21世纪新材料
新一代钢铁材料_超级钢
2003 年成长性最好的润滑油企业
2003 年统一石化在市场和品牌建设上创下令人瞩目和称奇 的佳绩 : 2003 年统一销售车用小包装润滑油产品 17 万吨 , 同比 增长 58 % ; 销售额达到 12. 68 亿元 , 同比增长 90 % ; 全国零售商 数达到 13000 家 , 同比增加了 37 % ; 盲点市场同比降低了 18 % , 最远的西藏拉萨 、日喀则都有统一润滑油的经销点 ; 产品结构更 符合市场发展需要 , 最见功夫和利润的高端产品销售额增长了 300 % ,而低档产品比重则由去年的 15 %下降到 5 %以下 。
2003 年 , 统一高档润滑油除获得德国大众 、宝马 、保时捷原 厂认证外 , 还获得奔驰 、沃尔沃 、曼 、斯堪尼亚 、雷诺 、马克 、康明 斯 、东风等世界著名制造商认可 ; 在 OEM 领域 , 统一润滑油获得 了东风商用车第一季度 40 %的装车用油份额 , 并获得一汽轿车 售后服务用油认可 , 同时成为东安发动机公司出厂装机用油 , 东 风柳州风行装车及售后用油 , 取得了华北柴油机 、淮海发动机 、 陕汽斯太尔 、少林客车等 17 家国内车厂的 OEM 用油资格认可 。
玄武岩连续纤维—21世纪的新材料
取 代玻璃 纤维 和 金属 。用玄武 岩纤 维 制造 的复合 材 料 可 以替代钢 材 和传 统的增 强塑料 。
性 能 玄 武 岩 纤 维 玻 璃 纤 维
很 高 （ 氏硬 度 ５ ９ ）因此 具 有优 异 的耐磨性 ， 奠 ～度 ， 常 用 作铺 路 和建筑 材料 。 同时 ， 因具有 良好 的热性 能 ， 它 已广泛 用 作 制造 矿 物棉 的原 料 ，产 品用 于绝热 、
得 的复 合材 料 ，可大 幅度 提 高 其 耐磨性 、硬 度 、 强 度 、 热 和耐水性 能 。实验 对 比结果 表 明 ， 耐 在不饱 和 聚 酯树 脂 中添 加 ３ ５ ｗ ） ％一 ％（ｔ的纳 米 ＳＯ ， 耐磨 性 ｉ 其
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玄武岩连续纤维岫 ２ 世纪的新材料 １
叶鼎 铨
玄 武岩是 一 种硬 而致密 的深 色火 山岩 ，几 乎存 在 于 每一个 国家 。这 种岩石 是 由地壳 上升 时从 深处 冒出的熔 岩 凝 固形 成 的 ， 矿 藏 常 常覆 盖 成 千上 万 其 平 方公 里 的面积 。玄 武 岩密度 为２８ ２９ ／ ｍ ， 度 ． ． ｃ 硬 — ｇ
刘 德 勤 国家建筑材料工业科教委
１ 在树 脂基 复台 材料 中的应 用
增加 ； 耐水性 提高 了５ 多 ， 倍 耐热性能 也 大幅提 高 在聚 酯 中加 入 纳 米 材料 所 形 成 的纳 米 复合 聚
高科技材料有哪些
高科技材料有哪些
首先，碳纳米管是一种典型的高科技材料。
碳纳米管具有极高的导电性和导热性，同时还具有很高的强度和韧性。
由于其独特的结构和性能，碳纳米管被广泛应用于电子器件、纳米材料增强等领域，被誉为21世纪的“黑金”。
其次，石墨烯也是备受关注的高科技材料之一。
石墨烯是由碳原子以二维晶格
排列而成的单层薄膜，具有极高的导电性和光学透明性，同时还具有超高的机械强度和柔韧性。
石墨烯在电子器件、光电器件、传感器等领域有着广泛的应用前景，被誉为“未来材料之王”。
另外，金属玻璃也是一种备受瞩目的高科技材料。
金属玻璃具有非晶结构，具
有优异的力学性能、磁性能和耐腐蚀性能，同时还具有较高的弹性模量和屈服强度。
金属玻璃在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用前景，被誉为“21世纪的新材料明星”。
此外，纳米材料也是当前备受关注的高科技材料之一。
纳米材料具有尺寸小、
比表面积大、量子尺寸效应显著等特点，具有独特的光电、磁电、力学等性能。
纳米材料在电子器件、光电器件、生物医药等领域有着广泛的应用前景，被誉为“未来科技的基石”。
综上所述，高科技材料包括碳纳米管、石墨烯、金属玻璃、纳米材料等，它们
在电子器件、光电器件、航空航天、生物医药等领域有着广泛的应用前景，是推动科技进步和产业发展的重要引擎。
随着科技的不断进步和创新，相信高科技材料将会迎来更加美好的发展前景。
新材料行业的发展优势
新材料行业的发展优势
新材料行业是21世纪新型产业发展的重点领域之一，具有以下发展优势：
1.科学技术支撑，技术创新能力强。
新材料行业依赖于先进科技的支撑，拥有一批高水平的科研团队和研发中心，可以不断进行技术创新、开发新产品。
2. 市场需求广泛，市场前景广阔。
新材料行业广泛应用于汽车、建筑、航空、电子、医疗等领域，以其优异的性能及功能得到了广泛应用。
未来还有更多的市场空间等待新材料行业的拓展。
3. 资源丰富，技术门槛高。
新材料行业需要大量的稀有金属、工程塑料等原材料，而这些原材料的产业链相对较为单一，技术门槛也较高，能够降低市场竞争对手的数量，提高企业的市场地位。
4. 政策环境有利，政府支持力度大。
随着国家对高新技术产业的重视，新材料行业得到了政策环境的支持，政府在税收、投资、培育企业等方面提供了很大的支持力度，为新材料行业的发展提供了良好的政策保障。
总之，新材料行业具有较强的市场竞争力和技术实力，未来有望成为国民经济发展的重要支柱产业。
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化学气相沉积(CVD)金刚石技术及产业分析——21世纪新材料CVD金刚石
法 的技 术特 点是 投 资少 、 技术 相对 简 单 、 长速度 快 （ 生 可达 ｌ ５“ｍ／ 、 ～ｌ ｈ）
验 研究 阶段 向实 际应 用 的工业 化 、 市 场 化方 向转 变 随着 技 术进 步和 工艺 的完 善 ， Ｖ 金刚石 产品质量 的稳 定 Ｃ Ｄ
天、 电子 、 通讯 、 波 等 多学 科 领域 ， 微
２． 功 率 （ 大 ６０～ １ ） 波 ０ｋＷ 微 ０ （ ＡＣＶＤ） ＭＰ ＣＶＤ 刚 石 制备 方 法 金
大功率 （０ Ｗ ） ６ｋ ￣ Ｃ Ｄ技术是另 Ｖ
饰原 料具有重大 的意义。 所示为大 图２ 功率 微波 法 （ Ａ ＶＤ） ＶＤ金刚石 ＭＰ Ｃ Ｃ
３ 电弧等离子体喷射（ Ｃ Ａｒ ｌｓ ａ ． Ｄ ｃｐａ ｍ
ｊ ｔ Ｃ Ｄ）Ｃ ｓ Ｖ ＶＤ金刚石 制备 方法
品 已经 开始 进行 市 场销售 。 以美 国卡 内基研 究所地球物理 实 验 室 、 拉 巴马州 大学物 理系 及Ｅ 公 阿 ６ 司 为代 表所 研究 的 结果 显示 ， 采用 微
上 ， 方法在涂层 中的应用最为成 功， 该
代表 性 的企 业 有 著 名 的美 国 Ｓ Ｐ３、
图 ２ 大 功率 微波 （ ＭＰＡｃＶＤ）设备 （ 左侧 是美 国设 备 图 ，右 侧是 德国设 备囝 ）
新彻料产业
Ｎ ８２０ Ｏ． ０ ８
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到 更多 更广 泛 的应用 。
波等 离 子 体 Ｃ Ｄ设备 可 实 现 金 刚石 Ｖ
单 晶高速 外 延生 长 ， 沉 积速 度和 质 其
量 分别 达 到 １ ０ ０ ｍ／ｈ １ ０ Ｏ ～２ ０ ￣ １ 克 ３ 拉 。 为卡 内基研 究所利用 外延生长 图５ 技 术生产 的 单晶金 刚石 。 目前 ， ＣＶＤ单 晶金 刚石 的主要还
面向21世纪的新一代钢铁材料超低碳贝氏体钢及其焊接材料
天 津 大 学 材 料 学 院
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专 家视 点 ・
超 低 碳 贝 氏 体 钢 及 其 焊 接 材 料
天 津 大 学 材 料 学 院
马 成 勇 田 志 凌 杜 则 裕
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钢 铁 研 究 总 院 结 构 材 料 研 究 所
管 、大 型 工 程 机 械 、海 上 采 油 平 台 、低 温 压 力 容 和 减 小 珠 光 体 组 织 的 片 间距 来 实 现 强 韧 化 。 由于 采 器 、大 型 高 性 能 舰 船 等 ，要 求 钢 材 的 强 度 和 安 全 使 用 微 合 金 控 轧 工 艺 ，少 珠 光 体 钢 的强 韧 化 水 平 取 得 用 寿 命 成 倍 提 高 。为 实 现 这 一 目标 ，世 界 各 国都 在 了许 多 新 的进 展 。但 是 普 遍 认 为 ，在 保 证 高 韧 性 和 良好 焊 接 性 的条 件 下 ，少 珠 光 体 钢 强 度 的 极 限 水 平 竞相研究开 发新型钢铁 材料 。
别 是 钢 铁 材 料 仍 然 具 有 强 大 的 生 命 力 。 钢 铁 材 料 具 中碳 含 量 降 低 所 损 失 的强 度 。 ③ 控 制 轧 制 与 控 制 冷
21世纪的新材料——泡沫金属与泡沫陶瓷
２１世纪的新材料——泡沫金属与泡沫陶瓷进入二十一世纪，可持续发展已成为全人类共同关注的话题，我国政府高度重视可持续发展，将可持续发展确定为国家的重大发展战略。
如何开发新能源和新材料、减少已有能源与材料的消耗，是其中一个重要方面，已成为科技工作者共同努力的新课题，泡沫材料的开发就是在这种大背景下提出的。
泡沫材料按材料性质分为泡沫金属材料和泡沫陶瓷材料，按使用状态又可分为泡沫结构材料和泡沫功能材料。
一、轻质泡沫金属材料泡沫金属材料是八十年代后期国际上迅速发展起来的一种物理功能与结构一体化的新型工程材料。
多孔结构和金属特征使其得以具备其他实芯材料未有的功能，如防震、吸声、隔声、阻燃、屏蔽、耐候、耐湿、质轻、可渗透性等，在航空航天、交通运输、建筑、能源等高技术领域具有广阔的应用前景。
泡沫金属材料的制备方法大致可分为以下几种：（1）粉末冶金法，又可分为松散烧结和反应烧结两种；（2）渗流法；（3）喷射沉积法；（4）熔体发泡法。
在上述众多的制备方法中，除特殊要求外，作为工业大生产最有前途的是熔体发泡法，它的工艺简单，成本低廉。
熔体发泡法技术难点在于选择合适的金属发泡剂，一般要求发泡剂在金属熔点附近能迅速起泡。
世界泡沫金属材料技术开发具有两大热点，即泡沫镍和泡沫铝的开发。
泡沫镍的制备技术目前已很成熟，国内外均有不少厂家进行大批量连续化生产，如国内的长沙力元等，主要作为电池的极板材料应用于镍氢电池领域。
但随着世界锂离子电池的迅速发展，镍氢电池在世界可充电二次电池市场的需求已日趋饱和，因此泡沫镍的市场需求增长幅度逐年减缓。
泡沫铝制备技术则在航空航天、交通运输等行业的发展以及这些产业对综合性能优异的材料的巨大需求下得以迅速地发展，主要有合金气体发泡、合金发泡剂混合搅拌、金属及发泡剂混熔固结、熔融金属高压渗透等。
泡沫铝是一种高孔隙率、宏孔多孔材料。
它不仅具有优良的机械阻尼、消声降噪和电磁屏蔽等性能，而且具有轻便、坚固、耐热、美观等特点，在一些发达国家已经商品化，广泛地应用在噪声防护、电磁屏蔽、建筑装饰、吸能缓冲、医用植体、分离工程、生物工程以及国防高科技等领域。
石墨烯原材料
石墨烯原材料石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体材料，具有出色的导电性、热导性和机械性能，被誉为21世纪的“黑金”。
作为石墨烯的原材料，石墨矿石是其最主要的来源之一。
石墨矿石是一种含碳量高达80%以上的矿石，主要成分是石墨，同时还含有少量的杂质。
石墨矿石通常以天然石墨、胶片石墨和晶体石墨等形式存在。
在石墨矿石中提取石墨烯，首先需要对石墨矿石进行粉碎、浮选等物理化学方法的处理，然后经过高温等条件下的化学氧化、还原等反应，最终得到石墨烯。
除了石墨矿石外，石墨烯的原材料还包括石墨烯氧化物和石墨烯衍生物。
石墨烯氧化物是一种由石墨烯和氧原子构成的化合物，通常是通过氧化石墨烯的方法得到的。
石墨烯衍生物则是指通过对石墨烯进行功能化改性，形成不同性质和用途的新材料。
这些衍生物可以是石墨烯的氧化物、硫化物、氮化物等多种形式。
在石墨烯的生产过程中，选择合适的原材料对于石墨烯的质量和性能至关重要。
石墨矿石作为石墨烯的主要原材料之一，其质量和纯度直接影响着石墨烯的最终性能。
因此，在石墨烯的生产中，需要对石墨矿石进行严格的筛选和加工，以保证石墨烯的质量。
在石墨烯的应用领域中，石墨烯的原材料选择也是至关重要的。
不同的原材料可以制备出具有不同性能和用途的石墨烯制品，如导电材料、柔性显示器、超级电容器等。
因此，在石墨烯的应用中，需要根据具体的需求选择合适的原材料，并进行相应的加工和改性，以满足不同领域的需求。
总的来说，石墨烯的原材料包括石墨矿石、石墨烯氧化物和石墨烯衍生物等多种形式。
这些原材料在石墨烯的生产和应用中起着至关重要的作用，对于石墨烯的质量和性能具有重要影响。
因此，在石墨烯产业的发展中，需要加大对石墨烯原材料的研究和开发，不断提高石墨烯的质量和性能，推动石墨烯产业的健康发展。
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三、航空航天新材料的发展趋向
新材料应用的发展趋向向尖端领域迈进
新型航空航天器(尤其是军用航空航天武 器)的高性能、高推重比和高可靠性要求新材 料具有耐高温或低温 长寿命(或重复使用)、 轻质 低成本等一系列特性，复杂苛刻的应用 要求激励新材料技术必须登上更高的阶梯 如 美国为加速NASP的研制进程，组织了由5家 公司构成的聪台体，开发5种新型材誊=}今后 航空航天新材料将更多地向民用扩展。例如， 美国复合材料在民用运输机结构重量中的比 例至2000年将上升到65呖 。日前欧洲和日 本已将复合材料的市场转向民用飞机和民用 工程， 建筑、体育用品等民用领域中去。
张立同.flv 陶瓷基复合材料 张立同.flv
陶瓷基复合材料具有高的模量、很高的耐热性和耐蚀性及优于陶瓷的韧性， 主要可用于飞机发动机涡轮进口端部件，航天或空天飞机机体热结构部件等， 使 用温度口可达1 400-- 1 700℃ 。这类复合材料日前处于开发阶段，接体主要包括 碳化硅， 氮化硅等。在生产方而法国居世界领先地位。所研制的碳／碳化硅(C／ Sic)和碳化硅／碳化硅(Sic／SIC)拟用于海尔梅斯(Hermes) 航天飞机机体盖板防 热结构。 陶瓷基复台材料的今后发展方向主要包括： 大量生产聚合物转化的陶瓷基体； 发展耐高温陶瓷纤维、·高强度陶瓷纤维和晶须；发展工艺、降低制造成本； 实 现加工自动化， 发展一体化设计
碳纤维与碳纤维复合材料
新科技三分钟《碳纤维复合材料》 新科技三分钟《碳纤维复合材料》.flv
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般 在90％ 以上。它是由有机母体纤维(粘胶、沥青、聚丙烯腈等含碳量较高、在热处 理过程中不熔融的化学纤维)经预氧化、碳化、石墨化等工艺制成。其主要用途是与 树脂、金属、陶瓷、水泥等基体复合，做成结构材料。碳纤维增强树脂基复合材料 (CFRP)为典型代表，其比强度、比模量等性能是现有结构材料中最高的。碳纤维在 20世纪50—60年代工业化，是应宇航工业对耐烧蚀和轻质高强材料的迫切需求发展 起来的。目前，有粘胶基、沥青基和聚丙烯腈(PAN)基三种原料体系的碳纤维，粘 胶基和沥青基碳纤维用途较单一，产量有限，PAN基碳纤维由于生产工艺较简单， 产品力学和高温性能优异，而且兼有良好的结构和功能特性，发展较快，已成为高 性能碳纤维发展和应用最主要和占绝对优势的品种，是当前碳纤维的主流，其产量 占90％ 左右。碳纤维主要用于高性能结构及功能复合材料，在航空、航天、兵器、 船舶及核工业等国防领域具有不可替代的作用，同时广泛用于体育休闲用品和产业 领域，是世界各国高度蕈视的战略性基础材料。
二、航空航天新材料的最新进展和发展趋向
高性能环氧复材应用亮点
适应航空、航天、军工等高科技领域的需要而发展起来的环氧树脂 高性能复合材料，已成为制造飞机、导弹、火箭、卫星及航天飞机的 关键性材料. 神五、神五航天器应用了大量高性能环氧树脂复合材料，航空航 天成为环氧树脂复合材料应用亮点，除该材料具有可靠的性能外，还 在于其本身重量很轻，能以最小动力将飞船送上天。高性能环氧树脂 复合材料最早是在各种飞机上展现功能的，美国20世纪60年代就开始 应用硼/环氧复合材料作飞机蒙皮、操作面等，由于硼纤维造价太贵， 70年代转向碳/环氧复合材料并得到快速发展。大致可分为3个发展阶 段，第1阶段应用于受力不大的构件，如各类操纵面、舵面、扰流片、 副翼、口盖、阻力板、起落架舱门、发动机罩等次结构上；第2阶段应 用于承力大的结构件上，如安定面、全动平尾和主受力结构机翼等； 第3阶段应用于复杂受力结构，如机身、中央翼盒等，一般可减重20～ 30%。目前军机上复合材料用量已达结构重量的25%左右，占到机体 表面积的80%。我国于1978年首次将碳—玻/环氧复合材料用于强—5 型飞机的进气道侧壁，20世纪80年代在多种军机上成功地将C/EP用作 垂直安定面、舵面、全动平尾和机翼受力盒段壁板等主结构件。
我国研制成功新型轻质航空航天材料.flv 新型高温高强度铝合金我国研制成功新型轻质航空航天材料.flv
在A1-SFe基体中加入Ce、 Mo、W 、Zr、V、Si等元素， 采用快速凝固技术，可太大提高铝合金的使用温度。最 近美国联合信号公司研制出8009台金，使用温度为 400℃，在318℃时最大抗拉强度仍可达276MPa， 可望用 于飞机、航能 罩复使用的关键在于轨道器返同地面时 不被烧蚀轨道器再入托气 时，机翼前绿的温度会高达 l500V，其它温度屉低处世高选600“C．而机身材料铝蒙 皮的温度蛀高不得超过350C轨道器采用4种外部绝热材 料．园地制宜给各个部位 同的保护。头部和机强前缘用 碳基石墨织物的垒碳复合材料．外层甩经化学处理后的 碳化硅 最窖易产生高温的区域用耐高温附瓷防热瓦屏蔽 陶瓷防热瓦体内90％是空气．质量非常轻．放任手里感 觉就像章了一块泡沫塑料．而且它散热特SⅡ快 轨道器 上共贴有近30000片陶瓷肪热瓦．每片面积 6 方英寸。
航空航天上的新材料
材料科学与工程学院 2009级五班 2009级五班 王林200900150215 王林200900150215
一 、前言
近年来新材料层出不穷， 近年来新材料层出不穷，材料是社会发展的物 质基础和先导，而新材料则是社会进步的里程碑。 质基础和先导，而新材料则是社会进步的里程碑。 材料技术一直是世界各国科技发展规划之中的一个 十分重要的领域，它与信息技术、生物技术、 十分重要的领域，它与信息技术、生物技术、能源 技术一起， 技术一起，被公认为是当今社会及今后相当长时间 内总揽人类全局的高技术。 内总揽人类全局的高技术。由于新材料在功能方面 的优越性，它已被广泛地应用到航空航天领域当中。 的优越性，它已被广泛地应用到航空航天领域当中。 下面，我们就看一下新材料在航空航天领域的应用。 下面，我们就看一下新材料在航空航天领域的应用。
新型电子材料和光学材料
当代微电子学和光学技术的发展在很大程度上依赖于新型电子材料和光学材料技术 的进步。化合物半导体材料给微电子和光学技术带来了新的希望，主要包括砷化镓(GaAs)、 砷镓铝(A1GaAs)、砷辣锢(InGaA~)、碲镉汞(HgCdTe)、礴化锢(InP)、礴砷镓铟 (InGaAsP)、锑化铟(InSb)等“ ．目前最有希望替代硅的是GaAs“”。欧溯认为InP比GaAs 纯度更高。HgCdTe是多光谱和高性能红外探测材料““ ”。目前美国正在寻求HgCdTe 的替代物，开发碲锰汞 (H~MnTe)和碲锌汞(HgZnTe)。超导材料近年来获得较大突破，新 型氧化物高温超导体(HTS，T。高达125K)材料发展更为迅速。美国科学界普遍认为，高 c超导材料在航天和电子学方面的应用前景极为乐观，特别是空间极易满足i00—140K的低 温，可使超导体首次得以方便地用F航天器内， 预计将在2^v3年内进行首次空间实验。采 用超导电子技术可以把超高速、超级计算机装于飞机和航天器内，这是要求巨大功率和庞 大冷却系统的常规半导体技术所无法做到的。据报遭，近期在块状、多晶HTS材料方面己 取得进展。目前在世界超导领域中，美、日居领先地位并将继续保持， 原苏联在HTS方 面也取得新进展。氟化物玻璃红外光纤材料是目前超低损耗光纤的核心， 以氟化锫(ZrF) 为主体的玻璃将成为下一代通信、制导光纤的主要材料 据认为，氟化物被璃距实用化目 标尚远，美 日、荚、法等国正加紧研究。此外，非晶态番金(又称金属玻璃)是异军突起的 磁性功能材料“”。
新材料技术的发展趋向
向结椅材料和功能材料并重、大力开发非金 属材料的方向控展； 向重点领域突破向高性能、耐极端环境、多 功能的材料方向发展； 向新概念、新设计 新工艺的方向发展。
四、结束语
新材料已经或将要为航 空航天的发展作出重要的贡 献，其作用无法替代。谁能 更快地开发和应用具有特定 性能的新材料，谁就拥有最 强大的技术潜力。展望未来， 航空航天新材料将会朝着多 用途，高性能，新工艺、低 成本和新概念的方向发展。
碳／碳复合材料
碳／碳复合材料主要特点是经防氧化处理后可在很高温度 (164942760℃)下m保持其性能(温度、模量和耐烧蚀性)， 因而 是一种理想的热结构材料， 可用于飞机刹车片，火箭喷管，航天 飞机、空天飞机或其他高超音速飞行器机体热结构， 面板， 发 动机高温构件等。碳／碳复台材料的今后发展方向主要包括：发 展高密度碳慕体： 发展高性能碳纤维， 发展预浸、编织、加工 工艺： 发展抗氧化保护体系：改进涡轮发动机构件和航天器热屏 蔽的性能 。