고온 초전도 재료의 제조 및 응용 기술
희토류 기능성 재료
새로운 에너지 변환 재료 및 기술 (에너지 재료)
생의학 재료
녹색 올림픽 엔지니어링 재료 및 기술
분리막 재료 및 기술 (해수, 염소 알칼리 막)
인쇄 (제판, 감광) 및 디스플레이 (유기 발광 다이오드) 재료
전통 산업 기술의 첨단 기술 혁신
현재, 국제 기능성 재료 및 그 응용 기술은 초전도 재료, 마이크로 전자 재료, 광자 재료, 정보 재료, 에너지 변환 및 에너지 저장 재료, 생태 환경 재료, 생물 의학 재료 및 재료의 분자 및 원자 설계와 같은 새로운 돌파구에 직면 해 있습니다. 기능성 재료 기술을 발전시키는 것은 일부 선진국들이 경제와 군사적 우세를 강화하는 중요한 수단이 되고 있다.
초전도 재료
NbTi, Nb3Sn 등과 같은 실용적인 초전도 재료는 이미 상업화되어 MRI (MRI), 초전도 자석, 대형 가속기 자석 등 여러 분야에서 응용되고 있다. SQUID 는 초전도 약한 전류 응용의 전형으로 약한 전자기 신호 측정에 중요한 역할을 하며, 그 감도는 다른 어떤 비전도 따라잡을 수 없는 것이다. 그러나 기존의 저온 초전도체의 임계 온도가 너무 낮기 때문에 비싸고 복잡한 액체 헬륨 (4.2K) 시스템에서 사용해야 하며 저온 초전도 응용 프로그램의 발전을 심각하게 제한해야 한다.
고온산화물 초전도체의 출현으로 온도 장벽을 돌파하고 초전도체의 적용 온도를 액체 헬륨 (4.2K) 에서 액체 질소 (77K) 로 높였다. 액체 헬륨에 비해 액체 질소는 매우 경제적인 냉방제로, 매우 높은 열용량을 가지고 있어 공사 응용에 큰 편리를 가져왔다. 또한 고온 초전도체에는 상당히 높은 임계 필드 [Hc2 (4K) >: 50T] 가 있어 20T 이상의 강한 자기장을 생성하는 데 사용할 수 있어 기존의 저온 초전도 재료의 단점을 극복할 수 있다. Tc 와 Hc2 의 고유 특성으로 인한 엄청난 경제적, 기술적 잠재력으로 인해 수많은 과학 종사자들이 최첨단 기술 장비를 도입하여 높은 Tc 재료의 초전도 메커니즘, 물리적 특성, 화학적 특성, 합성 공정 및 미시 구조에 대한 광범위하고 심층적인 연구를 수행했습니다. 고온산화물 초전도체는 매우 복잡한 다분체 체계로, 연구 과정에서 응축 물리, 결정체화학, 공예 기술, 마이크로구조 분석 등 여러 분야에서 중요한 문제가 발생할 수 있다. 비정질 기술, 나노 분말 기술, 자기 광학 기술, 터널 현미경, 필드 이온 현미경과 같은 재료 과학 연구 분야의 최신 기술과 수단은 고온 초전도체를 연구하는 데 사용되며, 그 중 상당수는 재료 과학의 최전선 문제를 다루고 있습니다. 고온 초전도 재료의 연구는 단결정, 박막, 블록 재료, 와이어 및 응용 분야에서 중요한 진전을 이루었다.
의료용 재료
바이오의학 재료는 첨단 기술의 중요한 구성 요소로서 급속한 발전의 새로운 단계에 접어들었으며, 그 시장 매출은 매년 16% 씩 증가하고 있다. 20 년 안에 생의학 재료의 점유율이 의약시장을 따라잡아 지주산업이 될 것으로 예상된다. 생체 활성 세라믹은 이미 의료용 바이오 도자기의 주요 방향이 되었다. 생분해 고분자 재료는 의료용 고분자 재료의 중요한 방향이다. 의료용 복합생물재료의 연구는 강인화 생물소재와 기능성 생물물질에 초점을 맞추고 있으며 치료 기능이 있는 HA 생물재료에 대한 연구도 활발하다.
에너지 재료
태양전지 재료는 새로운 에너지 재료 개발의 중점이다. IBM 이 개발한 다층 복합 태양전지 전환율은 최대 40% 에 달한다. 미국 에너지부는 수소에너지 연구에 쓰이는 총자금 중 약 50% 가 수소저장 기술에 쓰인다. 고체 산화물 연료 전지에 대한 연구는 고체 전해질막과 음극 재료, 양성자 교환막 연료 전지용 유기질 교환막과 같은 배터리 재료에 초점을 맞추고 있다.
생태 환경
생태 환경 재료는 1990 년대 국제 하이테크 신소재 연구에서 형성된 새로운 분야로 일본 미국 독일 등 선진국들이 연구 개발에 매우 활발하다. 주요 연구 방향은 다음과 같습니다: ① 생분해 성 재료 기술, CO 2 가스 경화 기술, SOx 및 질소 및 산소 화합물 촉매 전환 기술, 폐기물 재활용 기술, 환경 오염 복구 기술, 청정 기술 및 재료 준비 및 가공 절감과 같은 환경 문제와 직접 관련된 재료 기술. (2) 바이오닉 재료, 친환경 재료, 프레온, 석면 등 유해 물질의 대체 재료, 친환경 신소재 등 경제를 지속 가능하게 하는 환경 호환 재료 개발 ③ 재료 환경 조정 평가.
스마트 소재
스마트 소재는 천연소재, 합성고분자 소재, 인공디자인 소재에 이어 4 세대 소재로 현대 하이테크 신소재의 중요한 발전 방향 중 하나로 미래의 첨단 기술 발전을 지탱하고 전통적 의미의 기능성 소재와 구조재료의 경계가 점차 사라지고 구조기능화와 기능다양화를 실현하게 된다. 과학자들은 스마트 소재의 발전과 대규모 응용이 재료 과학 발전의 중대한 혁명을 일으킬 것이라고 예언했다. 외국은 항공기 스킨의 응변과 온도를 테스트하기 위해 영국 항공우주회사의 와이어 센서와 같은 스마트 소재 개발에 많은 기술적 돌파구를 마련했습니다. 영국은 빠르게 반응하는 모양 기억 합금을 개발했는데, 수명이 백만 회에 달하고 수출력이 높다. 브레이크로 사용할 때 반응 시간은 10 분입니다. 압전 재료, 자기 변형 재료, 전도성 고분자 재료, 전기 변액, 자기 유변 유체 등 스마트 물질이 항공 분야에 응용되어 많은 혁신적인 성과를 거두었다.
에너지 재료
① 고체 산화물 연료 전지:
고체 산화물 연료 전지 (SOFC) 는 양성자 교환막 연료 전지보다 높은 전환 효율과 에너지 절약 효과를 지닌 새로운 친환경 에너지 장치로 이산화탄소 배출을 50% 줄이고 질소산소화합물을 생산하지 않아 선진국의 중점 발전을 위한 새로운 에너지 기술이 되었다. 그러나 연구한 SOFC 작동 온도는 800 ~ 900 C 에 달하며, 그 핵심 부품의 재료제비는 줄곧 SOFC 발전을 제한하는 병목 현상이 되고 있다. 돌파해야 할 핵심 기술은 A) 고성능 전극 재료 및 준비 기술입니다. B) 새로운 전해질 재료 및 전극지지 전해질 막의 제조 기술; C) 배터리 구조 및 제조 공정의 최적 설계; D) 배터리의 구조, 성능 및 특성을 연구합니다.
2 광전 변환 효율이 18% 보다 큰 실리콘 기반 태양 전지의 상업화
저비용, 대면적, 상업화된 실리콘 기반 태양전지와 그 구성 요소를 개발하여 광전변환 효율이 18% 보다 높다.
③ 태양 에너지 종합 이용 (광전, 열전기, 열 전달) 및 풍력 발전과의 결합 기술
전체 이용 효율이 15% 인 백엔드 집중 태양광 광전지, 열전기, 열교환시스템을 구축하고 구현하여 태양열 종합이용과 풍력의 결합을 위한 실용적인 분산 지상발전소를 구축하여 계통 연계 전력을 공급할 수 있습니다.
희토재료
① 희토류 촉매 물질
② 희토류 영구 자석 재료
고성능 (N50), 높은 균일 성, 높은 작동 온도, 낮은 온도 계수를 갖는 소결 희토류 영구 자석 재료 및 고성능 결합 희토류 영구 자석 재료 (자기 에너지 축적 20MGOe) 의 산업화 핵심 기술을 돌파합니다.
③ 백색 LED 에너지 절약 조명 시스템, 높은 밝기, 긴 수명.
저비용, 고휘도, 수명이 긴 백광 LED 에너지 절약 조명 시스템이 산업화되어 일반인의 집에 들어갔다.
생의학 재료
① 바이오칩
2 생체 적합성, 분해성 또는 재생 가능한 인체 소프트 조직 대체 재료
③ 분자 인식과 이성 면역 기능을 갖춘 혈액 정화 재료와 장치.
생태 환경 재료
① 유기막 분리 기술: 해수 (또는 염기수) 중 탈염 효율이 50% 인 유기막의 응용 및 산업화.
② 모래 고정 식물 재료 및 기술;
③ 에너지 절약 및 환경 보호 건축 자재 및 핵심 기술:
닛산 2000 톤을 돌파한 유동화 시멘트 연소 기술은 단위 에너지 소비와 분진 배출이 신형 건법보다 낮다. 순수 산소 연소로 플로트 건축 유리를 생산하는 산업화를 실현하다.
특수 기능 재료
① 무기분리촉매막: 무기분리촉매막 (투산소막, 분자막, 수소막) 의 핵심 제비 기술을 돌파해 천연가스 촉매를 합성가스와 액체연료, 천연가스를 에틸렌, 바이오매스 원료로 직접 전환시켜 에탄올, 가스수소 등을 시범생산장치로 만든다.
② 대형 광학 다이아몬드 필름;
③ 유기 자성 재료: 본징 유기 자성 물질을 돌파하는 핵심 기술.
④ 민감한 재료 및 센서.
초전도 재료
고온 초전도 재료의 제비 및 응용 기술 우리나라는 기능성 재료의 발전을 매우 중시하며 국가 중점 프로젝트,' 863',' 973' 및 국가자연과학기금에서 큰 비중을 차지하고 있다. 95' 와' 15' 프로그램에서 특수기능재료도' 국방첨단' 재료로 등재됐다. 이러한 과학 기술 행동의 실시로 우리나라는 기능 재료 분야에서 풍성한 성과를 거두었다. "863" 프로그램의 지원으로 초전도 재료, 평면 디스플레이 재료, 희토류 기능성 재료, 생물 의학 재료, 수소 저장 및 기타 기능성 재료, 다이아몬드 필름, 고성능 고체 추진제 재료, 적외선 스텔스 재료, 재료 설계 및 성능 예측과 같은 새로운 분야가 열렸습니다. 니켈 수소 배터리와 리튬 이온 배터리의 주요 성능 지표와 생산 기술은 외국의 선진 수준에 도달하여 니켈 수소 배터리의 산업화를 촉진시켰다. 기능성 세라믹 재료의 연구와 개발은 현저한 진전을 이루었다. 칩 전자 부품의 경우, 우리나라는 고성능 도자기 재료 연구 방면에서 돌파를 하여 저열 도자기 재료와 천금속 전극에서 자신의 특색을 형성하고 산업화를 실현하여 칩 콘덴서 재료와 그 부품을 세계 선진 대열에 진입시켰다. 고급 Ndfeb 제품 개발 및 산업화에 상당한 진전이 있었으며 일부 구성 요소 및 관련 기술은 독립적 인 지적 재산권을 획득했습니다. 기능성 소재는 또' 2 탄 1 성',' 4 대 장비, 4 위성' 등 국방공사에 결정적인 기여를 했다.
세계에서 기능성 물질에 대한 연구는 매우 활발하고 기회와 도전으로 가득 차 있으며 신기술과 특허가 속출하고 있다. 선진국은 지적 재산권을 통해 특수 기능 재료 분야에서 기술 독점을 형성하여 중국의 광활한 시장을 점령하려고 시도했다. 이 상황은 국내에서 큰 관심을 불러일으켰다. 중국은 신형 희토영구 자석, 생물의약, 생태환경재료, 촉매재료 및 기술 분야에서 특허 보호를 강화하고 있다. 그러나, 우리는 기능성 재료에 대한 우리나라의 혁신적인 연구가 충분하지 않다는 것을 알아야 한다. 특허 출원 수, 특히 국제 오리지널 특허의 수는 우리나라의 지위와 어울리지 않는다. 우리나라의 기능 재료도 시스템 통합 방면에 결함이 있어 개선과 발전이 필요하다.
해외
200 1 년 세계 시장 신소재 기술 산업 매출은 4000 억 달러 이상이며, 그 중 기능성 재료는 약 75 ~ 80% 를 차지한다. 일부 특수 기능 재료의 경우, 그 시장도 거대하다. 1995 년, 정보 기능 세라믹 소재 및 그 제품의 세계 시장 매출은 2 1 억 달러, 20 10 년 800 억 달러에 달했다. 2000 년 초전도 재료 매출은 80 억 달러에 달했고, 20 10 년 매출은 600 억 달러에 이를 것으로 예상되며, 그 중 고온초전도 전력 설비의 전 세계 매출은 50 억 ~ 60 억 달러에 달할 것으로 예상된다. 2020 년까지 전 세계 초전도 관련 산업 생산액 (1995 가격으로 추정) 은 1500 억 달러에서 2000 억 달러에 이를 것으로 예상된다. 20 10 년, 전 세계 NDEB 영구 자석 재료 시장 수요는 146 만 톤에 이를 것으로 예상되며, 생산액은 80 억 달러로 관련 산업의 생산액 700 억 달러를 이끌고 있다. 생의학 재료는 빠르게 발전하는 첨단 기술 분야이다. 바이오의학 재료 및 제품의 전 세계 생산액은 700 억 달러, 미국은 약 400 억 달러로 반도체 산업에 해당한다. 미국 경제가 가장 활발하고 수출량이 가장 많은 6 대 업종 중 하나로 매년 20% 이상의 지속적인 성장을 유지하고 있다. 금세기 첫 10 년이 되면 생의학 재료 공업이 의약품 시장의 점유율에 이를 것으로 추산된다. 각국 정부가 지속 가능한 발전 정책을 광범위하게 채택함에 따라 생태 환경 보호 재료에 대한 시장 수요도 빠르게 증가하여 20 10 년 사회 수요가 500 억 달러를 넘을 것으로 예상된다. 세계 경제에서 특수 기능 재료에 대한 수요 규모와 수요 증가율이 상당히 놀랍다는 것을 알 수 있다.
국내
654.38+0 억 3 천만 인구를 보유한 대국으로서 중국은 거대한 3 단계 발전 전략을 실시하고 있다. 이 기본적인 국정과 특수 기능 재료가 경제사회 발전에서 중요한 역할과 지위는 우리나라의 기능 재료에 대한 수요가 어마할 것이라고 결정한다.
기능성 재료는 우리나라 정보기술 생명기술 에너지 기술 등 첨단 기술 분야를 발전시키는 중요한 기초재료일 뿐만 아니라 우리나라 기초산업과 전통산업을 개조하는 기초이며 우리나라 자원 환경 사회의 지속가능한 발전과 직결된다.
중국의 국방현대화는 미국을 비롯한 서방 국가들의 봉쇄와 금수 조치를 받았고, 중국의 국방의 핵심 특수기능재료는 수입으로 해결할 수 없고, 반드시 독립자주와 자력갱생의 길을 걸어야 한다. 군사 통신, 항공, 우주, 미사일, 열핵융합, 레이저 무기, 라이더, 신형 전투기, 주전 탱크, 군용 고에너지 밀도 부품 등. , 특수 기능 자료의 지원과 분리 될 수 없습니다.
중국 경제의 빠른 성장과 사회의 지속 가능한 발전은 새로운 에너지와 에너지 재료를 발전시킬 필요가 있다. 에너지 재료는 에너지 기술 개발, 에너지 생산 및 이용 효율을 높이는 핵심 요소입니다. 현재 중국은 세계에서 에너지 소비가 가장 빠르게 증가하는 나라이자 에너지 부족 국가이다. 전기자동차 개발, 청정에너지 사용, 석유자원 절약 등 정책조치로 새로운 에너지 전환과 에너지 저장 재료에 대한 수요가 늘고 있다. 전자정보기술이 급속히 발전하면서 우리나라 휴대전화 노트북 등 휴대용 기기의 사용자 수가 매년 20% 이상 증가하여 소형 고에너지 고밀도 배터리에 대한 거대한 사회적 수요가 형성되었다.
이동통신 등 차세대 전자정보기술이 급속히 부상하면서 정보기능도자기는 대량의 기초전자부품의 핵심으로 우리나라 관련 하이테크놀로지 발전의 수요 초점이 되고 있다. 세계 시장 점유율의 5% 에 따르면 20 10 년 중국 정보기능도자기 재료 및 제품의 연간 매출은 300 억원에 이를 것으로 예상되며 정보통신산업의 발전에 중요한 역할을 한다.
중국은 희토대국으로 공업매장량이 세계 총매장량의 70% 이상을 차지한다. 중국은 희토 기능성 재료 개발에 있어서 독특한 자원 우세를 가지고 있다. 예를 들어, 세계 희토영자 소재의 연평균 성장률은 23% 이고 중국은 60% 에 달한다. 1995 년 전 세계 Ndfeb 영구 자석 재료 생산량은 6000 톤으로 중국 2000 톤으로 총량의 1/3 을 차지했다. 20 10 년 전 세계 Ndfeb 영구 자석 재료 생산량이14 만 6000 톤에 이를 것으로 예상된다. 희토류는 발광 촉매 등 분야에서의 응용에도 광범위한 시장 수요가 있다.
중국 서부에는 희토류, 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴, 탄탈, 니오브, 바나듐 및 리튬과 같은 풍부한 자원이 있으며 일부 산업 매장량은 세계 총 매장량의 절반 이상을 차지합니다. 이 자원들은 특수 기능 재료의 중요한 원료이다. 상술한 요소와 관련된 특수 기능 재료를 개발하여 그 응용 분야를 넓히고, 자주지적재산권을 취득하며, 우리나라 관련 특수기능 재료와 제품의 국제시장 경쟁력을 크게 제고하고, 서부자원의 고부가가치 활용을 실현하기 위해 서부자원 우세를 기술적 우세와 경제적 우세로 바꾸는 것은 중요한 의의가 있으며, 국가 서부 대개발을 강력하게 지지할 것이다.
중국 국민의 삶의 질이 더욱 향상됨에 따라 중국의 잠재적 생물의학 재료 시장은 곧 역동적인 현실 시장으로 전환되어 엄청난 사회적, 경제적 효과를 창출하고 국민경제의 지주 산업이 될 것이다.
중국은' 발전 중 보호 해결, 환경 보호를 바탕으로 지속 가능한 발전 실현' 이라는 원칙을 확립하고 관련 국제공약에 서명하고 국가환경보호법 법규를 통과시켜 생태환경자재 수요 발전에 유리한 조건을 만들었다. 생태환경자재 개발은 거대한 사회경제적 수요를 가지고 있을 뿐만 아니라 우리나라가 세계무역기구에 가입하고, 국제사회에 통합하고, 국제적 지위를 높이는 데도 중요한 역할을 한다. 또한 생태 환경 보호 재료는 중국의' 과학, 인문, 녹색' 올림픽 공사에서도 특별한 역할을 하고 있다.
결론적으로, 향후 5 ~ 10 년 동안 우리나라의 경제, 사회, 국가 안보는 기능재료에 대한 수요가 크며, 기능재료는 우리나라가 제 3 단계 전략 목표를 순조롭게 달성할 수 있을지에 관한 핵심 신소재이다. 이 전공은 20 1 1 추가입니다.
전문 코드: 0802 15S, 수업 연한: 4 년, 학위 수여 범주: 공학.
학습을 통해 다음과 같은 능력을 갖추게 될 것이다.
1, 탄탄한 학과 기반, 인문학, 예술, 사회과학 기반을 갖추고 있어 자국어 문자를 올바르게 사용할 수 있다.
시스템은 광범위한 전문 분야의 기술 이론 기본 지식을 습득합니다.
3. 이론 분석 능력과 실험 기술이 강하여 역학과 관련된 재료 가공 기술 문제를 해결할 수 있습니다.
4. 강력한 컴퓨터 및 외국어 응용 능력;
해당 실험 및 과학 연구 능력을 갖추고 있습니다.
직업 전망: 이 전공은 국가의 신흥 산업 구조 조정 하에 생겨났다. 정책 지원이 있어 전문 취업 전망이 좋다. 졸업생은 정보기술, 생명공학 기술과 관련된 신소재 개발 응용과 관련된 직업에 종사할 수 있고, 고교, 사업 단위에서 교수, 과학 연구에 종사할 수도 있다. 외국 기능 재료의 발전이 신속하여 신기술이 속출하고 있다. 국내 이 전공의 학생은 전통적인 재료 분야보다 해외 유학을 더 많이 할 수 있다.
유사 전문 분야: 무기 비금속제 재료공학 (080203), 야금공학 (08020 1), 재료과학 및 엔지니어링 (080205Y), 복합재료 및 엔지니어링 (080206W), 용접 기술 및 엔지니어링 (080206W)
학교: 충칭과학기술대학, 허베이공업대학, 란저우대학, 란저우공대, 저장공업대학, 동북대학, 석가장철도대학, Xi 건축과학대학, 선양건축대학, 화중과학기술대, 화교대학, 천진대학, 베이징석유화학공학대학, 쿤밍공대, 동화대학, 하남