元素周期表：新材料研发的基石

元素周期表：新材料研发的基石

引用

中国科学院

等

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来源

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元素周期表，这一化学领域的基石工具，自1869年由门捷列夫首次提出以来，已经走过了150多年的历程。它不仅系统地展示了所有已知元素及其性质，更重要的是，它为新材料的研发提供了理论基础和指导方向。在当今科技迅猛发展的时代，新材料被誉为“先导产业”，是高新技术产业发展的基石和先导。从超导材料到纳米材料，从航空航天到生物医疗，新材料的应用无处不在，而这一切的背后，都离不开元素周期表的指引。

近年来，中国新材料产业取得了显著进展。据统计，2023年我国新材料企业已达165.13万家，产值超过7.7万亿元，约占GDP的7%。在前沿研究方面，我国的发明专利和论文数量均位居世界首位，专业技术人才达160万人，位居世界第一。在关键战略材料领域，如稀土永磁材料的产业规模已跃居世界第一，石墨烯技术更是处于国际领先地位。

然而，成绩背后也面临着诸多挑战。我国新材料产业仍存在高端新材料对外依赖度较高的问题，部分关键材料受制于人。例如，高端芯片、特种合金等关键材料仍需大量进口，集成电路材料和显示材料70%以上依赖进口。此外，新材料产业链也面临较大挑战，上游高纯原材料和中游加工辅料的供给受到技术封锁，下游新材料应用集成能力亟待提高。

面对这些挑战，元素周期表为新材料的研发提供了重要的理论支撑。以中国科学院近代物理研究所的研究为例，该所已成功合成38种新核素，位居全球第11位。这些研究不仅具有重要的科学意义，还为同位素药物、放射性燃料处理等应用提供了技术支持。

在纳米材料领域，元素周期表的指导作用同样显著。深圳扩维原子科技有限公司通过创新的“原子产生+气相凝聚+质谱分选”技术，实现了65种以上元素的纳米材料制备，最小粒径可达1纳米。这种原子级制造技术推动了纳米材料从“微纳米时代”向“原子级时代”的飞跃，为新材料的研发开辟了新的路径。

随着科技的不断进步，新材料的需求日益迫切。在国家重大工程中，新材料发挥着至关重要的作用。嫦娥六号的成功离不开先进的空天材料，“奋斗者”号潜水器突破了新一代钛合金关键技术，国产大飞机C919则应用了多种新型复合材料。未来，国际月球科研站、天问三号、“人造太阳”等工程，都将对新材料提出更高的性能要求。

元素周期表作为新材料研发的基石，其重要性将日益凸显。通过深入研究元素周期表中的规律，科学家们能够预测和设计具有特定性能的新材料，为解决能源、环境、医疗等领域的重大问题提供新的解决方案。例如，超导材料的研究有望实现无损耗的电力传输，纳米材料的应用则可能带来医疗诊断和治疗的革命性突破。

新材料的研发是一个长期而复杂的过程，需要持续的创新和积累。元素周期表作为化学学科的基石，将继续在新材料的研发中发挥重要作用。面对新材料产业的挑战，我们需要加强基础科学研究，重视知识产权保护，加快关键材料的研发，推动新材料产业向更高水平发展。只有这样，我们才能在新材料领域实现从“追赶者”到“领跑者”的转变，为人类社会的进步作出更大的贡献。