漫談邁入21世紀的新材料(存儲版)
【正文】 單 模 500第四階段 2 5 3104 2500(6)光纖與光纜材料 (網(wǎng)絡(luò) )(表 4) 一條光纖帶寬所容納信息量相當(dāng)于全世界無線電帶寬的1000倍 . (25 T bps vs 25 G bps )光纖材料 : ? 石英玻璃： SiO SiO2GeO SiO2B2O3F ? 多組分玻璃： SiO2GaONa2O、 SiO2B2O3–Na 2O ? 紅外玻璃： 重金屬氧化物、鹵化物 ? 摻稀土元素玻璃： Er、 Nd、 …多模只適于小容量近距離（ 40Km,100M bps)單?？蓚鬏斦{(diào)制后的信號 ≥40Gbps 到 200Km， 而不需放大 。限于篇幅不一一列舉。 過去每 10年提高 40kJ/m3， 2023年達可到 600－800kJ/m3， 表 6－永磁體價格 / 性能比（ 1995） * NdFeB最大磁能積 512KJ/m3（理論值）（ 5）貯能材料 （貯氫與高能電池） 電網(wǎng)調(diào)峰與環(huán)保的需要，信息電子工業(yè)所必須，與太陽能配套。 最近美國 NASA正在開展一種試驗，即太陽能電池與氫氧燃料電池聯(lián)合開動的小飛機，白天太陽能電池工作，用剩余電來電解水、晚上H2O燃料電池工作，目前載人還不現(xiàn)實，計劃在 2023年實現(xiàn)用于通信。 民用機到了第三代（波音 777）， 鋁 （ 70%） ,鋼及復(fù)合材料 （多 11％）， 鈦 （ 7％）。噴管為 C/C復(fù)合材料（比強高 ,抗熱震，耐燒能）關(guān)鍵航天材料：高強、高模纖維。 （ 2）冶金、化工材料盡量做到零排放。 ? 納米材料就是利用物質(zhì)在小到原子或分子尺度以后所出現(xiàn)的奇異現(xiàn)象而發(fā)展出新的材料 。 我國納米材料起步不晚，聲勢也很大，謹防一哄而起，急于求成。有些金屬，如鋁，地殼中含量很高分布很廣，但合於開采價值的礦石卻有限，因此開發(fā)低品位礦石的采選與冶煉工藝的研究與尋找代用材料必須及早考慮。 在金屬材料資源日益枯竭，科學(xué)技術(shù)日益進步的情況下工程陶瓷會得到進一步發(fā)展。由于這些材料質(zhì)輕、原料有保證而將得到發(fā)展。耐磨材料） ? 高溫半導(dǎo)體（金剛石 500、 GAAS250、 S150） ? 最佳吸附材料（活性碳） ? 優(yōu)良阻氦材料（玻璃態(tài)碳、核材料） 1985發(fā)現(xiàn) 巴基球（ C60）， 隨后又發(fā)現(xiàn)以此組成的 納米碳管 ，雖然目前還沒找到特殊應(yīng)用對象但有很好的前景，重要的是能大量生產(chǎn)并大幅度降低成本， （ C60） 的市場價， 1990為每英兩 $35,000，2023年 $225，有人認為需要降到每英兩 $3）才能得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)材料性能的提高的生產(chǎn)工藝的改進，有很大潛力必須給以更高的投入（人力、財力）和足夠的重視。 （三）新材料的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，有賴于高技術(shù)的發(fā)展而高技術(shù)又以新材料基礎(chǔ)和先導(dǎo)，因此新材料與高技術(shù)相輔相成。陶瓷基復(fù)合材料除了提高高溫性能以外，更重要的是增加性，目前正處于開發(fā)階段 。 21世紀更有發(fā)展前途的是有機功能高分子，目前醫(yī)用高分子、高分子分離膜，高吸水樹脂、感光樹脂、離子交換樹脂、光導(dǎo)纖維已經(jīng)成熟并已得到廣泛應(yīng)用。二是進一步提高性能，開發(fā)生產(chǎn)過程的臨控手段，保證質(zhì)量的穩(wěn)定性。 有色金屬資源在 21世紀前半葉就接近枯竭，如同鉛、鋅等。使用的可靠性提高，因其可自修復(fù)。 ? 微電子機械系統(tǒng) ? 熔融還原技術(shù)基礎(chǔ)研究自然科學(xué)基金重大項目 ? 支持產(chǎn)品創(chuàng)新的先進制造技術(shù)中的若干基礎(chǔ)研究 ? 金屬熔體凝固控制與若干先進成形過程基礎(chǔ)研究 ? 新型功能陶瓷材料的制備科學(xué)及其關(guān)鍵基礎(chǔ)化問題（六）納米材料科學(xué)技術(shù)將成 為 21世紀最活躍領(lǐng)域 ? 1959年 12月 米科學(xué)技術(shù)的概念 ,并提出開展在原子與分子水平制造材料的物理規(guī)律。 * 高溫超導(dǎo)（ 1986）至今 15年 工程陶瓷已大量開發(fā)研究近 40年 未開發(fā)出合適工藝而不能大量推廣 * 鋼的價格波動甚少，因工藝不斷改進（質(zhì)量提高， 收得率增加，能耗下降，勞動生產(chǎn)率提高） * 高溫合金葉片材料的不斷提高，主要通過工藝的不斷改進。 C/C復(fù)合材料 雖然在比強度，比剛度和高溫有特殊優(yōu)越性，但抗氧化問題須解決。如圖 4，說明比強度和比剛度對高速飛行器來說更為重要。目前正在開發(fā)的燃料電池，如表 9： 表 9－正在開發(fā)的燃料電池類型（ 6）燃料電池 以氫氧燃料電池為例其理論比容量為 2975 ，比能量為 3660 ，遠高于蓄電池、燃料電池的發(fā)展，有電極 材料問題。 硬磁材料 發(fā)展很快， 20世紀 40年代 AlNiCo，50年代 鐵氧體 ， 65年 ReCO5,72年 R2CO17， 83年NdFeB,磁能積提高了幾十倍，從性能價格比來看，（表 6） 鐵氧體永磁 遠比其它磁性材料更具有競爭能力 ； NdFeB 則單位體積的性能比鐵氧體高出 10倍而得到更快的發(fā)展，目前世界產(chǎn)量近萬噸，中國占了一半左右，但性能有待進一步提高。（ 8）敏感材料 ? 計算機的控制靈敏度與精確度有賴于敏感 材料的靈敏度與穩(wěn)定性。 InP 的性能比 GaAs 性能更優(yōu)越，用于光纖通訊、微波、毫米波器件。 * 在絕緣襯底上的硅 （ SOI， SiOn Insulator) :功能低、低漏電、集成度高、高速度、工藝簡單等。 (2) 信息與經(jīng)濟的全球一體化 。 * 集成電路的總發(fā)展趨勢： 高集成度、微型化、高速度、低功耗、高靈敏度、低噪聲、高可靠、長壽命、多功能。（ 7）記錄材料 21世紀將是以 信息存儲為核心 的計算機時代，在軍事方面，如何快速準確地獲取記錄、存儲、交換與發(fā)送信息是制勝的關(guān)
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