新材料

　　新材料技術(shù)是按照人的意志，通過(guò)物理研究、材料設(shè)計(jì)、材料加工、試驗(yàn)評(píng)價(jià)等一系列研究過(guò)程，創(chuàng)造出能滿足各種需要的新型材料的技術(shù)。

　　結(jié)構(gòu)材料主要是利用它們的強(qiáng)度、韌性、硬度、彈性等機(jī)械性能。如新型陶瓷材料，非晶態(tài)合金 (金屬玻璃) 等。功能材料主要是利用其所具有的電、光、聲、磁、熱等功能和物理效應(yīng)。近幾年，世界上研究、發(fā)展的新材料主要有新金屬材料，精細(xì)陶瓷和光纖等等。

簡(jiǎn)介

　　隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，人們?cè)趥鹘y(tǒng)材料的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)代科技的研究成果，開(kāi)發(fā)出新材料。新材料按組分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料（如陶瓷、砷化鎵半導(dǎo)體等）、有機(jī)高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料四大類。按材料性能分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要是利用材料的力學(xué)和理化性能，以滿足高強(qiáng)度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)某種功能，如半導(dǎo)體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。新材料在國(guó)防建設(shè)上作用重大。例如，超純硅、砷化鎵研制成功，導(dǎo)致大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的誕生，使計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度從每秒幾十萬(wàn)次提高到每秒百億次以上；航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的工作溫度每提高100℃，推力可增大24%；隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使敵方探測(cè)系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)等等。

　　21世紀(jì)科技發(fā)展的主要方向之一是新材料的研制和應(yīng)用。新材料的研究，是人類對(duì)物質(zhì)性質(zhì)認(rèn)識(shí)和應(yīng)用向更深層次的進(jìn)軍。

技術(shù)

　　新材料技術(shù)是按照人的意志，通過(guò)物理研究、材料設(shè)計(jì)、材料加工、試驗(yàn)評(píng)價(jià)等一系列研究過(guò)程，創(chuàng)造出能滿足各種需要的新型材料的技術(shù)。新材料按材料的屬性劃分，有金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料（如陶瓷、砷化鎵半導(dǎo)體等）、有機(jī)高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料四大類。按材料的使用性能性能分，有結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要是利用材料的力學(xué)和理化性能，以滿足高強(qiáng)度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求。隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使敵方探測(cè)系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)，新材料技術(shù)被稱為“發(fā)明之母”和“產(chǎn)業(yè)糧食”。

應(yīng)用

　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)用紡織品新材料不斷地呈現(xiàn)發(fā)展趨勢(shì)，用途也不斷向多種領(lǐng)域擴(kuò)展。一些具有特殊功能的纖維如芳綸、聚苯硫醚、碳纖維等，雖然價(jià)格較貴，但在環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排、阻燃耐高溫等領(lǐng)域仍被市場(chǎng)看好。

　　新材料作為高新技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，應(yīng)用范圍極其廣泛，它同信息技術(shù)、生物技術(shù)一起成為二十一世紀(jì)最重要和最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。同傳統(tǒng)材料一樣，新材料可以從結(jié)構(gòu)組成、功能和應(yīng)用領(lǐng)域等多種不同角度對(duì)其進(jìn)行分類，不同的分類之間相互交叉和嵌套，一般按應(yīng)用領(lǐng)域和當(dāng)今的研究熱點(diǎn)把新材料分為以下的主要領(lǐng)域：

　　電子信息材料、新能源材料、納米材料、先進(jìn)復(fù)合材料、先進(jìn)陶瓷材料、生態(tài)環(huán)境材料、新型功能材料（含高溫超導(dǎo)材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等）、生物醫(yī)用材料、高性能結(jié)構(gòu)材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。

　　阻燃

　　建筑與紡織的聯(lián)姻是最近幾年才有的。將纖維放入混凝土中，起到增強(qiáng)建筑強(qiáng)力、抗老化的效果，已經(jīng)取得了成效，在奧運(yùn)場(chǎng)館的建設(shè)中，這樣的實(shí)例不少。但是，作為建筑行業(yè)使用的防火、阻燃材料紡織品，還沒(méi)有引起足夠的重視。2009年2月9日央視配樓的火災(zāi)人們?nèi)匀挥洃洩q新。這場(chǎng)大火，給國(guó)家和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了嚴(yán)重危害。媒體披露了失火原因系大樓外墻易燃材料——擠塑板遇燃放的煙花引燃起火。擠塑板雖然環(huán)保，但是具有易燃性，過(guò)火極快。使用這種易燃材料，一旦遇到火星，造成的損失就不可避免。在建筑工程領(lǐng)域，為了減少由此造成的損失，世界各國(guó)對(duì)阻燃材料的研究格外重視。一些高性能及高阻燃性的聚合物，包括聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酰亞胺(PEI)、聚苯硫醚（PPS）、聚苯砜（PPSU）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）和改性聚苯醚（PPO）等浮出水面。

　　目前中國(guó)生產(chǎn)和使用最多的是阻燃劑整理織物，包括純棉、純滌綸、純毛、滌棉和各種混紡的耐久性阻燃織物和純棉、粘膠、純滌綸非耐久性洗滌阻燃織物，有識(shí)人士指出，隨著人民生活與環(huán)境條件的不斷改善，人們對(duì)阻燃紡織品性能要求越來(lái)越高，應(yīng)投入人力和資金，加大開(kāi)發(fā)尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)品性和耐磨性的阻燃纖維產(chǎn)品，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。中國(guó)在研制阻燃材料方面投入了大量人力物力，其中產(chǎn)業(yè)用紡織品中阻燃、耐高溫材料受到格外關(guān)注，并成為阻燃纖維發(fā)展的方向和趨勢(shì)。2009年，一項(xiàng)重大科研成果——芳綸1313與耐高溫絕緣紙制備關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化通過(guò)了中國(guó)紡織工業(yè)協(xié)會(huì)組織的專家鑒定，此項(xiàng)成果還獲得中國(guó)紡織工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。

　　全世界芳綸產(chǎn)量在3.1萬(wàn)噸，其中美國(guó)杜邦公司產(chǎn)量最大，為2.5萬(wàn)噸，其次是日本帝人公司，年產(chǎn)2500噸左右。中國(guó)生產(chǎn)芳綸1313的企業(yè)主要有煙臺(tái)氨綸、圣歐集團(tuán)和廣東彩艷股份公司等，年產(chǎn)總量在5000噸~6000噸之間，遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需要。中國(guó)產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會(huì)高級(jí)工程師張艷博士介紹說(shuō)，國(guó)家出臺(tái)的建材下鄉(xiāng)政策，產(chǎn)業(yè)用紡織品可以助一臂之力。一些高性能纖維用于建筑材料，可以起到增強(qiáng)、防火、阻燃的功效。如果可以把這些高性能纖維納入建材下鄉(xiāng)的范圍，就可以擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)用紡織品用途，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)用紡織品市場(chǎng)。

　　低碳

　　環(huán)保低碳是當(dāng)今世界主流，減少碳排放是國(guó)家長(zhǎng)期目標(biāo)。由于聚苯硫醚（PPS）纖維具有耐磨損、高熔點(diǎn)（200度不熔化）和穩(wěn)定性的特征，為工業(yè)除塵首選材料，在中國(guó)煤炭、電力、水泥行業(yè)被廣泛使用，充當(dāng)減排的“尖兵”。有資料顯示，中國(guó)燃煤電力、燃煤鍋爐袋式除塵設(shè)備占到除塵設(shè)備總量不到10%。隨著國(guó)家環(huán)保力度加大，對(duì)袋式除塵技術(shù)優(yōu)勢(shì)的認(rèn)識(shí)也逐步提高，PPS纖維的年需求量將以每年30%以上的速度增長(zhǎng)，市場(chǎng)前景十分廣闊。另外，PPS纖維在城市垃圾焚燒、汽車尾氣除塵、保溫材料、絕緣材料、化工過(guò)濾材料等其它方面的應(yīng)用也十分廣闊，需求量也逐年加大。

重點(diǎn)任務(wù)

綜述

　　按照國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的總體部署，為貫徹落實(shí)新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，做好新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作，建立完善新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特制訂《新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作三年行動(dòng)計(jì)劃》。

加大重點(diǎn)新材料領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)制修訂力度

　　特種金屬功能材料。積極推動(dòng)高純金屬及靶材、稀貴金屬、儲(chǔ)能材料、新型半導(dǎo)體材料、新一代非晶材料、精細(xì)合金等重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，成套、成體系制定并發(fā)布稀土永磁、發(fā)光等功能材料標(biāo)準(zhǔn)，抓緊研制材料性能測(cè)試、成分分析、標(biāo)準(zhǔn)樣品等基礎(chǔ)和方法標(biāo)準(zhǔn)。完成催化材料、靶材等40項(xiàng)重點(diǎn)新材料標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，提出80項(xiàng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)研制計(jì)劃，開(kāi)展5項(xiàng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究。

　　高端金屬結(jié)構(gòu)材料。重點(diǎn)研制高溫合金及耐蝕合金、耐蝕鋼、特種不銹鋼、工模具鋼、軸承鋼、齒輪鋼，軌道交通用鋁合金、特種鎂合金及鈦合金等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步完善金屬材料超聲探傷、無(wú)損檢測(cè)、力學(xué)試驗(yàn)等配套基礎(chǔ)和方法標(biāo)準(zhǔn)。完成核電用鋼、耐蝕合金、鈦合金等30項(xiàng)重點(diǎn)新材料標(biāo) 準(zhǔn)制修訂工作，提出40項(xiàng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)研制計(jì)劃。

　　先進(jìn)高分子材料。制定發(fā)布丁基橡膠等特種橡膠及專用助劑、聚酰胺等工程塑料及制品、電池隔膜、光學(xué)功能薄膜、 特種分離膜及組件、環(huán)境友好型涂料以及功能性化學(xué)品等一批重點(diǎn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，完成測(cè)定方法、通用技術(shù)條件、應(yīng)用規(guī)范 等配套標(biāo)準(zhǔn)制修訂。完成功能薄膜、特種橡膠等領(lǐng)域65項(xiàng)重點(diǎn)新材料標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，提出110項(xiàng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)研制計(jì)劃。

　　新型無(wú)機(jī)非金屬材料。重點(diǎn)研制電光陶瓷、壓電陶瓷、碳化硅陶瓷等先進(jìn)陶瓷，微晶玻璃、高純石英玻璃及專用原料，閃爍晶體、激光晶體等產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，加快材料雜質(zhì)檢測(cè)、 試驗(yàn)方法等配套標(biāo)準(zhǔn)制修訂步伐，強(qiáng)化配套標(biāo)準(zhǔn)研制。完成特種玻璃、氮化硅陶瓷材料等領(lǐng)域50項(xiàng)重點(diǎn)新材料標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，提出30項(xiàng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)研制計(jì)劃， 開(kāi)展5項(xiàng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究。

　　高性能復(fù)合材料。制定完善碳纖維、玄武巖纖維等高性能纖維標(biāo)準(zhǔn)，加快制定發(fā)布纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，積極研制樹(shù)脂基、陶瓷基復(fù)合材料制品標(biāo)準(zhǔn)，研究復(fù)合材料分類方法標(biāo)準(zhǔn)、性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、專用原料標(biāo)準(zhǔn)等配套標(biāo)準(zhǔn)。完成高端玻璃增強(qiáng)纖維等10項(xiàng)重點(diǎn)新材料標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，提出30項(xiàng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)研制計(jì)劃，開(kāi)展10項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究。

　　前沿新材料。及時(shí)開(kāi)展前沿領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究工作，協(xié)調(diào)、優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，重點(diǎn)圍繞納米粉體材料、石墨烯、超導(dǎo)材料及原料、生物材料及制品、智能材料等產(chǎn)品，完成5項(xiàng)重點(diǎn)新材料標(biāo)準(zhǔn)研制工作，提出10項(xiàng)重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)研制計(jì)劃，開(kāi)展30項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研究，緊密跟蹤國(guó)際新材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨 勢(shì)，提前做好標(biāo)準(zhǔn)布局。

積極開(kāi)展重點(diǎn)新材料標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用示范

　　以高強(qiáng)鋼筋、功能性膜材料、特種玻璃、稀有金屬材料、稀土功能材料、復(fù)合材料等領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)為樞紐，面向電子信息、 高端裝備等領(lǐng)域?qū)π虏牧系男枨?，?gòu)建上下游聯(lián)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、良性互動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)制修訂與實(shí)施機(jī)制，提高新材料標(biāo)準(zhǔn)適用性，充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐和引領(lǐng)作用。

　　選擇重點(diǎn)新材料領(lǐng)域，在部分有條件的地區(qū)，開(kāi)展重點(diǎn)新材料標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用示范專項(xiàng)工程。依托部省合作機(jī)制，積極推動(dòng)地方新材料標(biāo)準(zhǔn)化工作，以新材料標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，探索開(kāi)展新材料產(chǎn)品認(rèn)定達(dá)標(biāo)工作。

加快推進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作

　　緊密結(jié)合“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)，抓緊開(kāi)展新材料產(chǎn)業(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析研究，尋找我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的差距。圍繞新材料產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用需求，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，加快轉(zhuǎn)化先進(jìn)、適用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，提升我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平。

　　加強(qiáng)新材料產(chǎn)業(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展趨勢(shì)與動(dòng)態(tài)分析，開(kāi)展新材料產(chǎn)業(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作技術(shù)儲(chǔ)備，建設(shè)新材料國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)提案項(xiàng)目庫(kù)，推動(dòng)自主新材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)走向國(guó)際。鼓勵(lì)有實(shí)力的企業(yè)或單位參與新材料產(chǎn)業(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作，建立國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)溝通平臺(tái)，爭(zhēng)取新材料產(chǎn)業(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作主動(dòng)權(quán)，提升我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

發(fā)展

　　世界材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值以每年約30%的速度增長(zhǎng)，化工新材料、微電子、光電子、新能源成了研究最活躍、發(fā)展最快、最為投資者所看好的新材料領(lǐng)域，材料創(chuàng)新已成為推動(dòng)人類文明進(jìn)步的重要?jiǎng)恿χ?，也促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。

　　化工新材料是國(guó)家重點(diǎn)扶持的低碳經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域新興產(chǎn)業(yè)之一，根據(jù)《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》和《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，化工新材料產(chǎn)業(yè)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè);《石油和化工“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃綱要》提出力爭(zhēng)到2015年，國(guó)內(nèi)高端化工新材料整體技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距縮小到10年左右，達(dá)到本世紀(jì)初國(guó)際先進(jìn)水平;《石化和化學(xué)工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出“十二五”化工新材料發(fā)展重點(diǎn)包括：特種合成橡膠、工程塑料、高性能纖維、氟硅材料、可降解材料、功能性膜材料、功能高分子材料及復(fù)合材料等領(lǐng)域。

　　國(guó)內(nèi)化工新材料市場(chǎng)存在巨大的市場(chǎng)缺口，進(jìn)口量占據(jù)國(guó)內(nèi)大部分市場(chǎng)份額，國(guó)內(nèi)化工新材料整體自給率在56%左右，其中新領(lǐng)域的化工新材料自給率僅為52%，工程塑料和特種橡膠自給率僅為35%和30%。

　　化工新材料產(chǎn)品都會(huì)經(jīng)歷產(chǎn)品毛利率波動(dòng)和進(jìn)口替代率不斷上升的過(guò)程。在化工新材料進(jìn)口替代過(guò)程中，多數(shù)產(chǎn)品供大于求的矛盾不突出，部分產(chǎn)品供不應(yīng)求，掌握核心技術(shù)的企業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張即能獲得與投資成正比的利潤(rùn)，多數(shù)企業(yè)能實(shí)現(xiàn)持續(xù)快速增長(zhǎng)。高壁壘帶來(lái)高的回報(bào)，尖端化工新材料產(chǎn)品毛利率在70%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)大宗化學(xué)品15%左右的行業(yè)平均利潤(rùn)。

類型

復(fù)合新材料

　　復(fù)合新材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強(qiáng)粘土和已使用上百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱。50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強(qiáng)度、高模量纖維能與合成樹(shù)脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復(fù)合，構(gòu)成各具特色的復(fù)合材料。超高分子量聚乙烯纖維的比強(qiáng)度在各種纖維中位居第一，尤其是它的抗化學(xué)試劑侵蝕性能和抗老化性能優(yōu)良。它還具有優(yōu)良的高頻聲納透過(guò)性和耐海水腐蝕性，許多國(guó)家已用它來(lái)制造艦艇的高頻聲納導(dǎo)流罩，大大提高了艦艇的探雷、掃雷能力，在國(guó)內(nèi)思嘉新材料開(kāi)發(fā)的復(fù)合新材料代表了國(guó)內(nèi)的較高水平。除在軍事領(lǐng)域，在汽車制造、船舶制造、醫(yī)療器械、體育運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域超高分子量聚乙烯纖維也有廣闊的應(yīng)用前景。該纖維一經(jīng)問(wèn)世就引起了世界發(fā)達(dá)國(guó)家的極大興趣和重視。

超導(dǎo)材料

　　有些材料當(dāng)溫度下降至某一臨界溫度時(shí)，其電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性，具有這種現(xiàn)象的材料稱為超導(dǎo)材料。超導(dǎo)體的另外一個(gè)特征是：當(dāng)電阻消失時(shí)，磁感應(yīng)線將不能通過(guò)超導(dǎo)體，這種現(xiàn)象稱為抗磁性。

　　一般金屬（例如：銅）的電阻率隨溫度的下降而逐漸減小，當(dāng)溫度接近于0K時(shí)，其電阻達(dá)到某一值。而1919年荷蘭科學(xué)家昂內(nèi)斯用液氦冷卻水銀，當(dāng)溫度下降到4.2K（即-269℃）時(shí)，發(fā)現(xiàn)水銀的電阻完全消失，

　　超導(dǎo)電性和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個(gè)重要特性。使超導(dǎo)體電阻為零的溫度稱為臨界溫度（TC）。超導(dǎo)材料研究的難題是突破“溫度障礙”，即尋找高溫超導(dǎo)材料。

　　以NbTi、Nb3Sn為代表的實(shí)用超導(dǎo)材料已實(shí)現(xiàn)了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導(dǎo)磁體及大型加速器磁體等多個(gè)領(lǐng)域獲得了應(yīng)用；SQUID作為超導(dǎo)體弱電應(yīng)用的典范已在微弱電磁信號(hào)測(cè)量方面起到了重要作用，其靈敏度是其它任何非超導(dǎo)的裝置無(wú)法達(dá)到的。但是，由于常規(guī)低溫超導(dǎo)體的臨界溫度太低，必須在昂貴復(fù)雜的液氦（4.2K）系統(tǒng)中使用，因而嚴(yán)重地限制了低溫超導(dǎo)應(yīng)用的發(fā)展。

　　高溫氧化物超導(dǎo)體的出現(xiàn)，突破了溫度壁壘，把超導(dǎo)應(yīng)用溫度從液氦（ 4.2K）提高到液氮（77K）溫區(qū)。同液氦相比，液氮是一種非常經(jīng)濟(jì)的冷媒，并且具有較高的熱容量，給工程應(yīng)用帶來(lái)了極大的方便。另外，高溫超導(dǎo)體都具有相當(dāng)高的磁性能，能夠用來(lái)產(chǎn)生20T以上的強(qiáng)磁場(chǎng)。

　　超導(dǎo)材料最誘人的應(yīng)用是發(fā)電、輸電和儲(chǔ)能。利用超導(dǎo)材料制作超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的線圈磁體，可以將發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度提高到5~6萬(wàn)高斯，而且?guī)缀鯖](méi)有能量損失，與常規(guī)發(fā)電機(jī)相比，超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量提高5~10倍，發(fā)電效率提高50%；超導(dǎo)輸電線和超導(dǎo)變壓器可以把電力幾乎無(wú)損耗地輸送給用戶，據(jù)統(tǒng)計(jì)，銅或鋁導(dǎo)線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線上，在中國(guó)每年的電力損失達(dá)1000多億度，若改為超導(dǎo)輸電，節(jié)省的電能相當(dāng)于新建數(shù)十個(gè)大型發(fā)電廠；超導(dǎo)磁懸浮列車的工作原理是利用超導(dǎo)材料的抗磁性，將超導(dǎo)材料置于永久磁體（或磁場(chǎng)）的上方，由于超導(dǎo)的抗磁性，磁體的磁力線不能穿過(guò)超導(dǎo)體，磁體（或磁場(chǎng)）和超導(dǎo)體之間會(huì)產(chǎn)生排斥力，使超導(dǎo)體懸浮在上方。利用這種磁懸浮效應(yīng)可以制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車，如上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)的高速列車；用于超導(dǎo)計(jì)算機(jī)，高速計(jì)算機(jī)要求在集成電路芯片上的元件和連接線密集排列，但密集排列的電路在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，若利用電阻接近于零的超導(dǎo)材料制作連接線或超微發(fā)熱的超導(dǎo)器件，則不存在散熱問(wèn)題，可使計(jì)算機(jī)的速度大大提高。

能源材料

　　能源材料主要有太陽(yáng)能電池材料、儲(chǔ)氫材料、固體氧化物電池材料等。

　　太陽(yáng)能電池材料是新能源材料，IBM公司研制的多層復(fù)合太陽(yáng)能電池，轉(zhuǎn)換率高達(dá)40%。

　　氫是無(wú)污染、高效的理想能源，氫的利用關(guān)鍵是氫的儲(chǔ)存與運(yùn)輸，美國(guó)能源部在全部氫能研究經(jīng)費(fèi)中，大約有50%用于儲(chǔ)氫技術(shù)。氫對(duì)一般材料會(huì)產(chǎn)生腐蝕，造成氫脆及其滲漏，在運(yùn)輸中也易爆炸，儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫方式是能與氫結(jié)合形成氫化物，當(dāng)需要時(shí)加熱放氫，放完后又可以繼續(xù)充氫的材料。儲(chǔ)氫材料多為金屬化合物。如LaNi5H、Ti1.2Mn1.6H3等。

　　固體氧化物燃料電池的研究十分活躍，關(guān)鍵是電池材料，如固體電解質(zhì)薄膜和電池陰極材料，還有質(zhì)子交換膜型燃料電池用的有機(jī)質(zhì)子交換膜等。

智能材料

　　智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計(jì)材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一。國(guó)外在智能材料的研發(fā)方面取得很多技術(shù)突破，如英國(guó)宇航公司的導(dǎo)線傳感器，用于測(cè)試飛機(jī)蒙皮上的應(yīng)變與溫度情況；英國(guó)開(kāi)發(fā)出一種快速反應(yīng)形狀記憶合金，壽命期具有百萬(wàn)次循環(huán)，且輸出功率高，以它作制動(dòng)器時(shí)、反應(yīng)時(shí)間僅為10分鐘；形狀記憶合金還已成功在應(yīng)用于衛(wèi)星天線等、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

　　另外，還有壓電材料、磁致伸縮材料、導(dǎo)電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅(qū)動(dòng)組件材料等功能材料。

磁性材料

　　磁性材料可分為軟磁材料和硬磁材料二類。

　　1．軟磁材料

　　是指那些易于磁化并可反復(fù)磁化的材料，但當(dāng)磁場(chǎng)去除后，磁性即隨之消失。這類材料的特性標(biāo)志是：磁導(dǎo)率（μ=B/H）高，即在磁場(chǎng)中很容易被磁化，并很快達(dá)到高的磁化強(qiáng)度；但當(dāng)磁場(chǎng)消失時(shí)，其剩磁很小。這種材料在電子技術(shù)中廣泛應(yīng)用于高頻技術(shù)。如磁芯、磁頭、存儲(chǔ)器磁芯；在強(qiáng)電技術(shù)中可用于制作變壓器、開(kāi)關(guān)繼電器等。常用的軟磁體有鐵硅合金、鐵鎳合金、非晶金屬。

　　Fe-（3%~4%）Si的鐵硅合金是最常用的軟磁材料，常用作低頻變壓器、電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)的鐵芯；鐵鎳合金的性能比鐵硅合金好，典型代表材料為坡莫合金（Permalloy），其成分為79%Ni-21%Fe，坡莫合金具有高的磁導(dǎo)率（磁導(dǎo)率μ為鐵硅合金的10~20倍）、低的損耗；并且在弱磁場(chǎng)中具有高的磁導(dǎo)率和低的矯頑力，廣泛用于電訊工業(yè)、電子計(jì)算機(jī)和控制系統(tǒng)方面，是重要的電子材料；非晶金屬（金屬玻璃）與一般金屬的不同點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)為非晶體。它們是由Fe、Co、Ni及半金屬元素B、Si 所組成，其生產(chǎn)工藝要點(diǎn)是采用極快的速度使金屬液冷卻，使固態(tài)金屬獲得原子無(wú)規(guī)則排列的非晶體結(jié)構(gòu)。非晶金屬具有非常優(yōu)良的磁性能，它們已用于低能耗的變壓器、磁性傳感器、記錄磁頭等。另外，有的非晶金屬具有優(yōu)良的耐蝕性，有的非晶金屬具有強(qiáng)度高、韌性好的特點(diǎn)。

　　2．永磁材料（硬磁材料）

　　永磁材料經(jīng)磁化后，去除外磁場(chǎng)仍保留磁性，其性能特點(diǎn)是具有高的剩磁、高的矯頑力。利用此特性可制造永久磁鐵，可把它作為磁源。如常見(jiàn)的指南針、儀表、微電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、錄音機(jī)、電話及醫(yī)療等方面。永磁材料包括鐵氧體和金屬永磁材料兩類。

　　鐵氧體的用量大、應(yīng)用廣泛、價(jià)格低，但磁性能一般，用于一般要求的永磁體。

　　金屬永磁材料中，最早使用的是高碳鋼，但磁性能較差。高性能永磁材料的品種有鋁鎳鈷（Al-Ni-Co）和鐵鉻鈷（Fe-Cr-Co）；稀土永磁，如較早的稀土鈷（Re-Co）合金（主要品種有利用粉末冶金技術(shù)制成的SmCo5和Sm2Co17）廣泛采用的釹鐵硼（Nd-Fe-B）稀土永磁，釹鐵硼磁體不僅性能優(yōu)，而且不含稀缺元素鈷，所以成為高性能永磁材料的代表，已用于高性能揚(yáng)聲器、電子水表、核磁共振儀、微電機(jī)、汽車啟動(dòng)電機(jī)等。

納米材料

　　納米本是一個(gè)尺度，納米科學(xué)技術(shù)是一個(gè)融科學(xué)前沿的高技術(shù)于一體的完整體系，它的基本涵義是在納米尺寸范圍內(nèi)認(rèn)識(shí)和改造自然，通過(guò)直接操作和安排原子、分子創(chuàng)新物質(zhì)。納米科技主要包括：納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米力學(xué)七個(gè)方面。

　　納米材料是納米科技領(lǐng)域中最富活力、研究?jī)?nèi)涵十分豐富的科學(xué)分支。用納米來(lái)命名材料是20世紀(jì)80年代，納米材料是指由納米顆粒構(gòu)成的固體材料，其中納米顆粒的尺寸最多不超過(guò)100納米。納米材料的制備與合成技術(shù)是當(dāng)前主要的研究方向，雖然在樣品的合成上取得了一些進(jìn)展，但至今仍不能制備出大量的塊狀樣品，因此研究納米材料的制備對(duì)其應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。

　　1．納米材料的性能

　　物化性能 納米顆粒的熔點(diǎn)和晶化溫度比常規(guī)粉末低得多，這是由于納米顆粒的表面能高、活性大，熔化時(shí)消耗的能量少，如一般鉛的熔點(diǎn)為600K，而20nm的鉛微粒熔點(diǎn)低于288K；納米金屬微粒在低溫下呈現(xiàn)電絕緣性；鈉米微粒具有極強(qiáng)的吸光性，因此各種納米微粒粉末幾乎都呈黑色；納米材料具有奇異的磁性，主要表現(xiàn)在不同粒徑的納米微粒具有不同的磁性能，當(dāng)微粒的尺寸高于某一臨界尺寸時(shí)，呈現(xiàn)出高的矯頑力，而低于某一尺寸時(shí)，矯頑力很小，例如，粒徑為85nm的鎳粒，矯頑力很高，而粒徑小于15nm的鎳微粒矯頑力接近于零；納米顆粒具有大的比表面積，其表面化學(xué)活性遠(yuǎn)大于正常粉末，因此原來(lái)化學(xué)惰性的金屬鉑制成納米微粒（鉑黑）后卻變?yōu)榛钚詷O好的催化劑。

　　擴(kuò)散及燒結(jié)性能 納米結(jié)構(gòu)材料的擴(kuò)散率是普通狀態(tài)下晶格擴(kuò)散率的1014~1020倍，是晶界擴(kuò)散率的102~104倍，因此納米結(jié)構(gòu)材料可以在較低的溫度下進(jìn)行有效的摻雜，可以在較低的溫度下使不混溶金屬形成新的合金相。擴(kuò)散能力提高的另一個(gè)結(jié)果是可以使納米結(jié)構(gòu)材料的燒結(jié)溫度大大降低，因此在較低溫度下燒結(jié)就能達(dá)到致密化的目的。

　　力學(xué)性能 納米材料與普通材料相比，力學(xué)性能有顯著的變化，一些材料的強(qiáng)度和硬度成倍地提高；納米材料還表現(xiàn)出超塑性狀態(tài)，即斷裂前產(chǎn)生很大的伸長(zhǎng)量。

　　2．納米材料的應(yīng)用

　　納米金屬：如納米鐵材料，是由6納米的鐵晶體壓制而成的，較之普通鐵強(qiáng)度提高12倍，硬度提高2~3個(gè)數(shù)量級(jí)，利用納米鐵材料，可以制造出高強(qiáng)度和高韌性的特殊鋼材。對(duì)于高熔點(diǎn)難成形的金屬，只要將其加工成納米粉末，即可在較低的溫度下將其熔化，制成耐高溫的元件，用于研制新一代高速發(fā)動(dòng)機(jī)中承受超高溫的材料。

　　“納米球”潤(rùn)滑劑：全稱 “原子自組裝納米球固體潤(rùn)滑劑”，是具有二十面體原子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的鋁基合金 成分并采用獨(dú)特的納米制備工藝加工而成的納米級(jí)潤(rùn)滑劑。采用高速氣流粉碎技術(shù)，精確控制添加劑的顆粒粒度，可在摩擦表面形成新表面，對(duì)機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生修復(fù)作用。其成分設(shè)計(jì)及制備工藝具有創(chuàng)新性，填補(bǔ)了潤(rùn)滑油合金基添加劑的空白技術(shù)。在機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)加入納米球，可以起到節(jié)省燃油、修復(fù)磨損表面、增強(qiáng)機(jī)車動(dòng)力、降低噪音、減少污染物排放、保護(hù)環(huán)境的作用。

　　納米陶瓷：首先利用納米粉末可使陶瓷的燒結(jié)溫度下降，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，同時(shí)，納米陶瓷具有良好的塑性甚至能夠具有超塑性，解決了普通陶瓷韌性不足的弱點(diǎn)，大大拓展了陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　納米碳管 納米碳管的直徑只有1.4nm，僅為計(jì)算機(jī)微處理器芯片上最細(xì)電路線寬的1%，其質(zhì)量是同體積鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的100倍，納米碳管將成為未來(lái)高能纖維的首選材料，并廣泛用于制造超微導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)及納米級(jí)電子線路。

　　納米催化劑 由于納米材料的表面積大大增加，而且表面結(jié)構(gòu)也發(fā)生很大變化，使表面活性增強(qiáng)，所以可以將納米材料用作催化劑，如超細(xì)的硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸藥的有效催化劑；超細(xì)的鉑粉、碳化鎢粉是高效的氫化催化劑；超細(xì)的銀粉可以為乙烯氧化的催化劑；用超細(xì)的Fe3O4微粒做催化劑可以在低溫下將CO2分解為碳和水；在火箭燃料中添加少量的鎳粉便能成倍地提高燃燒的效率。

　　量子元件 制造量子元件，首先要開(kāi)發(fā)量子箱。量子箱是直徑約10納米的微小構(gòu)造，當(dāng)把電子關(guān)在這樣的箱子里，就會(huì)因量子效應(yīng)使電子有異乎尋常的表現(xiàn)，利用這一現(xiàn)象便可制成量子元件，量子元件主要是通過(guò)控制電子波動(dòng)的相位來(lái)進(jìn)行工作的，從而它能夠?qū)崿F(xiàn)更高的響應(yīng)速度和更低的電力消耗。另外，量子元件還可以使元件的體積大大縮小，使電路大為簡(jiǎn)化，因此，量子元件的興起將導(dǎo)致一場(chǎng)電子技術(shù)革命。人們期待著利用量子元件在21世紀(jì)制造出16GB（吉字節(jié)）的DRAM，這樣的存儲(chǔ)器芯片足以存放10億個(gè)漢字的信息。

　　中國(guó)已經(jīng)研制出一種用納米技術(shù)制造的乳化劑，以一定比例加入汽油后，可使像桑塔納一類的轎車降低10%左右的耗油量；納米材料在室溫條件下具有優(yōu)異的儲(chǔ)氫能力，在室溫常壓下，約2/3的氫能可以從這些納米材料中得以釋放，可以不用昂貴的超低溫液氫儲(chǔ)存裝置。

種類

　　新材料包括哪些種類？　　

　　新材料是指通過(guò)新設(shè)計(jì)、新技術(shù)、新裝備等的綜合開(kāi)發(fā)應(yīng)用，制備出具有先進(jìn)性能或特殊功能的關(guān)鍵材料。新材料的種類繁多，可以從不同的角度進(jìn)行分類。以下是從幾個(gè)常見(jiàn)角度對(duì)新材料種類的歸納：

一、按結(jié)構(gòu)組成分類

　　金屬材料：包括特種金屬功能材料（如新型半導(dǎo)體材料、稀貴金屬、精細(xì)合金等）和高端金屬結(jié)構(gòu)材料（如工模具鋼、軸承鋼、特種鎂合金、鈦合金、耐蝕鋼、特種不銹鋼等）。

　　無(wú)機(jī)非金屬材料：包括新型無(wú)機(jī)非金屬材料（如微晶玻璃、壓電陶瓷、碳化硅陶瓷、閃爍晶體、激光晶體等）和新型陶瓷材料（如結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷）。

　　有機(jī)高分子材料：包括先進(jìn)高分子材料（如光學(xué)功能薄膜、專用助劑、聚酰胺、電池隔膜、丁基橡膠等）和化工新材料（如有機(jī)硅、有機(jī)氟、工程塑料及塑料合金、特種橡膠、特種纖維、特種涂料、制冷劑等）。

　　先進(jìn)復(fù)合材料：包括高性能復(fù)合材料（如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、碳纖維、玄武巖纖維等）和復(fù)合新材料（如碳纖維、石墨纖維、硼纖維等高模量纖維，以及芳綸纖維、碳化硅纖維、合成樹(shù)脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體等）。

二、按材料性能分類

　　結(jié)構(gòu)材料：主要是利用材料的力學(xué)和理化性能，以滿足高強(qiáng)度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求。如超級(jí)鋼、耐高溫耐磨耐腐蝕材料、特種鋼等。

　　功能材料：主要是利用材料具有的電、磁、聲、光熱等效應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)某種功能。如半導(dǎo)體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。

三、按用途和性質(zhì)分類

　　根據(jù)《中國(guó)新材料產(chǎn)品與技術(shù)指導(dǎo)目錄》，新材料產(chǎn)品可分為新型金屬材料、新型建筑材料、新型化工材料、電子信息材料、生物醫(yī)用材料、新型能源材料、納米及粉體材料、新型復(fù)合材料、新型稀土材料、高性能陶瓷材料、新型碳材料、新材料制備技術(shù)與設(shè)備等十多類具體技術(shù)領(lǐng)域。例如：

　　電子信息材料：包括微電子材料（如晶圓、封裝料、光刻膠等）和光電子材料（如光棒光纖、光器件、光盤等）。

　　新能源材料：包括太陽(yáng)能電池材料、儲(chǔ)氫材料、固體氧化物電池材料等。其中，儲(chǔ)氫材料能與氫結(jié)合形成氫化物，用于氫的儲(chǔ)存與運(yùn)輸。

　　納米材料：當(dāng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元小到納米量級(jí)時(shí)，其性質(zhì)會(huì)發(fā)生重大變化，不僅可以大大改善材料性能，甚至?xí)行滦阅芑蛐?yīng)。

　　生物醫(yī)用材料：包括植入材料、人工組織、血液過(guò)濾材料、縫合材料等，用于醫(yī)療健康和生命科學(xué)領(lǐng)域。

四、其他分類方式

　　前沿新材料：包括石墨烯、超導(dǎo)材料、智能材料、生物材料等。這些材料具有獨(dú)特的性能和廣泛的應(yīng)用前景，是當(dāng)前新材料研究的熱點(diǎn)。

　　生態(tài)環(huán)境材料：包括環(huán)境工程材料、綠色包裝材料、可降解材料、環(huán)境替代材料等，用于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域。

　　綜上所述，新材料的種類非常豐富，涵蓋了金屬、無(wú)機(jī)非金屬、有機(jī)高分子、復(fù)合材料等多個(gè)領(lǐng)域，并具有多種性能和應(yīng)用場(chǎng)景。隨著科技的不斷發(fā)展，新材料的種類和應(yīng)用范圍還將不斷擴(kuò)大。