漫談邁入21世紀(jì)新材料(存儲(chǔ)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(wú)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(hào) ≥40Gbps 到 200Km， 而不需放大 。限于篇幅不一一列舉。 過(guò)去每 10年提高 40kJ/m3， 2023年達(dá)可到 600－800kJ/m3， 表 6－永磁體價(jià)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(yáng)能配套。 最近美國(guó) NASA正在開展一種試驗(yàn)，即太陽(yáng)能電池與氫氧燃料電池聯(lián)合開動(dòng)的小飛機(jī)，白天太陽(yáng)能電池工作，用剩余電來(lái)電解水、晚上H2O燃料電池工作，目前載人還不現(xiàn)實(shí)，計(jì)劃在 2023年實(shí)現(xiàn)用于通信。 民用機(jī)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(qiáng)高 ,抗熱震，耐燒能）關(guān)鍵航天材料：高強(qiáng)、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(guó)納米材料起步不晚，聲勢(shì)也很大，謹(jǐn)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(jià)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(jìn)步的情況下工程陶瓷會(huì)得到進(jìn)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(duì)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(chǎng)價(jià)， 1990為每英兩 $35,000，2023年 $225，有人認(rèn)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(jìn)，有很大潛力必須給以更高的投入（人力、財(cái)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(jì)更有發(fā)展前途的是有機(jī)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(jìn)一步提高性能，開發(fā)生產(chǎn)過(guò)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(jì)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(jī)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(xiàng)目 ? 支持產(chǎn)品創(chuàng)新的先進(jìn)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(jìn)成形過(guò)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(jì)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(jià)格波動(dòng)甚少，因工藝不斷改進(jìn)（質(zhì)量提高， 收得率增加，能耗下降，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高） * 高溫合金葉片材料的不斷提高，主要通過(guò)工藝的不斷改進(jìn)。 C/C復(fù)合材料 雖然在比強(qiáng)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(shuō)明比強(qiáng)度和比剛度對(duì)高速飛行器來(lái)說(shuō)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(yuǎn)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(jì) 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(jià)格比來(lái)看，（表 6） 鐵氧體永磁 遠(yuǎn)比其它磁性材料更具有競(jìng)爭(zhēng)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(wàn)噸，中國(guó)占了一半左右，但性能有待進(jìn)一步提高。（ 8）敏感材料 ? 計(jì)算機(jī)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(jiǎn)單等。 (2) 信息與經(jīng)濟(jì)的全球一體化 。 * 集成電路的總發(fā)展趨勢(shì)： 高集成度、微型化、高速度、低功耗、高靈敏度、低噪聲、高可靠、長(zhǎng)壽命、多功能。（ 7）記錄材料 21世紀(jì)將是以 信息存儲(chǔ)為核心 的計(jì)算機(jī)時(shí)代，在軍事方面，如何快速準(zhǔn)確地獲取記錄、存儲(chǔ)、交換與發(fā)送信息是制勝的關(guān)
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