Clasificación de materiales de la industria de nuevos materiales.

Como base y precursor de las altas y nuevas tecnologías, los nuevos materiales tienen amplias perspectivas de aplicación, junto con la tecnología de la información y la biotecnología, se han convertido en los campos más importantes y prometedores del siglo XXI. Al igual que los materiales tradicionales, los nuevos materiales también se pueden clasificar desde múltiples perspectivas, como la composición estructural, la función y los campos de aplicación, y existen superposiciones y anidamientos entre diferentes clasificaciones.

Los nuevos materiales consisten principalmente en la innovación de materiales tradicionales y la introducción de nuevos materiales. Con el desarrollo de nuevas tecnologías, la conexión entre las industrias de nuevos materiales y materiales tradicionales es cada vez más estrecha, y la estructura industrial es cada vez más estrecha. caracterizado por difusión horizontal.

Clasificación de nuevos materiales: Según los campos de aplicación, los nuevos materiales generalmente se dividen en las siguientes categorías:

1 Materiales informativos

Materiales informativos electrónicos y soporte de productos. Industrias modernas de alta tecnología, como comunicaciones modernas, computadoras, redes de información, sistemas inteligentes microelectromecánicos, automatización industrial y electrodomésticos. La escala de desarrollo y el nivel técnico de la industria de materiales de información electrónica juegan un papel estratégico importante en la economía nacional. Es el campo material con mayor innovación tecnológica y competencia internacional. Los materiales microelectrónicos seguirán siendo los materiales de información más básicos en los próximos 10 a 15 años, y los materiales optoelectrónicos se convertirán en los materiales de información de mayor crecimiento y potencial. Los materiales informativos se pueden dividir en las siguientes categorías:

Circuitos integrados y materiales semiconductores: los nuevos materiales semiconductores compuestos basados ​​en materiales de silicio y una nueva generación de materiales semiconductores de alta temperatura también son componentes importantes de los materiales, incluidos los de alta temperatura. -reactivos químicos de pureza y gases electrónicos especiales; materiales optoelectrónicos: materiales láser, materiales detectores de infrarrojos, materiales de pantalla de cristal líquido, materiales de diodos emisores de luz de alto brillo, materiales de fibra óptica y otros componentes electrónicos nuevos; Nuevos materiales para componentes electrónicos: materiales magnéticos, materiales cerámicos electrónicos, materiales para transistores piezoeléctricos, materiales de detección de información y materiales de embalaje de alto rendimiento.

Los puntos calientes de investigación y las fronteras tecnológicas actuales incluyen transistores flexibles, cristales fotónicos, materiales semiconductores de banda prohibida amplia representados por SiC, GaN, ZnSe, etc., materiales semiconductores de tercera generación, materiales de visualización orgánicos y diversos materiales electrónicos nanométricos. .

2 Materiales energéticos

El consumo mundial de energía sigue creciendo y el 80% de la energía proviene de combustibles fósiles. A largo plazo, se necesitan nuevas fuentes de energía sostenibles y libres de contaminación. reemplazar todos los combustibles fósiles, la energía limpia del futuro incluye la energía del hidrógeno, la energía solar, la energía eólica, la energía de fusión nuclear, etc. La clave para resolver los problemas energéticos son los materiales energéticos. La clave para resolver los problemas energéticos son los avances en los materiales energéticos, ya sea mejorando la eficiencia de la combustión y reduciendo el consumo de recursos, o desarrollando nuevas energías y utilizando energías renovables, todo está estrechamente relacionado con los materiales.

Materiales energéticos tradicionales: el objetivo principal es mejorar la eficiencia del uso de la energía. Ahora nos centramos en el desarrollo de unidades generadoras de vapor supercríticas y tecnología de ciclo combinado de gasificación integrada de carbón. Estas tecnologías tienen requisitos muy estrictos sobre los materiales. , como cerámica de ingeniería y nuevos materiales, etc. Energía de hidrógeno y pilas de combustible: materiales y tecnologías necesarios para la producción, almacenamiento y utilización del hidrógeno, materiales para pilas de combustible, etc. Baterías secundarias ecológicas: nuevos materiales como baterías de hidruro metálico de níquel, baterías de iones de litio y baterías de polímero de alto rendimiento; células solares: silicio policristalino, silicio amorfo, baterías de película delgada y otros materiales para la energía nuclear: nuevos materiales para reactores de energía nuclear.

Los nuevos materiales energéticos incluyen principalmente películas especiales, electrolitos poliméricos, catalizadores y electrodos, materiales fotovoltaicos avanzados, plásticos y recubrimientos de espectro especial, nanotubos de carbono, suspensiones de hidruros metálicos, materiales superconductores de alta temperatura, bajo costo y bajo costo. -materiales de ingeniería civil energética, materiales aislantes ligeros, baratos y eficientes, materiales estructurales compuestos ligeros y de alta resistencia, aleaciones para temperaturas ultraaltas, cerámicas y materiales compuestos, materiales resistentes a la radiación, materiales resistentes a la radiación, cerámicas y materiales compuestos, etc. Materiales resistentes a la radiación, materiales de baja actividad, materiales resistentes a la corrosión y fracturas, materiales resistentes a la corrosión mecánica y por plasma. Los puntos calientes de la investigación actual y las fronteras tecnológicas incluyen materiales de almacenamiento de hidrógeno de alta energía, materiales de baterías poliméricas, materiales de electrolitos de pilas de combustible de óxido sólido de temperatura media y materiales de células solares policristalinas de película delgada.

3 Biomateriales

Los biomateriales son materiales integrados en sistemas vivos y utilizados para diagnóstico, tratamiento, sustitución de tejidos y órganos humanos o mejora de sus funciones. Involucra muchas disciplinas como materiales, medicina, física, bioquímica y alta tecnología moderna, y se ha convertido en una de las principales industrias pilares del siglo XXI.

En la actualidad, casi todo tipo de materiales se utilizan en tratamientos de salud, incluyendo principalmente metales y aleaciones, cerámicas, polímeros, composites y biomateriales.

Los biomateriales poliméricos son el campo más activo en materiales biomédicos; los biomateriales metálicos siguen siendo los materiales para implantes de carga más utilizados, y el titanio médico y sus aleaciones y las aleaciones con memoria de forma de níquel-titanio se han convertido en puntos calientes en la investigación y el desarrollo; cada vez más popular en los últimos años viene recibiendo cada vez más atención.

En la actualidad, las principales direcciones de investigación y desarrollo de materiales biomédicos en el mundo son: en primer lugar, el diseño y preparación biónicos o funcionales para simular la composición, estructura y función de los tejidos, órganos y órganos blandos y duros humanos. sangre; segundo, dotación El material tiene excelente biocompatibilidad, bioactividad o actividad vital. En términos de materiales específicos, incluyen principalmente materiales de liberación controlada de fármacos, materiales de ingeniería de tejidos, materiales biónicos, nanobiomateriales, materiales bioactivos, materiales de tratamiento y diagnóstico intervencionista, biomateriales degradables y absorbibles, nuevos órganos artificiales, sangre artificial, etc. 4

4 Materiales de automoción

Los materiales de automoción representan una pequeña proporción de todo el mercado de materiales, pero son tres productos de alto nivel con altos requisitos técnicos, alto contenido tecnológico y alto valor añadido. , representando la industria al más alto nivel.

La demanda de materiales para automóviles muestra las siguientes características: el peso ligero y la protección del medio ambiente son las principales direcciones de desarrollo de la demanda; la proporción de aplicación de diversos materiales en los automóviles está cambiando, y la tendencia principal es la alta resistencia y la ultraalta resistencia. El uso de aleaciones de aluminio, aleaciones de magnesio, plásticos y materiales compuestos aumentará significativamente, y los materiales estructurales de las carrocerías de los automóviles tenderán a evolucionar hacia el diseño de múltiples materiales. Al mismo tiempo, el reciclaje de materiales automotrices también ha recibido más atención y el desarrollo y aplicación de vehículos eléctricos, combustibles alternativos, materiales automotrices y materiales funcionales automotrices han seguido fortaleciéndose.

5 Nanomateriales y Tecnología

Los nanomateriales y la tecnología se convertirán en la quinta tecnología líder que promoverá el rápido desarrollo de diversos campos sociales y económicos Los primeros 20 años del siglo XXI serán los nanomateriales. y la tecnología. La nanoelectrónica reemplaza a la microelectrónica, la nanomecanización reemplaza a la micromecanización, los nanomateriales reemplazan a los micromateriales y la nanobiotecnología reemplaza a la biotecnología a escala micrométrica. Esta es una ley objetiva que es independiente de la voluntad humana.

La mayor parte de la investigación y el desarrollo de nanomateriales y tecnologías se encuentran en la etapa de investigación básica, como la nanoelectrónica y dispositivos, la nanobiología y otros campos de alto riesgo, y aún no han formado una industria a gran escala. Sin embargo, la preparación y aplicación de nanomateriales y tecnologías en la industria de la información electrónica, la industria de la biomedicina, la industria energética, la protección del medio ambiente, etc. tendrán un impacto revolucionario en los materiales relacionados....

6 Materiales y tecnología superconductores

Los materiales y la tecnología superconductores son tecnologías altas y nuevas de importancia estratégica en el siglo XXI. Se utilizan ampliamente en energía, atención médica, transporte e investigación científica. , defensa militar y nacional y otros proyectos importantes. La aplicación de materiales superconductores depende principalmente de las propiedades del propio material y del desarrollo de su tecnología de preparación.

En la actualidad, los materiales superconductores de baja temperatura han alcanzado un nivel práctico y la tecnología de industrialización de materiales superconductores de alta temperatura también ha logrado avances importantes. Cintas superconductoras de alta temperatura y subsistemas de filtro superconductores de alta temperatura para comunicaciones móviles. están a punto de entrar en etapa de comercialización.

7 Materiales de tierras raras

Los materiales de tierras raras son una serie de nuevos materiales irreemplazables de alto rendimiento desarrollados utilizando las excelentes propiedades magnéticas, ópticas y eléctricas de los elementos de tierras raras. Los materiales de tierras raras se utilizan ampliamente en maquinaria metalúrgica, industria petroquímica, industria ligera y agricultura, información electrónica, energía y protección ambiental, defensa nacional y ejército y otros campos. Son materiales estratégicos indispensables para que los países de todo el mundo transformen las industrias tradicionales y se desarrollen. Tecnología de defensa nacional de alta tecnología y vanguardia.

Específicamente: Materiales magnéticos permanentes de tierras raras: los materiales de tierras raras de más rápido crecimiento, incluidos el neodimio, el hierro, el boro, el samario y el cobalto, etc., se utilizan ampliamente en altas tecnologías como motores, electroacústica, equipos médicos y trenes maglev. y campos de la industria militar; aleaciones de almacenamiento de hidrógeno: se utilizan principalmente en baterías eléctricas y pilas de combustible; materiales luminiscentes de tierras raras: existen nuevas fuentes de luz que ahorran energía y son respetuosas con el medio ambiente que utilizan materiales luminiscentes de tierras raras, televisores en color digitales de alta definición y computadoras. monitores. Televisores digitales en color y monitores de ordenador que utilizan materiales luminiscentes de tierras raras, así como aplicaciones de materiales luminiscentes de tierras raras en condiciones especiales o extremas, etc. Materiales catalíticos de tierras raras: el objetivo del desarrollo es reemplazar los metales preciosos, reducir los costos de los catalizadores y mejorar el rendimiento y la estabilidad contra el envenenamiento en otros materiales nuevos: como cerámicas de precisión, vidrio óptico y grabadores de tierras raras; pigmentos de tierras raras, etc., y el uso de pigmentos inorgánicos de tierras raras. Las aplicaciones también están creciendo a un ritmo elevado, como las aleaciones de tierras raras: utilizadas principalmente en baterías eléctricas y pilas de combustible. También están creciendo rápidamente las cerámicas electrónicas de tierras raras y los pigmentos inorgánicos de tierras raras.

8. Nuevos materiales de acero

Los materiales de acero son materiales básicos importantes y se utilizan ampliamente en el desarrollo energético, el transporte, la industria petroquímica, la maquinaria y la electricidad, la industria ligera y textil, la medicina y la salud. y la construcción. Las industrias de alta tecnología, como las de materiales de construcción, electrodomésticos, comunicaciones y construcción de defensa nacional, tienen fuertes ventajas competitivas.

El desarrollo de nuevos materiales de acero se centra en materiales de acero de alta calidad. Su dirección es alto rendimiento y larga vida, y la estructura de calidad ha sido refinada y controlada con precisión para mejorar la limpieza y la alta uniformidad del acero.

Nueve nuevos materiales de aleaciones de metales no ferrosos

Incluyen principalmente aluminio, magnesio, titanio y otras aleaciones de metales ligeros, así como materiales de pulvimetalurgia, materiales metálicos de alta pureza, etc.

Aleaciones de aluminio: incluidas varias aleaciones de aluminio nuevas de alta resistencia, alta tenacidad, alta resistencia y alto módulo, alta resistencia, resistentes a la corrosión, soldables, resistentes al calor y a la corrosión, como como aleaciones de magnesio Al-Li: incluidas aleaciones de magnesio y materiales compuestos de matriz de aleaciones de magnesio, aleaciones de Mg-Li-X ultraligeras y de alta plasticidad, etc. Aleaciones de titanio: incluidas nuevas aleaciones de titanio para uso médico, aleaciones de titanio de alta temperatura, aleaciones de titanio de alta resistencia, aleaciones de titanio de bajo costo, etc. Materiales de pulvimetalurgia: incluyen principalmente aluminio, magnesio, titanio y otras aleaciones de metales ligeros, materiales de pulvimetalurgia; , materiales metálicos de alta pureza, etc. Materiales de pulvimetalurgia: los productos incluyen principalmente autopartes a base de hierro y cobre, metales refractarios, carburo cementado, etc., materiales metálicos de alta pureza: la pureza del material se está volviendo más pura, el contenido de impurezas alcanza el nivel de ppb y las especificaciones del producto son hacia desarrollarse a gran escala.

10 nuevos materiales de construcción

Los nuevos materiales de construcción incluyen principalmente nuevos materiales de pared, materiales de construcción químicos, nuevos materiales aislantes, materiales de decoración de edificios, etc. La tendencia de desarrollo de los materiales de construcción internacionales es hacia la protección del medio ambiente, el ahorro de energía y la multifunción.

La tendencia de desarrollo del vidrio va hacia cinco direcciones: funcionalidad, practicidad, decoración, seguridad y protección del medio ambiente, incluyendo la modificación superficial o tratamiento de acabado de las láminas de vidrio originales, el ahorro energético y la baja radiación (Low-E) y vidrio laminado de control solar de baja radiación (Sun-E); además, también incluye nuevos materiales de construcción que ahorran energía y son respetuosos con el medio ambiente, así como series especiales de materiales que satisfacen las necesidades especiales de los proyectos. Además, también incluye nuevos materiales de construcción ahorradores de energía y respetuosos con el medio ambiente, así como series especiales de cementos que satisfacen las necesidades especiales de los proyectos.

11 nuevos materiales químicos

Los materiales químicos juegan un papel importante en la economía nacional y se utilizan en la industria aeroespacial, maquinaria, industria petrolera, agricultura, construcción, automóviles, electrodomésticos, electrónica, y la biomedicina juega un papel importante en otras industrias.

Los nuevos materiales químicos incluyen principalmente materiales de flúor orgánico, materiales de silicio orgánico, fibras de alto rendimiento, materiales nanoquímicos, materiales funcionales inorgánicos, etc. Los materiales nanoquímicos y los recubrimientos químicos especiales han sido puntos calientes de investigación en los últimos años. El refinamiento, la especialización y la funcionalidad se han convertido en importantes tendencias de desarrollo en la industria de materiales químicos.

12 Materiales ecoambientales

Los materiales ecoambientales se propusieron en el contexto de que los seres humanos reconocen la importancia estratégica de la protección ecológica del medio ambiente y los países de todo el mundo toman el camino del desarrollo sostenible. En general, se cree que los materiales ecoambientales son materiales con un rendimiento satisfactorio y una excelente compatibilidad medioambiental.

Este tipo de material se caracteriza por un bajo consumo de recursos y energía, una baja contaminación ambiental, una alta tasa de reciclaje y todo el proceso de vida, desde la fabricación, el uso y la eliminación del material hasta el reciclaje, está en armonía con el entorno ecológico. . Incluyen principalmente: materiales compatibles con el medio ambiente, como materiales naturales (madera, piedra, etc.), materiales biónicos (huesos artificiales, órganos artificiales, etc.), materiales de embalaje ecológicos (bolsas de embalaje verdes, contenedores de embalaje), materiales de construcción ecológicos (no -materiales decorativos tóxicos), etc.); materiales ambientalmente degradables (plásticos degradables, etc.), materiales de ingeniería ambiental, tales como plásticos de ingeniería, etc. Materiales de ingeniería ambiental, como materiales de restauración ambiental, materiales de purificación ambiental (tamices moleculares, materiales de tamiz iónico), materiales alternativos ambientales (materiales detergentes para ropa sin fósforo), materiales (aditivos para detergentes para ropa sin fósforo), etc.

Los puntos calientes de investigación y las direcciones de desarrollo de materiales ecológicos y ambientales incluyen el diseño de polímeros reciclados (plásticos), sistemas teóricos de evaluación de la compatibilidad ambiental del material, nuevos procesos, nuevas tecnologías y nuevos métodos para reducir la carga ambiental de materiales, etc

13 Nuevos Materiales Militares

Los materiales militares son la base material y el precursor técnico de armas y equipos que desempeñan un papel importante en la promoción de la ciencia y la tecnología de la defensa nacional, la fuerza de la defensa nacional y la economía nacional. El importante factor de desempeño es la fuerza impulsora para expandir nuevas funciones de armas y equipos, reducir el costo del ciclo de vida de las armas y equipos y obtener y mantener ventajas competitivas en armas y equipos.

Con el rápido desarrollo de armas y equipos, el papel de apoyo de la tecnología de materiales ha mostrado las siguientes tendencias de desarrollo: Primero, la composición: el rendimiento integral de los materiales mejora enormemente mediante la composición en los niveles micro, meso y macro. niveles; segundo, funcionalización múltiple: mediante el diseño optimizado y el control preciso de la composición, organización y estructura del material, un solo material puede tener múltiples funciones, simplificando el diseño estructural de armas y equipos, y logrando los objetivos de miniaturización y alta confiabilidad; el tercero es el alto rendimiento: materiales El rendimiento integral se optimiza continuamente, sentando una base material para mejorar el rendimiento de las armas y equipos. Cuarto, el bajo costo: la tecnología de bajo costo en el campo de los materiales es una tecnología de alta tecnología; cada vez más importante para el desarrollo y producción de armas y equipos.