《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”規(guī)劃》為許多的材料在中國未來的發(fā)展指明了方向，理財周報本期將沉淀前段時間一直以來材料科學(xué)的調(diào)查研究精華，為跨越三個階段的新材料研究列出期終榜單。

　　本期梳理的十大未來最具潛力的材料，包括：石墨烯、碳纖維、輕型合金、碳納米管、超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體材料、功能薄膜、智能材料、生物材料、特種玻璃。

　　【石墨烯】

　　石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅硬、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強的一種新型納米材料。石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀。”

　　有趣的是，石墨烯誕生并沒有使用“高大上”的科學(xué)技術(shù)，而是由英國曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家用透明膠帶從石墨晶體上“粘”出來的。

　　石墨烯目前最有潛力的是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級計算機。據(jù)相關(guān)專家分析，用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數(shù)百倍。而近日，美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，在特定情況下，石墨烯能夠被轉(zhuǎn)化成具有獨特功能的拓撲絕緣體。這一研究發(fā)現(xiàn)，有望帶來一種制造量子計算機的新方法。

　　其次，石墨烯能助力超級電容器、鋰離子電池的發(fā)展。據(jù)相關(guān)資料顯示，加入石墨烯材料，同等體積的電容可擴充5倍以上的容量，而鋰電池電極中加入石墨烯則可大幅度提高其導(dǎo)電性能。此外，石墨烯還可應(yīng)用于電路、觸摸屏、基因測序以及制造出羽翼般超輕型飛機、超堅韌防彈衣等領(lǐng)域。

　　【碳纖維】

　　隨著低碳經(jīng)濟的不斷發(fā)展，碳纖維產(chǎn)品的需求也將不斷攀升。碳纖維強度大、密度低、線膨脹系數(shù)小等特性使之在飛機制造等特種領(lǐng)域、汽車和醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域、高爾夫球棒和自行車等體育休閑領(lǐng)域備受追捧。

　　而十八屆三種全會改革軍隊和國家安全機構(gòu)的決定，增強了采購特種裝備和安防設(shè)備的預(yù)期，這為碳纖維行業(yè)的發(fā)展帶來利好。中國特種領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求一直很大，作為現(xiàn)代戰(zhàn)略武器必不可少的新材料之一，碳纖維及其復(fù)合材料大量用于戰(zhàn)略特種、隱身戰(zhàn)機、現(xiàn)代艦艇以及非殺傷性武器等方面。

　　【輕型合金】

　　十二五期間，中國將重點發(fā)展高強輕型合金材料。該項工程目標為，到2015年，關(guān)鍵新合金品種開發(fā)取得重大突破，形成高端鋁合金材30萬噸、高端鈦合金材2萬噸、高強鎂合金壓鑄及型材和板材15萬噸的生產(chǎn)能力。2014年，是高強輕型合金達到該工程目標的沖刺年，其沖刺成果值得期待。

　　鈦合金，是一種在現(xiàn)代高端武器中占領(lǐng)重要位置的輕型合金。

　　據(jù)資料顯示，近年來我國批量生產(chǎn)的特種飛機機體和發(fā)動機用鈦質(zhì)量合計占比達25%,而F-22鈦合金占比更是高達41%。鈦金屬由于具有高強度、延展性好、耐腐蝕、無磁性等優(yōu)越性能，被廣泛用于特種航天、化工、石油、電力等領(lǐng)域。

　　除鈦合金之外，輕型合金還主要包括鋁合金和鎂合金。鋁合金使用較早，如今普及程度也較高，在汽車、輪船等領(lǐng)域經(jīng)常出現(xiàn)。

　　而鎂合金是實用金屬當(dāng)中質(zhì)量最輕的，是汽車實現(xiàn)輕量化最重要的新材料之一。

　　【碳納米管】

　　碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。

　　碳納米管除了作為模具，在內(nèi)部填充金屬、氧化物等物質(zhì)外，還可用于納米結(jié)構(gòu)電子器件、熱電材料、電池電極材料、低溫高靈敏度傳感器，生物分子載體、催化劑載體等領(lǐng)域。

　　【超導(dǎo)材料】

　　超導(dǎo)材料是在特定溫度下，電阻消失的材料。超導(dǎo)材料并不罕見，在我們生活中很多材料，如鋁、鈣、硫、磷等都具有超導(dǎo)特性，只是要實現(xiàn)這些材料的超導(dǎo)性就必須要達到臨界溫度、超高壓等極端條件。

　　近年來，超導(dǎo)材料所具有的零電阻、完全抗磁性和隧道效應(yīng)三個特性，使之在全世界廣受關(guān)注。其最廣為人知的用途是用在電力網(wǎng)上，由于無電阻，電力網(wǎng)中損耗為零，將可以節(jié)省10%-20%因輸送而造成的電力損耗。

　　【半導(dǎo)體材料】

　　最近，數(shù)字家居以及物聯(lián)網(wǎng)的崛起惠及半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。據(jù)市場研究公司IHSiSuppli報告顯示，2013年，家電半導(dǎo)體市場增幅達到12%，規(guī)模達到26億美元，去年這一數(shù)字為23億美元。除此之外，半導(dǎo)體材料涉及的產(chǎn)業(yè)主要包括集成電路、LED、太陽能光伏等。

　　【功能薄膜】

　　功能薄膜屬于先進高分子材料的一種，其種類較多，應(yīng)用領(lǐng)域各異，在戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)中扮演重要角色。目前，被看好的功能薄膜主要有光學(xué)薄膜、光伏薄膜、鋰電池隔膜、水處理滲透膜、高阻隔包裝膜等。

　　【智能材料】

　　你想象過有一天手機揣在兜里就能充電嗎？英國的科學(xué)家利用智能材料滿足了人們的這一愿望。

　　今年上半年，英國沃達豐手機公司和南安普頓大學(xué)合作研制一種便捷式充電器，只要將手機與褲袋內(nèi)的接駁頭相連即可充電。而該短褲是用智能面料聚合泡沫物料制成，它的作用是能將人體運動時產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化成電能。

　　一般認為，智能材料擁有七大功能，包括傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應(yīng)功能、自診斷能力、自修復(fù)能力和自適應(yīng)能力。而這七大功能正好切合了時下火熱的可穿戴設(shè)備以及4D技術(shù)，此外該材料在醫(yī)療、特種、建筑等領(lǐng)域也具有巨大的潛力。

　　【生物材料】

　　生物材料主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上，目前利用生物材料已經(jīng)生產(chǎn)出除大腦以外的人體所有的器官。在市場上已經(jīng)有的產(chǎn)品包括人工眼角膜、心臟支架、心臟起搏器、人工硬腦膜等等。

　　【特種玻璃】

　　特種玻璃包含的光伏玻璃和超薄玻璃兩個子行業(yè)也迎來發(fā)展先機。隨著移動設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對高性能玻璃的需求也越來越大，其中包括用于各種平板顯示器件的平板玻璃，用于光的折射、透射等方面的傳光玻璃。此外，微晶玻璃還應(yīng)用在太陽能基板、集成電路基板和人工骨齒等方面。