美国能源部未来工业材料研究计划

    未来工业材料（Industrial Materialsfor the Future，IMF）研究计划是美国能源部能效与可再生能源办公室（EERE）的工业技术计划（Industrial Technologies Program，ITP）的一项子计划，于2000年由美国能源部工业技术办公室（DOE’s Office of Industrial Technologies，OIT）的“先进工业材料（Advanced Industrial Materials，AIM）”和“连续纤维陶瓷复合材料（Continuous Fiber Ceramic Composites，CFCC）”两个计划合并而成。

    IMF的使命是引领全国的工作，研究、设计、开发、制造和测试新型和改良材料，同时积极探索对现有材料的更为有效的利用，提升工业生产和制造过程的能源效率，满足未来美国工业对更强、更轻且抗高温疲劳、抗腐蚀、抗磨损等性能更加优良的材料的需求。

    IMF重点关注以下四个领域并优先开展相关研究：（1）抗衰退材料（材料开发与生产、涂层与表面改善、耐火材料）；（2）热物理学数据库与模型；（3）分离材料；（4）工程应用材料。

    根据委托兰德公司（RAND）进行的一项独立审查，IMF确定了针对铝、玻璃、钢铁等9种未来工业的优先研究方向，如表1所示。

    2004年是IMF开始取得重大进展的第一年，开展的课题多达近30项，结题10项。2004年，IMF开展的研究主要集中在以下几个领域：（1）新型耐蚀钢、耐火材料、复合材料；（2）工业用纳米晶体材料和涂料；（3）合金设计数据库与模型；（4）高效分离材料；（5）工业生产用管类、工具与元件。

    2005年，IMF开展的课题研究多达25项，结题12项。这25项课题分布于以下4个领域：（1）抗衰退材料（14项）：先进生产与涂料、超硬材料、金属灰化预防；（2）能源系统材料（6项）：耐火材料、能量回收材料；（3）分离材料（1项）：薄膜、沸石、过滤材料；（4）热物理学数据库与模型（3项）：衰退预测、转化与动力学建模及仿真。

    IMF2006年结题项目

    （一）未来工业用先进复合涂料

    1、研究背景

    腐蚀是所有工业面临的一个难题。据估计，美国工业每年因腐蚀造成的损失高达3000亿美元。虽然抗腐蚀涂料已经普遍应用，但抗腐蚀性能的进一步提升需要改良的涂层材料和涂层方法。低本高效的涂料可以提高工业器件的寿命，可以用更低成本的衬底与涂料的组合代替昂贵的材料，从而节约制造与维护等费用。抗腐蚀涂料还可以提高生产效率，从而节约能源和减少排放。此外，低温陶瓷涂层技术可以进一步节约能源、降低成本、减少排放。由于复合材料和微结构可以针对关键问题进行设计，因而拥有多种功能相的复合涂料也为改善抗腐蚀性能提供了一种经济的解决方案。

    2、目标与意义

    该项目的目标是开发低成本的陶瓷涂料，用于化学加工、工业发电等工业中金属与陶瓷的高温腐蚀预防。