大众对于新材料都是陌生的,感觉离我们很远,比如石墨烯,虽然新闻一直报道,但是在生活当中我们是见不到的。其实新材料是很容易被我们忽视的东西,新材料在各个行业里都有应用,只是说新材料凸显在它所生产出来的产品上。
量子点
比如说量子点,量子点是把激子在三个空间上把它束缚住的一种纳米级别的结构中,也有很多人把它俗称为人造原子,或者超原子等。但是量子点只有在具体领域应用上,我们才能感受到,比如在量子点在显示领域的应用,通常称为QLED技术。三星现在就利用QLED技术在高清大屏上应用,中国的TCL也由类似的应用,量子点技术的显示器颜色更加清晰,而且还原度也更高。
量子点非常小,只有2~10纳米,即使是同样材料造出来的,量子点大小也是不一样的,所以当光打到这些量子点的时候,就会发出不同颜色的光。利用这种技术,颜色的还原度非常高,这也是很多显示技术公司应用这项技术的原因。
纳米技术
纳米技术现在很多国家都非常重视,为此美国还提出了一个NBIC计划,即纳米技术(N),生物技术(B),是信息技术(I),认知科学(C),你看美国把纳米技术放在了首位,所以纳米技术是材料技术当中一个很重要的领域。
近些年,好像科学技术领域进入了一个相对停滞期,特别是理论科学领域没有再出现类似于相对论、量子力学等宏观理论,但是在微观科学上,取得了非常大的成就。
为什么一项新的技术对人类科技创新非常重要呢?比如以前在宏观尺寸上的发现的所有规则,但是如果放到量子领域,完全不一样了,而且不能用宏观理论去解释,所以才诞生了一系列的量子物理学的新理论。
纳米技术就是这样的一个领域,我们突然发现在宏观,微观层面之外,还有纳米世界,在这个世界里,以前宏观,微观的规则都不适用,既不遵循牛顿力学,也不遵循相对论,它有自身的一套规则,在这套规则之下,又会诞生新的科研成果。
纳米科技的突破,将来不亚于量子领域的成果,在量子领域我们产生了原子弹,今天纳米技术将产生哪些科技成果,我们不得而知,但是已经有很多科学家在做尝试,比如电子皮肤,它所使用的就是纳米级的物体,当压力作用在这个物体的时候,就会产生电流等一些特征,这些可被测量的数据,就能够被利用。
还有具有科幻色彩的隐身衣,其实它也是利用纳米技术,它背后技术是一种超导材料。当光沿着这种材料传递的时候,会绕过材料继续发射,这样在人的视觉系统中,所绕过的材料就不被我们所看见了,从而达到隐身的效果。到今天为止,这种超导材料已经应用到军事技术上,比如规避雷达,电磁波等,从而能够实现战斗机的隐身。
但是隐身衣相对于战斗机,其波长要小很多,要制作出可以让光波都能够绕过物体的隐身衣,现在所有的制备能力都是达不到的,所以它需要纳米级别的制造能力。
现在很多黑科技之所以没有面世,不仅仅是需要在理论上成立,还需要在制造工艺上能够实现,但是这只是一个过程,比如超导材料在战斗机上的应用。
现在对纳米光学应用最广的就是我们的手机相机技术了,现在很多相机已经做出了上亿的像素,这些都是纳米光学的突破。同时在如果做出纳米级别的变焦镜头,我们就不需要专业相机镜头了,手机就能够实现长焦相机的变焦。
新材料为什么感受不到
之所以我们在新材料领域看不到新的成果,还因为新料所适用的领域比较小,比如被我们热炒的石墨烯技术,其实目前主要在锂电池方面应用,所使用的量非常少,并不会给整个石墨烯产业带来巨大的变化。
新材料是需要应用驱动的,有很多材料性能很好,但是找不到应用的场景会沉寂很多年。比如碳纤维材料,这项技术从发现到应用,经过了几十年,近些年才在汽车、飞机上应用,提高汽车、飞机机身材料强度,韧度的同时,还减轻了机身的重量。而且近些年在建筑上也有应用,比如苹果环形园区,像飞碟一样的建筑,是目前最大的一个碳纤维的单体建筑。
新材料技术的突破并不等于技术的应用,因此在找到应用场景之前,新材料甚至只能躺在实验室里,虽然我们中国在新材料前沿领域比较落后,但是如果如果能够在新材料应用上足够强大,依然能走在科技创新的前沿。