材料科學(xué)與工程專業(yè)介紹課件

報告內(nèi)容

新材料發(fā)展?fàn)顩r學(xué)科狀況專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)課程設(shè)置學(xué)制、學(xué)位、畢業(yè)去向人才引進實驗室建設(shè)報告內(nèi)容新材料發(fā)展?fàn)顩r1一、新材料發(fā)展?fàn)顩r2019年我國新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值要達到2萬億元，年均增長率超過25%。中國2019年新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過8000億元，與前年相比，增加近1500億元。而且，中國的新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模近年來正在經(jīng)歷快速擴張，年均增長率超過20%。

目前，中國的稀土功能材料、先進儲能材料、光伏材料、有機硅、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復(fù)合材料等產(chǎn)能已居世界前列。一、新材料發(fā)展?fàn)顩r2019年我國新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值要達2我國重點發(fā)展的新材料一、特種金屬功能材料，如稀土永磁、發(fā)光等功能材料。二、高端金屬結(jié)構(gòu)材料，如核電用鋼、耐蝕合金、鈦合金等。三、先進高分子材料，如電池隔膜等。四、新型無機非金屬材料，如電光、壓電、碳化硅等先進陶瓷材料，微晶玻璃、激光晶體等先進晶體材料。五、高性能復(fù)合材料，如碳纖維、玄武巖纖維等高性能纖維及可用于飛機結(jié)構(gòu)、人工韌帶以及用于火箭外殼等碳纖維增強復(fù)合材料。六、前沿新材料，如納米粉體材料、石墨烯、超導(dǎo)材料及原料、智能材料等。我國重點發(fā)展的新材料一、特種金屬功能材料，如稀土永磁、發(fā)光等3新材料信息材料生物醫(yī)用材料納米材料超導(dǎo)材料新能源材料智能材料新材料信息材料生物醫(yī)用材料納米材料超導(dǎo)材料新能源材料智能材料4信息材料信息材料

光纖傳輸材料

存儲和顯示材料這些材料及其產(chǎn)品支撐著通信、計算機、家電與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我國的信息材料和產(chǎn)業(yè)在無機非線性人工晶體方面研究水平一直保持國際領(lǐng)先地位，激光晶體材料接近世界先進水平，介質(zhì)陶瓷材料也與世界先進水平相當(dāng)。

微電子材料傳感材料光電子材料磁性材料信息材料信息材料光纖傳輸材料存儲和顯示材料這些材料及其產(chǎn)5信息材料的市場需求：

2019年國內(nèi)多晶硅產(chǎn)量達8.4萬噸，需求為14.5萬噸。缺口約為6.1萬噸。2019年，受下游光伏市場疲軟影響，國內(nèi)多晶硅總產(chǎn)量6.4萬噸，進口量總量8.28萬噸，需求同2019年基本持平，多晶硅缺口仍在50%左右。在目前的政策和經(jīng)濟環(huán)境下，2019～2019年全球多晶硅市場需求預(yù)計將以16％的年均速度增長，預(yù)計到2019年需求量將達29萬噸。信息材料的市場需求：2019年國內(nèi)多晶硅產(chǎn)量達8.46近10年，全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大了35倍。2009年，我國政府先后出臺了“太陽能屋頂計劃”、“金太陽工程”等旨在培養(yǎng)國內(nèi)光伏需求市場的政策，而且還將加大發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)的力度，現(xiàn)有的太陽能光伏電池企業(yè)也還將繼續(xù)擴產(chǎn)，不會停留在每年兩三千兆瓦的水平上，因此對多晶硅的需求仍會上升。全球太陽能產(chǎn)業(yè)年均增長約30%。近10年，全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大了35倍。2009年，我7我國率先實現(xiàn)鈮酸鋰單晶薄膜產(chǎn)業(yè)化鈮酸鋰晶體是集電光、聲光、壓電、光彈、非線性、光折變及激光活性等效應(yīng)于一身的人工合成晶體。濟南晶正電子科技有限公司采用離子注入及直接鍵合等技術(shù)，從鈮酸鋰體材料上剝離出厚度僅有數(shù)百納米的單晶薄膜，用其制成器件與傳統(tǒng)器件相比在性能、體積、功耗等方面都具有明顯優(yōu)勢，在聲表面波、電光調(diào)制、探測器、集成光學(xué)、非線性光學(xué)、信息存儲等器件中具有重要應(yīng)用前景。目前，鈮酸鋰單晶薄膜已引起了業(yè)界廣泛關(guān)注，這一創(chuàng)新具有自主知識產(chǎn)權(quán)，能改變相關(guān)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，帶來巨大經(jīng)濟效益及社會效益，并有望在更多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。我國率先實現(xiàn)鈮酸鋰單晶薄膜產(chǎn)業(yè)化鈮酸鋰晶體是集電光、聲光、壓8新能源材料

新能源和再生清潔能源技術(shù)是21世紀(jì)世界經(jīng)濟發(fā)展中最具有決定性影響的五個技術(shù)領(lǐng)域之一。包括太陽能、生物質(zhì)能、核能、風(fēng)能、地?zé)?、海洋能等一次能源以及二次電源中的氫能等。新能源材料是指能實現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)中所要到的關(guān)鍵材料，是發(fā)展新能源的核心和基礎(chǔ)。目前鋰電池的全球供貨量約為17.6億塊。銷售額為58.9億美元。預(yù)計2019年供貨量將達到近39.9億塊。新能源材料

新能源和再生清潔能源技術(shù)是21世紀(jì)世界經(jīng)濟發(fā)展中9生物醫(yī)用材料生物醫(yī)用材料主要有：納米生物醫(yī)用材料、生物活性材料、藥物控釋材料、組織工程材料、介入治療材料。2019年中國生物醫(yī)用材料全行業(yè)總產(chǎn)值2200億元，同比增長15%，實現(xiàn)利潤超過200億元。2019年全球銷售額達到4000億美元。我國生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)存在問題：自創(chuàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化能力差，還占不到世界產(chǎn)值的3％，產(chǎn)品檔次還需要大的改進。生物醫(yī)用材料生物醫(yī)用材料主要有：納米生物醫(yī)用材料、生物活性材10生態(tài)環(huán)境材料生態(tài)環(huán)境材料包括：環(huán)境工程材料、綠色包裝材料、環(huán)境建筑材料、環(huán)境降解材料、環(huán)境凈化材料、環(huán)境修復(fù)材料、環(huán)境替代材料等。2019年中國生態(tài)環(huán)境材料產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模超過300億元，未來中國生態(tài)環(huán)境材料產(chǎn)業(yè)市場增長率將繼續(xù)保持在20%以上。生態(tài)環(huán)境材料生態(tài)環(huán)境材料包括：環(huán)境工程材料、綠色包裝材料、環(huán)11水油快速分離材料日本京都大學(xué)研究人員在7月11日的德國期刊《應(yīng)用化學(xué)國際版》上報告說，他們開發(fā)出了一種擁有大量超細(xì)微孔洞，而且柔軟又富有彈性的新材料，新材料被命名為“棉花軟糖凝膠”。能耐零下130攝氏度的低溫到300攝氏度以上的高溫?？捎糜谝后w或氣體的高速分離，如回收泄漏的原油等。

棉花軟糖凝膠的表面排斥水分，但是孔洞能夠吸附油脂，僅需數(shù)秒至數(shù)十秒就可以分離水和油。像擠海綿一樣擠壓這種凝膠，就能回收其吸附的油脂，凝膠能夠反復(fù)使用。這種新材料擁有在寬泛的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的性質(zhì)，有望開辟出全新的用途，如可用于濃縮化學(xué)物質(zhì)等。水油快速分離材料日本京都大學(xué)研究人員在7月11日的德國期刊《12納米材料

納米是長度單位，1nm=10-9m，納米材料是指組成材料的單元尺度在1~100nm的材料。它又分為一維納米材料，如納米薄膜；二維納米材料，如納米線；三維納米材料，如納米顆粒。納米材料

納米是長度單位，1nm=10-9m，納米材料是指組13全球納米市場前景廣闊。2019年全球納米材料市場的銷售收入比2019年增長94%，增至5600萬美元。然而，2019年增速放緩至70%。目前，納米材料已建立了10億美元的可觀市場，市場主要分布在美國、西歐和日本；到2019年納米材料的市場需求將達到42億美元；到2025年將上升至1000億美元。全球納米市場前景廣闊。2019年全球納米材料市場的銷售收入比14我國納米技術(shù)概況從1991年到2000年的10年中，共資助9200多萬元；2019年到2019年期間共投入1.96億元。我國的納米科研在納米材料的制備、表征、測試技術(shù)等方面，特別是在納米碳管領(lǐng)域已獲得一些很出色的研究成果。目前我國納米技術(shù)專利申請數(shù)已排在美國、日本之后，名列世界第三，占世界總量的12％。但總體水平與美、日、歐相比有很大差距。我國納米技術(shù)概況從1991年到2000年的10年中，共資助915

納米技術(shù)應(yīng)用：納米材料添加到聚合物基體中可提高其拉伸強度、抗沖強度、模量等力學(xué)性能。如在尼龍6中加入4.2％的MMT，拉伸強度提高6倍，彈性模量提高1倍。硅酸鹽-環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的貯能模量在玻璃化區(qū)提高了360%，在橡膠化區(qū)提高了450%。碳納米管納米技術(shù)應(yīng)用：碳納米管16納米管強化的陶瓷材料的斷裂韌度是常規(guī)氧化鋁的5倍，其導(dǎo)電性比純氧化鋁高10萬億倍，具有比鋼還要強100倍的材料強度，同時還是目前世界上最好的導(dǎo)熱材料。納米碳管依靠超聲波傳遞熱能，其傳遞速度可達到10000m/s，而且只朝一個方向即納米管的排列方向?qū)?，而在和納米管成適當(dāng)角度時能反射熱，從而使它成為制造隔熱保護膜的優(yōu)質(zhì)材料。同時納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性，有的可大幅度彎曲而不斷裂，表現(xiàn)出金屬般的柔韌性和可加工性。納米管強化的陶瓷材料的斷裂韌度是常規(guī)氧化鋁的5倍，其導(dǎo)電性比17納米機器人在清理血管中的有害堆積物納米機器人在清理血管中的有害堆積物18納米汽車納米汽車19超聲波驅(qū)動納米發(fā)電機基于規(guī)則的氧化鋅納米線的納米發(fā)電機

超聲波驅(qū)動納米發(fā)電機基于規(guī)則的氧化鋅納米線的納米發(fā)電機20“量子幻景”是基于電子波動性的效應(yīng)。在納米尺度的電路中，由于尺寸太小而無法使用傳統(tǒng)的導(dǎo)線，就可以利用這種效應(yīng)來代替導(dǎo)線進行數(shù)據(jù)傳輸。通過移動銅表面的數(shù)十個鈷原子并將它們排列成橢圓形的環(huán)，科學(xué)家們首次觀察到了量子幻景。橢圓環(huán)上的原子起到了類似“量子畜欄”的作用，反射環(huán)內(nèi)的銅表面電子，并形成量子力學(xué)所預(yù)測的波形。

“量子幻景”是基于電子波動性的效應(yīng)。在納米尺度的電路中，由于21納米金屬籠納米金屬籠22從直徑為1.4nm的單根納米管內(nèi)發(fā)出的光以DNA分子為支架的納米超導(dǎo)器械從直徑為1.4nm的單根納米管內(nèi)發(fā)出的光以DNA分子為支架的23美國Nantero公司利用納米工藝制成的計算機存儲器——NRAM。NRAM存儲器的關(guān)鍵元件是直徑比人頭發(fā)細(xì)10萬倍的碳納米管，管壁厚度僅為一個原子。美國Nantero公司利用納米工藝制成的計算機存儲器——NR24納米馬達與納米風(fēng)車其驅(qū)動力是電子“風(fēng)”，即電子穿過納米碳管時角動量驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)。納米馬達與納米風(fēng)車其驅(qū)動力是電子“風(fēng)”，即電子穿過納米碳管時25碳納米材料家族增加新成員球狀的富勒烯、筒狀的碳納米管、片狀的石墨烯，彎曲納米石墨烯日本名古屋大學(xué)教授伊丹健一郎率領(lǐng)的研究小組在15日的《自然·化學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上報告了一種像馬鞍一般彎曲的碳納米分子，有望在電子元件和醫(yī)療等領(lǐng)域得到應(yīng)用。由于碳分子之間有大量微小的空間，所以容易溶解到乙醇等有機溶劑中，很容易應(yīng)用到電子基板上，有望用于制造太陽能電池和電子元件等。如果向溶有這種新型碳納米分子的溶液照射紫外線，這種分子能發(fā)出綠色的熒光，所以它還有望用于生物成像領(lǐng)域。

碳納米材料家族增加新成員球狀的富勒烯、筒狀的碳納米管、片狀的26導(dǎo)熱新材料德國的研究人員們開發(fā)出了一種由銅和金剛石復(fù)合而成的新型散熱材料。該復(fù)合材料在熱傳導(dǎo)率達到銅的1.5倍，而且不會貴多少。這種新材料在受熱后不會明顯膨脹。美國北卡羅萊納州立大學(xué)材料科學(xué)和工程學(xué)助理教授吉格·卡斯切勒拉通過電化學(xué)沉積過程制造出了這種銅—石墨烯復(fù)合材料，其導(dǎo)熱率比純銅快25％，且復(fù)合材料的成本很低且很容易制造。導(dǎo)熱新材料德國的研究人員們開發(fā)出了一種由銅和金剛石復(fù)合而成的27超導(dǎo)材料我國在超導(dǎo)材料制備及應(yīng)用方面取得了100多項專利，在某些方面處于國際領(lǐng)先地位。目前研究的重點在高溫超導(dǎo)材料的研制及應(yīng)用技術(shù)。2019年超導(dǎo)材料市場需求為150～200億美元，2020年將達到1500～2000億美元。因此，美國能源部認(rèn)為，超導(dǎo)電力技術(shù)是21世紀(jì)電力工業(yè)惟一的高技術(shù)儲備。超導(dǎo)材料我國在超導(dǎo)材料制備及應(yīng)用方面取得了100多項專利，28超導(dǎo)磁懸浮車超導(dǎo)磁懸浮車29磁懸浮列車磁懸浮列車30化工新材料

普通化工材料：指合成樹脂、合成橡膠、橡膠復(fù)合材料、合成纖維、無機化工材料、有機硅材料、有機氟材料、生物化工材料、功能高分子材料、粘結(jié)材料、涂飾材料等?；ば虏牧希焊咝阅芡ㄓ盟芰闲缕贩N、高性能塑料合金、高性能橡膠復(fù)合材料、特種合成纖維、生物化工材料、高性能功能高分子材料、特種涂料等?；ば虏牧?/p>

普通化工材料：指合成樹脂、合成橡膠、橡膠復(fù)合材料31化工新材料

2019年，中國工程塑料市場銷售額大約在55億美元，產(chǎn)量約為150萬噸，較2019年的產(chǎn)量增長了約32.7%，銷售額增加了約63%。至2019年，工程塑料需求量將接近300萬噸。銷售額年均增速11.2％，2019年約為115.6億美元。主要涉及汽車、電氣和電子行業(yè)。

到2019年，我國化工新材料規(guī)劃產(chǎn)值將達到3500億元，年均增長率為16%?；ば虏牧?/p>

2019年，中國工程塑料市場銷售額大約在32我國基本上都是通用工程塑料，高附加值特種工程塑料樹脂幾乎是空白。

2019年全球工程塑料、聚合物合金和共混物市場需求估計超過了1000萬噸，未來5年復(fù)合年均增長率為4.4%，預(yù)計2018年需求量將增加至1270萬噸。2019年全球工程塑料市值估計為430億美元，預(yù)計2018年將超過550億美元。在合成纖維方面，特種纖維美國的生產(chǎn)能力占世界的75％，而在特種纖維中的高性能纖維日本處于領(lǐng)先地位。我國基本上都是通用工程塑料，高附加值特種工程33新型復(fù)合材料進入21世紀(jì)以來，全球復(fù)合材料市場快速增長，亞洲尤其中國市場增長較快。據(jù)統(tǒng)計，2019年我國復(fù)合材料制造業(yè)累計實現(xiàn)工業(yè)增加值86.7億，工業(yè)總產(chǎn)值258億，新產(chǎn)品產(chǎn)值11.6億，銷售產(chǎn)值253億。同時在出口方面，比2019年增長9.9%。2019年全球復(fù)合材料市場將達626億美元。

新型復(fù)合材料進入21世紀(jì)以來，全球復(fù)合材料市場快速增長，亞洲34A380機身大量應(yīng)用Glare層板,共用27塊達470m2

之多,約占結(jié)構(gòu)總重的3~4%,與相應(yīng)的鋁合金板比實現(xiàn)減重25%~30%,疲勞壽命提高10~15倍,長達14m的垂尾前緣也擬采用此層板。Glare是玻纖增強鋁合金層板,中國稱作超混雜復(fù)合材料。A380機身大量應(yīng)用Glare層板,共用27塊達470m235B787共用復(fù)合材料50%左右,其密度僅為116g/cm3,全機主要結(jié)構(gòu)均將采用復(fù)合材料制成,除機翼、尾翼前緣(防鳥撞),發(fā)動機掛架(防高溫)外幾乎看不到金屬。其他如機翼、機身、垂尾發(fā)房、地板梁、部分艙門、整流罩等。甚至還包括了起落架后撐桿、發(fā)動機機匣、葉片等部位。較B767降低成本30%。B787共用復(fù)合材料50%左右,其密度僅為116g/cm336其他新材料2019年12月10日報道，近日加拿大一家公司稱已研發(fā)出“量子隱形”偽裝材料，這種材料能令光線彎曲，躲過人們的視線或是夜視鏡。其神奇效果就像哈利波特的隱身斗篷，能夠令穿戴者完全“消失”。美國和加拿大軍方證實該材料甚至可以“騙過”紅外線和熱成像技術(shù)。其他新材料2019年12月10日報道，近日加拿大一家公司稱已37新材料產(chǎn)業(yè)分布

世界新材料產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)是美國、日本、歐盟等發(fā)達國家，相應(yīng)的新材料企業(yè)也主要集中在這些國家，并形成壟斷優(yōu)勢。如：作為半導(dǎo)體材料中應(yīng)用最廣泛的硅材料，每年銷售額約60~80億美元，其中日本、德國、韓國的8家公司就控制了90％的市場。新材料產(chǎn)業(yè)分布世界新材料產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)是美國、日本、歐盟等38二、學(xué)科狀況1.師資隊伍：

共有專職教師24名，其中教授8名，副教授6名。具有博士學(xué)位16名，碩士學(xué)位4名，在讀博士2名。2.實驗室建設(shè)：

現(xiàn)有木材科學(xué)、高分子材料合成、材料力學(xué)、材料性能測試四個專業(yè)實驗室，正在建設(shè)材料性能評價實驗室。同時有實訓(xùn)基地1個，自治區(qū)工程中心1個，中央和地方共建實驗室1個，自治區(qū)重點實驗室1個。二、學(xué)科狀況1.師資隊伍：2.實驗室建設(shè)：393.專業(yè)設(shè)置：材料科學(xué)與工程專業(yè)2019年獲得批準(zhǔn)，2019年招生。4.學(xué)科建設(shè)：2019年設(shè)材料加工工程碩士點；2019年，在農(nóng)業(yè)工程一級學(xué)科博士點下設(shè)農(nóng)業(yè)剩余物材料科學(xué)與技術(shù)博士點。3.專業(yè)設(shè)置：材料科學(xué)與工程專業(yè)2019年獲得批準(zhǔn)，20140三、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)

培養(yǎng)具備高分子材料、無機非金屬材料和復(fù)合材料科學(xué)與工程方面的基礎(chǔ)理論、基本技術(shù)和技能；掌握新材料設(shè)計的初步知識；能在材料的制備、加工成型、材料結(jié)構(gòu)與性能等領(lǐng)域從事科學(xué)研究與教學(xué)、技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計、技術(shù)改造及經(jīng)營管理等方面工作，適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟發(fā)展的高層次、高素質(zhì)全面發(fā)展的科學(xué)研究與工程技術(shù)人才。三、專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)具備高分子材料、無機非金41四、課程設(shè)置專業(yè)基礎(chǔ)課：

理論力學(xué)、材料力學(xué)、材料物理、材料化學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、電工電子基礎(chǔ)等。專業(yè)課：

材料成形、材料機械加工、高分子材料成型與加工、功能高分子材料、材料表面工程、材料表面與界面、材料測試方法、納米材料與技術(shù)、復(fù)合材料等。四、課程設(shè)置專業(yè)基礎(chǔ)課：專業(yè)課：42五、學(xué)制、學(xué)位、畢業(yè)去向?qū)W制：四年學(xué)位：工學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)去向：畢業(yè)后可在化學(xué)纖維、塑料、橡膠、涂料、復(fù)合材料等材料制備、加工成型、材料結(jié)構(gòu)與性能等領(lǐng)域從事科研與教學(xué)、工藝與設(shè)備設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)改造及經(jīng)營管理工作。五、學(xué)制、學(xué)位、畢業(yè)去向?qū)W制：四年學(xué)位：工學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)去向43六、人才引進張明輝，教授，美國普渡大學(xué)博士王麗，教授，中國科學(xué)院博士阿拉木斯，日本千葉大學(xué)博士武潔，東北師范大學(xué)博士六、人才引進張明輝，教授，美國普渡大學(xué)博士44七、實驗室建設(shè)材料性能檢測實驗室木制復(fù)合材料熱壓成型系統(tǒng)（熱壓機）七、實驗室建設(shè)材料性能檢測實驗室木制復(fù)合材料熱壓成45紅外光譜測定儀紫外分光光度計紅外光譜測定儀紫外分光光度計46核磁共振光譜儀X射線衍射儀核磁共振光譜儀X射線衍射儀47原子力顯微鏡

動態(tài)力學(xué)分析儀原子力顯微鏡動態(tài)力學(xué)分析儀48熱分析儀熱分析－紅外聯(lián)用熱分析儀熱分析－紅外聯(lián)用49粗纖維測定儀氧指數(shù)測定儀粗纖維測定儀氧指數(shù)測定儀50動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變儀動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變儀51游離甲醛測定系統(tǒng)材料表面接觸角測定儀游離甲醛測定系統(tǒng)材料表面接觸角測定儀52超聲波木材無損檢測儀

圖像分析系統(tǒng)超聲波木材無損檢測儀圖像分析系統(tǒng)53研究級立體顯微鏡研究級立體顯微鏡54膠粘劑合成實驗室膠粘劑合成實驗室55超細(xì)研磨機冷凍高速離心機超細(xì)研磨機冷凍高速離心機56旋轉(zhuǎn)黏度計材料力學(xué)性能試驗機旋轉(zhuǎn)黏度計材料力學(xué)性能試驗機57吸聲系數(shù)測試系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)測定儀吸聲系數(shù)測試系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)測定儀58ThankyouforyourattentionThankyouforyourattention59美國普渡大學(xué)

美國普渡大學(xué)（PurdueUniversity）建于1869年，是舉世聞名的美國老牌公立大學(xué)之一，在《美國商業(yè)周刊》（BusinessWeek）對全美所有大學(xué)的綜合排名中，名列第9位；2019年《美國新聞與世界報道》(USNews&WorldReport)全美大學(xué)排行榜上，普渡大學(xué)在公立大學(xué)中排名第21。我國著名航天領(lǐng)域的先驅(qū)鄧稼先早年畢業(yè)于該校。目前在普渡大學(xué)全校的近7萬名在校生中，有1,700余名中國留學(xué)生，大部分是碩士和博士研究生?；鸺F(xiàn)役NBA球員蘭德里曾在普渡大學(xué)打前鋒。美國普渡大學(xué)

美國普渡大學(xué)（PurdueUniver60謝謝！61謝謝！616262報告內(nèi)容

新材料發(fā)展?fàn)顩r學(xué)科狀況專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)課程設(shè)置學(xué)制、學(xué)位、畢業(yè)去向人才引進實驗室建設(shè)報告內(nèi)容新材料發(fā)展?fàn)顩r63一、新材料發(fā)展?fàn)顩r2019年我國新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值要達到2萬億元，年均增長率超過25%。中國2019年新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過8000億元，與前年相比，增加近1500億元。而且，中國的新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模近年來正在經(jīng)歷快速擴張，年均增長率超過20%。

目前，中國的稀土功能材料、先進儲能材料、光伏材料、有機硅、超硬材料、特種不銹鋼、玻璃纖維及其復(fù)合材料等產(chǎn)能已居世界前列。一、新材料發(fā)展?fàn)顩r2019年我國新材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值要達64我國重點發(fā)展的新材料一、特種金屬功能材料，如稀土永磁、發(fā)光等功能材料。二、高端金屬結(jié)構(gòu)材料，如核電用鋼、耐蝕合金、鈦合金等。三、先進高分子材料，如電池隔膜等。四、新型無機非金屬材料，如電光、壓電、碳化硅等先進陶瓷材料，微晶玻璃、激光晶體等先進晶體材料。五、高性能復(fù)合材料，如碳纖維、玄武巖纖維等高性能纖維及可用于飛機結(jié)構(gòu)、人工韌帶以及用于火箭外殼等碳纖維增強復(fù)合材料。六、前沿新材料，如納米粉體材料、石墨烯、超導(dǎo)材料及原料、智能材料等。我國重點發(fā)展的新材料一、特種金屬功能材料，如稀土永磁、發(fā)光等65新材料信息材料生物醫(yī)用材料納米材料超導(dǎo)材料新能源材料智能材料新材料信息材料生物醫(yī)用材料納米材料超導(dǎo)材料新能源材料智能材料66信息材料信息材料

光纖傳輸材料

存儲和顯示材料這些材料及其產(chǎn)品支撐著通信、計算機、家電與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我國的信息材料和產(chǎn)業(yè)在無機非線性人工晶體方面研究水平一直保持國際領(lǐng)先地位，激光晶體材料接近世界先進水平，介質(zhì)陶瓷材料也與世界先進水平相當(dāng)。

微電子材料傳感材料光電子材料磁性材料信息材料信息材料光纖傳輸材料存儲和顯示材料這些材料及其產(chǎn)67信息材料的市場需求：

2019年國內(nèi)多晶硅產(chǎn)量達8.4萬噸，需求為14.5萬噸。缺口約為6.1萬噸。2019年，受下游光伏市場疲軟影響，國內(nèi)多晶硅總產(chǎn)量6.4萬噸，進口量總量8.28萬噸，需求同2019年基本持平，多晶硅缺口仍在50%左右。在目前的政策和經(jīng)濟環(huán)境下，2019～2019年全球多晶硅市場需求預(yù)計將以16％的年均速度增長，預(yù)計到2019年需求量將達29萬噸。信息材料的市場需求：2019年國內(nèi)多晶硅產(chǎn)量達8.468近10年，全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大了35倍。2009年，我國政府先后出臺了“太陽能屋頂計劃”、“金太陽工程”等旨在培養(yǎng)國內(nèi)光伏需求市場的政策，而且還將加大發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)的力度，現(xiàn)有的太陽能光伏電池企業(yè)也還將繼續(xù)擴產(chǎn)，不會停留在每年兩三千兆瓦的水平上，因此對多晶硅的需求仍會上升。全球太陽能產(chǎn)業(yè)年均增長約30%。近10年，全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大了35倍。2009年，我69我國率先實現(xiàn)鈮酸鋰單晶薄膜產(chǎn)業(yè)化鈮酸鋰晶體是集電光、聲光、壓電、光彈、非線性、光折變及激光活性等效應(yīng)于一身的人工合成晶體。濟南晶正電子科技有限公司采用離子注入及直接鍵合等技術(shù)，從鈮酸鋰體材料上剝離出厚度僅有數(shù)百納米的單晶薄膜，用其制成器件與傳統(tǒng)器件相比在性能、體積、功耗等方面都具有明顯優(yōu)勢，在聲表面波、電光調(diào)制、探測器、集成光學(xué)、非線性光學(xué)、信息存儲等器件中具有重要應(yīng)用前景。目前，鈮酸鋰單晶薄膜已引起了業(yè)界廣泛關(guān)注，這一創(chuàng)新具有自主知識產(chǎn)權(quán)，能改變相關(guān)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，帶來巨大經(jīng)濟效益及社會效益，并有望在更多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。我國率先實現(xiàn)鈮酸鋰單晶薄膜產(chǎn)業(yè)化鈮酸鋰晶體是集電光、聲光、壓70新能源材料

新能源和再生清潔能源技術(shù)是21世紀(jì)世界經(jīng)濟發(fā)展中最具有決定性影響的五個技術(shù)領(lǐng)域之一。包括太陽能、生物質(zhì)能、核能、風(fēng)能、地?zé)帷⒑Ｑ竽艿纫淮文茉匆约岸坞娫粗械臍淠艿?。新能源材料是指能實現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)中所要到的關(guān)鍵材料，是發(fā)展新能源的核心和基礎(chǔ)。目前鋰電池的全球供貨量約為17.6億塊。銷售額為58.9億美元。預(yù)計2019年供貨量將達到近39.9億塊。新能源材料

新能源和再生清潔能源技術(shù)是21世紀(jì)世界經(jīng)濟發(fā)展中71生物醫(yī)用材料生物醫(yī)用材料主要有：納米生物醫(yī)用材料、生物活性材料、藥物控釋材料、組織工程材料、介入治療材料。2019年中國生物醫(yī)用材料全行業(yè)總產(chǎn)值2200億元，同比增長15%，實現(xiàn)利潤超過200億元。2019年全球銷售額達到4000億美元。我國生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)存在問題：自創(chuàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化能力差，還占不到世界產(chǎn)值的3％，產(chǎn)品檔次還需要大的改進。生物醫(yī)用材料生物醫(yī)用材料主要有：納米生物醫(yī)用材料、生物活性材72生態(tài)環(huán)境材料生態(tài)環(huán)境材料包括：環(huán)境工程材料、綠色包裝材料、環(huán)境建筑材料、環(huán)境降解材料、環(huán)境凈化材料、環(huán)境修復(fù)材料、環(huán)境替代材料等。2019年中國生態(tài)環(huán)境材料產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模超過300億元，未來中國生態(tài)環(huán)境材料產(chǎn)業(yè)市場增長率將繼續(xù)保持在20%以上。生態(tài)環(huán)境材料生態(tài)環(huán)境材料包括：環(huán)境工程材料、綠色包裝材料、環(huán)73水油快速分離材料日本京都大學(xué)研究人員在7月11日的德國期刊《應(yīng)用化學(xué)國際版》上報告說，他們開發(fā)出了一種擁有大量超細(xì)微孔洞，而且柔軟又富有彈性的新材料，新材料被命名為“棉花軟糖凝膠”。能耐零下130攝氏度的低溫到300攝氏度以上的高溫?？捎糜谝后w或氣體的高速分離，如回收泄漏的原油等。

棉花軟糖凝膠的表面排斥水分，但是孔洞能夠吸附油脂，僅需數(shù)秒至數(shù)十秒就可以分離水和油。像擠海綿一樣擠壓這種凝膠，就能回收其吸附的油脂，凝膠能夠反復(fù)使用。這種新材料擁有在寬泛的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的性質(zhì)，有望開辟出全新的用途，如可用于濃縮化學(xué)物質(zhì)等。水油快速分離材料日本京都大學(xué)研究人員在7月11日的德國期刊《74納米材料

納米是長度單位，1nm=10-9m，納米材料是指組成材料的單元尺度在1~100nm的材料。它又分為一維納米材料，如納米薄膜；二維納米材料，如納米線；三維納米材料，如納米顆粒。納米材料

納米是長度單位，1nm=10-9m，納米材料是指組75全球納米市場前景廣闊。2019年全球納米材料市場的銷售收入比2019年增長94%，增至5600萬美元。然而，2019年增速放緩至70%。目前，納米材料已建立了10億美元的可觀市場，市場主要分布在美國、西歐和日本；到2019年納米材料的市場需求將達到42億美元；到2025年將上升至1000億美元。全球納米市場前景廣闊。2019年全球納米材料市場的銷售收入比76我國納米技術(shù)概況從1991年到2000年的10年中，共資助9200多萬元；2019年到2019年期間共投入1.96億元。我國的納米科研在納米材料的制備、表征、測試技術(shù)等方面，特別是在納米碳管領(lǐng)域已獲得一些很出色的研究成果。目前我國納米技術(shù)專利申請數(shù)已排在美國、日本之后，名列世界第三，占世界總量的12％。但總體水平與美、日、歐相比有很大差距。我國納米技術(shù)概況從1991年到2000年的10年中，共資助977

納米技術(shù)應(yīng)用：納米材料添加到聚合物基體中可提高其拉伸強度、抗沖強度、模量等力學(xué)性能。如在尼龍6中加入4.2％的MMT，拉伸強度提高6倍，彈性模量提高1倍。硅酸鹽-環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的貯能模量在玻璃化區(qū)提高了360%，在橡膠化區(qū)提高了450%。碳納米管納米技術(shù)應(yīng)用：碳納米管78納米管強化的陶瓷材料的斷裂韌度是常規(guī)氧化鋁的5倍，其導(dǎo)電性比純氧化鋁高10萬億倍，具有比鋼還要強100倍的材料強度，同時還是目前世界上最好的導(dǎo)熱材料。納米碳管依靠超聲波傳遞熱能，其傳遞速度可達到10000m/s，而且只朝一個方向即納米管的排列方向?qū)?，而在和納米管成適當(dāng)角度時能反射熱，從而使它成為制造隔熱保護膜的優(yōu)質(zhì)材料。同時納米超微顆粒壓制成的納米陶瓷材料卻具有良好的韌性，有的可大幅度彎曲而不斷裂，表現(xiàn)出金屬般的柔韌性和可加工性。納米管強化的陶瓷材料的斷裂韌度是常規(guī)氧化鋁的5倍，其導(dǎo)電性比79納米機器人在清理血管中的有害堆積物納米機器人在清理血管中的有害堆積物80納米汽車納米汽車81超聲波驅(qū)動納米發(fā)電機基于規(guī)則的氧化鋅納米線的納米發(fā)電機

超聲波驅(qū)動納米發(fā)電機基于規(guī)則的氧化鋅納米線的納米發(fā)電機82“量子幻景”是基于電子波動性的效應(yīng)。在納米尺度的電路中，由于尺寸太小而無法使用傳統(tǒng)的導(dǎo)線，就可以利用這種效應(yīng)來代替導(dǎo)線進行數(shù)據(jù)傳輸。通過移動銅表面的數(shù)十個鈷原子并將它們排列成橢圓形的環(huán)，科學(xué)家們首次觀察到了量子幻景。橢圓環(huán)上的原子起到了類似“量子畜欄”的作用，反射環(huán)內(nèi)的銅表面電子，并形成量子力學(xué)所預(yù)測的波形。

“量子幻景”是基于電子波動性的效應(yīng)。在納米尺度的電路中，由于83納米金屬籠納米金屬籠84從直徑為1.4nm的單根納米管內(nèi)發(fā)出的光以DNA分子為支架的納米超導(dǎo)器械從直徑為1.4nm的單根納米管內(nèi)發(fā)出的光以DNA分子為支架的85美國Nantero公司利用納米工藝制成的計算機存儲器——NRAM。NRAM存儲器的關(guān)鍵元件是直徑比人頭發(fā)細(xì)10萬倍的碳納米管，管壁厚度僅為一個原子。美國Nantero公司利用納米工藝制成的計算機存儲器——NR86納米馬達與納米風(fēng)車其驅(qū)動力是電子“風(fēng)”，即電子穿過納米碳管時角動量驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)。納米馬達與納米風(fēng)車其驅(qū)動力是電子“風(fēng)”，即電子穿過納米碳管時87碳納米材料家族增加新成員球狀的富勒烯、筒狀的碳納米管、片狀的石墨烯，彎曲納米石墨烯日本名古屋大學(xué)教授伊丹健一郎率領(lǐng)的研究小組在15日的《自然·化學(xué)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上報告了一種像馬鞍一般彎曲的碳納米分子，有望在電子元件和醫(yī)療等領(lǐng)域得到應(yīng)用。由于碳分子之間有大量微小的空間，所以容易溶解到乙醇等有機溶劑中，很容易應(yīng)用到電子基板上，有望用于制造太陽能電池和電子元件等。如果向溶有這種新型碳納米分子的溶液照射紫外線，這種分子能發(fā)出綠色的熒光，所以它還有望用于生物成像領(lǐng)域。

碳納米材料家族增加新成員球狀的富勒烯、筒狀的碳納米管、片狀的88導(dǎo)熱新材料德國的研究人員們開發(fā)出了一種由銅和金剛石復(fù)合而成的新型散熱材料。該復(fù)合材料在熱傳導(dǎo)率達到銅的1.5倍，而且不會貴多少。這種新材料在受熱后不會明顯膨脹。美國北卡羅萊納州立大學(xué)材料科學(xué)和工程學(xué)助理教授吉格·卡斯切勒拉通過電化學(xué)沉積過程制造出了這種銅—石墨烯復(fù)合材料，其導(dǎo)熱率比純銅快25％，且復(fù)合材料的成本很低且很容易制造。導(dǎo)熱新材料德國的研究人員們開發(fā)出了一種由銅和金剛石復(fù)合而成的89超導(dǎo)材料我國在超導(dǎo)材料制備及應(yīng)用方面取得了100多項專利，在某些方面處于國際領(lǐng)先地位。目前研究的重點在高溫超導(dǎo)材料的研制及應(yīng)用技術(shù)。2019年超導(dǎo)材料市場需求為150～200億美元，2020年將達到1500～2000億美元。因此，美國能源部認(rèn)為，超導(dǎo)電力技術(shù)是21世紀(jì)電力工業(yè)惟一的高技術(shù)儲備。超導(dǎo)材料我國在超導(dǎo)材料制備及應(yīng)用方面取得了100多項專利，90超導(dǎo)磁懸浮車超導(dǎo)磁懸浮車91磁懸浮列車磁懸浮列車92化工新材料

普通化工材料：指合成樹脂、合成橡膠、橡膠復(fù)合材料、合成纖維、無機化工材料、有機硅材料、有機氟材料、生物化工材料、功能高分子材料、粘結(jié)材料、涂飾材料等。化工新材料：高性能通用塑料新品種、高性能塑料合金、高性能橡膠復(fù)合材料、特種合成纖維、生物化工材料、高性能功能高分子材料、特種涂料等?；ば虏牧?/p>

普通化工材料：指合成樹脂、合成橡膠、橡膠復(fù)合材料93化工新材料

2019年，中國工程塑料市場銷售額大約在55億美元，產(chǎn)量約為150萬噸，較2019年的產(chǎn)量增長了約32.7%，銷售額增加了約63%。至2019年，工程塑料需求量將接近300萬噸。銷售額年均增速11.2％，2019年約為115.6億美元。主要涉及汽車、電氣和電子行業(yè)。

到2019年，我國化工新材料規(guī)劃產(chǎn)值將達到3500億元，年均增長率為16%?；ば虏牧?/p>

2019年，中國工程塑料市場銷售額大約在94我國基本上都是通用工程塑料，高附加值特種工程塑料樹脂幾乎是空白。

2019年全球工程塑料、聚合物合金和共混物市場需求估計超過了1000萬噸，未來5年復(fù)合年均增長率為4.4%，預(yù)計2018年需求量將增加至1270萬噸。2019年全球工程塑料市值估計為430億美元，預(yù)計2018年將超過550億美元。在合成纖維方面，特種纖維美國的生產(chǎn)能力占世界的75％，而在特種纖維中的高性能纖維日本處于領(lǐng)先地位。我國基本上都是通用工程塑料，高附加值特種工程95新型復(fù)合材料進入21世紀(jì)以來，全球復(fù)合材料市場快速增長，亞洲尤其中國市場增長較快。據(jù)統(tǒng)計，2019年我國復(fù)合材料制造業(yè)累計實現(xiàn)工業(yè)增加值86.7億，工業(yè)總產(chǎn)值258億，新產(chǎn)品產(chǎn)值11.6億，銷售產(chǎn)值253億。同時在出口方面，比2019年增長9.9%。2019年全球復(fù)合材料市場將達626億美元。

新型復(fù)合材料進入21世紀(jì)以來，全球復(fù)合材料市場快速增長，亞洲96A380機身大量應(yīng)用Glare層板,共用27塊達470m2

之多,約占結(jié)構(gòu)總重的3~4%,與相應(yīng)的鋁合金板比實現(xiàn)減重25%~30%,疲勞壽命提高10~15倍,長達14m的垂尾前緣也擬采用此層板。Glare是玻纖增強鋁合金層板,中國稱作超混雜復(fù)合材料。A380機身大量應(yīng)用Glare層板,共用27塊達470m297B787共用復(fù)合材料50%左右,其密度僅為116g/cm3,全機主要結(jié)構(gòu)均將采用復(fù)合材料制成,除機翼、尾翼前緣(防鳥撞),發(fā)動機掛架(防高溫)外幾乎看不到金屬。其他如機翼、機身、垂尾發(fā)房、地板梁、部分艙門、整流罩等。甚至還包括了起落架后撐桿、發(fā)動機機匣、葉片等部位。較B767降低成本30%。B787共用復(fù)合材料50%左右,其密度僅為116g/cm398其他新材料2019年12月10日報道，近日加拿大一家公司稱已研發(fā)出“量子隱形”偽裝材料，這種材料能令光線彎曲，躲過人們的視線或是夜視鏡。其神奇效果就像哈利波特的隱身斗篷，能夠令穿戴者完全“消失”。美國和加拿大軍方證實該材料甚至可以“騙過”紅外線和熱成像技術(shù)。其他新材料2019年12月10日報道，近日加拿大一家公司稱已99新材料產(chǎn)業(yè)分布

世界新材料產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)是美國、日本、歐盟等發(fā)達國家，相應(yīng)的新材料企業(yè)也主要集中在這些國家，并形成壟斷優(yōu)勢。如：作為半導(dǎo)體材料中應(yīng)用最廣泛的硅材料，每年銷售額約60~80億美元，其中日本、德國、韓國的8家公司就控制了90％的市場。新材料產(chǎn)業(yè)分布世界新材料產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)是美國、日本、歐盟等100二、學(xué)科狀況1.師資隊伍：

共有專職教師24名，其中教授8名，副教授6名。具有博士學(xué)位16名，碩士學(xué)位4名，在讀博士2名。2.實驗室建設(shè)：

現(xiàn)有木材科學(xué)、高分子材料合成、材料力學(xué)、材料性能測試四個專業(yè)實驗室，正在建設(shè)材料性能評價實驗室。同時有實訓(xùn)基地1個，自治區(qū)工程中心1個，中央和地方共建實驗室1個，自治區(qū)重點實驗室1個。