未来材料发展方向

未来材料发展方向（精选8篇）

未来材料发展方向 篇1

随着高科技发展的需要，半导体及其应用研究的中心正向直接影响市场的微型或低维量子器件、改善传输质量和效率、增大功率和距离等方向发展，半导体化合物（GaAs、InAs、GaN、SiC等）具有重要的应用前景。半导体材料领域的重要研究主题有：

（1）Si基积分电路设计，就材料物性而言涉及用于门（gates）电路控制的纳米尺寸电介质制造及特性研究。

（2）大能隙材料则在光电子学领域中具有关键的作用。可以预期，Ⅲ―V族化合物材料具有重要应用前景。

（3）纳米电子学及纳米物理学研究是微电子及光电子材料和器件发展的基础，涉及半导体与有机或生物分子耦合，低维器件的量子尺寸效应，半导体与超导体或磁性材料界面以及原子或分子尺度的存储问题。建立原子学模拟与连续介质力学及量子力学跨层次―跨尺度关联应是该领域中的一个重要的研究方向。2.结构材料

Fe基、Al基、Ti基以及Mg基合金作为力学材料的主体，构成了系列结构材料，其主要功能是承担负载（如火车、汽车、飞机）。汽车用钢近年来已从一般钢铁发展为使用灿合金或特殊的高强Mg基合金，高强Ti合金在高强钢中有重要位置，不锈钢则有取代碳钢的趋势。用于军用飞机的Al合金及一般钢材则被先进的Ti合金及高分子基复合材料所取代。进一步还需要发展碳纤维增强复合材料或Al基复合材料。结构材料的主体有：

（1）钢铁：钢铁材料，特别是具有多相结构和复杂成分的优质钢具有重要的应用前景和潜在优势，需要开展相应的基础研究。联系微米和纳米技术的纳米层间结构、织构以及晶界和界面都可视为改善钢铁材料的重要途径。

（2）Al合金：Al基材料及相应的沉淀硬化效应导致高强铝合金的出现，相关技术工艺已发展为“沉淀科学”，它涉及“相”间晶体结构的匹配性以及合金的稳定性，特别是时效合金的稳定性直接影响航空或空间应用，因此可视为Al合金基础研究中的重要问题。

（3）Mg合金：镁及镁合金广泛应用于冶金、汽车、摩托车、航空航天、光学仪器、计算机、电子与通讯、电动、风动工具和医疗器械等领域。镁合金是最轻的工程结构材料，以其优良的导热性、减振性、可回收性、抗电磁干扰及优良的屏蔽性能等特点，被誉为新型“绿色工程材料”、21世纪的“时代金属”。

（4）Ti合金：Ti合金在军用或民用航空工业的发展中有重要位置，多相纳米尺度层状微结构问题对高强Ti基合金的特性具有重要意义，它将成为设计新Ti基合金的关键因素。（5）结构陶瓷及陶瓷基复合材料：提高陶瓷材料的韧性和可靠性，降低陶瓷材料的制造成本是直接关系到陶瓷材料在高技术领域中应用的关键。先进结构陶瓷近年的主要发展趋势是：高延展性、超高强、超高韧、超高硬和耐高温的新材料探索。具体说来主要有：

●向多层次、多相复合陶瓷方向发展；强韧化从纤维增韧、晶须增韧、颗粒弥散强化、相变增韧等发展到协同增韧；

●向纳米陶瓷方向发展；

●加强陶瓷材料的剪裁与设计，如晶界和界面设计、晶粒取向设计、多相之间的复合设计、仿生结构设计等；

●Ti3SiC2和们Ti3AlC2等为代表的新型层状三元碳化物和氮化物陶瓷；

●高性能多孔陶瓷材料；

●突破低成本、高性能先进陶瓷制备工艺技术。3.有机／高分子材料

有机／高分子材料是现代工业和高新技术的重要基石，已成为国民经济基础产业以及国家安全不可或缺的重要材料。一方面量大面广的通用高分子材料需要不断地升级改造，以降低成本、提高材料的使用性能；另一方面各类新型的高分子材料将应运而生，尤其是有机及聚合物分子或少数分子组合体的光、电和磁特性将成为高分子向功能化以及微型器件化发展的重要方向。

（1）分子材料与分子电子器件研究：该领域的主要研究方向是：新型功能分子的设计、合成与组装；分子纳米结构的构筑；分子的组装、自组装以及自组装技术在分子电子器件上的应用研究。这些分子电子器件主要包括分子电开关、分子光开关和分子电光开关的设计、分子导线、分子整流器、分子开关、分子晶体管、分子马达及分子逻辑器等。（2）光电信息功能高分子材料研究重点主要在：

●有机／高分子光子晶体材料：探索有机／高分子形成光子材料的途径；

●超高密度高分子存储材料：开发存储密度高的高分子材料；

●高分子传输材料：研究和开发应用于通讯传输的具有较高光学透过性，光学均匀，且高折射率、低光损耗的高分子塑料光纤；

●高分子显示材料：有机／高分子电致发光材料、高分子液晶材料等，其发展方向为开发出具有高的电致发光效率、低驱动电压，具有不同发光波长（彩色）和长寿命的各种发光器件。

（3）生物医用高分子材料包括：

●药物载体与控释材料：研究适于各类药物的新型生物降解高分子载体和控释材料的设计与合成，药物与载体的相互作用以及药物载体体系的生物医学性能（注射、口服、吸收、分布、排泄等）评价；

●诱导组织自修复与再生材料：研究能够诱导组织自修复与再生新型生物降解材料的设计与制备，材料的形态、孔度、降解速度等与组织自修复和再生过程的相互作用关系；

●生物医用材料的表面修饰以及生物相容性研究：研究不同结构的生物医用材料表面修饰新方法以解决材料的生物相容性问题等。（4）与能源、环境相关的高分子功能材料

●燃料电池、太阳能电池的关键高分子材料：研究高能、长寿命固态电池及相关电极材料；研究不同有机光敏染料和纳米半导体结构体系的太阳能电池，柔性、薄膜太阳能电池的研究将是未来发展的重要方向；

●吸收／分离高分子材料：重点研究用于废气与废水处理的功能材料；具有高选择性吸附、分离功能的膜及纳米介孔材料等；

●环境敏感材料与材料智能化：研究对微量有害物质等环境因素高灵敏度感应和传感材料及危害防护材料等；

●绿色、环保高分子材料研究：重点研究天然高分子材料（如淀粉、纤维素等）的改性等。

4.敏感与传感转换材料

敏感与传感转换材料是指对电、磁、光、声、热（温度）、力、化学、生物变化敏感并具有转换功能的材料，包括磁性材料、磁电材料、磁阻和巨磁阻材料、电磁液流变液体、磁致伸缩材料、电阻材料、超导材料、感光和发光材料、介电材料（介电、压电、铁电、热释电、微波材料）、气敏、湿敏、温敏材料、热偶、记忆合金及储氢材料、生物传感材料及智能材料。

一般说来，任何一种物质，在不同的温度、压力和外场（如引力场、电场、磁场等）的影响下，将呈现不同的物态。敏感与传感转换材料的关键是突出各种因素时相变中的变化过程。

5.纳米科学与技术

（1）研究方向：研究物质在纳米尺度上表现出的物理、化学和生物特性，单分子的特性和相互作用，为以原子、分子为起点，设计和构筑新的纳米结构、材料和器件，提供科学基础和理论准备。加强对纳米结构新的测试和表征方法的研究和探索，加深对纳米科技理论和方法的理解。

（2）应用方向，纳米技术的发展有5个主要方向：

以纳米材料（颗粒、C60、碳纳米管）为代表的方向；以从微电子向纳电子转化为代表的方向；以微光、机、电集成系统向纳光、机、电集成系统为代表的方向（MEMS――NEMS）；以纳米生物学、系统为代表的方向；以纳米物理化学性质、制备、表征等为代表的方向。（3）纳米技术在纺织领域的应用：

目前，纳米技术在纺织方面的应用主要表现在纳米复合纤维及纳米技术在纺织后整理等方面。

①纳米复合纤维：化学纤维中加入纳米级添加剂，可以制造出新一代功能性更强的、不同用途的优良复合化学纤维。这种方法的技术难度比直接制造纳米纤维的难度要低，是近期内纳米技术在纺织领域中应用的主导方向。结合当前的实际情况，应考虑发展以下几类纤维：

●抗紫外纤维

纳米TiO2和纳米ZnO等陶瓷粉，由于小尺寸效应，对光的吸收性很强。以它们为无机紫外线屏蔽剂制成的抗紫外线型纤维或织物，不仅可全面抵御UV-A、UV-B对人体皮肤的伤害，而且还能反射可见光和红外线，具有遮热功能，以此类纤维制成的织物，便于印染整理，手感柔软，透气凉爽，服用性好。目前从国内外研制生产的品种来看，涉及到涤纶、维纶、腈纶、锦纶、丙纶和粘胶纤维等。

●抗菌、抑菌和除臭纤维

纳米级TiO2和ZnO等光催化无机抗菌剂可应用于超细纤维等特殊场合，是前景广阔的新型抗菌材料。它们可作为添加剂加到涤纶、丙纶、锦纶、腈纶、粘胶等化纤中，赋予各类纤维及其织物抗菌、抑菌、除臭功能，从而起到保健和美学作用，所制成的纤维不仅具有疏水导湿性、快干性、抗污性、密度小和手感柔软等特点，且抗菌性能持久。

●导电纤维

将二氧化锡和氧化锌等白色纳米粉体与纤维高聚物混合纺丝或通过吸附法及浸渍化学反应使其覆盖于纤维表面上，制成白色导电纤维，可用来制作防护服、工作服和装饰性导电材料。

●远红外纤维

此类纤维可以吸收太阳光和人体辐射的远红外线，也可以发射出波长和功率与其温度相适应的远红外线，因而使织物具有更好的保暖效果；它还能吸引人体自身向外散发的热量，并再向人体反射易吸收的远红外线。同时，由于特殊的物理效能刺激人体生理发生变化，还能达到保健和抑菌的作用。远红外纤维除了具有反射功能外，还兼有抗可见光、近红外线和抗紫外线的功能，可用来制作夏日服装、野外工作服、遮阳伞及装饰用布等，孕育着十分广阔的市场。

●空气负离子纤维

奇冰石纳米复合粉是将多种天然矿石进行深度加工，并添加纳米TiO2等纳米粉体制成的性能奇特的超细粉体。添加了奇冰石的丙纶、涤纶纤维，可以产生空气负离子，发射远红外电磁波，还可以释放人体需要的微量元素，因此可制作保健服、内衣、室内装饰布、窗帘、家用纺织品、汽车装饰布等。它还可以为人体随时补充所需要的微量元素，实现了医药工程和纺织工程的完美结合，易被广大消费者接受，具有较大的市场潜力。

●高强高模量纤维

纳米碳管的强度极高，弹性模量也很高，甚至可以弯曲后再弹回，可用于制备高强高弹性纤维。另外，粘土与聚合物的复合能够大大提高材料的强度和模量，北京服装学院利用纳米粘土的这种功能，与聚酰胺插层聚合开发尼龙纳米功能纤维，使纤维的强度和模量有很大的提高，尤其是模量，可以提高2倍，但纤维的纺丝性能没有明显的改变。

除了上述功能纤维以外，采用纳米粉体对纤维进行改性，还可以开发多种功能纤维，如变色纤维、耐热纤维、芳香纤维、磁性纤维、储能纤维、发光纤维、阻燃纤维、吸水吸湿纤维、防水拒油纤维等。

②纳米技术在织物后整理中的应用

●直接涂层法获得功能性涂层

先将纳米微粒直接加入到织物整理剂中，使其均匀分散，然后使织物通过包含纳米微粒的整理液，在粘合剂作用下直接涂覆在织物表面，形成功能性涂层。

●接枝技术法获得功能性涂层

对于某些涂层牢度不够、功能性不持久的情况，可采用接枝技术。具体可采用两条技术路线：一是将对纳米材料有很强的配位能力的有机化合物接枝到棉纤维上，制成简单的有机分子模板，再将纳米团簇组装到纤维上；二是在制备纳米微粒时，用可接枝到纤维上的化合物作为捕获剂，使纳米微粒通过捕获剂进行表面修饰形成“团簇”，再把“团簇”接枝到纤维上。

（4）纳米改性涂料

实验研究表明，在各类涂料中添加纳米材料，如纳米TiO2，可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料，广泛应用于医院和家庭内墙涂饰；防紫外线涂料，用于生产防紫外线阳伞；吸波隐身涂料，用于隐形飞机、隐形军舰等国防工业领域及其他需要电磁波屏蔽场所的涂敷。在涂料中添加纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍提高，涂料的质量和档次大大升级。纳米二氧化钛超亲水性和超亲油性的开发应用将为涂层材料带来革命，使表面具有自清洁功效，防污、防雾、易洗、易干。纳米材料改性外墙涂料的耐洗刷性可由原来的1000多次提高到1万多次，老化时间延长2倍多，利用纳米材料的光学性能改性后的颜料色彩艳丽、保持持久且极易分散。

（5）纳米稀土

纳米稀土是目前国内纳米材料发展的热点之一。目前正在重点开发纺织纤维用纳米稀土材料、PDPLED用稀土发光材料、稀土荧光粉和高性能稀土合金。

纳米稀土的主要应用方向为汽车尾气催化剂（如纳米CeO2）、纺织纤维添加剂、高性能稀土发光材料、陶瓷及涂层等。

（6）纳米陶瓷

氧化钇锆是一种应用广泛的陶瓷材料，用纳米氧化钇和氧化锆能在较低温度下烧结成氧化锆陶瓷，具有很高的强度和韧性，可用作刀具和耐磨零件，也可制成陶瓷发动机部件。此外，稀土氧化物等纳米材料可以掺入普通陶瓷粉，喷涂在陶瓷基体上形成无机陶瓷腊（膜），代替聚四氟乙烯有机膜，做成耐热、无铅、不粘的日用陶瓷炊具。

（7）高分子纳米材料

高分子材料将是纳米材料的主体之一，高分子纳米材料的发展将主要涉及如下一些重要方向：

●结构、尺寸、形貌可控的高分子纳米材料制备技术：高分子纳米材料的形成机理与生长动力学；高分子纳米材料的制备新方法；高分子纳米材料的稳定性。

●高分子纳米图案的有序化自组装技术：运用分子组装、自组织和模板技术，组装成各类图案化的高分子阵列，形成纳、微电子器件或者作为纳、微电子器件的模板或者衬底。

●高分子纳米复合材料：研究高分子材料与其他纳米颗粒或者纤维的复合，将有可能使高分子纳米材料走向实用化。

（8）纳米电子学

纳米尺寸效应导致电子运动受限，诱发量子尺寸效应。纳米技术在实质上推动了在分子水平上具有新奇的物理、化学或生物特性的新材料、新器件设计。从这个意义上讲，纳米技术的中心在纳米电子学领域内得到实现。

预期Si基纳米器件仍将保持中心的位置。相应的关于量子尺寸效应、隧道效应、交换耦合、纳米线的传导性以及纳米尺度上的磁性和铁电特性的研究，构成设计纳米尺度新器件的物理基础。

分子电子学及单壁纳米碳管和富勒烯（碳原子团）的研究，光纳米电子学及III-V族量子点材料和器件的研究，都是迅速发展中的纳米技术的新领域和新趋势。基于纳米磁性材料的巨磁阻现象及相关器件的研究也在迅速进展中。

（9）纳米发动机

生物分子纳米发动机仅有一个病毒大小，由两部分组成：一部分用有机物充当发动机，另一部分用镍无机物充当螺旋桨，整台发动机长750nm，宽150nm。这台发动机由ATP（三磷酸腺苷）提供能量，由ATP合成酶驱动发动机运转。每加一次能量，纳米发动机可连续工作1小时。科学家高度评价此项科技成果，认为生物分子纳米发动机在医学领域将大有用武之地。例如，它可以充当一个“小护士”，巡视全身；它还可以在体内充当一个“小药剂师”，解释细胞发出的化学信号，计算必要的剂量，在人体内直接分配药量等。6.生物材料

人造生物类材料是指人造类生物材料和人造具有生物活性或某种生物功能的材料，也包括天然生物材料的改性、处理和在材料制备方面的应用。

类生物材料包括仿生材料、生物医用材料、生物灵性材料，即在电、光、磁等作用下具有伸缩功能的类似生物的智能材料，如聚合物人造肌肉（科学美国人，2003，12）。

这门学科特点是物理、化学、生物、材料、光电子的交叉；纳米、微米，宏观尺度的交叉；原子、分子、大分子、超分子的交叉；无机、有机、高分子的交叉和复合。关键问题是自组装。7.复合材料

复合材料的新课题包括不同尺度（纳米到大分子）、不同形状（颗粒、纤维、薄膜、块体等）、不同方式（混合、融合、键合、接枝等）的有机―无机复合、聚合物―聚合物的复合、染料与织物的复合。8.今后一段时期的重点方向

（1）材料与器件

●半导体照明――以白光照明为龙头的宽禁带半导体

●全固态激光器――以紫外、深紫外、三原色为龙头

●微光电子材料和芯片――以12英寸硅片和光电芯片为龙头

●先进生物类材料

●优良服役性能材料

●氢能与燃料电池关键材料

●飞行器材料

（2）技术与装备

●钢铁制造新流程

●高性能材料复合技术

●废弃物的资源化和回收技术

●超大吨位锻压机

●大宗料高效化学反应装置

未来材料发展方向 篇2

按照近几年我国GDP发展速度及规模测算, 预计到2015年战略性新兴产业增加值约4.3万亿元, 2020年将达到11.4万亿元。为实现上述发展目标, 预计战略性新兴产业在2011年至2015年间要实现24.1%的年均增速, 2016至2020年要实现21.3%的年均增速。

根据《新材料产业“十二五”发展规划》, 未来值得重点关注的新材料主要有:高性能有机硅材料、复合材料、节能环保材料、高性能氟硅材料等。

有机硅领域, “十二五”期间, 国家将对通用型、中低端化工新材料产品如有机硅、聚甲醛等, 要提高产业的准入门槛, 遏制低水平重复建设。在产业示范取得成功的基础上, 大力开发高附加值、环境友好型的高端产品。鼓励优势企业开展兼并重组, 推进上下游产业链的一体化、规模化、大型化, 形成数个特种橡胶、工程塑料、高性能复合材料等化工新材料基地。

在《规划》中提到的高性能复合材料, 指由两种或两种以上异质、异型、异性材料 (一种作为基体、其他作为增强体) 复合而成的具有特殊材料和结构的新型材料。包括树脂基复合材料、碳/碳复合材料、陶瓷基复合材料、金属基复合材料、碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高性能增强纤维。目前, 国内在碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等领域已有一定的发展, 但仍难以满足下游领域的需求量。

“十二五”节能减排将实施问责制。2011年底, “十二五”节能减排指标已下发到各省市, 未完成任务的地方政府将被问责。为了提高经济增长的质量, “十二五”期间国内经济增速降到7%～8%, 节能减排的约束性指标包括单位GDP能耗下降16%以及碳强度减少17%。相关的节能材料包括聚氨酯材料、PS材料等。

含氟材料领域, 2030年中国淘汰含氢氯氟烃, 将带来巨大市场机遇。近日, 中国政府与多边基金执行委员会就减少含氢氟氯烃使用达成了协议。作为含氢氟氯烃 (HCFCs) 最大的生产国和消费国, 中国获得了2.65亿美元的资金资助, 用于在2015年前削减HCFCs的使用。近年来, 中国含氢氯氟烃的使用量激增, 2009年, 占发展中国家使用量的58%。

另外中国做出了一个更为长期的承诺, 即在多边基金的支持下, 到2030年中国将全面淘汰含氢氯氟烃。传统含氟致冷剂的淘汰, 将给相关替代品带来巨大的市场空间。

未来材料发展方向 篇3

摘要：金属材料与各种科学活动以及经济社会有着密切的联系，人类社会发展到今天。随着时代的进步和科技的发展，金属的替代品不断地被研发出来，金属材料热处理技术也得到了前所未有的提高，下文将对其发展现状及未来发展方向进行简要的叙述和分析。

关键词：金属材料热处理技术；现状；发展方向

前言

金属材料是人类发展的最重要材料之一，无论哪个时代，金属材料都在人们的生活中发挥着巨大的作用。金属材料根据其特点具有韧度高、硬度强度大等特点，而且金属材料容易获得，且不少金属制作简易。随着现代金属工艺的发展和推广、科学技术的发展壮大，金属材料在机械制作、国防领域、工业、农业、电子信息等行业，都有明显的性价比优势和广阔的发展前景市场。

1.金属热处理技术的现状

1.1普通热处理

普通热处理的目的在于改善金属组织结构、调整强度、硬度、韧性，改善金属的加工性能，不改变金属的化学成分。主要工艺为退火、正火、淬火及回火。

退火是将钢加热到工艺要求值，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得平衡状态的热处理工艺。退火的目的主要有降低硬度，以利于金属机工性能；细化晶粒，提高塑性及韧性；消除内应力。

正火是将钢加热到Ac3以上30-50℃或Acm 以上30-50℃，保温后在空气中冷却的热处理工艺。正火的作用是将钢加热到奥氏体区，使钢进行重结晶，从而解决钢的晶粒粗大和组织不均匀问题。

淬火是将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50℃，保温后在淬火介质中快速冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的工艺方法。由于淬火时工件容易产生裂纹或形变，在工艺上还要严格控制淬火加热温度、合理选择淬火介质、正确选择淬火方法，以获得更好的淬火效果。

回火是将淬火钢重新加热到Ac1以下某温度，保温后冷却使其转变为稳定的回火组织。回火的主要目的是消除淬火内应力，以降低钢的脆性，防止产生裂纹，同时使钢获得所需的力学性能。

普通热处理技术在我国机械工业生产中得到广泛应用，并在设备、工艺方面取得良好的发展。如高压气瓶生产中，经钢板多次冲拔形成的杯形体，每次冲拔后均需进行退火，以细化晶粒、消除内应力，防止后续冲拔作业中产生断裂、变形。

1.2表面热处理

表面热处理是对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属热处理工艺。主要工艺为：表面淬火和化学热处理。

表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火方法。表面淬火的主要目的是获得高硬度、高耐磨性的表层，而心部仍保持良好的韧性，常用于机床主轴、齿轮、发动机曲轴等。

化学热处理是将工件置于一定的化学介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变工件表层的化学成分和组织，获得所需的力学性能和理化性能。依据所渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、渗硼、渗铝等。如果同时渗入两种以上元素，则称之为共渗，如碳氮共渗、铬铝硅共渗等。

表面热处理技术在机械工业中得到良好的应用，如电感应加热表面淬火法，由涡流所产生的电阻热使工件表层被迅速加热到淬火温度，随即向工件喷水，将工件表层淬硬。由于加热设备及淬火设备简单、生产效率高、成本低，在工业生产中应用广泛。

2.金属热处理技术的发展方向

2.1发展新的加热源

金属热处理传统的加热源主要有燃料加热源、电加热源，近年来新诞生了一种高能率加热源，如激光束加热源和电子束加热源等；它主要用于定向地对工件表面施加极高能量密度的加热，利用这种方法可以使工件表面温度快速升高，从而在极短的时间内，将工件欲处理区表层的温度上升到相变温度以上或熔融状态，然后再让工件自身冷却直至其表面硬化或凝固，最终使得其表面某些特性发生改变。这种高能率热处理可以减小工件的变形，使工件获得特殊的组织性能和表面状态，提高了工件表面的耐磨性和耐蚀性，延长了工件的使用寿命，在提高经济效益方面具有很大的优越性。

科学技术的快速进步对热处理技术的发展奠定基础，先进科技产物的新的加热源的产生带动了热处理技术的发展，发展新的加热源是现代热处理技术中的重大研究课题。新的加热源衍生的高能率热处理近年来发展迅速，国内外已将激光热处理和离子注入表面改性技术投入生产，但由于高能率热处理的设备费用昂贵等原因，目前国内外尚未大量应用，但其具有广阔的发展前景。

2.2发展新的加热方式

加热是金属热处理主要工序之一。选用合理的加热方式可以保证和提高金属热处理的质量。加热时，应保持温度适当而均匀以避免或减少金属表面氧化、脱碳，保证工件表面质量：同时还应控制加热速度，保证金属材料进行适当的相序转变。

传统的加热方式是燃料加热，工件与热源直接接触加热；为了改变热源直接接触工件而引起的表面氧化、脱碳，发展为间接加热方法，如将工件埋在熔融盐液等介质中加热，可以基本上避免氧化，减少脱碳。电加热法的发展应用，使金属热处理的加热方法更趋完善，加热温度更易于控制，同时避免了环境污染。可控气氛加热和真空加热的发展，实现无氧化加热，使金属表面化学成分能够稳定、合理地调整到预定要求，可控气氛加热和真空加热的发展是工业加热和热处理技术的一次重要变革。

3.促进金属材料热处理技术快速发展的措施

3.1改良设备工艺，提高处理效率

针对目前许多热处理车间的技术工艺落后现状，在没有足够的资金更新的情况下，可以进行适当的技术改良，以暂时性提高热处理的效率。部分仍在进行手动化操作的热处理车间需要进行设备的自动化或半自动化改良；部分过于老旧的热处理炉可以考虑更换部分保温材料，换成新式的材料，以提高熱处理炉的保温和升温效果。

3.2引进先进技术，保证产品质量

我国想要在短时间内靠自主研究提高渗碳、残余应力消除等热处理技术的水平有一定的困难，因此有引进国外同类先进技术的必要。但在引进时应注意国内的研究现状，避免引入国内研究已经有相当成果的技术工艺，否则只会造成技术浪费。具体来说，我国目前针对金属热处理技术的研究成果主要体现在失效分析、力学性能与马氏体组织上，这些方面的热处理技术引进可以相对放缓，要把目光更多地投注在国内有所需求，但仍呈现空白或研究稀少的技术领域上。

3.3培养技术人才，强化技术实践

为了保证涂层、激光熔覆等新型热处理技术能在实践中得到有效应用，一方面要加强对热处理技术人才的培养，调整技术人才和研究人才的比例，另一方面要增强现有热处理研究人员研究方向与实际需求的联系，真正实现产、学、研的一体化。金属材料热处理技术的研究者应注意与热处理生产人员的交流，了解我国热处理工艺真正需要的技术支持，以此为指导确定研究方向，提高热处理技术的研究能效。

4.总结语

随着未来金属材料需求的增大，金属材料的发展将会面向微型化、高性能、低成本等方向发展。并随着这类的发展影响下，整个金属材料也将会发展出更好更快的生命力。我们可以相信，在科技工作者和政府的共同努力下，金属材料行业将会出现更加繁荣的未来。

参考文献：

[1]江利，闫非，汪剑.我国热处理能源结构分析[J].热处理，2008（6）.

未来材料发展方向 篇4

2. 开展施工方便、安全、可靠的钛合金焊接及制造(弯曲、成型等)工艺等技术研究是未来发展的又一重要方向。

3. 注重在船舶研制中进一步推广应用钛合金及其产品。

4. 进一步完善钛合金材料体系，继续研发、拓展船用钛合金产品系列等。

“隐”――仍将研发高性能隐身材料列为重要发展方向

未来隐身材料技术发展的主要方向为：

1. 综合化、高性能化是未来船舶隐身材料技术发展的主要方向。

2. 适应主动振动噪声控制元器件需求的隐身材料技术研究。

3. 具有低频消声和去耦作用的声学覆盖层(含消声瓦)的材料技术研究。

4. 声隐身、尾迹隐身等前沿技术研究。

5. 新型隐身材料制备与应用(含检测、施工工艺)技术研究等。

未来海底材料城作文 篇5

还记得上次我在未来学习用品中给大家介绍的海底材料城吗?今天我就大家介绍一下我的这座海底材料城吧!

我们大家都知道地球表面三分之二都是水，而且大部分都是海水，除了不能饮用，海底的世界是丰富多彩的，蕴藏在海底的资源和宝藏也是超乎人类想象的。我们人类经过对陆地资源的开发和使用，很多的资源越来越少。为保护陆地上的资源不被过于浪费，科学家们就开始研究开发海底的资源，而我的海底材料城就是建在南海海底的建筑物之一。

海底含有丰富的石油、银、铁、铜等，还有各种各样的礁石，这些礁石也是我材料城每天都要采集的目标之一，陆地上其他公司每天都要到我公司采购。所以，在海底材料城我们有一个专门切割和磨制礁石的加工车间。加工好的礁石粉具有多种功能，最大的功能是可以消炎，加入葡萄糖水就是天然的抗生素试剂。切割后的礁石是加工水泥的主要原材料，非常的结实耐用。还能雕刻成精美的艺术品。其中，有一些很独特的礁石中还能提炼出钻石的成份，把这些有钻石成分的礁石重新提炼，生产出了绿色的、蓝色的、黄色的项链、手镯，个个都是独一无二的传世之作。

我们海底材料城还有一个生化车间，那就是把很多的海底生物扑捉住，从它们身上的提起一些少量的活性液体后再将它们放生。有墨鱼的墨汁，发电鱼的眼液，海胆发育中自身丢弃的肠子，章鱼的吸盘，海豚的尿液等。用墨鱼汁做成的烟雾弹，油漆都是非常环保耐用的，最大的好处时可以再回收。而其它海底生物的汁液经过科技人员的研制、分类制作，可以和陆地上的空气结合，形成活性的再生细胞，这些活性细胞就是我的未来学习用品的主要材料，用它们制造出来的学习用品几乎不会坏，可以重复使用，节约了很多的资源。

“噗、噗”，一声象“二踢脚”的响声从远处传来，那是我们爆破人员在海底最深处进行矿产资源的采集。到现场去看，一个小型洞口出现了，里面的礁石中都含有铜、铁、银、金，这可是用我发明的矿产探密器探出来的，只要周围出现了大量矿产品，它就会显示出来具体的方位，然后用我发明的震动小，但爆破力度很大的海底二号爆破弹进行爆破，各种原石就能够采集出来，运回生产线加工提炼后就可以出售了。

说了这么多，你们可能觉得都是胡说八道，在海底怎么生活啊?海里怎么会有淡水和空气?告诉你吧，我们在大海中间建了一个空气加油站，有一个科学家专门负责将海面的空气吸入空气加油站，他每天都用一台二百五十吨的吸气机从海面上吸取空气，然后进行科学分离和转换，把适合海底人们的空气输送到海底城的。至于所需要的淡水，也是空气加油站的科学家将海水通过技术转换，然后通过通向海底的管道输送的，生活在海底城的员工是不用发愁空气和淡水的。

我们海底城还有生产部，那里是食物的.来源，它们种了蔬菜，还养了食用鱼，还对从陆地上传下来食物、蔬菜进行加工，一日三餐搭配的非常科学合理。夜里，海底城有保温系统，当海底温度低于15度时，它便自动开始工作，而且从保温系统预留的散气孔中会喷出空中加油站里科学家输送来的臭氧，防止员工缺钙。海底城的温度控制的非常好，不管是工作还是休息都是非常舒适的。还有模拟的太阳和月亮装置，吸引了两个顽皮的海豚，我给它们起名叫美美和琪琪，它们总是来海底城做客。它们最喜欢的就是月亮球，通常来了后就玩顶球运动，样子可爱极了。它们还会嘴里叼着鱼到餐厅，把鱼甩给厨师老张，把老张做的员工餐吞进肚子里呢?

我们海底城还设有警卫室。里面除了我们进出海底的潜水艇，还备有激光炮、激光枪，电压枪等。警卫都身穿一种防电、防滑、防压带有电击功能的新型潜水服。海底设警卫室主要是用来防止大型海底生物伤害员工的。才建海底城的时候，有一名员工就受到鲨鱼的袭击，被咬掉了一条腿。所以我们的警卫人员主要是对付它们的。因为资金的缘故，我们的海底城设计的不是非常大，我们在每个建筑物的拐角都安装了摄像头，整个海底城还被一层高科技防护膜覆盖，一般的海底生物是闯不进来的。当然，像海豚美美和琪琪是非常聪明的，它们每次都从员工通道里进来，已经把这里当自己的第二个家了，有一次美美竟然睡在了我的小卧室里呢!

未来材料发展方向 篇6

——新城区星级优秀社团评选申报材料

社团名称：肖营小学“未来星”写字社团

2015年1月12日

肖营小学“未来星”写字社团汇报材料

——新城区星级优秀社团评选申报材料

肖营小学 “未来星”写字社团共有成员24名，每周五下午第二、三节定期进行书法练习和书法交流，共同评析创作作品，目前本社团已形成了比较轻松、愉快、和谐的学习氛围。社团成员对书法都有浓厚的兴趣，所学书体全面，以硬笔书法为主，软笔以“个别指导、业余练习”为主，涉及隶书、楷书、行书等。学生平时坚持书写训练，积极创作，在学校、教育主管部门及社会组织的书法评比活动中多次获奖。具体汇报如下：

一、创建宗旨

“未来星”写字社团以“尊重个性,张扬个性,提倡个性,发展个性”为宗旨，旨在丰富学生校园学习生活，满足学生多元的文化需要，在促进学生全面发展的同时，充分挖掘学生的潜能，使学生初步形成某些特长，并不断提高学生在书法艺术等方面的修养，推动肖营小学文化建设，展示学生自强不息、积极向上的精神风貌和学生的艺术特色。

二、机构设置

书法社团社长：韩永震（社长由全体社员推选任命，每届任期一年，负责本社全面工作）

指导老师：韩永震 郭相锋

本团成员组织：根据我校实际，把一至六年级学生采取走班制不分年龄、不分班级自愿参加社团活动。

团长：姬梦雨

副团长：周书全

王俊钶

成员：陈晓雯

陈承豪

孙梦婷

陈紫雅

郭佳森

陈灿阳

李宗捡

陈瑞波

孙海鑫

王克博

陈帅锦

陈豪杰

何军磊

陈科燃

李迎凯

陈培硕

陈攀科

陈明

李小中

杨晓婷

三、日常管理

为确保“未来星”写字社团活动的顺利开展，经社团成员民主讨论决定，特制定了“未来星”写字社团活动日常管理制度，以备全体成员严格遵守，具体如下：

一、凡爱好书法的本校学生，能自觉遵守本社管理制度，并积极参加本社活动的，均可申请入社。

二、社员应严格遵守校规校纪，对违反校规和严重损害本社声誉和利益的社员给予通报批评，严重者取消学习资格。

三、社员有权参加各种社内活动，包括展览、比赛等。

四．每年评选优秀社员，根据其成绩，给予表彰。

五．团长、副团长由全体社员民主推选任命，每届任期一年，社内设辅导教师两名，学生书法社团团长一人，副团长两人。

六．社长由全体社员推选任命，每届任期一年，负责本社全面工作。

七．每周五下午第二节和第三节课举行以练字和书法交流为主的书法社团活动。

八．社团活动期间，社员做到不迟到，不早退，不随意请假，刻苦练习，遵守活动章程。

宋佳一

九、全体社员应保证活动教室的环境卫生，不扔垃圾，不随地吐痰等。并有社员轮流值日，确保室内卫生。

十、社员以学习活动为主，按时完成社团布置的活动任务，如课堂练习书法作业，每周的书法练字内容等，并于活动前及时上交。

四、主要活动、成果及影响

1、每周五下午第二、三节课举行以练字和书法交流为主的书法社团活动。

书法社团习字、创作、交流活动现场图片

（一）书法社团习字、创作、交流活动现场图片

（二）书法社团习字、创作、交流活动现场图片

（三）书法社团习字、创作、交流活动现场图片

（四）书法社团习字、创作、交流活动现场图片

（五）书法社团习字、创作、交流活动现场图片

（六）社团首席指导教师韩永震在活动室指导学生练习书法。

2、每年六

一、元旦举行书法优秀作品评选和展览。

社团成员在2015年元旦书画展中的优秀作品。

3、积极参与学校及上级主管部门组织的书法比赛活动。

社团成员姬梦雨、陈晓雯等在参加中心校组织的现场硬笔书法大赛。

4、积极参与社会组织的书法比赛活动。

未来材料发展方向 篇7

关键词：牙本质粘接剂,全酸蚀粘接剂,自酸蚀粘接剂,玻璃离子粘接剂,粘接强度

随着口腔医学的进步与发展, 口腔粘接技术在口腔医学中发挥了越来越重要的作用[1]。越来越多的患者已经不仅仅要求修复牙体缺损组织的结构和功能, 同时更希望恢复牙齿美观的外形, 并且尽可能长时间的保持而不脱落。这对于牙釉质和牙本质粘接剂是一个不小的挑战[1,2]。特别对于牙本质粘接剂, 由于牙本质特殊的结构, 使树脂充填后不能达到理想的粘接效果;同时过度酸蚀却带来了操作中的技术敏感和粘接边缘微渗漏[3~5]。因此近60年来, 对于牙本质粘接剂的研究一直没有停止过[5]。

1 牙本质粘接剂的发展

第1、2代粘接剂主要利用了粘接剂与牙本质活性基团的化学作用, 而这种化学作用极微弱且不稳定, 遇水容易降解只能产生较低的粘接强度。第3代粘接产品通过含有磷酸酯的底胶软化玷污层, 使树脂单体渗入其中, 形成微机械固位。由于增加了4-甲基丙烯酰氧乙基偏苯三酸酐 (4-META) 、联苯二甲基丙烯酸 (BPDM) 等亲水性的树脂单体, 渗入的深度通常仅局限于玷污层, 与玷污层下方的牙本质层无联系。因此这类粘接剂容易因玷污层的薄弱而发生内聚破坏, 其粘接强度仍然较低[6]。由于第1~3代粘接剂的临床效果很不理想, 现已基本不用。第4~7代粘接剂是目前广泛应用的主流产品, 并且在临床上取得了可喜的效果。

第4代粘接剂于20世纪80年代中期问世, 提出了全酸蚀理论, 采用多瓶多步骤方法, 获得了较为理想的粘接效果。其中的全酸蚀理论和湿粘接理论为以后的牙本质粘接剂提供了理论基础。但由于其操作较为繁琐, 现在已经不常使用。

20世纪90年代有人提出了自酸蚀粘接理论, 从而开发了第5代牙本质粘接剂。其操作简便、省时, 大大降低术后敏感的发生率, 同时也减少了微渗漏的发生, 获得了临床医师及学者的好评[7]。

第6代和第7代粘接剂是在自酸蚀理论基础上, 更加精益求精, 在稳步提升粘接强度的同时, 缩减了临床操作步骤, 开发了单瓶或一步法自酸蚀粘接剂, 是目前临床应用较为广泛的粘接系统[8,9]。

2 牙本质粘接剂作用机制

牙本质粘接剂通过双重作用机制发挥粘接效果:其一, 粘接剂黏附于牙本质表面;其二, 粘接剂同时内衬黏附于复合树脂[10]。粘接剂与树脂之间主要通过抑氧层中残存单体的双键聚合作用。而粘接剂与牙本质之间的粘接主要是通过微机械嵌合机制。这一机制是通过粘接剂中的树脂单体替换了牙本质中的无机牙结构, 而形成许多微孔实现的。这种微机械嵌锁效果的保持主要通过渗透和虹吸作用, 从微观上说, 这一过程被称为“杂化 (Hybridization) ”[11,12]。当使用较强的酸作用于牙本质表面时, 可以观察到暴露的牙本质胶原与粘接剂的树脂单体间形成了复杂的胶原网状结构, 而对于牙釉质来说却形成了简单的酸蚀微孔行的嵌合结构[13]。然而, 近年来自酸蚀粘接剂较常使用温和的酸蚀效果 (pH>2.0) , 不再完全暴露牙本质胶原。取而代之的是一种新的作用机制:即酸性单体与羟基磷灰石中钙形成离子键, 这也解释了弱酸自酸蚀粘接剂表现出的良好的临床粘接效果[14,15]。

3 牙本质粘接剂的临床分类

VanMeerbeek等人在2003年发表文章, 基于粘接理论建议将牙本质粘接剂分为三类:全酸蚀粘接剂、自酸蚀粘接剂和玻璃离子树脂型粘接剂[16]。

3.1 全酸蚀粘接系统

全酸蚀粘接系统包含了至少两个步骤, 在大多数情况下是三步: (1) 用酸蚀剂同时处理牙釉质和牙本质; (2) 涂布底漆; (3) 最后涂布粘接剂[17]。当全酸蚀粘接剂应用于牙本质时, 粘接剂中的磷酸成分完全去除, 几乎完全破坏了牙本质中的羟基磷灰石, 并在牙本质表面形成3~5μm的脱矿层。然后涂布底漆, 改善牙本质表面的润湿性, 使粘接剂渗入脱矿的胶原纤维网架中并与之形成相互缠绕的混合层, 成为连接修复树脂和牙本质的一层过渡结构。混合层与渗入牙本质小管的树脂突一起提供粘接所需的固位力, 但混合层起主要的固位作用[18]。

3.2 自酸蚀粘接系统

自酸蚀粘接系统不再需要全酸蚀粘接中的酸蚀和冲洗过程, 这不仅节约了治疗时间, 同时大大降低了技术敏感, 减少了操作和应用中可能存在的失误[19]。另一个非常重要的优势, 是在自酸蚀粘接系统的应用中树脂的浸润和酸性单体的酸蚀同时发生, 这就使两者之间应用时的差异性大大减小甚至消失。然而不知道的是溶解的羟磷灰石晶体和剩余的混合层残留物的融合所带来的长期影响。底漆中究竟含有多少有机溶剂?这些多余的有机溶剂可能直接破坏粘接完整性, 并导致微渗漏或影响已经浸润的单体的聚合。这一中间层有可能引起亲水性的提高, 从而最终导致水解的发生[20,21]。

自酸蚀粘接剂的酸蚀能力主要归功于酸性单体上连接的一个或多个羧酸或磷酸集团。根据酸蚀程度, 自酸蚀粘接剂可以分为强酸型 (Strong) 和温和型 (Mild) [16]。

3.2.1强酸型自酸蚀粘接剂通常pH值为1或更低。高酸度的结果带来了更深层的脱矿。在牙本质层, 牙本质胶原纤维暴露, 而且几乎所有的羟基磷灰石被溶解[22]。因此, 强酸型自酸蚀粘接剂的基本粘接机制是基于酸性的浸润, 类似于全酸蚀粘接剂。然而, 这一低pH值的自酸蚀粘接剂并没有为牙本质的粘接带来理想的强粘接效果, 而是相对低的粘接强度。这主要是因为强酸的过度酸蚀导致了牙本质层的过度脱矿, 虽然树脂可以嵌入暴露的牙本质小管形成微机械嵌锁作用, 但显然树脂突不能完全到达脱矿了的牙本质底部, 这就导致了部分牙本质层的中空层出现, 从而影响了粘接力。另一方面是粘接剂中的残留溶剂 (水) 在操作过程中不能做到完全清除, 从而影响了粘接强度[16,23]。

3.2.2温和型自酸蚀粘接剂一般pH值在2左右, 而且使牙本质脱矿的深度仅为1μm。这种牙本质的局部脱矿保留了残存的羟基磷灰石仍然附着在胶原纤维, 同时通过混合层也为微机械嵌锁作用提供了足够多的微孔。尽管混合层的厚度要小于全酸蚀粘接剂或强酸型自酸蚀粘接剂, 然而却能获得公认好的粘接力。混合层中羟基磷灰石的存在可能为除物理嵌合以外附加的化学粘接提供了契机。其中以羧酸集团为主的酸性单体4-MET (4-甲基丙烯酰氧乙基偏苯三酸酐) 和以磷酸集团为主的酸性单体phenyl-P (2-丙烯酸氧乙基笨氢磷酸) 和10-MDP (10-丙烯酸氧乙基对氢磷酸) 与剩余羟基磷灰石中的钙产生化学粘接[24]。

3.3 玻璃离子树脂型粘接剂

玻璃离子应该是唯一种自粘接于牙体组织上, 没有额外的对牙体表面的预处理过程。尽管如此, 玻璃离子中较弱的聚链烯酸处理剂也为粘接提供了显著地提高作用。因此, 玻璃离子粘接系统又分为一步法和两步法应用过程。两步法应用系统中的处理过程非常重要, 特别是当用高速手机预备牙体组织后形成了较厚且多层重叠的切削层。一般来说, 这一聚链烯酸处理过程需要10~20s并且轻轻吹干而并不使表面完全脱水[25]。应用处理机后粘接强度的提升应该归因于 (1) 清洁效果:通过预处理松弛了切割牙体时产生的碎屑; (2) 局部的脱矿效果:处理后暴露了粘接区域, 并形成微孔利用微机械嵌锁效果增加粘接强度; (3) 聚链烯酸与残存羟基磷灰石之间的化学反应, 被羟基磷灰石覆盖的胶原纤维网中散在了很多小孔, 深度不超过1μm。而有报道通过透射电子显微镜 (TEM) 观察, 牙本质表面经过聚链烯酸处理后, 并不能完全的将其去除, 而是有接近0.5μm的残留, 称其为“凝胶层 (Gelphase) ”[26]。

玻璃离子粘接系统经过聚链烯酸处理后似乎也形成了一些微孔利于微机械嵌锁作用, 这与温和型自酸蚀粘接剂有了异曲同工的效果。究其根本区别在于玻璃离子粘接系统应用了较高摩尔质量的聚合物;而以树脂为基础的自酸蚀粘接系统建立于酸性的低摩尔质量的单体[27]。

4 牙本质粘接剂的未来展望

牙本质粘接剂经过7代的开发与研究已经相当成熟, 且获得了良好的临床效果。在未来的发展中, 除尽量缩短椅旁操作时间, 简化操作步骤外, 延长粘接剂的有效性和耐久性成了研究的热点[28]。

也有学者通过模拟双壳贝类生物在海水中能够牢牢黏附与固体基质的特性, 作为研究粘接材料不受湿度影响的突破口[29]。

5 总结

新材料改变未来 篇8

新材料是材料工业发展的先导，被世界公认为21世纪高新技术产业和战略性新兴产业的基石，也是各个领域孕育新技术、新产品、新装备的“摇篮”。

石墨烯作为先进碳材料，被美国麦肯锡公司认为是改变世界未来的12项变革性技术之一，也是联合国2013年初认定的人类未来两大领军产业之一。自2004年被发现以来，石墨烯引起了世界各国的研发和投资热潮。石墨烯是目前世界上发现的最薄、最硬的新材料，比金刚石还坚硬，是钢铁机械强度的100倍。此外，石墨烯还具有超强的导电性、导热性、透光性、柔韧性和极高的比表面积等优异特性，有望成为21世纪新材料纪元的引领者和带动者。

《新材料产业“十二五”发展规划》提出，积极开发石墨烯等前沿新材料。业内人士预测，石墨烯在触摸屏、电子器件、储能电池、显示器、传感器、半导体、航天军工、新能源、复合材料、生物医药等领域拥有巨大的市场前景。

此外，被誉为工业界“黑色黄金”的碳纤维，是国民经济和国防建设不可或缺的战略性新材料，也是先进复合材料最重要的增强体之一，技术含量高，辐射面广，带动力强。由于碳纤维又轻又坚硬，其重量不到钢的四分之一，但抗拉强度是钢的10倍，而且具有耐高温、防辐射、耐水、耐腐蚀等优点，所以它广泛应用于航空航天、国防军工、能源装备、海洋工程、交通运输、建筑工程、体育休闲等领域。

对钢铁、铝合金等传统材料的替代，是碳纤维应用推广的主要动力。专家称，“以塑代钢”是21世纪的必然趋势，推进汽车、飞行器、机械设备等产品的轻量化以降低油耗，应对资源和环境的严峻挑战，已成为经济发展的必然趋势。

【石墨烯】产业化应用箭在弦上

自石墨烯问世以来，关于石墨烯的科学研究进展迅速，其产业化应用也在持续升温。美国、欧盟、韩国、日本等都发布或资助了一系列相关研究计划和项目，大力促进石墨烯技术及其应用研究。

中国在石墨烯研究领域与发达国家同处于起跑阶段，文献发表量和专利数量已位居全球首位。而且中国具有石墨资源丰富的天然优势，因此拥有在全球石墨烯及其应用领域占领产业发展制高点的难得机遇。

2013年12月18日，无锡市加快推进石墨烯产业发展新闻发布会在无锡惠山经济开发区召开。会上，无锡市政府发布了《无锡石墨烯产业发展规划纲要（2013～2020年）》（以下简称《规划》）。这是中国地方层面第一部促进石墨烯产业发展的总体规划。

《规划》提出，力争通过5—7年的发展，在无锡建成具有“科研集中、产业集聚、技术创新、带动辐射”等功能的省内领先、国内一流，国际具有一定影响力的石墨烯产业技术研发和应用示范基地。

无锡市委常委、常务副市长黄钦表示，无锡将充分发挥政府有形的手和市场无形的手来推动石墨烯产业示范区的集聚效应，建立起政、产、学、研一体的强强合作体系，力争成为无锡转型发展的典范。

未来，无锡将规划形成惠山经济开发区为无锡石墨烯产业发展示范区核心。惠山经济开发区规划占地面积1100-1300亩，重点建设“一区二中心”。“一区”即无锡石墨烯产业发展示范区，分为研发孵化区、加速发展区、产业应用区和综合配套区四个功能区。“二中心”即“无锡市石墨烯技术及应用研发中心”和已获批筹建为江苏省石墨烯检测重点实验室的“江苏省石墨烯质量监督检验中心”。

无锡市发改委副主任许可介绍说，无锡将利用当地雄厚的产业基础和石墨烯产业先发优势，把石墨烯打造成支柱产业之一。重点发展微电子、超级电容器、透明导电薄膜、导热材料、复合材料、超级催化剂、电线电缆、环保产业等8大领域的研发和应用推广。

到2015年，无锡的石墨烯产业规模将达到50亿元，到2020年，争取突破300亿元。无锡市财政今后两年统一安排2亿元资金，用于支持石墨烯产业发展。

无锡市惠山经济开发区管委会副主任沈伟良透露，对在示范区注册的石墨烯研发团队将提供最高额度80万左右的资金扶持，而且入住企业可以租赁或无偿使用由政府提供的生产检测设备和公共服务平台，研发场地一律免租金，此外，还可享受江苏省和无锡市已公布的其他优惠政策。

根据《规划》，无锡将以重点应用示范项目为突破口，包括石墨烯宏量制备及应用、石墨烯新型显示应用、石墨烯导热膜应用、石墨烯复合材料应用及石墨烯环保吸附材料应用。

中国石墨烯产业技术创新战略联盟秘书长李义春表示，无锡拥有产能和制造技术全国第一的微电子产业、约占全国产值一半的太阳能光伏产业、占据全国产量四分之一的电动车产业以及国内领先的风电产业等，这些产业集群都能与石墨烯有效对接，势必引爆革命性的技术进步和巨大的市场潜能。

目前，无锡集聚了格菲薄膜、第六元素、力合光电、爱维特等一批核心企业。格菲电子研发的国内首条石墨烯传感器生产线正式投产，年产石墨烯透明导电薄膜8万平方米，各类触屏达1000万片。格菲电子已自行研发成功适用于石墨烯薄膜量产的生产设备及工艺，成为国内乃至全球首家拥有独立知识产权、实现石墨烯规模化应用于触摸屏的企业。第六元素已经具有年产50吨石墨烯粉体的生产能力，价格和质量可以满足下游产品的研发应用。力合光电已形成年产1000万部的4英寸手机触摸屏、手机盖板生产线、SENSOR传感器生产线等3大部件生产线。

爱维特成功研制并发售了全国首款双层多点石墨烯触控手机，此款手机具有低碳环保、材质纤硬、清晰通透及触控灵敏的特点，2013年首批试产了两千余台，并在淘宝上销售一空。公司明年将扩大生产至数万台，而且与力合光电共同研发的柔性屏手机有望2014年面世。

近年来，无锡大力支持以石墨烯为代表的新材料产业，在石墨烯技术研发与应用方面走在了全国前列。中国石墨烯产业联盟在国内设立的首个石墨烯产业发展示范区就落户无锡。李义春透露，除无锡外，目前青岛也与联盟签署了战略合作协议，宁波、济宁等地都在落实中。

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2013年12月20日，墨西科技千吨级石墨烯生产线项目首期工程——年产300吨石墨烯规模生产线在宁波慈溪正式落成投产。据墨西科技方面介绍，这是全球最大规模的石墨烯材料生产线，率先突破了石墨烯的低成本量产技术，破解了石墨烯产业化应用过程中品质与成本之间难以兼顾的难题。墨西科技方面称，掌握了将石墨烯制造成本从每克5000元降到每克3元的“独门秘笈”。

宁波市政府对上述项目充满期待，并拟定了“石墨烯产业化应用开发”专项实施方案。按照相关规划，到2016年，宁波市石墨烯相关产业市场规模将达到20亿元。

据了解，上海也将发展石墨烯产业，浦东新区正筹备建立临港石墨烯产业园区，并力争“国家石墨烯检验监测中心”落户浦东。

日前，泰州巨纳新能源有限公司研制的商用石墨烯飞秒光纤激光器（Fiphene）问世，这也是全球首台商用石墨烯飞秒光纤激光器。同时，该激光器还创造了脉冲宽度最短（105fs）和峰值功率最高（70kW）两项石墨烯飞秒光纤激光器世界纪录。

飞秒光纤激光器的应用领域非常广阔，包括激光成像、全息光谱及超快光子学等科研应用，以及激光材料精细加工、激光医疗（如眼科手术）、激光雷达等领域。传统的飞秒光纤激光器核心器件——半导体饱和吸收镜（SESAM）采用半导体生长工艺制备，成本很高，且技术由国外垄断。在飞秒光纤激光器领域，石墨烯被认为是取代SESAM的最佳材料。

“很多人认为，石墨烯产业化的时间还早，我之前讲过两到三年初见成效，现在更明确地告诉大家，产业化大发展的天赐良机到了。”清华大学深圳研究院创始院长冯冠平教授说，而且石墨烯的价格会很快降下来，性能会大幅提升，石墨烯对产业转型升级意义重大。

对此，李义春深有同感，他表示，目前石墨烯研发进展极快，产业化应用大大超出预期。此前预计2020年才能完成的应用，极有可能在2015年就能实现。而石墨烯标准的制定，将引导行业走上健康发展轨道。

在2013年12月8日于江苏泰州召开的中国石墨烯标准化论坛上，中国石墨烯标准化委员会正式成立，共有委员52人，基本涵盖了国内从事石墨烯相关工作的主要专家、学者及企业家。与会代表讨论了石墨烯材料的名词术语、定义及石墨烯标准体系模型和工作路线图。

12月31日，中国石墨烯标准化委员会正式发布中国石墨烯第1号标准“石墨烯材料的名词术语与定义”，并于2014年1月1日起实施。该标准是国内乃至国际上首个明确给出石墨烯关键名词术语和定义的标准。这对行业有序发展以及中国抢占国际石墨烯标准制定的话语权具有非常重要的战略意义。

此外，中国石墨烯研究及检测公共服务平台也在泰州启动，主要为国内相关单位提供专业的石墨烯性能检测与结构表征服务。迄今，石墨烯检验检测平台已分别在泰州、无锡、内蒙古等地建立，形成了互补性、开放性和兼容性的检测网络。

目前，除中国以外，还没有任何国家建立石墨烯行业组织，国际石墨烯标准至今也处于缺位状态，中国石墨烯第1号标准的发布，预示着中国石墨烯标准化工作已经走在世界最前沿。为保持领先优势，联盟还将于2014年8月召开首届国际石墨烯创新大会，并成立国际石墨烯产业创新战略联盟。

随着石墨烯标准的发布、检测平台的建立以及产业链的完善，石墨烯大规模应用指日可待。

【碳纤维】打破垄断赢拐点

碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，其含碳量高于90%，是新一代高性能增强纤维，可用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得。

2005年，全球碳纤维市场仅为9亿美元，2013年或超过100亿美元，预计到2022年有望达到400亿美元，碳纤维复合材料的应用进入全新的时代。

我国是碳纤维需求大国，2011年我国碳纤维市场规模达到6811.22吨，然而，受供应不足的影响，国内碳纤维市场发展较为缓慢。

据专家介绍，我国碳纤维的生产和使用尚处于起步阶段，主要是小丝束，品质接近或达到T300水平，且不稳定，与国外先进水平尚有差距，导致应用受限，市场规模狭小。当前世界发达国家的碳纤维在航空航天、工业应用、体育休闲应用占比分别为22%、61%、17%，而我国应用比例为4%、31%、65%。

国家新材料产业发展战略咨询委员会副主任李克健表示，随着我国由工业大国向工业强国转变，航空航天、汽车和风力发电等领域的技术水平和规模会大幅度提升，碳纤维等新型复合材料的应用领域和消费量也将随之增长。

“对传统材料的替代，关键是要考虑成本因素，如果成本相同，用户愿选择性能更优的碳纤维。” 中国化学纤维工业协会会长端小平说。在降低成本方面，我国碳纤维的研发生产起了主要作用。2008年，当我国企业宣布T300碳纤维实现规模化生产时，这一规格产品的国际价格就由每公斤500元降至120元以下；2012年，当高性能的T700级碳纤维在我国实验成功时，这一规格产品的国际价格又从每公斤400元降至160元。

伴随低成本化趋势，碳纤维在工业领域的应用前景广阔，预计到2020年，我国碳纤维需求量将达到2.2万吨。其中，工业领域的需求将提高至75%。

作为争夺未来国际竞争优势的基础性材料，长期以来，高性能碳纤维的核心技术被西方国家垄断和封锁，我国不仅难以买到高端产品、设备，甚至学术交流也对我国严格保密。一方面，以美日为首的发达国家始终保持对中国碳纤维行业严格的技术封锁，尤其是在聚丙烯腈（PAN）原丝生产技术进口方面，即使我国加入了世界贸易组织，也没有多少改变。长期以来，国外的技术封锁和产品禁运，使我国国防工业和航空产业对相关材料的需求常常陷于“无米之炊”的境地，一些国防工程甚至要通过特殊渠道获取急需的碳纤维材料。

另一方面，世界各大碳纤维生产商加快了产业布局，并开始进入中国市场，导致中国碳纤维企业的压力大增。国外碳纤维主要生产商包括：日本东丽公司、美国卓尔泰克公司、德国西格里集团、日本三菱人造丝公司和美国赫克塞尔公司等。

目前，世界碳纤维年产量约5万吨，PAN基碳纤维约占各种碳纤维材料的80%以上，其中日本东丽、东邦和三菱人造丝3家公司占据了70%以上。其余生产商还有中国台湾的台塑公司，美国的赫克塞尔、卓尔泰克，德国的西格里以及韩国的泰光等。

“虽然国际上一些公司开始向我国出售T300级原丝，但数量有限而且价格昂贵，极大地制约我国碳纤维及其复合材料的应用。”中国复合材料集团董事长兼总经理张定金说，“自主研制生产高性能、高质量的PAN基碳纤维是我国碳纤维工业产业化发展亟待解决的问题。”

日前，传来好消息，江苏省成功打破了国外企业对我国碳纤维产业的垄断。为攻克碳纤维产业化生产的关键技术，江苏恒神纤维材料有限公司组建江苏省PAN基碳纤维工程技术研究中心，致力于开展国产高性能PAN基碳纤维、碳纤维复合材料设计、制造、推广应用。首批产品经权威机构检测认定，碳纤维综合性能指标与国外知名品牌的同类产品没有差别。

据了解，我国碳纤维企业在持续多年投入之后，目前终于实现赢利，这也预示着行业发展出现了拐点。

《新材料产业“十二五”发展规划》提出，加快发展碳纤维等高性能增强纤维，到2015年，碳纤维产能达到1.2万吨，基本满足航空航天、风力发电、运输装备等需求。

为加快碳纤维及其复合材料产业发展，2013年11月，工信部发布了《加快推进碳纤维行业发展行动计划》。该《计划》提出，经过三年努力，初步建立碳纤维及其复合材料产业体系，碳纤维的工业应用市场初具规模。到2020年，我国碳纤维技术创新、产业化能力和综合竞争能力达到国际水平。初步形成2-3家具有国际竞争力的碳纤维大型企业集团以及若干创新能力强、特色鲜明、产业链完善的碳纤维及其复合材料产业集聚区。

政策能量持续释放，创新能力不断提高，一个蓬勃发展的新兴产业正在崛起。