マインドマップギャラリー 科学技術のフロンティア 材料科学 (パート 1)
材料を事前に理解することで、あなたはその分野の将来のゲームルールの作成者となり、材料科学分野の変革を目撃し、この熾烈な競争時代において材料科学に隠された新たなチャンスを共同で掴むことができるかもしれません。
2024-01-14 09:33:14 に編集されました
01|出版メッセージ -- 素材に大きなチャンスを求めて
報告の目的
最も有望な最先端の新素材を追跡する
同期認知と一流の科学者
潜在的なチャンスを逃さないでください
生活に密接に関係する
変化する都市のケータリングとキッチン用品のテクノロジー
スポーツやフィットネスの経験への影響
レポートの対象者
投資機関は投資の方向性を模索しています
公務員の意思決定支援
教育実践者が指導を支援
科学愛好家が最先端のブレークスルーについて学ぶ
材料科学の変化とチャンス
変化の前夜、チャンスは爆発的に現れる
最先端の材料科学を学ぶのに最適な時期
量子ドットを例にした材料応用の展望
テレビやその他の分野で使用されている素材
活用と応用分野の拡大
最先端の専門家が参加
専門家を招いて最新情報を共有
学者らの最新の研究成果を紹介
一緒に変化を目撃しませんか
熾烈な競争時代に新たなチャンスを掴む
材料科学に秘められた未来の光
02|量子ドットナノ材料 ~なぜノーベル賞を受賞したのか?
量子ドットの選択基準
高度な技術内容
大きな影響
長い製品反復サイクル
量子ドットは非常に重要です
世界のトップ科学者が注目
世界中の人々が新しい機会を模索することに熱心です
フレーリッヒは 1937 年に「量子ドット」の概念を提案しました。
物質のスケールがナノメートルレベルまで圧縮される
量子効果はミクロの世界で特別な現象を起こす
人気のない分野で頻繁にノーベル賞を受賞している
例:リチウムイオン電池&グラフェン&青色LED
4つの最先端素材が受賞
物理・化学の最先端にある材料科学の存在
申請において顕著な貢献をする必要がある
リチウムイオン電池と青色LED
量子ドットの特性
量子効果を備えたナノ粒子材料
ナノ粒子は十分に小さいサイズが特徴です
量子効果は不連続性を特徴とします
異なる波長の光を放射する
波長とサイズは直接関係しています
赤と青の光を発する
マテリアルデザインの考え方を変える
材料特性はサイズによって制御可能
顕微鏡スケールで正確に管理されたマイルストーン
巨大な応用可能性
QLED技術をハイビジョンカラーテレビに応用
まだまだ先は長い
ノーベル賞が量子ドットに与えた影響
ノーベル賞は重要な指標である
世界中の科学者による刺激的な研究と応用の探求
03|トラッキング ~2022年に新たなチャンスとなった素材は?
総菜包装資材
産業発展のスピードがイノベーションのスピードを超える
技術的な最適化の主要なタスク
梱包材は最適化結果に影響します
人工クモの糸
繊維業界での用途は限定的
人工知能分野での需要の増加
人工ニューラルネットワーク生成キー
科学研究チームの研究開発成果
神経系をシミュレートするには強さと回復力が必要です
人工知能の発展は新たなチャンスを生み出す
炭化ケイ素基板上の窒化ガリウム
チップ技術のブレークスルーに関する資料
第3世代の半導体材料
チップは電子機器にとって不可欠です
コストがかかる商品化の機会
窒化ガリウムは通信に広く使用されています
炭化ケイ素基板上の窒化ガリウムが産業構造を変える可能性
タンパク質膜材料
核廃水の放出にテクノロジーが対応
海水放射性元素抽出技術
技術的な詳細が世界的な懸念を引き起こす
タンパク質膜は高効率かつ低コスト
海水抽出の幅広い応用の可能性
中国原子力公司の海水ウラン抽出プラットフォームの建設
04|極紫外線フォトレジスト~キーチップ材料の新展開とは?
フォトレジストはチップ業界の重要な材料です
光が当たると保護層が変化する
高精度の要件がある
従来のフォトレジストの問題点
ポリマー樹脂ベース
十分な精度がありません
極端な UV フォトレジストの要件
より小さなチップの処理
より高い精度
有機ゴム素材のデメリット
変形しやすい
精度を保証するのは難しい
新しい有機無機ハイブリッドフォトレジスト
無機物と有機物のハイブリッド化について
精度と安定性の向上
無機物としての酸化インジウムの利点
高い機械的強度
変形しません
ハイブリッド技術のメリット
ハイブリッド材料の特性を破壊しません
材料はしっかりと結合されています
インパクトと量産化の見通し
フォトレジストにおける大きな進歩
技術競争に注目
製造工程と安定性
比較的単純な
プレキシガラス材料は簡単に入手でき、安定しています
将来の量産に対する楽観的な見通し
市場の需要が促進する
フォトレジスト技術開発が加速
05|新しい日焼け止め~サンゴ礁を傷つけないためには?
清華大学がサンゴ礁に優しい日焼け止め素材を開発
ポリマーシステムを使用して調製
トップジャーナルに掲載されました
日焼け止めとサンゴ礁には関係がある
サンゴ礁の劣化が加速
日焼け止めの成分の中には水に入ると有毒なものもあります。
日焼け止めの使用を禁止している国もある
多くの国が特定の海域で特定の日焼け止めを禁止しています
禁止はますます厳しくなっています
研究チームの結果
動物実験で保護効果を検証
適切なモノマー分子を見つけるための実験とスクリーニング
毒性試験の結果は良好です
防水機能を備えたポリマーシステム製
機能性モノマー分子は紫外線に対する優れた防御力を持っています
化粧品市場への影響
業界にはより多くの選択肢がある
合成材料は製品の機能を向上させることができます
より環境に優しい
サンゴ礁保護のニーズを満たす
製品には商業的価値がある
商品化プロセスが始まりました
一部の投資機関は細心の注意を払っています
市場の需要はサンゴ礁の保護を求めています
効果的な代替品を立ち上げるよう圧力が高まる
中高級品領域は市場競争力を維持できる
消費者は製品の機能に対して高い要求を持っています
コストは適度に増加する可能性がある
06|大きな人工ダイヤモンド – 大量生産できるダイヤモンドはまだ価値があるのか?
ダイヤモンドの希少性と高価格
天然ダイヤモンドは希少で高価です
人工ダイヤモンドはサイズが大きく、カラットも大きくなります
人造ダイヤモンドの発明と開発
1799 年、モルバはダイヤモンドを加熱してグラファイトに変えました。
高温高圧技術 (HTHP) により、1954 年に最初の人工ダイヤモンドが製造されました
人造ダイヤモンドは主に工業用材料や超硬材料に使用されます。
超硬切削工具に使用されるダイヤモンド
人工ダイヤモンドのほとんどは工業用です
ダイヤモンドの用途がエレクトロニクス産業に拡大
ダイヤモンドはワイドバンドギャップ半導体とみなされます
電子部品や半導体デバイスの製造に使用されます
鄧福明のチームが開発した新しいダイヤモンド
グラファイトとダイヤモンドの成長部位を分離して大きなダイヤモンドを作成する
合金触媒を添加してダイヤモンドの純度を向上させる
大型人工ダイヤモンドの影響と用途拡大
宝石品質のダイヤモンドの価格が下落し、市場は大きく変化した
光学機器などの産業用途でのチャンスが増える
人造ダイヤモンドの量産化と技術的課題
研究所ではすでに量産が始まっているが、技術的な課題はまだ残っている
品質の安定性と保証が重要な課題
大型人工ダイヤモンドの開発展望
テクノロジーは今も進化と改良を続けています
継続的な改善により、さらに素晴らしい結果が得られます
07|電源を切ると燃料は消えます ~電源を切ると燃料は消えますか?
防火の課題
消火には他の物質の使用が必要です
火は常に制御が困難でした
電気を辞めるとすぐに死んでしまう燃料の特徴
電源を入れると燃え、電源を切ると消える
炎をよりコントロールしやすくなりました
難燃剤の燃焼への影響
難燃剤は燃焼プロセスを遮断します
塩を添加すると材料の難燃性を向上させることができます
燃焼とイオン発生
燃焼プロセスには電子を伝達する中間体が含まれます
炎の高温部分でイオンが発生
イオン化するとすぐに燃え尽きる材料の設計
イオン液体を材料として使用
設計用にイミダゾールカチオンと過塩素酸アニオンを選択
電気制御燃焼
電気を利用して燃焼と排煙を実現する
電源を止めて炎を消してください
応用の見通しと産業上の機会
自動車の自然発火などの安全問題を解決
宇宙および深海のシナリオでの潜在的な用途
量産とコストの考慮
パートナーを追加して量産を実現する
コストは高いが用途ニーズを優先
08|高温超伝導~「ネット有名ネタ」に新たな進展は?
ランタンニッケル酸化物327は高温超伝導材料です
温度臨界点は80Kです
新しいタイプの高温超電導材料に属する
これまでの銅バリウム系および鉄系超電導材料システムを突破
10万気圧以上の環境下で超電導を実現
超電導材料の発展の歴史
最初に発見された超電導物質は水銀でした
1986年バリウム銅系超電導材料登場
イットリウム・バリウム・銅酸化物超電導体は1987年に発見された
鉄系超電導材料は2008年に発見された
高温超電導材料の応用展望
バリウム銅システムはリニアモーターカーや実験器具に使用されています
高温超電導材料には、より実用的な応用の可能性がある
ランタンニッケル酸化物 327 の用途は圧力条件によって制限されます
将来の技術の進歩により、アプリケーションの困難が克服される可能性があります
科学研究における画期的な進歩と伝統的な基盤
高温超伝導材料のブレークスルーは伝統的な超伝導理論に基づいています
張光明氏と王蒙氏のチームの研究結果は保守的な概念を打ち破る
ブレークスルーとは、過去の研究に基づいたさらなる発見です
超電導分野の更なる発展を促す高温超電導材料
高温超電導材料の仕組みと応用
超電導のメカニズムはまだ完全には解明されていない
高温超電導材料の応用にはさらなる研究が必要
高温超電導材料はその原理を理解する必要がある
高温超伝導材料は科学界で引き続き注目を集めています
高温超電導研究における衝撃とブレークスルー
高温超伝導の研究には長い間大きな進歩がなかった
張光明氏と王蒙氏のチームによる発見は世界的な注目を集めた
高温超電導材料のブレークスルーは超電導分野の発展に影響を与える
高温超伝導研究はその見通しに対する認識を変える可能性がある
ランタンニッケル酸化物327の突破と成果の検証
ランタンニッケル酸化物327の臨界温度は77Kを超える
超電導材料は国際的な専門家によって正常に検証されました
ランタンニッケル酸化物327は新しいタイプの高温超伝導材料です
張光明氏と王蒙氏のチームの研究結果は学術界に認められた
高温超電導材料の工業化の展望
高温超電導材料の工業化は課題に直面している
高温超電導材料の実用化には困難を克服する必要がある
研究チームの結果は超電導材料の工業化に潜在的な影響を与える
高温超電導材料にはさらなる研究開発が必要
09|3Dナノプリンティング ~材料をナノメートルレベルまで正確に印刷するには?
ナノスケール3Dプリンティング技術の開発
3D プリンティングはもはや最先端技術ではありません
微細な印刷を実現する最先端の素材を研究・開発
ミクロン精度の3Dプリント
積層造形印刷工芸品
巨視的 3D プリンティングの精度には限界がある
ミクロレベルでの光硬化方式を採用
ミクロンレベルの精度で印刷を実現
光硬化法の限界
光学的回折現象により精度が制限される
波長の選択が難しく、短波長は材料にダメージを与える
二光子吸収効果技術
2光子吸収を使用して精度を向上させる
フェムト秒パルスレーザー二光子技術を活用
スン・ホンボ教授の画期的な研究
混合メソッドの制限
混合方法では接着力が不十分で、結果が不均一になります。
混合により材料特性が影響を受け、性能が低下します
ナノコロイド修飾法
ナノコロイド修飾材料は二光子吸収を実現
材料表面と光硬化能力を向上させる
材料を混ぜずに精度を向上
10|アルミイオン電池 ~大容量と低コストを実現するには?
アルミニウムイオン電池開発のジレンマ
技術的な問題を克服する必要がある
性能と充放電サイクルの問題
アルミイオン電池のメリット
アルミニウム資源は豊富で入手しやすい
理論上の出力はリチウムイオンに近い
競争力のあるパフォーマンス
ナトリウムイオン
カリウムイオン
アルミ空気電池の問題
実際の効率は低い
充電はできません。使い捨て電池のみに適しています。
アルミニウムイオン電池の新たな進歩
Wang Lili のチームは新しい電極材料を設計
問題は、四塩化アルミニウムがバッテリー不足を引き起こし、充電できなくなることです。
電極材料を最適化するMXeneキャリアの導入
アルミニウムイオン電池のサイクル寿命と電力性能を向上
研究の進捗と今後の開発動向
研究チームは新しい電極材料のさらなる最適化を実施
業界ではアルミニウムイオン電池の工業化が比較的急速に進んでいます
アルミニウムイオン電池の開発は標準化が比較的容易
投資リスク
アルミニウム空気電池とアルミニウムイオン電池の区別
アルミニウムイオン電池の改良と画期的な進歩を追跡し続ける必要がある
科学技術のフロンティア: 材料科学 (パート 1)