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世界材料之最

反物质和物质是相对立的,会如同粒子与反粒子结合一样,导致两者湮灭并释放出高能光子或伽马射线。生产1克反物质将需要2500万亿千瓦时的能量和超过1千万亿美元的成本。一粒盐粒大小的10毫克反质子便可产生相当于200吨化学燃料的推进能量,是最理想的宇宙能源。
2019-09-02

 

 

人类已知的十大最强韧材料

 

01

石墨烯Graphene

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简介:石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状二维平面薄膜,是从石墨中剥离的单层片状结构,也是目前已知最薄的一种新材料。抗拉强度和弹性模量分别为125Gpa和1.1TPa,其强度为普通钢的100倍,用石墨烯制成的包装袋,可以承受大约2吨的重量,是目前已知的强度最大的材料。

发展趋势:2010年诺贝尔物理学奖获得以后,全球石墨烯专利申请开始急剧增加,未来有望在电子、储能、催化剂、传感器、光电透明薄膜、超强复合材料以及生物医疗等众多领域应用。

主要研究公司:GrapheneTechnologies、GrapheneIndustries、XGSciences、大富科技、东旭光电、中国宝安、ST烯碳、宝泰隆、方大碳素等。

 

02

碳纳米管CarbonNanotube

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简介:碳纳米管是一种呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管的一维量子材料,可以看做是石墨烯片层卷曲而成,按照石墨烯片的层数可分为:单壁碳纳米管(SWCNT)和多壁碳纳米管(MWCNTs)。碳纳米管具有良好的力学性能,抗拉强度达到50~200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6,至少比常规石墨纤维高一个数量级;它的弹性模量可达1TPa,与金刚石的弹性模量相当,约为钢的5倍。

发展趋势:自90年代发现以来,碳纳米管相关产业蓬勃发展,大量用于制造复合材料和薄膜、透明导体、热界面、防弹衣、风涡轮机叶、功能器件的电极和催化剂载体等。

主要研究公司:BayerMaterialsScienceAG,TorayIndustriesInc.,Unidym.Inc.,深圳纳米港有限公司、深圳烯湾科技有限公司、山东大展碳纳米管有限公司、深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司等。

 

03

金属玻璃MetallicGlass

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简介:金属玻璃又称非晶态金属,通常为合金,具有非晶态结构和玻璃态结构,这种双重结构决定了其拥有晶态金属和玻璃许多无法企及的性质,如良好的导电性,高强度,高弹性,更耐磨和腐蚀。金属玻璃的强度高于钢,硬度超过高硬工具钢。

发展趋势:超级强力、弹力和磁力特质,且较为大块,保持固体而不会在高温下结晶的金属玻璃,主要在引用在航天领域及军用武器。

主要研究公司及机构:GlassimetalTechnologyInc.,日本东北大学金属材料研究所,美国加州理工学院等。

 

04

超高分子量聚乙烯纤维UHMWPE

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简介:超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是由相对分子质量在100万到500万的聚乙烯纺成的纤维,是目前世界上强度最高与比重最轻的纤维,其强度比钢丝高15倍,但是很轻,最多可比芳纶等材料轻40%。

发展趋势:从绳索、系缆和绳网,到生命防护应用、高性能纺织品、复合材料、层压材料,应用范围极其广泛。未来5年和10年内世界UHMWPE的年需求量将分别在6万吨和10万吨。

主要研究公司:荷兰DSM公司,美国Honeywell公司,日本三井化学,上海斯瑞聚合体科技有限公司,湖南中泰特种装备有限责任公司,宁波大成新材料股份有限公司等。

 

05

氮化硼纳米管BoronNitrideNanotubes

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简介:氮化硼和碳一样,可以形成单原子层薄片,将其卷曲之后便可形成纳米管。氮化硼纳米管自身的强度和碳纳米管相当,但是其真正的优势来自于当其和高分子材料结合时,它可以牢牢粘在聚合物材料上。氮化硼纳米管材料的强度都比碳纳米管的强度高,比PMMA界面高30%左右,而比环氧树脂高20%左右。

发展趋势:氮化硼纳米管具有光性能、优良的机械和热导性质,并能经受高温,而且,能吸收中子辐射,成为聚合物、陶瓷和金属复合材料的机械或热强化的有效添加剂。氮化硼纳米管额外的应用包括作为防护盾,电绝缘体和传感器。

主要研究公司:美国BNNTLLC.,武汉化工新材料工业技术研究院有限责任公司等。

 

06

朗斯代尔石Lonsdaleite

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简介:朗斯代尔石由美国地质学家朗斯代尔在一个陨石坑发现,并定义为六方晶系陨石钻石,它与钻石一样,都是由碳原子构成,但它们的碳原子却以不同形状排列,经过模拟实验发现,朗斯代尔石的抗压能力比钻石高出58%。

 

07

金刚石Diamond

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简介:金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质,是碳元素的同素异形体。金刚石硬度为摩氏硬度最高级第十级,显微硬度10000kg/mm2,比石英高1000倍,比刚玉高150倍。

发展趋势:金刚石在工业上应用十分广泛,主要集中在金刚石刀具,拉丝模用金刚石,金刚石钻头,近十多年来,中国生产金刚石工具的企业发展很快,年销售收入增长率高达15%。

主要研究公司:日本富士华,Tyrolit,SaintGobain,山特维克,日本往友,黄河旋风,豫金刚石,四方达等。

 

08

气凝胶Aerogel

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简介:Aerogel气凝胶是一种固体物质形态,世界上密度最小的固体。密度为3kg/每立方米。气凝胶貌似“弱不禁风”,其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力,在温度达到1200摄氏度时才会熔化。

发展趋势:气凝胶在热学、光学、电学、力学和声学等领域显示许多奇特的性能,可作为保温隔热材料、ICF以及X光激光靶、催化剂、吸附剂、各类电子器件等等具有优秀性能材料。

主要研究公司及机构:德国巴斯夫公司、德国维尔兹堡大学、美国劳伦兹·利物莫尔国家实验室,法国蒙彼利埃材料研究中心,纳诺科技有限公司,光订购埃力生高新科技有限公司,弘大科技(北京)股份公司。

 

09

碳化硅Siliconcarbide

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简介:碳化硅在大自然中为天然矿物莫桑石,或者用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅硬度很大,摩氏硬度为9.5级,仅次于世界上最硬的金刚石,具有优良的导热性能,是一种半导体,高温时能抗氧化。

发展趋势:碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表,受到半导体下游企业的青睐,利用碳化硅单晶衬底和外延材料制作的电力电子器件可在高电压,高频率环境下工作,性能优势突出,产业前景广阔。

主要研究公司及机构:SiliconCarbideProductsInc.,美国Cree公司,河北同光晶体有限公司、中国科学院半导体研究所、厦门芯光润泽科技有限公司等

 

10

达尔文吠蛛丝Darwin’sdarkspider

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简介:据报道,科学家在马达加斯加岛发现蜘蛛新物种达尔文吠蛛,能编织出世界上最大、也是最坚实的蛛网,这种蜘蛛织出的蛛网宽度达25米,是迄今为止研究过的最强生物材料,是相同尺寸的凯夫拉纤维强度的10倍。

 

 

世界上最贵的十大材料

01

反物质Antimatter62.5万亿美元/克

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简介:反物质,在粒子物理学里是由反粒子组成,反粒子是任意具有相同质量却带有相反电荷的粒子。反物质和物质是相对立的,会如同粒子与反粒子结合一样,导致两者湮灭并释放出高能光子或伽马射线。生产1克反物质将需要2500万亿千瓦时的能量和超过1千万亿美元的成本,由此不难想象,人造反物质是多么地珍稀。

用途:反物质是最理想的宇宙飞船能源,据计算,一粒盐粒大小的10毫克反质子便可产生相当于200吨化学燃料的推进能量。

 

02

内嵌富勒烯EndohedralFullerenes1亿英镑/克

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简介:内嵌富勒烯于1985年首次被发现,是一种球形碳纳米结构,由60个原子组成一个紧凑的富勒烯笼,里面包含非金属单质或简单分子,如氮、磷和氦等。由于生产、分离、纯化和保存过程极其困难,使得其价格高昂。

用途:目前,科学家正在研究将内嵌富勒烯用于原子钟的可能性,可应用于车载定位系统,大幅度提高GPS定位精度。

主要研究公司及机构:牛津大学(牛津大学碳材料设计公司),中国科学院,北京大学等。

 

03

锎Californium2700万美元/克

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简介:锎(Californium)是一种放射性金属元素,属于锕系元素,是第六个被人工合成出来的超铀元自然界能自行产生的元素中质量最高的。

用途:同位素锎-252可被用于中子距离治疗来治疗癌症病人,由于可以只局部接受轻微的放射反应,治疗效果优于被广泛使用的放疗。

 

04

氚Tritium30000美元/克

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简介:氚(Tritium)也称作超重氢,是氢的同位素之一,它的原子核由一个质子和两个中子组成,并带有放射性,会发生β衰变。氚在自然界中存在极少,一般从核反应中制得,所以造价高昂。

用途:氚及其标记化合物在军事、工业、水文、地质以及各个科学研究领域里均起着重要的作用。

 

05

塔菲石Taaffeite2000~15万美元/克

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简介:太菲石(Taaffeite)是世界上罕见的宝石矿物之一,以其发现者RichardTaaffe(1898-1967)命名,他于1945年10月在爱尔兰都柏林的一家珠宝店发现了第一个样品,大多数宝石在发现太菲石之前都被误认为是尖晶石。

用途:由于仅在少数已知样品中是已知的,所以非常稀有,目前仅作为宝石用。

 

06

红色绿柱石Bixbite9000~137500美元/克

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简介:红色绿柱石是一种罕见的珍贵宝石,于1974年发现于美国。颜色呈深红、浅红及橙红色,有时几乎是红宝石红色或紫红色的绿柱石质宝石,颜色因含锰和微量锂而引起,多色性似红宝石。

用途:主要用作宝石。

 

07

钚Plutonium(99.95%Pu-242)150万美元/克

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简介:钚(Pu)是一种放射性元素,是原子能工业的一种重要原料。

用途:可作为核燃料和核武器的裂变剂。投于长崎市的原子弹,使用了钚制作内核部分。其也是放射性同位素热电机的热量来源。

 

08

黄金Gold37.03美元/克

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简介:黄金(Gold)是化学元素金(Au)的单质形式,是一种软的,金黄色的,抗腐蚀的贵金属。如今,世界每年矿产黄金2600吨左右。

用途:黄金不仅是用于储备和投资的特殊通货,同时又是首饰业、电子业、现代通讯、航天航空业等部门的重要材料。

 

09

铂Platinum31.78美元/克

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简介:铂(Platinum)是一种天然形成的白色贵重金属,富有延展性,可拉成很细的铂丝,轧成极薄的铂箔。化学性质极稳定,不溶于强酸强碱溶液,在空气中不氧化。铂金比黄金稀有三十倍,只在全球极少数地方才得以被开采。

用途:珠宝首饰业中,主要用作装饰品和工艺品。化学工业中,用以制造高级化学器皿、铂金坩埚、电极和加速化学反应速度的催化剂。铂铱合金是制造自来水笔笔尖的材料。尤其是在汽车工业中,铂金在尾气处理等方面的作用无可替代,消耗量几乎占到铂金工业用量的一半。

 

10

铑Rhodium24.73美元/克

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简介:铑(Rhodium),元素符号Rh,源自希腊语rhodon,意为“玫瑰”,是一种银白色、坚硬的金属,且具有高反射率。铑存在于铂矿当中,通过精炼得到,化学性质稳定,在中等温度下能抵抗大多数普通酸(包括王水在内)。

用途:铑可用来制造加氢催化剂、热电偶、铂铑合金等。

注:以上物质价格截止日期:

反物质:2014年9月

内嵌富勒烯:2015年12月

锎:1950年

氚:2003年

塔菲石:2016年10月

红色绿柱石:2016年5月

钚:2008年

金:2017年1月1日

铂:2017年1月1日

铑:2017年1月1日

 

世界上十大熔点最高的材料

01

碳化钽铪合金Ta4HfC5(3990oC)

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简介:碳化钽铪合金实际是指五碳化四钽铪化合物,是目前已知化合物中熔点最高的物质。它可以被认为是由碳化钽(熔点3983oC)和碳化铪(熔点3928oC)这两种二元化合物组成。

用途:用作火箭、喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等。

 

02

石墨Graphite(3652oC)

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简介:石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。由于其特殊结构,具有耐高温,导电、导热性,润滑性,化学稳定性,可塑性等。

用途:传统可用作耐火材料、导电材料、耐磨润滑材料以及铸造、翻砂、压模及高温冶金材料,新型用作柔性石墨密封材料,汽车电池,新型复合材料等。

主要研究公司:NorthernGraphite,AlabamaGraphiteCorp.,SuperiorGraphite,吉林炭素有限公司,山西晋能集团有限公司,方大碳素等。

 

03

金刚石Diamond(3550oC)

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简介:金刚石是原子晶体,石墨是混合型晶体,石墨晶体的熔点反而高于金刚石,似乎不可思议,但石墨晶体片层内共价键的键长是1.42×10-10m,金刚石晶体内共价键的键长是1.55×10-10m。同为共价键,键长越小,键能越大,键越牢固,破坏它也就越难,也就需要提供更多的能量,故而熔点应该更高。

用途:工艺品和工业中的切割工具,如拉丝模、车刀、刻线刀、硬度计压头、地质和石油钻头、砂轮刀、玻璃刀、金刚石笔、修整器刀以及磨料等。

主要研究公司:英国Elementsix公司,美国DiamondInnovation,韩国ILJin公司,凯吉斯KGS金刚石集团,郑州华晶金刚石股份有限公司等。

 

04

钨Tungsten(3400oC)

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简介:钨是一种钢灰色或银白色的金属,硬度高,熔点高,常温下不受空气侵蚀。它作为熔点最高的难熔金属(一般熔点高于1650oC的金属),有良好的高温强度。

用途:主要用作制造灯丝和高速切削合金钢、超硬模具,也用于光学仪器,化学仪器。

 

05

二硼化锆ZrB2(3245℃)

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简介:二硼化锆(ZrB2)是具有六方晶体结构的高度共价的耐火陶瓷材料,其构成的超高温陶瓷(UHTC)熔点达3246oC,具有高熔点、相对低的密度(约为6.09g/cm3)和良好的高温强度。

用途:可用作高温航空应用(如超音速飞行或火箭推进系统)。

 

06

二硼化钛TiB2(3225℃)

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简介:二硼化钛(TiB2)外表呈灰色或灰黑色,具有六方(AlB2)的晶体结构。硬度大,作为陶瓷具有优良的导热性,氧化稳定性和耐机械侵蚀性。

用途:TiB2是一种合理的电导体,可以用作铝冶炼中的阴极材料。

 

07

铼Rhenium(3180℃)

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简介:铼是一种金属元素,高熔点金属之一,外表与铂相同,溶于稀硝酸或过氧化氢溶液,不溶于盐酸和氢氟酸中。能被氧化成很安定的七氧化二铼Re2O7,这是铼的特殊性质。

用途:可用来制造电灯丝,人造卫星和火箭的外壳,原子反应堆的防护板等。

 

08

碳化钛TiC(3100℃)

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简介:碳化钛(TiC)是一种极硬的(摩氏硬度达9-9.5)耐火陶瓷材料,类似于碳化钨。它是具有金属光泽的铁灰色晶体,属于氯化钠型面心立方晶体结构。具有高熔点、沸点和硬度,还有良好的导热和导电性,在温度极低时甚至表现出超导性。

用途:广泛用于制造金属陶瓷,耐热合金、硬质合金、抗磨材料、高温辐射材料以及其它高温真空器件。

 

09

锇Osmium(3045℃)

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简介:锇是元素周期表第六周期Ⅷ族元素,铂族金属成员之一,属重铂族金属,是目前已知的密度最大的金属。金属锇在空气中十分稳定,粉末状的锇易氧化。

用途:锇可用来制造超高硬度合金,锇同铑、钌、铱或铂的合金,常用作电唱机、自来水笔尖及钟表和仪器中的轴承。

 

10

碳化硅SiC(2820℃)

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简介:碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。

用途:碳化硅颗粒可以通过烧结结合在一起以形成非常硬的陶瓷,其广泛地用于需要高耐久性的应用中,例如汽车制动器,汽车离合器和防弹背心中的陶瓷板。

(转自:网络2018-05《材料之最!世界十大最强韧,最耐热,最贵的材料!》)

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  • 大兴机场,扎哈设计

    扎哈的大兴机场整体设计是共轭调和叶状结构,设计中心是叶状结构的奇异点。理论上,调和叶状结构都是可以自动计算出来的,但是现存于世的方法不超过两种。扎哈仅仅凭借敏锐的审美,就从本质上深刻洞察到这些抽象的几何理论。这也正是扎哈无与伦比的伟大之处。

    15 ¥ 0.00
  • 工业4.0,最难的路

    工业4.0玩家经过若干次探索后,他们知道,这条路可能是产业互联网的商业模式里最难走的一条。不过别低估互联网企业的学习速度,从小企业开始,迭代成熟的解决方案可以向更大规模的企业渗透,甚至可以通过投资的方式获得相对成熟的工业4.0解决方案,它们有机会。

    15 ¥ 0.00
  • 中国管理,当与德日同行

    英美模式最大的弊端就是“政府-企业-社会”非常不平衡,社会贫富分化过于严重。因为制度差异、文化差异、发展阶段和历史发展路径不同,英美不是中国学习的最好榜样,德国和日本才是。中国与德日在文化和制度方面的巨大相似性,使得这种学习和借鉴成为可能。

    24 ¥ 0.00
  • 机器视觉产业链

    目前机器视觉的基础功能可分为四大类:模式识别/计数、视觉定位、尺寸测量和外观检测,当前的应用也基本是基于这四大类功能来展开。从技术实现难度上来说,识别、定位、测量、检测的难度递增。目前看,3D视觉功能是当前机器视觉应用技术中最先进的方向之一。

    20 ¥ 0.00
  • 银行“大零售”之王

    以利润规模看,建行高居榜首,工行紧随其后;招行依然是股份行中零售业务的“翘楚”,利润甚至超越了国有大行中的邮储银行以及交通银行。股份行中的平安银行、民生银行也可见蓄势发力。上市城商行“大零售”体量则小到几乎可以忽略不计,但利润增速整体居首。

    8 ¥ 0.00
  • 中国数字经济规模31万亿

    苗圩介绍,1992年我国工业增加值突破了1万亿元人民币大关,2007年突破了10万亿元,2012年突破了20万亿元,2018年突破了30万亿元。2018年国家制造业增加值占全世界的份额达到了28%以上。在世界500多种主要工业产品当中,有220多种工业产品中国的产量占居全球第一。

    6 ¥ 0.00
  • A股游戏公司研发榜

    从2019年上半年来看,仅有4家企业在2.28亿元之上,意味着有高达70%的游戏公司研发投入是不足2.28亿元,这些企业大部分都或多或少存在各种问题。比如连续多年套现、高管频繁离职的掌趣科技;比如曾经的A股亏损王天神娱乐;再比如被质疑演变成投资公司的天神娱乐等。

    16 ¥ 0.00
  • 交通强国路线图

    《交通强国建设纲要》提出到2035年,基本建成交通强国。基本形成“全球123快货物流圈”(国内1天送达、周边国家2天送达、全球主要城市3天送达),在加强新型载运工具研发方面,提到实现3万吨级重载列车、时速250公里级高速轮轨货运列车等方面的重大突破。

    11 ¥ 0.00
  • 日企研发投资大比拼

    这份研发投资问卷调查是日刊工业新闻社的固有项目,始于1988年。此次的问卷调查中,共有189家日本企业回复了其关于2019财年(2019年4月~2020年3月)研发预算计划。投资金额排名前四的分别是丰田、本田、日产和电装,且资金重点流向CASE(网联、智能、共享、电动)领域。

    9 ¥ 0.00
  • 世界帝国格局演变

    在13世纪横扫了欧亚大陆60%以上地区的蒙古帝国,是人类历史上头号帝国;在19世纪势力范围遍布五大洲的大英帝国,在这个排行榜上仅次于蒙古帝国;而曾统治了世界36.6%人口的大清帝国,则排在第三位。而21世纪初世界唯一的超级大国—美利坚合众国,只能排名第10位,

    1 ¥ 0.00
  • 中国家庭财富调查报告

    2018年我国家庭人均财产为208883元,同比增长了7.49%。城镇居民家庭房产净值占家庭人均财富的71.35%,农村居民家庭房产净值的占比为52.28%。93.03%的居民家庭拥有1套住房。我国居民家庭金融资产配置结构单一,依然集中于现金、活期存款和定期存款,占比接近九成。

    0 ¥ 0.00
  • 几何学与人工智能的关系

    黎曼可能压根也没想到自己的猜想能对100多年后的密码学有所帮助。因为研究素数在“科学的皇后”——数学里被认为是最纯的数学,是与应用毫无关系的数学。这种纯性让数论成为了“数学的皇后”。所以,数学的鄙视链是不允许他去推测素数分布在密码学中的应用的。

    1 ¥ 0.00
  • 规划出的日本东京湾区

    依靠人工规划而建成的东京湾区,以日本国土面积的3.5%,创造了超过1/3的日本GDP。从上世纪50年代的25%左右占比,到30%左右,近年又进一步上升到35%左右,是日本经济的最重要组成。其成功,离不开日本五次综合开发计划、五次首都圈基本规划和首都圈大都市地区构想指导

    9 ¥ 0.00
  • 粤港澳湾区新材料产业分布

    就目前湾区来看,港澳主要以第三产业为主,新材料产业规模很小,主要是以创新研发及总部运营为主。而珠三角九市则形成了从研发到制造、再到应用的产业链完善的新材料产业体系。根据相关规划,2020年大湾区新材料产业总产值规模将超过10000亿元

    21 ¥ 0.00
  • 压垮清朝的一场产业跃进

    1879年,光绪五年,开平煤矿投产,光绪皇帝批准建设唐山至胥各庄铁路用于运输。两年后,蒸汽机车上路。铁路实实在在的好处改变了中国人的排斥心理,一股大兴铁路之风迅速蔓延。清政府也迫不及待想在全国推广铁路。只是在热闹背后,是一个没有准备好的农业社会。

    15 ¥ 0.00
  • 工业化造富主体:房地产

    过去10年,在中国买房的人都是人生赢家。房子越来越值钱,与中国工业化进程密不可分。工业化时期中国经济靠货币和地产驱动,两者互相强化,使得房地产成为经济和信贷的核心,以及居民财富的主要来源。但是随着工业化的结束,财富创造主体也将会发生相应变化。

    12 ¥ 0.00
  • 未来10年,房企洗牌

    最迫切的转型是住宅开发本身商业模式,有高周转率核心竞争力的房企将会胜出。高杠杆下被迫快速出货的不是真正的高周转,真正的高周转是三位一体的高周转:从资产转为库存+从库存到销售+从销售到回款的高周转。虽然RIETs大规模的机会还未开启,然而它已经开始

    13 ¥ 0.00
  • 人类演化的三次智力觉醒

    人类获得物种霸主的地位,带有很大的偶然性。回溯人类演化的各个阶段,三次智力觉醒扮演了关键性角色。获得讲故事本领的语言革命可能是致命武器;思维方式的科学革命,让人们希望成为自己命运的主人;心智革命是延续,主要发生在人工智能与脑科学领域。

    15 ¥ 0.00
  • 最隐秘LP:家族基金

    对于VC/PE而言,家族财富正是一群隐秘而阔绰的金主。20%左右体量比较大的家族基金配置中,私募股权占比最多在50%以上。2018年中国个人可投资资产1000万以上的高净值人群规模达到197万人,全国个人持有的可投资资产总体规模达到190万亿人民币,预计2019年底将突破200万亿。

    10 ¥ 0.00

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