초소재의 특이성은 높은 수신 안테나에서 레이더 반사기, 심지어 지진 경보까지 광범위하게 응용할 수 있게 해준다.
초소재는 전자공학, 응집상태 물리학, 마이크로웨이브, 광전기, 고전 광학, 재료과학, 반도체 과학, 나노 기술을 포함한 교차 학과이다.
중문명: 초재료 mbth: 초재료 범주: 물리적 특성: 초상물리적 특성을 지닌 학과: 재료학: 재료학의 정의, 6 가지 초재료, 역사 연혁, 연구 현황, 해외 발전, 중국 발전, 발전 전망, 기본 원리, 주요 특징, 응용 연구 "초재료" 는 20 세기 이후 등장한 새로운 재료로, 천연재료에는 없는 특수한 성질을 가지고 있으며, 이러한 성질은 주로 인공의 특수한 구조에서 비롯된다. 초소재의 디자인 구상이 참신하다. 이런 사고방식은 각종 물리적 구조의 설계를 통해 자연의 법칙을 표상하는 제한을 돌파하여 초상적인 재료 기능을 얻는 것이다. 초소재의 디자인 사상에 따르면 사람들은 물리학의 기본법칙을 위반하지 않고 자연계와 완전히 다른 비범한 물리적 성질을 가진' 신물질' 을 인공으로 얻을 수 있어 기능성 소재의 디자인과 개발을 새로운 세계로 끌어들일 수 있다. 전형적인 초재료는 왼손 재료, 광자 결정체, 초자성 재료, 금속수이다. 6 가지 초소재 1, 자가 복구 재료인 바이오닉 플라스틱 미국 일리노이 대학의 스콧 화이트 (Scott White) 가 자가 복구 기능을 갖춘 바이오닉 플라스틱을 개발했습니다. 이 중합체는 액체로 구성된' 혈관 시스템' 에 내장되어 있다. 그것이 손상되었을 때, 액체는 혈액처럼 스며들고 응결될 수 있다. 이 생체 모방 플라스틱은 작은 균열만 고칠 수 있는 다른 재료에 비해 폭이 4mm 에 달하는 균열을 고칠 수 있다. 2. 열전재료 일명 Alphabet Energy 는 일반 발전기의 배기관에 직접 꽂아 여열을 사용 가능한 전기로 변환하는 열전발전기를 개발했다. 이 발전기는 tetrahedrite 라고 하는 비교적 저렴하고 천연적인 열전재료를 사용하며, 5- 10% 의 에너지 효율을 얻을 수 있다고 한다. 과학자들은 이미 코발트가 함유된 광물인 skutterudite 라는 에너지 효율이 높은 열전 물질을 연구하고 있다. 현재 열전 재료는 이미 소규모로 적용되었지만, 예를 들면 우주선에서 코발트 광산은 비용이 낮고 에너지 효율이 높은 특징을 가지고 있어 자동차, 냉장고 또는 어떤 기계의 배기관을 감싸는 데 사용할 수 있다. 3. 페 로브 스카이 트는 결정질 실리콘 외에도 페 로브 스카이 트 (페 로브 스카이 트) 를 태양 전지의 대체 재료로 사용할 수 있습니다. 2009 년 페 로브 스카이 트로 만든 태양 전지 태양 에너지 전환율은 3.8% 였다. 20 14 년까지 이 수치는 19.3% 로 증가했다. 기존 결정질 실리콘 배터리에 비해 에너지 효율이 20% 이상 향상되었습니다. 과학자들은 이 재료의 성능이 여전히 향상될 가능성이 있다고 생각한다. 페 로브 스카이 트는 특정 결정 구조로 제한된 재료입니다. 여기에는 원하는 수의 요소가 포함될 수 있습니다. 일반적으로 납과 주석은 태양전지에 쓰인다. 결정질 실리콘에 비해 이 원료들은 훨씬 저렴하여 청정실에서 자세히 조립하지 않고도 유리에 스프레이를 뿌릴 수 있다. 4. 에어로젤 젤은 이산화 실리콘, 금속 산화물, 그라핀을 포함한 많은 물질로 만들 수 있다. 에어 젤은 공기가 대부분의 비율을 차지하기 때문에 아주 좋은 절연체이다. 그것의 구조는 또한 그것의 매우 높은 강도와 인성을 부여한다. NASA 의 과학자들은 우주선이 대기를 가로지르는 절연 재료로 중합체로 만든 유연한 에어로젤을 실험해 왔다. 5. 스테로이드-전도율이 100% 인 재료는 그라핀과 마찬가지로 단원자층으로 구성된 재료입니다. 그러나 탄소 원자 대신 주석 원자를 사용했기 때문에 그라핀이 달성할 수 없는 특성인 100% 의 전도율을 가지고 있다. 스탠포드 대학의 장수성 교수는 20 13 에서 처음으로 스테로이드 이론을 제시했다. 스테로이드 등 재료의 전자 성질을 예측하는 것은 장 교수 실험실이 잘하는 분야 중 하나이다. 그들의 모델에 따르면 스테로이드는 토폴로지 절연체입니다. 즉, 가장자리는 도체이고 내부는 절연체입니다. 이렇게 하면 Stanene 은 실온에서 저항이 없는 전기를 전도할 수 있다. 6. 광조작재료광조작초소재의 나노 구조는 특정 방식으로 빛을 산란시킬 수 있어 실제로 물체를 보이지 않게 할 수 있다. 제조 방법 및 재료에 따라 초소재는 마이크로웨이브, 전파파 및 잘 알려지지 않은 T-레이를 분산시킬 수도 있습니다. 사실, 어떤 전자기 스펙트럼도 초재료에 의해 제어될 수 있다. 1968 의 역사 진화 과정에서 구 소련 이론 물리학자 Veselago 는 이 문제를 제기하고 이론적으로 이러한' 이상' 현상을 예언했다. 다만 실험 검증이 없고 기능 재료 개발 초기에 있었기 때문에 사람들은 Fislag 의 발견에 충분한 주의를 기울이지 않았다. 미국 사이언스 매거진은 금세기 전 10 년 전 10 의 중요한 과학 진보 중 하나로 등재해 차세대 정보기술, 국방공업, 신에너지 기술, 마이크로가공 기술 등 분야에서 중대한 변화를 불러일으켰다. * * *, 선진국 학술계와 산업계는 모두 초재료 기술의 연구개발을 매우 중시하고, 관련 계획을 세우고, 대량의 인력과 물력을 투입하였다. 미국 국방부는 이미 초재료에 대한 연구 프로젝트를 시작했고, 인텔, AMD, IBM 등 미국 최대 6 개 반도체 회사도 공동 기금을 설립하여 이 연구를 지원했다. 미국 국방부는 심지어 그것을' 6 대 전복성 기초 연구 분야' 중 하나로 선정하기도 했다. 유럽연합은 이미 50 여 명의 관련 분야의 최고 과학자들을 조직하여 이 분야의 연구에 집중하고 그들에게 고액의 자금 지원을 제공했다. 경기 침체기에 일본은 최소한 두 개의 초재료 기술을 지원하는 연구 프로젝트를 내놓았는데, 프로젝트당 약 30 억 엔이다. 외국의 연구 현황은 전 세계 과학자들의 실험실에서 많은 신기한 발명이 나타났다. 미국 과학자들은 반등 도자기 파이프를 만들었는데, 기존의 바삭한 도자기에 비해 50% 압축한 후에 회복할 수 있다. 이 도자기는 우주 왕복선이나 제트 엔진의 단열설비와 같은' 일반 재료가 무력한 곳' 에서 큰 역할을 할 것이다. 2006 년 노스캐롤라이나주 듀크대학과 런던제국공대에서 온 연구원들은 초소재를 사용하여 물체를 마이크로웨이브 복사로 보이지 않게 함으로써 전통적인 개념에 도전하는 데 성공했다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 극복해야 할 어려움이 여전히 많지만, 역사상 처음으로 일반 물체를 보이지 않게 하는 방안 (미 국방부 국방고등연구계획국 (DARPA) 이 이 이 연구에 자금을 지원했다. 독일에서 과학자들은' 직접 레이저 리소그래피' 라는 기술을 사용하여 작은 플라스틱 막대로 만든 스텔스 소재 조각을 만들었다. 스텔스 소재가 물체에 덮여 있을 때 적외선 카메라의 관찰에서 보이지 않는 소재는 커버물 주위의 광속을 변화시켜 커버물이 커버된 물체와 함께 사라지게 한다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스텔스 소재명언) 미국 국방고급연구계획국을 포함한 군사단체들은 군용 레이더의 탐지 범위 내에서 비행기가 보이지 않도록 이런 숨겨진 기술을 찾고 있다. 프랑스 과학자들은 초재료 벽과 지면에 정확하게 구멍을 뚫어 지진파를 옮기고 지진과 쓰나미를 건물이나 도시에서 이탈시켜 재해 감소 목적을 달성할 수 있다는 사실을 발견했다. 네덜란드 과학자들은 이미 기계적으로 프로그래밍할 수 있는 스마트 고무를 만들었다. 작은 스위치의 제어와 특수한 디자인을 통해 이 스마트 고무는 초대형 스펀지처럼 굳어지거나 부드러워질 수 있으며, 압착 중에도 이 두 단계에서 빠르게 변형될 수 있습니다. 이런 재료의 도움으로 사람들은 곧 지면의 경도를 감지하여 자동으로 조절되는 신발을 신을 수 있다. 많은 국가에서 상대적으로 분산 된 개발 모델과 비교할 때, 초소재 분야에서 중국의 개발 모델은 더욱 집중되고 강력합니다. 중국은 863 프로그램, 973 프로그램, 국가자연과학기금, 신소재 중대 전문에서 초소재 연구를 지지한다. 전자기 블랙홀, 초소재 스텔스 기술, 유전체 초소재, 음파 음의 굴절 등 기초 연구 방면에서 중국 기업들은 여러 가지 독창적인 성과를 거두어 국제 초소재 산업화 경쟁에서 선두를 달리고 있다. 미국에서 유학하고' 과학' 잡지에 신형 초소재 광대역 은신처 논문을 발표한 류약붕은 의심할 여지 없이 대표 중 한 명이다. 20 10 년, 류약붕박사를 비롯한 5 명의 해외 유학생팀이 귀국하여 선전 광계를 창설했다. 몇 년간의 발전을 거쳐 회사는 전 세계적으로 2,800 개 이상의 특허를 출원하여 관련 분야 특허 출원 총수의 약 86% 를 차지하였다. 이 회사는 초소재, 무선 상호 연결, 항공 우주 및 기타 분야를 기반으로 하는 지능형 커뮤니티 설립에 있어서도 세계 선두를 달리고 있습니다. 예를 들어, 세계 최초의 초소재 미세 구조 정밀 테스트 라인이며, 장비 설정 시스템은 최대 70%, 프로세스 정확도는 최대 2 미크론입니다. 그들은 또한 초재료 생산의 표준화 과정을 설계했다. 설계된 전자기 초재료 안테나를 예로 들면 노트북 크기로 접을 수 있는' 강남수향 풍경' 이 찍힌 회로 기판을 이용해 비행기, 기차, 배, 자동차가 모바일 네트워크가 닿지 않는 외진 곳에서 위성 광대역을 연결할 수 있다. 위성이 하늘에서 어느 위치에 있든, 안테나는 추적할 수 있으며, 전통적인 접시형 안테나처럼 한 방향의 위성을 계속 주시할 필요는 없다. 미국 동종 제품의 상업 판매 계획은 올해에야 시작되었고, 광계는 이미 3 년 전부터 중국 22 개 성에 시험판을 설치했다. 최근 몇 년 동안 중국과 미국이 초소재 핵심 분야에서 치열한 경쟁 중 하나일 뿐이다. 또 유럽과 미국 초소재 기술 표준의 독점을 타파하기 위해 지난달 전국 전자기 초자재 기술 및 제품 표준화 기술위원회가 국가 표준' 전자기 초재료 용어' 를 검토 및 제출했다. 이는 우리나라가 세계 최초로 초재료 분야의 국가 표준을 제정하여 우리나라 초재료 기술의 연구와 표준 전환에 중요한 역할을 할 것이라는 것을 의미한다. 발전 전망은 한 연구회사가 예측한다. 초소재의 글로벌 시장 규모는 2065,438+00 에서 2020 년까지 465,438+0% 의 연평균 복합 성장률로 성장할 것이다. 전 세계' 공업 4.0' 과정이 깊어지고' 지능+'응용 분야가 계속 확장됨에 따라 천억 규모의 초소재 산업 클러스터가 부상하고 있으며 고속열차, 신형 지상행진 설비, 항공우주, 국방기술, 지상 지능 로봇 등을 이끌 수 있을 것으로 예상된다. 초재료 기술을 이용하여 전자파를 조종하여 미래 세계를 구축하는 것은 글로벌 기술 혁신의 또 다른 초점이 되고 있다. 일반 상대성 이론에 따르면 시간과 공간은 모두 "구부리기" 할 수 있고, 공간의 빛도 구부릴 수 있다. 단, "장비" 가 충분히 작게 설계되었다면 충분히 작게 만들 수 있다. 최근 몇 년 동안 과학자들은 Fislag 의 이론을 따르고, 간격이 천분의 몇 분의 1 에 불과한 1 mm 의 인공구조에 의지하여 재료의 단위 구조 (인공원자와 인공분자) 를 조립하고, 서로 다른 조합 구조와 배열을 통해 각종 초재료를 설계하여 곡선 광파, 레이더파, 레이더, 특수 파동으로 포착된 파장의 빛에 의해 형성된 무지개 초재료의 응용은 원래의 재료제비와는 매우 다르다. 예전에는 자연계에 있는 재료는 무엇이든지 있었지만, 초소재는 완전히 역설계였으며, 전자파의 구체적인 응용 요구에 따라 상응하는 기능을 만들어 낸 재료였다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 재료명언) (윌리엄 셰익스피어, 오페라, 재료명언) 주요 특징 초소재에는 세 가지 중요한 특징이 있습니다. (1) 초소재는 일반적으로 인공 구조가 참신한 복합 소재입니다. (2) 초소재는 비범한 물리적 성질을 가지고 있다. (3) 초재료의 성질은 종종 재료를 구성하는 본질적인 성질이 아니라 인공구조에 의해 결정된다. 응용 연구는 현재 이러한 실험 결과를 바탕으로 한 제품 전환 속도도 빨라지고 있다. 초소재 스마트 스킨, 초소재 레이더 안테나, 흡수재, 전자대항레이더, 초소재 통신 안테나, 드론 레이더, 음향 스텔스 기술 등 제품의 개발과 활용이 각국 경쟁의 초점이 되고 있다. 전문가 관점' 초소재' 의 개념은 이미 여러 분야에 점차 스며들었다. 이 기술은 처음에는 전자기학 분야에서 센세이션을 일으켰고, 이어 열역학을 포함한 여러 분야로 직진해 최근 역학 분야에 큰 파장을 불러일으키기 시작했다. (독일 칼스루어 공대 마틴 위그너 교수) 초소재가 항공우주, 국방, 민간과학기술에 대한 추진을 통해 신소재가 과학연구에서 매우 중요한 진입점과 방향이 될 것이며, 많은 분야에 충격과 영향을 미치고, 새로운 산업을 창출하고, 의의가 깊다. (중국공정원 원사 단보암) 초소재의 디자인 아이디어와 방법은 재료의 새로운 기능을 탐구하고, 산업의 새로운 방향을 이끌고, 재료의 종합 성능을 향상시키고, 자원 부족 병목 현상을 돌파하는 강력한 수단이 될 가능성이 높다. 국가 차원에서 초재료 기술을 대대적으로 발전시킬 필요성을 더욱 분명히 하고, 발전의 중점을 간결하게 하고, 합리적인 기술 노선을 선택하고, 초재료 기술의 발전 추세에 부합하고, 우리나라 국정에 적응하는 초재료 기술 발전 전략을 세워야 한다. (중국 Yangang Technology Group Co., Ltd. 의 부사장 엔지니어 Zhou Shaoxiong)