科學(xué)家設(shè)計(jì)出超硬新材料
圖注：加州大學(xué)洛杉磯分校科學(xué)家制造出“超硬材料”二硼化錸。圖中展示的是二硼化錸的粉未形態(tài)。這些粉未是通過加熱熔爐中的元素?zé)捴贫桑涑绦蚺c電弧熔化煉丹法類似?！　?jù)報(bào)道，超硬材料的用途非常廣泛，無論是鉆探石油和修公路用的鉆頭，還是精密儀器和手表表面的抗摩涂層，都需要使用超硬材料。加州大學(xué)洛杉磯分校科學(xué)家開發(fā)出一種制造超硬材料的新方法，他們制造的超硬材料具有的耐摩性和抗裂性。他們的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)刊登在4月20日出版的《科學(xué)雜志》上?！　∵@項(xiàng)研究的合著者查德·B·凱恩是加州大學(xué)洛杉磯分校無機(jī)化學(xué)、材料科學(xué)和工程學(xué)教授。他認(rèn)為，金剛石之所以是世界上硬的材料，是因?yàn)榻饎偸奶荚娱g具有極短的共價(jià)鍵。實(shí)事上，世界上所用的大多數(shù)金剛石都是人工合成的，而且價(jià)格非常昂貴。金剛石粉未可用于制造石油鉆頭、筑路機(jī)和挖山洞用的挖穴機(jī)。然而，金剛石不能用于切割鋼鐵，因?yàn)榍懈钿撹F將毀壞金剛石刀片。凱恩說，立方結(jié)構(gòu)的氮化硼是金剛石的替代品，可以用來用來切割鋼鐵，但它是在非常高的溫度和壓力條件上合成的，其價(jià)格比金剛石還要昂貴?！　〕膊牧暇哂小俺?jí)不可壓縮性”，意思是它們具有抵抗外形變化的抗性，這正是產(chǎn)生硬度的必要條件。制造超硬材料的方法有兩種：一種是通過使用碳元素并將其與硼或氮合成在一起來仿制金剛石，從而保持較短的共價(jià)鍵；另一種是尋找具有“不可壓縮性”的金屬并設(shè)法使其堅(jiān)硬。凱恩和他的同事正在發(fā)展第二種方法。凱恩說：“我們的設(shè)想是合成一種‘不可壓縮的’金屬，這種金屬碰巧是低硬度的，但它具有可以使其變硬的短共價(jià)鍵?！眲P恩是加州大學(xué)洛杉磯分校加州納米系統(tǒng)研究院成員，該研究院鼓勵(lì)通過跨學(xué)科合作來解決納米科學(xué)和納米技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)問題。　　鋨是一種相對(duì)柔軟的金屬元素，是目前所知道的具“不可壓縮性”的金屬，2005年，凱恩的研究團(tuán)隊(duì)把鋨元素與短共價(jià)鍵原子合成在一起，制造出一種幾乎與金剛石同樣“不可壓縮的”材料。它是如此堅(jiān)硬，甚至可以在硬度達(dá)9級(jí)的藍(lán)寶石上劃出痕跡（硬度的劃分級(jí)別為1－10級(jí)）?！拔覀儼l(fā)現(xiàn)，如果我們把硼和鋨結(jié)合在一起，我們只能使鋨金屬中鋨原子的分隔距離擴(kuò)大10%，這已經(jīng)非常不錯(cuò)了；如果你想盡可能地縮小原子之間的分隔距離，就需要尋找更好的過渡金屬。”凱恩說：“于是我們仔細(xì)搜索了所有過渡金屬以確認(rèn)是否有比鋨更好的過渡金屬，從而使膨脹系數(shù)少于10%。我們發(fā)現(xiàn)只有錸具有這種潛力，因此，我們制造出二硼化錸。”　　錸是一種高密度、低硬度的金屬，它在元素周期表中剛好排在鋨元素的后面。“我們合成出了短共價(jià)鍵，我們只能使錸金屬中錸原子的分隔距離擴(kuò)大5%，從而使其既具有‘不可壓縮性’又非常堅(jiān)硬。錸金屬中的錸原子之間的距離僅膨脹了5%——這是這篇科學(xué)論文的關(guān)鍵。在某個(gè)方向上，二硼化錸的‘不可壓縮性’與金剛石相同，在另一個(gè)方向上，二硼化錸的‘可壓縮性’僅比金剛石稍高?！痹诘妥饔昧ο拢鸹n的硬度與立方結(jié)構(gòu)的氮化硼相等，而氮化硼是第二硬的材料。在更高的作用力下，二硼化錸的硬度僅比氮化硼稍低。凱恩稱：“我們的材料非常堅(jiān)硬，足以劃破金剛石，比二硼化鋨要硬得多。”　　而且其它超硬材料，包括金剛石和立方結(jié)構(gòu)的氮化硼都是在昂貴的高壓條件下制造出來的。凱恩說，“我們的材料只需要通過一種簡(jiǎn)單的程序就可以制造出來，不需要使用壓力?！痹谡劦胶献鲿r(shí)，凱恩說，“我之所以來到加州大學(xué)洛杉磯分校，之所以喜歡這個(gè)地方，是因?yàn)闊o論你做什么，比如，以我個(gè)人來說，無論你何時(shí)想要制造一種新材料，你經(jīng)常需要你自己不具有的設(shè)備和技能。而加州大學(xué)洛杉磯分校擁有材料制造領(lǐng)域的和相應(yīng)的設(shè)備，每次我有疑問時(shí)，所有人都樂于幫助我進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并積極地與我合作。”凱恩認(rèn)為，盡管新超硬材料有的潛力，但它們還不可能在短時(shí)間內(nèi)取代金剛石。石材

礦山機(jī)械向著自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展
現(xiàn)在的時(shí)代已經(jīng)是信息化時(shí)代，其中信息化有四大特點(diǎn)，即智能化、電子化、全球化、非群體化。自動(dòng)化無人工作面開采是井下或危險(xiǎn)環(huán)境采礦的發(fā)展方向，也是保障工作面安全開采的有效途徑。綜合運(yùn)用采礦學(xué)、自動(dòng)化技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等，進(jìn)行自動(dòng)化無人工作面開采的基礎(chǔ)理論研究和開發(fā)新技術(shù)、新裝備，使礦山機(jī)械將向著機(jī)器人化和智能化方向發(fā)展。目前許多行業(yè)都進(jìn)入了信息化，當(dāng)然礦山機(jī)械行業(yè)也要緊隨時(shí)代發(fā)展步伐，逐漸朝智能化方向發(fā)展，這樣才能不斷與國(guó)際接軌，與社會(huì)的發(fā)展水平相接軌?！　〉V山機(jī)械的發(fā)展一人類的技術(shù)進(jìn)步、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和整體工業(yè)水平息息相關(guān)，特別是與機(jī)械工程科學(xué)和采礦學(xué)科的發(fā)展緊密相連?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)具有明顯的時(shí)域、領(lǐng)域和動(dòng)態(tài)特性。信息科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、納米科學(xué)、管理科學(xué)和制造科學(xué)是改變21世紀(jì)的主流科學(xué)，由此產(chǎn)生的高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)將改變世界。不同科學(xué)之間的交叉融合將產(chǎn)生新的科學(xué)聚焦，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步對(duì)礦山機(jī)械產(chǎn)生新的要求和期望。機(jī)械工程科學(xué)發(fā)展的總趨勢(shì)將是數(shù)字化、智能化、精密化、微型化、生命化和生態(tài)化。礦山機(jī)械作為機(jī)械工程學(xué)科的一個(gè)分支，也遵循這個(gè)發(fā)展的總趨勢(shì)。同時(shí)，結(jié)合礦山行業(yè)的特點(diǎn)，其發(fā)展趨向是數(shù)字化、智能化、生態(tài)化和宜人化。礦山機(jī)械制造業(yè)應(yīng)不斷融入人類在各領(lǐng)域的成果，面向國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)重大需求，以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?！　≈袊?guó)礦山機(jī)械的整體水平與國(guó)際水平相比尚有差距。在邁向礦山機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)的征途中，機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。產(chǎn)品設(shè)計(jì)是制造業(yè)的靈魂，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、質(zhì)量、成本、交貨時(shí)間及可制造性、可維修性、報(bào)廢后處理以及人、機(jī)和環(huán)境關(guān)系等，原則上都是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段決定的。產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力已成為決定企業(yè)在全球化競(jìng)爭(zhēng)中地位的首要因素。　　礦山機(jī)械是技術(shù)含量和集成化很高的裝備，新設(shè)備的開發(fā)中不斷將人類在各領(lǐng)域成果融合進(jìn)來，隨著材料科學(xué)、制造工藝、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，每一輪產(chǎn)品都有新的技術(shù)注入，零部件的更新周期越來越短、新設(shè)備換代越來越快，尤其是大型礦山機(jī)械的開發(fā)，無成熟的經(jīng)驗(yàn)可借鑒，而又不允許設(shè)計(jì)中出現(xiàn)任何失誤，因此借助多學(xué)科技術(shù)的融合，提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。礦山機(jī)械和計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)綜合的基礎(chǔ)上形成了數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)?！　‰S著社會(huì)進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)資源和能源的需求量越來越大，而中國(guó)是一個(gè)資源相對(duì)貧乏的國(guó)家。隨著資源的開發(fā)，開采深度逐漸增加，由陸地向海洋延伸，資源開采條件日益惡化，安全開采的形勢(shì)日趨嚴(yán)重;中國(guó)的煤炭開采深度已達(dá)到1000m，金屬礦的濃度達(dá)到1380m，礦床開采深度增加，地下水、瓦斯、高地應(yīng)力、地質(zhì)構(gòu)造使資源開采難度大大增加。石材

來了解石材機(jī)械的未來發(fā)展趨勢(shì)吧
我相信大家對(duì)石材行業(yè)的發(fā)展有目共睹，并且這也與我們的日常生活息息相關(guān)，那么大家對(duì)它未來的發(fā)展有什么期待嗎？實(shí)際上，只要我們掌握一些關(guān)于石材機(jī)械的知識(shí)就會(huì)知道，石材機(jī)器將會(huì)朝著多樣化、率、精密化、自動(dòng)化、組裝鏈的方向發(fā)展。 石材適用于鉆石線鋸末石材提取機(jī)械，適應(yīng)了大型起重桅、多頭鉆床、提高現(xiàn)代石材生產(chǎn)效率的方向。適用于石材加工機(jī)械，用于生產(chǎn)線的不斷發(fā)展。大型砂鋸、底盤鋸、多刀切割機(jī)、連續(xù)及表面處理廠、異形機(jī)、雕刻機(jī)、加工中心深受用戶的青睞。裝飾機(jī)有小型化、便攜化、多樣化的傾向。 石材養(yǎng)護(hù)機(jī)械正在朝著小型化、化、化和便攜化的方向發(fā)展。石材檢查工具和設(shè)備正朝著更加化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、小型化和智能化的方向發(fā)展。石材的裝飾設(shè)計(jì)正朝著計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。相關(guān)設(shè)備、工具和應(yīng)用技術(shù)的結(jié)合也將成為今后石材軟件科學(xué)發(fā)展的重要組成部分。