材料创新是产业革命重要基石 引领变革重塑世界

浏览: 作者: 时间:2019-06-07
  从泥瓦砖木,到铜铁铝钢,再到碳纤维、石墨烯,伴随着文明和科技的进步,人类对材料开发利用的广度和深度逐步加大加深。如今越来越多的新型材料走入科学家的视野,新材料技术的突破,将伴随着新一轮产业革命,改变我们所处世界的属性。有理由认为,未来人类任何..

  从泥瓦砖木,到铜铁铝钢,再到碳纤维、石墨烯,伴随着文明和科技的进步,人类对材料开发利用的广度和深度逐步加大加深。如今越来越多的新型材料走入科学家的视野,新材料技术的突破,将伴随着新一轮产业革命,改变我们所处世界的属性。有理由认为,未来人类任何“高大上”的宏伟工程,都有着看似“细小微”新型材料的支撑,而我们在衣食住行和绚烂生活中,亦当随处可见它们的身影。

  平地起高楼,传统材料不退色

  对工具的使用,被认为是人类和其它哺乳动物的一个本质区别。人类对材料的利用,则从这一本质区别开始。且看考古学家对人类史前历史的三阶段划分――石器时代、青铜时代、铁器时代,即可见人类发轫阶段使用材料的进化历程。虽然这一进化历程漫漫数十万年,但正是它们的进化,最终导致了人类文明史上第一次产业革命――1万年前农牧业的出现。

  人类文明的发展,使得材料的进化树上不断添加新的分支,而如今被视为传统材料的清单中,不断有新成员加入,尽管它们当初也曾有着新材料的名分。这些材料在成长,但并未老去。高楼平地起,从数千年前的巍峨金字塔、莽莽万里长城,到今天雄伟的跨海大桥、鳞次栉比的摩天大楼,从巨石砖瓦,到钢筋水泥,传统材料的名单虽在逐渐拉长,但它们的作用依然,始终是人类社会生产生活的重要基石。

  可以说,一砖一瓦,一木一石,它们都承载着人类的文明。或许有一天,某些材料最终会被新的材料取代,但它们对人类文明发展的贡献却永不退色。

  空中建楼阁,新型材料产奇迹

  空中建楼阁,是人类的一个梦想,曾那么遥不可及,如今却在逐渐变为现实。空客380和波音787的飞翔,让我们体会到遨游天际的舒适与快感;国际空间站的创建,使人类有机会站在太空审视我们的星球。这些都得益于科技的进步,其中也都有着新材料的功劳。

  巧妇难为无米之炊,没有材料,再高明奇巧的设计也只能永远停留在纸面上。缺了土石,古人无法建造遮风避雨之所;没有纸张,先祖的文明也难以传承。历史证明,材料是人类社会发展的物质基础和先导,新材料更是人类社会进步的催化剂。

  新材料创造的奇迹不胜枚举。超材料技术的突破,使哈里・波特的隐身衣从魔法世界走进我们的现实生活;先进复合材料的大量使用,让越来越大的人造物体能够摆脱地球引力而飞入太空。新材料的研发无止境。最近,清华大学和中科院理化所联合研究发现,镓基液态合金在“吞食”少量物质后,可以在各种形态和运行模式之间转换,并实现自驱动快速前进。相信终有一天,经典科幻电影《终结者》中的液体金属机器人会悄然来到我们的身边。

  新材料宣言,世界因我而改变

  新材料涵盖广阔,金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、先进复合材料,这些专业划分或许让门外汉难以适从。但不管怎样,作为高新技术的基础和先导,新材料的研究代表着人类对物质的认知和应用在向更深层次进发。它的发展,在促进信息、能源、生物等技术革命的同时,对制造业、运输业以及个人生活方式都产生着重大影响。正因如此,新材料才被人称之为“发明之母”和“产业粮食”,成为21世纪最重要和最具发展潜力的领域。

  石墨烯是目前新材料中最受关注的一种。它所具有的超强韧性、导电性、导热性以及透光性等特性,使其拥有巨大的发展空间,能够广泛应用于电子、航天、生物医药等领域,而它的商业化应用,则将带动信息、能源、生物等一系列产业走向变革。2013年初,欧盟委员会将石墨烯科技列为两大“未来新兴旗舰技术项目”之一,并会在未来10年内投入10亿欧元研发经费;日韩德英等国家也都把石墨烯材料及产品定为未来革新产业之一,投入巨资推动石墨烯研发和商业化应用研究;作为全球技术实力最强的美国,更是在石墨烯研发方面走在世界前列,早在2006年至2011年这5年间,美国国家自然科学基金(NSF)关于石墨烯的资助项目就高达200项,近几年,美企业和研究机构在石墨烯领域的研发成果更是层出不穷。