浅析新材料在生活中的应用

       新材料是工业发展、科技进步的标志物，是新时代的必然产物。新材料的出现不断改变着我们的生产生活。新材料是在传统材料基础上的再升级、突破传统材料固有结构或是制备等技术的升级所带来的产物，是经过了千万次试验，从实验室实研发落地的工业制品，之后再逐渐走进我们的生活，并带给我们新奇、新鲜、便利的使用体验。

       新材料在生活中的普及已广，例如半导体、玻璃金属、新型陶瓷材料、石墨烯材料、纳米材料等等。这里主要分析一下几种材料在生活中的应用。

Ø 半导体材料

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，一种导电性可控，范围从绝缘体到导体之间的材料。从科学技术和经济发展的角度来看，半导体影响着人们的日常工作生活，在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域。

1）光伏应用

半导体材料光生伏特效应是太阳能电池运行的基本原理。现阶段半导体材料的光伏应用已经成为一大热门，是目前世界上增长最快、发展最好的清洁能源市场。太阳能电池的主要制作材料就是半导体材料，判断太阳能电池的优劣主要的标准是光电转化率，转化率越高，说明太阳能电池的工作效率就越高。根据应用的半导体材料的不同，太阳能电池分为晶体硅太阳能电池、薄膜电池以及III-V族化合物电池。

2）照明应用

LED是建立在半导体晶体管上的半导体发光二极管，采用LED技术半导体光源体积小，可以实现全面封装，工作时发热量低、节能高效，产品寿命长、反应速度快，而且绿色环保无污染，还能开发成轻薄短小的产品。一经问世，就迅速普及，成为新一代的优质照明光源，目前已经广泛的运用在我们的生活中。如交通指示灯、电子产品的背光源、城市夜景美化光源、室内照明灯各个领域，都有应用。

3）大功率电源转换

交流电和直流电的相互转换对于电器的使用十分重要，是对电器的必要保护。这就要用等电源转换装置。碳化硅击穿电压强度高，禁带宽度宽，热导高，因此SiC半导体器件十分适合应用在功率密度和开关频率高的场合，电源转换装置就是其中之一。碳化硅元件在高温、高压、高频的又一表现使得现在被广泛使用到深井钻探，发电装置中国的逆变器，电器混动汽车的能量转化器，轻轨列车牵引动力转换等领域。由于SiC本身的优势以及现阶段行业对于轻量化、高转换效率的半导体材料需要，SiC将会取代Si，成为应用最广泛的半导体材料。[1]

Ø 金属玻璃

金属玻璃是一种非晶态合金，所谓非晶态合金是指将熔融合金以大于每秒一百万度的冷却速度进行超急冷凝固，其原子在凝固过程中来不及周期排列，形成了一种长程无序的非结晶状态，与一般状态下金属材料的原子排列呈周期性和对称性有所区别，金属玻璃中的原子都呈随机排列。近年来金属玻璃在电子科技、军事建设等领域都有广泛的应用。

1）电子科技领域

大块金属玻璃具备优良的软磁性能，可作为手机中的脉冲变压器使用。其他少数软磁性金属玻璃已被广泛应用于传感器以及变压器铁芯等领域。另外，利用大块金属玻璃的超强的塑形，可以将其加工为尺寸微小的精密零件，主要应用于微电机系统。

这种金属玻璃还可作为电力变压器的理想材料，金属玻璃的电阻率很高，电阻温度系数很低，耐蚀性好，对铜的热电势小，且易于制备，价格低廉，是一种优良的、制造小型化器件用的精密电阻材料。

2）高尔夫球杆杆头

高尔夫球杆是高尔夫运动中的基本装备，目前市面上的高尔夫球杆主要为钛合金，相比于钛合金，金属玻璃可以用来做高尔夫球棍，因为其硬度是钛合金棍头的两倍，弹性是钛合金的四倍。相同重量的金属玻璃有更高的强度，传递更多的冲击力。[2]

Ø 石墨烯材料

石墨烯是一种二维晶体，有着独特的单原子层，由碳原子依照六边形进行排布并互相连接，构成一个碳分子，它的结构十分稳定;随着所连接碳原子数量的不断增多，石墨烯平面不断扩张，分子也不停的变大。石墨烯具备极高的比表面积、载流子迁移率、电导率、热导率、透光性、强度等优点。同时，石墨烯的发现，也将推动新世纪社会的发展，并极大的影响着人类的生活生产医疗等方面。

1）超高效率灯泡

2015年，这个大学的一个研究石墨烯的团队发明了一种使用石墨烯覆盖可调光的LED灯泡，这个灯泡在LED表面涂上了一层石墨烯，增加了灯泡的导电能力，同时使灯泡的能耗和寿命都有延长。这个灯泡比目前的LED灯泡能源消耗要低10%以上。这个更耐用，更省电的LED灯泡不久之后就在英国开始售卖了。这是石墨烯商品中，早期成功商业化的产品之一。

2）纺织领域

石墨烯在面膜、服饰以及电池等方面的研究也提供了重要作用。近年来，石墨烯在纺织业的应用也崭露头角，其中最主要的便是石墨烯纤维和石墨烯功能织物。自从Gao等利用湿法纺丝法将氧化石墨烯液晶相进行纺丝，首次纺制出石墨烯纤维后，石墨烯纤维出现在我们的视线中，并在纺织行业发挥重要作用，但石墨烯纤维的柔韧性未能满足纺织业的要求，于是研究员便研制出了石墨烯复合纤维，其高强度、韧性好、可以打成结甚至导电、热学和抗菌性也有所提高的特点，使其在纺织行业有了前所未有的突破。[3]

3）理疗护具

目的护具类，康烯莱主要涉及五款常规性的产品，石墨烯护颈/护腰/护膝/眼罩/护宫（女性专用），这5款采用的都是石墨烯的低压发热技术（5V）,接口处都是采用的标准的USB接口，日常生活的充电宝和电脑接口等都可以直接使用，安全、方便、舒适、健康。健康性是它的远红外发热技术，它的好处上面也介绍到了。针对颈部酸痛、腰膝酸软和老寒腿等，初次使用就能体验到极致的舒适感，护宫主要是呵护女性的一款产品，主要是针对护腰的改良版，使用过程中发热点是针对女性腰腹部的穴位，对生理期的不适具有极好的缓解作用，而且远红外发热能够起到促进微循环的作用，对女性的身体具有很好的理疗护理性。[4]

Ø 纳米材料

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(1~100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~1000个原子紧密排列在一起的尺度。

1）陶瓷领域

纳米材料在陶瓷上的应用主要是耐高温、防腐、耐刮花、耐磨等方面，纳米陶瓷粉末涂料在高温环境下具有优异的隔热保温效果，不脱落、不燃烧，耐水、防潮，无毒、对环境没有污染。测验证明，将几厘米厚的纳米陶瓷粉末涂料涂在热力管道外，就能有效防止热力向外扩散；涂料涂在炼钢厂等高温炉内，能使炉外表温度控制在50摄氏度以内，适用于冶金、化工工业电厂的热力锅炉及焦化煤气等热力设备和热力管网等高温设备的防腐、炉外降温。而用于腐蚀条件恶劣环境中的重防腐纳米陶瓷涂料，则能有效防护航标灯座、船舶、石油化工设施和各类贮罐、桥梁、桥墩、铁路涵洞、钻井设备、海上油田等设施以及强酸、强碱等生产设备的外表面，在较长时间内防止强酸碱、盐雾、冻融、霉菌等的浸渍。

2）能源领域

一组数据显示，如按照2020年全球装机量预计将达到500GW左右计算，每年因灰尘降低发电量而造成的经济损失将高达50亿美元。随着电站装机量的不断增长，这一损失会愈发严重——2030年全球装机总量约1400GW时，灰尘造成的经济损失预计将高达130亿美元。而纳米涂料被应用于光伏太阳能电池板表面后有效的防止灰尘的累积，表面细微的粉尘在雨水冲刷时即被带走，达到自洁防污的效果，可以持续保持电池板表面的干净整洁，发电效率得以保障。

时代在不断发展，各种新材料正在逐渐走进我们的生活，并潜移默化的改变着我们的生活。生活在新时代的我们需要去认识与接触每一种新材料，了解它们的具体应用方向，让这些新材料能够在生活中带来更大的作用，给我们的生活增光添彩。[5]

引用自：

[1] https://zhidao.baidu.com/question/751515266146558692

[2] 杨永杰. 浅谈金属玻璃在生活中的应用[J]. 科技展望, 2017(26):184.

[3] https://www.xzbu.com/1/view-14881438.htm

[4] https://www.jianshu.com/p/73566402ab81

[5] http://www.elecfans.com/xinkeji/1194267.html