新材料技术群体

出处：按学科分类—工业技术 南京大学出版社《工程师实用手册》第406页（2025字）

材料一般是指可为人类社会接受而又能经济地制造有用器件的物质。所谓“有用”是指材料具有能为人类服务的使用性能；所谓“制造”，是指材料具有较好的工艺性能。

人类为了更好地生活和生存，需要改进传统材料，便之更新容貌或得到新生，由此而探寻或创制新材料。改进传统材料的措施一般从调整部分或改进工艺两方面着手，从而提高性能、降低成本来取得最大的经济效益。创制新材料是相对传统材料而言，是为了满足特种需要或具有某种特殊性能。这些新材料既是科技新成果的结晶，又是促进新技术发展的支柱。因此，在当前高技术竞争中，几乎所有工业发达的国家都把新材料的研究和开发放到了特殊的地位。下面简单介绍一些新材料的开发研究情况。

1．飞机和导弹的涂层材料

这种材料具有特殊功能，它可以反射电磁微波，迷惑敌方雷达的探测，使飞行体达到“隐身”的目的，以利保存自己打击对方。美国在这类涂层材料的研究开发方面，已有所突破，90年代中期前夕，“隐身”歼击机等即将问世。

2．精细陶瓷

精细陶瓷既能耐高温，而且硬度和强度又好，现在正克服它的脆性，提高工艺性和接合性。它将用于原子能新能源、空间技术、内燃机和燃气轮机等领域，使这些领域的产品性能大为提高。比如高级陶瓷发动机可在2500华氏度下运行，这种发动机理论效率可达80%，而传统材料制成的发动机效率只有60%。可见应用陶瓷制造的发动机其经济效益是相当可观的。日本在这方面居于领先地位，并有发动机原型问世，预计在90年代可进入实用阶段。

3．高效率高分子分离膜材料

它可以自由分离汽混合物(如含有氢、氦、一氧化碳和甲烷等的气体)、液混合物，以及淡化海水等。这种材料现在处于试验阶段，当前的主要问题是分离速度低、成本高，如果一旦有所突破，它将为大幅度的节约能源，减少公害，提供廉价能源等作出贡献。

4．半导体材料——砷化镓(GaAs)

砷化镓比现有的硅半导体材料性能更好，具有电子迁移速度快、能发光、耐高温、耐辐射等性能，是理想的电子材料。它将用于超速元件、新功能元件、新存储元件和光电元件等。预计1990年，砷化镓大规模集成电路可投放市场，它将为进一步发展计算机等提供有利条件。

5．光纤材料

光纤材料是发展现代光通迅技术的关键材料，也是发展光电技术所需的重要材料。据分析，光纤成本和能耗比铜线低得多，生产144km长的铜线的用煤量，可以生产127844km长的光纤，即减少能耗近900倍。目前光纤通讯已进入商用阶段，到1987年，全世界敷设光纤通讯线路已超一千万光纤公里，预计到本世纪末可达一亿光纤公里。下一代光纤是以多成分氟化物为主的红外光纤，其传输损耗的理论值为0．01～0．001dB／km。比现有的石英系材料损耗减少几十倍。光纤材料的发展方向是减少损耗、加宽带域，继续降低成本。

6．超导材料

超导材料用于电机钢芯、变压器、输电网和储能设备，可以大量节省电能；制作高性能电子元器件优点更为明显：

(1)超高速，开关速度可望达到1微微秒，比现有半导体器件高10～100倍。

(2)超低功耗，可降到1／1000。

(3)特大频率范围。

(4)高灵敏度，可提高100倍。

(5)超低噪声，可降到1／90。

(6)超可靠性。

7．生物材料

人是最宝贵的生物。人们正在研制各种能代替人体各种组织的新材料，比如，用高分子、陶瓷、复合材料等代替血管、心瓣、心脏、血液、骨骼、眼睛、皮肤等。

除上述几种外，正在研究开发的还有高性能结晶控制合金、有机导电材料、贮氢材料、吸收性比自重高几百倍或一千几百倍的高分子材料，以及高效率太阳能电池材料等。