《產品造型設計材料與工藝》課件-第九章 復合材料與新型材料

9.1復合材料9.2新型材料

Ch9復合材料與新型材料

9.1

復合材料復合材料綜述纖維增強復合材料其他復合材料復合材料的成型加工

1.復合材料概念

近代科學技術的發(fā)展，對材料性能的要求越來越高。有的除要求材料具有高強度、高模量、耐高溫、低密度以外，還對材料的韌性、耐磨、耐腐蝕、電性能提出了種種特殊要求。更特殊的是有些產品要求材料具有多重性能，如導電而絕熱，強度比鋼好，彈性比橡膠好，又能焊接等。這對單一的金屬、工程塑料和工業(yè)陶瓷來說是無能為力的。

復合材料是將一種或幾種材料用人工的方法均勻地與另一種材料結合而成的一種新型工程材料。

1.復合材料概念復合材料主要是為了克服單一材料的某些弱點，而采用合成材料的方式，從而充分發(fā)揮材料的綜合性能，取長補短，達到最好的使用要求。

比如大多數(shù)金屬堅韌但不耐高溫，而陶瓷耐高溫，卻又很脆，如果用粉末冶金的方法把它們摻合在一起制成金屬陶瓷，就具備了金屬的高強度、高韌性、又具有陶瓷的耐高溫性，目前復合材料在工程上應用很多。復合材料在工業(yè)產品造型設計中的應用，可以得到最新科學技術所帶來的材質美的享受，因而使產品具有鮮明的時代感。

1.復合材料概念

1）按使用性能分:功能復合材料、結構復合材料

2）按基體分：聚合物復合材料、金屬復合材料和陶瓷復合材料。

3）按復合形式分：纖維增強復合材料、層合復合材料和顆粒復合材料。

其中發(fā)展最快、應用最廣的是纖維增強復合材料。

詳見下表

2.復合材料的分類

2.復合材料的分類

基體增強體

金屬

陶瓷有機物

金屬

纖維增強金屬

包層金屬纖維增強陶瓷金屬陶瓷夾網(wǎng)玻絲鋼筋混凝土纖維增強塑料填充塑料鋁聚乙烯復合薄臘橡膠彈簧軟胎夾網(wǎng)玻板陶瓷纖維增強金屬粒子增強金屬碳纖維增強金屬纖維增強陶瓷壓電陶瓷玻璃纖維水泥石棉水泥板纖維增強塑料樹脂混凝土樹脂石膏材料乳膠水泥碳墨補強橡膠輪胎多層玻璃填充塑料有機物鋁聚乙烯復合薄膜復合薄膜合成皮革比強度和比模量高：它們使衡量材料承載能力的一個重要指標。宇航、交通運輸工具和機械過程中高速運轉的結構零件需要盡量減輕自重而保持高的比強度和比能量。比如纖維增強復合材料的比強度、比能量都比較大?？蛊谛阅芎茫浩谄茐氖遣牧显诮蛔冚d荷作用下由于裂紋由里向外擴展而形成的破壞。復合材料一定程度阻止裂紋的擴展。減振能力強：復合材料構成的自振頻率與結構本身形狀有關，還與材料的比模量的平方成正比。復合材料的比模量最高，故自振頻率很高，一般不易發(fā)生共振而快速折斷，另外復合材料是非均質多相體材料，有大量界面，能對振動有反射和吸收作用。

3.復合材料的特性破損安全性好：纖維復合材料基體中有大量獨立纖維，載荷會迅速分配到眾多纖維上，不致造成構件瞬間完全喪失承載能力而斷裂，故工作安全性高。耐熱性能好：一般鋁合金在400度時，彈性模量大幅度降低，強度也顯著下降，而碳（硼）纖維增強的鋁在此溫度下強度和模量基本不變。成型工藝簡單靈活：復合材料可用模具采用一次成型制造各種零件，從而減少了零件數(shù)目及接頭數(shù)，外觀更簡潔，節(jié)省原材料和工時。

3.復合材料的特性

9.1

復合材料復合材料綜述纖維增強復合材料其他復合材料復合材料的成型加工

纖維增強復合材料

各種高性能的增強材料，它們依然各有所長，各有所短。

目前將各種纖維以一定形式混合而構成更加復合的材料，這種混雜復合，意味著使復合材料走向更能發(fā)揮其復合功能的最高階段，例如美國和日本已用玻璃纖維和碳纖維的混雜纖維增強熱固性塑料制成復合材料，用其整體成型賽車。玻璃纖維增強材料碳纖維增強復合材料其他纖維增強復合材料玻璃纖維增強復合材料（玻璃鋼）1）熱塑性玻璃鋼基體為熱塑性樹脂：尼龍、聚碳酸脂、聚苯乙烯類等，其中尼龍的增強效果最為顯著。增強體為玻璃纖維：二氧化硅和其他氧化物的熔體。

特點：熱塑性玻璃鋼相比基體材料，強度和抗疲勞性能提高2~3倍，沖擊韌性提高2~4倍，蠕變抗力提高2~5倍，達到或超過某些金屬的強度。玻璃纖維增強復合材料（玻璃鋼）

（1）玻璃纖維增強尼龍：剛度、強度和減摩性好，可代替有色金屬制造軸承、齒輪等精密機械零件，還常用于一些大型制品如洗衣機的皮帶輪、電器罩及耐熱容器等，還可制造如汽車上的儀表板、前后燈；

（2）玻璃纖維增強聚苯乙烯類樹脂：廣泛用于汽車內裝制品、收音機殼體、照相機殼、空氣調節(jié)器葉片等部件；（3）玻璃纖維增強聚丙烯：強度高、耐熱性和抗蠕變性好、耐水，可以作干燥器殼體、電風扇、空調設備、洗衣機、音響等制品；（4）玻璃纖維增強聚碳酸脂：尺寸穩(wěn)定、熱膨脹系數(shù)小并耐沖擊，主要用于電器開關、冷卻器等。2）熱固性玻璃鋼

基體為熱固性樹脂：酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂和有機硅樹脂。醛樹脂出現(xiàn)最早，環(huán)氧樹脂性能最好、應用最普遍。

增強體為玻璃纖維：二氧化硅和其他氧化物的熔體。特點：1）較高的比強度；2）良好的電絕緣性和絕熱性；3）耐腐蝕；4）根據(jù)需要可制成半透明和特別的保護色；5）方便制造任意曲面形狀、不同厚度的制品；6）具有防磁、透過微波等特殊性能。缺點：彈性模量和比模量低，只有結構鋼的1/5~1/10；剛性較差；目前一般只適合在300度以下使用；易老化和產生蠕變；各向異性。玻璃纖維增強復合材料（玻璃鋼）玻璃纖維增強復合材料（玻璃鋼）玻璃鋼模壓制品玻璃鋼拉擠型材玻璃鋼雕塑應用：

1）在宇航和航空方面：我國生產的殲6、殲8、轟6等飛機雷達罩，美BV-360型復合材料機身的直升飛機多數(shù)用玻璃鋼。

2）在造船方面：1942年美國用玻璃纖維增強不飽和聚酯樹脂制成世界上第一艘快艇；1946年生產出第一艘玻璃鋼帆船，目前美國海軍部規(guī)定長16m以下的船艦全部采用纖維復合材料，主要是玻璃鋼制造。玻璃鋼還可制造如甲板、風斗、風箱、油箱等部件。

3）在車輛制造方面：玻璃鋼可代部分鋼材制造汽車、機車、客車、拖拉機車身，以及配件。還有可制造車輛座椅、臥鋪床板、水池等。

4）在電機電器方面：可制造重型發(fā)電機的護環(huán)、要求剛性好、耐熱性好的電熱器、電風扇、空調設備、洗衣機、音響等設備。

5）在其他方面：可制造家具、門窗、衛(wèi)生間設備、雕塑品、工藝品、醫(yī)學上的假肢、手術床、擔架等。玻璃纖維增強復合材料（玻璃鋼）

纖維增強復合材料

各種高性能的增強材料，它們依然各有所長，各有所短。

目前將各種纖維以一定形式混合而構成更加復合的材料，這種混雜復合，意味著使復合材料走向更能發(fā)揮其復合功能的最高階段，例如美國和日本已用玻璃纖維和碳纖維的混雜纖維增強熱固性塑料制成復合材料，用其整體成型賽車。玻璃纖維增強材料碳纖維增強復合材料其他纖維增強復合材料碳纖維增強復合材料

碳纖維復合材料是60年代發(fā)展起來的，它強度比鋼大，比重比鋁小，與玻璃纖維相比，具有高強度、高模量的特點，是比較理想的增強材料。

1）碳纖維樹脂復合材料

作基體的樹脂應用最多的是環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和聚四氟乙烯。

優(yōu)點：比重比鋁輕、強度比鋼好、彈性模量比鋁合金和鋼大，疲勞強度高，沖擊韌性好，耐水，化學穩(wěn)定性高，摩擦系數(shù)小，導熱性好，受X線輻射時強度和模量不變化等，其性能比玻璃鋼普遍優(yōu)越。

缺點：碳纖維與樹脂粘結力不夠大，耐高溫性能差等。

應用：可以用作宇宙飛行器的外層材料，人造衛(wèi)星和火箭的機架、殼體、天線構架，作各種機器中的齒輪、軸承等受載磨損零件，活塞、密封圈等受磨擦件，也用作化工零件和容器等。碳纖維增強復合材料2）碳纖維金屬復合材料碳不易被金屬潤濕，在高溫下容易生成金屬碳化物，所以制作比較困難?，F(xiàn)在主要用于熔點較低的金屬或合金。

1）碳纖維鋁基復合材料：在碳纖維表面鍍金屬，制成碳纖維鋁基復合材料。這種材料直到接近于金屬熔點時，仍有很好的強度和彈性模量。

2）碳纖維鋁錫合金復合材料：用碳纖維和鋁錫合金制成復合材料，是一種減摩性能比鋁錫合金更優(yōu)越，強度很高的高級軸承材料。

碳纖維增強復合材料3）碳纖維陶瓷復合材料我國研制了一種碳纖維石英玻璃復合材料。同石英玻璃比，它的抗彎強度提高了約12倍，沖擊韌性提高了約40倍，熱穩(wěn)定性也非常好，它克服了玻璃最大的脆性缺點，從而變成了比某些金屬還堅固的不碎玻璃，是很有前途的新型陶瓷材料。如果在普通玻璃中混以60％的碳纖維細粉，強度也要提高許多倍。

纖維增強復合材料

各種高性能的增強材料，它們依然各有所長，各有所短。

目前將各種纖維以一定形式混合而構成更加復合的材料，這種混雜復合，意味著使復合材料走向更能發(fā)揮其復合功能的最高階段，例如美國和日本已用玻璃纖維和碳纖維的混雜纖維增強熱固性塑料制成復合材料，用其整體成型賽車。玻璃纖維增強材料碳纖維增強復合材料其他纖維增強復合材料其它纖維增強復合材料1）硼纖維復合材料硼纖維：是由硼氣相沉積在鎢絲上制取。硼纖維的抗拉強度與玻璃纖維差不多，但彈性模量為玻璃纖維的5倍?；w主要為環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂。特點：抗壓強度為碳纖維樹脂復合材料的2~2.5倍、抗剪強度很高，蠕變小，硬度和彈性模量高，有很高的抗疲勞強度，耐輻射，對水、有機溶劑和燃料、潤滑劑都很穩(wěn)定。由于硼纖維是半導體，所以復合材料的導電性和導熱性好。應用：硼纖維樹脂材料主要應用于航空和宇航工業(yè)，制造翼面、儀表、轉子、壓氣機葉片等。

2）晶須增強復合材料晶須是一種單纖維，它是金屬或陶瓷自由長大的針狀單晶體，直徑在30微米以下，長度約幾毫米。近年來用晶須代替纖維組成的復合材料發(fā)展很快。由于它不存在晶體缺陷，它的強度極高，可接近于原子結合力的理論強度。目前已有小批量生產的氧化鋁、氮化鋁和氮化硅幾種晶須。由于成本高，多用于尖端工程。3）芳綸14復合材料

芳綸14與無機纖維相比，富有韌性，具有較好的抗沖擊性能。它與環(huán)氧樹脂等組成的復合材料已在飛機、宇航方面得到應用。其它纖維增強復合材料

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復合材料復合材料綜述纖維增強復合材料其他復合材料復合材料的成型加工層合復合材料顆粒復合材料層合復合材料

層合復合材料是由兩層和兩層以上不同材料結合而成。其目的為了將組分層的最佳性能組合起來得到更加有用的造型材料。層合復合材料可使強度、剛度、耐磨、耐腐蝕、絕熱、隔音、減輕自重等若干性能分別得到改善。

1）層壓金屬復合材料2）塑料－金屬多層復合材料3）夾層結構復合材料層合復合材料1）層壓金屬復合材料

金屬層壓板可以用不同方法制造，其中最普通的方法是膠合或者熔合、熱壓、焊接、噴涂等。

如不銹鋼－普通鋼復合材料，合金鋼－普通鋼復合材料，化工設備上采用的包鈦鋼制造容器，即發(fā)揮鈦的抗腐蝕、抗磨蝕性，又節(jié)約鈦的用量，降低制造成本。美國所用的硬幣是由銅夾層和外包較薄的銅鎳合金的金屬層壓板制得，銅鎳包層具有外觀色澤柔和，抗磨損和抗腐蝕，內層銅可保證錢幣密度。層合復合材料2）塑料－金屬多層復合材料如以鋼板為基體、燒結銅球為中間層、用聚四氯乙烯或聚甲醛塑料為表層的一種自潤滑材料就是一種三層復合材料。這類復合材料的物理、機械性能取決于基體，摩擦、磨損性能取決于塑料，鋼與塑料之間通過多孔性青銅為媒介，所獲得的粘接力大于噴涂層和粘貼層，一旦塑料磨損，露出青銅，也不致嚴重磨傷配件表面。

這種材料大量用于裝飾材料或作產品的殼體。在冷凍機、冰箱、洗衣機、儀表等產品上得到廣泛應用。另外鋁塑板、鋼塑板復合材料也有應用。3）夾層結構復合材料

它是由兩層薄而強的面板（蒙皮）中間夾著一層芯子組成。一般面板是由抗拉、抗壓強度高、彈性模量大的材料組成，如金屬、玻璃鋼、增強塑料等；芯子的結構有兩大類，一是實心，一是蜂窩格子，芯子材料根據(jù)性能要求，常用的有泡沫塑料、木屑、石棉，蜂窩格子常用金屬箔、玻璃鋼制成。特點：

1）比重小；2）具有較高的剛度和抗壓穩(wěn)定性；3）根據(jù)需要選擇面板和芯子的材料，因此可以得到需要的性能。用途：

已用于飛機上的天線罩隔板、機翼以及火車車箱、運輸容器等方面。層合復合材料

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復合材料復合材料綜述纖維增強復合材料其他復合材料復合材料的成型加工層合復合材料顆粒復合材料

顆粒復合材料結構：顆粒復合材料是由一種或多種材料的顆粒均勻分散到基體材料內所組成的材料。其增強原理是利用大小適宜的增強粒子彌散分布在基體內，以阻止基體塑性變形的位錯運動（金屬）或分子鏈的運動（高分子材料）。增強粒子的直徑大小直接影響增強效果，直徑太小則形成固溶體，太大又容易引起應力集中使增強效果下降。特點及應用：金屬陶瓷是一種常見的顆粒復合材料。一般情況下，金屬及其合金的熱穩(wěn)定性好、延伸性好，但在高溫下易氧化和蠕變；而陶瓷則脆性大，熱穩(wěn)定性差，但是耐高溫，耐腐蝕。為取長補短，將陶瓷微粒分散到金屬中形成復合材料，這種復合材料具有高硬度、高強度、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、膨脹系數(shù)小的特點，是一種優(yōu)良的工具材料。除金屬陶瓷外，還有石墨－鋁合金顆粒復合材料（新型的軸承材料），碳黑－橡膠顆粒復合材料。

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復合材料復合材料綜述纖維增強復合材料其他復合材料復合材料的成型加工

復合材料的成型加工樹脂－纖維復合材料的成型加工金屬－纖維復合材料的成型加工復合材料的仿生法樹脂－纖維復合材料的成型加工

纖維增強塑料制品，一般都可以用普通的塑料成型加工方法制作。而長纖維或纖維制品與樹脂復合而成的玻璃鋼，則采用以下成型方法。

通常纖維增強復合材料均系一次成型，無需進行機械加工。但實際應用中，由于裝配原因，復合材料可以車、銑、磨、鉆、鏜、鋸、銼等機械加工，只是加工時要求刀刃鋒利、切削速度塊、進刀慢。1）手糊法：先在模具上刷一層固化劑樹脂，然后貼一層纖維織物，刷平整后再刷一層樹脂，再貼一層纖維織物，直至需要的厚度。手糊法在產品設計中只廣泛應用于小批量整體造型件或大型制件，如汽車殼體、飛機雷達罩、船艇、大型雕塑等。

2）模壓法：借助壓力機采用很高壓力將涂覆好的纖維制品壓制成所需的形狀。特點是制品質量可靠，均勻，適于大量生產，特別適合大量生產的中小型的復雜玻璃鋼制品。3）纏繞法：將纖維浸以樹脂并按照一定的規(guī)律連續(xù)纏繞于芯模上，經固化而制成零件的一種方法。

產品設計中常用來加工球形、圓筒形等回轉殼體等零件。4）噴射法：利用壓縮空氣將樹脂、硬化劑和切短的纖維同時噴射到模具表面，經過輥壓，排除氣泡，再在其表面噴涂一層樹脂經固化而成玻璃鋼制品。

其特點效率高，無接縫，適應性強，適合于異形制品的成型。樹脂－纖維復合材料的成型加工

復合材料的成型加工樹脂－纖維復合材料的成型加工金屬－纖維復合材料的成型加工復合材料的仿生法金屬－纖維復合材料的成型加工

用無機纖維增強金屬的復合材料成型方法有：

1）液態(tài)金屬浸鑄法：其特點是能連續(xù)制取圓棒、管子和其他截面形狀的棒料、型材，加工成本低。

常用于生產鎂等低熔點基體金屬的復合材料。

2）擴散焊接法：是一種在高溫下以一定的壓力，讓纖維與基體金屬擴散結合的方法。它可以做到即不損害纖維的機械性能，又有良好的界面結合，常用于生產各種板材。3）噴涂法

等離子噴涂是近幾年發(fā)展起來的新技術，它是利用等離子電弧的高溫，將金屬熔化并噴涂到所涂的物體表面。噴涂時為防止金屬氧化，一般是在惰性氣體保護下進行。所有金屬一般是以粉末狀進入等離子射流噴槍中的。等離子噴涂用于纖維增強金屬材料的成型時，可以一邊把纖維纏繞在芯模上，一邊向纖維噴涂基體金屬，由于金屬離開噴嘴后是急速冷卻，因此幾乎不與纖維發(fā)生發(fā)應，這樣即不損傷纖維，又能使熔融金屬粒子與纖維結合緊密。其成型的缺點是噴涂體比較疏松，有必要用熱壓法作最后加工。等離子噴涂不僅用于纖維復合材料的成型，也可以噴涂高熔點的合金或陶瓷于金屬表面，因此也是一種層合復合材料的一種成型方法。

金屬－纖維復合材料的成型加工

復合材料的成型加工樹脂－纖維復合材料的成型加工金屬－纖維復合材料的成型加工復合材料的仿生法

復合材料的仿生法仿生學的概念在復合材料的成型上獲得應用。例如飛機的槳葉和直升飛機的旋翼就借助動物骨骼類似的結構設計的，使之即輕又強，且合乎自然美學觀點。它的外層是硬質復合材料，內芯則是硬泡沫塑料，與骨結構類似。竹、木都是天然的優(yōu)質材料，它們的結構經過漫長的自然演變，而變得非常合理。比如竹是用許多空心纖維管來增強木質的，外層纖維管細而致密，內層粗而疏松，中心為空；木材的年輪是一些韌性層，它把纖維增強體分制成許多小塊，從而有助于承受彎曲變形。人體脊椎的椎間盤，其內部纖維質的排列有助于承受壓、拉、剪切等載荷。仿生學為復合材料的設計和應用提供許多啟發(fā)性的思路。另外隨著計算機應用領域的不斷擴大，目前已有人著手編寫計算機程序來設計復合材料，這樣可根據(jù)工業(yè)設計要求，從選材、增強性、工藝、結構、性能、質感及經濟型等方面都依靠計算機給出最優(yōu)化選擇結果。這也是復合材料的發(fā)展方向。

纖維復合材料層合復合材料陽光房材料玻璃鋼的應用玻璃鋼欄桿應用：作為結構材料，用作有腐蝕環(huán)境的地板、地溝蓋板、平臺、艦艇甲板、樓梯、棧道等玻璃鋼噴泉水池空中連廊走道特點：耐腐蝕耐老化，輕質高強抗沖擊、抗靜電、無磁性，阻燃、絕緣、防滑更安全，色彩鮮艷，美化環(huán)境，安裝便捷，無需維護蜂窩鋁合金板是一種外墻高級建筑裝飾材料,這種板的表層為鋁合金薄板,而中心層是用鋁箔制成的蜂窩結構,具有極佳的剛性,是目前金屬幕墻材料中最優(yōu)良的產品.該產品廣泛應用于現(xiàn)代建筑裝修及火車,汽車,船舶等制造業(yè).鋁蜂窩板的應用船舶列車電子屏蔽建筑裝飾

9.1復合材料9.2新型材料

Ch9復合材料與新型材料

9.2新型材料材料工業(yè)是國民經濟的基礎產業(yè)。新材料是材料工業(yè)發(fā)展的先導，會給工業(yè)帶來革命性的變革，是重要的戰(zhàn)略性新興產業(yè)。今天科技革命迅猛發(fā)展，新材料產業(yè)升級、材料更新?lián)Q代步伐加快。

最具潛力二十大新型材料：特種纖維

具有特殊的物理化學結構、性能和用途，或具有特殊功能的化學纖維。這些纖維大都應用于工業(yè)、國防、醫(yī)療、環(huán)境保護和尖端科學各方面。特種纖維分別具有不同的特殊性能，如耐強腐蝕、低磨損、耐高溫、耐輻射、抗燃、耐高電壓、高強度高模量、高彈性、反滲透、高效過濾、吸附、離子交換、導光、導電以及多種醫(yī)學功能。

9.2新型材料柔性電極材料

柔性電極是將電子器件制作在柔性或可延性塑料或薄金屬基板上的電子技術。柔性電極可作為可穿戴電子器件。如果成功，以后我們帶有「智能」的衣服或者體內的供電設備就不會再被僵硬的電路掣肘了。

9.2新型材料全息膜

9.2新型材料透明全息投影膜擁有獨一無二的透明特性，在保持清晰顯像的同時，能讓觀眾透過投影膜看見背后景物。畫質100%清晰亮麗，非凡超薄境界，絕無空間設限。微格金屬

(microlattice)：是由連通中空管構成的3D多孔聚合物材料，中空管壁厚度不足人體頭發(fā)直徑的千分之一。它其中的金屬微點陣是由相互連接的空心支柱組成；每支柱的直徑~100um，壁厚100um，全部結構的99.99%為空氣；表觀密度為0.9g/cm3，是一種合成的多孔極輕3D開放式蜂窩聚合物結構金屬材料。這種創(chuàng)新材料比泡沫塑料輕100倍，它能夠放置在一朵蒲公英上。未來可用于航空設計，對于未來旅行至火星和其它星球至關重要。

9.2新型材料量子金屬：由俄羅斯遠東聯(lián)邦大學、俄羅斯科學院遠東分院的科學家與日本東京大學的同行組成的國際研究團隊近日合成了世界上首例量子金屬。這種新材料具有以多晶硅為襯底的雙層鉈原子結構，當溫度低于零下272攝氏度時，變?yōu)槌瑢Р牧?。實驗表明，二維系統(tǒng)在轉變?yōu)榻^緣體或超導體的同時，仍可保持正常的金屬態(tài)。這種不尋常的狀態(tài)被稱為量子金屬或玻色金屬。

9.2新型材料超固體(Supersolid)：是一種具備超流特性的固體，也就是集“超流體+固體”特性于一身的物質。超固體同時具有固體和流體的特性。

9.2新型材料超固體(Supersolid)：超固體是1969年由俄羅斯物理學家首先預測的。2004年美國賓州州立大學提出超固體現(xiàn)象，2016.11由美國麻省理工學院和瑞士蘇黎世理工學院的實驗小組完成了實驗室中實現(xiàn)超固體這一壯舉。

這種明顯矛盾的物質狀態(tài)可以幫助更好地理解超流和超導的性質，從而極大促進超導磁體、超導傳感器以及能量傳輸?shù)刃袠I(yè)的發(fā)展。

10.2新型材料超高溫陶瓷(Ultrahigh-TemperatureCeramics,

UHTCs)：最早由美國空軍開發(fā)，主要指高溫環(huán)境(2000℃以上)和反應氣氛中(如原子氧環(huán)境)能夠保持化學穩(wěn)定的一種特殊材料。通常包括硼化物、碳化物、氧化物在內的一些高熔點過渡金屬化合物，由上述化合物組成的多元復合陶瓷材料統(tǒng)稱為超高溫陶瓷材料。

9.2新型材料錫烯：由單層錫原子構成的厚度小于0.4納米的二維晶體--錫烯，可在常溫下達到100%導電率的超級材料，其導電性只存在于材料的邊緣或表面，而不是內部。當拓撲絕緣體只有一層原子厚的時候，它的邊緣導電性就會達到完美的100%。近年來熱議的石墨烯，可實現(xiàn)室溫下無能量損耗的電子輸運。

9.2新型材料新型透明導電材料：

美國賓州州立大學研究人員選擇了一種電子間相互作用大于其動能的材料，由于電子強關聯(lián)作用，電子能“感覺”到彼此，從而使其性質類似于“液體”，而不是沒有相互作用的“氣體”。這種電子“液體”仍然非常導電，但是可見光波段的反射卻大大降低，從而提高了透明度。

9.2新型材料第三代半導體：

碳化硅、氮化鎵、氧化鋅、氮化鋁等寬緊帶半導體材料。具有寬的禁帶寬度，高的擊穿電場，高的熱導率，高的發(fā)光效率，高的電子飽和速率及高的抗輻射能力。更適用于制作高溫高頻、抗輻射及大功率器件。

9.2新型材料4D打印材料：4D打印是一種能夠自動變形的材料，直接將設計內置到物料當中，不需要連接任何復雜的機電設備，就能按照產品設計自動折疊成相應的形狀。所謂的4D打印，比3D打印多了一個“D”也就是時間維度，人們可以通過軟件設定模型和時間，變形材料會在設定的時間內變形為所需的形狀。4D打印最關鍵是記憶合金。4D打印由MIT與Stratasys教育研發(fā)部門合作研發(fā)的，是一種無需打印機器就能讓材料快速成型的革命性新技術。大小形狀可以隨時間變化。

9.2新型材料金屬氫：金屬氫是液態(tài)或固態(tài)氫在上百萬大氣壓的高壓下變成的導電體。導電性類似于金屬，故稱金屬氫。金屬氫是一種高密度、高儲能材料，是一種室溫超導體。

金屬氫內儲藏著巨大的能量，比普通TNT炸藥大30-40倍。2017年1月26日,“科學”雜志報道哈佛大學實驗室成功制造出金屬氫

。2017年2月22日，由于操作失誤，這塊地球上唯一的金屬氫樣本消失了。

9.2新型材料高熵合金：高熵合金概念由臺灣科學家1995年提出的。傳統(tǒng)金屬是以一種元素為主，高熵合金含有多種主要元素，每種元素介于5%-35%之間，是多元素共同作用的結果。與傳統(tǒng)合金相比，高熵合金表現(xiàn)出更高的強度、硬度、耐磨性、耐腐蝕、耐輻照等等。高熵合金采用一種顛覆數(shù)千年以來的合金制備方法。

9.2新型材料硼墨烯：硼墨烯是一種不同尋常的材料，