Úvod do nových materiálov

Nové materiály označujú novo vyvinuté alebo vo vývoji konštrukčné materiály s vynikajúcim výkonom a funkčné materiály s vlastnosťami. Konštrukčné materiály využívajú predovšetkým svoje mechanické vlastnosti ako pevnosť, húževnatosť, tvrdosť a elasticitu. Ako sú nové keramické materiály, amorfné zliatiny (kovové sklo) a pod. Funkčné materiály využívajú najmä svoje elektrické, optické, akustické, magnetické, tepelné a iné funkcie a fyzikálne účinky. V posledných rokoch celosvetovo študované a vyvíjané nové materiály zahŕňajú najmä nové kovové materiály, jemnú keramiku a optické vlákna atď.

S rozvojom vedy a techniky ľudia vyvinuli nové materiály založené na tradičných materiáloch a v súlade s výskumnými úspechmi modernej vedy a techniky. Nové materiály sú rozdelené do štyroch hlavných kategórií na základe ich zložiek: kovové materiály, anorganické nekovové materiály (ako je keramika, polovodiče arzenidu gália atď.), organické polymérne materiály a kompozitné materiály. Materiály sa podľa ich vlastností delia na konštrukčné materiály a funkčné materiály. Konštrukčné materiály využívajú hlavne mechanické a fyzikálne vlastnosti materiálov na splnenie výkonnostných požiadaviek, ako je pevnosť, vysoká tuhosť, vysoká tvrdosť, odolnosť voči vysokej teplote, odolnosť proti korózii a odolnosť voči žiareniu. Funkčné materiály využívajú najmä elektrické, magnetické, akustické, fototermické a iné účinky materiálov na dosiahnutie určitých funkcií, ako sú polovodičové materiály, magnetické materiály, fotosenzitívne materiály, termosenzitívne materiály, stealth materiály a výrobné materiály, jadrové materiály pre vodíkové bomby atď. Nové materiály zohrávajú významnú úlohu v stavebníctve. Napríklad úspešný vývoj ultračistého kremíka a arzenidu gália viedol k zrodu rozsiahlych integrovaných obvodov, ktoré zvýšili výpočtovú rýchlosť počítačov z niekoľko stotisíckrát za sekundu na viac ako desať miliárdkrát za sekundu. Na každých 100 ℃ zvýšenia pracovnej teploty materiálov leteckých motorov sa ťah môže zvýšiť o 24%. Stealth materiály môžu absorbovať elektromagnetické vlny alebo redukovať infračervené žiarenie zbraní a vybavenia, čo sťažuje detekciu nepriateľských detekčných systémov atď.

Jedným z hlavných smerov technologického rozvoja v 21. storočí je výskum a aplikácia nových materiálov. Výskum nových materiálov predstavuje hlbší pokrok v chápaní a aplikácii vlastností látok ľudstvom.