公共基礎知識現代新科技考點之新材料解讀

　　新材料是指那些新出現或已在發展中的、具有傳統材料所不具備的優異效能和特殊功能的材料。新材料與傳統材料之間並沒有截然的分界，新材料在傳統材料基礎上發展而成，傳統材料經過組成、結構、設計和工藝上的改進從而提高材料效能或出現新的效能都可發展成為新材料。

　　新材料作為高新技術的基礎和先導，應用範圍極其廣泛，它同資訊科技、生物技術一起成為21世紀最重要和最具發展潛力的領域。同傳統材料一樣，新材料可以從結構組成、功能和應用領域等多種不同角度對其進行分類，不同的分類之間相互交叉和巢狀，目前，一般按應用領域和當今的研究熱點把新材料分為以下的主要領域：電子資訊材料、新能源材料、奈米材料、先進複合材料、先進陶瓷材料、生態環境材料、新型功能材料***含高溫超導材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等***、生物醫用材料、高效能結構材料、智慧材料、新型建築及化工新材料等。

　　在20世紀初，人們所指的建築材料是木材、水泥和鋼鐵;二戰後出現了新三材，指的是人工合成的塑料、橡膠和纖維，而80年代以來大量高新材料紛紛湧現。高新材料從使用的角度說可分為傳遞、記錄或儲存的資訊材料; 新高溫結構陶瓷、非晶態材料和超導材料的新能源材料，特別是超導材料80年代中期以來有突破性進展; 高效能結構複合材料，高效能工程塑料和新型合金材料為主要內容的特殊結構材料和新功能材料，如高效能的陶瓷材料、有機氟材料、高功能的黏合劑等。從材料的構成來說可以分金屬材料、高分子材料及陶瓷材料三大門類。近些年來，出現了金屬材料、高分子材料、陶瓷材料及複合材料競相發展的趨勢。一些新興金屬材料在科技革命的大潮中應運而生。傳統鐵、鉛、鋅、鋁等金屬更新品種，與宇航、電子、原子能等高新技術聯絡密切的金屬材料越來越受到重視。其他新型高效能金屬材料出現瞭如快速冷凝金屬的非晶體和微晶材料、奈米金屬材料、有序金屬間化合物、定向凝固柱晶和單晶合金等。奈米相材料具有許多潛在的新用途，它是一門用單個原子和分子建造事物的科學，其最終目標是實現微型化。一個直徑為3奈米的原子團幾乎是英文裡一個句點的百萬分之一。例如奈米相金屬、奈米相陶瓷、奈米相固體材料具有許多奇妙的特性，奈米相銅強度比普通銅高5倍，奈米相陶瓷是摔不碎的。只要控制結構顆粒的大小，就可以製造出強度、顏色和可塑效能滿足使用者各種需要的奈米相材料。陶瓷材料具有高強、高硬、耐高溫、抗腐蝕、質量輕等優點，解決韌性差的致命弱點是這一領域的主攻方向。陶瓷材料在電、熱、光、化學等方面享有廣泛的優勢，因而功能材料具有廣闊的前景。

　　二戰前後興起的新三材即人工合成塑料、人工合成橡膠和人工合成纖維的發展。這些高分子加上薄膜、膠黏劑和塗料成為高分子材料中的主要方面。這些高分子合成材料一般都具有質輕、比強度大、抗腐蝕、絕熱、電絕緣、來源豐富、製作方便、利於加工和批量生產等優點。以合成纖維而論，錦綸***聚酯胺纖維***、滌綸***聚酯纖維***、腈綸***聚丙烯腈纖維***、丙綸***聚丙烯纖維***、維綸***聚乙烯纖維***、氯綸***聚氯乙烯纖維***六大綸合佔全部合成纖維的99%，而前三綸佔了90%。功能高分子材料包括物理功能高分子材料及化學功能高分子材料。對於這一嶄新的領域，目前已為發達國家所普遍重視。先進的複合材料有結構複合材料和功能複合材料兩類。已經取得重要成就的如玻璃鋼，即用玻璃纖維增強樹脂，今後高效能樹脂基成為複合材料的重要方向。電子和光電子材料在戰後的發展也是突飛猛進的。在電子材料方面，如半導體的進展最引人矚目。紅極一時的矽材料是大規模積體電路的基石，而砷化鎵材料則在90年代崛起。光電子因1960年美國休斯頓實驗室梅曼發明紅寶石鐳射器而引人注目。目前光通訊、光計算、鐳射加工、鐳射技術、鐳射印刷、鐳射影視、鐳射儀器等工業均呈方興未艾之勢。

　　超導材料在導電時，電阻等於零，對於尖端高科技的開發具有重大意義。運用鐳射技術可以增產糧食、改良果樹品種，在生物學領域大有作為。用不了多少年，在電子、通訊、航天、醫療等領域將出現許多應用超導技術的新產品，如廉價的超導輸電線、超導儲電裝置、高效率的超導磁流體發電機、超導電動機、超導磁懸浮列車等。此外，還出現了按照需要設計和製作的新材料。