Макротенденции в области перспективных материалов

Макротенденции в области перспективных материалов

Инновации в материалах затрагивают жизнь каждого. Сегодняшние традиционные материалы вчера были передовыми. Например, лампочка обычно считается символом инноваций. Томас Эдисон не знал, что изобрел лампу накаливания, но он смог сделать это благодаря инновациям в материалах. Он перепробовал сотни материалов для нити накаливания, прежде чем нашел тот, который был бы относительно эффективным, долговечным и ярким.

Благодаря этим замечательным инновациям передача электроэнергии изменила мир. В современных условиях смартфоны не существовали бы без открытия стекла Gorilla Glass, светодиодов и прозрачных проводников. Передовые материалы специально разрабатываются с учетом улучшенных свойств, обеспечивающих превосходную производительность.

К перспективным материалам относятся керамика, металлы, полимеры и полупроводники. Вот несколько ярких примеров перспективных материалов в этой группе:

В этом блоге мы обсудим тенденции в области передовых материалов и связанных с ними технологий:

1. 1. Появление квантовых точек

Это полупроводниковые частицы со структурой «ядро-оболочка». Эти квантовые точки обладают уникальными свойствами, поскольку при воздействии энергии излучают свет определенной длины волны. Некоторые из областей применения квантовых точек описаны ниже:

• Биовизуализация

Квантовые точки обладают уникальными электронными и оптическими свойствами, такими как узкий и симметричный спектр излучения, возможность регулирования светового излучения в зависимости от размера и широкий спектр поглощения. Эти свойства позволяют возбуждать множество различных цветов флуоресценции.

• Фотоэлектрические устройства

Одной из выдающихся особенностей квантовых точек является их настраиваемый спектр поглощения и высокий коэффициент экстинкции.

• Светоизлучающие устройства

По оценкам компании Research Nester, светодиодные лампы потребляют примерно на 80-82% меньше энергии, чем лампы накаливания, и имеют срок службы 35 000-50 000 часов. Применение квантовых точек в фотоэлектрических устройствах может оказаться экономически выгодным вариантом.

1. 2. Тенденция миниатюризации

Уменьшение размеров изделий — эффективная стратегия для достижения снижения затрат, повышения энергоэффективности, удобства использования и жизнеспособности продукта. Современные материалы помогают уменьшить размеры различного оборудования. Например, современные материалы способствуют уменьшению размеров объективов фотоаппаратов. Улучшенная конструкция делает их более прочными и привлекательными на вид. Эти современные материалы обеспечивают водонепроницаемость благодаря сочетанию прочных покрытий.

1. 3. Передовые материалы в энергетическом секторе

В энергетическом секторе наблюдается рост спроса на экологически чистую энергию. В связи с этим возрос интерес к хранению энергии в солнечной и ветровой энергетике. Вот несколько примеров применения передовых энергетических материалов:

• Металлические натриевые батареи
• Натрий-ионные батареи
• Электролиты
• Перезаряжаемые магниевые батареи
• Органические фотоэлектрические элементы

1. 4. Применение в аэрокосмической и оборонной отраслях.

Передовые материалы обеспечивают оперативные преимущества для оборонной и аэрокосмической промышленности. Эти передовые материалы обладают огромным потенциалом для решения задач оборонного сектора. Они также окажут значительное влияние на авиацию.

1. 5. Применение в здравоохранении

Внедрение передовых материалов в производство протезов и имплантатов. Достижения в здравоохранении, такие как нанотехнологии, 3D-печать и «умные» протезы, создаются с использованием современных материалов. Спрос будет в значительной степени определяться предпочтениями потребителей в отношении протезов позвоночника, конечностей и т.д.

1. 6. Потенциал нанотехнологий в разработке перспективных материалов.

Благодаря достижениям в материаловении предпринимаются многочисленные попытки освоения космоса. Исследователи сосредоточены на потенциале нанотехнологий и разработке передовых материалов для создания легкого, прочного и экономически эффективного космического оборудования.

1. 7. Стремление к устойчивому развитию

Современные материалы помогают защитить планету благодаря применению экологически устойчивых инженерных методов. Например, для производства тонны LUNA требуется всего 2,1% выбросов углекислого газа по сравнению с золотом.

1. 8. Использование полимерных мембран

Полимерные мембраны широко используются для покрытия наноструктурированных материалов. Они полезны для катализа и доставки лекарств. Современные материалы широко используются вместо полимерных солнечных элементов, кремниевых литьевых форм и нанокомпозитов.