微課5-1新材料技術(shù)新材料是具備優(yōu)異性能或特殊功能的先進材料，涵蓋金屬、無機非金屬、有機和復(fù)合材料。新材料技術(shù)是研發(fā)和應(yīng)用高性能、多功能及綠色環(huán)保材料的先進科技，它融合新能源、電子信息、航空航天、生物醫(yī)療等多領(lǐng)域、多學(xué)科的前沿知識，致力于材料性能的突破與新功能的開發(fā)。定義：區(qū)別于傳統(tǒng)材料，新材料是新發(fā)展的具有特殊性能的一類材料。它通常具有一些新的優(yōu)異性能或特殊功能，如高強度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電、絕緣、磁性、光學(xué)性能等。隨著技術(shù)不斷進步和政策的持續(xù)支持，新材料產(chǎn)業(yè)將迎來更廣闊的發(fā)展空間，為社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供強大動力。微課5-1新材料技術(shù)新材料的特點使其在各領(lǐng)域應(yīng)用中表現(xiàn)出色。（1）高性能：在強度、韌性、耐高溫、耐腐蝕等性能方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)材料，如高強度鋁合金用于航空航天領(lǐng)域，能顯著減輕飛行器重量。（2）多功能：新材料往往具有多種功能，如導(dǎo)電、絕緣、磁性、光學(xué)性能等。如石墨烯有優(yōu)異導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，還有高強度和良好光學(xué)透過性。（3）智能化：一些新材料能夠感知環(huán)境變化并作出相應(yīng)響應(yīng)，如形狀記憶合金、智能高分子材料等。5.1.1新材料的特點（4）綠色環(huán)保：新材料的制備和應(yīng)用更加注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。如生物降解塑料能夠減少白色污染，可降解材料在使用后可以自然降解。（5）可設(shè)計性：新材料的性能可以通過設(shè)計和合成進行定制，以滿足特定應(yīng)用需求。如通過調(diào)整聚合物的分子結(jié)構(gòu)和組成，可以制備出具有不同性能的高性能工程塑料。5.1.1新材料的特點1.按材料類型分類：各自具有獨特的性能。（1）金屬材料：包括高性能合金、形狀記憶合金、稀土功能材料等。如高性能鋁合金用于航空航天領(lǐng)域，稀土永磁材料用于電子器件。（2）無機非金屬材料：包括半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、玻璃材料等。半導(dǎo)體材料是電子器件的核心材料，陶瓷材料具有高硬度和耐高溫特性。（3）有機材料：包括高性能聚合物、生物醫(yī)用高分子材料、智能高分子材料等。如高性能工程塑料具有優(yōu)異的機械性能和耐化學(xué)腐蝕性。（4）復(fù)合材料：由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料通過物理或化學(xué)方法復(fù)合而成，具有單一材料無法比擬的綜合性能。5.1.2新材料的分類2.按應(yīng)用領(lǐng)域分類：廣泛用于集成電路、飛機制造、電動汽車及醫(yī)療器械等。（1）電子信息材料：包括半導(dǎo)體、絕緣、導(dǎo)電、磁性等材料。如硅片是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料，用于制造集成電路和半導(dǎo)體器件。（2）航空航天材料：包括高性能鋁合金、鈦合金、復(fù)合材料等。如碳纖維復(fù)合材料制造飛機機身和機翼，能夠顯著減輕重量，提高燃油效率。（3）新能源材料：包括太陽能電池、鋰離子電池、燃料電池等材料。如鋰離子電池材料廣泛應(yīng)用于電動汽車和便攜式電子設(shè)備。5.1.2新材料的分類（4）生物醫(yī)藥材料：包括生物醫(yī)用金屬、生物醫(yī)用高分子、生物陶瓷等材料。如生物醫(yī)用高分子材料制造可降解醫(yī)用縫合線和組織工程支架。（5）高端裝備制造材料：包括高性能鋼材、特種合金、高性能復(fù)合材料等。如高性能工具鋼用于制造精密模具和切削工具，特種合金（如高溫合金）用于制造航空發(fā)動機葉片和燃氣輪機部件。5.1.2新材料的分類各國政府紛紛出臺政策支持新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，如石墨烯、超導(dǎo)材料、量子材料等前沿材料的研究和應(yīng)用不斷取得突破。當前的發(fā)展趨勢主要如下。（1）高性能和多功能：新材料不斷追求更高性能和更多功能，以滿足電子信息、航空航天、新能源等領(lǐng)域?qū)Σ牧系目量桃?。?）智能化和綠色環(huán)保：新材料發(fā)展的重要方向。如智能材料能夠感知環(huán)境變化并作出響應(yīng)，綠色環(huán)保材料則更加注重可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護。（3）跨學(xué)科融合：如材料科學(xué)與物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的交叉研究，這種跨學(xué)科融合將催生更多創(chuàng)新性的材料和技術(shù)。5.1.3發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢（4）國際合作與競爭：新材料領(lǐng)域是國際合作與競爭的焦點。各國加強技術(shù)研發(fā)、標準制定、市場推廣等方面的合作，也展開激烈的競爭。（5）市場規(guī)模持續(xù)增長：隨著科技的不斷進步和新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，新材料的市場規(guī)模將持續(xù)擴大。5.1.3發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢前沿新材料主要包括納米、石墨烯、超導(dǎo)、智能和生物等材料，這些材料在能源、信息、醫(yī)療、航空航天、環(huán)保、電子、光電子、傳感器和藥物輸送等領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特性能與巨大應(yīng)用潛力，是未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點?！ぬ柲茈姵夭牧鲜切履茉搭I(lǐng)域?qū)⑻柟饽苻D(zhuǎn)換為電能的關(guān)鍵介質(zhì)?！浜辖鸩牧鲜切履茉搭I(lǐng)域的關(guān)鍵組成部分，如稀土系列、鎂鎳系列、鈦鐵系列等，具有良好的儲氫容量和循環(huán)穩(wěn)定性，推動清潔能源發(fā)展?！た山到忉t(yī)用金屬材料在生理環(huán)境下可降解轉(zhuǎn)化為被人體吸收的金屬離子，具有匹配骨骼的力學(xué)性能又避免二次手術(shù)。5.1.4前沿新材料·手性分子材料由手性分子構(gòu)成，具有手性中心和立體選擇性，廣泛應(yīng)用于藥物研發(fā)、催化劑、農(nóng)藥、食品和傳感器等領(lǐng)域，對提高藥物活性、選擇性及環(huán)境監(jiān)測靈敏度具有重要作用。·智能壓電材料能夠?qū)C械能與電能相互轉(zhuǎn)換，兼具傳感與驅(qū)動功能，具有響應(yīng)快、精度高、自診斷與自修復(fù)等優(yōu)勢，既可作為傳感器監(jiān)測壓力、振動，又能作為執(zhí)行器實現(xiàn)驅(qū)動功能。5.1.4前沿新材料·氣凝膠材料以其極低密度、高孔隙率、低導(dǎo)熱系數(shù)和高比表面積，提供卓越的隔熱性能，在建筑、能源等領(lǐng)域的保溫工程中發(fā)揮重要作用。是世界上最輕、導(dǎo)熱系數(shù)最低的固體材料，其隔熱性能是傳統(tǒng)保溫材料的2到8倍，使用壽命更是傳統(tǒng)材料的5倍以上?！ぜ{米材料具有尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等特性。尺寸效應(yīng)使納米粒子具備獨特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性質(zhì)，如納米在不同尺寸下會呈現(xiàn)不同顏色。表面效應(yīng)則賦予納米材料高表面活性和高催化性能，可用于催化劑等領(lǐng)域。5.1.4前沿新材料新材料在建筑、機械工程、電子信息、航空航天、環(huán)保、能源、生物醫(yī)學(xué)、交通運輸、智能材料，以及AI與新材料融合等眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，推動了相關(guān)行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展；然而，新材料技術(shù)