新材料主宰世界之變：3D打印、納米激光器與石墨烯

　　新材料主要服務于戰略性新興產業，同時也是新興產業發展的基礎及先導，新材料的應用領域基本集中在新興產業。作為戰略新興產業中最重要的一極，新材料是“基礎的基礎”，是國家七大戰略新興產業拼圖之龍骨。

　　根據我國當前及未來發展的實際情況，新材料領域值得注意的新發展方向主要有半導體材料、結構材料、高分子材料、敏感與傳感轉換材料、納米材料、生物材料及高性能復合材料。

　　新材料現階段“面目”

　　從“神舟十號”的飛船鑄件、3D打印高科技到我們日常生活當中的衣食住行，無一不涉及新材料。但是，由于大部分新材料技術現階段還是被國外的企業壟斷，國內的新材料開發還是面臨著技術壁壘的難題，“新材料之路”仍然任重而道遠。

　　據理財周報記者統計，目前已經實現產量化的新材料包括高品質鋼中的不銹鋼管、鈦合金、鎂合金、鋁合金、碳纖維、陶瓷基復合材料、樹脂復合材料、金屬復合材料、生物材料、新型建材、特種玻璃、特種橡膠工程材料、氟化工、有機硅、半導體以及稀土材料。

　　在不銹鋼管、碳纖維、生物材料、特種橡膠工程材料以及稀土材料遭遇技術壁壘的同時，屬于高端金屬材料的鈦合金在國內的技術卻已經臻于成熟，但是由于其下游主要是航空航天、船舶以及海洋工程等高端領域，卻遇到需求不足的困境。而用于制造飛船鑄件的鋁合金則處于改進研發階段，還需提高深加工技術。

　　高性能纖維及復合材料的核心物質陶瓷基復合材料、樹脂復合材料和金屬復合材料在國內已經廣泛生產，而特種金屬中的半導體產業增長速度更已經是國際平均水平的10倍了。

　　目前處于生產階段的新材料品種則包括高性能纖維及復合材料的核心物質芳綸、玻璃纖維、前沿材料中的超導材料、新型無機非金屬材料中的先進陶瓷和特種金屬中的稀有金屬。

　　而還處于研發、生產階段的新材料則是“新中之新”，主要有鎂合金、納米材料以及膜材料。其中，鎂合金是最具想象力的新材料，主要運用于節能環保型的汽車以及3C產品中，無論是蘋果的iPhone5還是三星的S4等高端產品均增加了鎂合金的使用，使其外觀更輕薄和時尚。據悉，采用鎂合金替代鋼片，重量可減輕75%。此外，鎂合金還可100%簡單再生使用，為“綠色環保”材料。

　　納米材料也不得不提及，是當今科學研究的熱點之一。當前的研究熱點和技術前沿主要包括以碳納米管為代表的納米組裝材料；納米陶瓷和納米復合材料等高性能納米結構材料；納米涂層材料的設計與合成；單電子晶體管、納米激光器和納米開關等納米電子器件的研制、C60超高密度信息存貯材料等。

　　新物質“玄機”

　　400種新物質各有千秋，但是，最有神秘感的可能還是正處于研發階段的那些尚未跨出實驗室大門的物質。

　　比如，屬于鎂合金的耐高溫耐疲勞鎂合金，目前涉及的國內研究所有上海交通大學（研究所）；屬于納米材料的碳納米管和石墨烯，雖然目前國內已經攻關了碳納米管的技術壁壘，但是成本仍然偏高，獲得商業化應用，但缺乏量產技術，如果未來進一步降低成本，汽車領域會有大變化。

　　石墨烯更加不用多說的，作為21世紀最有看頭的新材料，已經是“未出家門，聞名在外”。據最新消息稱，奧地利、德國和俄羅斯的科學家們合作研發出一種新方法，可以很好地讓“神奇材料”石墨烯同現有占主流的硅基技術“聯姻”，制造出在半導體設備等領域廣泛運用的石墨烯-硅化物。

　　石墨烯如果取代硅，有望讓計算機處理器的運行速度快數百倍。其次，石墨烯有望引發觸摸屏和顯示器產品的革命，制造出可折疊、伸縮的顯示器件。再次，石墨烯可以推動超級電容器發展，使得同等體積的電容擴充5倍以上的容量。此外，石墨烯加入鋰電池電極中能夠大幅提高導電性能。石墨烯因其超出鋼鐵(行情 專區)數十倍的強度，也有望被用于制造紙片般的超輕型飛機材料、超堅韌的防彈衣和“太空電梯”的纜線，在這些領域將引發革命性的突破。

　　而納米材料中，與我們生活息息相關的小分子團水、抗PM2.5衣服、生物芯片、基因芯片、納米醫用支架等也是值得期待的新物質。

　　作為神州系列飛船返回艙艙門、醫用碳纖維床板、接觸軌玻璃鋼絕緣防護系統、有機復合絕緣子芯棒等產品材料的樹脂復合材料和鋁合金一樣，都“親身經歷”了“神舟十號”成功發射這一舉世矚目的創舉。目前國內涉足樹脂復合材料的研究機構主要包括了中航工業北京航空材料研究院、國家級樹脂基復合材料結構制造技術研究應用中心、哈爾濱玻璃鋼研究院、北京航空航天等研究機構等，而涉足鋁合金的研究機構主要有沈陽鑄造研究所。

　　還有3D打印、4D打印、3D膜等，都是一些新鮮好玩的物質，未來的世界會被這些看起來小小的新物質改變。

　　總而言之，新材料的“玄機”就在于“蝴蝶效應”，可能就是那么微妙的一種基礎物質，改變的將是整個傳統工業甚至我們的生活狀態。