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2020材料學大事件——未來或許從現在開始
2021年01月29日 10:03:13
來源：化工儀器網 點擊量：14788
材料，通俗的來說就是人類用于制造物品、器件、機器等產品的物質，從產品的角度來看，材料本身的物理、化學性質又會直接影響產品的用途。所以，隨著科技水平的不斷進步，研究人員對于材料的需求也會不斷增加，也正因為這個原因，材料的發展影響著技術的不斷進步。而在過去的2020年，材料學也發生了不少大事件。
【化工儀器網 科技前沿】材料，通俗的來說就是人類用于制造物品、器件、機器等產品的物質，從產品的角度來看，材料本身的物理、化學性質又會直接影響產品的用途。所以，隨著科技水平的不斷進步，研究人員對于材料的需求也會不斷增加，也正因為這個原因，材料的發展影響著技術的不斷進步。而在過去的2020年，材料學也發生了不少大事件。
天然超材料被發現
動物帶給我們的驚喜
超材料本身指的是具有超常物理性質的材料，簡單的說就是能夠達到一些傳統材料無法實現的效果。在過去的研究中，超材料并非天然存在的，而是人為制造的，并且超材料也是電子工程、光電子學、經典光學、材料科學、半導體科學、納米科技等領域重要的研究課題之一。
而就在2020年，一種天然的超材料被發現，他就是飛蛾看似普通的翅膀。據了解，飛蛾的翅膀結構非常特殊，有很好的超聲吸收特性，而這一特性能夠幫助其很好的躲避蝙蝠蛾捕食。當然作為一種聲學超材料，這一發現無疑為材料學研究及聲學超材料的發展提供了重要的資料以及幫助。
香港大學研發“超級鋼”
兼具強度、韌性及延展性的新選擇
鋼材是一類常見的材料，而根據制作工藝及技術的不同，特性也會有所差異。一般評價鋼材性能的指標有三點，分別是強度、韌性和延展性。強度指的是鋼材在變形或失效前能承受的重量上限，韌性是指造成鋼材斷裂所需的力的大小，而延展性則是衡量鋼材延伸難易度的一個指標。不過，絕大多數鋼材并不能兼顧這三點，因此使用的時候需要根據實際場景做出選擇。
就在2020年5月12日，香港大學公布了其與美國伯克利大學合作的“超級鋼”項目收獲了重大進展，而也正是這一進展一定程度上突破鋼材難以兼顧強度、韌性、延展性的問題。據悉，這種新型的鋼材料通過增加材料屈服強度啟動了新的增韌機制，從而大幅提其韌性。根據相關試驗顯示，新型鋼材的抗變形屈服強度約2GPa，斷裂韌性為102MPa-m½，均勻延伸率為19%。目前該成果已于學術期刊《科學》上發表。
從壁虎身上得到啟示
超疏液仿生纖維粘合材料
疏水性簡單的說就是一種分子與水互相排斥的物理性質，疏水性材料的價值便在于其可以有效的阻絕水對材料造成的影響，起到阻隔水的作用。而疏液性與疏水性大同小異，其明顯區別就在于疏液性材料不進可以排斥水，還能排斥油等其他液體。不過在材料學領域，疏液性與粘合性能是一個矛盾的存在，具備疏液性的材料很難保有粘合性，粘合性材料在接觸液體后也會影響到其粘合性能。
不過就在2020年，這一結論似乎被打破了。德國馬克斯·普朗克智能系統研究所科學家通過研究壁虎腳墊，研發出了一種超疏液仿生纖維粘合材料，這種材料的纖維尖端十分特別，是一種特殊的蘑菇形絨毛結構，而也正是這種結構，使得其能過像壁虎腳墊上的微纖毛陣列那樣，排斥液體的同時，保持粘合力。
突破芯片制造難題
我國首臺激光晶圓切割機問世
2020年，對于我國芯片技術的發展是重要的一年，中國電子旗下中國長城鄭州軌道交通信息技術研究院和河南通用智能裝備有限公司歷時一年，成功研制出了我國首臺半導體激光隱形晶圓切割機，為我國激光晶圓切割行業發展提供了助力。
新型白油漆助力建筑降溫
簡單原理也能大有作為
對于長期暴露在戶外的物體來說，長期的太陽直射無疑是一個嚴峻的考驗，而建筑便是其中頗具代表性的一個。事實上，太陽對于建筑的影響十分明顯，一方面紫外線會加速墻體的老化速度；另一方面建筑吸收太陽傳遞的熱能后，熱量會在建筑內傳遞，使建筑內部的空間整體溫度上升。盡管，通過合理的風道設計以及通風等手段，建筑的整體溫度能夠一定程度上的得到調節，但是如何降低太陽直射對于建筑的影響一直是一個長期的話題。
而在這方面，熱反射油漆這種特殊的油漆材料一直被業內看好，通過在建筑表面使用商用熱反射油漆，能夠有效的阻隔80%-90%的太陽光照，避免對建筑產生影響。但是這似乎并沒有滿足相關研究人員的目標。就在2020年，一種全新的白色熱反射油漆被研制出來，這種油漆的反射率達到了95.5%，不僅如此，這種油漆材料相較于傳統的降溫油漆，涂層更薄、成本更低，使用前景更加廣泛。更讓人驚訝的是，這種材料采用的原理其實并不復雜，材料本身由碳酸鈣制成，通過含有的不同大小的顆粒反射太陽光譜中不同波長的光，從而起到了降溫的目的。
科學是一個非常寬泛的領域，它的發展需要各個領域、各個環節的共同進步，而材料學便是其中之一。過去一年，材料學的發展有的離我們的生活很遠，有的又仿佛即將出現在我們的身邊。盡管許多的新技術還未能投入實際的使用，但是未來或許就是從現在開始改變，而這些新技術也將在未來給我們的生活帶去美好的改變。
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