超材料、石英玻璃、纳米材料…我国的材料技术有多牛？

2022-11-02 16:41:35  信息编号：K225846  浏览次数：123

中国已经在走向了很多自主研发的道路，逐渐摆脱国外的封锁，这不就在材料领域上，我们有了很大的突破，甚至我们掌握的部分技术，已经能够给国际局势，带来极大的变化。

接下来，我们就来盘点一下，中国在材料上的大突破，看看中国再上分，再添科技荣光，让我们看到了中国占领主导地位的未来。

1、超材料

没错这个材料的名字，就叫超材料，目前中国在超材料上技术已经取得了大突破，就是美国也不是对手，且至少领先全球5年的时间。

超材料其实是一种特殊性质的人造材料，在自然界当中是没有的，同时这也是一种另类的材料，拥有特别的性质。

使用了超材料已经，能够使得光、电磁波改变它们原本的通常性质，这是普通的传统材料是没有办法实现的。

由于其特殊的特性，让其有着极其广泛的应用前景，甚至当技术达到一定程度的时候，能够应用在地震预警当中。

同时能够在电子工程、光电子学、经典光学、半导体科学以及材料科学等各大领域上，都具有一定的课题，而目前最引人关注的，就是超材料在现代军事领域上的应用了。

而我国也在军用超材料的技术上进行了很大的突破，要知道超材料能够改变光、电磁波的性质，为此应用到雷达反射罩之上，那简直就是无可匹敌了。

毕竟随着军事技术发展得越来越先进，所以雷达对战斗飞机、坦克以及导 弹的探测是十分重要的，为此相应的，隐形技术也成为了世界各国的探讨层次。

而使用超材料，在军事领域上就能够做到侦察、反侦察上进行应用，可以说会比传统的隐身材料，要更为自然，改变了电磁辐射的波长，光的特性，令其更难补充，这无疑是在紧紧跟随着军事领域的发展步伐。

2、激光晶体

激光晶体可谓是我国自主研制道路上的，一大领头人物，那可是真正领先世界的存在，曾经在激光晶体技术上，那中国可谓是技术独一份的，领跑全球。

其实激光晶体，是属于一种晶体材料，也是晶体激光器的工作物质，能够通过外界所提供的能量来通过光学谐振腔转化成为空间和时间上相干的具有高度平行性和単色性的晶体材料。

那么这个所谓的激光晶体能够干什么呢？

一般的激光晶体都是YAG材料，叫作钇铝石榴石，在工业上的应用量非常大。而只有了激光晶体，才能够发展激光技术，相信这些年已经越来越多的人接触到了激光技术。

什么激光美容、激光微创手术等等，乃至大到高端精密技术，可能都离不开激光技术的应用和帮助，为此激光晶体在激光技术上，是最为关键的技术之一。

就说KBBF激光晶体，这种飞线性光学晶体，中国在其的技术层次，更是直接领先了美国15年，占领着世界的主导地位，可见中国在这一材料的技术有多强。

3、石英玻璃

石英玻璃其实是高科技领域的关键耗材，事实上，原本国内石英玻璃市场，大多都是采用的进口，不过在我国科技人员的努力之下，目前中国已经在石英玻璃上的应用上做到了国产快速替代进程，为此在石英玻璃上，中国是已经具有话语权了，不然不会如此进行快速的替代。

事实上，石英玻璃的技术并不是那么容易突破的，它堪称玻璃材料当中的“皇冠”，是二氧化硅单一成分的非晶态材料，具有极其独特的性能，拥有强大光学性能，可以在紫外到红外辐射的连续波长范围内都有优良的透射比。

在制作半导体、电光源器、激光器、光学仪器、医疗设备、化工、电子、建材、国防等领域之上，应用十分广泛，是真正高新技术领域的关键原材料。

可以说掌握了石英玻璃，就能够掌控很多的领域上，特别是在半导体领域上，石英玻璃的使用，占到了65%的占比，所以石英玻璃是半导体重要的耗材。

4、纳米材料

随着纳米技术与纳米材料的发展，各式各样的功能性材料逐渐引入纳米材料作为添加剂，从而提升特定方面的性能，如消炎抗菌、抗老化、催化等。

例如，在橡胶中添加一定量纳米二氧化硅能改善橡胶的物理机械性能，提升其耐磨性、拉伸强度和撕裂强度以及硬度，起到补强作用。在塑料、橡胶中添加少量层状水滑石纳米材料则能提升阻燃、抗紫外线氧化等性能。

而现如今，越来越多的生活产品都标注使用先进纳米材料强化产品性能，甚至开发出前所未有的新功能。

我国在纳米材料上的突破也日益增多，最近有哪些新突破呢？

1.在纳米材料上造“蜂窝”

随着科学技术的进一步发展，人类在微观领域探索的步伐也在不断向前迈进，而科学技术已飞跃至世界前列的中国，又有一项技术横空出世，那就是能够在纳米材料上造“蜂窝”的介孔高分子和碳材料技术，该技术的诞生，瞬间轰动了全球，就连韩国有关专家也佩服之至，那么什么是介孔材料，它又有什么用途呢？

图为显微镜下的介孔材料

介孔材料是国际化学联合会规定的，孔径在2-50纳米之间的微粒，这些材料与人们日常生活中所见到的海绵，珊瑚等物质相似，它们身上都遍布着大量的孔洞，因为这些孔洞的存在，物体的密度很低，但渗透性和吸附性都很强，介孔材料和它们类似，浑身遍布规则有序的孔道结构，孔径狭窄，使得这些材料具有极高的比表面积，能在微孔沸石分子筛试验中，实现更精细的过滤和筛选，所以催化反应结果也更精准。

此外，介孔材料的孔洞排列整齐有序，因而可以将其用作微型反应容器，从而进行各种微粒级别的试验，所以这种材料刚被研制出来不久，就吸引了国际上的广泛关注，让介孔材料及相关技术研发，成为了全球范围内跨多门学科的前沿热点领域之一，在未来，这款纳米级别的材料还将被广泛应用在微电子技术，化学传感器，光电器材等其他领域。

那这样的材料是如何被研制出来的呢？在本世纪初期，只有无机介孔材料，有机介孔材料的研发工作一直难以攻克，而中国的科学家们又一直想创造一种又软又轻，又好用的有机高分子材料，于是经过五年的钻研攻关，相关团队在有机-无机自组装的基础上，首次提出了有机-有机自组装的新概念，并加以验证，于是介孔高分子和介孔碳材料由此诞生，截至目前，中国科研人员所研制的这款新型材料，已经吸引了全球60个国家和地区的近1500家科研机构，发表的相关论文数量更是多达4万余篇，介孔高分子和碳材料的出现，大大推动了微观材料制作的发展。

那么这种材料有什么作用呢？拿石油炼化为例，中国虽然拥有丰富的石油资源，但开采的原油，经过传统方式处理后，汽柴油和其他物质的质量大约相同，意味着几乎有一半的石油被浪费，只能制成铺路的沥青，可见其转化率之低，然而人力财力消耗却很大，这时，如果把介孔材料作为催化剂，加入到石油炼化过程当中，将大大提高原油的转化效率，一旦进行全国推广，将产生巨大的经济效益。

2.新型仿生纳米复合纤维材料

记者从中国科学技术大学了解到，该校俞书宏教授团队借鉴天然生物纤维的策略，成功研制出一种既强又韧的宏观尺度纤维素基纳米复合纤维材料。成果日前在线发表在著名期刊《国家科学评论》上。

纳米尺度纤维素是地球上储量最丰富的纳米级原材料，其密度低、热稳定性好、力学性能出色，同时具备可降解、可再生和可持续性的明显优势。然而，人工制备的纤维素基宏观纤维材料的强度和韧性之间的矛盾难以解决，低韧性、易脆断等问题严重限制了此类材料在先进织物等领域中的实际应用。自然界中许多植物纤维和动物纤维实现了高强度和高韧性的完美组合，它们都是天然纳米复合材料，由高度取向的高强度纳米纤维单元包裹在较柔软的有机物基质中构成，并具有高度有序的多级螺旋缠绕结构。

中科大研究人员以高强度细菌纳米纤维素作为增强基元，以海藻酸钠生物大分子作为有机物基质，将两者复合水溶液进行溶液纺丝，得到拉伸强度初步提升的单取向结构宏观纳米复合纤维。随后，他们通过多级螺旋缠绕结构设计，得到具有类似生物纤维结构特征的宏观人工纤维材料，其拉伸强度继续提升25%，断裂延伸率和韧性则分别同步提升近50%和100%，最终拉伸强度、断裂延伸率可分别达到535兆帕、16%。

该成果所获得的最高拉伸强度可与高性能纤维素基天然植物纤维相媲美，这种仿生纤维结构设计策略有望应用在其他复杂等级结构材料的设计和制备中。

尾声

由此可见，科学技术的进步对一个国家的发展有着至关重要的作用，尤其是在当今时代，科技发展水平往往决定着一个民族未来的兴衰，因此，只有坚持创新，大力发展科学技术，才能推动民族在富强的道路上，长盛不衰地走下去。

现在的科技发展，原料是非常重要的，甚至能够在多个领域上占到主导地位，为此中国掌握了多个原材料，确实能够预料到中国未来占领主导地位的情景，在这里不得不为中国感到骄傲。