人類始終走在發明和創新的道路上,新材料的發明極大地影響了產品及其製造過程的未來。硬如岩石的塗層、永遠不會變乾的材料、可程式設計水泥、讓皺紋消失的材料、仿生塑膠……這些新材料將為我們生活帶來新奇和變化。
01堅如岩石的塗層
突破性:為工業鑽頭和刀具專門設計的鐵基非晶合金塗層,塗層成本遠遠低於碳化鎢鈷硬質合金等常規材料,其較長的使用壽命提高了工具的效率。
應用領域:工業、製造、建築等。
02 永遠不會變乾的材料
突破性:由聚合物和水製成的材料,可導電且不會變幹。
應用領域:可以用於製作人造面板以及具有仿生功能的柔性機器人。
03 可程式設計水泥
突破性:將水泥顆粒(混凝土中的一種成分)“程式設計”成使其更堅固的形狀。這也產生了具有較少多孔性和更耐水和耐化學性的混凝土顆粒,這不僅防止了化學和水吸收造成的損害,而且對環境的危害較小。
應用領域:建築、工業。
04 讓皺紋消失。
突破性:將這種細膩而柔滑的聚合物塗在面板上,能夠瞬間拉緊面板、消除下垂,在不知不覺間讓皺紋消失。
應用領域:在護膚品開發和面板病治療方面具有良好應用前景。
05 無限可回收的塑膠
突破性:可以無限期地回收利用,同時保持塑膠的效能。
應用領域:現有塑膠的替代品。
06 人造蜘蛛絲
突破性:細菌被餵食糖、鹽和其他微量營養素以產生絲蛋白質,然後將這種蛋白質變成細粉末,製成纖維、複合材料等。
應用領域:紡織材料、醫療和飛機船舶製造等領域。
07 仿生塑膠
突破性:該材料是從丟棄的蝦殼中提取的殼質和來源於蠶絲的絲素蛋白組成,複製了昆蟲表皮的強度、耐久性和多功能性。
應用領域:可用於製造迅速降解的垃圾袋、包裝材料和尿布。作為一種特別堅固的生物相容性材料,它也可用於縫合承受高負荷的傷口,例如疝修補或作為組織再生的支架。
08 木材海綿
突破性:經化學品處理,剝離半纖維素和木質素而成的木材海綿,可以從水中吸附油脂,吸油量可達到其自身重量的16-46倍,可重複使用多達10次。這種新型海綿在容量、質量和可重複使用性方面超越了現有的所有其他海綿或吸附劑。
應用領域:石油和化學品洩漏對世界各地的水體造成了前所未有的破壞,木材海綿作為綠色材料能夠有效解決這個問題。
09 高強生物材料
突破性:該材料由源自木材和植物體的纖維素奈米纖維製成,最終結構的拉伸模量為86GPa,拉伸強度為1.57GPa,比蜘蛛絲強度高8倍,而且可生物降解。
應用領域:用作塑膠和其他不可降解物體的絕佳替代品。
10 自修復(癒合)材料
突破性:自修復材料是一種可以感受外界環境的變化,集感知、驅動和資訊處理於一體,透過模擬生物體損傷自修復的機理,在材料受損時能夠進行自我修復的智慧材料。
應用領域:軍用裝備、電子產品、汽車、飛機、建築材料等領域。
主要研究機構(公司):麻省理工學院、美國伊利諾伊大學、米其林、日本國家材料科學研究所(NIMS)、橫濱國立大學、東京大學
11 鉑金合金
突破性:該合金由10%的金和90%的鉑製成,所得材料的耐磨性比高強鋼高100倍。與大自然中的鑽石、藍寶石等材料處於同一級別,是迄今為止最強的合金。
應用領域:可用於製造新型發電系統、發動機和其他裝置。
12 微晶格
突破性:微晶格材料是目前世界上質量最輕的金屬結構組合,在外形上它呈三維開放蜂窩聚合物結構。這種材料的密度是0.9mg/cm3,比泡沫輕100倍。
應用領域:航空新材料,波音公司計劃採用該成果製造更輕、更省油的飛機。
13 分子強力膠
突破性:從化濃性鏈球菌侵入細胞後釋放出的蛋白獲得靈感,這種蛋白分為二部分,但當它們再相遇時會像膠一樣結合在一起;由這兩部分蛋白組成的膠,稱為分子強力膠(molecular superglue)。這種膠的粘結強度高;耐高低溫性好,同時能夠承受酸和其它惡劣環境,並能很快密封。
應用領域:可用作癌症的診斷手段;分子強力膠可粘結金屬、塑膠及其它物質,解決了現有各種塗料都與金屬粘附不強的問題。
14 超薄鉑
突破性:一種快速、廉價地沉積鉑超薄層的新方法,可減少燃料電池催化劑的貴金屬用量,從而大大降低其成本。
應用領域:氫燃料電池。
15 Karta-Pack(棉纖維)
突破性:100%的回收材料,來自廢棄的牛仔褲和T恤,兼具棉的質感和塑膠的剛性。
應用領域:高階包裝、傢俱設計等。
16 石墨烯氣凝膠
突破性:堅固有彈性且質輕,可以吸收高達自身重量900倍的油脂。石墨烯氣凝膠密度0.16mg/cm3,比氦氣輕,僅為氫氣密度的兩倍。
應用領域:清理海洋石油洩漏,或作為一種非常有效的保溫材料。
17 可阻擋Sunny的玻璃塗層
突破性:該塗料可以自行調節玻璃的透明度,當環境溫度高於67ºC以上時,透明塗層將變成具有金屬光澤的反射層。
應用領域:建築、交通運輸等。
18柔性電池
突破性:該柔性電池由纖維紡制而成,彎曲效能好,可以在不影響其效能的情況下彎曲幾千次。
應用領域:是未來智慧服裝、電子紡織品、可穿戴裝置以及可變形移動裝置的完美選擇。
19 生物質來源的可生物降解的紡織品
突破性:利用藻類、細菌、真菌、酵母等活體生物製造可生物降解的紡織品,創造環境友好材料,將服裝行業從浪費和汙染中解脫出來。
應用領域:服裝、紡織。
20 真菌泡沫
突破性:由植物秸稈、水稻和小麥殼等農作物廢料與蘑菇的根部粘結在一起製成的菌絲體。
應用領域:用作汽車保險槓、門、頂蓋、發動機艙、汽車行李箱襯層、儀表盤以及座位的石油基塑膠泡沫替換物。其他潛在用途包括桌面、衝浪板和服裝。
人類始終走在發明和創新的道路上,新材料的發明極大地影響了產品及其製造過程的未來。硬如岩石的塗層、永遠不會變乾的材料、可程式設計水泥、讓皺紋消失的材料、仿生塑膠……這些新材料將為我們生活帶來新奇和變化。
01堅如岩石的塗層
突破性:為工業鑽頭和刀具專門設計的鐵基非晶合金塗層,塗層成本遠遠低於碳化鎢鈷硬質合金等常規材料,其較長的使用壽命提高了工具的效率。
應用領域:工業、製造、建築等。
02 永遠不會變乾的材料
突破性:由聚合物和水製成的材料,可導電且不會變幹。
應用領域:可以用於製作人造面板以及具有仿生功能的柔性機器人。
03 可程式設計水泥
突破性:將水泥顆粒(混凝土中的一種成分)“程式設計”成使其更堅固的形狀。這也產生了具有較少多孔性和更耐水和耐化學性的混凝土顆粒,這不僅防止了化學和水吸收造成的損害,而且對環境的危害較小。
應用領域:建築、工業。
04 讓皺紋消失。
突破性:將這種細膩而柔滑的聚合物塗在面板上,能夠瞬間拉緊面板、消除下垂,在不知不覺間讓皺紋消失。
應用領域:在護膚品開發和面板病治療方面具有良好應用前景。
05 無限可回收的塑膠
突破性:可以無限期地回收利用,同時保持塑膠的效能。
應用領域:現有塑膠的替代品。
06 人造蜘蛛絲
突破性:細菌被餵食糖、鹽和其他微量營養素以產生絲蛋白質,然後將這種蛋白質變成細粉末,製成纖維、複合材料等。
應用領域:紡織材料、醫療和飛機船舶製造等領域。
07 仿生塑膠
突破性:該材料是從丟棄的蝦殼中提取的殼質和來源於蠶絲的絲素蛋白組成,複製了昆蟲表皮的強度、耐久性和多功能性。
應用領域:可用於製造迅速降解的垃圾袋、包裝材料和尿布。作為一種特別堅固的生物相容性材料,它也可用於縫合承受高負荷的傷口,例如疝修補或作為組織再生的支架。
08 木材海綿
突破性:經化學品處理,剝離半纖維素和木質素而成的木材海綿,可以從水中吸附油脂,吸油量可達到其自身重量的16-46倍,可重複使用多達10次。這種新型海綿在容量、質量和可重複使用性方面超越了現有的所有其他海綿或吸附劑。
應用領域:石油和化學品洩漏對世界各地的水體造成了前所未有的破壞,木材海綿作為綠色材料能夠有效解決這個問題。
09 高強生物材料
突破性:該材料由源自木材和植物體的纖維素奈米纖維製成,最終結構的拉伸模量為86GPa,拉伸強度為1.57GPa,比蜘蛛絲強度高8倍,而且可生物降解。
應用領域:用作塑膠和其他不可降解物體的絕佳替代品。
10 自修復(癒合)材料
突破性:自修復材料是一種可以感受外界環境的變化,集感知、驅動和資訊處理於一體,透過模擬生物體損傷自修復的機理,在材料受損時能夠進行自我修復的智慧材料。
應用領域:軍用裝備、電子產品、汽車、飛機、建築材料等領域。
主要研究機構(公司):麻省理工學院、美國伊利諾伊大學、米其林、日本國家材料科學研究所(NIMS)、橫濱國立大學、東京大學
11 鉑金合金
突破性:該合金由10%的金和90%的鉑製成,所得材料的耐磨性比高強鋼高100倍。與大自然中的鑽石、藍寶石等材料處於同一級別,是迄今為止最強的合金。
應用領域:可用於製造新型發電系統、發動機和其他裝置。
12 微晶格
突破性:微晶格材料是目前世界上質量最輕的金屬結構組合,在外形上它呈三維開放蜂窩聚合物結構。這種材料的密度是0.9mg/cm3,比泡沫輕100倍。
應用領域:航空新材料,波音公司計劃採用該成果製造更輕、更省油的飛機。
13 分子強力膠
突破性:從化濃性鏈球菌侵入細胞後釋放出的蛋白獲得靈感,這種蛋白分為二部分,但當它們再相遇時會像膠一樣結合在一起;由這兩部分蛋白組成的膠,稱為分子強力膠(molecular superglue)。這種膠的粘結強度高;耐高低溫性好,同時能夠承受酸和其它惡劣環境,並能很快密封。
應用領域:可用作癌症的診斷手段;分子強力膠可粘結金屬、塑膠及其它物質,解決了現有各種塗料都與金屬粘附不強的問題。
14 超薄鉑
突破性:一種快速、廉價地沉積鉑超薄層的新方法,可減少燃料電池催化劑的貴金屬用量,從而大大降低其成本。
應用領域:氫燃料電池。
15 Karta-Pack(棉纖維)
突破性:100%的回收材料,來自廢棄的牛仔褲和T恤,兼具棉的質感和塑膠的剛性。
應用領域:高階包裝、傢俱設計等。
16 石墨烯氣凝膠
突破性:堅固有彈性且質輕,可以吸收高達自身重量900倍的油脂。石墨烯氣凝膠密度0.16mg/cm3,比氦氣輕,僅為氫氣密度的兩倍。
應用領域:清理海洋石油洩漏,或作為一種非常有效的保溫材料。
17 可阻擋Sunny的玻璃塗層
突破性:該塗料可以自行調節玻璃的透明度,當環境溫度高於67ºC以上時,透明塗層將變成具有金屬光澤的反射層。
應用領域:建築、交通運輸等。
18柔性電池
突破性:該柔性電池由纖維紡制而成,彎曲效能好,可以在不影響其效能的情況下彎曲幾千次。
應用領域:是未來智慧服裝、電子紡織品、可穿戴裝置以及可變形移動裝置的完美選擇。
19 生物質來源的可生物降解的紡織品
突破性:利用藻類、細菌、真菌、酵母等活體生物製造可生物降解的紡織品,創造環境友好材料,將服裝行業從浪費和汙染中解脫出來。
應用領域:服裝、紡織。
20 真菌泡沫
突破性:由植物秸稈、水稻和小麥殼等農作物廢料與蘑菇的根部粘結在一起製成的菌絲體。
應用領域:用作汽車保險槓、門、頂蓋、發動機艙、汽車行李箱襯層、儀表盤以及座位的石油基塑膠泡沫替換物。其他潛在用途包括桌面、衝浪板和服裝。