〖机械〗从中国高校在材料研发中的作用看材料产业的发展方向重点培训.ppt

预期Si基纳米器件仍将保持中心的位置。相应的关于量子尺寸效应、隧道效应、交换耦合、纳米线的传导性以及纳米尺度上的磁性和铁电特性的研究，构成设计纳米尺度新器件的物理基础。 分子电子学，及单壁纳米碳管和富勒烯（碳原子团）的研究，光纳米电子学及III－V族量子点材料和器件的研究，都是迅速发展中的纳米技术的新领域和新趋势。基于纳米磁性材料的巨磁阻现象及相关器件研究也在迅速的进展中。 (3)镁合金 镁的密度1.74，约为钢的1/4，铝的2/3。镁合金是最轻的工程结构材料， 其比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料。 同时，镁合金还具有良好的减振性，在相同载荷下，减振性是铝的100倍，钛合金的300～500倍。 镁合金还具有良好的切削加工性及尺寸稳定性，其耐凹陷性、铸造成形性及表面装饰性俱佳，加之具有易回收利用等优点， 因此，20世纪90年代初开始，世界对镁的需求量大幅度增加，原镁的产量和消费量随之迅速增长， 进入21世纪全球原镁生产能力已超过60万吨（中国27万吨，加拿大11.7万吨，美国4.5万吨，挪威4.2万吨，俄罗斯4万吨，以色列2.75万吨，法国1.7万吨，乌克兰1.5万吨，巴西1.2万吨，哈萨克斯坦1万吨，塞尔维亚0.5万吨，印度900吨）。 国际上镁产业的布局情况是，原镁生产以中国、加拿大、澳大利亚、独联体国家为主，其中以中国和加拿大的原镁生产能力增长幅度较大。 镁的资源十分丰富，镁在地壳中的含量为2.35％，总储量估计为100亿t以上。海水中的镁含量为0.14％，全世界海水中的含镁量估计为6×1016t，真可谓“用之不竭”。主要的含镁矿物有：菱镁矿（MgCO3）， 白云石（MgCO3·CaCO3）， 光卤石（MgCl2·KCl·6H2O）， 水氯镁石（MgCl2·6H2O）和 蛇纹石（3MgO·2SiO2·2H2O）等。世界上所利用的镁盐矿物原料主要是菱镁矿和白云石，其次为海水苦卤、盐湖卤水及地下卤水。 镁及镁合金广泛应用于冶金、汽车、摩托车、航空航天、光学仪器、计算机、电子与通讯、电动、风动工具和医疗器械等领域。镁合金以其优良的导热性、可回收性、抗电磁干扰及优良的屏蔽性能等特点，被誉为新型“绿色工程材料”，21世纪的“时代金属”。 金属镁主要用于：作铝基合金的重要添加元素，这部分用量约占镁的总消耗量的43％左右；用于镁合金制造各种零部件的用量已达到镁消耗量的35％左右；镁用于炼钢脱硫约占13％；此外镁还用于阴极保护材料、金属还原剂和化工行业等。世界镁的消费区域主要集中在北美和欧洲地区。21世纪初，北美和西欧镁的消费量约占全球总消费量的3/4。 （4）Ti合金Ti合金在军用或民用航空工业的发展中有重要位置；多相纳米尺度层状微结构问题对高强Ti基合金的特性具有重要意义，预期它将成为设计新Ti基合金的关键主题。 (5) 结构陶瓷及陶瓷基复合材料 先进陶瓷具有优异的物理力学性能如高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温和抗热震性等，而且在电、磁、热、光、声、化学、生物等方面具有卓越的功能，某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料。先进陶瓷的应用不仅可以改善人民生活质量，造福于人类而且对增强国防力量、保证国家安全也十分必要；先进陶瓷的研究与应用可以带动材料科学自身的发展。 提高陶瓷材料的韧性和可靠性、降低陶瓷材料的制造成本是直接关系到陶瓷材料在高技术领域中应用的关键。先进结构陶瓷近年的主要发展趋势是：高延展性、超高强、超高韧、超高硬和耐高温的新材料探索。（1） 向多层次多相复合陶瓷方向发展；强韧化从纤维增韧、晶须增韧、颗粒弥散强化、相变增韧等，发展到协同增韧 （2）向纳米陶瓷方向发展；（3）加强陶瓷材料的剪裁与设计，如晶界和界面设计、晶粒取向设计、多相之间的复合设计、仿生结构设计等；（4）Ti3SiC2和Ti3AlC2等为代表的新型层状三元碳化物和氮化物陶瓷；（5）. 高性能多孔陶瓷材料；（6）突破低成本、高性能先进陶瓷制备工艺技术； 有机/高分子材料 有机/高分子材料是现代工业和高新技术的重要基石，已成为国民经济基础产业以及国家安全不可或缺的重要材料。 一方面量大面广的通用高分子材料需要不断地升级改造，以降低成本、提高材料的使用性能， 另一方面各类新型的高分子材料将应运而生，尤其是有机及聚合物分子或少数分子组合体的光、电和磁特性将成为高分子向功能化以及微型器件化发展的重要方向。 分子材料与分子电子器件研究 该领域的主要研究方向： 新型功能分子的设计，合成与组装，分子纳米结构的构筑 分子的组装、自组装以及自组织技术以及在分子电子器件上的应用研究。这些分子电子器件主要包括分子电开关、分子光开关和分子电光开光的设计、分子导线、分子整流器、分子开关、 分子晶体管、分子马达及分子逻辑器等。 光电信息