就像鋼鐵和塑料帶動(dòng)了制造業(yè)的革命,新發(fā)現的超級材料都具有非常迷人的性質(zhì),以及具備廣泛的應用,它們將重塑未來(lái)。下面我們盤(pán)點(diǎn)一些最有前景的未來(lái)超級材料的性質(zhì)和用途。
1、石墨烯
石墨烯是一種由碳原子組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨烯是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料,同時(shí)擁有極小的電阻率。因此被期待可以用來(lái)發(fā)展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或電晶體。
用途:從所有科技消費品,到生物工程,再到能量?jì)Υ妫ǔ咝щ姵兀?br />
2、空氣合金
空氣合金具有極其低的密度,要比水要輕100倍,并且可以承受超過(guò)它們自身20000倍的重量,這使它們成為地球上最輕的固體材料。這種材料同時(shí)具有超絕緣性,不僅絕熱絕冷,而且隔音效果也非常好。
用途:大規模建設、飛船、太空服以及火箭技術(shù)。(事實(shí)上,NASA已經(jīng)研發(fā)出了一種超薄易彎曲的空氣合金,在太空服和火箭技術(shù)上可以得到充分應用。)
3、熱電材料
熱電材料是一種能將電能與熱能交互轉換的材料,此種材料能夠在足夠的溫差下產(chǎn)生電動(dòng)勢,達到以熱生電的現象。熱電材料可使廢熱能轉換為電能,可能提高能源效率或作為一種替代能源。天然礦物質(zhì)黝銅礦和方鈷礦都可以作為熱電材料,而且制造成本低廉。
用途:應用于航天器的能量轉換,以及耗能較大的機器,比如汽車(chē)、冰箱和CPU散熱器等。
4、透明鋁
在《星際旅行IV:搶救未來(lái)》中,斯考特將24世紀的“透明鋁”技術(shù)帶回了20世紀?,F在該項技術(shù)或許要提早實(shí)現了??茖W(xué)家并沒(méi)有找到讓金屬鋁變透明的方法,而是開(kāi)發(fā)了一種能達到類(lèi)似強度的透明鋁基陶瓷。這種物質(zhì)是一種氮氧化鋁,硬度是鋼鐵的3倍多,石英鏡片的4倍多,藍寶石的85%。
用途:透明裝甲(防彈玻璃)、紅外圓頂(太空船/太空站)、摩天樓和駕駛艙。
5、碳納米管
碳納米管是碳原子組成的長(cháng)鏈,它們被在化學(xué)上稱(chēng)為最強的化學(xué)鍵sp2鍵連接在一起,甚至比組成鉆石的sp3鍵都要強。碳納米管擁有許多突出的物理性質(zhì),例如極高的拉伸強度和彈性電子傳輸(非常適合于電子學(xué)應用)。
用途:唯一能被用來(lái)建造太空電梯的材料。
6、過(guò)渡金屬硫化物
它們具有相當簡(jiǎn)單的二維結構。鉬或鎢等過(guò)渡金屬原子的單排結構(上圖黑色),夾在同樣薄的硫或硒元素層(上圖黃色)之間。過(guò)渡金屬硫化物非常薄、透明和靈活,是極好的半導體。
用途:制作軟性電子(可彎曲屏幕)、數字電路、量子通訊,以及能源儲存。
資料來(lái)源:中國機械工程學(xué)會(huì )
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