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发信人: mimichx (米子), 信区: material
标  题: 二十一世纪初的材料科学技术
发信站: 听涛站 (2001年05月23日14:01:58 星期三), 站内信件


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      21世纪初的材料科学技术
            （中国科学院 中国工程院院士 师昌绪）
　　材料是人类进化史的里程碑，是现代文明的重要支柱，21世纪对材料科学技术提出
了更高的要求：特别是由于世界人口的迅猛增加，资源的加速枯竭，生态环境的不断恶
化，对材料生产技术的开发与有效利用提出了更高的要求。知识经济的蓬勃发展与信息
的网络化将促进材料科学技术突飞猛进。
　　l、信息时代的信息功能材料仍是最活跃的领域
　　以硅为基础的微电子技术继续占有重要位置。不同档次的硅芯片在21世纪仍将大量
存在，并将有新的发展。单晶硅的直径不断增加，从目前的8英寸（200mm）到2010年要
达到的18英寸（450mm），而且对晶片质量要求愈来愈高。
　　III-V族化合物是第二代半导体材料，是移动电话的主要材料，又是光纤通讯所必需
的材料，现已广泛得到应用。第三代半导体材料是晶带更宽的SiC及金刚石，它们可用于
高温。
　　光电子材料在21世纪将得到更大发展，中继距离将由目前的几十公里提高到几千公
里。
　　2、能源功能材料将取得突破性进展
　　可再生能源将加速开发--与材料密切相关的是太阳能的利用。目前常用的光伏转换
材料效率太低，成本高，难以大规模推广。因此，开发高效、价廉、长寿的光伏转换材
料是当务之急。这对西部大开发至关重要。
　　风能也是不可忽视的再生能源，在某些多风地区（如新疆），可得到充分利用。此
外，潮汐能、海水温差与地热，在21世纪都将得到不同程度的利用，这些都存在材料问
题。
　　核能在21世纪也将会有新发展--在铀资源有效利用的同时，21世纪大力开发的是可
控热核聚变反应堆。这可视为人类的永久能源。根据目前估计，要2050年或更长的时间
它才能进入实用化。
　　超导材料是重要的节能材料--低温超导材料产业化已经几十年，高温超导材料已发
现30多种，据估计2010年可望产业化。21世纪的另一个任务是探索室温超导材料和现有
高温超导材料的机理。
　　贮能材料将受到高度重视--贮能材料主要指贮氢材料和高密度蓄电池。这是电网调
峰和环保的需要，是某些机械装置的动力源。金属间化合物作为贮氢材料己基本成熟，
并试用于汽车燃料。最近发现的纳米碳管，贮氢量高、质轻、有发展前景。电池的种类
繁多，当前发展最快的是Ni－MH电池；而从比能量密度看，理电池最好，但价格是前者
的3．5倍。Ni－MH电池与汽油混合动力汽车已实用化。
　　燃料电池是提高燃效减少污染的有力措施--燃料电池是将化学能转变为电能的一种
装置，燃效可达60％，燃料电池的关键是电极材料。最近，美国NASA正在开展一种试验
，即太阳能电池与氢氧燃料电池联合开动的小飞机。
　　3、生物材料在生命科学的带动下将有很大发展
　　21世纪是生命科学时代，生物材料将随之得以很大发展--医用生物材料最重要的是
材料与人体的相容性和材料本身的性能。事实上，除神经系统外，人的各种器官都可以
制造。目前正在利用照相机、光导系统与视网细胞相联接，为盲人复明。
　　深入开展现有生物体和生物现象而进行仿造的仿生材料的研究，对材料的发展将起
到推动作用。
　　4、纳米材料科学技术将成为21世纪初最活跃的领域
　　纳米材料就是利用物质在小到原子或分子尺度以后，由于尺寸效应、表面效应或量
子效应所出现的奇异现象而发展出来的新材料
 
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※ 来源:·听涛站 tingtao.dhs.org·[FROM: 匿名天使的家]