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        人類已知的十大Z強韌材料

        2020-05-09

        人類已知的十大Z強韌材料

        01

        石墨烯Graphene

         

        簡介: 石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀二維平面薄膜,是從石墨中剝離的單層片狀結構,也是目前已知Z薄的一種新材料??估瓘姸群蛷椥阅A糠謩e為125Gpa和1.1TPa,其強度為普通鋼的100倍,用石墨烯制成的包裝袋,可以承受大約2噸的重量,是目前已知的強度1大的材料。

         

        發展趨勢:2010年諾貝爾物理學獎獲得以后,全球石墨烯專利申請開始急劇增加,未來有望在電子、儲能、催化劑、傳感器、光電透明薄膜、超強復合材料以及生物醫療等眾多領域應用。

         

        主要研究公司:Graphene Technologies、GrapheneIndustries、XG Sciences、大富科技、東旭光電、中國寶安、ST烯碳、寶泰隆、方大碳素等。

         

        02

        碳納米管 Carbon Nanotube

         

        簡介:碳納米管是一種呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管的一維量子材料,可以看做是石墨烯片層卷曲而成,按照石墨烯片的層數可分為:單壁碳納米管(SWCNT)和多壁碳納米管(MWCNTs)。碳納米管具有良好的力學性能,抗拉強度達到50~200GPa,是鋼的100倍,密度卻只有鋼的1/6,至少比常規石墨纖維高一個數量級;它的彈性模量可達1TPa,與金剛石的彈性模量相當,約為鋼的5倍。

         

        發展趨勢:90年代發現以來,碳納米管相關產業蓬勃發展,大量用于制造復合材料和薄膜、透明導體、熱界面、防彈衣、風渦輪機葉、功能器件的電極和催化劑載體等。

         

        主要研究公司:Bayer Materials Science AG, Toray Industries Inc., Unidym. Inc., 深圳納米港有限公司、深圳烯灣科技有限公司、山東大展碳納米管有限公司、深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司等。

         

        03

        金屬玻璃 Metallic Glass

         

        簡介:金屬玻璃又稱非晶態金屬,通常為合金,具有非晶態結構和玻璃態結構,這種雙重結構決定了其擁有晶態金屬和玻璃許多無法企及的性質,如良好的導電性,高強度,高彈性,更耐磨和腐蝕。金屬玻璃的強度高于鋼,硬度超過高硬工具鋼。

         

        發展趨勢:超級強力、彈力和磁力特質,且較為大塊,保持固體而不會在高溫下結晶的金屬玻璃,主要在引用在航天領域及軍用武器。

         

        主要研究公司及機構:Glassimetal Technology Inc.,日本東北大學金屬材料研究所,美國加州理工學院等。

         

        04

        超高分子量聚乙烯纖維UHMWPE

         

        簡介:超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE)是由相對分子質量在100萬到500萬的聚乙烯紡成的纖維,是目前世界上強度1高與比重Z輕的纖維,其強度比鋼絲高15倍,但是很輕,Z多可比芳綸等材料輕40%。

         

        發展趨勢:從繩索、系纜和繩網,到生命防護應用、高性能紡織品、復合材料、層壓材料,應用范圍極其廣泛。未來5年和10年內世界UHMWPE的年需求量將分別在6萬噸和10萬噸。

         

        主要研究公司:荷蘭DSM公司,美國Honeywell公司,日本三井化學,上海斯瑞聚合體科技有限公司,湖南中泰特種裝備有限責任公司,寧波大成新材料股份有限公司等。

         

        05

        氮化硼納米管 Boron Nitride Nanotubes

         

        簡介:氮化硼和碳一樣,可以形成單原子層薄片,將其卷曲之后便可形成納米管。氮化硼納米管自身的強度和碳納米管相當,但是其真正的優勢來自于當其和高分子材料結合時,它可以牢牢粘在聚合物材料上。氮化硼納米管材料的強度都比碳納米管的強度高,比PMMA界面高30%左右,而比環氧樹脂高20%左右。

         

        發展趨勢:氮化硼納米管具有光性能、優良的機械和熱導性質,并能經受高溫,而且,能吸收中子輻射,成為聚合物、陶瓷和金屬復合材料的機械或熱強化的有效添加劑。氮化硼納米管額外的應用包括作為防護盾,電絕緣體和傳感器。

         

        主要研究公司: 美國BNNT LLC., 武漢化工新材料工業技術研究院有限責任公司等。

         

        06

        朗斯代爾石Lonsdaleite

         

        簡介:朗斯代爾石由美國地質學家朗斯代爾在一個隕石坑發現,并定義為六方晶系隕石鉆石,它與鉆石一樣,都是由碳原子構成,但它們的碳原子卻以不同形狀排列,經過模擬實驗發現,朗斯代爾石的抗壓能力比鉆石高出58%。

        07

        金剛石 Diamond

         

        簡介:金剛石是目前在地球上發現的眾多天然存在中Z堅硬的物質,是碳元素的同素異形體。金剛石硬度為摩氏硬度1高級第十級,顯微硬度10000kg/mm2,比石英高1000倍,比剛玉高150倍。

         

        發展趨勢:金剛石在工業上應用十分廣泛,主要集中在金剛石刀具,拉絲模用金剛石,金剛石鉆頭,近十多年來,中國生產金剛石工具的企業發展很快,年銷售收入增長率高達15%。

         

        主要研究公司:日本富士華,Tyrolit,Saint Gobain, 山特維克, 日本往友,黃河旋風,豫金剛石,四方達等。

         

        08

        氣凝膠 Aerogel

         

        簡介:Aerogel氣凝膠是一種固體物質形態,世界上密度Z小的固體。密度為3kg/每立方米。氣凝膠貌似“弱不禁風”,其實非常堅固耐用。它可以承受相當于自身質量幾千倍的壓力,在溫度達到1200攝氏度時才會熔化。

         

        發展趨勢:氣凝膠在熱學、光學、電學、力學和聲學等領域顯示許多奇特的性能,可作為保溫隔熱材料、ICF以及X光激光靶、催化劑、吸附劑、各類電子器件等等具有性能材料。

         

        主要研究公司及機構:德國巴斯夫公司、德國維爾茲堡大學、美國勞倫茲·利物莫爾國家實驗室,法國蒙彼利埃材料研究中心,納諾科技有限公司,光訂購埃力生高新科技有限公司,弘大科技(北京)股份公司。

        09

        碳化硅 Silicon carbide

         

        簡介:碳化硅在大自然中為天然礦物莫桑石,或者用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑等原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅硬度很大,摩氏硬度為9.5級,僅次于世界上Z硬的金剛石,具有優良的導熱性能,是一種半導體,高溫時能抗氧化。

         

        發展趨勢:碳化硅作為第三代半導體材料的典型代表,受到半導體下游企業的青睞,利用碳化硅單晶襯底和外延材料制作的電力電子器件可在高電壓,高頻率環境下工作,性能優勢突出,產業前景廣闊。

         

        主要研究公司及機構:Silicon Carbide Products Inc., 美國Cree公司,河北同光晶體有限公司、中國科學院半導體研究所、廈門芯光潤澤科技有限公司等

         

        10

        達爾文吠蛛絲 Darwin’sdark spider

        簡介:據報道,科學家在馬達加斯加島發現蜘蛛新物種達爾文吠蛛,能編織出世界上第1大、也是Z堅實的蛛網,這種蜘蛛織出的蛛網寬度達25米,是迄今為止研究過的Z強生物材料,是相同尺寸的凱夫拉纖維強度的10倍。




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