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材料篇|2019年超具潜力20大新材料

人类始终走在发明和创新的道路上,新材料的发明极大地影响了产品及其制造过程的未来。永远不会变干的材料,可编程水泥,让皱纹消失的材料,仿生塑料……谁会是2019年最具潜力的新材料?小编带你一睹为快!

永远不会变干的材料NEVERDRY

图片来源:西班牙《阿贝赛报》

突破性:由聚合物和水制成的材料,可导电, 而且不会变干。
应用领域:可以用于制作人造皮肤以及具有仿生功能的柔性机器人。
主要研究机构(公司):麻省理工学院 

 

可编程水泥

图片来源:莱斯大学

突破性:将水泥颗粒(混凝土中的一种成分)“编程”成使其更坚固的形状。这也产生了具有较少多孔性和更耐水和耐化学性的混凝土颗粒,这不仅防止了化学和水吸收造成的损害,而且对环境的危害较小。
应用领域:建筑、工业。
主要研究机构(公司):莱斯大学

 

 

让皱纹消失的材料

图片来源:西班牙《阿贝赛报》

突破性:将这种细腻而柔滑的聚合物涂在皮肤上,能够瞬间拉紧皮肤、消除下垂,在不知不觉间让皱纹消失。

应用领域:在护肤品开发和皮肤病治疗方面具有良好应用前景。

主要研究机构(公司):麻省理工学院

 

 

无限可回收的塑料

图片来源:Bill Cotton /科罗拉多州立大学

突破性:可以无限期地回收利用,同时保持塑料的性能。
应用领域:现有塑料的替代品
主要研究机构(公司):科罗拉多州立大学

人造蜘蛛丝

图片来源:网络

突破性:细菌被喂食糖,盐和其他微量营养素以产生丝蛋白作,然后将这种蛋白质变成细粉末,纺成并加工成纤维,复合材料等。
应用领域:纺织材料、医疗和飞机船舶制造等领域。
主要研究机构(公司):日本Spiber公司、巴西基因资源与生物技术研究所、美国Bolt Threads公司、英国剑桥大学研究院、瑞典农业大学。

 

 

仿生塑料

来源:哈佛大学Wyss研究所提供

突破性:该材料是从丢弃的虾壳中提取的壳质和来源于蚕丝的丝素蛋白组成,复制了昆虫表皮的强度、耐久性和多功能性。
应用领域:可用于制造迅速降解的垃圾袋、包装材料和尿布。作为一种特别坚固的生物相容性材料,它也可用于缝合承受高负荷的伤口,例如疝修补或作为组织再生的支架。
主要研究机构(公司):哈佛大学仿生工程Wyss研究所

 

 

木材海绵

图片来源:ACS Nano

突破性:木材海绵是用化学品处理,剥离半纤维素和木质素而成,可以从水中吸收油脂,吸收量是其自身重量的16-46倍,可重复使用多达10次。这种新型海绵在容量,质量和可重复使用性方面超越了我们今天使用的所有其他海绵或吸收剂。
应用领域:石油和化学品泄漏对世界各地的水体造成了前所未有的破坏,木海绵能够有效解决这个问题,作为清理海洋中的绿色方式。

主要研究机构(公司):中国林业科学研究院

 

高强生物材料

图片来源:ACS Nano

突破性:该材料由源自木材和植物体的纤维素纳米纤维制成,最终结构的拉伸刚度为86千兆帕(GPa),拉伸强度为1.57 GPa,比蜘蛛丝强度强8倍,而且可生物降解。
应用领域:用作塑料和其他不可降解物体的绝佳替代品。
主要研究机构(公司):斯德哥尔摩KTH皇家理工学院

 

自修复(愈合)材料

图片来源:由研究人员/麻省理工学院提供

突破性:自修复材料是一种可以感受外界环境的变化,集感知、驱动和信息处理于一体,通过模拟生物体损伤自修复的机理,在材料受损时能够进行自我修复的智能材料。
应用领域: 军用装备、电子产品、汽车、飞机、建筑材料等领域。
主要研究机构(公司):麻省理工学院、美国伊利诺伊大学、米其林、日本国家材料科学研究所(NIMS)、横滨国立大学、东京大学。

铂金合金

图片来源:兰迪蒙托亚

突破性:该合金由10%的金和90%的铂制成,所得材料的耐磨性比高强度钢高100倍。与大自然中的钻石、蓝宝石等材料处于同一级别。据称这种合金是迄今为止最强的合金。

应用领域:可用于制造新型发电系统,发动机和其他设备。
主要研究机构(公司):桑迪亚国家实验室

 

微晶格

图片来源:来自HRL实验室的镍和磷微晶格

突破性:微晶格材料是目前世界上质量最轻的金属结构组合,在外形上它呈三维开放蜂窝聚合物结构。这种材料的密度是0.9毫克每立方厘米,比泡沫轻100倍。
应用领域:有望在航空新材料中发展,波音公司计划将该项成果造出更轻、省的燃油飞机。
主要研究机构(公司):HRL实验室

分子强力胶

图片来源:GIZMODO

突破性:从化浓性链球菌侵入细胞后所放出的蛋白,将这种蛋白分为二部分,但当它们再相遇时,它们就像胶一样不可思议地,强烈粘在一起;由这二部分蛋白组成的胶,称为分子强力胶(molecular superglue)。这种胶的粘结强度很强;它能抗高和低温,抵抗酸和其它恶劣环境,并能很快密封。
应用领域:可用作癌症的诊断手段;分子强力胶可粘结金属,塑料及其种类物质,解决了原有各种漆都与金属粘附不强的问题,先在金属表面涂分子强力胶,后再涂其它种类漆;金属就能永久保护。
主要研究机构(公司):牛津大学

超薄铂

图片来源:由GOKCEN/国家标准和技术研究所提供

突破性:一种快速、廉价地沉积铂超薄层的新方法会使减少用于燃料电池催化剂金属用量变得更为实际,从而大大降低其成本。
应用领域:氢燃料电池
主要研究机构(公司):美国国家标准和技术研究所 

Karta-Pack(棉纤维)

图片来源:网络

突破性:100%的消费后材料,来自废弃的牛仔裤和T恤,具有棉的感觉,但却有塑料的刚性。
应用领域:高端包装、家具设计等。
主要研究机构(公司):PulpWorks

石墨烯气凝胶

图片来源:Advanced Materials

突破性:既坚固又有弹性,并且非常轻盈,它甚至可以吸收高达900倍于油脂的重量。石墨烯气凝胶密度0.16 mg / cm 3,低于氦气的密度,仅为氢气密度的两倍。
应用领域:清理海洋石油泄漏,或作为一种非常有效的保温材料。
主要研究机构(公司):浙江大学,哈尔滨工业大学,中科院等。

可阻挡阳光的玻璃涂层

图片来源:RMIT大学

突破性:一种新型涂料可以自行调节玻璃的透明度,对于67ºC以上的温度,这种透明涂层将变成反射金属般的光洁度,反射阳光。
应用领域:建筑、交通运输等。
主要研究机构(公司):澳大利亚皇家墨尔本理工大学

灵活的电池

图片来源:Fast Company

突破性:这种柔性电池是由纤维纺成的,更加灵活,可以在不影响其性能的情况下弯曲几千次。

应用领域:是未来智能服装、电子纺织品、可穿戴设备以及变形或灵活设备的完美选择。
主要研究机构(公司):Jenax Inc,苹果,松下,美国加州大学圣地亚哥分校,哥伦比亚大学等。

从生物体生长的可生物降解的纺织品

图片来源:Laura Luchtman和Ilfa Siebenhaar

突破性:利用活生物体来生长可生物降解的纺织品,创造环境友好材料,将服装行业的浪费和污染从时尚中解脱出来,甚至可以生产一些近乎完整的物品而无需工厂组装。
应用领域:服装、纺织。
主要研究机构(公司):纽约市时尚技术学院、iknit公司

坚如岩石的涂层

图片来源:由橡树岭国家实验室提供

突破性:为工业钻头、钻孔和道具专门设计的顶级的、铁基的、玻璃状的合金涂层,在重载下更能抵抗断裂。涂层成本远远低于普通材料,如碳化钨钴硬质合金,其较长的使用寿命提高了隧道掘进过程的效率。
应用领域:工业、制造、建筑等。
主要研究机构(公司):橡树岭国家实验室、Lawrence Livermore国家实验室、Colorado矿业大学等。

真菌泡沫

图片来源:由VIA FLICKR的MYCOBOND提供

突破性:由农作物废料植物秸秆、水稻和小麦壳与蘑菇的根部粘结一起制造而成(称为菌丝体)。

 

本篇文章来源于微信公众号:材料馆(ID:cailiaoguan)

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