盘点未来十大最具潜力新材料——石墨烯

　　《新材料产业“十二五”规划》为许多的材料在中国未来的发展指明了方向，理财周报本期将沉淀前段时间一直以来材料科学的调查研究精华，为跨越三个阶段的新材料研究列出期终榜单。

　　本期梳理的十大未来最具潜力的材料，包括：石墨烯、碳纤维、轻型合金、碳纳米管、超导材料、半导体材料、功能薄膜、智能材料、生物材料、特种玻璃。

　　【石墨烯】

　　石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪。”

　　有趣的是，石墨烯诞生并没有使用“高大上”的科学技术，而是由英国曼彻斯特大学的两位科学家用透明胶带从石墨晶体上“粘”出来的。

　　石墨烯目前最有潜力的是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。据相关专家分析，用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。而近日，美国麻省理工学院的科学家通过研究发现，在特定情况下，石墨烯能够被转化成具有独特功能的拓扑绝缘体。这一研究发现，有望带来一种制造量子计算机的新方法。

　　其次，石墨烯能助力超级电容器、锂离子电池的发展。据相关资料显示，加入石墨烯材料，同等体积的电容可扩充5倍以上的容量，而锂电池电极中加入石墨烯则可大幅度提高其导电性能。此外，石墨烯还可应用于电路、触摸屏、基因测序以及制造出羽翼般超轻型飞机、超坚韧防弹衣等领域。

　　【碳纤维】

　　随着低碳经济的不断发展，碳纤维产品的需求也将不断攀升。碳纤维强度大、密度低、线膨胀系数小等特性使之在飞机制造等特种领域、汽车和医疗器械等工业领域、高尔夫球棒和自行车等体育休闲领域备受追捧。

　　而十八届三种全会改革军队和国家安全机构的决定，增强了采购特种装备和安防设备的预期，这为碳纤维行业的发展带来利好。中国特种领域对碳纤维的需求一直很大，作为现代战略武器必不可少的新材料之一，碳纤维及其复合材料大量用于战略特种、隐身战机、现代舰艇以及非杀伤性武器等方面。

　　【轻型合金】

　　十二五期间，中国将重点发展高强轻型合金材料。该项工程目标为，到2015年，关键新合金品种开发取得重大突破，形成高端铝合金材30万吨、高端钛合金材2万吨、高强镁合金压铸及型材和板材15万吨的生产能力。2014年，是高强轻型合金达到该工程目标的冲刺年，其冲刺成果值得期待。

　　钛合金，是一种在现代高端武器中占领重要位置的轻型合金。

　　据资料显示，近年来我国批量生产的特种飞机机体和发动机用钛质量合计占比达25%,而F-22钛合金占比更是高达41%。钛金属由于具有高强度、延展性好、耐腐蚀、无磁性等优越性能，被广泛用于特种航天、化工、石油、电力等领域。

　　除钛合金之外，轻型合金还主要包括铝合金和镁合金。铝合金使用较早，如今普及程度也较高，在汽车、轮船等领域经常出现。

　　而镁合金是实用金属当中质量最轻的，是汽车实现轻量化最重要的新材料之一。

　　【碳纳米管】

　　碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。

　　碳纳米管除了作为模具，在内部填充金属、氧化物等物质外，还可用于纳米结构电子器件、热电材料、电池电极材料、低温高灵敏度传感器，生物分子载体、催化剂载体等领域。

　　【超导材料】

　　超导材料是在特定温度下，电阻消失的材料。超导材料并不罕见，在我们生活中很多材料，如铝、钙、硫、磷等都具有超导特性，只是要实现这些材料的超导性就必须要达到临界温度、超高压等极端条件。

　　近年来，超导材料所具有的零电阻、完全抗磁性和隧道效应三个特性，使之在全世界广受关注。其最广为人知的用途是用在电力网上，由于无电阻，电力网中损耗为零，将可以节省10%-20%因输送而造成的电力损耗。

　　【半导体材料】

　　最近，数字家居以及物联网的崛起惠及半导体产业的蓬勃发展。据市场研究公司IHSiSuppli报告显示，2013年，家电半导体市场增幅达到12%，规模达到26亿美元，去年这一数字为23亿美元。除此之外，半导体材料涉及的产业主要包括集成电路、LED、太阳能光伏等。

　　【功能薄膜】

　　功能薄膜属于先进高分子材料的一种，其种类较多，应用领域各异，在战略新兴产业中扮演重要角色。目前，被看好的功能薄膜主要有光学薄膜、光伏薄膜、锂电池隔膜、水处理渗透膜、高阻隔包装膜等。

　　【智能材料】

　　你想象过有一天手机揣在兜里就能充电吗？英国的科学家利用智能材料满足了人们的这一愿望。

　　今年上半年，英国沃达丰手机公司和南安普顿大学合作研制一种便捷式充电器，只要将手机与裤袋内的接驳头相连即可充电。而该短裤是用智能面料聚合泡沫物料制成，它的作用是能将人体运动时产生的能量转化成电能。

　　一般认为，智能材料拥有七大功能，包括传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。而这七大功能正好切合了时下火热的可穿戴设备以及4D技术，此外该材料在医疗、特种、建筑等领域也具有巨大的潜力。

　　【生物材料】

　　生物材料主要应用在医学上，目前利用生物材料已经生产出除大脑以外的人体所有的器官。在市场上已经有的产品包括人工眼角膜、心脏支架、心脏起搏器、人工硬脑膜等等。

　　【特种玻璃】

　　特种玻璃包含的光伏玻璃和超薄玻璃两个子行业也迎来发展先机。随着移动设备产业的发展，对高性能玻璃的需求也越来越大，其中包括用于各种平板显示器件的平板玻璃，用于光的折射、透射等方面的传光玻璃。此外，微晶玻璃还应用在太阳能基板、集成电路基板和人工骨齿等方面。