材料科學(xué)與工程方法論-3 材料科學(xué)與工程的整體觀

材料科學(xué)與工程(gōngchéng)方法論中南大學(xué)王德志共一百五十頁

材料科學(xué)與工程(gōngchéng)的整體觀

材料結(jié)構(gòu)(jiégòu)、性能與表征的因果關(guān)系

材料設(shè)計(jì)與制備的統(tǒng)一性四

方法論概述一三五提綱六

環(huán)境、能源、信息、軍工、鐵道材料的發(fā)展觀

材料科學(xué)與工程研究的客觀規(guī)律性二共一百五十頁

三、材料科學(xué)與工程(gōngchéng)的整體觀共一百五十頁新材料(cáiliào)

______支撐戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)

開創(chuàng)劃時(shí)代中國制造共一百五十頁材料——人類文明進(jìn)步(jìnbù)的階梯◆何謂材料？

是人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器或其他產(chǎn)品(chǎnpǐn)的那些物質(zhì)。

材料=物質(zhì)物質(zhì)≠材料

是能為人類所能接受地、經(jīng)濟(jì)地制造有用器件的物質(zhì)。共一百五十頁判據(jù)判據(jù)：判斷的準(zhǔn)則或依據(jù)什么樣的“物資(wùzī)”才能叫材料

定義就是一種判據(jù)，定義中的“種差”便是判據(jù)。定義中材料和非材料兩種物質(zhì)的差別：材料的現(xiàn)代判據(jù)（5個(gè)判據(jù)間的關(guān)系）：共一百五十頁判據(jù)1——資源判據(jù)材料資源分為：自然和再生兩種。目前金屬的資源日趨枯竭（如表）。各國依據(jù)自己的資源情況，頒布(bānbù)政策引導(dǎo)材料的生產(chǎn)和科研。例如：美國在第二次世界大戰(zhàn)及朝鮮戰(zhàn)爭期間，頒布了合金元素的使用政策，促進(jìn)了硼鋼和鎢鉬系高速鋼的科研與生產(chǎn)。戰(zhàn)爭結(jié)束后，取消了這些政策，硼鋼產(chǎn)量大減，而鎢鉬系高速鋼由于技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性，代替了絕大部分鎢系高速鋼。共一百五十頁判據(jù)2——能源判據(jù)目前，全世界能源供應(yīng)緊張，材料的生產(chǎn)和使用(shǐyòng)都要考慮能耗問題。降低能耗和材料的消耗，不僅是滿足經(jīng)濟(jì)判據(jù)要求的組成部分，而且是未了滿足政府法令的要求，能源和資源已突出為獨(dú)立的判據(jù)。為了降低能耗，促進(jìn)新技術(shù)、新材料的研發(fā)和應(yīng)用，以及再生金屬的應(yīng)用。研究表明：資源的耗竭以及人均能耗碎國民生產(chǎn)總值線性增加。這是值得材料工作重視的。共一百五十頁判據(jù)3——環(huán)保判據(jù)西方國家在發(fā)展初期，材料生產(chǎn)不考慮環(huán)保問題。但是，現(xiàn)在環(huán)境污染十分嚴(yán)重。因此，全世界都非常重材料生產(chǎn)和科研的環(huán)保判據(jù)。材料的生產(chǎn)和使用，需要重視“三廢”的處理、噪聲的降低、生態(tài)平衡等環(huán)境(huánjìng)問題，否則，將遭到大自然的報(bào)復(fù)，違反環(huán)境(huánjìng)保護(hù)法令的規(guī)定。共一百五十頁判據(jù)4——質(zhì)量判據(jù)材料的質(zhì)量是否能制造有用器件的先決條件，因此，質(zhì)量是材料的一個(gè)重要技術(shù)判據(jù)。材料的質(zhì)量：內(nèi)在和表面質(zhì)量兩種。內(nèi)在質(zhì)量：材料的成分、組織、結(jié)構(gòu)、宏觀缺陷等是否滿足或超過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求(yāoqiú)。工程角度考慮，就是材料的性能是否達(dá)到或超過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求(yāoqiú)。表面質(zhì)量：表面缺陷、表面粗糙度、尺寸公差等。共一百五十頁判據(jù)5——經(jīng)濟(jì)判據(jù)材料的生產(chǎn)和科研，必須(bìxū)進(jìn)行成本分析和經(jīng)濟(jì)核算，從而計(jì)算經(jīng)濟(jì)效果。對材料的生產(chǎn)進(jìn)行成本分析，從中可以找出降低成本的環(huán)節(jié)，然后尋求措施。“價(jià)值工程”——技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的邊緣技術(shù)科學(xué)。它所研究的成本，是整個(gè)生產(chǎn)過程以及隨后的產(chǎn)品貯存、流通、銷售、使用、維護(hù)全過程的費(fèi)用，這種分析和研究，不僅可提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且可提高全社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益。共一百五十頁判據(jù)(pànjù)小結(jié)共一百五十頁◆地位？

●是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)

20世紀(jì)70年代，信息、材料和能源譽(yù)為當(dāng)代文明的三大支柱；80年代，新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)并列為新技術(shù)革命的重要(zhòngyào)標(biāo)志。21世紀(jì)

七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一

●是人類社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志(里程碑)石器時(shí)代→陶器時(shí)代→青銅時(shí)代→鐵器時(shí)代→信息時(shí)代

材料的發(fā)展，經(jīng)歷三個(gè)階段：

“拾柴禾”、“炒菜”、“剪裁設(shè)計(jì)”共一百五十頁●是一切高技術(shù)發(fā)展的先導(dǎo)一種嶄新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，往往需要(xūyào)嶄新材料的支持1942年鎳基超合金1970年光導(dǎo)纖維1911年低溫超導(dǎo)和1986年高溫超導(dǎo)共一百五十頁新材料(cáiliào)——當(dāng)代新技術(shù)革命的先鋒

◆何謂新材料？

新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的具有傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)異性能的材料，或是高技術(shù)發(fā)展需要，具有特殊性能的材料，或由于采用新技術(shù)（工藝、裝備），使材料性能比原有性能有明顯提高或出現(xiàn)新功能的材料。（傳統(tǒng)材料是指那些(nàxiē)已經(jīng)成熟且在工業(yè)中已批量生產(chǎn)并大量應(yīng)用的材料，如鋼鐵、水泥、塑料）

◆誤區(qū)？▲傳統(tǒng)材料與新材料有明確界限▲傳統(tǒng)材料永遠(yuǎn)不會(huì)成為新材料，新材料一成不變共一百五十頁◆新材料產(chǎn)業(yè)？

主要產(chǎn)品是新材料和由新材料的性能、價(jià)值所主導(dǎo)的延伸產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)。其內(nèi)涵由新材料、新材料技術(shù)（工藝和裝備）、材料新技術(shù)（工藝和裝備）組成(zǔchénɡ)。◆新材料技術(shù)？制備、合成、加工、處理新材料的工藝或裝備◆材料新技術(shù)？

在不降低性能的基礎(chǔ)上，有效的降低制備、合成、加工、處理材料過程中的能耗、成本或減少污染的技術(shù)（工藝、裝備）。共一百五十頁◆發(fā)展的特點(diǎn)？●新材料的研究發(fā)展成為一種國家行為。

●新材料的發(fā)展從革新走向革命。

●新材料的研究開發(fā)(kāifā)和應(yīng)用目標(biāo)緊密結(jié)合。

●重視新材料合成制備應(yīng)用的全過程。

●提高工業(yè)界制備應(yīng)用新材料的能力。

●抓好基礎(chǔ)，提前安排重要新材料的研制。

●重視新材料的環(huán)境因素。共一百五十頁五彩繽紛的材料(cáiliào)王國

◆類型？

▲

按特性(tèxìng)：●金屬材料：

黑色金屬——鋼、鑄鐵、鐵合金

有色金屬——黑色金屬以外的金屬及合金，如Cu、Al等(重金屬、輕金屬、貴金屬、難熔金屬)共一百五十頁●無機(jī)非金屬材料：硅酸鹽材料

陶瓷、玻璃(bōlí)、水泥和耐火材料

●有機(jī)高分子材料：C、H、N、O等為基礎(chǔ)

塑料、橡膠、纖維、粘合劑和涂料

●復(fù)合材料：

由兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同組織結(jié)構(gòu)的材料以微觀或宏觀的形式組合在一起而構(gòu)成的具有新的性能的材料。共一百五十頁▲按作用：●結(jié)構(gòu)材料——力學(xué)性能為主要的性能；

●功能材料——物理性能為主要的性能。金屬材料絕大部分都是結(jié)構(gòu)材料，但也有一些功能材料，如形狀記憶合金、儲(chǔ)氫合金、金屬超導(dǎo)材料等。陶瓷材料有的作為結(jié)構(gòu)材料，有的作為功能材料。■目前應(yīng)用和研究的是以金屬材料為主，原因：①有成熟的大量生產(chǎn)工藝，可大規(guī)模生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定，人們已養(yǎng)成使用金屬材料的習(xí)慣；②加工性能、使用性能好，強(qiáng)韌性配合(pèihé)好；③礦產(chǎn)豐富；④價(jià)格/性能比占一定優(yōu)勢。共一百五十頁◆情況？

▲金屬材料，長盛不衰●鋼鐵——現(xiàn)代工業(yè)化的基礎(chǔ)

世界：鋼鐵年總產(chǎn)量約15億噸，占金屬材料總量的94%中國：年產(chǎn)量超過7億噸應(yīng)用：(1)汽車(qìchē)工業(yè)——卡車車重的2/3常規(guī)鋼材1389鉛182塑料246高強(qiáng)度鋼263銅與黃銅42橡膠134不銹鋼45鋅16玻璃89其他鋼43粉末冶金件27液體與潤滑190生鐵408其他材料99總計(jì)3171共一百五十頁(2)電力系統(tǒng)——工業(yè)鍋爐、高壓鍋爐、熱交換器、大型轉(zhuǎn)子和葉輪、變壓器鐵芯(3)工程機(jī)械——起重機(jī)、挖掘機(jī)、拖拉機(jī)(4)鐵路與橋梁(5)船舶與海上鉆井平臺(tái)(6)兵器——坦克、大炮、槍械(7)石油——開采機(jī)械(jīxiè)、輸油管道、泵站(8)化工——壓力容器、反應(yīng)釜和管道(9)建筑鋼筋和構(gòu)架

工程結(jié)構(gòu)材料之王鑄鐵碳素鋼合金鋼(合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊鋼)共一百五十頁

●五光十色的有色金屬

中國：總產(chǎn)量占世界第四位Al、Cu、Pb、Zn占生產(chǎn)總量的95%

(1)輕合金

①鋁合金：密度2.7g/cm3，只有鋼的2/3抗大氣(dàqì)腐蝕優(yōu)良的導(dǎo)電性，導(dǎo)電率是銅的2/3比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)比鋼高得多很好的加工性能應(yīng)用：航空(協(xié)和式超音速飛機(jī)全部結(jié)構(gòu)的71%是用特殊鋁合金制造的)、高速火車和汽車(鋁型材、鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)、活塞、散熱器)Al-Li合金——含2%~3%Li，密度減少8%，剛性增大15%飛機(jī)改用Al-Li合金，重量減輕8%~16%共一百五十頁

②鈦合金：密度4.5g/cm3，強(qiáng)度高，比強(qiáng)度高于鋁合金耐高溫、耐腐蝕應(yīng)用：F-14、F-15飛機(jī)上用量占結(jié)構(gòu)總量的25%F-100、TF-39飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上用量達(dá)33%遠(yuǎn)程火箭的液氫(-253℃)儲(chǔ)罐③鎂合金：密度1.74g/cm3，比強(qiáng)度高，減震能力強(qiáng)21世紀(jì)的“綠色”工程(gōngchéng)材料應(yīng)用：筆記本電腦、移動(dòng)電話、攝像機(jī)、汽車、航空航天1993年美國底特律的通用、福特與克萊斯特3大汽車集團(tuán)與美國能源部簽署“PNGV”計(jì)劃，生產(chǎn)3L/100km耗油的6人載客汽車，80%以上零部件可回收。1996年德國教育部投資2400萬馬克，由阿侖工大、慕尼黑工大、杜易斯堡大學(xué)和大眾汽車公司等44家單位展開汽車輕量化的“MADICA”計(jì)劃。共一百五十頁

④鈹合金：密度1.8g/cm3，比剛度大，慣性低比熱大熱中子吸收截面低，中子反射截面高應(yīng)用：慣性導(dǎo)航及航天低重量(zhòngliàng)剛性件、散熱片、飛行器頭部、X射線窗口、原子反應(yīng)堆中的反射層

(2)部分重有色合金

銅合金(紫、黃、青、白)、鋅合金、鎳合金、錳合金

(3)低熔點(diǎn)合金

Pb(327℃)、Sn(232℃)、Cd(321℃)、Bi(271℃)、In(157℃)、Ga(29.8℃)、Hg(-39℃)，用于保險(xiǎn)絲等共一百五十頁(4)難熔金屬

鎢合金、鉬合金、鈮合金、鉭合金用于高溫(gāowēn)環(huán)境

(5)貴金屬Au、Ag、Pt、Rh、Pd、Ir、Os、Ru(6)稀土金屬(7)精密合金

彈性合金、膨脹合金、引線框架合金、電熱合金、熱電偶共一百五十頁●神秘的形狀記憶合金

形狀記憶效應(yīng)(xiàoyìng)：合金經(jīng)變形后，在一定條件下，仍能恢復(fù)至原始形狀的現(xiàn)象。

T>Ms，成型→T<Mf，變形→T<As，接入→T>As，加熱共一百五十頁●未來能源之星——儲(chǔ)氫合金

1Kg氫氣燃燒可放出14×104J熱量(rèliàng)>2倍石油放出的熱量(rèliàng)狀態(tài)氫的密度/原子.cm-3氣態(tài)氫(0.1MPa)5.4×1019液態(tài)氫4.2×1022固態(tài)氫5.3×1022LaNi3儲(chǔ)氫合金中的氫7.6×1022Ti系儲(chǔ)氫合金中的氫9.1×1022氫化物吸氫量/%(質(zhì)量)氫密度/1022原子.cm-3分解壓力/MPaMg2NiH43.60.1(250℃)LaNi5H61.46.20.4(50℃)MnNiH6.31.45.73.4(50℃)MnNi4.5-Al0.5H4.91.24.80.5(50℃)TiFeH1.91.85.71.0(50℃)TiMnH1.51.8-0.5~0.8(20℃)TiFe0.85-Mn0.15H1.91.8-0.5(50℃)MgH27.66.60.1(289℃)VH23.810.50.1(13℃)共一百五十頁

●沖出傳統(tǒng)觀念的非晶態(tài)金屬

是目前所知的強(qiáng)度(qiángdù)最高、韌性最好、最耐腐蝕和最易磁化的金屬材料。應(yīng)用：非晶軟磁合金，新一代變壓器鐵芯材料(極易磁化、矯頑力低、有很高的電阻，可以大大降低渦流損耗)可以節(jié)約20~30億美元。鐵基非晶態(tài)合金，可制作快中子反應(yīng)堆的化學(xué)過濾器。非晶釬焊合金，用于高溫合金和不銹鋼的釬焊，代替金基釬焊合金用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件焊接。共一百五十頁

▲古老的陶瓷，舊貌換新顏●威力無比的先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷

先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷——工程陶瓷高溫下、強(qiáng)腐蝕條件下、沖刷(chōngshuā)和摩擦條件下保持高的剛度、強(qiáng)度、硬度、化學(xué)穩(wěn)定性和耐用度。

(1)工程陶瓷家族中的主要代表

①氧化鋁陶瓷(Al2O3)：熔點(diǎn)2050℃，硬度在超硬材料的前八名之列，電阻很高。

②氮化硅陶瓷(Si3N4)：人工合成，無熔點(diǎn)，1860℃分解，具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能共一百五十頁

③碳化硅陶瓷(SiC)：高溫(gāowēn)力學(xué)性能是目前陶瓷材料中最優(yōu)秀的，強(qiáng)度從室溫到1600℃維持不變，硬度僅次于金剛石和立方BN，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能優(yōu)良。(2)高溫下的最強(qiáng)者

高分子材料，使用溫度<300℃金屬材料，空氣中使用溫度<1050℃陶瓷材料，空氣中使用溫度>1000℃應(yīng)用：洲際導(dǎo)彈、空間實(shí)驗(yàn)室、航天飛機(jī)、衛(wèi)星等外表面的隔熱瓦(>1400℃)共一百五十頁(3)世上最堅(jiān)硬(jiānyìng)的材料大軍金屬材料，存在紅硬性(在一定溫度下硬度下降)陶瓷材料，溫度高于1000℃硬度幾乎不下降應(yīng)用：刀具

(4)最惡劣條件下的過硬部隊(duì)高溫(ZrO2陶瓷在2000~2200℃工作上千小時(shí)不損壞)、極低溫(液氫、液氮溫區(qū))、放射性(中子吸收棒、中子減速器、反射屏等)、海水侵蝕和強(qiáng)酸強(qiáng)堿的腐蝕共一百五十頁●奇妙無窮的功能陶瓷

可以通過電、磁、光、熱、彈性等直接效應(yīng)和耦合效應(yīng)或者化學(xué)和生物效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)某種特殊功能的先進(jìn)陶瓷材料。(1)絕緣陶瓷或裝置陶瓷

電子工業(yè)和微電子工業(yè)中的電絕緣器件、集成電路中的基片和包封等。(2)電介質(zhì)陶瓷和電容器陶瓷

制造(zhìzào)中、高頻電路中的電容器和微波諧振器、濾波器等。共一百五十頁(3)壓電陶瓷、電致伸縮(shēnsuō)陶瓷和熱釋電陶瓷

電聲、水聲、超聲和電控位移技術(shù)中應(yīng)用(4)半導(dǎo)體陶瓷和敏感陶瓷

機(jī)敏陶瓷、熱敏、壓敏、濕敏、氣敏、光敏陶瓷，在自動(dòng)控制工程中起重要作用

其他：導(dǎo)電陶瓷、電解質(zhì)陶瓷、超導(dǎo)陶瓷、磁性陶瓷、光學(xué)功能陶瓷、化學(xué)功能陶瓷、生物功能陶瓷等共一百五十頁

▲年輕的高分子材料，千姿百態(tài)

●現(xiàn)代(xiàndài)生活中的高分子材料

(1)從人造棉到仿毛仿絲

“的確良”織物(聚對苯二甲酸乙二醇酯紡制的滌綸)：易洗免燙

尼龍襪(聚酰胺制成尼龍)：堅(jiān)固耐磨

腈綸棉(聚丙烯腈紡制的腈綸)：質(zhì)輕保暖、不蛀不霉

維尼綸織物(聚乙烯醇縮甲醛制成維尼綸)：透氣干爽

新的合成纖維從“仿真”到“超真”過渡(2)從農(nóng)業(yè)地膜到不粘鍋

塑料地膜：保溫保濕的聚乙烯

“尿不濕”：高吸水性高分子

“不粘鍋”：光滑耐溫的聚四氟乙烯膜

共一百五十頁(3)從家具到活動(dòng)房屋吊燈和鍍塑燈具：美觀大方丙綸地毯和人造大理石：色澤(sèzé)鮮艷

水溶性涂料和壁紙：花色豐富波形瓦：質(zhì)輕防雨活動(dòng)房：易拆易運(yùn)充氣頂棚的整體式展覽館：輕巧實(shí)用

(4)從自行車到汽車輪船

輪胎、保險(xiǎn)杠、防沖撞護(hù)條板、發(fā)動(dòng)機(jī)散熱風(fēng)扇、通風(fēng)空調(diào)、音響、電器和儀表盤、方向盤、座椅、內(nèi)飾、玻璃鋼汽艇(5)從體育用品到宇宙飛船

正反膠球拍、跳高撐桿、賽車、滑雪板、網(wǎng)球拍、飛船膠粘劑、替代手術(shù)縫線的膠粘劑共一百五十頁

●工程塑料，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的挑戰(zhàn)者

工程上作結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用的塑料良好的耐磨、耐熱、吸震和自潤滑性，優(yōu)良的電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性和易成型性(1)普通工程塑料

部分代替金屬材料、木材或陶瓷等作為結(jié)構(gòu)材料(2)高性能工程塑料

具有剛性骨架，可以做到強(qiáng)度比金屬高，更耐腐蝕，成本低，成型性好，在家用電器、建筑構(gòu)件、軍用品中用途(yòngtú)廣泛。共一百五十頁●功能高分子各顯神通

由高分子制成的具有某種特性的材料(1)感光(gǎnguāng)高分子感光樹脂印刷板、光刻膠、光致變色高分子(2)壓電高分子音頻換能器、電機(jī)械換能器、超聲波探頭

(3)具有分離功能的高分子離子交換樹脂、分離膜、中空纖維膜(4)高分子試劑和高分子催化劑

共一百五十頁

▲電子與光電子材料，信息時(shí)代的基石●現(xiàn)代(xiàndài)電子器件的基礎(chǔ)：單晶硅和砷化鎵(1)單晶硅

硅器件=98%半導(dǎo)體器件硅單晶材料拉制的直徑大小被視為一個(gè)國家半導(dǎo)體材料技術(shù)水平的標(biāo)志。純度99.99999%電子級純材料是材料的最高純度

大直徑、高均勻性和高完整性

光特效應(yīng)——太陽能電池溫差電效應(yīng)——溫差發(fā)電堆(溫差致冷器)壓阻效應(yīng)——加速度傳感器(控制安全氣袋)共一百五十頁

(2)砷化鎵

計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度——芯片材料(單晶硅、砷化鎵)電子在砷化鎵中的運(yùn)動(dòng)速度比在硅中快——計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度更快砷化鎵集成電路的速度比硅集成電路提高(tígāo)1000倍，功耗降低一個(gè)數(shù)量級。應(yīng)用：1/2用于軍事技術(shù)的航天技術(shù)(如電子對抗)1/3用于通信技術(shù)1/5用于計(jì)算機(jī)和測量系統(tǒng)共一百五十頁●激光材料與光通信媒體

(1)激光材料爭奇斗艷

高功率固體激光材料：晶體或玻璃基質(zhì)中均勻摻入少量離子應(yīng)用廣泛的氣體激光材料：He、CO2、H2小巧玲瓏的半導(dǎo)體激光器：砷化鎵、鎵鋁砷(2)21世紀(jì)之光

極高的方向性(射程遠(yuǎn)，準(zhǔn)確性好)鮮艷的單色性(激光大屏幕投影(tóuyǐng)電視)驚人的亮度(產(chǎn)生幾千度到幾萬度的高溫)奇妙的相干性(全息照相)應(yīng)用：激光雷達(dá)、激光測距、激光通信、全人類同時(shí)通話共一百五十頁(3)光子通信的媒體

信息的載體是電子時(shí)，信息傳媒是金屬導(dǎo)線信息的載體是光子時(shí)，信息傳媒是光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維：一種比頭發(fā)絲還細(xì)的玻璃纖維絲應(yīng)用的前提：光傳輸衰減很小信息高速公路：1993年9月克林頓總統(tǒng)宣布實(shí)話的“美國全國信息基礎(chǔ)設(shè)施(jīchǔshèshī)計(jì)劃”，耗資4000億美元，歷時(shí)數(shù)十年。共一百五十頁

▲超導(dǎo)材料，神奇的無電阻導(dǎo)體●零電阻現(xiàn)象●邁納斯效應(yīng)

邁斯納效應(yīng)又叫完全抗磁性，1933年邁斯納發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)體一旦進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)，體內(nèi)的磁通量將全部被排出體外，磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為零。觀察(guānchá)邁納斯效應(yīng)的磁懸浮試驗(yàn)在錫盤上放一條永久磁鐵，當(dāng)溫度低于錫的轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，小磁鐵會(huì)離開錫盤飄然升起，升至一定距離后，便懸空不動(dòng)了，這是由于磁鐵的磁力線不能穿過超導(dǎo)體，在錫盤感應(yīng)出持續(xù)電流的磁場，與磁鐵之間產(chǎn)生了排斥力，磁體越遠(yuǎn)離錫盤，斥力越小，當(dāng)斥力減弱到與磁鐵的重力相平衡時(shí)，就懸浮不動(dòng)了。共一百五十頁

▲生物醫(yī)用材料，造福千秋萬代

生物醫(yī)用材料(生物材料或醫(yī)用材料)：是一類與人體組織、體液或血液(xuèyè)相接觸，具有人體器官和組織的功能或部分功能的材料，是制造人工器官、醫(yī)療裝置和藥物的基礎(chǔ)?！耦悇e

硬組織材料：用作骨科和齒科材料軟組織材料：用作眼科及一些填充和修復(fù)材料吸附分離材料：用于人工腎、肝、肺的膜材料和吸附劑材料共一百五十頁心血管材料和人工血液材料組織粘合劑和縫合線材料用作藥物和藥物載體的材料一次性使用的醫(yī)用材料：紗布(shābù)、輸液器、注射器

●要求

耐生物老化性物理和力學(xué)性能好便于消毒和滅菌生物相容性好共一百五十頁▲納米材料，小尺寸中的大世界●空間尺度的劃分

宇觀(Cosmoscopic)遙觀(Remotesensoscopic)宏觀(Macroscopic)顯微觀(wēiguān)(Optico-microscopic)介觀(Mesoscopic)或納米觀(Nanoscopic):1~100nm●納米

1納米(nm)=1毫米(mm)的百萬分之一=10-9米(m)共一百五十頁●納米技術(shù)

在納米尺度(1~100nm)上對物質(zhì)和材料進(jìn)行研究和處理的技術(shù)被稱為納米技術(shù)?！窦{米材料

納米材料:在納米量級(1~100nm)內(nèi)調(diào)控物質(zhì)結(jié)構(gòu)制成的具有特異性能的新材料四大特點(diǎn):尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子比例大四大效應(yīng):小尺寸效應(yīng)、量子(liàngzǐ)尺寸效應(yīng)、宏觀量子(liàngzǐ)隧道效應(yīng)、表面效應(yīng)納米材料特性取決于制備方法共一百五十頁●進(jìn)一步認(rèn)識(shí)納米

蛋白質(zhì)、DNA、RNA、病毒，都在1~100nm的范圍光合作用在“納米車間”進(jìn)行細(xì)胞中的一些結(jié)構(gòu)單元都是執(zhí)行某種功能的“納米機(jī)械”，細(xì)胞象一個(gè)“納米工廠”蓮花荷葉出污泥而不染:“荷葉效應(yīng)(xiàoyìng)”納米結(jié)構(gòu)是生命現(xiàn)象中基本的東西●媒體中的納米怪象納米冰箱納米洗衣機(jī)共一百五十頁●國外納米技術(shù)進(jìn)展

1990年，IBM公司用原子排出“IBM”1991年，NEC實(shí)驗(yàn)室觀察(guānchá)到碳納米管合成了其它納米管材料實(shí)心的納米棒、納米線、量子線朗訊公司和牛津大學(xué):納米鑷子碳納米管“秤”，稱量一個(gè)病毒的重量稱量單個(gè)原子重量的“納米秤”共一百五十頁●應(yīng)用

能源領(lǐng)域——石油、煤等不可再生資源環(huán)保領(lǐng)域——解決水污染的問題

——解決空氣污染的問題微電子——納米電子器件、納米線、納米傳感器信息領(lǐng)域——光纖、發(fā)光器件功能性涂料、薄膜——防靜電涂料

——特殊視覺涂料——紫外線吸收涂層——耐磨、防腐、耐高溫、耐沖刷涂層機(jī)械——納米結(jié)構(gòu)單元和納米機(jī)械結(jié)構(gòu)陶瓷(táocí)——增強(qiáng)、增韌、助燒結(jié)共一百五十頁化學(xué)化工——催化劑、助催化劑、阻燃劑鎳催化氧化丙醛，當(dāng)鎳的粒徑在5nm以下，反應(yīng)選擇性發(fā)生急劇變化，生成酒精的轉(zhuǎn)化率迅速增大塑料和橡膠——制品成型劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、抗老化劑OA領(lǐng)域——復(fù)印機(jī)和激光打印機(jī)的墨粉

——噴墨打印機(jī)墨水、高級墨水納米藥物——磁性納米粒子藥物衛(wèi)生保健品——防曬霜紡織品——反射紅外線型化纖(huàxiān)

——?dú)⒕鷾缇粜突w國防——納米探測系統(tǒng)——納米材料提高武器打擊——納米材料提高防護(hù)能力——納米機(jī)械系統(tǒng)制造的小型機(jī)器人——雷達(dá)隱身技術(shù)共一百五十頁21世紀(jì)(shìjì)初的材料科學(xué)技術(shù)◆國際新材料發(fā)展趨勢及特點(diǎn)

隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和一體化進(jìn)程的加速，以及資源、能源和環(huán)境問題受到世界各國越來越多的關(guān)注，近年來新材料的發(fā)展呈現(xiàn)出以下主要特點(diǎn)。產(chǎn)業(yè)規(guī)模急劇擴(kuò)大，市場需求旺盛；新材料的發(fā)展更加注重可持續(xù)發(fā)展；新材料的發(fā)展更體現(xiàn)體現(xiàn)“以人為本”；新材料產(chǎn)業(yè)整合重組趨勢加劇，上下游產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步融合；新材料的發(fā)展由軍事需求轉(zhuǎn)向(zhuǎnxiàng)經(jīng)濟(jì)需求；新材料向多功能、智能化方向發(fā)展，開發(fā)與應(yīng)用聯(lián)系更加緊密。共一百五十頁俄羅斯新材料發(fā)展戰(zhàn)略◆研發(fā)方向？結(jié)構(gòu)材料和功能材料金屬材料、陶瓷材料、復(fù)合材料、高分子材料、高純度材料以及生物、超導(dǎo)和納米材料等?！魬?zhàn)略目標(biāo)？(1)力求繼續(xù)保持某些材料領(lǐng)域在世界上的領(lǐng)先地位，如航空航天、能源工業(yè)、化工、金屬材料、超導(dǎo)材料、聚合材料等；(2)大力發(fā)展對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高國防實(shí)力有影響的領(lǐng)域，如電子信息工業(yè)(gōngyè)、通訊設(shè)施、計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)等。

◆基本策略？(1)在處理發(fā)展高新技術(shù)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)關(guān)系的同時(shí)，做到研發(fā)新材料與有效使用傳統(tǒng)材料有機(jī)結(jié)合；(2)在注重研發(fā)高新技術(shù)所需新材料的同時(shí)，對于現(xiàn)有的一般技術(shù)所需要的材料進(jìn)行優(yōu)選和更新，進(jìn)而提高利用率。使研發(fā)新材料有的放矢、重點(diǎn)突出、周期縮短、效果顯著。共一百五十頁◆發(fā)展重點(diǎn)？

材料的復(fù)合化和多功能化◆根本出路？優(yōu)化材料的制備工藝和改進(jìn)加工技術(shù)，以達(dá)到(dádào)提高效率、減低成本、減少能耗、縮短流程的目的。

◆關(guān)注的因素？(1)增強(qiáng)環(huán)境意識(shí)，將研發(fā)新材料與生態(tài)、環(huán)境密切結(jié)合起來，增強(qiáng)材料使用壽命、提高循環(huán)使用以及再生利用的比率；(2)環(huán)境凈化、對人類生存無害。

共一百五十頁美國(měiɡuó)共一百五十頁◆未來材料學(xué)研究體現(xiàn)的技術(shù)特征？

①制作技術(shù)：新的加工(jiāgōng)工藝和制造方法將使材料的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化；②模仿技術(shù)：從材料的自然特性仿制到材料混合特性的研究；③預(yù)測技術(shù)：開發(fā)新的模型和試驗(yàn)方法，從而縮短材料的試驗(yàn)周期。

歐盟擬著力(zhuólì)推動(dòng)的十大材料科學(xué)研究領(lǐng)域共一百五十頁◆十大材料學(xué)研究領(lǐng)域：

(1)催化劑

是生產(chǎn)化學(xué)化工制品、石油衍生物、肥料、醫(yī)藥等產(chǎn)品的核心要素，對減少機(jī)動(dòng)車輛、發(fā)電站和化工廠的廢氣廢料排放保護(hù)生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著巨大作用。借助于掃描隧道顯微鏡等科學(xué)儀器，研究納米材料用做催化劑的性能。

(2)光學(xué)材料和光電材料

光學(xué)材料在光通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和加工以及傳感、顯示等技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用。光發(fā)射二極管和激光器等光學(xué)儀器廣泛應(yīng)用于人類生活的各行各業(yè)。

重點(diǎn)研發(fā)：?新光學(xué)材料體系的研發(fā)以及在納米尺度(chǐdù)上對新材料的控制能力，最終設(shè)計(jì)出3D納米主結(jié)構(gòu)的光發(fā)射儀器；

?開發(fā)大型、高效率的白光發(fā)射極，取代目前普遍使用的白熾燈；?開發(fā)光數(shù)字系統(tǒng)，使所有數(shù)據(jù)或部分?jǐn)?shù)據(jù)能夠通過光設(shè)備而非電子設(shè)備進(jìn)行處理，從而減少“光電”轉(zhuǎn)換和“電光”轉(zhuǎn)換；?進(jìn)一步提高諸如ＣＤ、ＤＶＤ等二維存儲(chǔ)媒體存儲(chǔ)容量，借助干擾和全息技術(shù)開發(fā)三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒體。

共一百五十頁

(3)有機(jī)電子學(xué)和光電學(xué)

開發(fā)廉價(jià)、大容量的硅電子新產(chǎn)品，使具有電致發(fā)光、傳導(dǎo)(chuándǎo)和半傳導(dǎo)(chuándǎo)性能。柔性基質(zhì)的有機(jī)物在智能卡、特征儀器、智能和響應(yīng)式織物、微型反應(yīng)器、汽車零部件和大型數(shù)據(jù)顯示等方面獲得應(yīng)用。

(4)磁性材料

對數(shù)據(jù)高存儲(chǔ)密度的要求促進(jìn)磁性介質(zhì)不斷從微型轉(zhuǎn)向納型。納磁學(xué)的研究方向是開發(fā)隨機(jī)存取磁存儲(chǔ)器（ＭＲＡＭ），以取代目前的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片（ＣＭＯＳ）。ＭＲＡＭ具有非易失性存儲(chǔ)特性，而且能夠達(dá)到每比特１００納米的小型化程度。

(5)仿生材料

生物材料的一個(gè)顯著特征就是具有多樣化規(guī)模的組織結(jié)構(gòu)。未來仿生學(xué)的研究集中在兩個(gè)方面：一是仿生材料體積小型化和功能多樣化；二是仿生材料的有機(jī)復(fù)合。

共一百五十頁

(6)納米生物技術(shù)

加強(qiáng)納米生物技術(shù)在人工物質(zhì)和生物物質(zhì)組合領(lǐng)域的研究，從而設(shè)計(jì)出納型合成材料，生成分子結(jié)構(gòu)，為開發(fā)各種高值產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。

(7)超導(dǎo)體

高溫超導(dǎo)體從大規(guī)模能源系統(tǒng)到小型電子系統(tǒng)等領(lǐng)域都獲得十分廣泛的應(yīng)用，但目前高溫超導(dǎo)體的造價(jià)過于昂貴。開發(fā)對局部材料的納型控制技術(shù)是降低高溫超導(dǎo)體設(shè)備制造成本的關(guān)鍵所在。

(8)復(fù)合材料

研究開發(fā)新的、具有特殊性能的基體、纖維和化合物，如具有導(dǎo)電特性的高分子復(fù)合材料、殘余材料、殘余材料的可再循環(huán)利用等。加強(qiáng)對生物材料、分子電子學(xué)、仿生材料、納米物理材料、陶瓷、金屬基體材料的研究。

(9)生物醫(yī)學(xué)材料

在保證安全的前提下開發(fā)相容性更好、耐腐蝕、持久性更好的人體組織器官修復(fù)和替換醫(yī)學(xué)材料。

加強(qiáng)對納米生物技術(shù)材料的研究，開發(fā)用于針對目前難治之癥的納粒子藥物嵌入系統(tǒng)以及小型侵入手術(shù)和非侵入診斷系統(tǒng)。

(10)智能紡織材料

開發(fā)多功能紡織材料，使纖維表面功能化，如具有抗菌、血壓控制(kòngzhì)以及通過紡織纖維與皮膚界面來控制(kòngzhì)藥物釋放等功效。

開發(fā)智能紡織材料和非織材料在鐵路、航空、建筑等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

共一百五十頁

(1)開發(fā)出實(shí)用的高溫超導(dǎo)材料并將其應(yīng)用到若干領(lǐng)域；(2)轉(zhuǎn)換效率在20％以上的太陽能電池進(jìn)入實(shí)用階段；(3)納米材料制備技術(shù)的開發(fā)及納米材料、納米器件在若干領(lǐng)域的應(yīng)用；

(4)開發(fā)出汽車動(dòng)力用燃料電池；(5)可在350℃高溫下持續(xù)工作(gōngzuò)的聚合物基復(fù)合材料進(jìn)入實(shí)用階段；(6)開發(fā)出與人骨基本相同的磷灰石基復(fù)合材料；(7)開發(fā)出金屬間化合物基高溫結(jié)構(gòu)材料；(8)開發(fā)出適用于汽車及其他民用工業(yè)的鈦合金；

中國未來20年材料(cáiliào)技術(shù)領(lǐng)域15項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)共一百五十頁

(9)開發(fā)出適用于汽車等交通工具的低成本、高強(qiáng)度鋁、鎂合金；

(10)開發(fā)出實(shí)用的全光開關(guān)材料和技術(shù)；(11)開發(fā)出單電子存儲(chǔ)器元件；

(12)新一代鋼鐵材料（即“超級鋼”）進(jìn)入實(shí)用階段；

(13)開發(fā)出適用的塑料再生(zàishēng)、循環(huán)利用技術(shù)；

(14)開發(fā)出高能量、高密度、持久耐用的充電電池；

(15)開發(fā)出實(shí)用的太陽能分解水制造氫的技術(shù)。

共一百五十頁我國新材料產(chǎn)業(yè)(chǎnyè)的現(xiàn)狀及問題

◆材料產(chǎn)業(yè)？

材料產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值占全部工業(yè)總產(chǎn)值的30%

鋼材、水泥(shuǐní)、平板玻璃等產(chǎn)量均居世界第一位。十種有色金屬、純堿等產(chǎn)量居世界第二位

傳統(tǒng)材料產(chǎn)業(yè)需向高性能化、多功能化、復(fù)合化、智能化和低成本化的高附加值的新材料產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移

共一百五十頁◆新材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀？

經(jīng)過幾十年奮斗，我國新材料產(chǎn)業(yè)從無到有，不斷發(fā)展壯大，在體系建設(shè)、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)進(jìn)步等方面取得明顯成就，為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)，具備了良好發(fā)展基礎(chǔ)。同時(shí)，新材料產(chǎn)業(yè)在國際產(chǎn)業(yè)布局中正處于由低級向高級發(fā)展的階段，產(chǎn)業(yè)呈集聚發(fā)展趨勢、區(qū)域特色明顯，形成了各有優(yōu)勢、各具特色的發(fā)展格局(géjú)。受我國新材料市場的發(fā)展?jié)摿Φ奈?，國際材料巨頭紛紛調(diào)整其在中國的戰(zhàn)略布局，杜邦、拜耳、巴斯夫、京瓷等跨國企業(yè)紛紛增加投資，尋求更深的戰(zhàn)略合作。

(1)新材料產(chǎn)業(yè)體系初步形成 (2)新材料產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大 (3)部分關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破共一百五十頁

我國的新材料產(chǎn)業(yè)(chǎnyè)領(lǐng)域的基地建設(shè)始于1995年目前，科技部共計(jì)批準(zhǔn)區(qū)域性新材料產(chǎn)業(yè)基地37家，其中高新司批準(zhǔn)建立的國家新材料成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化基地22家，國家火炬計(jì)劃批準(zhǔn)建立的基地15家。另外，還有兩家與材料相關(guān)的基地：吳江光電纜產(chǎn)業(yè)基地和十堰汽車關(guān)鍵部件產(chǎn)業(yè)基地。

共一百五十頁長三角地區(qū)：

(一)寧波新材料產(chǎn)業(yè)國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地

(二)連云港新材料產(chǎn)業(yè)國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地

(三)江陰國家新材料成果轉(zhuǎn)化(zhuǎnhuà)及產(chǎn)業(yè)化基地

(四)國家火炬計(jì)劃海門新材料產(chǎn)業(yè)基地

(五)上海國家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地

(六)常州新型涂料產(chǎn)業(yè)化基地

(七)紹興紡織新材料特色產(chǎn)業(yè)基地新材料(cáiliào)產(chǎn)業(yè)集群珠三角和東南沿海地區(qū)：

(一)佛山新材料產(chǎn)業(yè)基地

(二)國家火炬計(jì)劃閩東南電子與信息產(chǎn)業(yè)基地

(三)廈門國家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地

(四)廣州新材料產(chǎn)業(yè)基地

(五)潮州日用陶瓷特色產(chǎn)業(yè)基地

(六)廣西省柳州市新材料產(chǎn)業(yè)基地共一百五十頁北方地區(qū)：

(一)中關(guān)村永豐國家新材料技術(shù)成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化基地

(二)天津(tiānjīn)國家納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地

(三)淄博國家新材料產(chǎn)業(yè)化基地

(四)萊蕪國家新材料產(chǎn)業(yè)化基地

(五)吉林省國家科技攻關(guān)鎂合金應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化基地

(六)大連新材料產(chǎn)業(yè)國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地

(七)威海國家先進(jìn)復(fù)合材料高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地中部地區(qū)(dìqū)：

(一)國家光電子產(chǎn)業(yè)基地——武漢?中國光谷

(二)銅陵電子材料產(chǎn)業(yè)基地

(三)馬鞍山國家新材料成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化基地

(四)河南濮陽生物化工產(chǎn)業(yè)基地

(五)洛陽新材料產(chǎn)業(yè)國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地

(六)湖南國家新材料成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化基地

(七)鄭州超硬材料產(chǎn)業(yè)園

(八)宜春國家鋰電新能源高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地

共一百五十頁西部地區(qū)(dìqū)：

(一)寶雞國家新材料高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地

(二)甘肅省金昌市新材料產(chǎn)業(yè)國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地

(三)四川省綿陽國家新材料產(chǎn)業(yè)化基地

(四)重慶鎂合金產(chǎn)業(yè)基地

(五)甘肅省蘭白金有色金屬新材料產(chǎn)業(yè)化基地

(六)陜西新材料產(chǎn)業(yè)基地

(七)貴陽國家級新材料產(chǎn)業(yè)化基地

(八)內(nèi)蒙古鄂爾多斯市新材料成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化基地

(九)內(nèi)蒙古包頭稀土新材料成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化基地

(十)四川省攀枝花國家新材料成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化基地

(十一)四川省德陽國家新材料產(chǎn)業(yè)化基地共一百五十頁◆新材料產(chǎn)業(yè)問題？

(1)一些靠企業(yè)自發(fā)形成的新材料企業(yè)集中區(qū)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度不高，產(chǎn)業(yè)布局不合理、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不健康，多數(shù)企業(yè)沒有經(jīng)濟(jì)規(guī)模，產(chǎn)業(yè)集成度低，市場競爭力差;(2)依靠民營的體制優(yōu)勢、市場開拓能力發(fā)展的新材料企業(yè)集中區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨同，缺乏(quēfá)地方產(chǎn)業(yè)特色，缺乏(quēfá)形成地方產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的后勁;(3)西部大多數(shù)省份資源優(yōu)勢沒有發(fā)揮出來，沒有形成產(chǎn)業(yè)配套體系，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。共一百五十頁新材料(cáiliào)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)特征

新材料技術(shù)的特點(diǎn)：基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性◆新材料產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)?

(1)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V、相互之間關(guān)聯(lián)度小新材料種類紛繁，涉及多個(gè)不同的行業(yè)，不僅有市場一度熱衷的納米材料、磁性材料等產(chǎn)品，還有與能源結(jié)合緊密的新型能源材料，與信息產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合的光通訊材料，更有聚氨酯、氯化聚乙烯、有機(jī)氟材料等傳統(tǒng)的高分子材料。而生產(chǎn)這些產(chǎn)品的公司分處不同的行業(yè)，無論是設(shè)備，生產(chǎn)技術(shù)，還是銷售市場都存在較大的差異?？梢哉f并不存在共同的市場基礎(chǔ)，關(guān)聯(lián)性較差，各公司的個(gè)性(gèxìng)要強(qiáng)于整個(gè)“行業(yè)”的共性。共一百五十頁

(2)投資與技術(shù)高度密集技術(shù)密集是指新材料在研制和制造過程中技術(shù)的多樣性、邊緣性和綜合性。新材料行業(yè)涉及自然科學(xué)和工程技術(shù)，多學(xué)科交叉滲透，知識(shí)(zhīshi)和技術(shù)高度密集。投資密集是指研究開發(fā)和生產(chǎn)新材料產(chǎn)品要求有一定的投資強(qiáng)度。新材料行業(yè)的放大技術(shù)復(fù)雜，行業(yè)裝備一次性投入大，尤其是在工程化研究以及建立規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)線時(shí)，更要求比較大的投資。

(3)高風(fēng)險(xiǎn)、高收益

從風(fēng)險(xiǎn)的角度看，首先，由于應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)步，對新材料的技術(shù)要求進(jìn)一步提高，研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)提高；其次，新材料品種多，大批量產(chǎn)品相對較少，由于工藝集成度加大，生產(chǎn)流程縮短，知識(shí)轉(zhuǎn)化為技術(shù)和產(chǎn)品的效率提高，存在行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；第三，由于高新技術(shù)發(fā)展迅猛，新材料本身更新?lián)Q代速度加快，生命周期縮短，產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)加大。從收益的角度看，與其他傳統(tǒng)行業(yè)的上市公司相比，新材料上市公司近年業(yè)績優(yōu)良。共一百五十頁

(4)新材料產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度高

從新材料產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)的關(guān)系來說，具有如下特點(diǎn)：

①先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性和帶動(dòng)性。新材料廣泛應(yīng)用于信息、能源、交通、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域，是其他高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)；

②新材料產(chǎn)業(yè)與上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步融合，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)垂直擴(kuò)散。新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依賴于上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是下與用戶的進(jìn)一步創(chuàng)新開發(fā)，才能使新材料產(chǎn)品最終走向市場。如上游的汽車工業(yè)投資增加要求汽車材料工業(yè)要配套發(fā)展。反之，在一種新型半導(dǎo)體材料投資規(guī)模生產(chǎn)之時(shí)，一定要考慮到下游應(yīng)用市場的投資現(xiàn)狀、裝備、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)能力等等；

③新材料與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)橫向擴(kuò)散。隨著(suízhe)高技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)材料產(chǎn)業(yè)向新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。共一百五十頁◆新材料產(chǎn)業(yè)在區(qū)域發(fā)展的地位?

新材料產(chǎn)業(yè)推動(dòng)著機(jī)械、能源、化工、輕紡等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，已成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)。中國進(jìn)入WTO后，伴隨著全球性的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，產(chǎn)業(yè)格局也正在發(fā)生重大變化?！笆澜绻S”“中國制造”預(yù)示著中國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正在從勞動(dòng)密集型向著資本密集型和技術(shù)的不斷創(chuàng)新方面發(fā)展。這種變化對新材料產(chǎn)業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。要求它更快發(fā)展，以適應(yīng)現(xiàn)代化“中國制造”的巨大(jùdà)市場需求，研究區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，就要研究新材料產(chǎn)業(yè)。

共一百五十頁◆西部新材料行動(dòng)？

通過整合國家與地方的資源，強(qiáng)化東西部聯(lián)動(dòng)，推動(dòng)西部具有資源特色和競爭力的新材料行業(yè)發(fā)展，建立若干個(gè)新材料產(chǎn)業(yè)基地，促進(jìn)西部資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，用新材料打造西部新經(jīng)濟(jì)。區(qū)域基地的建設(shè)(jiànshè)應(yīng)該放在全省、全國、甚至全球的大背景下考慮，要有更高層次上的總體規(guī)劃。

共一百五十頁以新材料帶動(dòng)(dàidòng)“中國制造”

◆“中國制造”問題？

是在世界經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展背景下，在國際分工基礎(chǔ)之上的世界性的制造業(yè)問題，而不僅僅是中國民族(mínzú)工業(yè)的問題。是中國在近二十年的市場化改革和對外開放之后，在以加入ＷＴＯ為契機(jī)，即將全面融入國際社會(huì)之際遇到的關(guān)系國家發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題。

共一百五十頁◆“新材料”與“中國制造”的關(guān)系？

(1)材料工業(yè)是中國制造業(yè)的上游產(chǎn)業(yè)，是中國制造業(yè)的組成部分之一，制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域都離不開新材料，新材料是中國制造業(yè)的基礎(chǔ),材料工業(yè)肩負(fù)著為制造業(yè)發(fā)展提供原材料的責(zé)任；(2)制造業(yè)是材料工業(yè)的下游產(chǎn)業(yè)，是材料工業(yè)的主要產(chǎn)業(yè)客戶，制造業(yè)發(fā)展是材料工業(yè)發(fā)展的市場基礎(chǔ)，材料工業(yè)與制造業(yè)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不可分割的兩個(gè)(liǎnɡɡè)環(huán)節(jié),是價(jià)值創(chuàng)造的共同的主體。中國制造業(yè)的發(fā)展客觀上帶動(dòng)中國新材料的發(fā)展，而材料工業(yè)是中國制造業(yè)價(jià)值鏈上的核心環(huán)節(jié)之一，它的發(fā)展同時(shí)對制造業(yè)的發(fā)展也起到一個(gè)支撐與促進(jìn)作用。

共一百五十頁◆

新材料應(yīng)積極尋找與中國制造的接口

◎新材料產(chǎn)業(yè)(chǎnyè)發(fā)展中存在的問題：

成果較多，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)化的卻較少，即產(chǎn)業(yè)和研究嚴(yán)重脫節(jié)。新材料生產(chǎn)的整個(gè)技術(shù)沒有固化成一個(gè)程序上的東西。

◎新材料領(lǐng)域的研發(fā)特色：

供給非常大，需求也非常大。

共一百五十頁

◎新材料如何找到與“中國制造”的接口？

新材料應(yīng)該為中國制造提供服務(wù)。只有中國制造有了市場，新材料才能得到快速發(fā)展。目前的新材料項(xiàng)目往往是依據(jù)研發(fā)能力來提出的，對于市場特別是對于“中國制造”的依賴(yīlài)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

◎新材料如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化？

技術(shù)是為產(chǎn)業(yè)服務(wù)的，應(yīng)該能夠用現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)來解決產(chǎn)業(yè)化的問題。共一百五十頁◆

企業(yè)應(yīng)成為創(chuàng)新的主體

企業(yè)成為科技創(chuàng)新的主體，學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)應(yīng)考慮如何(rúhé)以企業(yè)為主體，配合企業(yè)來推動(dòng)成果的產(chǎn)業(yè)化。

◆新材料帶動(dòng)中國經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展

◎國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)與制造業(yè)

信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料

信息技術(shù)：無知識(shí)產(chǎn)權(quán)，中國的目標(biāo)是與臺(tái)灣地區(qū)、日本爭奪優(yōu)勢(對于美國則根本無競爭力)生物技術(shù)：無源創(chuàng)性，只有中藥現(xiàn)代化有可能占據(jù)一席之地，但存在國際認(rèn)可問題。共一百五十頁新材料：擁有豐富的原材料，研究如何通過(tōngguò)深加工來提升其附加值，可以深入到中國的大部分地區(qū)，包括邊遠(yuǎn)地區(qū)和貧困山區(qū)等。在某種意義上，新材料是唯一一個(gè)能使中國經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的領(lǐng)域。

◎信息化帶動(dòng)工業(yè)化的前提下新材料地位

以高新技術(shù)帶動(dòng)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)以信息化帶動(dòng)工業(yè)化(解決了信息對稱的問題和發(fā)展模式的問題，但卻沒有解決內(nèi)涵問題)

以新材料增強(qiáng)中國制造業(yè)的競爭能力

共一百五十頁“中國制造”對新材料產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力：

突出應(yīng)用導(dǎo)向推動(dòng)產(chǎn)業(yè)融合加快創(chuàng)新響應(yīng)注重可持續(xù)發(fā)展

過去十年(shínián)，中國出現(xiàn)了若干從很小規(guī)模爆發(fā)式增長到百億乃至千億級規(guī)模的細(xì)分領(lǐng)域，比如多晶硅、釹鐵硼永磁材料、MDI等。與之相伴，國內(nèi)一批新材料特色產(chǎn)業(yè)基地崛起，高成長企業(yè)不斷涌現(xiàn)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，截止到2012年底，中國已陸續(xù)在全國27個(gè)省市建立了138個(gè)新材料產(chǎn)業(yè)基地；中國資本市場上新材料產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的上市公司達(dá)159家，A股市值超過8000億元。從“中國制造(zhìzào)”到“中國創(chuàng)造”共一百五十頁從“中國制造”走向“中國創(chuàng)造”新材料產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)力：

新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展前沿技術(shù)突破重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)和重大工程支撐

新材料發(fā)展走原始創(chuàng)新之路，需要技術(shù)、市場政策的配合和聯(lián)動(dòng)。通過明晰產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略，解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展頂層設(shè)計(jì)的問題；通過做強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈條，實(shí)現(xiàn)新材料與下游應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的高端融合發(fā)展；通過重塑商業(yè)模式，把握市場先導(dǎo)性、技術(shù)響應(yīng)度、資源控制力等關(guān)鍵要素。要實(shí)現(xiàn)由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)型升級(shēngjí)，中國新材料必須走原始創(chuàng)新的道路，新材料領(lǐng)域也將出現(xiàn)若干原創(chuàng)新興產(chǎn)業(yè)。大力發(fā)展原創(chuàng)新興產(chǎn)業(yè)，不僅是加快搶占新材料產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略制高點(diǎn)、塑造區(qū)域個(gè)性的戰(zhàn)略抉擇，還是引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略調(diào)整、發(fā)展方式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的重要途徑，更是贏得后危機(jī)時(shí)代發(fā)展先機(jī)、打造全球創(chuàng)新“尖峰”的有力抓手。共一百五十頁材料科學(xué)與工程(gōngchéng)的關(guān)系◆

定義：

材料科學(xué)：是一門科學(xué)，從事材料本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、分析、認(rèn)識(shí)、設(shè)計(jì)及控制方面的研究。其目的揭示材料的行為，給予材料屬性的描述或建立模型，解釋結(jié)構(gòu)與材料性能之間的關(guān)系(guānxì)。材料工程：是一個(gè)工程領(lǐng)域，其目的在于經(jīng)濟(jì)地、而又為社會(huì)所能接受地控制材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀。共一百五十頁材料學(xué)科—溯源（歷史分析）材料學(xué)科的形成：學(xué)校、學(xué)會(huì)(xuéhuì)和期刊三方面學(xué)校：美國麻省理工學(xué)院（MIT）為例：共一百五十頁材料(cáiliào)學(xué)科的分與合MSE與社會(huì)科學(xué)的結(jié)合，形成了材料學(xué)—Materialogy共一百五十頁學(xué)會(huì)：以美國(měiɡuó)的相關(guān)學(xué)會(huì)為例。共一百五十頁學(xué)術(shù)期刊：共一百五十頁

◆材料科學(xué)與工程的提出(1)1957年10月4日和11月3日蘇聯(lián)發(fā)射兩顆人造衛(wèi)星，

分別重80千克和500千克。(2)1958年1月31日美國發(fā)射“探測者1號(hào)”人造衛(wèi)星僅8

千克。(3)

對此美國有關(guān)部門聯(lián)合向總統(tǒng)提出報(bào)告，認(rèn)為美

國在先進(jìn)材料的研究方面落后于蘇聯(lián)是關(guān)鍵。(4)1958年3月18日總統(tǒng)通過科學(xué)顧問委員會(huì)發(fā)布(fābù)“全國

材料規(guī)劃”，決定12所大學(xué)成立材料研究實(shí)驗(yàn)室。

●從此出現(xiàn)了“材料科學(xué)與工程”學(xué)科的提法。共一百五十頁

◆材料科學(xué)與工程的研究內(nèi)容(1)研究材料的結(jié)構(gòu)與成分，即研究材料由哪些種類的原子構(gòu)成的，以及這些(zhèxiē)原子的排列方式。(2)研究材料的各種性能，這些性能一般是在實(shí)驗(yàn)室中測量的。(3)材料的加工與合成，即材料的制備科學(xué)與工藝，包括傳統(tǒng)材料制備工藝的改進(jìn)和新材料制備工藝的研究。(4)材料在服役條件下的行為，此時(shí)材料經(jīng)受綜合性能的考驗(yàn)。

共一百五十頁

◆材料科學(xué)與工程的相互關(guān)系(1)材料科學(xué)具有“研究為什么”的性質(zhì)。核心是建立結(jié)構(gòu)－性能的關(guān)系。(2)材料工程具有“解決怎樣做”的性質(zhì)。是能為社會(huì)所接受地獲得材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀。（要考慮5個(gè)判據(jù)：經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、資源、環(huán)保、能源）(3)材料科學(xué)為材料工程提供設(shè)計(jì)依據(jù)，為更好地選擇材料、使用材料、發(fā)展新材料提供理論(lǐlùn)基礎(chǔ)。(4)材料工程為材料科學(xué)提供豐富的研究課題和物質(zhì)基礎(chǔ)。(5)材料科學(xué)和材料工程緊密聯(lián)系，它們之間沒有明顯的界線。在解決實(shí)際問題中，不能將科學(xué)因素和工程因素獨(dú)立考慮。因此，人們常將二者合稱為材料科學(xué)與工程。共一百五十頁

材料科學(xué)與工程：研究材料的組成與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成(héchéng)與制備、使用性能和它們相互間的密切關(guān)系。

共一百五十頁

◆材料科學(xué)的核心(héxīn)

●通過過程現(xiàn)象揭示材料組成-工藝-結(jié)構(gòu)-性能的

關(guān)聯(lián)。

●過程是理解結(jié)構(gòu)和性能的重要環(huán)節(jié)。

●結(jié)構(gòu)決定性能，組成與工藝決定結(jié)構(gòu)的形成。

●結(jié)構(gòu)因素包括：組成基元、排列、結(jié)合類型和

運(yùn)動(dòng)方式。

●結(jié)構(gòu)的層次：原子結(jié)構(gòu)、原子排列、相結(jié)

構(gòu)、顯微組織、結(jié)構(gòu)缺陷等。

●材料聚集態(tài)：一維、二維、三維方向上小尺寸

的材料稱低維材料，低維材料具有體材料所不

具備的性質(zhì)。共一百五十頁◆材料科學(xué)的三個(gè)重要屬性：是多學(xué)科的交叉(物理學(xué)、化學(xué)、冶金學(xué)、金屬學(xué)、高分子化學(xué)及計(jì)算科學(xué)(kēxué))；(2)是一種與實(shí)際使用結(jié)合非常密切的科學(xué)(發(fā)展材料科學(xué)的目的在于開發(fā)新材料，提高材料的性能和質(zhì)量，合理使用材料，降低成本和減少污染等)；(3)是一個(gè)正在發(fā)展中的科學(xué)(隨有關(guān)學(xué)科的發(fā)展而得到充實(shí))。材料科學(xué)與工程學(xué)科是工學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)學(xué)科。共一百五十頁◆

基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展奠定材料科學(xué)的基礎(chǔ)

●量子力學(xué)、固體物理、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展為材料科學(xué)奠定了重要基礎(chǔ)。

●現(xiàn)代分析技術(shù)和設(shè)備的更新，加深了對物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的理解。

●冶金學(xué)、金屬學(xué)、陶瓷學(xué)、高分子科學(xué)等自身的發(fā)展也使對材料(cáiliào)的本質(zhì)認(rèn)識(shí)大大系統(tǒng)化（組成-制備-結(jié)構(gòu)-性能的關(guān)系），為學(xué)科發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。共一百五十頁◆

材料科學(xué)范疇下不同材料應(yīng)用理論的交叉融合●

作為鋼熱處理的馬氏體相變理論由金屬學(xué)科建立，后來(hòulái)氧化鋯增韌陶瓷中同樣發(fā)現(xiàn)了馬氏體相變現(xiàn)象，并用來解釋相變增韌機(jī)理?！袢毕菪袨?、平衡熱力學(xué)、擴(kuò)散、塑性變形和斷裂機(jī)理、界面的精細(xì)結(jié)構(gòu)與行為、晶體和玻璃的結(jié)構(gòu)以及它們之間的關(guān)系、材料中電子的遷移與約束、原子聚集體的統(tǒng)計(jì)力學(xué)等概念，在各類材料中得到應(yīng)用。共一百五十頁◆

材料(cáiliào)測試技術(shù)及工藝技術(shù)的交叉融合●材料結(jié)構(gòu)與性能的表征參數(shù)相通，如顯微鏡、電子顯微鏡、表面測試及物理性能測試等?！癫牧现苽渑c加工中，許多工藝相通，如擠壓對金屬材料用于成型或冷加工硬化；對高分子材料，通過擠壓成絲可使有機(jī)纖維的比強(qiáng)度和比剛度大幅度提高。

●粉末冶金和現(xiàn)代陶瓷制造已經(jīng)很難找出明顯的區(qū)別?！袢苣z—凝膠法應(yīng)用于各種材料的制備，是利用金屬有機(jī)化合物的水解而得到納米高純氧化物粒子的方法。

共一百五十頁◆

現(xiàn)代材料技術(shù)從多樣化、單一化走向一體化、復(fù)合化

●打破了單一材料間的界限，許多不同類型材料相互代替和補(bǔ)充(bǔchōng)，充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)越性。

●復(fù)合材料在多數(shù)情況下是不同類型材料的組合。

●如果對不同類型材料沒有一個(gè)較全面的認(rèn)識(shí)，對復(fù)合材料的設(shè)計(jì)及性質(zhì)的理解必然受到影響。共一百五十頁材料科學(xué)與工程的研發(fā)(yánfā)思路(1)依據(jù)工程構(gòu)件服役行為確定所需材料性能；(2)依據(jù)性能要求，確定所需材料結(jié)構(gòu)；(3)制定材料生產(chǎn)工藝，獲得所需材料結(jié)構(gòu)；(4)采用必要設(shè)備，保證工藝實(shí)施；或反其道而行之的思路：(5)只有適當(dāng)(shìdàng)的設(shè)備才能保證工藝；(6)只有通過工藝才能改變結(jié)構(gòu)；(7)結(jié)構(gòu)決定性能；(8)材料的性能決定工程構(gòu)件的行為。共一百五十頁共一百五十頁傳統(tǒng)(chuántǒng)材料的可持續(xù)發(fā)展

(1)誤區(qū)：a.“夕陽工業(yè)”；b.可取代和拋棄。(2)傳統(tǒng)(chuántǒng)材料的特點(diǎn)：a.量大面廣；b.是礦產(chǎn)資源消耗大戶；c.在制備過程中污染嚴(yán)重。

共一百五十頁

(3)傳統(tǒng)材料的可持續(xù)發(fā)展(fāzhǎn)：

a.開發(fā)節(jié)約資源、低污染的生產(chǎn)流程；(“零排放”流程)b.發(fā)展環(huán)境友好材料(或環(huán)境材料)，指與環(huán)境相適應(yīng)的材料，即節(jié)約資源、少污染、易回收或可降解材料；c.開發(fā)高性能、長壽命材料是節(jié)約資源、減少污染最有效的途徑；d.用新技術(shù)改造傳統(tǒng)材料生產(chǎn)流程。共一百五十頁傳統(tǒng)(chuántǒng)材料的可持續(xù)發(fā)展

(1)誤區(qū)：a.“夕陽工業(yè)”；b.可取代和拋棄。(2)傳統(tǒng)材料(cáiliào)的特點(diǎn)：a.量大面廣；b.是礦產(chǎn)資源消耗大戶；c.在制備過程中污染嚴(yán)重。

共一百五十頁

(3)傳統(tǒng)材料的可持續(xù)(chíxù)發(fā)展：

a.開發(fā)節(jié)約資源、低污染的生產(chǎn)流程；(“零排放”流程)b.發(fā)展環(huán)境友好材料(或環(huán)境材料)，指與環(huán)境相適應(yīng)的材料，即節(jié)約資源、少污染、易回收或可降解材料；c.開發(fā)高性能、長壽命材料是節(jié)約資源、減少污染最有效的途徑；d.用新技術(shù)改造傳統(tǒng)材料生產(chǎn)流程。共一百五十頁二十大未來最有潛力(qiánlì)的新材料共一百五十頁1、石墨(shímò)烯共一百五十頁突破性：非同尋常的導(dǎo)電性能、極低的電阻率極低和極快的電子遷移的速度、超出鋼鐵數(shù)十倍的強(qiáng)度和極好的透光性。發(fā)展趨勢：2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)造就近年技術(shù)和資本市場(shìchǎng)石墨烯炙手可熱，未來5年將在光電顯示、半導(dǎo)體、觸摸屏、電子器件、儲(chǔ)能電池、顯示器、傳感器、半導(dǎo)體、航天、軍工、復(fù)合材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域?qū)⒈l(fā)式增長。主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：GrapheneTechnologies，AngstronMaterials，GrapheneSquare，常州第六元素，寧波墨西等。共一百五十頁2、氣凝膠共一百五十頁突破性：高孔隙率、低密度質(zhì)輕、低熱導(dǎo)率，隔熱保溫特性優(yōu)異(yōuyì)。發(fā)展趨勢：極具潛力的新材料，在節(jié)能環(huán)保、保溫隔熱電子電器、建筑等領(lǐng)域有巨大潛力。主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：阿斯彭美國，W.R.Grace，日本Fuji-Silysia公司等。共一百五十頁3、碳納米管共一百五十頁突破性：高電導(dǎo)率、高熱導(dǎo)率、高彈性模量、高抗拉強(qiáng)度等。發(fā)展趨勢：功能(gōngnéng)器件的電極、催化劑載體、傳感器等。主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Unidym,Inc.，TorayIndustries,Inc.，BayerMaterialsScienceAG，MitsubishiRayonCo.,Ltd.深圳市貝特瑞，蘇州第一元素等。共一百五十頁4、富勒烯共一百五十頁突破性：具有線性和非線性光學(xué)特性，堿金屬富勒烯超導(dǎo)性等。發(fā)展趨勢：未來在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、天體物理等領(lǐng)域有重要前景，有望用在光轉(zhuǎn)換器、信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等光電子器件上。主要研究機(jī)構(gòu)（公司(ɡōnɡsī)）：MichiganStateUniversity，廈門福納新材等。共一百五十頁5、非晶合金(héjīn)共一百五十頁突破性：高強(qiáng)韌性、優(yōu)良的導(dǎo)磁性和低的磁損耗(sǔnhào)、優(yōu)異的液態(tài)流動(dòng)性。發(fā)展趨勢：在高頻低損耗變壓器、移動(dòng)終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)件等。主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：LiquidmetalTechnologies,Inc.，中科院金屬所，比亞迪股份有限公司等。共一百五十頁6、泡沫(pàomò)金屬共一百五十頁突破性：重量輕、密度低、孔隙率高、比表面積大。發(fā)展趨勢：具有導(dǎo)電性，可替代無機(jī)(wújī)非金屬材料不能導(dǎo)電的應(yīng)用領(lǐng)域；在隔音降噪領(lǐng)域具有巨大潛力。主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：Alcan（美國鋁業(yè)），RioTinto，Symat，NorskHydro等。共一百五十頁7、離子(lízǐ)液體共一百五十頁突破性：具有高熱穩(wěn)定性、寬液態(tài)溫度范圍、可調(diào)酸堿性、極性、配位能力等。發(fā)展趨勢：在綠色化工領(lǐng)域(lǐnɡyù)，以及生物和催化領(lǐng)域(lǐnɡyù)具有廣闊的應(yīng)用前景。主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：SolventInnovation公司，巴斯夫，中科院蘭州物理研究所，同濟(jì)大學(xué)等。共一百五十頁8、納米(nàmǐ)纖維素共一百五十頁突破性：具有良好的生物相容性、持水性、廣范圍的pH值穩(wěn)定性；具有納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，和很高的機(jī)械特性(tèxìng)等。發(fā)展趨勢：在生物醫(yī)學(xué)、增強(qiáng)劑、造紙工業(yè)、凈化、傳導(dǎo)與無機(jī)物復(fù)合食品、工業(yè)磁性復(fù)合物方面前景巨大。主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：CelluForce公司（加拿大），USForestService（美國林務(wù)局），Innventia公司（瑞典）等。共一百五十頁