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改变世界的新材料

发布时间2024-05-05  编辑:admin  点击:[0]

我们正在经历第四次工业革命,这是人类文明史上继蒸汽技术革命、电力技术革命、信息技术革命之后又一次重大飞跃,新计算技术、物联网技术、人工智能、先进材料、生物技术、空间技术等取得了空前快速的发展。其中材料科学的发展进步,深刻影响着我们的衣、食、住、用、行。

“刀枪不入”的碳纳米管

碳纳米管是由呈六边形排列的碳原子构成的一维纳米材料,它与金刚石、石墨、富勒烯(一种完全由碳组成的中空成分)等一样同属于碳家族成员。这种由碳原子层卷曲而成的碳管,管壁厚度只有几纳米,管直径也只有几纳米至几十纳米,几万个并排起来才有人的一根头发丝粗。

碳纳米管号称“超级纤维”,它的密度仅为钢的1/6,但抗拉强度却是钢的100倍。用碳纳米管制成高强度碳纤维材料,再用这种材料生产出轻便且能“刀枪不入”的防弹背心,即使是武侠小说《射雕英雄传》中桃花岛的镇岛之宝“软猬甲”,也不能与之媲美。

碳纳米管因其独特的结构和物理化学性质,成为最有前景的新材料之一,在信息储存、电子器件、储能、航空航天等领域具有广泛的应用。

能够“呼吸”的贮氢合金

贮氢合金是在一定温度和压力下,能可逆地吸收和释放氢的合金。它仿佛能呼吸一样,可以吸入和呼出氢气。

因此,可以采用贮氢合金来储能,为航天器、潜艇、燃料电池汽车等提供动力。更重要的是,它储氢密度高、能源损耗低,且不需要庞大而笨重的钢制容器,使用、存储和运输都极为安全方便。

在未来的能源结构中,氢能是最具发展潜力的清洁能源之一,会“呼吸”的贮氢合金有望为人类“呼出”一个低碳环保、绿色亮丽的生态环境!

“百变大咖”的电致变色材料

电致变色材料在外电压驱动下,其光学属性能够发生可逆和持久稳固的变化,外观上则表现为颜色和透明度的可逆变化。究其原理,主要是透明导电层、电解质层、离子存储层等相互配合,实现变色功能。

在手机领域,人们就曾使用电致变色材料——只要轻轻敲击,即可实现手机外壳变色,还可以自定义颜色。在建筑方面,使用电致变色玻璃制成的窗户,能根据温度、日照自动调节颜色和透光度,可实时保护隐私,还能带来冬暖夏凉的效果。电致变色材料还可用于生产防眩目后视镜、飞机舷窗、汽车天窗等。

新成果层出不穷,新材料日新月异。在材料科学领域里,人类正在不断创造奇迹,未来也会创造出更多奇迹,让我们拭目以待!

(作者单位:中南大学化学化工学院)转自学习强国

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