新型材料-精品文档.docx
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1、新型材料新型高强高模纤维目前,尼龙和涤纶的拉伸断裂强力仅为其理论值的约5。今后开发的高聚物纤维,拉伸断裂强力将为其理论值的40,抗拉模量将为其理论值的90。随着高聚物技术的发展以及有机与无机化合物结合的进展,极有可能开发出达40理论强力的纤维。开发这种纤维的瓶颈是成本。这种纤维将适用于要求高强力、轻质量的各种设备。高耐热纤维人们致力于开发能够在450下连续使用的耐热高聚物材料。具有与常规高聚物纤维等同的形状稳定性和加工性能以及很高耐热能力的纤维将会出现。它们的应用领域将包括过滤器、高温工艺和太空开发等。超轻纤维目前已经开发出一些轻质纤维,如:低密度的丙纶纤维和涤纶多孔(孔的比例为40)纤维。人
2、们预计今后将会开发出用于老年服装的超轻和具有良好保暖性能的纤维。开发这种纤维要以新技术为基础,即在进行变形加工的工艺过程中,不会使孔的部。高导电纤维在21世纪,人们将开发出在室温下与铜的导电性能相当的、用于电料和电子材料的高聚物纤维。开发这类纤维的关键是开发这种高聚物的回收技术。可生物降解纤维目前,作为重要可生物降解纤维的聚乳酸纤维还没有足够的结果来证明其实际性能,其耐热性能尚需进一步提高。另外,仍需在强力保持性能和可生物降解性能之间加以权衡。因此,这种纤维的应用有很大局限性。而开发在一定时间内能够降解的可生物降解纤维将是解决该问题的一种答案。新材料求助编辑百科名片新材料是指新近发展的或正在研
3、发的、性能超群的一些材料,具有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意志,通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程,创造出能满足各种需要的新型材料的技术。目录高强工业聚酯纤维高分子复合新材料其他新材料综述新材料用途向多种领域发展高强工业聚酯纤维高分子复合新材料其他新材料综述新材料用途向多种领域发展展开编辑本段高强工业聚酯纤维高分子复合新材料复合新材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代,因航空工业的需要,发展了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢),从此出现了复合材料这一名称。50年代以后,陆续
4、发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合,构成各具特色的复合材料。mcm新材料超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一,尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性,许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩,大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力,在国内思嘉新材料开发的复合新材料代表了国内的较高水平。除在军事领域,在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一
5、经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。点我国复合新材料的发展潜力和热点我国复合材料发展潜力很大,但须处理好以下热点问题。思嘉新材料复合材料创新以思嘉新材代表的中国新材料行业专业生产充气艇材料、大型充气玩具材料、沼气池材料、柔性运动地板材料、窗帘材料、滑雪板材料、汽车篷盖材料、特种箱包材料、涉水防护服材料、劳保工业防护服装材料、TPU囊体材料、膜结构材料、PTFE透湿透气材料等高强工业聚酯纤维高分子复合材料。复合材料创新包括复合材料的技术发展、复合材料的工艺发展、复合材料的产品发展和复合材料的应用,具体要抓住树脂基体发展创新、增强材料发展创新、生产工艺发展创新和产品应用发展创新。到2007
6、年,亚洲占世界复合材料总销售量的比例将从18%增加到25%,目前亚洲人均消费量仅为0。29kg,而美国为6。8kg,亚洲地区具有极大的增长潜力。聚丙烯腈基纤维发展我国碳纤维工业发展缓慢,从CF发展回顾、特点、国内碳纤维发展过程、中国PAN基CF市场概况、特点、“十五”科技攻关情况看,发展聚丙烯腈基纤维既有需要也有可能。玻璃纤维结构调整我国玻璃纤维70%以上用于增强基材,在国际市场上具有成本优势,但在品种规格和质量上与先进国家尚有差距,必须改进和发展纱类、机织物、无纺毡、编织物、缝编织物、复合毡,推进玻纤与玻钢两行业密切合作,促进玻璃纤维增强材料的新发展。开发能源、交通用复合材料市场一是清洁、可
7、再生能源用复合材料,包括风力发电用复合材料、烟气脱硫装置用复合材料、输变电设备用复合材料和天然气、氢气高压容器;二是汽车、城市轨道交通用复合材料,包括汽车车身、构架和车体外覆盖件,轨道交通车体、车门、座椅、电缆槽、电缆架、格栅、电器箱等;三是民航客机用复合材料,主要为碳纤维复合材料。热塑性复合材料约占10%,主要产品为机翼部件、垂直尾翼、机头罩等。我国未来20年间需新增支线飞机661架,将形成民航客机的大产业,复合材料可建成新产业与之相配套;四是船艇用复合材料,主要为游艇和渔船,游艇作为高级娱乐耐用消费品在欧美有很大市场,由于我国鱼类资源的减少、渔船虽发展缓慢,但复合材料特有的优点仍有发展的空
8、间。新材料(4张)用应用新材料作为高新技术的基础和先导,应用范围极其广泛,它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域。同传统材料一样,新材料可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类,不同的分类之间相互交叉和嵌套,目前,一般按应用领域和当今的研究热点把新材料分为以下的主要领域:电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料(含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等)、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等编辑本段其他新材料一、超导材料有些材料当温度下降至其中一临界温度时,其电
9、阻完全消失,这种现象称为超导电性,具有这种现象的材料称为超导材料。超导体的另外一个特征是:当电阻消失时,磁感应线将不能通过超导体,这种现象称为抗磁性。一般金属(例如:铜)的电阻率随温度的下降而逐渐减小,当温度接近于0K时,其电阻达到其中一值。而1919年荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银,当温度下降到4、2K(即-269)时,发现水银的电阻完全消失,超导电性和抗磁性是超导体的两个重要特性。使超导体电阻为零的温度称为临界温度(TC)。超导材料研究的难题是突破“温度障碍”,即寻找高温超导材料。以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化,在核磁共振人体成像(NMRI)、超导磁体及大型加速器
10、磁体等多个领域获得了应用;SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用,其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是,由于常规低温超导体的临界温度太低,必须在昂贵复杂的液氦(4、2K)系统中使用,因而严重地限制了低温超导应用的发展。高温氧化物超导体的出现,突破了温度壁垒,把超导应用温度从液氦(4、2K)提高到液氮(77K)温区。同液氦相比,液氮是一种非常经济的冷媒,并且具有较高的热容量,给工程应用带来了极大的方便。另外,高温超导体都具有相当高的磁性能,能够用来产生20T以上的强磁场。超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。利用超导材料制作超导发电机的线圈磁体制成的
11、超导发电机,可以将发电机的磁场强度提高到5,6万高斯,而且几乎没有能量损失,与常规发电机相比,超导发电机的单机容量提高5,10倍,发电效率提高50%;超导输电线和超导变压器可以把电力几乎无损耗地输送给用户,据统计,目前的铜或铝导线输电,约有15%的电能损耗在输电线上,在中国每年的电力损失达1000多亿度,若改为超导输电,节省的电能相当于新建数十个大型发电厂;超导磁悬浮列车的工作原理是利用超导材料的抗磁性,将超导材料置于永久磁体(或磁场)的上方,由于超导的抗磁性,磁体的磁力线不能穿过超导体,磁体(或磁场)和超导体之间会产生排斥力,使超导体悬浮在上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车,
12、如已运行的日本新干线列车,上海浦东国际机场的高速列车等;用于超导计算机,高速计算机要求在集成电路芯片上的元件和连接线密集排列,但密集排列的电路在工作时会产生大量的热量,若利用电阻接近于零的超导材料制作连接线或超微发热的超导器件,则不存在散热问题,可使计算机的速度大大提高。料二、能源材料能源材料主要有太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料等。太阳能电池材料是新能源材料,IBM公司研制的多层复合太阳能电池,转换率高达40%。氢是无污染、高效的理想能源,氢的利用关键是氢的储存与运输,美国能源部在全部氢能研究经费中,大约有50%用于储氢技术。氢对一般材料会产生腐蚀,造成氢脆及其渗漏,在运输中也易
13、爆炸,储氢材料的储氢方式是能与氢结合形成氢化物,当需要时加热放氢,放完后又可以继续充氢的材料。目前的储氢材料多为金属化合物。如LaNi5H、Ti1、2Mn1、6H3等。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃,关键是电池材料,如固体电解质薄膜和电池阴极材料,还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等。料三、智能材料智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料,是现代高技术新材料发展的重要方向之一。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破,如英国宇航公司的导线传感器,用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况;英国开发出一种快速反应形状记忆合金,寿命期具有百万次循环,且输出功率高,以它作
14、制动器时、反应时间仅为10分钟;形状记忆合金还已成功在应用于卫星天线等、医学等领域。另外,还有压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料等功能材料。料四、磁性材料磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料二类。1软磁材料是指那些易于磁化并可反复磁化的材料,但当磁场去除后,磁性即随之消失。这类材料的特性标志是:磁导率(=B、H)高,即在磁场中很容易被磁化,并很快达到高的磁化强度;但当磁场消失时,其剩磁很小。这种材料在电子技术中广泛应用于高频技术。如磁芯、磁头、存储器磁芯;在强电技术中可用于制作变压器、开关继电器等。目前常用的软磁体有铁硅合金、铁镍合金、非晶金属。Fe-
15、(3%,4%)Si的铁硅合金是最常用的软磁材料,常用作低频变压器、电动机及发电机的铁芯;铁镍合金的性能比铁硅合金好,典型代表材料为坡莫合金(Permalloy),其成分为79%Ni-21%Fe,坡莫合金具有高的磁导率(磁导率为铁硅合金的10,20倍)、低的损耗;并且在弱磁场中具有高的磁导率和低的矫顽力,广泛用于电讯工业、电子计算机和控制系统方面,是重要的电子材料;非晶金属(金属玻璃)与一般金属的不同点是其结构为非晶体。它们是由Fe、Co、Ni及半金属元素B、Si所组成,其生产工艺要点是采用极快的速度使金属液冷却,使固态金属获得原子无规则排列的非晶体结构。非晶金属具有非常优良的磁性能,它们已用于
16、低能耗的变压器、磁性传感器、记录磁头等。另外,有的非晶金属具有优良的耐蚀性,有的非晶金属具有强度高、韧性好的特点。2永磁材料(硬磁材料)铁氧体的用量大、应用广泛、价格低,但磁性能一般,用于一般要求的永磁体。金属永磁材料中,最早使用的是高碳钢,但磁性能较差。高性能永磁材料的品种有铝镍钴(Al-Ni-Co)和铁铬钴(Fe-Cr-Co);稀土永磁,如较早的稀土钴(Re-Co)合金(主要品种有利用粉末冶金技术制成的SmCo5和Sm2Co17),以及现在广泛采用的铌铁硼(Nb-Fe-B)稀土永磁,铌铁硼磁体不仅性能优,而且不含稀缺元素钴,所以很快成为目前高性能永磁材料的代表,已用于高性能扬声器、电子水表
17、、核磁共振仪、微电机、汽车启动电机等。料五、纳米材料纳米本是一个尺度,纳米科学技术是一个融科学前沿的高技术于一体的完整体系,它的基本涵义是在纳米尺寸范围内认识和改造自然,通过直接操作和安排原子、分子创新物质。纳米科技主要包括:纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学七个方面。纳米材料是纳米科技领域中最富活力、研究内涵十分丰富的科学分支。用纳米来命名材料是20世纪80年代,纳米材料是指由纳米颗粒构成的固体材料,其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米。纳米材料的制备与合成技术是当前主要的研究方向,虽然在样品的合成上取得了一些进展,但至今仍不能制备出大量的块
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