近年來材料新趨勢還有哪些？

新材料的前景

目前我國與國外新材料水平相比還存在很大的差異。未來新材料領(lǐng)域的發(fā)展方向主要有新能源材料、半導(dǎo)體材料、輕量化材料、高分子材料、納米材料、生物材料、及結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。

在政策的扶持下，中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景巨大。材料行業(yè)作為一國工業(yè)體系的基礎(chǔ)，其關(guān)系著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。未來的增長方式會(huì)向綠色化、高端化、智能化方向轉(zhuǎn)型升級，新材料前景非常樂觀。

未來我國新材料產(chǎn)業(yè)還將面臨更大挑戰(zhàn)。隨著人力財(cái)力的投入加上政策護(hù)航與企業(yè)配合齊頭并進(jìn)，我相信我國新材料產(chǎn)業(yè)將由大國向強(qiáng)國突破、走向高質(zhì)量發(fā)展的時(shí)代。

材料信息學(xué)

如今，大公司采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的材料方法，并通過信息學(xué)和計(jì)算技術(shù)原理以及ML和AI進(jìn)行增強(qiáng)。這使他們能夠以細(xì)致的方式排列和建模材料數(shù)據(jù)。除了優(yōu)化從復(fù)雜材料數(shù)據(jù)中可靠地獲得科學(xué)見解的能力外，信息學(xué)還加快了研發(fā)的時(shí)間表，節(jié)省了時(shí)間和勞動(dòng)力。

有機(jī)電子、電池組合物、增材制造合金、聚氨酯配方以及納米材料開發(fā)都是材料信息學(xué)可以產(chǎn)生直接影響的應(yīng)用。廣泛的材料用例意味著從電子制造商到化學(xué)公司都可以看到材料信息學(xué)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

哈佛大學(xué)的清潔能源計(jì)劃，把太陽能電池的分子材料作為主要的研究重點(diǎn)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)來預(yù)測模擬物質(zhì)的實(shí)際屬性。IBM公司和哈佛大學(xué)聯(lián)合公布了最大的太陽能電池材料數(shù)據(jù)庫，大約包含兩百三十萬個(gè)備選材料，為太陽能電池材料的研究提供了數(shù)據(jù)支持。

Intel公司和三星公司將人工智能技術(shù)與材料大數(shù)據(jù)融合，用于相變存儲(chǔ)合金和高介電材料研究。

總部位于美國的初創(chuàng)公司Kebotix為材料研究開發(fā)了一種自動(dòng)駕駛實(shí)驗(yàn)室解決方案，以加速新材料的探索。這家初創(chuàng)公司利用大數(shù)據(jù)、基于人工智能的決策、專用機(jī)器人和方便的界面來簡化科學(xué)家的周期。Kebotix對應(yīng)對可持續(xù)性，公共衛(wèi)生和危險(xiǎn)工業(yè)物質(zhì)方面的挑戰(zhàn)特別感興趣。

石墨烯2D材料

納米技術(shù)的突破使材料科學(xué)公司能夠配置2D或單層材料的途徑。2D材料具有固有的導(dǎo)熱性和機(jī)械強(qiáng)度，賦予工業(yè)應(yīng)用增強(qiáng)的功能。然而，大多數(shù)2D材料，如鍺烯、硅烯、錫烯和磷烯，仍在開發(fā)中，不包括石墨烯。作為第一種成功商業(yè)化的2D材料，石墨烯提高了拉伸強(qiáng)度、片內(nèi)強(qiáng)度、表面耐久性、電子遷移率、柔韌性和耐熱性。使用石墨烯的行業(yè)包括電子顯示器、超級電容器、汽車、建筑涂料和塑料制造。

2004年，第一個(gè)要合成的2D材料是石墨烯。石墨烯是一種碳同素異形體，由厚度為0.14 nm的單層碳原子組成。它們形成一個(gè)二維六邊形矩陣，允許電子以非常高的速度移動(dòng)通過石墨烯，從而賦予其出色的導(dǎo)熱性。石墨烯也是高度透明的：它僅吸收可見光譜中約2％的入射光。

現(xiàn)在已有很多產(chǎn)品和設(shè)備，通過石墨烯改善了性能。例如，石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電率使得華為手機(jī)Mate20的電池充電速度變得更快。福特公司也選擇使用大量的石墨烯，把車身改裝得更為堅(jiān)硬。

離子工業(yè)制造石墨烯材料。澳大利亞初創(chuàng)公司Ionic Industries渴望彌合石墨烯研究與開發(fā)其商業(yè)應(yīng)用之間的差距。該創(chuàng)業(yè)公司融合了石墨烯和氧化石墨烯制造的專業(yè)知識和專利工藝。Ionic Industries專門從事用于水處理和納濾以及儲(chǔ)能的石墨烯添加劑。

表面工程

工業(yè)表面暴露在持續(xù)的磨損、腐蝕、紫外線和其他有害因素中，需要具有更高耐用性的涂層。這對于保護(hù)汽車、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、船舶和制造業(yè)資產(chǎn)以及提高生產(chǎn)力至關(guān)重要。此外，工程創(chuàng)新提供了賦予表面疏水性和全疏性、自清潔和平滑特性的可能性。

SolCold開發(fā)抗斯托克斯熒光技術(shù)。以色列初創(chuàng)公司SolCold開發(fā)了一種基于納米過濾器和主動(dòng)冷卻涂料的表面改性解決方案。利用抗斯托克斯熒光技術(shù)，這家初創(chuàng)公司將來自太陽的熱量和輻射轉(zhuǎn)化為低成本的冷卻系統(tǒng)。這家初創(chuàng)公司的技術(shù)在太陽能活動(dòng)和傳熱之間建立了反向關(guān)系。該解決方案迎合了運(yùn)輸、建筑、農(nóng)業(yè)和紡織行業(yè)的需求。

OPUS材料提供定制材料技術(shù)?？偛课挥谟某鮿?chuàng)公司OPUS Materials為航空航天，移動(dòng)，海洋和可再生能源行業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的防污和自清潔涂料。該初創(chuàng)公司的解決方案改善了燃料消耗和氣流，減少了腐蝕，并優(yōu)化了材料效率。此外，OPUS材料允許通過設(shè)計(jì)創(chuàng)建涂層材料，并支持建立相應(yīng)的供應(yīng)鏈。

物料管理4.0

工業(yè) 4.0 正在推動(dòng)其在物料管理、處理和加工方面的實(shí)踐的實(shí)施。從自主采礦和先進(jìn)的自動(dòng)化制造到機(jī)器人操作和云計(jì)算，材料行業(yè)正在迅速數(shù)字化和互聯(lián)。因此，新材料的開發(fā)與通過第四代工業(yè)技術(shù)的工業(yè)適應(yīng)并行。

加拿大OffWorld公司目前在世界各國銷售自主工業(yè)采礦機(jī)器人。該公司的革命性系統(tǒng)使采礦現(xiàn)場（包括極端或未開采的礦體）的智能多機(jī)器人操作成為可能。

INTSITE促進(jìn)采礦場地優(yōu)化。以色列初創(chuàng)公司INTSITE打算通過一套人工智能增強(qiáng)的自動(dòng)化解決方案來解決物料搬運(yùn)和采礦效率低下的問題。這家初創(chuàng)公司優(yōu)化了運(yùn)動(dòng)軌跡、機(jī)器對機(jī)器通信和機(jī)器視覺算法。此外，INTSITE的互聯(lián)自主重型機(jī)械使現(xiàn)場所有者能夠提高物料搬運(yùn)生產(chǎn)率和組織效率。

Seriforge實(shí)現(xiàn)碳纖維的大規(guī)模定制?？偛课挥诿绹某鮿?chuàng)公司Seriforge自動(dòng)化碳纖維制造，以實(shí)現(xiàn)高批量生產(chǎn)率和快速周期時(shí)間。這家初創(chuàng)公司的專利縫合和凈成形預(yù)成型程序允許碳纖維零件的可擴(kuò)展制造。

審核編輯 ：李倩