新材料重塑未來經(jīng)濟
◆ 有團隊正在用銅、銀等傳統(tǒng)材料打造一種“超級材料”，產(chǎn)生了現(xiàn)有材料無法實現(xiàn)的奇異特性，其中的一個應(yīng)用就是與軍事領(lǐng)域的聲學(xué)和電磁隱身性有關(guān)，但尚處于起步階段
◆ 有團隊用太空中發(fā)現(xiàn)的材料制造打擊樂器，能得到此前沒聽過的聲音
◆ 有團隊正研發(fā)一種自愈合水泥
◆ “他特別提到了新材料的應(yīng)用對出行和能源的影響，并強調(diào)該集群中65%的成員是中小企業(yè)”
新華社北京3月20日新媒體專電西班牙《阿貝賽報》網(wǎng)站近日發(fā)表文章稱新材料將構(gòu)建未來經(jīng)濟，這種前景將該行業(yè)列為未來十年增長潛力最大的行業(yè)之一。全文摘編如下：
在技術(shù)革命中，應(yīng)用于研發(fā)具有特定性能的新材料的創(chuàng)新取得了巨大的飛躍。實驗室、技術(shù)研發(fā)中心、大公司的新技術(shù)部門和蓬勃發(fā)展的初創(chuàng)公司，正在努力尋找石墨烯以外的材料，這將有助于下一步的創(chuàng)新行動。它們代表了一項經(jīng)濟影響力尚不為人知的壯舉的先鋒。這種前景將該行業(yè)列為未來十年增長潛力最大的行業(yè)之一。
公共、學(xué)術(shù)和私人領(lǐng)域之間的協(xié)同作用至關(guān)重要。這方面的一個例子是“加泰羅尼亞先進材料研發(fā)集群”。它涵蓋了大學(xué)、技術(shù)研發(fā)中心和公司，其路線圖遵循的是具有工業(yè)應(yīng)用性的創(chuàng)新和研發(fā)戰(zhàn)略，以便獲得先進材料的高附加值。
該研發(fā)集群的項目經(jīng)理奧納·邦比指出：“新材料的應(yīng)用是許多領(lǐng)域的關(guān)鍵，其中包括醫(yī)療、環(huán)境、建筑和智慧城市等?！彼貏e提到了新材料的應(yīng)用對出行和能源的影響，并強調(diào)該集群中65%的成員是中小企業(yè)。加泰羅尼亞地區(qū)的先進材料行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)由589家公司組成，年收入達到25億歐元，擁有員工約9800人。
“加泰羅尼亞先進材料研發(fā)集群”明確了挑戰(zhàn)該行業(yè)的四大趨勢：人口變化、資源受限、脫碳化和數(shù)字化。具有更高可回收性的工業(yè)化產(chǎn)品、新技術(shù)和制造工藝的引入以及采用更高效的能源解決方案，催生了尋找新材料的需求。
整合多種技術(shù)
沿著這樣的思路，西班牙Imdea材料研究所的工作得以開展。這是一個由馬德里自治區(qū)推動的研究機構(gòu)。馬德里自治區(qū)也在積極推動新材料領(lǐng)域的公共-私人合作。
Imdea材料研究所的負責(zé)人何塞·曼努埃爾·托拉爾瓦說，他們目前擁有范圍廣泛的項目，涉及醫(yī)療、汽車、航空航天和能源等。在交通運輸方面，他們正在開發(fā)硅納米纖維來替代電池中的碳，以便使電池更環(huán)保、存儲容量更大。該研究所還創(chuàng)建了研發(fā)分支機構(gòu)Floatech。利用3D打印技術(shù)，他們正在研發(fā)具有形狀記憶的材料。在醫(yī)療領(lǐng)域，他們正在研發(fā)可生物吸收的植入材料。該研究所表示，近年來新材料技術(shù)領(lǐng)域正在突飛猛進地發(fā)展。
在西班牙，有許多項目正在這方面尋找答案。最先進的領(lǐng)域之一是“超級材料”。塞維利亞大學(xué)電磁學(xué)教授曼努埃爾·何塞·弗萊雷說，他的團隊正在用銅、銀等傳統(tǒng)材料打造一種“超級材料”。得益于構(gòu)成新材料的元素的幾何特性以及它們之間的相對位置，這種“超級材料”產(chǎn)生了現(xiàn)有材料無法實現(xiàn)的奇異特性。
這種新材料最先進的應(yīng)用與電信部門(提高衛(wèi)星天線的性能)、醫(yī)學(xué)和光學(xué)等領(lǐng)域有關(guān)。在這些領(lǐng)域中，它被應(yīng)用于制造高分辨率顯微鏡或機載光學(xué)監(jiān)視系統(tǒng)。弗萊雷的團隊研制的鏡片可以提高醫(yī)療磁共振圖像的質(zhì)量。另一個引人注目的應(yīng)用與軍事領(lǐng)域的聲學(xué)和電磁隱身性有關(guān)，但它還處于起步階段。
未來，裝甲車和護衛(wèi)艦可能會被“超級材料”所覆蓋。除這方面的應(yīng)用外，還值得一提的是其在城市防震方面的應(yīng)用，因為“超級材料”能使地震波發(fā)生偏轉(zhuǎn)。弗萊雷說：“西班牙是‘超級材料’研發(fā)貢獻比較突出的國家之一。我們將與由英國教授喬治·帕利卡拉斯創(chuàng)建的Kymeta公司合作，該公司生產(chǎn)基于‘超級材料’概念的微波通信天線?！?/span>
利用太空資源
一個剛起步的未來主義壯舉來自重新獲得推動力的太空競賽以及Hypate等創(chuàng)新項目。這個想法是用太空中發(fā)現(xiàn)的材料制造打擊樂器。巴倫西亞理工大學(xué)的研究員安帕羅·博雷利說：“與美國國家航空航天局(NASA)合作的一個實驗室為我們提供了我們所說的這種打擊樂器，他們復(fù)制了月球或火星上的物質(zhì)，并與陶瓷微?；旌显谝黄?。有了這種樂器，我們就能得到此前沒聽過的聲音。音樂家和科研人員正在合作推進這個項目，在現(xiàn)階段，所有可能性都是存在的。”
博雷利表示，有了這些新材料，“餐具或工具也可以在其他星球上的定居點就地制造，還可以制造眼鏡、桌子或扳手，以滿足未來的日?；竞捅匾枨蟆薄Ｓ捎谠谔杖蝿?wù)中將每公斤材料送入軌道要花費100萬歐元，這可不是一件小事。他們將嘗試使用微波輻射來制造陶瓷材料，以達到需要的高溫生產(chǎn)條件，這比使用傳統(tǒng)窯爐更節(jié)能。只需很少的能量，就可以通過一種新式窯爐來達到高溫，該窯爐可以加工這些新材料，并由太陽能電池板提供動力。
另一種未來材料是被認(rèn)為將改變電子產(chǎn)品行業(yè)的氮化鎵。西班牙航天企業(yè)SENER公司的空間與科學(xué)主管迭戈·羅德里格斯說：“我們在使用氮化鎵研制用于電信衛(wèi)星的新型射頻放大器方面做出了巨大努力。這種半導(dǎo)體的特性是極為重要的，我們的目標(biāo)是能夠傳輸更大的數(shù)據(jù)量，因為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對寬帶服務(wù)的需求正在不斷增長。”
推進材料創(chuàng)新
建筑業(yè)也在尋求通過材料創(chuàng)新來支撐其未來發(fā)展。一個例子是西班牙Tecnalia公司的研究人員伊杜雷·卡爾茨科爾塔和埃杜爾內(nèi)·埃爾基齊亞聯(lián)手研發(fā)的一種自愈合水泥?？柎目茽査榻B說，這種材料可以修復(fù)自身內(nèi)部產(chǎn)生的裂縫。為了實現(xiàn)這一點，他們將一種能夠彌合裂縫的“膠水”引入水泥中。這種“膠水”由硬化劑和樹脂組成，并被注入二氧化硅膠囊。也可以將其他一些物質(zhì)加入這些微膠囊中，以便它們可以為材料提供必要的特性，例如能夠積聚熱量并減少建筑物中的熱量消耗。這種“膠水”也可用于石膏板墻壁或道路工程。
與此同時，在歐洲的Smartincs項目中，西班牙科爾多瓦大學(xué)的研究員梅賽德斯·桑切斯與其他科學(xué)家正在從不同的角度研發(fā)可以防止隨時間流逝而老化的新材料。他說，可以將細菌添加到混凝土中以獲得生物混凝土，從而研制出填充裂縫的產(chǎn)品?！澳茏晕倚迯?fù)的材料對于保護古跡或遭受極端條件損傷的基礎(chǔ)設(shè)施(例如在海上作業(yè)的平臺)方面特別有用，因為在這些地方進行修復(fù)工作是很困難的?！鄙Ｇ兴拐f。
在這一研發(fā)方向上，還有一種被研究人員非正式地稱為“終結(jié)者”的新型塑料。Cidetec組織開發(fā)了這個開創(chuàng)性的項目，使用的就是自愈合塑料。該組織說，它可以在24小時內(nèi)完成自我修復(fù)，其主要優(yōu)勢是可以憑借這種能力延長使用壽命。
同樣有趣的還有能夠凈化水和空氣的新材料。據(jù)世界衛(wèi)生組織稱，全球每年大約有700萬人死于與空氣污染相關(guān)的疾病。這就是為什么今天人們對這類材料產(chǎn)生濃厚興趣的原因。
格拉納達大學(xué)無機化學(xué)教授豪爾赫·羅德里格斯表示，他的團隊正在研究能夠選擇性捕獲氮氧化物、二氧化碳和更多有毒氣體(例如一些化學(xué)武器)的材料。為此，他們使用了由積木式構(gòu)件(就像樂高積木一樣)組成的多孔有機金屬化合物網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了一種多孔的腳手架結(jié)構(gòu)。分子可以選擇性地被放置在這些空腔內(nèi)，并且可以進行不同的組合，按需求進行設(shè)計。此外，他們最近與巴倫西亞大學(xué)合作成立了一家多孔材料公司，旨在生產(chǎn)和銷售這種新材料。（來源：參考消息）
