解决能源危机离不开材料的改进

        解决能源危机的办法，一是提高燃烧效率以减少资源消耗，实现清洁煤燃烧以减少污染；二是开发新能源，积极利用再生能源；三是开发新材料、新工艺，最大限度地实现节能。这三个方面都与材料有着极为密切的关系。对我国来说，首先要考虑的是提高能源生产效率，减少污染，其中当务之急是洁净煤燃烧。为了提高燃烧效率，要发展超临界蒸汽发电机组和整体煤气化联合循环技术，这些技术对材料的要求都十分苛刻。

　　从国际发展趋势来看，为了提高热效和增加机动性，需要发展大功率工业燃气轮机组，这对材料提出了更高的要求。虽然已有航空发动机的基础，但工业燃气轮机的工作条件更为苛刻。以涡轮叶片为例，因采用劣质燃料，加上地面工况条件差，需要耐热腐蚀、抗冲刷的高温合金和涂层，特别是在高温下连续工作时间很长时（以万小时计），难度大为增加。燃气轮机叶片在尺寸上是航空叶片的10倍到几十倍，使用单晶叶片制作工艺会产生很大的难度，因此，工业燃气轮机的发展有可能推动工程陶瓷的应用。在国内外已试验多年却未取得成功的磁流体发电（MHD），采用高热（3000K）煤气或煤粉，掺杂少量碱金属（1％），高速通过强磁场而产生电流，设备构造简单，效率高（可达60％），污染少，但是由于通道材料不过关，至今未能达到实用化。如果材料有所突破，这个项目将再度成为热点。

        研制高效、长寿、廉价的太阳能光伏转换材料已成为目前能源新材料领域的重要课题，近年来正在研制便于大规模制造的燃料纳米半导体材料及有机光伏转换薄膜。太阳能在地面上约2/3转变为风能，风力发电很有发展前景。我国沿海与西北地区的风力资源丰富，大有作为，但风车材料是关键。一个2.5MW的风车，转子叶片直径要80m，包括传动箱的总重达30吨。风车高近百米，用材几百吨。风车叶片要有足够的强度和抗疲劳性能（转数要求109），目前主要采用玻璃钢或碳纤维增强塑料，正向增强木材发展。

        各种形式的能源所存在的材料问题化，石能源的高效与清洁生产需要材料的不断改进；核能要得到不断发展，材料是关键之一；再生能源（特别是太阳能）的利用虽然诱人，材料是瓶颈；能源生产与节能先进技术无不建立在新材料不断发展的基础之上，如超导材料、磁性材料、蓄电池及燃料电池等。因此，随着材料科学技术特别是纳米技术受到高度重视，解决材料局限问题随之解决能源危机问题将会迈进一大步。