dòng)員能無所畏懼，極不易折斷，運(yùn)動(dòng)員能無所畏懼地完成各種動(dòng)作。地完成各種動(dòng)作。l自行車雅典奧運(yùn)會上，自行車比賽十分精彩，尤其是自行車雅典奧運(yùn)會上，自行車比賽十分精彩，尤其是場地比賽，冠軍之爭的差別甚至只有場地比賽，冠軍之爭的差別甚至只有0001秒，除了運(yùn)秒，除了運(yùn)動(dòng)員自身的素質(zhì)，比賽用車的較量也成為很重要的因素動(dòng)員自身的素質(zhì)，比賽用車的較量也成為很重要的因素。這種比

30、賽用車的材料、設(shè)計(jì)都很特別，造價(jià)一般在。這種比賽用車的材料、設(shè)計(jì)都很特別，造價(jià)一般在8萬元左右，而頂級賽車的造價(jià)則高達(dá)十幾萬元人民幣。萬元左右，而頂級賽車的造價(jià)則高達(dá)十幾萬元人民幣。如今，賽車的車身全部采用碳纖維復(fù)合材料，這使得整如今，賽車的車身全部采用碳纖維復(fù)合材料，這使得整車的強(qiáng)度很高且質(zhì)量極輕。中國國家自行車隊(duì)當(dāng)年雅典車的強(qiáng)度很高且質(zhì)量極輕。中國國家自行車隊(duì)當(dāng)年雅典奧運(yùn)會的比賽用車只有千克，一只手就可以拎起來。高奧運(yùn)會的比賽用車只有千克，一只手就可以拎起來。高強(qiáng)的材料使得選手能夠騎出更快的速度。而賽車的設(shè)計(jì)強(qiáng)的材料使得選手能夠騎出更快的速度。而賽車的設(shè)計(jì)也比較獨(dú)特，由于碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度

31、高，因而主體框也比較獨(dú)特，由于碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度高，因而主體框架可以設(shè)計(jì)成很薄的流線型，前輪沒有密集的輻條，取架可以設(shè)計(jì)成很薄的流線型，前輪沒有密集的輻條，取而代之的是形狀扁平的五岔輻條，后輪則干脆是全封閉而代之的是形狀扁平的五岔輻條，后輪則干脆是全封閉式，這樣都可以有效地減小風(fēng)阻力。式，這樣都可以有效地減小風(fēng)阻力。 2004年雅典奧運(yùn)會冠軍車（價(jià)值9萬人民幣 ）l 從撐桿跳的發(fā)展史就可以更清楚地看到新材料對從撐桿跳的發(fā)展史就可以更清楚地看到新材料對奧運(yùn)成績的貢獻(xiàn)。歷史上第一個(gè)撐桿跳紀(jì)錄奧運(yùn)成績的貢獻(xiàn)。歷史上第一個(gè)撐桿跳紀(jì)錄3 33030米的成績是用沉重、沒有彈性的木桿跳出米的成績是用沉重、沒

32、有彈性的木桿跳出來的來的(2.29m)(2.29m)；19051905年開始使用質(zhì)量較輕、彈性年開始使用質(zhì)量較輕、彈性稍好的竹桿，成績達(dá)到稍好的竹桿，成績達(dá)到4 43030米；米；19301930年出現(xiàn)較年出現(xiàn)較為堅(jiān)固的金屬桿后，運(yùn)動(dòng)員無撐桿折斷之憂，握為堅(jiān)固的金屬桿后，運(yùn)動(dòng)員無撐桿折斷之憂，握桿點(diǎn)和助跑速度都有了很大的提高，最好成績達(dá)桿點(diǎn)和助跑速度都有了很大的提高，最好成績達(dá)到到4 48383米米, ,這是人造材料戰(zhàn)勝天然材料的典范。這是人造材料戰(zhàn)勝天然材料的典范。 美國運(yùn)動(dòng)員玻璃纖維復(fù)合桿美國運(yùn)動(dòng)員玻璃纖維復(fù)合桿,5.13m.,5.13m.而后來隨著而后來隨著質(zhì)量更輕、彈性更大的尼龍桿質(zhì)量

33、更輕、彈性更大的尼龍桿, ,新型碳纖維撐桿新型碳纖維撐桿出現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)成績也終于突破出現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)成績也終于突破6 6米大關(guān)米大關(guān)( (布勃卡布勃卡 ) )。所以說，運(yùn)動(dòng)器材的較量并不亞于賽場上運(yùn)動(dòng)員所以說，運(yùn)動(dòng)器材的較量并不亞于賽場上運(yùn)動(dòng)員的較量。的較量。l 采用高檔采用高檔PUPU（聚氨酯）運(yùn)動(dòng)鞋成為奧運(yùn)賽場上選（聚氨酯）運(yùn)動(dòng)鞋成為奧運(yùn)賽場上選手們的理想之選。耐克公司手們的理想之選。耐克公司 Nike Nike 曾在悉尼奧運(yùn)曾在悉尼奧運(yùn)會上為女飛人瓊斯用新型工程塑料特制了一雙鞋，會上為女飛人瓊斯用新型工程塑料特制了一雙鞋，總質(zhì)量只有總質(zhì)量只有99992 2克，可使運(yùn)動(dòng)員奔跑的腳步更克，可使運(yùn)動(dòng)員奔

34、跑的腳步更加輕盈。而當(dāng)年最出名的鞋恐怕要算耐克公司專加輕盈。而當(dāng)年最出名的鞋恐怕要算耐克公司專門為我國門為我國110110米欄選手劉翔參加奧運(yùn)會定做的米欄選手劉翔參加奧運(yùn)會定做的“紅色魔鞋紅色魔鞋”了，它是目前耐克公司最輕的一雙了，它是目前耐克公司最輕的一雙釘鞋釘鞋在奧運(yùn)會男子十項(xiàng)全能撐桿跳項(xiàng)目的比賽在奧運(yùn)會男子十項(xiàng)全能撐桿跳項(xiàng)目的比賽中，荷蘭選手馬蒂諾在撐起上升的瞬間突中，荷蘭選手馬蒂諾在撐起上升的瞬間突然斷桿，上演了有驚無險(xiǎn)的一幕。然斷桿，上演了有驚無險(xiǎn)的一幕。 l 塑膠跑道厚度一般為塑膠跑道厚度一般為1313毫米，它彈性好、毫米，它彈性好、耐磨、防滑、色彩美觀、場地清潔、易耐磨、防滑、色

35、彩美觀、場地清潔、易于維護(hù)管理、不受氣候等條件影響。這于維護(hù)管理、不受氣候等條件影響。這種場地平坦均勻，可吸收震動(dòng)，使運(yùn)動(dòng)種場地平坦均勻，可吸收震動(dòng)，使運(yùn)動(dòng)員彈跳自如，并可防跌傷。無數(shù)大型國員彈跳自如，并可防跌傷。無數(shù)大型國際賽事表明，際賽事表明，100100米短跑時(shí)運(yùn)動(dòng)員在聚米短跑時(shí)運(yùn)動(dòng)員在聚氨酯跑道上要比在傳統(tǒng)跑道上快氨酯跑道上要比在傳統(tǒng)跑道上快0 02 2秒秒以上，跳遠(yuǎn)成績可提高以上，跳遠(yuǎn)成績可提高20203030厘米。厘米。l 運(yùn)動(dòng)員的服裝也有很高的科技含量，這運(yùn)動(dòng)員的服裝也有很高的科技含量，這一點(diǎn)在奧運(yùn)會游泳池中得到了最好的印一點(diǎn)在奧運(yùn)會游泳池中得到了最好的印證。在本屆奧運(yùn)會上，風(fēng)靡

36、全球泳壇的證。在本屆奧運(yùn)會上，風(fēng)靡全球泳壇的“鯊魚皮鯊魚皮”泳衣則是采用聚四氟乙烯材泳衣則是采用聚四氟乙烯材料制成的，它的出現(xiàn)曾引起了較大的爭料制成的，它的出現(xiàn)曾引起了較大的爭議。它把材料、設(shè)計(jì)、調(diào)試的高科技全議。它把材料、設(shè)計(jì)、調(diào)試的高科技全部用上，為每位運(yùn)動(dòng)員量身定作，據(jù)說部用上，為每位運(yùn)動(dòng)員量身定作，據(jù)說效果非凡，水阻力比普通泳衣小效果非凡，水阻力比普通泳衣小4 4。當(dāng)今世界的體育競爭實(shí)質(zhì)上是科學(xué)技術(shù)的競爭，而先進(jìn)的材料則是提高體育科當(dāng)今世界的體育競爭實(shí)質(zhì)上是科學(xué)技術(shù)的競爭，而先進(jìn)的材料則是提高體育科學(xué)技術(shù)水平的重要條件之一。為了能夠在接近極限的區(qū)域再有新突破，創(chuàng)造更學(xué)技術(shù)水平的重要條件

37、之一。為了能夠在接近極限的區(qū)域再有新突破，創(chuàng)造更好的成績，世界各國尤其是發(fā)達(dá)國家都在不遺余力地將各種高技術(shù)、新材料應(yīng)好的成績，世界各國尤其是發(fā)達(dá)國家都在不遺余力地將各種高技術(shù)、新材料應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育器材上，以提高運(yùn)動(dòng)成績。用到運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育器材上，以提高運(yùn)動(dòng)成績。l福特福特20002000與西納給與西納給20102010這兩款由這兩款由材料工程師設(shè)計(jì)的汽車將成為未來材料工程師設(shè)計(jì)的汽車將成為未來交通工具。材料科學(xué)領(lǐng)域給推進(jìn)系交通工具。材料科學(xué)領(lǐng)域給推進(jìn)系統(tǒng)（包含內(nèi)燃，氣體渦輪機(jī)，及燃統(tǒng)（包含內(nèi)燃，氣體渦輪機(jī)，及燃料電池等混合電氣系統(tǒng)）帶來發(fā)展。料電池等混合電氣系統(tǒng)）帶來發(fā)展。鋁合金工藝及低

38、阻纜線等領(lǐng)域的進(jìn)鋁合金工藝及低阻纜線等領(lǐng)域的進(jìn)展將使未來汽車行駛的更遠(yuǎn)，熱耗展將使未來汽車行駛的更遠(yuǎn)，熱耗減少，噪音也將比現(xiàn)在的汽車更小。減少，噪音也將比現(xiàn)在的汽車更小。 l一家制造公司開發(fā)出一種經(jīng)久耐一家制造公司開發(fā)出一種經(jīng)久耐用的新型車輪，可以和鋼或鋁制車用的新型車輪，可以和鋼或鋁制車輪一決高下。這種車輪的優(yōu)點(diǎn)可不輪一決高下。這種車輪的優(yōu)點(diǎn)可不僅僅是時(shí)髦漂亮，聚酯材料提供了僅僅是時(shí)髦漂亮，聚酯材料提供了優(yōu)良的抗腐耐磨性能，可以有效的優(yōu)良的抗腐耐磨性能，可以有效的抑制化學(xué)物對車輪的侵蝕。抑制化學(xué)物對車輪的侵蝕。P2000P2000Synergy 2010Synergy 2010l一百多年來，

39、鋼鐵一直是汽車工業(yè)的基一百多年來，鋼鐵一直是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)。高強(qiáng)鋼將是未來汽車的中堅(jiān)力量。礎(chǔ)。高強(qiáng)鋼將是未來汽車的中堅(jiān)力量。近來，鋼鐵工業(yè)已經(jīng)開發(fā)出一種汽車用近來，鋼鐵工業(yè)已經(jīng)開發(fā)出一種汽車用鋼，比原先的輕鋼，比原先的輕24%，而強(qiáng)度高，而強(qiáng)度高34%。l新型鋼材的優(yōu)點(diǎn)是：高撞擊能量吸收率；新型鋼材的優(yōu)點(diǎn)是：高撞擊能量吸收率；高強(qiáng)度高強(qiáng)度-質(zhì)量比；實(shí)用新型制造工藝；可質(zhì)量比；實(shí)用新型制造工藝；可以有多種不同性能以有多種不同性能(壽命、防銹等）。壽命、防銹等）。l國家游泳中心國家游泳中心( (水立方）陽光房外層膜水立方）陽光房外層膜上分布著密度不均的鍍點(diǎn)，這鍍點(diǎn)將有效上分布著密度不均的鍍點(diǎn)，這鍍

40、點(diǎn)將有效的屏蔽直射入館內(nèi)的日光，起到遮光、降的屏蔽直射入館內(nèi)的日光，起到遮光、降溫的作用。這層溫的作用。這層“外衣外衣”可保證可保證9090的自的自然光進(jìn)入場館，每天可以享用然光進(jìn)入場館，每天可以享用9 9個(gè)小時(shí)的個(gè)小時(shí)的自然光。大大節(jié)省能源。自然光。大大節(jié)省能源。 lETFE(ETFE(四氟乙烯四氟乙烯) )制成的膜材料質(zhì)量輕、制成的膜材料質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、強(qiáng)度大、耐腐蝕性、保溫性俱佳，自清潔耐腐蝕性、保溫性俱佳，自清潔能力強(qiáng)。能力強(qiáng)。猶如一個(gè)個(gè)猶如一個(gè)個(gè)“水泡泡水泡泡”的的ETFEETFE膜膜具有較好抗壓性，厚度僅如同一張紙的具有較好抗壓性，厚度僅如同一張紙的ETFEETFE膜構(gòu)成的氣枕，甚

41、至可以承受一輛汽膜構(gòu)成的氣枕，甚至可以承受一輛汽車的重量車的重量l大劇院的屋頂是個(gè)橢圓大穹體，其殼體結(jié)大劇院的屋頂是個(gè)橢圓大穹體，其殼體結(jié)構(gòu)由一根根弧形鋼梁組成，是目前我國跨度構(gòu)由一根根弧形鋼梁組成，是目前我國跨度最大的殼體鋼結(jié)構(gòu)建筑。高最大的殼體鋼結(jié)構(gòu)建筑。高46.28546.285米，東西米，東西軸跨度軸跨度212212米、南北軸跨度米、南北軸跨度144144米，周長達(dá)米，周長達(dá)60006000多米，可罩整個(gè)北京工人體育場，為國多米，可罩整個(gè)北京工人體育場，為國內(nèi)建筑之最。如此巨大的鋼架結(jié)構(gòu)中間沒有內(nèi)建筑之最。如此巨大的鋼架結(jié)構(gòu)中間沒有一根柱子支撐，重達(dá)一根柱子支撐，重達(dá)67506750噸

42、的龐然大物的穩(wěn)噸的龐然大物的穩(wěn)定與安全，完全依靠自身的力學(xué)結(jié)構(gòu)體系來定與安全，完全依靠自身的力學(xué)結(jié)構(gòu)體系來保證。保證。l東海大橋建設(shè)總長東海大橋建設(shè)總長32.5公里，是名副其實(shí)公里，是名副其實(shí)的的“世界之橋世界之橋”。100年設(shè)計(jì)壽命，采用先年設(shè)計(jì)壽命，采用先進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)防腐材料才能保證，海水，臺風(fēng)，進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)防腐材料才能保證，海水，臺風(fēng)，船只沖撞考驗(yàn)。船只沖撞考驗(yàn)。 防彈外殼不易臟防彈外殼不易臟 納米自清潔玻璃納米自清潔玻璃世界第一大穹頂建筑世界第一大穹頂建筑 國家大劇院國家大劇院l利用超導(dǎo)材料的抗磁性，將超導(dǎo)材利用超導(dǎo)材料的抗磁性，將超導(dǎo)材料放在一塊永久磁體的上方，由于磁料放在一塊永久磁體的上方

43、，由于磁體的磁力線不能穿過超導(dǎo)體，磁體和體的磁力線不能穿過超導(dǎo)體，磁體和超導(dǎo)體之間會產(chǎn)生排斥力，使超導(dǎo)體超導(dǎo)體之間會產(chǎn)生排斥力，使超導(dǎo)體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應(yīng)可以制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車。應(yīng)可以制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車。p 新能源材料則是指實(shí)現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)中所要用到的關(guān)鍵材料。n 主要包括儲氫電極合金材料為代表的鎳氫電池材料。n 嵌鋰碳負(fù)極和LiCoO2正極為代表的鋰離子電池材料、燃料電池材料。n Si半導(dǎo)體材料為代表的太陽能電池材料。n 鈾、氘、氚為代表的反應(yīng)堆核能材料等。 仿真手臂仿真手臂人工關(guān)節(jié)l生物材料也稱為生物工程材料或

44、生物生物材料也稱為生物工程材料或生物醫(yī)學(xué)材料，是生物體器官缺損、病變醫(yī)學(xué)材料，是生物體器官缺損、病變或衰竭的替代材料，也就是人類器官或衰竭的替代材料，也就是人類器官再造材料再造材料。l生物活性陶瓷已實(shí)現(xiàn)與骨相結(jié)合，并生物活性陶瓷已實(shí)現(xiàn)與骨相結(jié)合，并與軟組織相結(jié)與軟組織相結(jié)l生物化學(xué)水泥在骨骼缺損修補(bǔ)、骨骼生物化學(xué)水泥在骨骼缺損修補(bǔ)、骨骼植入材料的固定和牙齒的修復(fù)等過程植入材料的固定和牙齒的修復(fù)等過程使用使用l人工器官已制造出人工心臟、人工肝人工器官已制造出人工心臟、人工肝臟、人工腎、人工喉、人工眼球、人臟、人工腎、人工喉、人工眼球、人工骨、人工皮、人造血漿和血液等工骨、人工皮、人造血漿和血液等

45、 l預(yù)期研制出具有主動(dòng)誘導(dǎo)、能促進(jìn)人預(yù)期研制出具有主動(dòng)誘導(dǎo)、能促進(jìn)人體自身組織和器官再生作用的生物復(fù)體自身組織和器官再生作用的生物復(fù)合材料合材料神舟、登月計(jì)劃離不開材料的支撐。神舟、登月計(jì)劃離不開材料的支撐。飛機(jī)性能飛機(jī)性能2/3靠材料（高溫合金、高比強(qiáng)度、高比剛度結(jié)構(gòu)材料）?？坎牧希ǜ邷睾辖?、高比強(qiáng)度、高比剛度結(jié)構(gòu)材料）。航天與衛(wèi)星需要耐超高溫、抗輻射、耐粒子云以及原子氧侵蝕的材料，航天與衛(wèi)星需要耐超高溫、抗輻射、耐粒子云以及原子氧侵蝕的材料，對比強(qiáng)度和比剛度的要求更為苛刻，因?yàn)楹教祜w行器每減重對比強(qiáng)度和比剛度的要求更為苛刻，因?yàn)楹教祜w行器每減重1kg，可使，可使運(yùn)載火箭減輕幾百運(yùn)載火箭減輕

46、幾百kg。導(dǎo)彈上面級減輕導(dǎo)彈上面級減輕1kg，射程增加，射程增加1km。l合金中的微量元素雖然很少（少到只占總合金中的微量元素雖然很少（少到只占總質(zhì)量的質(zhì)量的0.001-0.035%0.001-0.035%），但使合金性能的），但使合金性能的改觀非常顯著。材料的主要性能取決于母體，改觀非常顯著。材料的主要性能取決于母體，加入的元素包括碳、硼、硫、鉛、鋯以及磷加入的元素包括碳、硼、硫、鉛、鋯以及磷等等。這些附加成分將改善金屬的物理及機(jī)等等。這些附加成分將改善金屬的物理及機(jī)械性能械性能強(qiáng)度、耐力、使用壽命。強(qiáng)度、耐力、使用壽命。l在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中一種摻鎳化合物稱作在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中一種摻鎳化合物稱作71

47、8718合金廣泛的用于壓縮機(jī)和渦輪部件。這種合合金廣泛的用于壓縮機(jī)和渦輪部件。這種合金由金由IconIcon國際公司于國際公司于3030年前開發(fā)，其后改進(jìn)年前開發(fā)，其后改進(jìn)其成分及制作工藝。如適量摻鎂增加其熱延其成分及制作工藝。如適量摻鎂增加其熱延展性，三次熔煉法可改善其純度。展性，三次熔煉法可改善其純度。718合金廣泛用于制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓合金廣泛用于制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)、葉片及緊固件。圖示為縮機(jī)、葉片及緊固件。圖示為GE 90-92B 發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)即將裝備在新型發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)即將裝備在新型的波音的波音777客機(jī)上。客機(jī)上。 l歷史上機(jī)身幾乎無一例外由鋁歷史上機(jī)身幾乎無一例外由鋁制成

48、，用鋼加固關(guān)鍵部位，如發(fā)制成，用鋼加固關(guān)鍵部位，如發(fā)動(dòng)機(jī)襯里和起落架。動(dòng)機(jī)襯里和起落架。l自從噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用以來，鈦?zhàn)詮膰姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)使用以來，鈦用于抵御機(jī)身的高溫。鈦之后是用于抵御機(jī)身的高溫。鈦之后是復(fù)合材料，通常是碳、硼纖維及復(fù)合材料，通常是碳、硼纖維及環(huán)氧化合物。這種復(fù)合材料非常環(huán)氧化合物。這種復(fù)合材料非常輕，可以在某特定方向上增加強(qiáng)輕，可以在某特定方向上增加強(qiáng)度。度。復(fù)合材料 以鋁鋰合金為例以鋁鋰合金為例俄羅斯：俄羅斯： l 70年代，年代，1420合金用于米格合金用于米格-29機(jī)身、油箱、座艙機(jī)身、油箱、座艙等，并將鉚接結(jié)構(gòu)改為焊接結(jié)構(gòu)，減重等，并將鉚接結(jié)構(gòu)改為焊接結(jié)構(gòu)，減重24%。l

49、80年代，年代，1460合金取代合金取代2219，用于制造運(yùn)載火箭能，用于制造運(yùn)載火箭能源號低溫儲箱。源號低溫儲箱。l 俄羅斯還將鋁鋰合金用于暴風(fēng)雪號航天飛機(jī)，米格俄羅斯還將鋁鋰合金用于暴風(fēng)雪號航天飛機(jī)，米格-33、蘇、蘇-27、雅克、雅克-36、安、安-70T，圖，圖-144、圖、圖-1204等軍等軍民飛機(jī)民飛機(jī), 如蘇如蘇-27Ck,鋁鋰合金用量占鋁鋰合金用量占3%。美國： l 50年代，將最早的工業(yè)鋁鋰合金2020用于海軍RA-5C預(yù)警飛機(jī)，使飛機(jī)總重量減輕6%。l 80年代，將2090用于C-47軍用運(yùn)輸機(jī)的隔框、地板、蒙皮、垂直尾翼，總量2846公斤。l90年代末，將第三代鋁鋰合金2

50、197/2097用于F-16后隔框、BL19 大梁，已裝機(jī)850架。l 采用了新型的飛翼氣動(dòng)外形，沒有平尾、翼采用了新型的飛翼氣動(dòng)外形，沒有平尾、翼身融合。整個(gè)飛機(jī)的外形呈光滑曲線以求達(dá)身融合。整個(gè)飛機(jī)的外形呈光滑曲線以求達(dá)到最佳的隱身效果。大量采用石墨碳纖維材到最佳的隱身效果。大量采用石墨碳纖維材料、鋸齒狀雷達(dá)散射結(jié)構(gòu)、蜂窩狀雷達(dá)吸波料、鋸齒狀雷達(dá)散射結(jié)構(gòu)、蜂窩狀雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu)、雷達(dá)吸波材料涂層，進(jìn)一步縮小了雷結(jié)構(gòu)、雷達(dá)吸波材料涂層，進(jìn)一步縮小了雷達(dá)反射截面積。達(dá)反射截面積。l 據(jù)稱，據(jù)稱，B-2A在正常探測距離下的雷達(dá)反射截在正常探測距離下的雷達(dá)反射截面積與一只小鳥相當(dāng)。轟炸機(jī)的所有燃料和面

51、積與一只小鳥相當(dāng)。轟炸機(jī)的所有燃料和武器系統(tǒng)全部設(shè)計(jì)在機(jī)體內(nèi)，因此外形異常武器系統(tǒng)全部設(shè)計(jì)在機(jī)體內(nèi)，因此外形異常“干凈干凈”。機(jī)體使用了隱身材料，有些地方。機(jī)體使用了隱身材料，有些地方還涂有吸波材料。這些都有效地實(shí)現(xiàn)了良好還涂有吸波材料。這些都有效地實(shí)現(xiàn)了良好的隱身性能。的隱身性能。諾斯普羅公司諾斯普羅公司B-2B-2隱身轟炸機(jī)隱身轟炸機(jī)美軍隱身特戰(zhàn)船 l“短劍短劍”號快艇的船體采用了碳纖號快艇的船體采用了碳纖維材料建造，與維材料建造，與F-35和波音和波音787客機(jī)客機(jī)的材料類似。這種材料的特點(diǎn)強(qiáng)度高、的材料類似。這種材料的特點(diǎn)強(qiáng)度高、重量輕，與用鋁合金和鋼建造的艦艇重量輕，與用鋁合金和鋼建

52、造的艦艇相比，更能夠提高燃油效率和減少艦相比，更能夠提高燃油效率和減少艦艇維護(hù)工作量。碳纖維材料中間以復(fù)艇維護(hù)工作量。碳纖維材料中間以復(fù)合泡沫材料填充，使得艦艇的紅外和合泡沫材料填充，使得艦艇的紅外和磁信號特征較小。磁信號特征較小。M船型特有的船型船型特有的船型原理能夠產(chǎn)生抬升力，減少了艦艇高原理能夠產(chǎn)生抬升力，減少了艦艇高速航行時(shí)尾跡，從而降低了艦艇的水速航行時(shí)尾跡，從而降低了艦艇的水動(dòng)力信號特征。動(dòng)力信號特征。l采用碳纖維材料建造還有一個(gè)好處，采用碳纖維材料建造還有一個(gè)好處，就是即使被魚雷和導(dǎo)彈擊中后，碳纖就是即使被魚雷和導(dǎo)彈擊中后，碳纖維船體也不像鋼質(zhì)船體一樣，容易形維船體也不像鋼質(zhì)船體

53、一樣，容易形成碎片殺傷船員。并且碳纖維船體也成碎片殺傷船員。并且碳纖維船體也很難完全解體，可避免毀滅性后果。很難完全解體，可避免毀滅性后果。l信息科學(xué)技術(shù)信息科學(xué)技術(shù) 信息材料信息材料l新能源科學(xué)技術(shù)新能源科學(xué)技術(shù) 新能源材料新能源材料l生物科學(xué)技術(shù)生物科學(xué)技術(shù) 生物材料生物材料l空間科學(xué)技術(shù)空間科學(xué)技術(shù) 空間技術(shù)材料空間技術(shù)材料l生態(tài)環(huán)境科學(xué)技術(shù)生態(tài)環(huán)境科學(xué)技術(shù) 環(huán)保材料環(huán)保材料l用高技術(shù)改造、更新現(xiàn)有材料，發(fā)展材料科學(xué)技術(shù)用高技術(shù)改造、更新現(xiàn)有材料，發(fā)展材料科學(xué)技術(shù) 通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為信息產(chǎn)業(yè)注入強(qiáng)大活力通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為信息產(chǎn)業(yè)注入強(qiáng)大活力 寬帶通信已成為國際上應(yīng)用最廣的通信技術(shù)寬帶通信已成為國

54、際上應(yīng)用最廣的通信技術(shù) 半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)入納米時(shí)代半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)入納米時(shí)代 計(jì)算機(jī)智能技術(shù)日新月異計(jì)算機(jī)智能技術(shù)日新月異信息科學(xué)技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革，仍然是經(jīng)濟(jì)持續(xù)信息科學(xué)技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革，仍然是經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的主導(dǎo)力量。增長的主導(dǎo)力量。對生命現(xiàn)象本質(zhì)和過程研究，進(jìn)入了定量和系統(tǒng)整合階段對生命現(xiàn)象本質(zhì)和過程研究，進(jìn)入了定量和系統(tǒng)整合階段基因組學(xué)、蛋白質(zhì)科學(xué)、干細(xì)胞及再生醫(yī)學(xué)的研究成為生命科學(xué)的前沿基因組學(xué)、蛋白質(zhì)科學(xué)、干細(xì)胞及再生醫(yī)學(xué)的研究成為生命科學(xué)的前沿與熱點(diǎn)與熱點(diǎn)蛋白質(zhì)科學(xué)正向深度和廣度迅速發(fā)展蛋白質(zhì)科學(xué)正向深度和廣度迅速發(fā)展干細(xì)胞及再生醫(yī)學(xué)的研究及應(yīng)用為人類健康開辟了新道路干細(xì)胞及再生

55、醫(yī)學(xué)的研究及應(yīng)用為人類健康開辟了新道路生物芯片在醫(yī)療和科研領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用生物芯片在醫(yī)療和科研領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用轉(zhuǎn)基因技術(shù)及應(yīng)用呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢轉(zhuǎn)基因技術(shù)及應(yīng)用呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢生物技術(shù)正經(jīng)歷著一場前所未有的技術(shù)革命，一個(gè)龐大的生物技術(shù)正經(jīng)歷著一場前所未有的技術(shù)革命，一個(gè)龐大的生物產(chǎn)業(yè)正在孕育和形成生物產(chǎn)業(yè)正在孕育和形成 太空探索帶動(dòng)太空探索技術(shù)加速發(fā)展。太空探索帶動(dòng)太空探索技術(shù)加速發(fā)展。 研制多種用途的人貨分離的新一代航天飛行器成未來趨勢。研制多種用途的人貨分離的新一代航天飛行器成未來趨勢。 小衛(wèi)星技術(shù)日趨成熟并將廣泛應(yīng)用。小衛(wèi)星技術(shù)日趨成熟并將廣泛應(yīng)用。 太空攻防技術(shù)成為未來航天技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域。太空攻防技術(shù)成為未來航天技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域。航天技術(shù)快速發(fā)展，不斷開辟人類探索的新空間航天技術(shù)快速發(fā)展，不斷開辟人類探索的新空間 煤炭的高效清潔利用成為化石能源技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)。煤炭的高效清潔利用成為化石能源技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)。 核能技術(shù)醞釀新的突破。核能技術(shù)醞釀新的突破。 氫能技術(shù)研發(fā)和商業(yè)應(yīng)用加速。氫能技術(shù)研發(fā)和商業(yè)應(yīng)用加速。 新能源和可再生能源技術(shù)展現(xiàn)良好前景。新能源和可再生能源技術(shù)展現(xiàn)良好前景。 天然氣水合物的開發(fā)受到重視用能技術(shù)發(fā)展前景廣闊。天然氣水合物的開發(fā)受到重視用能技術(shù)發(fā)展前景廣