專家談材料

1、類別類別科學科學學科學科有機材料有機材料二級學科二級學科智能材料智能材料軟物質(zhì)及其智能材料軟物質(zhì)及其智能材料相對于“硬物質(zhì)”(如金屬、半導體及各種功能物質(zhì))，其自組織行為和對稱性是由內(nèi)在特殊相互作用和隨機漲落而引起稱之為軟物質(zhì)，軟物質(zhì)(Softmatter)或軟凝聚態(tài)物質(zhì)(Softcondensedmatter)是指處于固體和理想流體之間的復雜態(tài)物質(zhì)，其基本特性是對外界微小作用的敏感性、非線性響應、自組織行為等。通常由天然和合成大分子，

2、如液晶、聚合物、膠體、生命物質(zhì)（細胞、蛋白質(zhì)、DNA）等。被冠以“當代牛頓”的法國著名物理學家，諾貝爾獎獲得者deGennes在諾貝爾獎授獎會上以“軟物質(zhì)”為演講題目，引起廣泛關注。簡介部分簡介部分近年來，國際上許多大學和研究機構均在大力開展軟物質(zhì)的研究。美國和歐洲各國開展研究比較廣泛深入，日本科技廳也設立重大項目支持此類研究，軟物質(zhì)已成為國際上受到普遍重視的新學科領域，跨越化學、物理、生物三大學科，是化學和物理科學通向生命科學的橋梁，

3、軟物質(zhì)代表了21世紀科學發(fā)展的重要趨勢。英國皇家化學會創(chuàng)刊“軟物質(zhì)“（SoftMatter）雜志，表明該領域研究日益受到國際科學界重視的一個標志。現(xiàn)狀部分現(xiàn)狀部分目前軟物質(zhì)的一些科學關鍵問題沒有得到明明晰，如軟物質(zhì)結構形態(tài)與響應的內(nèi)在聯(lián)系、小變形大應變的物理圖像、鏈結構和凝聚態(tài)結構調(diào)控等一系列重大科學問題，對前瞻性的軟物質(zhì)新材料、新概念、新原理和新方法等原始創(chuàng)新探索有待提高。問題部分問題部分到2020年，我國在軟物質(zhì)及其智能材料科學研究

4、方面，預計將在以下幾個方面開展基礎問題研究并取得進展：預期目標部分預期目標部分1、解決新型軟物質(zhì)的設計和開發(fā)等方面的重大基礎問題。借助現(xiàn)代設計如計算機模擬設計理念，在軟物質(zhì)材料中引入對各種環(huán)境因素如電，光，pH生物信號等敏感的基團或介質(zhì)，制備具有高強度，高敏感性和抗疲勞的新型智能軟物質(zhì)材料。預期目標－材料設計預期目標－材料設計2、以現(xiàn)有或新型軟物質(zhì)材料為基礎，通過設計新型的軟物質(zhì)驅(qū)動機制和模式，掌握其性質(zhì)和構效關系，解決高效能量轉換傳感

5、器，仿生柔性機械系統(tǒng)的設計和制備等方面一些重大問題。預期目標－機理預期目標－機理3、從單一的智能傳感驅(qū)動材料，向集成多功能傳感驅(qū)動的智能結構與系統(tǒng)方向發(fā)展。開發(fā)出一系列傳感材料、壓電材料、形狀記憶材料、電致活性材料、電（磁）流變液體材料、電（磁）致伸縮材料、仿生材料、電（光、熱）致變色材料等基本智能材料元件。預期預期目標－材料目標－材料4、建立與生物材料相類似，具有自我感知、自我調(diào)節(jié)能力的高效仿生功能系統(tǒng)和各類多功能性的集成系統(tǒng)如集成微

6、流控系統(tǒng)和生物擬態(tài)機械系統(tǒng)。結構健康監(jiān)測和損傷自修復、振動主動控制、主動變形控制、自適應結構、人工肌肉等應用領域?qū)⒏采w航空航天、先進制造、建筑、機器人、醫(yī)學等領域。預期目標－應用預期目標－應用體化的碳纖維及其復合材料開始得到實際應用，如自修復、智能化、光電聲磁功能化等。預期目標－新一代技術預期目標－新一代技術（撰稿人：基金委師昌緒中科院化學所徐堅）類別類別工程工程學科學科金屬材料金屬材料二級學科二級學科非晶材料非晶材料非晶材料工程非晶材

7、料工程以綠色、節(jié)能為特點的新一代軟磁材料非晶帶材采用快速凝固、平面流高速連鑄工藝、以每秒一百萬度的冷卻率從鋼水直接凝固形成厚度約0.03mm的薄帶。該材料應用于配電變壓器鐵芯的制造，其空載損耗約為硅鋼材料的13~15，非晶材料作為典型的具有制造節(jié)能和應用節(jié)能的雙綠色材料，在電力和電子領域得到了廣泛的應用。此外由于其具有非晶優(yōu)異的軟磁性能，其不僅在民用，而且在軍事領域具有重要的潛在應用價值。簡介部分簡介部分目前我國已成為世界上第二家具有萬

8、噸級非晶帶材生產(chǎn)能力的國家，突破了日立金屬公司對于配電變壓器用非晶帶材的市場壟斷，形成了具有中國特色的配電變壓器用非晶帶材的生產(chǎn)工藝技術及裝備技術，具備了四萬噸年非晶帶材生產(chǎn)能力，以緩解了我國電力能源領域?qū)τ诜蔷Р钠惹行枨蟮默F(xiàn)狀?，F(xiàn)狀部分現(xiàn)狀部分國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)要求2012年新增配電變壓器的50%要采用非晶變壓器，2013年該比例要達到55%，2014年該比例要達到60%，預計2013年需要非晶配電變壓器約20萬臺，相應非晶合金寬帶

9、年需求量約11萬噸以上。若采用非晶配電變壓器替代S11型硅鋼配電變壓器將在20年使用壽命周期內(nèi)節(jié)約電能109億千瓦時、減排二氧化碳1000萬噸、減排二氧化硫30萬噸。然而，我國鐵基非晶合金材料體系研發(fā)與國際先進水平還存在較明顯的差距，年產(chǎn)能僅為四萬噸，國產(chǎn)非晶合金寬帶的生產(chǎn)裝備綜合水平較低，特別是工藝裝備的自動化、信息化程度需要大幅度提升；國產(chǎn)非晶材料在高效電機等的應用尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。問題部分問題部分到2020年，我國在非晶材料工程方面

10、，預計將在以下幾個方面開展研發(fā)并取得進展：預期目標部分預期目標部分1、開發(fā)新一代高飽和磁感應強度、低鐵損的新型非晶合金材料，使Bs1.6T；P50Hz1.35T0.18Wkg；Pe50Hz1.35T0.30VAkg，綜合性能達到國際領先水平。構建我國在非晶材料及制品領域的材料體系、自主知識產(chǎn)權體系和產(chǎn)品標準體系。預期目標－預期目標－材料工程材料工程2、持續(xù)提升非晶帶材生產(chǎn)裝備技術水平，實現(xiàn)工藝裝備的集成化、自動化、數(shù)字化、信息化，實現(xiàn)非