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新材料之探索 | 2017年新材料技术发展盘点一
时间:2018-03-27 14:21:24    文字大小:【】【】【

2017年盘点

量子金属

突破性:由俄罗斯远东联邦大学、俄罗斯科学院远东分院的科学家与日本东京大学的同行组成的国际研究团队合成了世界上首例量子金属。二维系统在转变为绝缘体或超导体的同时,仍可保持正常的金属态。这种不寻常的状态就被称为量子金属或玻色金属。研究表明,这种新材料具有以多晶硅为衬底的双层铊原子结构,当温度低于零下 272℃时,变为超导材料。通过观察这种非正常的物质状态,科学家有望对二维电子系统(二维金属)温度接近绝对零度时的行为(是否仍然是金属态以及是否会 传导电流)一探究竟。

发展趋势:超低温导电性、正常金属存在于两个维度状态的可能性研究。

                     

研究机构:俄罗斯远东联邦大学、日本东京大学。

                                                              超固体
突破性:超固体(Super solid)同时具备固体与流体特征,是一种空间有序(比如固体或晶体)的材料,但同时还具有超流动性。当量子流体,比如He-4冷却到某特征温度以下时,He-4将经历超流转变,进入一个零黏性的态。这个转变被认为与发生玻色-爱因斯坦凝聚有关。

发展趋势:在超固态,空位将成为相干的实体,可以在剩下的固体内不受阻碍地移动,就像超流一样。而玻色爱因斯坦凝聚体是一种出现在超冷温度下的奇异物态,在如此低的温度下原子的量子特性变得极其明显,展现出明显的波动性。

                                          

主要研究机构(公司):宾夕法尼亚州立大学、瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)、美国麻省理工学院(MIT)等。

                                                 超高温陶瓷
突破性:超高温陶瓷通常是指能在2000℃以上有氧气气氛灯苛刻环境条件下仍然照常使用的最耐热的高级陶瓷,主要是IV B、VB族过渡金属的硼化物、碳化物及其复合材料。目前,超高温陶瓷在温度达到1600℃时仍具有较好的抗氧化性。

发展趋势:航空航天领域、军工武器领域。超高温陶瓷材料主要用于高超音速导弹、航天飞机等飞行器的热防护系统如翼前缘、端头冒以及发动机的热端,是难熔金属的最佳替代者,时超高温领域最有前途的材料。

主要研究机构(公司):美国Sandia National Labs、英国伦敦帝国理工学院、航天703所、中材山东工陶院、中科院金属所、中科院上硅所、哈工大、西工大等。


过渡金属硫化物

突破性:过渡金属硫化物(TMDC)低成本、具有简单二维结构,是可比肩石墨烯的超级创新材料。过渡金属硫化物通常由钼或钨形成,例如硒或者碲与硫元素构成。它们具有相当简单的二维结构。由于其相对成本较低,并且更易于制成非常薄而稳定的图层,同时具有半导体特性,因此过渡金属硫化物(TMDC)也成为光电子学领域 的理想材料。

发展趋势:数字电子领域。如果电子和真空洞被从一个外部环路注入过渡金属硫化物,当它们相遇时就会再次组合然后释放光子。这种光电相互转化的能力使得过渡金属硫化物有望被用于利用光传输信息、用作微小的低功率光源,甚至激光。

              

主要研究机构(公司):中国科学技术大学、北京航空航天大学、中国石油大学、中国石油天然气集团公司催化重点实验室等。

微格金属

突破性:超轻,99.99%部分都是空气,表观密度为0.9g/cm3,是一种合成的多孔极轻3D开放式蜂窝聚合物结构金属材料,具有声学、振动和冲击能量抑制,非常坚硬,压缩50%张力之后能够完全恢复,具有超级高能量吸收能力。

发展趋势:电池电极、催化剂载体,未来航空飞行器制造,微格金属材料可以确保美国宇航局降低深太空探索航天器40%质量,这对于未来旅行至火星和其它星球至关重要。
                       

主要研究机构(公司):Boeing。

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