2020材料學(xué)大事件——未來或許從現(xiàn)在開始

作者： 2021年01月29日 來源： 瀏覽量：
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材料，通俗的來說就是人類用于制造物品、器件、機(jī)器等產(chǎn)品的物質(zhì)，從產(chǎn)品的角度來看，材料本身的物理、化學(xué)性質(zhì)又會(huì)直接影響產(chǎn)品的用途。所以，隨著科技水平的不斷進(jìn)步，研究人員對(duì)于材料的需求也
　　材料，通俗的來說就是人類用于制造物品、器件、機(jī)器等產(chǎn)品的物質(zhì)，從產(chǎn)品的角度來看，材料本身的物理、化學(xué)性質(zhì)又會(huì)直接影響產(chǎn)品的用途。所以，隨著科技水平的不斷進(jìn)步，研究人員對(duì)于材料的需求也會(huì)不斷增加，也正因?yàn)檫@個(gè)原因，材料的發(fā)展影響著技術(shù)的不斷進(jìn)步。而在過去的2020年，材料學(xué)也發(fā)生了不少大事件。
 
　　天然超材料被發(fā)現(xiàn)
 
　　動(dòng)物帶給我們的驚喜
 
　　超材料本身指的是具有超常物理性質(zhì)的材料，簡(jiǎn)單的說就是能夠達(dá)到一些傳統(tǒng)材料無法實(shí)現(xiàn)的效果。在過去的研究中，超材料并非天然存在的，而是人為制造的，并且超材料也是電子工程、光電子學(xué)、經(jīng)典光學(xué)、材料科學(xué)、半導(dǎo)體科學(xué)、納米科技等領(lǐng)域重要的研究課題之一。
 
　　而就在2020年，一種天然的超材料被發(fā)現(xiàn)，他就是飛蛾看似普通的翅膀。據(jù)了解，飛蛾的翅膀結(jié)構(gòu)非常特殊，有很好的超聲吸收特性，而這一特性能夠幫助其很好的躲避蝙蝠蛾捕食。當(dāng)然作為一種聲學(xué)超材料，這一發(fā)現(xiàn)無疑為材料學(xué)研究及聲學(xué)超材料的發(fā)展提供了重要的資料以及幫助。
 
　　香港大學(xué)研發(fā)“超級(jí)鋼”
 
　　兼具強(qiáng)度、韌性及延展性的新選擇
 
　　鋼材是一類常見的材料，而根據(jù)制作工藝及技術(shù)的不同，特性也會(huì)有所差異。一般評(píng)價(jià)鋼材性能的指標(biāo)有三點(diǎn)，分別是強(qiáng)度、韌性和延展性。強(qiáng)度指的是鋼材在變形或失效前能承受的重量上限，韌性是指造成鋼材斷裂所需的力的大小，而延展性則是衡量鋼材延伸難易度的一個(gè)指標(biāo)。不過，絕大多數(shù)鋼材并不能兼顧這三點(diǎn)，因此使用的時(shí)候需要根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景做出選擇。
 
　　就在2020年5月12日，香港大學(xué)公布了其與美國(guó)伯克利大學(xué)合作的“超級(jí)鋼”項(xiàng)目收獲了重大進(jìn)展，而也正是這一進(jìn)展一定程度上突破鋼材難以兼顧強(qiáng)度、韌性、延展性的問題。據(jù)悉，這種新型的鋼材料通過增加材料屈服強(qiáng)度啟動(dòng)了新的增韌機(jī)制，從而大幅提其韌性。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)顯示，新型鋼材的抗變形屈服強(qiáng)度約2GPa，斷裂韌性為102MPa-m½，均勻延伸率為19%。目前該成果已于學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表。
 
　　從壁虎身上得到啟示
 
　　超疏液仿生纖維粘合材料
 
　　疏水性簡(jiǎn)單的說就是一種分子與水互相排斥的物理性質(zhì)，疏水性材料的價(jià)值便在于其可以有效的阻絕水對(duì)材料造成的影響，起到阻隔水的作用。而疏液性與疏水性大同小異，其明顯區(qū)別就在于疏液性材料不進(jìn)可以排斥水，還能排斥油等其他液體。不過在材料學(xué)領(lǐng)域，疏液性與粘合性能是一個(gè)矛盾的存在，具備疏液性的材料很難保有粘合性，粘合性材料在接觸液體后也會(huì)影響到其粘合性能。
 
　　不過就在2020年，這一結(jié)論似乎被打破了。德國(guó)馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所科學(xué)家通過研究壁虎腳墊，研發(fā)出了一種超疏液仿生纖維粘合材料，這種材料的纖維尖端十分特別，是一種特殊的蘑菇形絨毛結(jié)構(gòu)，而也正是這種結(jié)構(gòu)，使得其能過像壁虎腳墊上的微纖毛陣列那樣，排斥液體的同時(shí)，保持粘合力。
 
　　突破芯片制造難題
 
　　我國(guó)首臺(tái)激光晶圓切割機(jī)問世
 
　　2020年，對(duì)于我國(guó)芯片技術(shù)的發(fā)展是重要的一年，中國(guó)電子旗下中國(guó)長(zhǎng)城鄭州軌道交通信息技術(shù)研究院和河南通用智能裝備有限公司歷時(shí)一年，成功研制出了我國(guó)首臺(tái)半導(dǎo)體激光隱形晶圓切割機(jī)，為我國(guó)激光晶圓切割行業(yè)發(fā)展提供了助力。
 
　　新型白油漆助力建筑降溫
 
　　簡(jiǎn)單原理也能大有作為
 
　　對(duì)于長(zhǎng)期暴露在戶外的物體來說，長(zhǎng)期的太陽直射無疑是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，而建筑便是其中頗具代表性的一個(gè)。事實(shí)上，太陽對(duì)于建筑的影響十分明顯，一方面紫外線會(huì)加速墻體的老化速度；另一方面建筑吸收太陽傳遞的熱能后，熱量會(huì)在建筑內(nèi)傳遞，使建筑內(nèi)部的空間整體溫度上升。盡管，通過合理的風(fēng)道設(shè)計(jì)以及通風(fēng)等手段，建筑的整體溫度能夠一定程度上的得到調(diào)節(jié)，但是如何降低太陽直射對(duì)于建筑的影響一直是一個(gè)長(zhǎng)期的話題。
 
　　而在這方面，熱反射油漆這種特殊的油漆材料一直被業(yè)內(nèi)看好，通過在建筑表面使用商用熱反射油漆，能夠有效的阻隔80%-90%的太陽光照，避免對(duì)建筑產(chǎn)生影響。但是這似乎并沒有滿足相關(guān)研究人員的目標(biāo)。就在2020年，一種全新的白色熱反射油漆被研制出來，這種油漆的反射率達(dá)到了95.5%，不僅如此，這種油漆材料相較于傳統(tǒng)的降溫油漆，涂層更薄、成本更低，使用前景更加廣泛。更讓人驚訝的是，這種材料采用的原理其實(shí)并不復(fù)雜，材料本身由碳酸鈣制成，通過含有的不同大小的顆粒反射太陽光譜中不同波長(zhǎng)的光，從而起到了降溫的目的。
 
　　科學(xué)是一個(gè)非常寬泛的領(lǐng)域，它的發(fā)展需要各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)環(huán)節(jié)的共同進(jìn)步，而材料學(xué)便是其中之一。過去一年，材料學(xué)的發(fā)展有的離我們的生活很很遠(yuǎn)，有的又仿佛即將出現(xiàn)在我們的身邊。盡管許多的新技術(shù)還未能投入實(shí)際的使用，但是未來或許就是從現(xiàn)在開始改變，而這些新技術(shù)也將在未來給我們的生活帶去美好的改變。
 
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