就像鋼鐵和塑料帶動了制造業(yè)的革命，新發(fā)現(xiàn)的超級材料都具有非常迷人的性質(zhì)，以及具備廣泛的應(yīng)用，它們將重塑未來。下面我們盤點一些最有前景的未來超級材料的性質(zhì)和用途。

    【空氣合金】

    空氣合金具有極其低的密度，要比水要輕100倍，并且可以承受超過它們自身20000倍的重量，這使它們成為地球上最輕的固體材料。這種材料同時具有超絕緣性，不僅絕熱絕冷，而且隔音效果也非常好。

    用途：大規(guī)模建設(shè)、飛船、太空服以及火箭技術(shù)。（事實上，NASA已經(jīng)研發(fā)出了一種超薄易彎曲的空氣合金，在太空服和火箭技術(shù)上可以得到充分應(yīng)用。）

    【金屬微格】

    這種金屬材料為立體金屬開放式多孔聚合物，其成分中多達99.99%是空氣，另外0.01%是相互連接的固體空心管晶格。它是世界上最輕的金屬材料，能夠像羽毛般輕盈地漂浮在空中接著落地。金屬微格在吸收能量的性能上也相當(dāng)好，無論是經(jīng)過壓縮或扭轉(zhuǎn)，都能反彈回原狀。例如將一顆雞蛋利用金屬微格包裹中，從25層的高樓丟下，金屬微格可以保護雞蛋墜地時完好如初。

    用途：飛機結(jié)構(gòu)、航空學(xué)和汽車業(yè)。

    【熱電材料】

    熱電材料的工作原理

    熱電材料是一種能將電能與熱能交互轉(zhuǎn)換的材料，此種材料能夠在足夠的溫差下產(chǎn)生電動勢，達到以熱生電的現(xiàn)象。熱電材料可使廢熱能轉(zhuǎn)換為電能，可能提高能源效率或作為一種替代能源。天然礦物質(zhì)黝銅礦和方鈷礦都可以作為熱電材料，而且制造成本低廉。

    用途：應(yīng)用于航天器的能量轉(zhuǎn)換，以及耗能較大的機器，比如汽車、冰箱和CPU散熱器等。

    【超材料】

    高度規(guī)整的納米結(jié)構(gòu)

    是一種尺寸小于光的波長的結(jié)構(gòu)，被設(shè)計來散射光線。可以用來散射微波、無線電波和鮮為人知的T-射線。某些超材料具有負(fù)的折射率，因此可以利用這個特殊的光學(xué)性質(zhì)制作“超級透鏡”用來觀察那些尺寸小于顯微鏡光波波長的材料的特征。

    用途：隱形斗篷，醫(yī)用的新T-射線掃描儀，相控陣光學(xué)技術(shù)可以完美的呈現(xiàn)全息圖像。

    【碳納米管】

    不同類型的碳納米管

    是碳原子組成的長鏈，它們被在化學(xué)上稱為最強的化學(xué)鍵sp2鍵連接在一起，甚至比組成鉆石的sp3鍵都要強。碳納米管擁有許多突出的物理性質(zhì)，例如極高的拉伸強度和彈性電子傳輸（非常適合于電子學(xué)應(yīng)用）。

    用途：唯一能被用來建造太空電梯的材料。

    【過渡金屬硫化物】

    過渡金屬硫化物的結(jié)構(gòu)

    它們具有相當(dāng)簡單的二維結(jié)構(gòu)。鉬或鎢等過渡金屬原子的單排結(jié)構(gòu)（上圖黑色），夾在同樣薄的硫或硒元素層（上圖黃色）之間。過渡金屬硫化物非常薄、透明和靈活，是極好的半導(dǎo)體。

    用途：制作軟性電子（可彎曲屏幕）、數(shù)字電路、量子通訊，以及能源儲存。

    【透明鋁】

    在《星際旅行IV：搶救未來》中，斯考特將24世紀(jì)的“透明鋁”技術(shù)帶回了20世紀(jì)。現(xiàn)在該項技術(shù)或許要提早實現(xiàn)了。科學(xué)家并沒有找到讓金屬鋁變透明的方法，而是開發(fā)了一種能達到類似強度的透明鋁基陶瓷。這種物質(zhì)是一種氮氧化鋁，硬度是鋼鐵的3倍多，石英鏡片的4倍多，藍寶石的85%。

    用途：透明裝甲（防彈玻璃）、紅外圓頂（太空船/太空站）、摩天樓和駕駛艙。

    【石墨烯】

    是一種由碳原子組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，同時擁有極小的電阻率。因此被期待可以用來發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或電晶體。

    用途：從所有科技消費品，到生物工程，再到能量儲存（超高效電池）。

    【錫烯】

    將氟原子（黃色）加入單層的錫原子（灰色）就會得到錫烯，邊緣（藍色和紅色）的導(dǎo)電性近乎完美。

    錫烯是石墨烯的“表親”，由單原子層的錫構(gòu)成，它的邊沿態(tài)在室溫下可以實現(xiàn)量子自旋霍爾效應(yīng)。錫烯在常溫下能達到100%導(dǎo)電率的超級材料，同時也是一種拓?fù)浣^緣體，在這種材料內(nèi)，載荷子（如電子）無法到達材料的中心，只能在邊緣自由移動。

    用途：設(shè)計更快、更有效的微芯片。

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等等方面的國內(nèi)外最新動態(tài)，我們網(wǎng)站會不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國腐蝕與防護網(wǎng)http://www.ecorr.org 

責(zé)任編輯：王元

《中國腐蝕與防護網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：ecorr_org@163.com
中國腐蝕與防護網(wǎng)官方 QQ群：140808414