新型耐磨材料國外發(fā)展現(xiàn)狀:
超導(dǎo)材料以NbTi、Nb3Sn為代表的實用超導(dǎo)材料已實現(xiàn)了商品化,在核磁共振人體成像(NMRI)、超導(dǎo)磁體及大型加速器磁體等多個領(lǐng)域獲得了應(yīng)用;SQUID作為超導(dǎo)體弱電應(yīng)用的典范已在微弱電磁信號測量方面起到了重要作用,其靈敏度是其它任何非超導(dǎo)的裝置無法達(dá)到的。但是,由于常規(guī)低溫超導(dǎo)體的臨界溫度太低,必須在昂貴復(fù)雜的液氦(4.2K)系統(tǒng)中使用,因而嚴(yán)重地限制了低溫超導(dǎo)應(yīng)用的發(fā)展。 高溫氧化物超導(dǎo)體的出現(xiàn),突破了溫度壁壘,把超導(dǎo)應(yīng)用溫度從液氦( 4.2K)提高到液氮(77K)溫區(qū)。同液氦相比,液氮是一種非常經(jīng)濟(jì)的冷媒,并且具有較高的熱容量,給工程應(yīng)用帶來了極大的方便。另外,高溫超導(dǎo)體都具有相當(dāng)高的上臨界場[H c2 (4K)>50T],能夠用來產(chǎn)生20T以上的強(qiáng)磁場,這正好克服了常規(guī)低溫超導(dǎo)材料的不足之處。正因為這些由本征特性Tc、Hc2所帶來的在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的巨大潛在能力,吸引了大量的科學(xué)工作者采用最先進(jìn)的技術(shù)裝備,對高Tc超導(dǎo)機(jī)制、材料的物理特性、化學(xué)性質(zhì)、合成工藝及顯微組織進(jìn)行了廣泛和深入的研究。高溫氧化物超導(dǎo)體是非常復(fù)雜的多元體系,在研究過程中遇到了涉及多種領(lǐng)域的重要問題,這些領(lǐng)域包括凝聚態(tài)物理、晶體化學(xué)、工藝技術(shù)及微結(jié)構(gòu)分析等。一些材料科學(xué)研究領(lǐng)域最新的技術(shù)和手段,如非晶技術(shù)、納米粉技術(shù)、磁光技術(shù)、隧道顯微技術(shù)及場離子顯微技術(shù)等都被用來研究高溫超導(dǎo)體,其中許多研究工作都涉及了材料科學(xué)的前沿問題。高溫超導(dǎo)材料的研究工作已在單晶、薄膜、體材料、線材和應(yīng)用等方面取得了重要進(jìn)展。
生物醫(yī)用材料
作為高技術(shù)重要組成部分的生物醫(yī)用材料已進(jìn)入一個快速發(fā)展的新階段,其市場銷售額正以每年16%的速度遞增,預(yù)計20年內(nèi),生物醫(yī)用材料所占的份額將趕上藥物市場,成為一個支柱產(chǎn)業(yè)。生物活性陶瓷已成為醫(yī)用生物陶瓷的主要方向;生物降解高分子材料是醫(yī)用高分子材料的重要方向;醫(yī)用復(fù)合生物材料的研究重點是強(qiáng)韌化生物復(fù)合材料和功能性生物復(fù)合材料,帶有治療功能的HA生物復(fù)合材料的研究也十分活躍。
能源材料
太陽能電池材料是新能源材料研究開發(fā)的熱點,IBM公司研制的多層復(fù)合太陽能電池,轉(zhuǎn)換率高達(dá)40%。美國能源部在全部氫能研究經(jīng)費中,大約有50%用于儲氫技術(shù)。固體氧化物燃料電池的研究十分活躍,關(guān)鍵是電池材料,如固體電解質(zhì)薄膜和電池陰極材料,還有質(zhì)子交換膜型燃料電池用的有機(jī)質(zhì)子交換膜等,都是目前研究的熱點。
生態(tài)環(huán)境材料
生態(tài)環(huán)境材料是20世紀(jì)90年代在國際高技術(shù)新材料研究中形成的一個新領(lǐng)域,其研究開發(fā)在日、美、德等發(fā)達(dá)國家十分活躍,主要研究方向是:①直接面臨的與環(huán)境問題相關(guān)的材料技術(shù),例如,生物可降解材料技術(shù),CO 2
氣體的固化技術(shù),SOx、NOx催化轉(zhuǎn)化技術(shù)、廢物的再資源化技術(shù),環(huán)境污染修復(fù)技術(shù),材料制備加工中的潔凈技術(shù)以及節(jié)省資源、節(jié)省能源的技術(shù);②開發(fā)能使經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境協(xié)調(diào)性材料,如仿生材料、環(huán)境保護(hù)材料、氟里昂、石棉等有害物質(zhì)的替代材料、綠色新材料等;③材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評價。
智能材料
智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計材料之后的第四代材料,是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一,將支撐未來高技術(shù)的發(fā)展,使傳統(tǒng)意義下的耐磨材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界線逐漸消失,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化??茖W(xué)家預(yù)言,智能材料的研制和大規(guī)模應(yīng)用將導(dǎo)致材料科學(xué)發(fā)展的重大革命。國外在智能材料的研發(fā)方面取得很多技術(shù)突破,如英國宇航公司在導(dǎo)線傳感器,用于測試飛機(jī)蒙皮上的應(yīng)變與溫度情況;英國開發(fā)出一種快速反應(yīng)形狀記憶合金,壽命期具有百萬次循環(huán),且輸出功率高,以它作制動器時、反應(yīng)時間,僅為10分鐘;在壓電材料、磁致伸縮材料、導(dǎo)電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅(qū)動組件材料在航空上的應(yīng)用取得大量創(chuàng)新成果。
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