新材料技术xincailiao jishuadvanced materials technology
在性能、效益和效费比等方面相对传统材料有较大提高或改进的、对科学技术进步、国民经济发展或国防现代化有重大影响的材料的研究、试制、生产和应用方面的技术。
新材料的典型类别有:高比强度和高比刚度的材料;耐高温和低温的防热、隔热材料;集结构/防热、结构/隐身、防热/隐身/抗核、阻尼/结构等为一体的多功能材料;金属、非金属、高分子材料和无机材料复合的各种先进复合材料;具有独特电、磁、光、热、力等特性的低维材料;能控制结构的刚度、形变、取向、温度和压力等特性的智能化材料;可以实现力学、热、光、结构、尺寸、形状、分布与排列控制的集空间、时间、多功能和界面连续变化等特性为一体的梯度化材料;以及超导、生物、航空、航天和核能应用的高技术新材料等。
制取这些新材料的方法有多种,但其基本技术包括:
❶新材料的设计与合成。包括将金属、非金属、有机与无机材料的两种或多种成分结合在一起的复合化设计;将结构材料与功能材料转化成集结构与功能为一体的多功能化设计;将材料设计与工程设计和工艺形成一个有机整体的一体化设计;将结构工程与敏感材料汇集一起的智能化设计;集空间、时间、多功能和界面连续变化为一体的梯度化设计和将材料特征尺寸缩小到一定程度(纳米量级),使物质表面态超过体内态的低维化设计等。所采用的设计方法可以在不同层次上进行:在原子、电子的层次上,在微观组织结构层次(微米、亚微米和毫微米等)上或在宏观层次上进行。
❷新材料的生产、制造与加工。包括大气中或真空环境冶炼、轧制、铸造、锻压、焊接、热处理、表面处理和改性处理等。
❸新材料的固有性能与质量控制。像机械性能、物理性能和化学性能等的表征,失效分析,寿命评估和无损检测等。
❹新材料的应用性能与试验。包括高温、高压、高速、高应变率、空间环境、交变温度、低温、烧蚀剥蚀、断裂破坏、振动冲击和湿热盐雾等环境的模拟试验与演示验证试验。前者是在有环境发生设备的试验室中进行;后者是对已经完成应用研究的新材料通过台架试验、装机试验、靶场试验和飞行试验等真实使用环境的试验,来考验新材料的工程应用的可行性及其效益。
新材料技术
新材料科学技术的目的是人工制造耐超高温,耐超高压,超高强度、高速信息传输和在常温下表现超导等特殊性能的材料。新材料主要有:
新金属材料,如非晶合金的韧性、磁性、耐磨性和抗拉强度均大大增加; 新陶瓷材料,如精细陶瓷具有耐磨、耐热、高强度、抗腐蚀和致密不透水等多种特性; 聚合物 (高分子) 材料,如高性能碳纤维材料,以碳素纤维代替现有的玻璃纤维,使现有的工程塑料成本更低,强度更高; 复合材料,由金属、陶瓷、生物膜和高分子等复合制成,用于高强度和多功能两种目的; 新型光电子材料,如分子装置,用分子组装的方法达到高性能、高可靠性和高寿命的目的;功能材料,具有优良的电、磁、声、光、化学和生物功能,并具有能量与信息的转换、输远、存储、发射、吸收、控制与处理的功能;智能材料,将信息科学融合于材料的物理性能和功能,对环境具有可感知、可响应的能力; 另外还有高温超导材料、纳米材料等。