新材料技术应用:那些年被吹上天的技术,现在怎样了?
你有没有发现,这两年手机越来越耐摔了? ——对,我说的就是那个你摔了三次,屏幕只裂了个小角的事儿。别问我怎么知道的。 其实背后藏着个东西叫化学强化玻璃,说白了就是在玻璃里塞进钾离子,表面压应力噌噌往上窜。不过嘛,今天不谈玻璃,我想聊聊更邪乎的——那些曾经被媒体吹得天花乱坠的新材料,如今到底混得咋样了。
说穿了,材料科学这行当,十年磨一剑都算快的。 咱们总听到“某某材料将颠覆世界”,结果等啊等,世界还是老样子。 石墨烯不就是典型吗。
单层石墨烯薄膜在铜衬底上的显微图像
后来慢慢有点意思了。 三星搞出了石墨烯基的电池,虽然没用在手机上,但那个技术确实存在。 真正让我觉得“这玩意儿没凉”的是华为Mate 20 X,里面用了个石墨烯膜散热。 我当时就想:嘿,不玩虚的了? 一下从航空母舰掉到散热片,落差有点大,但好歹落地了呀。 再往后,涂料、复合材料里也零星出现。 直到去年,我看到新闻说国内团队用石墨烯做了防腐涂料,用于海上风电塔筒,耐盐雾时间直接干到9000小时以上,比传统涂料长了好几倍。 我这才觉得,石墨烯算是从神坛上走下来了,开始干正经活。 至于柔性屏幕? 韩国那边似乎有进展,但量产还是卡在成本和良率上。 说实话,我挺期待的,可别再等另一个十年了。
气凝胶块隔热实验火焰与鲜花
早些年这玩意儿贵得离谱,指甲盖大一块要几十美金。 所以也就NASA舍得往火星车上贴。 不过这两年国产化以后,价格跳水跳得厉害。 我去年装修的时候,竟然在建材市场看到了气凝胶涂料! 老板神神秘秘说刷了它冬暖夏凉,我当然没信。 但查了查,确实有企业拿到了建筑领域的认证。 更实打实的是工业管道保温,化工园区里那些蒸汽管,裹上气凝胶毡,散热损失能降百分之六七十,还防火。 对了,最近深圳有家公司给新能源汽车的电池包用上了气凝胶隔热垫,说是能防止热失控蔓延。 电车自燃这话题敏感,但多点防护总是好的,对吧。 看来,果冻也在悄悄保卫我们的安全。
3D打印生物活性骨支架电镜照片
还有个更炸裂的:电子皮肤。 并不是要给你换层皮,而是柔性传感器,贴在皮肤上能监测心率、汗液成分,甚至给假肢传递触觉。 去年《自然》上报道了一种自愈合材料,划一刀能自己长好,还能保持导电性。 我就想,这要是用在机器人上,那真有点终结者内味儿了。 不过从实验室到临床,中间隔着伦理、法规、海量验证。 但我们得有点耐心,毕竟这些技术最终是拿来救命的。
写到这儿突然发现,我好像一直在说“落地”、“量产”、“还得等”。 没错,新材料就是这么回事。 媒体炒作热点的时候,它们往往还在烧钱搞基础研究; 等热度过去了,没人关注了,它们反而在各行各业里默默生根。 有时候慢,但每一步都算数。 对吧?
石墨烯:从贵族到平民的漫漫长路
还记得2010年那会儿吗? 诺奖一颁,石墨烯瞬间封神。 导电性世界第一、强度是钢的200倍、还透明、还柔韧…… 仿佛明天就能卷起手机塞进耳朵里。 可是呢? 头几年市面上根本见不着真东西,全是PPT发布。
单层石墨烯薄膜在铜衬底上的显微图像
后来慢慢有点意思了。 三星搞出了石墨烯基的电池,虽然没用在手机上,但那个技术确实存在。 真正让我觉得“这玩意儿没凉”的是华为Mate 20 X,里面用了个石墨烯膜散热。 我当时就想:嘿,不玩虚的了? 一下从航空母舰掉到散热片,落差有点大,但好歹落地了呀。 再往后,涂料、复合材料里也零星出现。 直到去年,我看到新闻说国内团队用石墨烯做了防腐涂料,用于海上风电塔筒,耐盐雾时间直接干到9000小时以上,比传统涂料长了好几倍。 我这才觉得,石墨烯算是从神坛上走下来了,开始干正经活。 至于柔性屏幕? 韩国那边似乎有进展,但量产还是卡在成本和良率上。 说实话,我挺期待的,可别再等另一个十年了。
气凝胶:一块能挡住上千度高温的“果冻”
这材料吧,第一次见它照片我笑了——这不就是一块蓝色透明果冻吗! 可拿起来轻得跟没拿一样,世界上密度最小的固体,没错,它体内99.8%都是空气。 但隔热性能变态到什么程度? 一朵鲜花放在气凝胶薄板上面,下面用喷灯烤,花完好无损。 估计你也看过这个实验视频。
气凝胶块隔热实验火焰与鲜花
早些年这玩意儿贵得离谱,指甲盖大一块要几十美金。 所以也就NASA舍得往火星车上贴。 不过这两年国产化以后,价格跳水跳得厉害。 我去年装修的时候,竟然在建材市场看到了气凝胶涂料! 老板神神秘秘说刷了它冬暖夏凉,我当然没信。 但查了查,确实有企业拿到了建筑领域的认证。 更实打实的是工业管道保温,化工园区里那些蒸汽管,裹上气凝胶毡,散热损失能降百分之六七十,还防火。 对了,最近深圳有家公司给新能源汽车的电池包用上了气凝胶隔热垫,说是能防止热失控蔓延。 电车自燃这话题敏感,但多点防护总是好的,对吧。 看来,果冻也在悄悄保卫我们的安全。
生物材料:你的身体可能比你先接受它
这个领域总让我觉得有点科幻。 不过身边的例子其实不少了。 我有个朋友踢球断了韧带,手术时用了可吸收螺钉,就是那种植入后不用二次手术取出来的东西,材料是聚乳酸。 这就叫生物相容性——身体不把它当外人,慢慢长好了它自己就降解了。 听着简单,但实现起来极难。 更前沿的,3D打印骨骼支架,多孔结构诱导骨细胞长进去,支架同时降解,最后变成你自己的骨头。 前阵子四川大学团队发了篇论文,用生物活性玻璃加聚己内酯打印出一块下颌骨,动物实验效果相当不错。
3D打印生物活性骨支架电镜照片
还有个更炸裂的:电子皮肤。 并不是要给你换层皮,而是柔性传感器,贴在皮肤上能监测心率、汗液成分,甚至给假肢传递触觉。 去年《自然》上报道了一种自愈合材料,划一刀能自己长好,还能保持导电性。 我就想,这要是用在机器人上,那真有点终结者内味儿了。 不过从实验室到临床,中间隔着伦理、法规、海量验证。 但我们得有点耐心,毕竟这些技术最终是拿来救命的。
写到这儿突然发现,我好像一直在说“落地”、“量产”、“还得等”。 没错,新材料就是这么回事。 媒体炒作热点的时候,它们往往还在烧钱搞基础研究; 等热度过去了,没人关注了,它们反而在各行各业里默默生根。 有时候慢,但每一步都算数。 对吧?