应用材料十篇

应用材料篇1

英文名称：Development and Application of Materials

主管单位：中国船舶重工集团公司

主办单位：洛阳船舶材料研究所;中国造船工程学会船舶材料学术委员会

出版周期：双月刊

出版地址：河南省洛阳市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1003-1545

国内刊号：41-1149/TB

邮发代号：

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1979

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

核心期刊：

期刊荣誉：

Caj-cd规范获奖期刊

联系方式

期刊简介

《材料开发与应用》（双月刊）创刊于1979年，是中国造船工程学会船舶材料学术委员会和洛阳船舶材料研究所共同主办的材料科学技术性刊物，国内外公开发行。本刊一直是“中国科技论文统计与分析源期刊”、“中国金属文摘数据库重点收录期刊”和“中文材料类核心期刊”，也是“美国化学文摘（CA）收录期刊”。1991年获首届中国船舶工业总公司优秀科技期刊奖，1995年获第二届“中国船舶工业总公司优秀科技期刊奖”，2003年获河南省优秀科技期刊奖。

应用材料篇2

关键词：绿色建筑材料；现状；发展应用

绿色建筑材料是环保健康的，对于人民的生活和居住是安全的，无污染的，观众居住环境的科学环保，在近年来的生活质量提高的背景下，绿色建筑材料的运用受到更多关注。怎样理解绿色建筑材料的绿色，建筑材料的应用要注意哪些问题，都是是值得研究和讨论的。

1 绿色建筑材料的概念及特点

1.1 绿色建筑材料的含义

“绿色”成为21世纪人们生活的主题。绿色建筑材料从原料的使用，生产过程的污染程度小，和对环境的保护方面来看，绿色建筑材料都是回收利用生活和生产废弃物的好方法的表现，绿色建筑物无污染、科学合理关注健康，对于人类居住环境的可持续发展是很重要的，有益于人们的健康、几乎无污染用能够重复利用废弃物的绿色环保的绿色建筑材料。这种健康又环保的建筑材料，被冠以“绿色”的含义，这种绿色建筑材料的生产技术是高科技的清洁生产，在国外，早已经应用于建筑和装饰施工方面；在我国还没有实质性的应用，只是停留在概念中而已。

1.2 绿色建筑材料具有的独特性

1.2.1 绿色家装材料的生产用料大多数是生产和生活的废弃物。

1.2.2 绿色建筑材料生产工艺和技术选取上，高科技的投入，新技术的应用。加上环保低碳的新工艺用于生产领域。

1.2.3 绿色建筑材料的生产配方的制作和生产整个流程中，不得使用对人体有害的化学物质，比如：甲醛、芳香烃类化学品；另外，产品不得含有某些有毒重金属，比如汞、镉、铅等。

1.2.4 绿色建筑材料的整体设计是有利于生产和生活环境的，以关怀人文居住环境，提高人民生活质量为最高要求，关注居住环境的改善，有益人民的身体健康。

2 绿色建筑材料发展现状

2.1 国内发展现状。随着人们开始更多关注居住环境的科学化和重视绿色环境的意识增强，建筑行业也开始使用一些污染少，节能减排的环保材料，重视应用绿色建筑材料的观念在增强。很多绿色建筑材料的研究还只是处于理论状态，没有付诸实践应用。在以后的发展过程中，我国的建筑应用绿色材料是必然，只是时间的问题。本着环保节约的生活态度，朝着健康节能的目标而奋进，相信我国的绿色建筑材料必然会得到广泛的应用。

2.2 国外绿色建筑材料的发展应用现状。绿色建筑材料在国外的发展应用由来已久，西方国家随着生活水平和国民素质的提高，对于建筑材料应用方面的环保要求更高，很多国家的建筑用上了绿色建筑材料，相比中国来看，国外的绿色建筑材料的研发和应用很系统、理论化的。对于绿色建材的检测和用料方面，都有科学的方法和理论指导，近年来，国外开发应用了绿色建筑材料的质量认证标准，国际化的质量认证标准可以保证率材料的生产质量。绿色环保材料的环保节能发展，对于国际化的原材料和环境的可持续发展是很必要的，也是很重要的。

关注绿色建筑用材，重视居住环境质量，这是国际化的一个课题，在研究和应用方面，走在世界前列的是德国，德国的政府和人民都是非常关注绿色建筑材料的应用，倡导绿色环保，节能减排，低碳生活的，对于居住质量的要求当然也是非常高的，几乎在德国的各大城市，都有专售“绿色建材”的特殊商店。美国设立专门研究空气污染的空气部，并且制定了建筑物所含化学物质检测标准，并且就建筑材料的室内空气污染进行构建数学模型的推算预测。英国提出建筑材料所含有机物散发标准的测定等方法检测空气污染程度，观众建筑材料的环保等级。

3 绿色建筑材料发展前景

3.1 重视环保绿色的建材应用。从思想上引起重视环保绿色建筑材料的应用。在媒体宣传和政府政策方面，都要重视绿色建筑材料的应用。开展宣传绿色理念的活动，转变人民对于绿色建筑材料的认识，推动绿色建筑材料走进千家万户的宣传活动。

3.2 在建筑行业迅速发展的今天，建筑业在国民经济中的重要性突出，关注绿色环保的建材使用，是关系到居民身体健康和生活安居乐业的保障，要保障生活的绿色环保、无污染，就必须推动建筑业使用绿色建材，随着经济的发展，人民生活的改善，可以预见到，绿色建筑材料的市场潜力是巨大的，很有发展价值。

3.3 拓展绿色建筑材料的应用领域，强化综合利用。建筑材料的应用领域可以拓展，不能仅限于建筑领域，要向更多领域拓展应用。扩大绿色建筑材料的使用。强化对绿色建筑材料的综合利用。

4 绿色建筑材料的可持续应用发展。

4.1 环保建材的绿色发展前景与可持续发展应用的内涵。可持续发展在绿色建筑材料应用方面可以这样理解：应用绿色的建材不仅仅是为了子孙后代能够有能源的持续利用，还包括在建筑材料的生产过程中要注意资料的合理再生利用，增强大众的绿色环保建筑材料的应用意识，保持原材料和人文环境的可持续利用的发展。

4.2 绿色建材的生产和应用过程要格外重视，保持环保发展具有可持续特点。绿色建筑材料的生产过程要严格把关，从用料，和原料的比例配方，要科学合理，保证无污染和绿色环保。从环境保护的发展角度来看，绿色建材的生产所用原料也要尽量使用生活垃圾和生产的废弃物来加工使用。要生产绿色的建筑材料，就必须重视使用混凝土的可持续性，采用现代混凝土的科学配方，采取使用达标的水泥、水等。绿色建筑材料的添加剂注重污染检测，选取质量达标的原材料，这样能够保障混凝土的环保绿色发展，

4.3 根据实际情况，具体问题具体发展可持续的绿色建筑材料的应用。我国发展绿色建筑材料的经验不多，几乎空白，要发展绿色建筑材料就要从各地的实际情况出发，不能盲目的一刀切，反对照搬照抄的做法，在绿色材料应用过程中，要明确具体问题的情况，结合当地实际情况来应用绿色建筑材料，从实际情况出发，应用建筑材料是非常必要的，才能保障建筑材料应用的科学合理。针对我国绿色建筑材料的研究不足的情况，实施探索性的研究，从技术和研发理论上，分析我国绿色建筑材料的运用情况；从理论上上健全我国绿色建筑材料的应用要客观、良好的灵活性，能够了解我国绿色建筑材料的评价体系、理论，达成自己质量评价体系。

5 结语

关注绿色环保，关注生命健康的绿色建筑材料的应用成为必然，绿色建筑材料收到重视和研发，本文就绿色建筑材料的含义和特点展开分析，对于建筑材料的绿色特点的发展现状进行论述，在当前的社会和谐发展中，发展可持续与绿色建筑材料的关系处理提出看法。最后，就绿色建筑材料与可持续发展的关系进行归纳总结。绿色建材的发展是提高生活居住环境标准的需要，我们要关注绿色建筑材料的应用问题，本着可持续发展的眼光看待绿色建筑材料的研发和应用，从造福子孙后代，造福人类的角度来推动绿色建筑材料的应用和发展。

参考文献

[1] 刘万锋.对绿色节能建材的探讨[J].中国建材科技，2006（2）.

应用材料篇3

复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。

随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世，使高分子复合材料家族更加完备，已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨，年产值达1300亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长，而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计，2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%，年产量约200万吨。与此同时，美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍，达到4%~6%。2000年，美国复合材料的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关，各国的占有率变化很大。总体而言，亚洲的复合材料仍将继续增长，2000年的总产量约为145万吨，预计2005年总产量将达180万吨。

从应用上看，复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨，欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10.5万吨。而在日本，复合材料主要用于住宅建设，如卫浴设备等，此类产品在2000年的用量达7.5万吨，汽车等领域的用量仅为2.4万吨。不过从全球范围看，汽车工业是复合材料最大的用户，今后发展潜力仍十分巨大，目前还有许多新技术正在开发中。例如，为降低发动机噪声，增加轿车的舒适性，正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板；为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求，发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求，必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时，随着近年来人们对环保问题的日益重视，高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如，用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料，在北美已被大量用作托盘和包装箱，用以替代木制产品；而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。

另外，纳米技术逐渐引起人们的关注，纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料，可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变，从而使之具有新的性能，在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时，大大提高了材料的综合性能。

树脂基复合材料的增强材料

树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。

1、玻璃纤维

目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高，因此增长率也比较快，年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面，近年来民用产品也有广泛应用，如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维，是比较理想的耐热防火材料，用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件，大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止，我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中，只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平，且拥有自主知识产权，形成了小规模的产业，现阶段年产可达500吨。

2、碳纤维

碳纤维具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能，首先在航空航天领域得到广泛应用，近年来在运动器具和体育用品方面也广泛采用。据预测，土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。1997~2000年间，宇航用碳纤维的年增长率估计为31%，而工业用碳纤维的年增长率估计会达到130%。我国的碳纤维总体水平还比较低，相当于国外七十年代中、末期水平，与国外差距达20年左右。国产碳纤维的主要问题是性能不太稳定且离散系数大、无高性能碳纤维、品种单

一、规格不全、连续长度不够、未经表面处理、价格偏高等。

3、芳纶纤维

20世纪80年代以来，荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场，年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度、比模量较高，因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件（如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等）、舰船（如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等）、汽车（如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等）以及耐热运输带、体育运动器材等。

4、超高分子量聚乙烯纤维

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。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。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。

5、热固性树脂基复合材料

热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体，以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。环氧树脂的特点是具有优良的化学稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性、良好的粘接性能和较高的机械强度，广泛应用于化工、轻工、机械、电子、水利、交通、汽车、家电和宇航等各个领域。1993年世界环氧树脂生产能力为130万吨，1996年递增到143万吨，1997年为148万吨，1999年150万吨，2003年达到180万吨左右。我国从1975年开始研究环氧树脂，据不完全统计，目前我国环氧树脂生产企业约有170多家，总生产能力为50多万吨，设备利用率为80%左右。酚醛树脂具有耐热性、耐磨擦性、机械强度高、电绝缘性优异、低发烟性和耐酸性优异等特点，因而在复合材料产业的各个领域得到广泛的应用。1997年全球酚醛树脂的产量为300万吨，其中美国为164万吨。我国的产量为18万吨，进口4万吨。乙烯基酯树脂是20世纪60年展起来的一类新型热固性树脂，其特点是耐腐蚀性好，耐溶剂性好，机械强度高，延伸率大，与金属、塑料、混凝土等材料的粘结性能好，耐疲劳性能好，电性能佳，耐热老化，固化收缩率低，可常温固化也可加热固化。南京金陵帝斯曼树脂有限公司引进荷兰Atlac系列强耐腐蚀性乙烯基酯树脂，已广泛用于贮罐、容器、管道等，有的品种还能用于防水和热压成型。南京聚隆复合材料有限公司、上海新华树脂厂、南通明佳聚合物有限公司等厂家也生产乙烯基酯树脂。1971年以前我国的热固性树脂基复合材料工业主要是军工产品，70年代后开始转向民用。从1987年起，各地大量引进国外先进技术如池窑拉丝、短切毡、表面毡生产线及各种牌号的聚酯树脂（美、德、荷、英、意、日）和环氧树脂（日、德）生产技术；在成型工艺方面，引进了缠绕管、罐生产线、拉挤工艺生产线、SMC生产线、连续制板机组、树脂传递模塑(RTM)成型机、喷射成型技术、树脂注射成型技术及渔竿生产线等，形成了从研究、设计、生产及原材料配套的完整的工业体系，截止2000年底，我国热固性树脂基复合材料生产企业达3000多家，已有51家通过ISO9000质量体系认证，产品品种3000多种，总产量达73万吨/年，居世界第二位。产品主要用于建筑、防腐、轻工、交通运输、造船等工业领域。在建筑方面，有内外墙板、透明瓦、冷却塔、空调罩、风机、玻璃钢水箱、卫生洁具、净化槽等；在石油化工方面，主要用于管道及贮罐；在交通运输方面，汽车上主要有车身、引擎盖、保险杠等配件，火车上有车厢板、门窗、座椅等，船艇方面主要有气垫船、救生艇、侦察艇、渔船等；在机械及电器领域如屋顶风机、轴流风机、电缆桥架、绝缘棒、集成电路板等产品都具有相当的规模；在航空航天及军事领域，轻型飞机、尾翼、卫星天线、火箭喷管、防弹板、防弹衣、鱼雷等都取得了重大突破。

热塑性树脂基复合材料

热塑性树脂基复合材料是20世纪80年展起来的，主要有长纤维增强粒料(LFP)、连续纤维增强预浸带(MITT)和玻璃纤维毡增强型热塑性复合材料(GMT)。根据使用要求不同，树脂基体主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等热塑性工程塑料，纤维种类包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和硼纤维等一切可能的纤维品种。随着热塑性树脂基复合材料技术的不断成熟以及可回收利用的优势，该品种的复合材料发展较快，欧美发达国家热塑性树脂基复合材料已经占到树脂基复合材料总量的30%以上。

高性能热塑性树脂基复合材料以注射件居多，基体以PP、PA为主。产品有管件（弯头、三通、法兰）、阀门、叶轮、轴承、电器及汽车零件、挤出成型管道、GMT模压制品（如吉普车座椅支架）、汽车踏板、座椅等。玻璃纤维增强聚丙烯在汽车中的应用包括通风和供暖系统、空气过滤器外壳、变速箱盖、座椅架、挡泥板垫片、传动皮带保护罩等。

滑石粉填充的PP具有高刚性、高强度、极好的耐热老化性能及耐寒性。滑石粉增强PP在车内装饰方面有着重要的应用，如用作通风系统零部件，仪表盘和自动刹车控制杠等，例如美国HPM公司用20%滑石粉填充PP制成的蜂窝状结构的吸音天花板和轿车的摇窗升降器卷绳筒外壳。

云母复合材料具有高刚性、高热变形温度、低收缩率、低挠曲性、尺寸稳定以及低密度、低价格等特点，利用云母/聚丙烯复合材料可制作汽车仪表盘、前灯保护圈、挡板罩、车门护栏、电机风扇、百叶窗等部件，利用该材料的阻尼性可制作音响零件，利用其屏蔽性可制作蓄电池箱等。

我国的热塑性树脂基复合材料的研究开始于20世纪80年代末期，近十年来取得了快速发展，2000年产量达到12万吨，约占树脂基复合材料总产量的17%，，所用的基体材料仍以PP、PA为主，增强材料以玻璃纤维为主，少量为碳纤维，在热塑性复合材料方面未能有重大突破，与发达国家尚有差距。

我国复合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。

1、复合材料创新

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。

2、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。

3、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。

4、开发能源、交通用复合材料市场

一是清洁、可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间。

5、纤维复合材料基础设施应用

国内外复合材料在桥梁、房屋、道路中的基础应用广泛，与传统材料相比有很多优点，特别是在桥梁上和在房屋补强、隧道工程以及大型储仓修补和加固中市场广阔。

6、复合材料综合处理与再生

应用材料篇4

1.环保型建筑材料应用的重要性

随着人们环保意识的不断提高，在日常生活中的环境保护的措施也在不断的加强完善，与此同时，绿色建筑的提出，不仅使人们在建筑的材料上追求节能、环保、健康等，同时，还对人们的建筑概念进行了及时的更新。环保型建筑材料的应用，不仅满足了人们的绿色建筑要求，同时还满足了人们对建筑材料质量上的需要。因此，环保型建筑材料的应用，在我国今后的社会发展中，将起着重要作用。在环保型的建筑材料中，主要有以下特性：首先，环保型建筑材料能够充分的满足建筑物的力学性能， 使用功能及耐久性的要求。其次，环保型建筑材料对自然环境具有亲和性，符合了我国可持续发展的原则。即在生产制造的过程中，不仅能够节省资源和能源，不产生或不排放污染环境、破坏生态的有害物质，同时也减轻对地球和生态系统的背负，实现非再生性资源的可循环使用。最后，环保型建筑材料还能够为人类构筑温馨、舒适、健康、便捷的生存环境，更有利于人们的生存发展。

2.环保型建筑材料的应用价值

综上所述，环保型建筑材料的应用，不仅符合了我国保护环境的发展策略，同时也使人们的身体健康有了一定的保障。同时，环保型建筑材料在一定程度上还能推动我国资源经济的发展。在环保型建筑材料的应用价值中，主要表现在以下几个方面：

2.1环保价值

与传统建材相比， 制造环保型建材不仅可以降低自然资源的消耗和能耗，而且能使大量的工业废弃物得到合理的开发与利用;环保型建材不仅不会对人类的生存环境造成污染，而是有益于人体的健康，有助于改善建筑功能，起到防霉、隔音、隔热、杀菌、调温、调湿、调光、阻燃、除臭、防射线、抗静电、抗震等作用;制造环保型建材不仅可以采用不对环境造成污染的生产技术，而且在产品结束其使用寿命后，还可以作为生态资源加以利用，不会形成新的废弃物。

2.2节能价值

首先，由环保型建筑材料构建的房屋，往往具有冬天不冷、夏天不热的特点。于屋顶涂了节能涂料（称为戴帽 ）、门窗采用中空玻璃、外墙体使用厚板（称为穿衣）。因此其隔热性、保温性良好，在天气极端闷热或寒冷时， 效果尤其明显。其次，在环保型建筑材料构建的房屋中，可以大大的节省电费。环保型建筑材料利用其特有的性能，能够将太阳能等通过一定的方式转换为电能，不仅使用户节约了对电的使用，同时还在一定程度上为住户节省了电费花销。

2.3健康价值

环保型建筑材料的生产制造，都是以绿色环保的目的而进行生产制造的，因此人们在使用的过程中，不仅生命健康得到了保障，同时对自然生态也起到了一定的保护作用。从而使人们在使用的过程中，使环保型建筑材料真正意义上的实现了绿色环保，同时也使人们所居住的环境得到了一定程度的改善，从而更有利于人们今后的生活与发展。

2.4利用价值

在传统的建筑材料中，多数建筑公司在对其利用完之后所采取丢弃的方式，不仅严重的浪费了自然资源，同时，还对环境造成了严重的污染。因此，无论是经济上还是环保上，都不能满足人们的需求。然而，环保型建筑材料的生产制造，使这一现象发生了极大的改变。环保型建筑材料，在产品使用结束后，可以对其进行回收，通过一定的方式对其进行加工，从而可以作为新的建筑材料进行使用。由此可见，环保型建筑材料在使用的过程中可以循环使用，从而具有极大的利用价值。

3.环保型建筑材料的应用推广

在我国，随着环保型消费逐步占据主流，住宅建筑的生产商和消费者都对建材提出了安全、健康、环保的要求。采用清洁卫生技术生产，减少对天然资源和能源的使用，大量使用无公害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的环保型建筑材料，是住宅建筑发展的必然趋势。然而，由于我国人们的思想观念比较保守，对待新事物的使用往往采取怀疑的态度，同时，一些人的环保意识不强，从而造成了环保型建筑材料在我国得不到广泛的应用。因此，针对这一现象，可以从以下几个方面进行解决：首先，加大环保型建筑材料的宣传力度，同时，将环保型建筑材料的重要性进行详细的介绍与宣传，使其能够真正的得到人们的认可。其次，在推广环保型建筑材料的过程中，要与当地的建筑部门进行沟通联系，同时要结合当地的实际发展水平以及建筑材料市场的实际状况，积极的对环保型建筑材料进行推广。再次，加强环境保护的宣传，并且能够利用日常生活中的事件进行举例分析，在提高人们环保意识的同时，还能使人们在潜意识中探索环保的途径，从而为今后环保型建筑材料的使用奠定了市场空间。最后，在对环保型建筑材料推广的过程中，除了要将环保型建筑材料的优势详细的介绍给用户的同时，还应将该材料的用途以及正确的操作方法详细的告诉用户，从而能有效的避免在今后的使用中，应操作不当而造成的经济损失。不仅能提高环保型建筑材料的使用性能，同时，还大大提高了环保型建筑材料的市场信誉，为今后的推广以及普及奠定了结实的基础。

4.结语

综上所述，环保型建筑材料的应用，不仅节约了我国的自然资源，同时对改善我国的自然环境起到了重要作用。在环保型建筑材料生产的过程中，由于其具有经济性、实用性以及健康性，因此在发展的过程中有着广阔的市场。环保型建筑材料的应用，不仅符合了我国人们绿色建筑的要求，同时，还推动了我国经济的发展以及社会的进步。

参考文献

[1] 冯雨. 中国建筑装饰材料的现状以及环保材料展望[J]. 科技信息（学术研究），2008（21）.

[2] 吴红利，杨利民，李光道. 新型节能型建筑材料的发展趋势[J]. 陕西建筑，2008（5）.

[3] 郑梅青. 关于现代绿色建筑材料的探讨[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊），2009（7）.

应用材料篇5

关键词：超导，超导材料，临界温度

 

超导是超导电性的简称，是指某些物体当温度下降至一定温度时，电阻突然趋近于零的现象。具有这种特性的材料称为超导材料.自超导发现至今，超导的研究和超导材料的研制已迅速发展，超导的临界温度已从开始的几开升至几十开甚至一百多开；而且超导材料的物质结构及性质已逐渐研究清楚。以液态氮温度下低温超导材料的研究与发展获得了成功，且已实现商品化，在医疗、电子输送、运输等方面获得应用；高温超导材料的发现，是最近几十年来物理学及材料科学领域中的重大突破之一，已引起全世界广泛关注，各国众多科学工作者参与超导的研究与发展工作，人们将很快会感受到它给社会带来的巨大变革。

1 超导材料的研究进展

1911年一个叫昂尼斯的荷兰物理学家做了一个试验，他把水银冷却到-40℃时，亮晶晶的液体水银像“结冰”一样变成了固体，然后，他把水银拉成细丝，并继续降低温度，同时测量不同温度下固体水银的电阻。当他把温度降到绝对温度4K（相当于－269℃）时，一个奇怪的现象出现了，即水银的电阻突然变成了零。这个奇怪现象不仅昂尼斯自己很感意外，而且轰动了物理学界，后来科学家把这个现象叫超导现象，把电阻等于零的材料叫超导材料。昂尼斯和许多科学家后来又发现了28种超导元素和8000多种超导化合物。但出现超导现象时的温度大都接近绝对零度，也就是-273℃的极低温，没有太大的实用可能性和经济价值。为了寻找可在比较高的温度下有超导现象的材料，世界上无数科学家为之奋斗了近60年，直到1973年，英美一些科学家才找到一种在23K（-25O℃）温度出现超导现象的铌-锗合金。此后这一纪录又保持了10多年。论文参考。在无数人为寻找在高温下有超导现象的材料时，幸运的贝特诺茨和缪勒在瑞士国际商用公司实验室工作时，终于发现一种镧铜钡氧陶瓷材料在43K（-230℃）的较高温度下出现了超导现象，前联邦德国人贝特诺茨和美国人缪勒立即成了在科学界引起轰动的新闻人物。为此，他们获得1987年的诺贝尔物理学奖。此后,美籍华人学者朱经武、中国物理学家赵忠贤领导的研究小组相继发现了在98K（-175℃）和78.5K（-194.5℃）有超导现象的超导材料。更令人振奋的是，美国和日本等科学家在1991年又发现了球状碳分子碳60在掺入钾、铯、钕等元素后，也有超导性。论文参考。有些科学家预测，球状分子碳60经过掺金属后，将来有可能在室温下出现超导现象，那时，超导材料就有可能像半导体材料一样，在世界引起一场工业革命和科技革命。

2超导材料的主要特性

2．1 零电阻效应

材料在一定温度以下，其电阻为零的现象称为材料的超导电现象。在一定温度下具有零电阻超导电现象的材料，称为超导体（Superconductor）。1911年荷兰著名低温物理学家昂纳斯（H.K.Onnes）发现在T＝4.1k下汞具有超导电性。采用“四引线电阻测量法”可测出超导体的R－T特性曲线，如图所示。

图中的为电阻开始急剧减小时的电阻值，对应的温度称为起始转变温度TS；当电阻减小到Rn/2时的温度称为中点温度TM；当电阻减小至零时的温度为零电阻温度T0。由于超导体的转变温度还与外部环境条件有关，定义在外部环境条件（电流，磁场和应力等）维持在足够低的数值时，测得的超导转变温度称为超导临界温度。

2．2 迈斯纳效应

1933年，迈斯纳（W.Meissner）发现：当置于磁场中的导体通过冷却过渡到超导态时，原来进入此导体中的磁力线会一下子被完全排斥到超导体之外（见下图），超导体内磁感应强度变为零，这表明超导体是完全抗磁体，这个现象称为迈斯纳效应。

迈斯纳效应示意图

实验表明，超导态可以被外磁场所破坏，在低于TC的任一温度T下，当外加磁场强度H小于某一临界值HC时，超导态可以保持；当H大于HC时，超导态会被突然破坏而转变成正常态。临界磁场强度HC，其值与材料组成和环境温度等有关。 超导材料性能由临界温度TC和临界磁场HC两个参数决定，高于临界值时是一般导体，低于此数值时成为超导体。

2 .3 同位素效应

超导体的临界温度TC与其同位素质量M有关。M越大，TC越低，这称为同位素效应。论文参考。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的TC是4.18开，而原子量为203.4的汞同位素，TC为4.146开。M与TC有近似关系：

＝常数

2 .4 约瑟夫森效应

当在两块超导体之间存在一块极薄的绝缘层时，超导电子（对）能通过极薄的绝缘层，这种现象称为约瑟夫森（Josephson）效应，相应的装置称为约瑟夫森器件。如图所示。

当通以低于临界电流值I0时，在绝缘薄层上的电压为零，但当电流I>I0时，会从超导态转变为正常态，出现电压降，呈现有阻态，这种器件具有显著的非线性电阻特性，可制成高灵敏度的磁敏感器件，应用在超高速计算机等场合。

3 超导材料及应用

3 .1低温超导材料

具有低临界转变温度（Tc＜30K＝在液氦温度条件下工作的超导材料，分为金属、合金和化合物。具有实用价值的低温超导金属是Nb(铌)，Tc为9.3K已制成薄膜材料用于弱电领域。合金系低温超导材料是以Nb为基的二元或三元合金组成的β相固溶体，Tc在9K以上。低温超导材料已得到广泛应用。在强电磁场中，NbTi超导材料用作高能物理的加速器、探测器、等离子体磁约束、超导储能、超导电机及医用磁共振人体成像仪等；Nb3Sn超导材料除用于制作大量小型高磁场（710T）磁体外，还用于制作受控核聚变装置中数米口径的磁体；用Nb及NbN薄膜制成的低温仪器，已用于军事及医学领域检测极弱电磁信号。低温超导材料由于Tc低，必须在液氦温度下使用，运转费用昂贵，故其应用受到限制。

3.2 高温超导材料

具有高临界转变温度()在液氮温度条件下工作的超导材料,主要为多元系氧化物，高温氧化物超导体的出现，突破了温度壁垒，把超导应用的温度从液氦提高到了液氮（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上临界场（Hc2（4K）＞ 50T），能够用来产生20T以上的强磁场，这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。高温超导材料用途非常广泛，大致可分三大类：大电流应用、电子学应用和抗磁性应用. 大电流应用

是由于超导材具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得的稳定强磁场.可用于制交流超导发电机，利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场提高到5万～6万高斯并没有能量损失，且单机发电容量比常规发电机提高5～10倍达1兆瓦，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3发电效率提高50﹪；可用于磁流发电机，利用高温导电性气体作导体不，并高速通过5万～6万高斯强磁场而发电，而且这种发电机具有结构简单和高温导电性气体可重复利用的优点；可利用超导输电线路利用超导导线和变压器可以几乎无损耗地输送电能，椐统计，按目前情况，如果将铜或铝导改为超导体，光是在中国节省电能相当于新建数十个大型发电厂. 超导材料在这些方面的应用是最诱人的;电子学应用包包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等; 抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等.目前，超导材料仍处于试验研究阶段。但人们相信，随着超导材料临界温度的提高和材料加工技术的发展，它将会在许多高科技领域获得重要应用。

4 结语

超导材料的研究是当今世界上一门新兴的科学技术由于超导材料能影响人类生存的许多重要领域，各国的材料科学家都在竞相探索它的结构，研究它的性能，以求率先找到具有高临界温度的超导材料。可以这样说，高温超导材料的突破，必将深刻地促进尖端科学技术的发展，从而加速人类文明的进程。含苞待放的超导之花，必将带来一个缤纷的世界。

[ 参 考 文 献]

[1] 马文蔚，苏惠惠等.物理学原理在工程中技术中的应用[M].北京:高等教育出版社,1992.

[2 ] 李斌 . 新科技启蒙[M]. 北京 :中国劳动社会保障出版社,2001.

应用材料篇6

[关键词]：石墨烯；性质；应用

[引言]：

碳元素是自然界中最为神奇的元素，在自然界中广泛存在。在有机物世界中，碳元素是构成众多有机物的基本骨架；而在无机物世界中，碳单质的多种同素异形体，从石墨与金刚石，到富勒烯和碳纳米管也逐渐被人们认知。2004年，曼彻斯特大学GeimA.K教授等用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，也因此获得2010年诺贝尔物理学奖，至此掀起科学界研究石墨烯的热潮。

1、石墨烯的结构和性质

石墨烯是由单层碳原子在二维平面内以SP2杂化方式形成蜂窝平面薄膜，可在二维平面内无限延伸。碳原子最外层有四个未成键的电子，石墨烯中每个碳原子中有三个外层电子与其他三个碳原子形成C?C共价键，而其余一个未成键电子在与二维平面垂直的方向形成π键。

石墨烯的特殊结构决定其拥有特殊的性质：

1.1电学性质：石墨烯是目前已知的电阻率最低的材料。石墨烯中π电子位于与平面垂直的p轨道内，其自由运动不会与碳原子核发生碰撞，因此石墨烯中自由电子的运动受到的阻力极低。相关研究表明，电子在石墨烯上的传递速率可达光速的1/300，在特定条件下，石墨烯的子迁移率可以达到25000 cm2V-1s-1，这已经远远超越了目前已知的所有半导体材料[1]。

1.2力学性质：石墨烯特殊的成键方式，使其晶格结构十分稳定，是目前为止最强、最硬的材料。其抗拉强度和弹性模量分别为 125 GPa和 1.1TPa，杨氏模量约为42 N/m2[2]，石墨烯的力学性质意味着它可以承受巨大的作用力，其柔韧性也保证它在弯曲变形的同时结构不会破坏。

（3）光学性质：单层石墨烯对可见光以及近红外波段光垂直的吸收率仅为2.3%[3]，对所有波段的光无选择性吸收，因此它的透光率极大，几乎是透明状态。

（4）导热性质。石墨烯的晶体结构决定其具有良好的导热性，研究表明石墨烯的热导率可达5000Wm-1K-1[4]。

2、石墨烯材料的应用

石墨烯的特殊性能意味着石墨烯及其衍生材料有着巨大的应用前景，已经或者未来将被使用在诸如电子信息、能源、环境保护、生物医药、航空航天等领域。

2.1石墨烯在电子信息领域的应用

石墨烯材料因其优异的电学性质和光学性质，将会在在电子信息领域发挥革命性的作用。

在过去的几十年中，硅基材料一直是电子信息产业的核心材料，但面临着难以进一步集约化、微型化的难题。石墨烯的出现，有望成为硅的代替品，电子信息领域也由“硅时代”进入“碳时代”[5]。一方面，石墨烯具有超高的电子迁移率，用石墨烯取代硅制造芯片，计算机处理器的运行速度将会快数百倍；石墨烯良好的导热性，允许计算机可以有更高的运行频率，同时消耗更少的能耗；同时也为未来电子产品的进一步微型化提供了可能。另一方面，石墨烯作为单原子层的二维材料，几乎是透明的，同时具有极佳的柔韧性，因此它非常适合作为柔性的、透明的电子产品的原料，比如可以卷曲的手机屏幕等，这将极大地改善人们的体验效果。

2.2石墨烯在能源领域的应用

石墨烯材料在能源领域的应用，主要有太阳能电池、锂离子电池、超级电容器[6]。

2.2.1太阳能电池：太阳能电池作为把太阳能转化为电能的装置，受到越来越多的关注。目前使用最广的主要是硅太阳能电池，但是制造成本高，且会带来严重的环境污染。石墨烯由于其优异的电化学性能，在太阳能电池方面具有广泛的应用前景。一方面，石墨烯材料的高透光性、载流子迁移率高、宽光谱范围等特性，能极大提高太阳能电池的转化效率；另一方面，在室温条件下，石墨烯性质稳定，保证了太阳能电池的稳定性。

2.2.2锂离子电池：锂离子电池是目前应用最广的二次电池，大多使用在在便携式电子设备中，近来逐渐被用于大功率的动力电池领域。石墨烯具有高的比表面积、sp2杂化的二维平面结构，这使得石墨烯具有最高的电子导电性，从而成为制备锂离子电池电极材料的最佳候选材料。目前的研究现状是将石墨烯与与硅基、锡基、钒系等其他材料进行复合，作为锂离子电池的电极材料，能极大提高锂离子电池的能量密度和充放电速率，但在使用寿命和稳定性方面存在问题，需要进一步的研究。

2.2.3超级电容器：超级电容器是一种新型的储能装置，具有高功率、相对高的能量密度、循环寿命长、安全性和环境友好性等特点。石墨烯的高比表面积、优异的电学性能和稳定的化学性能等特点，在超级电容器领域备受关注。Stoller等[7]以KOH化学改性的石墨烯作为电极材料，验证了石墨烯应用在超级电容器电极材料领域的可行性。石墨烯作为超级电容器的电极材料可以大幅提高电容值，同时也可以保证其发生柔性变形是电化学性质的稳定，因此柔性超级电容器具有很好的应用前景。

2.3石墨烯在环境保护领域的应用

环境污染是当今社会面临的重大挑战，尤其是空气污染和水污染会严重危害人们的健康。石墨烯材料在环境保护领域也可以起到相应的作用。石墨烯材料巨大的比表面积赋予其优良的吸附能力，尤其是对有机物吸附性更强，因此石墨烯有望成为继活性炭之后最有效、最广泛的吸附剂。同时，功能化石墨烯材料含有丰富的含氧基团，这些含氧基团能够高效地与重金属离子作用，可以应用于净化重金属离子污染的污水。此外，石墨烯还可以与金属、金属氧化物等构成复合材料，不仅对金属离子的吸附具有高度选择性，而且通过负载光催化材料，如TiO2，可以有效分解有毒、有害的有机物，在污水处理和空气净化中都可以发挥很大作用[8]。

2.4石墨烯在生物医药领域的应用

功能化石墨烯表面含有大量的活性基团，比如羰基、羧基、羟基及环氧基等，这些基团使石墨烯具有良好的水溶性及生物相容性，因此可以应用于生物医药领域[9]。

2.4.1药物载体：目前癌症的治疗手段主要为化疗和放疗，但是这两种治疗效果不佳且存在许多的副作用。石墨烯较大的比表面积和其衍生物表面丰富的官能团（环氧基、羟基、羧基）与抗癌药物结合形成的复合物通过修饰、控制颗粒的大小以及利用可透过血脑屏障等特点实现癌症药物的靶向治疗，是一个很有前景的材料。

2.4.2抗菌：人类滥用抗生素导致耐药性、超级细菌的产生，所以人类不得不从新的角度去发展抗菌类药物，不仅要提高抗菌效果，还要减小对人类及环境的危害。近年来，人们发现石墨烯及其衍生物与动物细胞具有很好的生物相容性，可以与细菌相互作用起到抗菌作用。石墨烯及其衍生物除了自身与细菌作用之外，石墨烯家族还可以充当抗菌药物的载体。

2.4.3检测与传感：目前利用石墨烯及其衍生物来制造电化学传感器和生物传感器以提高检测性能方面已经有了很大的进步。目前石墨烯以及极修饰的石墨烯复合材料已被提倡用于临床、环境等方面的检测，其中血糖测量用的最广泛，比起传统方法提高了检测的灵敏度。

2.5石墨烯在航空航天领域的应用

石墨烯材料在航空航天领域也有巨大的应用潜力。随着航空航天活动越来越频繁，对高性能的航空航天材料的需求越来越迫切；而且由于航空航天材料的使用环境和条件特殊，对其性能的要求更为苛刻[10]。石墨烯材料的优异性质，恰好可以满足这些要求。石墨烯具有优越的力学性能、热学性能、电学性能和阻隔性能，这些性能在航空航天领域都至关重要。石墨烯材料具有轻质、高强度的特点，可作为航天器的结构材料；石墨烯可以增强粉末高温合金，在提高其机械性能的同时改善其耐高温性能；石墨烯与其它材料复合，还可以将热、电和阻隔性能赋予材料，为材料的多功能创造机会。

3、结语

如上所述，石墨烯材料在诸多领域的应用已经取得很大进展，能够给这些领域带来巨大的进步，但相关研究大都处于实验室阶段，尚未达到成熟应用的水平。因此，石墨烯材料的实际应用还有很长的一段路要走。要想使石墨烯材料尽早地实现产业化，真正为人们所用，还要解决许多关键性的技术问题，这也是研究人员的目前的研究热点。相信随着研究的深入，技术的成熟，石墨烯材料的应用领域会更加广泛，人类社会将进入全新的“碳时代”。

[参考文献]：

[1] 杨常玲， 刘云芸， 孙彦平. 石墨烯的制备及其电化学性能[J]. 电源技术， 2010，34（2）：177-180.

[2] 韩同伟， 贺鹏飞， 骆英，等. 石墨烯力学性能研究进展[J]. 力学进展， 2011， 41（3）：279-293.

[3] 陈英良， 冯小波， 侯德东. 单层与双层石墨烯的光学吸收性质研究*[J]. 物理学报， 2013，62（18）：187301.

[4]张文毓， 全识俊. 石墨烯应用研究及进展[J]. 传感器世界， 2011， 17（5）：7-12.

[5]吴波. 石墨烯的研究现状及其在电子信息产业中的应用前景[J]. 中国玻璃， 2015（6）：27-30.

[6] 徐驰， 朱和国， XUChi，等. 石墨烯的制备及其在能源方面的应用研究进展[J]. 材料科学与工程学报， 2016， 34（2）：326-332.

[7] STOLLER M D， PARK S， ZHU Y， et al. Graphene-based ultracapacitors [J]. NanoLett， 2008， 8（10）： 3498-3502.

[8] 程梦婷， 刘倩， 刘稷燕，等. 石墨烯在环境有机污染物分析中的应用进展[J]. 环境化学， 2014， 1（10）：1733-1743.

应用材料篇7

【关键词】纳米材料；纳米技术；应用

有人曾经预测在21世纪纳米技术将成为超过网络技术和基因技术的“决定性技术”，由此纳米材料将成为最有前途的材料。世界各国相继投入巨资进行研究，美国从2000年启动了国家纳米计划，国际纳米结构材料会议自1992年以来每两年召开一次，与纳米技术有关的国际期刊也很多。

一、纳米材料的特殊性质

纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。

（一）力学性质

高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合frank-reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。

（二）磁学性质

当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55gb/cm2，在这情况下，感应法读出磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%，已不能满足需要，而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%，可以用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。目前巨磁电阻效应的读出磁头可将磁盘的记录密度提高到1.71gb/cm2。同时纳米巨磁电阻材料的磁电阻与外磁场间存在近似线性的关系，所以也可以用作新型的磁传感材料。高分子复合纳米材料对可见光具有良好的透射率，对可见光的吸收系数比传统粗晶材料低得多，而且对红外波段的吸收系数至少比传统粗晶材料低3个数量级，磁性比febo3和fef3透明体至少高1个数量级，从而在光磁系统、光磁材料中有着广泛的应用。

（三）电学性质

由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（simit）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成功研制出了室温下的单电子晶体管。随着单电子晶体管研究的深入进展，已经成功研制出由碳纳米管组成的逻辑电路。

（四）热学性质

纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如cr-cr2o3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。

（五）光学性质

纳米粒子的粒径远小于光波波长。与入射光有交互作用，光透性可以通过控制粒径和气孔率而加以精确控制，在光感应和光过滤中应用广泛。由于量子尺寸效应，纳米半导体微粒的吸收光谱一般存在蓝移现象，其光吸收率很大，所以可应用于红外线感测器材料。

（六）生物医药材料应用

纳米粒子比红血细胞（6～9nm）小得多，可以在血液中自由运动，如果利用纳米粒子研制成机器人，注入人体血管内，就可以对人体进行全身健康检查和治疗，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物等，还可吞噬病毒，杀死癌细胞。在医药方面，可在纳米材料的尺寸上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品纳米材料粒子将使药物在人体内的输运更加方便。

二、纳米技术现状

目前在欧美日上已有多家厂商相继将纳米粉末和纳米元件产业化，我国也在国际环境影响下创立了一（下转第37页）（上接第26页）些影响不大的纳米材料开发公司。美国2001年通过了“国家纳米技术启动计划（national technology initiative）”，年度拨款已达到5亿美圆以上。美国科技战略的重点已由过去的国家通信基础构想转向国家纳米技术计划。布什总统上台后，制定了新的发展纳米技术的战略规划目标：到2010年在全国培养80万名纳米技术人才，纳米技术创造的gdp要达到万亿美圆以上，并由此提供200万个就业岗位。2003年，在美国政府支持下，英特尔、蕙普、ibm及康柏4家公司正式成立研究中心，在硅谷建立了世界上第一条纳米芯生产线。许多大学也相继建立了一系列纳米技术研究中心。在商业上，纳米技术已经被用于陶瓷、金属、聚合物的纳米粒子、纳米结构合金、着色剂与化妆品、电子元件等的制备。

目前美国在纳米合成、纳米装置精密加工、纳米生物技术、纳米基础理论等多方面处于世界领先地位。欧洲在涂层和新仪器应用方面处于世界领先地位。早在“尤里卡计划”中就将纳米技术研究纳入其中，现在又将纳米技术列入欧盟2002——2006科研框架计划。日本在纳米设备和强化纳米结构领域处于世界先进地位。日本政府把纳米技术列入国家科技发展战略4大重点领域，加大预算投入，制定了宏伟而严密的“纳米技术发展计划”。日本的各个大学、研究机构和企业界也纷纷以各种方式投入到纳米技术开发大潮中来。

中国在上世纪80年代，将纳米材料科学列入国家“863计划”、和国家自然基金项目，投资上亿元用于有关纳米材料和技术的研究项目。但我国的纳米技术水平与欧美等国的差距很大。目前我国有50 多个大学20多家研究机构和300多所企业从事纳米研究，已经建立了10多条纳米技术生产线，以纳米技术注册的公司100多个，主要生产超细纳米粉末、生物化学纳米粉末等初级产品。

三、前景展望

经过几十年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生；用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用；分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。

纳米技术目前从整体上看虽然仍然处于实验研究和小规模生产阶段，但从历史的角度看：上世纪70年代重视微米科技的国家如今都已成为发达国家。当今重视发展纳米技术的国家很可能在21世纪成为先进国家。纳米技术对我们既是严峻的挑战，又是难得的机遇。必须加倍重视纳米技术和纳米基础理论的研究，为我国在21世纪实现经济腾飞奠定坚实的基础。整个人类社会将因纳米技术的发展和商业化而产生根本性的变革。

应用材料篇8

英文名称：Synthetic Materials Aging and Application

主管单位：广州合成材料研究院

主办单位：广州合成材料研究院

出版周期：双月刊

出版地址：广东省广州市

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种：中文

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本：大16开

国际刊号：1671-5381

国内刊号：44-1402/TQ

邮发代号：46-306

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1972

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应用材料篇9

【关键词】hpc 高强度 耐久性 节约材料

[正文]混凝土（由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合人造石材）造价较低，是土建工程结构中的首选材料，广泛的应用于工业与民用的土建工程、水利工程、地下工程、公路、铁路、桥梁等工程中。

普通的混凝土材料是由胶结材料（石灰、水泥）、细骨料（砂子）、粗骨料（石子）和水 按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的具有一定强度特性的人工建筑材料。过去，由于人们过分注重于混凝土的力学性能，把精力主要集中在如何提高混凝土的强度上，而用高压强度的比例关系来代表其性能的优劣，对混凝土的耐久性则不够重视，从而导致了部分工程结构的开裂，甚至崩塌，此外，由于普通混凝土材料本身的耐久性不高，致使混凝土建筑工程的维修费用急剧增大，所以如何延长混凝土材料的使用寿命，提高混凝土的性价比，发展新型高性能的混凝土材料势在必行。

一、高性能混凝土概述

混凝土技术经过多年的发展，现在新型外加剂和胶凝材料的出现使既有良好的工作性，又有优异的力学性能和耐久性能的混凝土的生产成为现实。高性能混凝土（High Performance Concrete），简称HPC。HPC的应用将对混凝土建筑施工技术和混凝土结构性能起重要作用，日益受到国际材料界和工程界的重视。

HPC组成材料包括水泥、粗细集料、多种矿物掺合料、水和超塑化剂，其组成和配比要比普通混凝土复杂，要求也高得多。HPC的优点体现在：

（1）由于HPC的高强（60Mpa～100MPa）和超高强（≥100MPa）特性，可使混凝土结构尺寸大大减少，从而减轻结构自重和对地基的荷载，并减少材料用量，增加使用空间，大幅度的降低工程造价。

（2）由于HPC具有高工作性，可以减轻施工劳动强度，节约施工能耗。

（3）HPC的高耐久性可增加对恶劣环境的抵御能力，延长建筑物的使用寿命，减少维修费用及对环境带来的影响，具有显著的社会和经济效益。

二、高性能混凝土的特性

1.新拌混凝土的工作性

新拌混凝土的工作性是一个综合指标，如流动性、可泵性、填充性、均匀性等。HPC要求新拌混凝土具有大流动性（坍落度20cm～25cm）及流动度经时损失小，以满足混凝土集中搅拌、运输、泵送、浇注的工艺要求。甚至在浇注时要求混凝土不振捣自流平，即好的填充性。最终得到均匀稳定的混凝土。这些要求是普通混凝土难以满足的。与普通混凝土相比，HPC的组分复杂，多种掺合料与超塑化剂配合使用，其目的是通过这些组分来调整性能。其中最关键的技术之一是超塑化剂及其组成。单一成分的超塑化剂（如萘系和三聚氰胺系高效减水剂）虽然对水泥浆有强的分散作用，减水率高达18以上，但并不能满足HPC对工作性的全部要求。因为单一成分的超塑化剂（SP）难以解决坍落度损失、离析分层等问题。因此，必须将高效减水剂与缓凝剂、引气剂、稳定剂等组成复合超塑化剂（CSP）才能较全面满足HPC对工作性的要求。

2.硬化混凝土的性能

现代建筑向高层化、大跨度方向发展，因此促进了高强HPC的研究和开发。在高层建筑中，混凝土强度是对应于柱子的轴力。可以说建筑物的层数是由所使用的混凝土强度来决定的。25～30层的建筑物要使用强度标号C35～C45的混凝土，30～35层要C45～C50，更高层的建筑就需要更高强的混凝土，如60层需用100MPa。目前建筑物设计和施工以30～35层（高度约100m）居多。因此，更高强度的HPC是目前研究和今后发展的方向，而大量使用的强度标号是C40混凝土。在此情况下，配合比设计可以参照普通混凝土的方法，但是主要组成材料和性能应满足HPC的要求。HPC可能比普通混凝土要耐久得多，这是因为在设计配合比时，就考虑到耐久性问题。特别是早期下沉和硬化收缩小、干缩小、水化放热低，因而提高了混凝土抗裂缝能力，无初始结构缺陷。硬化后的混凝土密实、渗透性低。这些都使混凝土抵抗外部因素的能力得到提高，最终得到耐久性好的混凝土。

三、高性能混凝土的应用与研究

每年工程上混凝土的用量非常之大，工程规模大、耗资大、应用范围广，作为现代工程主要材料的地位依然不被撼动。纵观混凝土技术的发展进程，其发展主要遵循复合化、高强化、高性能化三大技术路线长期以来，人们过分注重于混凝土的力学性能，主要集中在提高混凝土的强度上，以搞压强度的比例关系来代表其性能的优劣，而对影响混凝土耐久性则重视不够，从而导致了许多工程结构的开裂，甚至崩塌。例如，1980年3月，北海Stavanger近海钻井平台Alexander Kjell号突然破坏；乌克兰境内的切尔诺贝利核电站的泄漏；日本的一些钢筋混凝土桥梁，投入不到20年因不能使用而被炸毁；辽宁盘锦辽河大桥的断毁等等。此外，由于混凝土耐久性不高，致使混凝土工程的维修费急剧增大。如何延长混凝土的使用寿命，发展高性能混凝土势在必行。

2001年10月用高性能混凝土成功浇捣的航站楼工程第一块大面积楼板，为浇筑量约8003m的主楼南区二层楼板。该楼板呈长条型，宽约20m，长约80m，厚500mm，浇筑前沿楼板长度方向由南往北布置2条施工泵管，分别提供泵送混凝土。施工浇筑时，投入混凝土生产线2条、混凝土搅拌车22台、混凝土泵机2台，施工用时14h，施工过程顺利。其后，在检查认可了这种新型混凝土抗裂性以及总结了它的施工养护经验的基础上，陆续浇捣了其它的大面积楼板，整个航站楼施工补偿收缩纤维混凝土总量超过4万方。经检验，所有应用补偿收缩纤维混凝土施工的楼板强度均达到设计要求，没有发现任何明显的肉眼可见裂缝，抗裂效果得到各方认可和好评。

随着高性能混凝土的优越性不断地得到认可，混凝土应用技术的进步，城市建设速度的加快，高性能混凝土获得了迅速发展。高性能混凝土在实际工程中获得了越来越广泛的应用，尤其是在高层建筑、大跨度桥梁、海上采油平台、矿井工程、海港码头等工程中的应用日益增多。

四、高性能混凝土的发展前景

随着HPC的开发和应用，建筑对生态环境产生的影响正引起社会的关注。建筑物在建造和运行的过程中需消耗大量的自然资源和能源，并对环境产生不同程度的影响。有专家指出，作为建筑工业主要原料的水泥，实际上是一种不可持续发展的产品。因此，高性能混凝土的技术核心是在限制水泥用量以获得混凝土高性能的同时，坚持其可持续性的发展原则。

在节材方面，如果能够将目前使用的钢材和混凝土提高一个强度等级，则可以获得明显的经济效益和社会效益。粗略计算，到2010年，仅通过推广应用高强钢和高性能混凝土，就可节省大量建设资金并且同时产生丰厚的间接经济效益。另外，采用高强材料，可以提高施工作业效率，提高建筑质量，延长使用年限，减少维护使用费用，解决了建筑结构中肥梁胖柱问题，这样不仅能增加建筑使用面积，增大建筑使用空间，也可以使结构设计更加灵活，提高建筑使用功能。推广应用高强钢和高性能混凝土，在建设阶段可以节约钢材和混凝土，减少资源和能源的消耗量，进而减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体和废渣的排放。

任何新技术、新材料的发展，都需要经历漫长的、反复的过程。在需要克服的诸多障碍中，首先是人们的观念和认识。当前我国正处于基础设施建设的高潮，对于HPC的发展应该是一个难得的机遇。当然，任何发展迅速的新技术，都必定给相关的业界带来显著的效益。

应用大掺量粉煤灰混凝土和大掺量矿渣混凝土发展HPC是最可行的途径，因为它不仅能够提高混凝土的品质，还能有效地降低生产成本。在人们对发展HPC取得共识的基础上，注重提高骨料品质，并将大掺量粉煤灰混凝土和大掺量矿渣混凝土恰当地用于我国的基础设施建设，不仅有利于混凝土业的可持续发展，对整个国民经济建设的可持续发展都会发挥一定的促进作用。HPC的研究与应用在短短的十几年内发展很快，现在采用高效减水剂和硅粉，利用普通工艺即可很方便地配制出高强混凝土。

据报道，日本正在研制使用寿命在500年以上的超高耐久性混凝土。目前一些超高强预应力混凝土结构甚至已经可以用来代替钢结构。我国在最近几年中胭脂路超高性碱渣混凝土、沸石粉混凝土、高强粉煤灰混凝土、铁（硫）绿酸盐水泥混凝土、230MPa矿物集料混凝土、200MPa超高强钢纤维混凝土、92MPa抗冲耐磨混凝土等第一系列HPC。在保塑剂的研制方面也有进步。

五、结语

大力开展高性能混凝土的研究和应用具有重要意义，为更好的推广应用，设计人员必须及时地掌握规范，正确理解与应用，跟踪新技术的发展，而对于施工人员，必须全面掌握混凝土的技术要点，不能照搬普通混凝土的施工与养护方法，对于监理人员，必须深入理解规范、灵活运用规范，同时，相应的国家规范也必须进行适当的修改，以利于促进高性能混凝土的应用。

参考文献

[1]普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准（JTJ52-2006）[S].北京：中国建筑工业出版社. 2006

[2]刘泽渊.论科学技术与发展[M]. 大连：大连理工大学出版社，1997.

[3]孙振平.绿色高性能混凝土与建筑工程材料的可持续发展[J].北京：建筑材料学报，1（3）：278-283.

[4]张长清.混凝土材料的环境资源问题和对策[J]. 建筑技术开发，27（3）：6-8.

[5]李湘州.21世纪混凝土技术展望[J]. 山西建材，2000（1）：35-38.

[6]邢振贤.再生混凝土的基本性能研究[J]. 华北水利水电学报，19

（2）：30-32.

应用材料篇10

【关键词】外墙保温；聚苯板；挤塑板

外墙保温除使用无机类保温材料岩棉隔热板，珍珠岩保温块外，近年来有机类保温技术在西北地区大量推广。在墙体保温过程中，从节能效果，增加室内使用面积，使用安全性方面，外墙外保温优越于外墙内保温和外墙夹心保温，主要的外墙有机类保温材质有三种，①聚笨板EPS材质②挤塑板XPS材质③聚氨脂、聚苯颗粒保温浆料。那么，在外墙外保温这三种材质中，如何做法能够达到优异的保温性能和优异的耐侯性及使用的适用性呢，下面从几个方面探讨一下。

1 材质的性能

1.1 单体导热系数

聚氨酯材料的保温性能最为优异，其导热系数为0.022W/m•k；EPS(聚苯板)的导热系数为0.042 W/m•k；XPS(挤塑板)的导热系数为0.028 W/m•k；聚苯颗粒保温浆料的导热系数为0.059 W/m•k。[1]

1.2 分组导热性能

聚氨酯、聚苯颗粒保温浆料喷涂在外墙面上，形成整体，补充外墙的保温性能，缓解热量释放，解决了外墙保温的“热惰性”问题。该系统的热工性能是实现65%建筑节能标准最优异的选择。聚氨酯是喷涂在墙面上的可以实现材料本身热阻100%的保温性能。

EPS、XPS保温是块料粘贴在墙面上，由于有缝隙的存在，保温能力有所损失，只能完成材料本身热阻的70-80%的保温性能。

2 构造设计

2.1 聚氨酯、聚苯颗粒保温浆料是采取聚氨酯通过高压喷涂在外墙面上，由于聚氨酯的特性，容易与其他基材黏结，是天然的胶黏材料，具有极强的附着力，又是100%附着外墙面上，是无空腔与墙体黏结。特别是高层建筑抵抗负风压是很有利的。聚氨酯喷涂发泡后，在外表面产生一层薄膜层(硬壳)，不仅使聚氨酯有很好的保温性能，也是一种很好的防水层，通过喷一层界面剂，再复合(抹)聚苯颗粒保温浆料，使二者很好的黏结，聚苯颗粒保温浆料不仅作为补充保温层，而且也是聚氨酯抗老化的保护层，因为抹25mm厚，又有一定的水泥强度，所以使保温层增强了外力的抗冲击能力。在聚苯颗粒保温浆料上，再复合一布两涂聚合物砂浆和耐碱玻纤网格布，增强了外墙表面的平整度，易涂刷涂料或粘结饰面瓷砖，而且这一层又有很好的防水功能，使外墙保温结构不会因浸水膨胀而破坏，影响保温性能和表面的装饰效果。

2.2 EPS(聚苯板)外墙外保温采用粘贴的方式(也有加锚栓辅助锚固的)固定在基层墙体上，然后在保温板上抹抹面砂浆并将增强网铺压在抹面砂浆中。

通常采用纯点粘或筐点粘，采用纯点粘时，该体系存在整体贯通的空腔。即便是筐粘，由于必须留有排气孔，每块板的空腔通过排气孔及板缝仍是贯通的，当建筑物垂直度偏差通过粘结点粘结砂浆厚度来调整时，特别是墙体偏差较大时，空腔的大小是不确定的，该体系存在整体贯通的空腔正负风压对保温隔热墙面进行挤或拉，也易造成板缝处开裂，极端情况下负风压甚至会将保温板掀掉。EPS(聚苯板)外墙外保温，从保温隔热材料的因素来讲,EPS保温板在自然环境中的自身收缩变形时间长达60天，由于在自然环境条件下42天或60℃蒸汽养护条件下5天的自身收缩变形已完成99%以上。[1]从受力状况看，应用于外保温的聚苯板通常采用点粘法，粘结面积40%，而聚苯板本身具有受力变形性，必然会发生徐变，短期或许不会发生严重事故，但长期的变形将导致受力的失衡从而引发开裂甚至脱落。整个面砖层是粘贴在抹面砂浆复合玻纤网形成的抗裂层上，而与基层没有任何连接，面砖荷载不能传到结构上，存在面砖层及抗裂层整体脱落的危险。

2.3 XPS外墙外保温挤塑聚苯板具有良好的保温防水性，由于其强度较高变形应力大、表面光滑、疏水难以粘接等原因，主要用于屋面及地面±0.0以下墙面的保温。在基层墙体外墙抹水泥砂浆找平，进行黏结，打锚栓，打磨、抹面等工序。系统做法要求每平方米不得少于5个锚栓，一块600×600的板面，在四角上每角一个，相邻锚固，在板中再打一个或两个锚栓。[2]

3 从安全防火方面

3.1 聚氨酯具有质量轻、导热系数低、耐热性好、耐老化、容易与其他基材黏结、燃烧不产生溶滴等优异性能，

3.2 EPS(聚苯板)外墙外保温存在整体连通的空气层，火灾时很快形成“引火风道”使火灾迅速蔓延。聚苯板外墙外保温体系在高温辐射下很快收缩、熔结，在明火状态下发生燃烧，也就是说在火灾发生时(有明火或较高的热辐射)，聚苯板外墙外保温体系将很快遭到破坏。从这个意义上说在聚苯板外保温体系面层粘贴面砖的做法是非常危险的，火灾状态下聚苯板在受热后严重变形，使面砖饰面层丧失依托，引起面砖层整体脱落造成人员伤害。

3.3 挤塑板是利用可发性聚苯乙烯作为主要原料，添加发泡剂，通过加热挤压成型的。在生产过程中，直至出现成品，发泡剂(发泡剂是易燃物质)的残留还存在。这样就存在着两个危险的问题，一是挤塑板上墙后，由于发泡剂有残留量，夏季外墙表面温度高达60-70℃，受高温影响，继续发泡，造成外表面破坏；二是由于发泡剂有残留量，是可燃物质。

4 其它

4.1 聚氨酯材料整体附着的墙面上，有很好的柔韧性，表面不易开裂、粉化，温度变形小，不易导致系统破坏，因为聚氨酯的导热系数为0.022 W/m•k，聚苯颗粒保温浆料的导热系数是0.059 W/m•k，二者导热系数相差2.7倍，这样也不会因温差变形而导致面层破坏。与传统外抹相同，保温层厚度较难控制。

4.2 EPS保温板在自然环境条件下42天或60℃蒸汽养护条件下5天后再上墙。养护时间不够，造成上墙后继续收缩，且收缩应力均集中在板缝处。另外，保温板在昼夜及季节变化发生热胀冷缩、湿胀干缩时也会在板缝处集中产生变形应力,该类体系板间裂缝是比较常见的现象。由于变形开裂，造成工程隐患。

4.3 挤塑聚苯板密度大、强度高，自身变形及温差变形产生的变形应力也大，对板缝处进行挤或拉，与膨胀聚苯板相比更易造成板缝处开裂。需要在基层墙体外墙抹水泥砂浆找平，增加了工序，进行黏结，打锚栓，打磨、抹面等工序效率低。而且在施工中，技术和质量很难控制，操作人员能否实现工艺要求的标准是难以控制的；黏结层的黏结面要到达40%，又如何的来控制和测量，由于黏结面隐藏在板子后面，又不能掀开板子来检查，只能听信操作人员的，然而操作人员的责任心有多少，那是无从考察的。由于是点粘结法，在打锚栓时，无法来确保每个锚栓都打在黏结灰面上，只能是估量。如果锚栓打在空腔部位上，就失去了打锚栓的意义。本身打锚栓的布点方法就有问题。从锚栓布点的位置上看，显然都是打在空腔部分上，基本上不起到什么作用。再加上打在空心砌块的墙体上，就更没有什么意义了。因而挤塑聚苯板应用于实心砖墙或纯剪力墙上是可行的，如果是其它形式的填充墙就要避免使用。

5 结语

本文从材质、构造、防火和施工安全方面系统地分析了三种材质外墙保温的优缺点，有利于在以后的工程应用中合理使用，达到节能、安全、质量保证的效果，为外墙保温的使用起到积极推动作用。

参考文献

[1]建设部科技中心科技发展促进中心，北京振利高新技术公司.外墙外保温应用技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，2005