Los 20 nuevos materiales del futuro

La tecnología de los nuevos materiales está integrada con la nanotecnología, la biotecnología y la tecnología de la información, y la tendencia a la integración funcional y la inteligencia es evidente. Los materiales con bajas emisiones de carbono, ecológicos, de ciclo renovable y otras características respetuosas con el medio ambiente han atraído mucha atención.

En este artículo, los 20 mejores materiales nuevos (sin ningún orden en particular) se seleccionan basándose en los avances de investigación de conocidas instituciones y empresas de investigación nacionales y extranjeras, reseñas de medios científicos y tecnológicos e investigaciones de actualidad en la industria.

1. Grafeno

Gran avance: extraordinaria conductividad eléctrica, resistividad eléctrica extremadamente baja y rápida velocidad de migración de electrones, decenas de veces más resistencia que el acero y excelente transmisión de la luz.

Tendencia de desarrollo: El Premio Nobel de Física 2010 ha puesto de moda el grafeno en los mercados tecnológicos y de capitales en los últimos años. Se utilizará en pantallas optoelectrónicas, semiconductores, pantallas táctiles, dispositivos electrónicos, baterías de almacenamiento de energía, pantallas, sensores, semiconductores, materiales aeroespaciales, militares y compuestos, biomedicina y otros campos crecerá explosivamente.

Principales instituciones de investigación (empresas): Graphene Technologies, Angstron Materials, Graphene Square, Forsman Technology, etc.

2. Aerogel

Avance: alta porosidad, baja densidad, peso ligero, baja conductividad térmica, excelentes propiedades de aislamiento térmico.

Tendencia de desarrollo: Los nuevos materiales tienen un gran potencial en los campos de la conservación de la energía y la protección del medio ambiente, el aislamiento térmico y los aparatos eléctricos, y la construcción.

Principales instituciones de investigación (empresas): Forsman Technology, W.R. Grace, Japón Fuji-Silysia, etc.

3. CNT (nanotubo de carbono)

Avance: alta conductividad eléctrica, alta conductividad térmica, alto módulo elástico, alta resistencia a la tracción, etc.

Tendencia de desarrollo: electrodos de dispositivos funcionales, portadores de catalizadores, sensores, etc.

Principales instituciones de investigación (empresas): Unidym, Inc, Toray Industries, Inc, Bayer Materials Science AG, Mitsubishi Rayon Co, Ltd, Forsman Technology, Suzhou First Element, etc.

4. Fullereno

Gran avance: Con propiedades ópticas lineales y no lineales, superconductividad de fullerenos de metales alcalinos, etc.

Tendencia de desarrollo: El futuro tiene importantes perspectivas en los campos de las ciencias de la vida, la medicina, la astrofísica, etc., y se espera que se utilice en dispositivos optoelectrónicos como convertidores ópticos, conversión de señales y almacenamiento de datos.

Principales instituciones de investigación (empresas): Universidad Estatal de Michigan, Xiamen Funa New Materials, etc.

5. Aleación amorfa

Gran avance: alta resistencia y tenacidad, excelente permeabilidad magnética y baja pérdida magnética, excelente flujo de líquidos.

Tendencia de desarrollo: transformadores de alta frecuencia y bajas pérdidas, piezas estructurales de equipos terminales móviles, etc.

Principales instituciones de investigación (empresas): Liquidmetal Technologies, Inc., Instituto de Metales de la Academia China de Ciencias, BYD Co, Ltd., etc.

6. Espuma metálica

Gran avance: Ligereza, baja densidad, alta porosidad y gran superficie específica.

Tendencia de desarrollo: Tiene conductividad y puede sustituir las áreas de aplicación en las que los materiales inorgánicos no metálicos no pueden conducir la electricidad; tiene un gran potencial en el campo del aislamiento acústico y la reducción del ruido.

Principales instituciones de investigación (empresas): Alcan, Rio Tinto, Symat, Norsk Hydro, etc.

7. Líquido iónico

Gran avance: Con alta estabilidad térmica, amplio rango de temperatura del líquido, ácido y álcali ajustables, polaridad, capacidad de coordinación, etc.

Tendencia de desarrollo: Tiene amplias perspectivas de aplicación en el campo de la industria química verde, así como en el campo de la biología y la catálisis.

Principales instituciones de investigación (empresas): Solvent Innovation, BASF, Instituto de Física de Lanzhou, Academia China de Ciencias, Universidad de Tongji, etc.

8. Celulosa nanocristalina

Gran avance: con buena biocompatibilidad, capacidad de retención de agua, amplia gama de estabilidad de pH; estructura de nanorred y elevadas propiedades mecánicas.

Tendencia de desarrollo: Tiene grandes perspectivas en biomedicina, potenciador, industria papelera, purificación, alimentos compuestos conductivos e inorgánicos y compuestos magnéticos industriales.

Principales instituciones de investigación (empresas): Cellu Force (Canadá), US Forest Service (Servicio Forestal de EE.UU.), Innventia (Suecia), etc.

9. Perovskita nanocristalina

Gran avance: La perovskita de nanopuntos posee una magnetorresistencia gigante, una elevada conductividad iónica y desempeña un papel catalítico en la precipitación y reducción del oxígeno.

Tendencia de desarrollo: El futuro tiene un enorme potencial en los campos de la catálisis, el almacenamiento, los sensores y la absorción de la luz.

Principales instituciones de investigación (empresas): Epry, AlfaAesar, etc.

10. Materiales impresos en 3D

Un gran avance: Cambiando los métodos tradicionales de procesamiento industrial se puede conseguir rápidamente la formación de estructuras complejas.

Tendencia de desarrollo: El revolucionario método de moldeo tiene grandes perspectivas en el campo del moldeo de estructuras complejas y el moldeo de procesamiento rápido.

Principales instituciones de investigación (empresas): Object, 3DSystems, Stratasys, Huashu Hi-Tech, etc.

11. Vidrio de sauce

Un gran avance: Cambie las características rígidas y frágiles del vidrio tradicional y haga realidad la revolucionaria innovación de la flexibilidad del vidrio.

Tendencia de desarrollo: El futuro de la pantalla flexible y los dispositivos plegables tiene grandes perspectivas.

Principales instituciones de investigación (empresas): Corning, SCHOTT Alemania, etc.

12. Material autoensamblable (autorreparable)

Un gran avance: Las moléculas del material se autoensamblan para dotar de "inteligencia" al propio material, cambiar el método anterior de preparación del material y hacer que éste adopte una forma y estructura determinadas de forma espontánea.

Tendencia de desarrollo: El cambio de los métodos tradicionales de preparación y reparación de materiales tendrá grandes perspectivas en los campos de los dispositivos moleculares, la ingeniería de superficies y la nanotecnología.

Principales instituciones de investigación (empresas): Universidad de Harvard, etc.

13. Plásticos biodegradables

Un gran avance: Naturalmente degradables, las materias primas proceden de recursos renovables, lo que cambia la dependencia de los plásticos tradicionales de recursos fósiles como el petróleo, el gas natural o el carbón, y reduce la contaminación ambiental.

Tendencia de desarrollo: Los futuros sustitutos de los plásticos tradicionales tienen grandes perspectivas.

Principales instituciones de investigación (empresas): Natureworks, Basf, Kaneka, etc.

14. Compuestos de titanio y carbono

Gran avance: Con alta resistencia, baja densidad y excelente resistencia a la corrosión, tiene perspectivas ilimitadas en los campos aeronáutico y civil.

Tendencia de desarrollo: En el futuro, tiene un amplio potencial para aplicaciones medioambientales como la ligereza, la alta resistencia y la resistencia a la corrosión.

Principales instituciones de investigación (empresas): Instituto de Tecnología de Harbin, etc.

15. Metamateriales

Gran avance: posee características físicas que no tienen los materiales convencionales, como permeabilidad negativa y permitividad negativa.

Tendencia de desarrollo: Cambiar el concepto tradicional de transformación en función de la naturaleza de los materiales. En el futuro, las características de los materiales podrán diseñarse en función de las necesidades.

Principales instituciones de investigación (empresas): Boeing, Kymeta, Instituto de Investigación Shenzhen Guangqi, etc.

16. Materiales superconductores

Avance: En el estado superconductor, el material tiene resistencia cero, no pierde corriente y presenta propiedades antimagnéticas en un campo magnético.

Tendencia de desarrollo: Si se esperan avances en la tecnología superconductora de alta temperatura en el futuro, se espera que resuelva problemas como las pérdidas de transmisión de energía, el calentamiento de los dispositivos electrónicos y las nuevas tecnologías de suspensión magnética de transmisión ecológica.

Principales instituciones de investigación (empresas): Sumitomo Japón, Bruker Alemania, Academia China de Ciencias, etc.

17. aleación con memoria de forma

Avance: Después del preformado, tras ser forzado a deformarse por condiciones externas, recuperará su forma original después de ciertas condiciones, para realizar el diseño y la aplicación de la reversibilidad del material.

Tendencia de desarrollo: Tiene un enorme potencial en los campos de la tecnología espacial, los equipos médicos, la mecatrónica y otros campos.

Principales institutos de investigación (empresas): investigación y desarrollo de nuevos materiales, etc.

18. Materiales de magnetostricción

Avance: Bajo la acción del campo magnético, puede producir alargamiento o compresión, y realizar la interacción entre la deformación del material y el campo magnético.

Tendencia de desarrollo: Se utiliza ampliamente en dispositivos estructurales inteligentes, dispositivos de absorción de impactos, estructuras de conversión de energía, motores de alta precisión y otros campos, y su rendimiento es mejor que el de la cerámica piezoeléctrica en algunas condiciones.

Principales institutos de investigación (empresas): ETMRA Corporation de Estados Unidos, Rare Earth Products Corporation de Gran Bretaña, Sumitomo Light Metal Corporation de Japón, etc.

19. Material fluido magnético (eléctrico)

Gran avance: Estado líquido, con las propiedades magnéticas de los materiales magnéticos sólidos y la fluidez de los líquidos. Tiene características y aplicaciones que no tienen los materiales magnéticos a granel tradicionales.

Tendencia de desarrollo: Se aplica a los campos del sellado magnético, la refrigeración magnética, la bomba de calor magnética, etc., y cambia la refrigeración sellada tradicional y otros métodos.

Principales instituciones de investigación (empresas): American ATA Applied Technology Corporation, Japan Panasonic, etc.

20. Gel polímero inteligente

Avance: Puede percibir y responder a cambios en el entorno circundante, y tiene características de respuesta biológica similares.

Tendencia de desarrollo: El ciclo de expansión-contracción del gel polimérico inteligente puede utilizarse para válvulas químicas, separación por adsorción, sensores y materiales de memoria; la potencia que proporciona el ciclo se utiliza para diseñar "motores químicos"; la controlabilidad de la malla es adecuada para sistemas inteligentes de liberación de fármacos Espere.

Principales instituciones de investigación (empresas): Universidades estadounidenses y japonesas.