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材料學(xué)的未來(lái)展望
材料是人類生活和生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類認(rèn)識(shí)自然和改造自然的工具。人類文明曾被劃分為舊石器時(shí)代、新石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代等，由此可見(jiàn)材料的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的影響——沒(méi)有材料就是沒(méi)有發(fā)展。先進(jìn)復(fù)合材料（Advanced Composites ACM）專指可用于加工主承力結(jié)構(gòu)和次承力結(jié)構(gòu)、其剛度和強(qiáng)度性能相當(dāng)于或超過(guò)鋁合金的復(fù)合材料。目前主要指有較高強(qiáng)度和模量的硼纖維、碳纖維、芳綸等增強(qiáng)的復(fù)合材料 隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，促進(jìn)了材料的不斷更新，發(fā)展和進(jìn)步，各種新材料不斷涌現(xiàn)并得到應(yīng)用，尤其以先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用最突出，眾所周知，由于航空航天飛行器的特殊使用環(huán)境，飛行器的制造材料要求非常之高，飛機(jī)和衛(wèi)星制造材料要求質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕，這些苛刻的條件，只有借助新材料技術(shù)才能解決。先進(jìn)復(fù)合材料具有質(zhì)量輕，較高的比強(qiáng)度、比模量、較好的延展性、抗腐蝕、導(dǎo)熱、隔熱、隔音、減振、耐高（低）溫，獨(dú)特的耐燒蝕性、透電磁波，吸波隱蔽性、材料性能的可設(shè)計(jì)性、制備的靈活性和易加工性等特點(diǎn)，被大量地應(yīng)用到航空航天等軍事領(lǐng)域中，是制造飛機(jī)、火箭、航天飛行器等軍事武器的理想材料。
20 世紀(jì)以來(lái)，物理、化學(xué)、力學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的研究和發(fā)展推動(dòng)了對(duì)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)、材料的物理化學(xué)和力學(xué)性能的深入認(rèn)識(shí)和了解。同時(shí)，金屬學(xué)、冶金學(xué)、工程陶瓷技術(shù)、高分子科學(xué)、半導(dǎo)體科學(xué)、復(fù)合材料科學(xué)以及納米技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展促進(jìn)了各種新型材料的產(chǎn)生,并推進(jìn)了對(duì)于材料的制備、生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)、性能及其相互之間關(guān)系的研究，為材料的設(shè)計(jì)、制造、工藝優(yōu)化和材料功能和性能的合理使用，提供了充分的科學(xué)依據(jù)。現(xiàn)代材料科學(xué)更注重于研究新型復(fù)合材料和納米材料的制備和創(chuàng)新，對(duì)于設(shè)計(jì)具有不同性能要求的材料復(fù)合工藝和納米態(tài)材料的凝聚過(guò)程，以及各類材料之間的相互滲透和交叉的性能以及綜合性能的研究給予了更多的重視�，F(xiàn)代材料科學(xué)的發(fā)展不僅與揭露材料本質(zhì)及其演化規(guī)律的物理化學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性能有關(guān)，而且與使用材料的工程技術(shù)學(xué)科以及制造加工材料的工程學(xué)科有著相互交叉性的密切關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，“材料科學(xué)與工程”逐步形成學(xué)科，并發(fā)展成為一門(mén)獨(dú)立的一級(jí)學(xué)科。作為一級(jí)學(xué)科的“材料科學(xué)與工程”下分三個(gè)二級(jí)學(xué)科：材料物理與化學(xué)、材料學(xué)、材料加工工程。
材料的未來(lái)發(fā)展
新材料的誕生會(huì)帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的迅速發(fā)展，甚至?xí)呱碌漠a(chǎn)業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域。材料科學(xué)現(xiàn)已發(fā)展成為一門(mén)跨學(xué)科的綜合性學(xué)科。根據(jù)我國(guó)當(dāng)前及未來(lái)發(fā)展的實(shí)際情況，新材料領(lǐng)域值得注意的新發(fā)展方向主要有半導(dǎo)體材料、結(jié)構(gòu)材料、有機(jī)／高分子材料、敏感與傳感轉(zhuǎn)換材料、納米材料、生物材料及復(fù)合材料。
1.半導(dǎo)體材料
隨著高科技發(fā)展的需要，半導(dǎo)體及其應(yīng)用研究的中心正向直接影響市場(chǎng)的微型或低維量子器件、改善傳輸質(zhì)量和效率、增大功率和距離等方向發(fā)展，半導(dǎo)體化合物（GaAs、InAs、GaN、SiC等）具有重要的應(yīng)用前景。
2.結(jié)構(gòu)材料
Fe基、Al基、Ti基以及Mg基合金作為力學(xué)材料的主體，構(gòu)成了系列結(jié)構(gòu)材料，其主要功能是承擔(dān)負(fù)載（如火車(chē)、汽車(chē)、飛機(jī)）。汽車(chē)用鋼近年來(lái)已從一般鋼鐵發(fā)展為使用燦合金或特殊的高強(qiáng)Mg基合金，高強(qiáng)Ti合金在高強(qiáng)鋼中有重要位置，不銹鋼則有取代碳鋼的趨勢(shì)。用于軍用飛機(jī)的Al合金及一般鋼材則被先進(jìn)的Ti合金及高分子基復(fù)合材料所取代。進(jìn)一步還需要發(fā)展碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或Al基復(fù)合材料。結(jié)構(gòu)材料的主體有： （1）鋼鐵； （2）Al合金； （3）Mg合金； （4）Ti合金； （5）結(jié)構(gòu)陶瓷及陶瓷基復(fù)合材料。
3.有機(jī)／高分子材料
有機(jī)／高分子材料是現(xiàn)代工業(yè)和高新技術(shù)的重要基石，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)以及國(guó)家安全不可或缺的重要材料。一方面量大面廣的通用高分子材料需要不斷地升級(jí)改造，以降低成本、提高材料的使用性能；另一方面各類新型的高分子材料將應(yīng)運(yùn)而生，尤其是有機(jī)及聚合物分子或少數(shù)分子組合體的光、電和磁特性將成為高分子向功能化以及微型器件化發(fā)展的重要方向。主要有以下三個(gè)研究方向： （1）分子材料與分子電子器件研究； （2）光電信息功能高分子材料研究； （3）生物醫(yī)用高分子材料。
4, 導(dǎo)電高分子材料
導(dǎo)電高分子材料科學(xué)是近年來(lái)發(fā)展較快的領(lǐng)域,自1977 年第一個(gè)導(dǎo)電高分子聚乙炔(PAC) 發(fā)現(xiàn)以來(lái),對(duì)導(dǎo)電聚合物的合成、結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電機(jī)理、性能、應(yīng)用等方面有許多新認(rèn)識(shí),現(xiàn)已發(fā)展成為一門(mén)相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科。其可分為結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子和復(fù)合型導(dǎo)電高分子類。主要應(yīng)用在發(fā)光二極管、抗靜電、導(dǎo)電性應(yīng)用、電磁屏蔽與隱身等領(lǐng)域中〔3〕。從導(dǎo)電機(jī)理的角度看,導(dǎo)電高分子大致可分為兩大類:一類是復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料,它是指在普通的聚合物中加入各種導(dǎo)電性填料而制成的,這些導(dǎo)電性填料可以是銀、鎳、鋁等金屬的微細(xì)粉末、導(dǎo)電性碳黑、石墨及各種導(dǎo)電金屬鹽等,此類導(dǎo)電高分子材料在國(guó)內(nèi)外已得以廣泛的應(yīng)用,如抗靜電、電磁波屏蔽、微波吸收、電子元件中的電極等。還有一類是結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料,即依靠高分子本身產(chǎn)生的導(dǎo)電載流子導(dǎo)電,這類導(dǎo)電高分子材料一般經(jīng)“摻雜”(P 型摻雜或N 型摻雜) 后具有高的導(dǎo)電性能(電導(dǎo)率增加幾個(gè)數(shù)量級(jí))，多為共軛型高聚物聚乙炔、聚對(duì)苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯基乙炔等是目前研究較多的導(dǎo)電高分子材料。這種功能高分子除具有優(yōu)異的壓電特性外，還具有熱釋電效應(yīng)，可廣泛地用于武器、電聲、超聲、診斷醫(yī)療傳感器、無(wú)損測(cè)試、地震預(yù)報(bào)等諸多領(lǐng)域。
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5土建功能高分子材料
(1)土工織物
土工織物是一種多功能材料，主要功能有濾層作用、排水作用、隔離作用、加強(qiáng)作用、防滲與防潮作用等。在工程中往往是一種功能起主導(dǎo)作用,其它功能也不同程度地起作用。土工織物是以高分子合成纖維、合成橡膠與塑料為基本原材料, 這些高分子土工產(chǎn)品通常是以聚丙烯、聚酯為主，還有聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚乙烯醇、聚烯烴、聚四氟乙烯，以及透水性的土工材料氯橡膠、丁腈橡膠等材料。由含有這些組分的纖維絲、繩和塑料袋、條、板所制成的土工合成材料的主要特性是: 質(zhì)地柔軟而質(zhì)量輕，整體連續(xù)性好，抗拉、抗折強(qiáng)度高，
耐腐蝕性和抗微生物侵蝕性好, 反濾性好，防滲性好，施工非常方便。 目前, 國(guó)內(nèi)土工織物的生產(chǎn)能力、應(yīng)用范圍、測(cè)試技術(shù)與理論研究等方面均發(fā)展很快。土工織物在長(zhǎng)江三峽工程、長(zhǎng)江綜合開(kāi)發(fā)治理工程、防治洪澇災(zāi)害、處理工業(yè)垃圾、保護(hù)水源以及環(huán)境保護(hù)等工程中均得到了應(yīng)用。土工織物是一種非常有生命力的新型土工材料, 其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益均非常顯著，具有很高的推廣價(jià)值。今后，土工織物將面向大中型工程、永久性工程, 并向系列化與復(fù)合型的方向發(fā)展；同時(shí)， 相應(yīng)的理論研究、測(cè)試技術(shù)、施工規(guī)范等方面也將不斷完善與提高。
(2) 超輕型填土材料
當(dāng)前, 應(yīng)用較廣泛的輕質(zhì)填土材料是聚苯乙烯泡沫塑料( EPS)，它具有優(yōu)異的物理、化學(xué)性能,以及隨意切割成長(zhǎng)型、逐層鋪砌、搬運(yùn)方便等優(yōu)異的施工性能。作為一種土建結(jié)構(gòu)材料, 它已廣泛地應(yīng)用于公路及鐵路填土、橋臺(tái)與擋墻填土、機(jī)場(chǎng)、港口碼頭、地下結(jié)構(gòu)等工程中, 并取得了很好的效果。1995 年我國(guó)在杭甬高速公路橋頭路堤采用EPS 法，克服了軟土地段填土的困難，將其填筑成EPS 與混凝土相結(jié)合的橋頭路堤, 使用情況良好�，F(xiàn)已在沿海地區(qū)的軟土工程中得到推廣應(yīng)用〔5〕。
6 隱身材料
( 1) 納米吸波材料
由于納米材料具有極好的吸波特性, 且納米材料對(duì)電磁波的透射率及吸收率比微米粉要大得多,同時(shí)具備寬頻帶、兼容性好、質(zhì)量小和厚度薄等特點(diǎn)。因 此美、法、日、俄等國(guó)家都把納米材料作為新一代隱身材料進(jìn)行探索和研究。美國(guó)已研制出一種稱作“ 超墨粉” 納米吸波材料, 其對(duì)雷達(dá)波的吸收率高達(dá)99%,目前正在研究覆蓋厘米波、毫米波、紅外、可見(jiàn)光等波段的納米復(fù)合材料。
(2) 等離子體吸波涂料
等離子體吸波涂料是將放射性物質(zhì)涂覆在目標(biāo)上, 使目標(biāo)表面附近的局部空間電離, 形成等離子體來(lái)吸收電磁波的能量。早在20世紀(jì)60年代,前蘇聯(lián)就開(kāi)始了等離子體吸收電磁波性能的研究。80年代初開(kāi)始了等離子體的實(shí)驗(yàn), 重點(diǎn)研究等離子體在高空超聲速飛行器上的潛在應(yīng)用。此技術(shù)最大的特點(diǎn)就是不用改變裝備的結(jié)構(gòu), 只需利用等離子體發(fā)生器就可以實(shí)現(xiàn)隱身目的, 且隱身效果非常好。目前, 這種技術(shù)比較先進(jìn)的國(guó)家是俄羅斯和美國(guó)〔6〕。
(3) 生物醫(yī)用功能材料
生物醫(yī)用高分子主要分醫(yī)用高分子、藥用高分子和仿生高分子三大類。目前, 除人腦外的大部分人體器官都可用高分子材料來(lái)制作, 有治療保健作用的功能高分子也在開(kāi)發(fā)之中。對(duì)生物醫(yī)用高分子材料除了要求具有醫(yī)療功能外, 還要強(qiáng)調(diào)安全性, 即不僅要治病, 還要對(duì)人體健康無(wú)害。目前在血液相容性高分子、組織相容性高分子、生物降解吸收高分子、硬組織材料用高分子和生物復(fù)合高分子材料、醫(yī)用高分子現(xiàn)場(chǎng)固化材料、醫(yī)用粘合劑、固定化酶、高分子藥物釋放和送達(dá)體系等都有相應(yīng)的研究, 并取得了初步成果〔7〕
3 功能高分子材料發(fā)展趨勢(shì)
(1) 先進(jìn)復(fù)合高分子材料
當(dāng)今材料技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)一是從均質(zhì)材料向復(fù)合材料發(fā)展, 二是由結(jié)構(gòu)材料往功能材料、多功能材料并重的方向發(fā)展。這種發(fā)展趨勢(shì)造就了先進(jìn)復(fù)合材料的迅速崛起與快速發(fā)展。
先進(jìn)復(fù)合高分子材料是指以一種材料為基體(如樹(shù)脂、陶瓷、金屬等) , 加入另一種稱之為增強(qiáng)(或增韌) 材料的高聚物(如纖維等) 復(fù)合成的高功能整體結(jié)
構(gòu)物〔8〕, 這種將多相物復(fù)合在一起, 充分發(fā)揮各相性能優(yōu)勢(shì)的結(jié)構(gòu)特征賦予了高分子復(fù)合材料廣闊的應(yīng)用空間。目前高分子復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用已進(jìn)入世界科技和工業(yè)經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域, 重點(diǎn)集中在航空航天、基礎(chǔ)設(shè)施、沿海油氣田和 汽車(chē)的應(yīng)用, 與此同時(shí), 醫(yī)用復(fù)合材料日益增長(zhǎng), 成為近年來(lái)不可忽視的快速發(fā)展領(lǐng)域〔9〕。
( 2 )生物降解及環(huán)境友好高分子材料
隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)日益加深，生態(tài)可降解已不再陌生，與此同時(shí)世界各國(guó)對(duì)材料的生態(tài)可降解性的要求也提上日程。在這種背景下，生態(tài)可降解的高分子材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用也越來(lái)越受到各國(guó)政府、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的重視。目前，具有生態(tài)可降解性的高分子材料主要是發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)處于對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的復(fù)制及仿制階段。因此，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生物降解及環(huán)境友好高分子材料對(duì)于國(guó)內(nèi)的相應(yīng)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)是當(dāng)務(wù)之急。研究表明高分子的生物降解過(guò)程主要是其在各種生物酶作用下的水解反應(yīng)、有時(shí)是先水解再進(jìn)一步氧化或先氧化再水解，即易水解的高分子往往具有生物降解性［10］。即今后可降解高分子材料研究幾種在在生物相容性、理化性能、降解速率的控制及緩釋性等方面。
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7智能高分子材料
智能材料是能夠感知環(huán)境變化，通過(guò)自我判斷和自我結(jié)論，實(shí)現(xiàn)自我指令和自我執(zhí)行的新型材料。該類材料集感知、驅(qū)動(dòng)和信息處理于一體，形成類似生物材料那樣具有智能屬性�？梢岳迷擃惒牧先菀赘兄袛喹h(huán)境并實(shí)現(xiàn)環(huán)境響應(yīng)的特性來(lái)制造傳感器、制動(dòng)器及仿生器等。因此，其將在醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)、航空航天及制造業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用。
開(kāi)發(fā)功能高分子材料的重要意義
功能高分子材料其獨(dú)特的功能和不可替代的特性已帶來(lái)各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步，甚至質(zhì)的飛躍，且在各行業(yè)已產(chǎn)生相當(dāng)高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，并導(dǎo)致許多新產(chǎn)品的出現(xiàn)。由于高分子材料在結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性和多樣性, 可以在分子結(jié)構(gòu)(包括支鏈結(jié)構(gòu))、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、共混、復(fù)合、界面和表面甚至外觀結(jié)構(gòu)等諸多方面, 進(jìn)行單一或多種結(jié)構(gòu)的綜合利用, 因此最大程度地滿足了其他高技術(shù)要求材料技術(shù)為他們提供的更多、更好的功能。隨著納米技術(shù)研究的深入，在分子、甚至原子水平上實(shí)現(xiàn)材料的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、復(fù)合與加工生產(chǎn)成為可能，材料的功能將會(huì)進(jìn)一步得到擴(kuò)展，呈現(xiàn)前所未有的創(chuàng)新�？梢灶A(yù)言,新一代功能高分子材料的春天已經(jīng)來(lái)臨，納米材料必將成為新世紀(jì)材料發(fā)展的主流，也必將對(duì)新世紀(jì)的高新
技術(shù)如電子、生物技術(shù)、生命科學(xué)的研究產(chǎn)生極為深遠(yuǎn)的影響。目前我國(guó)電子、國(guó)防、醫(yī)藥和許多尖端技術(shù)部門(mén)所需的不少功能高分子材料仍依賴于國(guó)外市場(chǎng)，這使得我們的一些產(chǎn)品和核心技術(shù)在國(guó)際市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力不足。在各發(fā)達(dá)國(guó)家投入大量的人力財(cái)力對(duì)功能高分子材料進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，且進(jìn)展迅速時(shí)，我國(guó)也應(yīng)加大對(duì)功能高分子材料的研究開(kāi)發(fā)支持力度，加入到這場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)中去，這將進(jìn)一步提高我國(guó)的綜合國(guó)力。在未來(lái)的航空航天領(lǐng)域的發(fā)展中，我們相信：新型復(fù)合新材料將扮演越來(lái)越重要的角色，以后，隨著使用環(huán)境對(duì)材料提出的新的，更苛刻的要求，新材料將具有不同的發(fā)展方向。
一方面，新材料將向耐高溫的方向發(fā)展，隨著人類對(duì)天空，外太空的探索，耐高溫的新材料也將大有作為，據(jù)理論計(jì)算和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度每提高100℃，它的推力就可提高15%左右�？梢�(jiàn)提高發(fā)動(dòng)機(jī)材料的耐高溫性能的重要性。
另一方面，新材料也將向低成本方向發(fā)展，正如現(xiàn)在，飛機(jī)上，航天器上只是
部分使用新型材料，因?yàn)樾虏牧系脑靸r(jià)高昂，所以，新材料的低成本化，大規(guī)模工業(yè)流程化也是研究的重點(diǎn)，它包括以下幾個(gè)主要方面：降低原材料成本，尤其是降低高性能碳纖維成本，世界呼聲很高；開(kāi)發(fā)低溫固化、高溫使用的樹(shù)脂和預(yù)浸料，節(jié)約能源，開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命的預(yù)浸料，使用混雜纖維新型復(fù)合材料，通過(guò)工藝創(chuàng)新如電子束固化工藝等降低制造成本。
材料學(xué)的未來(lái)展望 [篇2]
暢想未來(lái)材料
“能源、材料、信息——是人類社會(huì)發(fā)展的三大支柱”，相信每一位學(xué)材料相關(guān)專業(yè)的人都聽(tīng)過(guò)這句話，從這里，也可以看得出材料領(lǐng)域的重要性。而人類文明的發(fā)展進(jìn)程，可以單獨(dú)以材料來(lái)命名，比如：舊石器時(shí)代、新石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代等，足以說(shuō)明材料在人類社會(huì)發(fā)展過(guò)程中的決定性作用。如果要以一種材料來(lái)命名當(dāng)今的社會(huì)，“硅”可以作為候選提名的材料之一，因?yàn)槭澜绮辉僖砸环N材料主導(dǎo)，而是由多種不同的材料組合而成。材料學(xué)科也成了學(xué)術(shù)界的新貴，物理、化學(xué)、生物、環(huán)境等學(xué)科領(lǐng)域也在跨領(lǐng)域研究新型材料，因此，在材料領(lǐng)域內(nèi)新的研究成果呈指數(shù)式增長(zhǎng)。盡管如此，材料學(xué)科還是一塊待探索的處女地，有太多的奧秘等待著有志之士去發(fā)現(xiàn)。因此，我們還有很多想象空間，去暢想未來(lái)的材料世界會(huì)是怎么樣的。也許有的想象只是一個(gè)人的一廂情愿，但也可能是去打開(kāi)新世界之門(mén)的金鑰匙。
暢想之新型電池
通訊技術(shù)的發(fā)展，給移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)了契機(jī)并成為了當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)的主力軍，智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品已經(jīng)成為了我們?nèi)粘９ぷ�、學(xué)習(xí)、生活必不可少的的一部分。其中，智能手機(jī)的使用頻率最高，使用時(shí)間也最長(zhǎng)。這對(duì)手機(jī)電池的續(xù)航時(shí)間有了新的要求，不然就會(huì)出現(xiàn)到到了下午手機(jī)已經(jīng)沒(méi)電、重要的電話和信息接收不到的情況。除此之外，我們還希望自己的手機(jī)屏幕大、質(zhì)量輕。手機(jī)屏幕越大，耗電量就越多，而為了保證使用時(shí)間，用更大的電池，導(dǎo)致手機(jī)越做越笨重。為什么會(huì)這樣呢？這就應(yīng)該從電池說(shuō)起�，F(xiàn)在我們所使用的移動(dòng)設(shè)備，小到智能手表大到特斯拉電動(dòng)汽車(chē)，都使用鋰離子電池作為電源。鋰離子電子，在1991年由索尼公司商業(yè)化生產(chǎn)并逐漸成為了電池界的主力軍。鋰離子電池是個(gè)優(yōu)秀的產(chǎn)品，它工作電壓高、能量密度高、對(duì)環(huán)境友好、無(wú)記憶效應(yīng)。但到了現(xiàn)在，人們對(duì)移動(dòng)設(shè)備電池的要求越來(lái)越高了，而目前所使用鋰離子電池卻沒(méi)法達(dá)到需求�？梢院敛豢鋸埖恼f(shuō)，如果有哪家公司在電池方面取得革命性突破，整個(gè)移動(dòng)設(shè)備就會(huì)是他們的。這里對(duì)電池的暢想，最為主要的就是如何提高電池的能量密度并能夠重復(fù)的使用。目前，能量密度比鋰離子電池高的不是沒(méi)有，但都只停留在實(shí)驗(yàn)室階段，還沒(méi)有進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用。連續(xù)使用自己的智能手機(jī)10個(gè)小時(shí)，然后發(fā)現(xiàn)還有60%的電量，這是目前的鋰離子電池?zé)o法做到的。因此，我們需要這樣一個(gè)電池：它的體積小，質(zhì)量輕，能量密度高足以保證長(zhǎng)時(shí)間的工作，可以重復(fù)使用，壽命長(zhǎng)。如果能夠?qū)崿F(xiàn)，那些只能在設(shè)計(jì)師畫(huà)筆下呈現(xiàn)的超薄超輕智能手機(jī)很快就會(huì)出現(xiàn)，再也不需要每到一處舊忙著去找插座充電了。想使用如藝術(shù)品般精美的手機(jī)嗎？等新型電池出現(xiàn)后，這會(huì)實(shí)現(xiàn)的，我們可以樂(lè)觀的認(rèn)為，新型電池將會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)得以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)入我們的日常生活。
暢想之新型農(nóng)用塑料薄膜
把塑料薄膜單獨(dú)的放在一邊討論，純粹是出于我個(gè)人的經(jīng)歷。我生長(zhǎng)在干旱的農(nóng)村地區(qū)，因缺水的緣由，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模使用塑料薄膜。而傳統(tǒng)的塑料薄膜，降解很難，常年的積累，已經(jīng)在那里形成了白色污染。目睹了這個(gè)過(guò)程之后，我對(duì)新型塑料薄膜產(chǎn)生了濃厚了興趣。新型塑料薄膜的關(guān)鍵在于兩點(diǎn)，第一點(diǎn)是能夠在短時(shí)間內(nèi)降解，第二點(diǎn)是降解之后的生產(chǎn)物不能對(duì)土壤產(chǎn)生污染。塑料薄膜是有機(jī)高聚物，在自然狀態(tài)下，降解需要很長(zhǎng)的時(shí)間，而且通過(guò)積累，形成固體垃圾污染物。新型塑料薄膜，需要使降解后的產(chǎn)物能夠有效的利用
起來(lái)。用含氮含磷的高聚物做薄膜，降解之后的產(chǎn)物可以作為氮肥磷肥使用。但由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用的塑料薄膜的量多，因此，降解后能夠被農(nóng)作物吸收的氮、磷含量不能太多，否則，會(huì)造成土壤結(jié)板，在消除白色污染之后產(chǎn)生二次污染，這是不應(yīng)該出現(xiàn)的。至此，新型農(nóng)用塑料薄膜的輪廓漸漸的出現(xiàn)在了我們面前：它降解時(shí)間段（一年左右為宜，憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)得出），降解后的產(chǎn)物中含有少量能被農(nóng)作物吸收的化學(xué)元素。之前在報(bào)道中聽(tīng)到過(guò)這種薄膜已問(wèn)世，但還沒(méi)有普及�？梢钥隙ǖ氖�，這中新型農(nóng)用塑料薄膜對(duì)干旱地區(qū)的意義重大，不僅能為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)，還能在保護(hù)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境方面起到非常積極的作用。相信離這種薄膜普及的日子不遠(yuǎn)了。
暢想之智能建筑材料
之所以暢想智能建筑材料，一方面是因?yàn)槿找婕觿〉沫h(huán)境污染問(wèn)題，另一方面是因?yàn)榭赡苊媾R的能源危機(jī)。人類社會(huì)的發(fā)展是以環(huán)境為代價(jià)的，如果想要生活在沒(méi)有污染的環(huán)境中，只能過(guò)原始人的生活，而要想享受現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)步帶來(lái)的成果，則必須接受環(huán)境受到污染這個(gè)現(xiàn)實(shí)。既然環(huán)境污染是沒(méi)法避免的，我們應(yīng)該想辦法把污染的不良影響降低到最低程度，智能建筑材料能在這種大背景下起到自己的作用。智能建筑材料能對(duì)外部的刺激做出反應(yīng)，如溫度、壓力變化、輻射等等，因此也被稱為應(yīng)激材料。這意味著它們可以通過(guò)改變自身的形式、顏色等對(duì)周?chē)h(huán)境的變化做出響應(yīng)。可以這樣說(shuō)：用智能材料建造的建筑能夠和作為使用者的我們互動(dòng)。傳統(tǒng)的材料是靜態(tài)的，而智能材料是動(dòng)態(tài)的，它們會(huì)應(yīng)對(duì)外部的影響。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可以把智能建筑材料分為兩大類，第一類是特性改變材料，第二種是能量轉(zhuǎn)變材料。特性改變材料是指能夠通過(guò)改變自身性狀以響應(yīng)外界變化的材料。比如在陽(yáng)光下根據(jù)光強(qiáng)的不同而自身折射率發(fā)生改變的玻璃就屬于第一類智能材料。還有一種相變材料，可以根據(jù)溫度和壓力的不同而變?yōu)楣腆w和液體且此過(guò)程可逆，利用這一性質(zhì)，可以達(dá)到調(diào)節(jié)室溫 的目的，這種材料也屬于第一類智能材料。能量轉(zhuǎn)變材料是指將一種能量從一種形式改變?yōu)榱硪环N形式的的智能材料。第二類智能材料，能把光能、風(fēng)能和人類活動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能收集起來(lái)，以滿足用電等耗能需求。上面所說(shuō)的智能材料，主要從能源的角度去看。那怎么應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的霾霧等污染呢？這時(shí)，我們需要把目光投向納米材料。納米技術(shù)是如今最熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一，所取得的成果也能夠用于建筑材料之中。用納米材料在建筑用玻璃上涂一層防止紫外線的功能膜，可以有效的避免強(qiáng)紫外線帶來(lái)的危害，這可以歸類為“納米功能表面”。還有光觸媒材料，這是新興起的納米材料，可為辦公場(chǎng)所精華空氣。如果用在城市中建筑的外墻上，能夠霧霾污染降低到最低程度。除此之外，還有非常熱門(mén)的納米材料——碳納米管，把碳納米管作為添加劑，可以加強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度，可以制造處強(qiáng)度比鋼鐵強(qiáng)幾百倍的新型納米建筑材料。從目前來(lái)看，雖然智能材料所描述的是非常美的藍(lán)圖，但實(shí)際上投入使用的卻很少，這也從側(cè)面上說(shuō)明了智能建筑材料領(lǐng)域有非常大的發(fā)展空間�？梢灶A(yù)見(jiàn)，建筑材料智能化將會(huì)是大勢(shì)所趨。智能建筑材料，也將把我們的生活變得更美好。
材料科學(xué)是一個(gè)非常浩瀚的領(lǐng)域，目前我們只是在它的邊緣徘徊著，而更多的奧秘等著我們?nèi)ヌ剿�。相信材料能使明天變得更好�?/p>
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