Wprowadzenie do nowych materiałów

Nowe materiały odnoszą się do nowo opracowanych lub będących w fazie rozwoju materiałów konstrukcyjnych o doskonałych parametrach użytkowych i materiałów funkcjonalnych o właściwościach. Materiały konstrukcyjne wykorzystują głównie swoje właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość, wytrzymałość, twardość i elastyczność. Takie jak nowe materiały ceramiczne, stopy amorficzne (szkło metaliczne) itp. Materiały funkcjonalne wykorzystują głównie swoje funkcje elektryczne, optyczne, akustyczne, magnetyczne, termiczne i inne oraz efekty fizyczne. W ostatnich latach nowe materiały badane i rozwijane na całym świecie obejmują głównie nowe materiały metaliczne, szlachetną ceramikę i włókna optyczne itp.

Wraz z rozwojem nauki i technologii ludzie opracowali nowe materiały w oparciu o materiały tradycyjne i zgodnie z osiągnięciami badawczymi współczesnej nauki i technologii. Nowe materiały dzieli się na cztery główne kategorie w oparciu o ich składniki: materiały metaliczne, nieorganiczne materiały niemetaliczne (takie jak ceramika, półprzewodniki z arsenku galu itp.), organiczne materiały polimerowe i materiały kompozytowe. Ze względu na właściwości materiały dzielimy na konstrukcyjne i funkcjonalne. Materiały konstrukcyjne wykorzystują głównie właściwości mechaniczne i fizyczne materiałów, aby spełnić wymagania eksploatacyjne, takie jak wytrzymałość, wysoka sztywność, wysoka twardość, odporność na wysoką temperaturę, odporność na korozję i odporność na promieniowanie. Materiały funkcjonalne wykorzystują głównie elektryczne, magnetyczne, akustyczne, fototermiczne i inne efekty materiałów do osiągnięcia określonych funkcji, takie jak materiały półprzewodnikowe, materiały magnetyczne, materiały światłoczułe, materiały termoczułe, materiały stealth i materiały produkcyjne, materiały nuklearne do bomb wodorowych itp. Nowe materiały odgrywają znaczącą rolę w budownictwie. Na przykład pomyślny rozwój ultraczystego krzemu i arsenku galu doprowadził do narodzin wielkoskalowych układów scalonych, zwiększając prędkość obliczeniową komputerów z kilkuset tysięcy razy na sekundę do ponad dziesięciu miliardów razy na sekundę. Na każde 100 ℃ wzrostu temperatury roboczej materiałów silników lotniczych ciąg może wzrosnąć o 24%. Materiały stealth mogą pochłaniać fale elektromagnetyczne lub zmniejszać promieniowanie podczerwone broni i sprzętu, utrudniając ich wykrycie przez systemy wykrywania wroga itp.

Jednym z głównych kierunków rozwoju technologicznego XXI wieku są badania i zastosowanie nowych materiałów. Badania nad nowymi materiałami stanowią głębszy postęp w zrozumieniu i zastosowaniu przez ludzkość właściwości substancji.