九種新材料將改變制造業(yè)未來(lái)_檢測(cè)資訊_

導(dǎo)讀制造業(yè)的未來(lái)取決于一系列技術(shù)突破，科研工作者們正致力于開(kāi)發(fā)先進(jìn)的泡沫、涂料、金屬和其他物質(zhì)使我們的生活更環(huán)保，更健康，材料的性能發(fā)揮著關(guān)鍵作用，《科學(xué)美國(guó)人》特別報(bào)道“如何制造下一個(gè)大突破”中，展示了幾個(gè)正在研發(fā)的新材料，在制造業(yè)將會(huì)產(chǎn)生重大的影響，今天小編就帶您來(lái)看看。

仿生塑料

輕便的足以飛行，纖薄的足以伸縮，堅(jiān)韌的足以保護(hù)主體，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在蒼蠅和蝗蟲(chóng)的外骨骼處，自然昆蟲(chóng)表皮在不增加重量和體積的情況下，可以為主體提供保護(hù)。哈佛大學(xué)威斯生物工程研究所的研究員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種叫做Shrilk的材料，它能復(fù)制昆蟲(chóng)表皮的強(qiáng)度，耐久性和多樣性。Shrilk名稱是由廢棄蝦殼中提取的甲殼素和蠶絲中得到的絲素蛋白合成的而得來(lái)，它可以做成可迅速降解的垃圾袋，包裝袋和尿布。作為一個(gè)非常強(qiáng)大的，具有生物相容性的材料，它可以用于承載高負(fù)荷的傷口縫合，如疝修補(bǔ)術(shù)或作為組織再生支架。

來(lái)自威斯研究院，哈佛大學(xué)

超薄鉑

氫燃料電池汽車(chē)未來(lái)將成為環(huán)保交通工具，由于他們使用貴金屬鉑促進(jìn)發(fā)電細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，所以價(jià)格比較昂貴�？焖�、廉價(jià)的超薄層沉積鉑的新方法可能會(huì)減少用于燃料電池催化劑的金屬量，從而顯著的降低他們的成本。目前使用的原子沉積法制備應(yīng)用原子厚層鉑的方法是緩慢復(fù)雜的。根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所，新的方法是廉價(jià)和容易實(shí)現(xiàn)的。從本質(zhì)上講，溶解在溶液中的鉑是通過(guò)交替地施加正電壓和負(fù)電壓在單原子厚層沉積的。重復(fù)可以快速方便地構(gòu)建所需的任何原子層厚。這里顯示的是掃描隧道對(duì)沉積在金上5秒后的鉑超薄膜層的顯微圖像。黑暗的區(qū)域是暴露的金片，尚未覆蓋鉑。
來(lái)自Gokcen/美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所

便宜，輕便的碳纖維

未來(lái)的汽車(chē)行業(yè)需要更加輕便的，堅(jiān)韌的碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)去提高效率和行駛里程；但是更便宜的碳纖維才能占據(jù)市場(chǎng)。一個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的聯(lián)盟組織正在橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的碳纖維技術(shù)設(shè)施中心，致力于攻克制備廉價(jià)的碳纖維的難題。美國(guó)能源部給橡樹(shù)嶺3.5億美金建立并維持實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作，其中將包括一個(gè)能夠生產(chǎn)高達(dá)每年25噸新的碳纖維材料試驗(yàn)廠。上圖是一個(gè)用于制造碳纖維的聚合樹(shù)脂。
來(lái)自橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

巨型磁鐵

由于其強(qiáng)大的磁性，稀土材料是制造風(fēng)力渦輪機(jī)，電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車(chē)，電子消費(fèi)品的主要材料。但是他們也非常昂貴，并且大部分都產(chǎn)自于中國(guó)。據(jù)電子能源公司的消息，因?yàn)殡妱?dòng)馬達(dá)使用磁鐵將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，燒結(jié)的稀土永磁體能以極小的尺寸產(chǎn)生令人難以置信的強(qiáng)磁場(chǎng)領(lǐng)域，為生廠商提供生產(chǎn)更小，更輕的汽車(chē)的可能。該公司已于特拉華大學(xué)合作，開(kāi)發(fā)新的制造工藝，從而達(dá)到提高燒結(jié)稀土永磁體電阻率30%的目標(biāo)。這個(gè)目標(biāo)旨在增加電阻率的同時(shí)，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的效率損失，即使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到最大速度時(shí)。這里展示的是一塊鍍鎳釹磁體，這是一種最廣泛使用的稀土磁鐵類型。
來(lái)自images-of-elements.com，維基共享資源

可設(shè)計(jì)的納米晶體

三位芝加哥的化學(xué)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)了將他們所謂的“可設(shè)計(jì)原子”組裝進(jìn)入新材料中以達(dá)到其具有廣泛的潛在性能和價(jià)值的新途徑。這些可設(shè)計(jì)的原子就是納米晶體，微小的晶體陣列足夠小，新的量子現(xiàn)象開(kāi)始出現(xiàn)并且強(qiáng)大到能夠?yàn)樾碌墓δ懿牧虾突�質(zhì)提供積塊，新的材料可以捕獲太陽(yáng)能并提供量子計(jì)算。圖片是化學(xué)副教授格雷戈恩格爾調(diào)正在利用飛秒激光系統(tǒng)分析納米晶體之間的耦合。
來(lái)自芝加哥大學(xué)/克里斯強(qiáng)

非常堅(jiān)硬的涂層

來(lái)自橡樹(shù)嶺和勞倫斯/利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，科羅拉多州礦業(yè)大學(xué)和其他地方的工程師已經(jīng)設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于工業(yè)鉆頭，孔和刀具的高性能的鐵基的玻璃合金涂層，它能使設(shè)備即使在重負(fù)載下也難以斷裂。納米SHIELD涂層-（全稱是納米超硬廉價(jià)激光沉積涂層）需要激光去熔化合金粉體去沉積在刀具和其他的隧道工具上。這種涂層的花費(fèi)遠(yuǎn)小于如碳化鎢-鈷的傳統(tǒng)材料，并且它們的耐磨性能提高隧道掘進(jìn)過(guò)程的效率。
來(lái)自橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

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