21世紀(jì)的新材料全文-綜合-

邁入21世紀(jì)新材料2004年2月目

錄序言信息功能材料半導(dǎo)體材料光電子材料能源功能材料超導(dǎo)材料磁性材料貯能材料燃料電池生物材料與智能材料醫(yī)用生物材料仿生材料工業(yè)生產(chǎn)中的生物模擬智能材料及智能系統(tǒng)宇航及動力機械材料材料制備工藝及檢測納米材料科學(xué)技術(shù)

材料設(shè)計不同類型材料的發(fā)展金屬結(jié)構(gòu)材料工程陶瓷及其它無機非金屬材料有機高分子材料先進復(fù)合材料碳素材料結(jié)束語序

言人口、資源(能源)、環(huán)境（生態(tài)）三大壓力;信息與經(jīng)濟的全球一體化;知識經(jīng)濟時代意味著科學(xué)技術(shù)與教育將受到更高的重視(5)國防與戰(zhàn)爭仍是促進科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動力(4)人類社會在發(fā)生變化：壽命延長(器官更換，生物工程)生活水平提高(加速資源消耗)

交往頻繁(信息網(wǎng)絡(luò)、交通運輸)(6)人的質(zhì)量是社會進步的決定性因素（教育將受到重大重視，創(chuàng)新環(huán)境十分重要）21世紀(jì)時代特征:(一)信息時代的信息功能材料仍是最活躍的領(lǐng)域信息功能材料

是指信息獲取、傳輸、轉(zhuǎn)換、

存儲、

顯示或控制所需材料。半導(dǎo)體材料(1)以硅為基礎(chǔ)的微電子技術(shù)仍將占十分重要位置。芯片特征尺寸以每三年縮小計,到2010年可能到極限(0.07μm)（量子效應(yīng)、磁場及熱效應(yīng)、制作困難、投資大）。但不同檔次的硅芯片在21世紀(jì)仍大量存在，并將有所發(fā)展。在絕緣襯底上的硅（SOI，SiOn

Insulator):功能低、低漏電、集成度高、高速度、工藝簡單等。SOI器件用于便攜式通信系統(tǒng)，既耐高溫又抗輻照。集成系統(tǒng)（IS，IntegratedSystem)：在單個芯片上完成整系統(tǒng)的功能，集處理器、存儲器直到器件設(shè)計于一個芯片(System

on

a

Chip)。集成電路的總發(fā)展趨勢：高集成度、微型化、高速

度、低功耗、高靈敏度、低噪聲、高可靠、長壽命、多功

能。為了達到上述目標(biāo)，有賴于外延技術(shù)（VPE，LPE，MOCVD及MBE）的發(fā)展，同時對硅單晶的要求也愈來愈高。表1為集成電路的發(fā)展對材料質(zhì)量的要求。表1 集成電路發(fā)展對材料質(zhì)量的要求首批產(chǎn)品出現(xiàn)年代1999200220052008工藝水平（

m)0.180.130.100.07DRAM256

M1

G4

G16

G硅片直徑(mm)200300300450表面關(guān)鍵雜質(zhì)(At/cm

2)(10

9)137.552.5局部平坦度（nm)180130100100光散射缺陷(個/cm2)0.290.140.060.03(2)第二代半導(dǎo)體材料是Ⅲ-Ⅴ族化合物GaAs

電子遷移率是Si的6倍（高速），禁帶寬（高溫）廣泛用于高速、高頻、大功率、低噪音、耐高溫、抗輻射器件。GaAs用于集成電路其處理容量大100倍，能力強10倍，抗輻射能力強2個量級，是攜帶電話的主要材料。InP

的性能比

GaAs

性能更優(yōu)越，用于光纖通訊、微波、毫米波器件。（3）第三代半導(dǎo)體材料是禁帶更寬的SiC、GaN及金剛石。（4）下一代集成電路的探索光集成原子操縱光電子材料21世紀(jì)光電子材料將得到更大發(fā)展電子質(zhì)量：10-31

Kg/電子電子運動：磁場、電阻熱、電磁干擾、光高速、傳輸（容量大、損耗低、高速、不受電磁干擾、省材料）光電子材料包括：激光材料（20世紀(jì)60年代初）激光：高亮度、單色、高方向性紅寶石（Cr+++:Al2O3

）摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG)非線性光學(xué)晶體（變頻晶體）KDP（磷酸二氫鉀）、KTP（磷酸鈦氫鉀）LN（鈮酸鋰）、BBO（偏硼酸鋁）、LBO（三硼酸鋰）…（3）紅外探測材料（軍用為主）HgCdTe、

InSb、

CdZnTe、

CdTe（4）半導(dǎo)體光電子材料，見表2表2 主要化合物半導(dǎo)體及其用途領(lǐng)域材

料器件用途微電子GaAs、InP超高速IC電腦GaAsFET攜帶電話光電子GaAs

InP

Sb

InAsLD光通訊GaAs紅外LED遙控耦合器GaP、GaAs、GaAsP、GaAlAs、InGaAlPLEP出外顯示器CdTe、CdZnTe、HgCdTe—熱成像儀InSb、CdTe、HgCdTe、PbS、PbZnTe—紅外探測器GaAs、InP、GaSb—太陽能電池（5）顯示材料液發(fā)光尺襯底發(fā)光顏色波長（nm)Ga0.65Al0.35AsGaAs紅660GaAs0.35P0.65(N)GaP紅650GaAs0.1P0.9(N)GaP橙610GaAs0.1P0.9(N)GaP黃583GaPGap綠555GaNΑ-Al2O3藍(lán)490SiC晶顯示(LCD)材料(1968SiC年發(fā)明)為2藍(lán)1世紀(jì)上半葉480(全包顯示屏)主要顯示材料發(fā)光二級管（LED）如表

3表3

LED

發(fā)光材料及可見光區(qū)發(fā)展階段波長(

m)表4

光模數(shù)纖發(fā)展階衰耗(dB/km)段及所需材料中繼距離(Km)第一階段0.85多模1.510第二階段1.30單模0.860第三階段1.55單模0.16500第四階段2

--

53×10-42500(6)光纖與光纜材料(網(wǎng)絡(luò))(表4)一條光纖帶寬所容納信息量相當(dāng)于全世界無線電帶寬的1000倍.(25

T

bps

vs

25

G

bps)光纖材料:石英玻璃：SiO2、SiO2-GeO2、SiO2-B2O3-F多組分玻璃：SiO2-GaO-Na2O、SiO2-B2O3–Na2O紅外玻璃：重金屬氧化物、鹵化物摻稀土元素玻璃：Er、Nd、…多模只適于小容量近距離（40Km,100M

bps)單?？蓚鬏斦{(diào)制后的信號≥40Gbps 到200Km，而不需放大。（7）記錄材料21世紀(jì)將是以信息存儲為核心的計算機時代，在軍事方面，如何快速準(zhǔn)確地獲取記錄、存儲、交換與發(fā)送信息是制勝的關(guān)鍵。磁記錄在21世紀(jì)初仍有很強的生命力，通過垂直磁記錄技術(shù)和納米單磁疇技術(shù)，再加先進磁頭（如巨磁電阻）（GMR）的采用，有可能使每平方英寸的密度達100GB，所用介質(zhì)為氧化物磁粉（γ-Fe2O3及加Co-γ

-Fe2O3、CrO2)，金屬磁粉或鋇鐵氧體粉。磁光記錄：與磁記錄不同之處在于記錄傳感元件是

光頭而不是磁頭。磁光盤的介質(zhì)主要是稀土-過渡族金屬，如TbFeCo、GdTbFe、NdFeCo，最新的是Pb/Co多層調(diào)制膜或Bi石榴石薄膜。磁光盤的特點在于可重寫，可交換介質(zhì)。（8）敏感材料計算機的控制靈敏度與精確度有賴于敏感材料的靈敏度與穩(wěn)定性。敏感材料種類繁多，涉及半導(dǎo)體材料、功能陶瓷、高分子、生物酶與核酸鏈（DNA）等。限于篇幅不一一列舉。（二）能源功能材料將取得突破性進展化石能源日益枯竭（甲烷水化物）環(huán)境要求越來越高由于人口增長，生活水平提高，能源需求量大幅度增加。開源節(jié)流（1）可再生能源的開發(fā)（水電不存在材料問題）太陽能的利用：輻射于地球能量一萬倍于人類所消密度低耗的能源（6

1017kwh）1kwh/m2氣候影響大兩種利用形式直接輻射能熱水器熱水發(fā)電光伏電能民用：高效、長壽、價廉，需要儲電系統(tǒng)。-Si

(12.7%)(理論24%)多晶 17.7

%單晶SiGaAs23.1%28.7％還有Cu2InSe2,CdTe,Cu2O,Cu2S,CdS等衛(wèi)星用太陽能電池雙結(jié)電池（GaInP/GaAs）23.7％

三結(jié)電池（GaInP/GaAs/Ge）27.％四結(jié)電池（GaInP/GaAs/GaInNAs/Ge

40％理論）一種設(shè)想：空間太陽能發(fā)電站太陽能射向地球30％大氣反射23％大氣吸收空間太陽能電站，微波傳到地面,

一個10萬千瓦電站壽命10年美國2010年電價2.2＄/kwh我國西北日照時間長，沙漠干旱設(shè)地面太陽能電站：入網(wǎng)電解水－H2燃料電池儲氫（1m3

H2＝5度電）

化工原料風(fēng)能及風(fēng)力發(fā)電W＝1/2

PV3（V風(fēng)速）

太陽能到地面有2％變風(fēng)能全球

1.3萬億KW中國

32億KW潮汐、海水溫差、地?zé)崮埽?）核能目前核電站基于鈾裂變（熱中子反應(yīng)維）燃料U235，鈾礦中占0.71％，U238為99.28％?？熘凶釉鲋尘S：

U238

，效率60－79％液鈾冷卻

（強腐蝕），泄漏污染

（副產(chǎn)物

P239,半衰期2.4萬年）法國超鳳凰堆（1986－1995）最近提出加速器驅(qū)動的核電站（嬗變）可解決污染問題D2＋D2D2＋T3可控?zé)岷司圩兎磻?yīng)堆－永久能源

T3

+P+4.04

MevHe4

+

n

+

17.5

Mev一噸海水所含D2相當(dāng)300噸汽油海水D2=1013砘已實現(xiàn)點火，處于物理研究所段，材料問題：高溫抗輻射氫脆2050年或更長可實用化（3）超導(dǎo)材料低溫（液氦溫度）超導(dǎo)已產(chǎn)業(yè)化，價格問題高溫（液氮溫度）超導(dǎo)已發(fā)現(xiàn)30多種YBaCuO，Je≥10

5

A/cm2

（薄膜,塊體）(Bi,Pb)

Sr

Ca

Cu

O

(B1

2223/

Ag)

帶絲線材生產(chǎn)穩(wěn)定，質(zhì)量均一性未能解決，2010年可望產(chǎn)業(yè)化探索高溫超導(dǎo)，及高溫超導(dǎo)機理問題趨導(dǎo)失超后的安全問題(4)

磁性材料硅鋼片是最重量要的軟磁材料（全世界

650萬噸）鐵基非晶態(tài)合金有明顯優(yōu)越性（表5）特別用于：電焊機，節(jié)能，體積小（1/10）作為結(jié)構(gòu)材料：耐磨（作磁頭），耐蝕（代不銹鋼）冷軋硅鋼片。這些都屬軟磁材料，用于變壓器，電動機在儀表工業(yè)中用量更大的是軟磁鐵氧體，雖然已很成熟但向高磁感強度（Bs），高磁導(dǎo)率（

）低損耗方向發(fā)展，仍有廣闊發(fā)展前景。硬磁材料發(fā)展很快，20世紀(jì)40年代AlNiCo，50年代鐵氧體，65年ReCO5,72年R2CO17，83年NdFeB,磁能積提高了幾十倍，從性能價格比來看，（表6）鐵氧體永磁遠(yuǎn)比其它磁性材料更具有競爭能力；NdFeB

則單位體積的性能比鐵氧體高出10倍而得到更快的發(fā)展，目前世界產(chǎn)量近萬噸，中國占了一半左右，但性能有待進一步提高。下一代永磁發(fā)展目標(biāo)是納米技術(shù)的應(yīng)用與新材料的探索，如：SmFeN等。過去每10年提高40kJ/m3，2010年達可到600－800kJ/m3，表6－永磁體價格/性能比（1995）*

NdFeB最大磁能積512KJ/m3（理論值）（5）貯能材料（貯氫與高能電池）電網(wǎng)調(diào)峰與環(huán)保的需要，信息電子工業(yè)所必須，與太陽能配套。太陽能發(fā)電電解水－氫－貯氫電－蓄電池也是機械能動力源貯氫材料：金屬間化物貯氫基本成熟（表7），但用于汽車燃料存在比重大，易中毒和價格問題。表7－幾種金屬間化物貯氫材料納米碳管是最近發(fā)現(xiàn)的貯氫材料，正在研究開發(fā)中。表8為幾種典型電池反應(yīng)機理與特性，當(dāng)前最有發(fā)展前景的是Ni－MH電池，但從比能量密度，鋰電池最好，而價格是前者3.5倍，其中塑料鋰

電池具有重量輕，形狀可任意改變，安全性更好

的特點，可能是21世紀(jì)開發(fā)的重點。Ni－MH電池－汽油混合汽車已實用化，低速

與起動用電池，而高速時自動跳到汽油并充電，

如比可節(jié)油（1/2），排放減至1/10，CO2（1/2）。表8－幾種典型電池反應(yīng)機理和特性燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置，效率高、污染小，是21世紀(jì)重點發(fā)展的一種技術(shù)。目前正在開發(fā)的燃料電池，如表9：表9－正在開發(fā)的燃料電池類型（6）燃料電池以氫氧燃料電池為例其理論比容量為2975A.h/kg，比能量為3660

w.h/kg，遠(yuǎn)高于蓄電池、燃料電池的發(fā)展，有電極材料問題。據(jù)報導(dǎo)，

Benz廠用甲醇作燃料電池的燃料已用于汽車。最近美國NASA正在開展一種試驗，即太陽能電池與氫氧燃料電池聯(lián)合開動的小飛機，白天太陽能電池工作，用剩余電來電解水、晚上H2O燃料電池工作，目前載人還不現(xiàn)實，計劃在2003年實現(xiàn)用于通信。（三）生物材料與智能材料將受到高度重視21世紀(jì)是生命科學(xué)時代醫(yī)用生物材料最主要是與人體相容性*

組織工程生長因子DNA自組裝除神經(jīng)系統(tǒng)以外的各種器官都可制造。目前正在嘗試?yán)谜障鄼C、光導(dǎo)系統(tǒng)與視網(wǎng)膜細(xì)胞相聯(lián)為盲人復(fù)明，要生物學(xué)家，工程師，材料科學(xué)家的通力合作。（2）仿生材料生物材料多年演化的結(jié)果（合理性）人造絲與蠶絲陶瓷與珍珠殼、骨骼（表10）(3)工業(yè)生產(chǎn)中的生物模擬(4)

智能材料及智能系統(tǒng)智能系統(tǒng)用于機翼、潛艇、車體、建筑隨處界條件改變外形以減少阻力、即省能耗，提高安全。材料的自檢測、自恢復(fù)及自修復(fù)藥物和控制釋放（四）宇航及動力機械材料將不斷提高飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星與飛船的發(fā)展，材料是關(guān)鍵。以飛機為例，戰(zhàn)斗機性能的提高有2/3靠材料，發(fā)動機性能的提高，材料占1/2，對空間飛行器來說，由于材料的改進，收益更為顯著。如圖4，說明比強度和比剛度對高速飛行器來說更為重要。戰(zhàn)斗機已發(fā)展到第四代（如美國F22），主要材料為鈦合金（41％），樹脂基復(fù)合材料（24％），鋁合金（15％），鋼只有5％。民用機到了第三代（波音777），鋁（70%）,鋼及復(fù)合材料（多11％），鈦（7％）。對發(fā)動機材料來說，除了比剛度、比強度，主要是耐高溫、長壽命，為軍用發(fā)動機的發(fā)展趨勢提供一些參考。表11－軍用發(fā)動機性能發(fā)展趨勢從發(fā)動機關(guān)鍵材料看：高溫合金仍然是主要材料（>50％）。作為渦輪葉片，單晶加發(fā)汗冷卻，可以滿足2000℃以上。陶瓷有可能用于燃燒室和導(dǎo)向葉片。鈦合金（1600℃－650℃）及鈦鋁基中間化物（600℃－1000℃）可用于機匣，壓氣機葉片。C/C復(fù)合材料

雖然在比強度，比剛度和高溫有特殊優(yōu)越性，但抗氧化問題須解決。樹脂基復(fù)合材料

目前使用溫度已達290－345℃，正向425℃發(fā)展。噴管為C/C復(fù)合材料（比強高,抗熱震，耐燒能）關(guān)鍵航天材料：高強、高模纖維。碳纖維（T300,T800）芳綸及高強聚乙烯纖維。為減少污染，提高燃效，增加機動性（如調(diào)峰），工業(yè)燃?xì)夂臋C將得到更大發(fā)展（圖5）圖5－全世界工業(yè)燃?xì)廨啓C發(fā)電量工業(yè)燃?xì)廨啓C與航空發(fā)動機相比（表13），運行壽命長，腐蝕嚴(yán)重，特別葉片大，重量差20－30倍，渦輪也相應(yīng)增大。表13－工業(yè)燃?xì)廨啓C與航空發(fā)動機要求對比因此，今后工業(yè)燃?xì)廨啓C材料在21世紀(jì)將受到更大重視。制備工藝的發(fā)展趨勢：電子信息材料向功能與結(jié)構(gòu)一體化，多功能化、材料與器件一體化和小型化發(fā)展，主要靠采用控制到原子精度的氣相外延（VPE）、液相外延（LPE）、金屬有機化物化學(xué)氣相沉積（MOCVD）和分子束外延（MBE）技術(shù)。冶金、化工材料盡量做到零排放。制造工藝的自動化、智能化。為提高材料利用率、提高性能、降低成本，開發(fā)多種類型的表面改性技術(shù)，梯度材料制備技術(shù)；發(fā)展自蔓燃制備技術(shù)等。檢測方法的新進展往往帶來材料研究和質(zhì)量控制的新突破，如描述隧道顯微鏡的發(fā)明可以做到“原子操縱”從而成為下一代信息技術(shù)的新熱點。工程陶瓷斷裂的臨界尺寸為微米級，因此，要使陶瓷穩(wěn)定生產(chǎn)，必須開發(fā)更精確的探傷手段，而且要求在線檢測和動態(tài)檢測。進入21世紀(jì)有關(guān)制備工藝的重大基礎(chǔ)研究項目國家重點基礎(chǔ)研究項目（973）集成微光機電系統(tǒng)研究材料先進制備、成型與加工的科學(xué)基礎(chǔ)攀登計劃金屬材料熱成型過程的動態(tài)模擬及組織、性能、質(zhì)量的優(yōu)化控制。微電子機械系統(tǒng)熔融還原技術(shù)基礎(chǔ)研究自然科學(xué)基金重大項目支持產(chǎn)品創(chuàng)新的先進制造技術(shù)中的若干基礎(chǔ)研究金屬熔體凝固控制與若干先進成形過程基礎(chǔ)研究新型功能陶瓷材料的制備科學(xué)及其關(guān)鍵基礎(chǔ)化問題（六）納米材料科學(xué)技術(shù)將成為21世紀(jì)最活躍領(lǐng)域1959年12月R.FEYNMAN在美國物理學(xué)會上提出納米科學(xué)技術(shù)的概念,并提出開展在原子與分子水平制造材料的物理規(guī)律。80年初發(fā)明掃描隧道顯微鏡（STM）及原子力顯微鏡（AFM）以后原子操縱才有可能。納米材料就是利用物質(zhì)在小到原子或分子尺度以后所出現(xiàn)的奇異現(xiàn)象而發(fā)展出新的材料。2000年二月美國總統(tǒng)向國會提出《國家納米技術(shù)的建議》（National

Nanotecthnology

Initiative）認(rèn)為納米技術(shù)可導(dǎo)致下一工業(yè)革命，應(yīng)置于最優(yōu)先地位。納米科學(xué)技術(shù)主要包括:納米材料納米電子學(xué)、光電子學(xué)和磁學(xué)納米醫(yī)學(xué)他要求2001年撥款4.95億美元比上一年多83%。其分配：基礎(chǔ)研究1.7億（NSF

1.22）定向課題

(Grand

challengs)

1.4億(DOD

0.54, DOE

0.36)研究中心及網(wǎng)絡(luò)

0.77億基礎(chǔ)設(shè)施

0.80億其它

0.28億基礎(chǔ)研究(NSF2.17億)及國防系統(tǒng)(DOD、DOE、NASA共2.24億)占大頭?？梢哉J(rèn)為納米技術(shù)尚處于基礎(chǔ)研究階段尚未大規(guī)模進入工業(yè)開發(fā)，但他們?nèi)詮娬{(diào)與產(chǎn)業(yè)界結(jié)合，及時轉(zhuǎn)入規(guī)模生產(chǎn)。通過“設(shè)計”制造出來的材料，性能大幅度提高，預(yù)期強度為鋼的四倍，其重量比紙輕10倍，環(huán)境友好，價格又可承受。使用的可靠性提高，因其可自修復(fù)。這類材料用于造橋，壽命可大幅度延長，用于造空間飛引器，可幾十倍的減輕重量，如此等等，前景誘人，但是成為現(xiàn)實要10-20年。我國納米材料起步不晚，聲勢也很大，謹(jǐn)防一哄而起，急于求成。（七）21世紀(jì)將逐步實現(xiàn)按需設(shè)計材料材料的四要素與五要素材料科學(xué)與工程四要素：結(jié)構(gòu)/成份、合成/流程、性質(zhì)、效能因結(jié)構(gòu)與成份非同義詞相同成份可出現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)建議改為五要素：成分、合成/流程、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、效能特點：材料理論與材料設(shè)計處于五邊形中心；性能與效能（使用性能）和環(huán)境發(fā)生直接聯(lián)系圖材料科學(xué)與工程四要素（a）與五要素（b）關(guān)系圖材料根據(jù)對性能的要求而決定于不同層次的結(jié)構(gòu)，如圖圖——不同層次的材料設(shè)計材料設(shè)計是一個復(fù)雜過程：非平衡熱力學(xué)結(jié)構(gòu)敏感性質(zhì)（如力學(xué)性質(zhì)）可變因素（不定因素）太多表面與內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的不一致性復(fù)雜的環(huán)境因素材料設(shè)計目標(biāo)是根據(jù)需要，通過合理成分與工藝流程設(shè)計，最終能做出合乎要求的工程材料、零件、器件或構(gòu)件。功能材料可能首先實現(xiàn)材料設(shè)計重點在于：深入的基礎(chǔ)研究——了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能完整而精確的數(shù)據(jù)庫正確模型的建立大容量快速計算機不同學(xué)科科學(xué)家與工程師的通力合作。（八）不同類型材料的發(fā)展前景（1）金屬在結(jié)構(gòu)材料中仍占主要位置，特別是鋼鐵今后幾十年內(nèi)的世界年產(chǎn)量在7-10億噸徘徊。但鋼的性能會大幅度提高從而達到節(jié)約資源減少污染的目的。我國在《超級鋼》的研究中使200MPA級的低碳鋼、400MPA級低合金鋼通過強化、晶粒細(xì)化和均勻化可提高強度一倍，并通過了大生產(chǎn)試驗。有色金屬資源在21世紀(jì)前半葉就接近枯竭，如同鉛、鋅等。代用品的研究與開發(fā)為當(dāng)務(wù)之急。有些金屬，如鋁，地殼中含量很高分布很廣，但合於開采價值的礦石卻有限，因此開發(fā)低品位礦石的采選與冶煉工藝的研究與尋找代用材料必須及早考慮。鈦，性能優(yōu)越，地殼含量不低，以及生產(chǎn)成本高而不能得到廣泛應(yīng)用，有些水電豐富地區(qū)如我國攀西地區(qū)，不但水電豐富而且礦藏世界前茅，21世紀(jì)將出現(xiàn)一個開發(fā)鈦的高潮。鎂與鋁頗多相似之處，而鎂取之不盡（海水中鎂2.1×1015噸），塑性好，減震性強但不耐腐蝕（特別海水和應(yīng)力腐蝕，又沒找到適于強化相而不能和鋁相競爭，21世紀(jì)將會受到重視。）金屬作為功能材料（如硅鋼）的地位不會改變。硬磁材料在NdFeB的基礎(chǔ)上還會有更大發(fā)展（2）工程陶瓷及其它無機非金屬材料會得到更大發(fā)展功能陶瓷在功能材料中已占十分重要地位隨著凝聚態(tài)物理與化學(xué)進展，將會有更大進展，當(dāng)前氧化物研究正廣泛開展，高溫超導(dǎo)便是成果之一。工程陶瓷發(fā)展方向：一是開發(fā)新工藝流程以降低成本，同時大力推廣只有生產(chǎn)量大，成本才能降下來。二是進一步提高性能，開發(fā)生產(chǎn)過程的臨控手段，保證質(zhì)量的穩(wěn)定性。三是機械制造的工作者，開發(fā)使用脆性材料的設(shè)計思想。在金屬材料資源日益枯竭，科學(xué)技術(shù)日益進步的情況下工程陶瓷會得到進一步發(fā)展。水泥與玻璃是極為重要的建筑材料，無疑會受到重

視但水泥是重要污染源（一噸水泥產(chǎn)生CO2

0.8-1.0噸）：因此，充分利用廢料提高水泥標(biāo)號，減少產(chǎn)量改進水泥，增強組元（塑料不誘鋼絲）玻璃的智能化對命能有明顯的作用（3）有機高分子材料將得到更大發(fā)展高分子材料比重小，軟硬靈活加工外瑚比剛度比強度高（三大高強纖維：芳綸、碳纖維與結(jié)晶狀態(tài)的聚乙烯）。特別是資源可再生。高分子材料已接近《分子設(shè)計》水平。高分子結(jié)構(gòu)材料（塑料）的用途越來越廣，以體積計，90年初全世界塑料廣告已越過了粗鋼的體積。1995年美德塑鋼比分別為2.85和1.94，而我國目前塑鋼體積比不到0.5，因此我國21世紀(jì)初塑鋼將大發(fā)展。21世紀(jì)更有發(fā)展前途的是有機功能高分子，目前醫(yī)用高分子、高分子分離膜，高吸水樹脂、感光樹脂、離子交換樹脂、光導(dǎo)纖維已經(jīng)成熟并已得到廣泛應(yīng)用。今后要大力開發(fā)的是導(dǎo)電高分子、非線性高分子、鐵磁性材料、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體用于電池的離分子快離子

導(dǎo)體以及液晶顯示材料等。由于這些材料質(zhì)輕、原料有

保證而將得到發(fā)展。但穩(wěn)定性及老化是人們擔(dān)心的問題。（4）先進復(fù)合材料先進復(fù)合材料是近幾十年來十分重視開發(fā)的一類材料。有的已經(jīng)很成熟并得到大量應(yīng)用，如樹脂及復(fù)合材料，已用于宇航及運動器材等要求比強度及比模量高的結(jié)構(gòu)件，長纖維強化的金屬基復(fù)合材料雖然具有明顯優(yōu)越性，以其價格高連接難