? ? 解決能源危機的辦法,一是提高燃燒效率以減少資源消耗桩卵,實現清潔煤燃燒以減少污染恰聘;二是開發(fā)新能源,積極利用再生能源吸占;三是開發(fā)新材料晴叨、新工藝,最大限度地實現節(jié)能矾屯。這三個方面都與材料有著極為密切的關系兼蕊。對我國來說,首先要考慮的是提高能源生產效率件蚕,減少污染孙技,其中當務之急是潔凈煤燃燒。為了提高燃燒效率排作,要發(fā)展超臨界蒸汽發(fā)電機組和整體煤氣化聯合循環(huán)技術牵啦,這些技術對材料的要求都十分苛刻。
從國際發(fā)展趨勢來看妄痪,為了提高熱效和增加機動性哈雏,需要發(fā)展大功率(>100MW)工業(yè)燃氣輪機組,這對材料提出了更高的要求。雖然已有航空發(fā)動機的基礎裳瘪,但工業(yè)燃氣輪機的工作條件更為苛刻土浸。以渦輪葉片為例,因采用劣質燃料彭羹,加上地面工況條件差黄伊,需要耐熱腐蝕、抗沖刷的高溫合金和涂層派殷,特別是在高溫下(>1300℃)連續(xù)工作時間很長時(以萬小時計)还最,難度大為增加。燃氣輪機葉片在尺寸上是航空葉片的10倍到幾十倍毡惜,使用單晶葉片制作工藝會產生很大的難度拓轻,因此,工業(yè)燃氣輪機的發(fā)展有可能推動工程陶瓷的應用虱黄。在國內外已試驗多年卻未取得成功的磁流體發(fā)電(MHD)悦即,采用高熱(3000K)煤氣或煤粉吮成,摻雜少量堿金屬(1%)橱乱,高速通過強磁場而產生電流,設備構造簡單粱甫,效率高(可達60%)泳叠,污染少,但是由于通道材料不過關茶宵,至今未能達到實用化危纫。如果材料有所突破,這個項目將再度成為熱點乌庶。
全球再生能源可轉換成為二次能源的儲能為185.55億噸標準煤种蝶,約為目前全球化石燃料消耗量的兩倍。對中國來說瞒大,首要的是開發(fā)水力資源和生物質能螃征,其次是發(fā)展地熱能、風能和太陽能透敌。太陽能和風能的利用存在較大的新材料問題盯滚。研制高效、長壽酗电、廉價的太陽能光伏轉換材料已成為目前能源新材料領域的重要課題魄藕,近年來正在研制便于大規(guī)模制造的燃料納米半導體材料及有機光伏轉換薄膜。太陽能在地面上約2/3轉變?yōu)轱L能撵术,風力發(fā)電很有發(fā)展前景背率。我國沿海與西北地區(qū)的風力資源豐富,大有作為,但風車材料是關鍵退渗。一個2.5MW的風車移稳,轉子葉片直徑要80m,包括傳動箱的總重達30噸会油。風車高近百米个粱,用材幾百噸。風車葉片要有足夠的強度和抗疲勞性能(轉數要求109)翻翩,目前主要采用玻璃鋼或碳纖維增強塑料都许,正向增強木材發(fā)展。
氫能和核能是新能源嫂冻,但都存在安全使用問題胶征。氫在存儲、運輸及應用過程中存容易發(fā)生爆炸桨仿,加上氫對材料產生氫脆睛低、氫腐蝕,從而產生氫滲漏等服傍,所以近年來對儲氫材料的研究很多钱雷。典型的儲氫材料都是金屬間化合物。這些金屬間化合物比重大吹零,有中毒失效問題罩抗,限制了其應用并且成本很高。正在研究的納米碳管儲氫能力高灿椅,受到廣泛關注套蒂。包括我國在內的一些國家利用上述儲氫合金作成氫能汽車,但由于有些技術問題有待解決茫蛹,價格又無競爭能力操刀,離產業(yè)化尚遠。核能是廉價的清潔能源婴洼,由于核電站的安全與廢料處理問題骨坑,目前發(fā)展緩慢。核電裝置的改進仍在不斷地進行窃蹋,其中有不少材料問題卡啰。