導(dǎo)語：如何才能寫好一篇納米復(fù)合材料發(fā)展前景，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞 蒙脫石；納米復(fù)合材料；非金屬粘土礦物

中圖分類號：TQ327.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）15-0017-01

納米是長度單位（Nanometer，nm），原稱“毫微米”，1 nm=10-9 m，即十億分之一米，一只乒乓球放在地球上就相當(dāng)于將一納米直徑的小球放在一只乒乓球上。納米粒子通常是指尺寸在1 nm～100 nm之間的粒子。納米效應(yīng)為實際應(yīng)用開拓了廣泛的新領(lǐng)域。利用納米粒子的熔點低，可采取粉末冶金的新工藝。調(diào)節(jié)顆粒的尺寸，可制造具有一定頻寬的微波吸收納米材料，用于電磁波屏蔽、隱形飛機(jī)等。納米銀與普通銀的性質(zhì)完全不同，普通銀為導(dǎo)體，而粒徑小于20 nm的納米銀卻是絕緣體。金屬鉑是銀白色金屬，俗稱白金；而納米級金屬鉑是黑色的，俗稱為鉑黑。納米粒子具有很高的活性，例如木屑、面粉、纖維等粒子若小到納米級的范圍時，一遇火種極易引起爆炸。納米粒子是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，易于自發(fā)地凝聚以降低其表面能，因此對已制備好的納米粒子，如果久置則需設(shè)法保護(hù)，例如保存在惰性空氣中或其他穩(wěn)定的介質(zhì)中以防止凝聚。

納米材料是物質(zhì)以納米結(jié)構(gòu)按一定方式組裝成的體系。它是納米科技發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是納米科技最為重要的研究對象。納米技術(shù)被公認(rèn)為21世紀(jì)最具有發(fā)展前途的科學(xué)之一，納米材料也被人們譽為21世紀(jì)最有前途的材料。由于納米材料本身所具有的特殊性能，使其能夠廣泛應(yīng)用于化工、紡織、軍事、醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域。本文闡述了蒙脫石/高聚物納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展，并對其發(fā)展前景加以展望，期望對其深層次的加工應(yīng)用有所幫助。

1 納米材料的分類

納米材料有多種分類方式，按其維數(shù)可分為：零維的納米顆粒和原子團(tuán)簇，一維的納米線、納米棒和納米管，二維的納米膜、納米涂層和超晶格等；按化學(xué)成分可分為：納米金屬，納米晶體，納米陶瓷，納米玻璃以及納米高分子等；按材料物性可分為：納米半導(dǎo)體材料，納米磁性材料，納米非線性光學(xué)材料，納米鐵磁體材料，納米超導(dǎo)體材料，以及納米熱電材料等；按應(yīng)用可分為：納米電子材料，納米光電子材料，納米生物醫(yī)用材料，納米敏感材料，以及納米儲能材料等；按照材料的幾何形狀特征，可以把納米材料分為：①納米顆粒與粉體；②碳納米管與一維納米線；③納米帶材；④納米薄膜；⑤中孔材料（如多孔碳、分子篩）；⑥納米結(jié)構(gòu)材料；⑦有機(jī)分子材料。

2 納米礦物資源的研究意義

納米礦物材料具有優(yōu)良的物理性能和化學(xué)性能，這是一般礦物材料所無法比擬的。如聚合物/粘土礦物納米復(fù)合材料具有獨特的分子結(jié)構(gòu)特征和表觀協(xié)同效應(yīng)，既表現(xiàn)出粘土礦物優(yōu)良的力學(xué)性能又體現(xiàn)了聚合物優(yōu)異的阻隔性能。非金屬納米礦物材料的科學(xué)研究價值和應(yīng)用前景主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1）非金屬納米礦物是替代人工合成納米材料的絕佳資源。

2）非金屬納米礦物成因的研究成果可為人工合成納米材料提供有益的借鑒。

3）非金屬納米礦物資源的研究有助于深化人們對納米材料的認(rèn)識。

4）非金屬納米礦物資源的研究具有重要的地質(zhì)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)意義。

3 蒙脫石/聚合物納米復(fù)合材料發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 聚合物基納米復(fù)合材料

把納米材料用于添加改性塑料，可以開發(fā)出各種新型的功能復(fù)合材料。聚合物基納米復(fù)合材料通?？煞譃?類：有機(jī)/有機(jī)型納米復(fù)合材料、有機(jī)/無機(jī)混雜物型納米復(fù)合材料、有機(jī)/無機(jī)粒子型納米復(fù)合材料。

3.2 蒙脫石/聚合物納米復(fù)合材料的制備

能夠在納米復(fù)合材料中得到應(yīng)用的蒙脫石屬于層狀硅酸鹽礦物，它是非金屬粘土礦物膨潤土的主要成分。用蒙脫石填充高聚物可以制得蒙脫石/聚合物納米復(fù)合材料，其合成方法——插層復(fù)合法根據(jù)復(fù)合方式的不同可以分為插層聚合法和聚合物插層法兩大類。按照聚合反應(yīng)類型的不同，插層聚合又可以分為插層縮聚和插層加聚兩種類型；聚合物插層法也可以分為溶液插層和熔融插層兩種。

此外，聚合物基納米復(fù)合材料的其它制備方法還有直接分散法、溶膠-凝膠法、原位生成法等等。這些方法的綜合運用為新型納米復(fù)合材料的開發(fā)及應(yīng)用開辟了廣闊的前景。

4 蒙脫石/聚苯乙烯納米復(fù)合材料開發(fā)前景

陳燕丹等用含雙鍵的酰胺-胺化合物作為插層劑制得改性的有機(jī)蒙脫石，與苯乙烯具有較好的相容性，使得二者界面相互作用大大提高。在此基礎(chǔ)上聚苯乙烯于熔融狀態(tài)下可以插層進(jìn)入有機(jī)蒙脫石，形成蒙脫石/聚苯乙烯納米復(fù)合材料，其力學(xué)性能和熱性能與純聚苯乙烯及常規(guī)填充聚苯乙烯相比都有提高。林蔚等以十六烷基三甲基溴化銨改性鈉基蒙脫石與聚苯乙烯熔融插層，制備了無機(jī)-有機(jī)納米復(fù)合材料，通過分析得到其力學(xué)性能、耐熱性、阻燃性及抗溶性均勻所提高。黎華明等將間規(guī)聚苯乙烯和尼龍6/改性蒙脫石納米復(fù)合物共混制得的復(fù)合材料經(jīng)DSC、DMA、WAXD等測試可知蒙脫石對聚合物基體的增強效果明顯。

說明蒙脫石的加入能引入氫鍵和強極性作用，使分子鏈的柔性降低，聚合物分子堆砌密度增大，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高，材料斷面形貌得到改善，提高了復(fù)合材料的綜合性能，達(dá)到增強增韌的目的，從而顯示出對聚合物基粘土納米復(fù)合材料研究的重要科學(xué)意義。今后期望能夠繼續(xù)提高復(fù)合材料的抗沖擊性和耐熱性能，制得高性能的蒙脫石/聚苯乙烯納米復(fù)合材料，進(jìn)一步開拓其應(yīng)用領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1]李青山.乙烯基共聚物/蒙脫石納米復(fù)合材料研究[D].東華大學(xué)，2004：1-9.

[2]曹明禮，等.非金屬納米礦物材料[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：40-46.

[3]漆宗能，等.聚合物/層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料理論與實踐[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：5-12.

[4]陳燕丹，等.新型嵌入改性膨潤土/聚苯乙烯雜化納米材料[J].福建師范大學(xué)學(xué)報，2000，16（3）：60-64.

[5]李同年，等.聚苯乙烯-蒙脫土插層復(fù)合材料的制備與性能[J].塑料工業(yè)，2000，28（2）：33-35.

篇2

關(guān)鍵詞：納米材料；納米尺度；阻燃材料

中圖分類號：TB383.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）02-0179-02

當(dāng)前，塑料、橡膠和纖維等聚合物應(yīng)用十分廣泛，但其易燃性給其使用和推廣造成了一定的影響。阻燃材料盡管在一定程度上起到了阻滯燃燒、延緩火災(zāi)蔓延、爭取逃生和救援時間等積極的作用，但也在力學(xué)性能、性價比、環(huán)境污染等方面存在不足。隨著納米材料在力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等多個領(lǐng)域的應(yīng)用，納米技術(shù)和納米材料顯現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。納米阻燃材料的研制和發(fā)展有利于克服和改進(jìn)傳統(tǒng)材料的缺點，蘊含著巨大的社會效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 納米材料簡介

納米材料是指在結(jié)構(gòu)上具有納米尺度及其相應(yīng)功能特征的材料，1納米為十億分之一米，納米尺度一般是指1～100 nm。材料的結(jié)構(gòu)和粒徑進(jìn)入納米尺度范圍時，就表現(xiàn)出表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等多種特殊效應(yīng)，從而使材料表現(xiàn)出多種奇特的功能。納米材料按照材質(zhì)分類，可以分為納米金屬材料、納米非金屬材料、納米高分子材料和納米材料。納米技術(shù)和多種材料的結(jié)合，大大改變了材料的綜合特性，為進(jìn)一步優(yōu)化材料的功能提供了有力的技術(shù)支持。

2 阻燃材料的分類和要求

阻燃材料可分為無機(jī)和有機(jī)、含鹵和無鹵等多種類型。無機(jī)主要指氫氧化鋁、氫氧化鎂、硅系、三氧化二銻等阻燃材料體系，有機(jī)主要以鹵系、氮系和磷系為主，它們通過復(fù)配或者反應(yīng)得到形成添加型或者反應(yīng)型復(fù)合材料，進(jìn)而起到阻燃作用。相比較而言，無機(jī)阻燃材料具有低成本，熱學(xué)性能好，燃燒時有毒氣體少等優(yōu)點，但是它們也具有機(jī)械性能差、填充量大且與基材相容性差等缺陷。有機(jī)型阻燃材料具有阻燃性能好，與基材相容性好，填充量小等優(yōu)點，但是具有燃燒時發(fā)煙量大且產(chǎn)生有毒氣體等缺陷。因此發(fā)展低煙、低毒、無鹵、物理機(jī)械性能優(yōu)越等環(huán)保型阻燃材料成為一直以來重要的研究課題，納米技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為解決上述阻燃材料的現(xiàn)有缺陷提供了可能。研究表明，納米阻燃材料應(yīng)滿足下列要求：第一，材料應(yīng)符合環(huán)保要求，燃燒時產(chǎn)生的毒性氣體少。第二，材料應(yīng)具有功能性強、阻燃效率高等特點，同時應(yīng)克服傳統(tǒng)阻燃材料機(jī)械物理性能方面的現(xiàn)有缺陷，拓展材料應(yīng)用范圍。第三，降低綜合成本，增強材料的性價比。

3 納米阻燃材料的類型

將傳統(tǒng)的阻燃劑顆粒細(xì)化到納米級應(yīng)用到相關(guān)材料中即可獲得納米阻燃材料。納米技術(shù)的應(yīng)用、納米級顆粒的獲得以及納米尺度所表現(xiàn)出來的特有的多種效應(yīng)大大增強了阻燃劑和材料間的相容性，一定程度上減少了阻燃劑的應(yīng)用量，同時也提高了阻燃性能，提升了阻燃材料的性價比。目前，已研制的常用納米阻燃復(fù)合材料大致有以下幾種。

3.1 聚合物粘土納米材料

粘土納米阻燃材料涉及陽離子粘土礦物蒙脫石、陰離子粘土礦物層狀雙金屬氫氧化物、非離子型粘土礦物高嶺石等原料，借助插層方法修飾，獲得對聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚丙烯（PP）等有效的復(fù)合阻燃材料。粘土類阻燃劑的層狀硅酸鹽中含有炭化層，在高溫下能夠俘獲一些自由基，在改變了材料力學(xué)性能的同時，也提高了材料的阻燃性能，還避免了添加鹵系阻燃劑后燃燒時發(fā)煙量大、產(chǎn)生腐蝕性和毒性氣體等缺陷?；馂?zāi)時，硅酸鹽碳化層減緩了材料燃燒時揮發(fā)物逸出的速度從而使得粘土類納米材料在凝聚相分解過程中揮發(fā)物的溢出率低。

3.2 納米氫氧化鎂阻燃材料

納米級氫氧化鎂阻燃材料的阻燃性、發(fā)煙量與基材的相容性等性能要優(yōu)于微米級的氫氧化鎂阻燃材料的相應(yīng)性能。在一定劑量下，納米級氫氧化鎂阻燃體可以達(dá)到UL94標(biāo)準(zhǔn)的V-0級。金屬氫氧化物本身優(yōu)勢明顯，關(guān)鍵是添加量要比較大，通常在60%以上，而高填充量對阻燃材料的物理機(jī)械性能影響較大，而納米技術(shù)正好能很好地解決阻燃劑和基體間的分散性和相容性的問題，兩種技術(shù)的結(jié)合大大提升了氫氧化鎂阻燃劑的應(yīng)用和阻燃后材料的阻燃性能。納米氫氧化鎂阻燃材料具有無鹵、低煙、無毒、無滴落、耐酸、穩(wěn)定性好、分解溫度高、不腐蝕設(shè)備等多種優(yōu)異性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.3 納米碳酸鈣類復(fù)合材料

用錫酸鋅包覆納米碳酸鈣粉體并應(yīng)用到聚氯乙烯（PVC）中，得到40～60 nm的產(chǎn)品粒徑，減少了增塑劑在PVC中的用量，提高了產(chǎn)品的加工性能，再加上硬質(zhì)PVC本身的高含氯量和高阻燃性，極限氧指數(shù)（LOI）可以達(dá)到45%，獲得了優(yōu)良的阻燃復(fù)合材料。經(jīng)過甲基丙烯酸處理的納米碳酸鈣/聚苯乙烯（PS）原位復(fù)合材料粒徑也在

100 nm以內(nèi)，也具有較好的阻燃性能。此外也可以應(yīng)用脂肪酸、鈦酸酯偶聯(lián)劑以及納米碳酸鈣經(jīng)過表面處理得到聚丙烯/納米碳酸鈣復(fù)合材料，經(jīng)過實驗和應(yīng)用，都在保持較好阻燃性能的基礎(chǔ)上，材料的力學(xué)性能方面得到了很大的改善，材料的抗沖擊強度也有所提高。

3.4 納米級氧化銻阻燃材料

納米級氧化銻阻燃PVC材料的阻燃性能高，發(fā)煙量低，其性能優(yōu)于傳統(tǒng)的PVC材料的相應(yīng)性能，而且適合用于紡織品中。納米級氧化銻顆用量少， 而且不會阻塞機(jī)器的噴絲孔， 使得紡織品能夠阻燃。另外，納米級的氧化銻材料的比表面積很大，對一些紡織品的滲透性能好，具有很強的粘附力，由此形成的紡織材料還具有很好的耐洗牢度，不易褪色。納米氧化銻具有成本低，平均粒度小，在聚酯材料中分散均勻，相容性好等優(yōu)點。

3.5 EVA/二氧化硅納米復(fù)合材料

納米二氧化硅改性的聚合物已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，原因是經(jīng)過納米化和改性，所獲得的納米復(fù)合材料具有質(zhì)輕、高強度、高韌性等多種優(yōu)點。EVA類納米復(fù)合材料中納米填充層在內(nèi)層聚合物外面形成一層隔離層，從而強化了炭化過程，材料降解過程延長，用錐形量熱計測量出的熱釋放速率峰值極低，阻燃性能較傳統(tǒng)阻燃材料有大幅提高。在力學(xué)性能方面，研究表明，EVA/二氧化硅復(fù)合材料中的體積填充分?jǐn)?shù)為4%時，復(fù)合材料的拉伸強度最高，約為基體的兩倍，這也充分顯現(xiàn)出了納米技術(shù)在提升復(fù)合材料的物理機(jī)械性能方面的重要作用。

4 納米阻燃材料制備工藝進(jìn)展

納米材料的制備方法主要有以下幾種。

①溶膠―凝膠法。溶膠―凝膠法是制備納米材料比較普遍的制備方法。其流程是：將金屬氧化物或金屬鹽溶于水中，通過水解反應(yīng)后，形成溶膠狀納米級微粒，再將溶劑蒸發(fā)，之后形成凝膠物體。這樣就形成了有機(jī)聚合物與無機(jī)分子相互滲透，具有多層有序結(jié)構(gòu)的阻燃材料。該方法化學(xué)反應(yīng)溫和，無機(jī)成分和有機(jī)成分相互摻混，結(jié)構(gòu)緊密，但也存在凝膠干燥時易出現(xiàn)材料收縮脆裂等缺點。

②共沉淀法。共沉淀法是指先期形成的無機(jī)納米粒子與有機(jī)聚合物混合沉淀形成阻燃材料的方法。這種方法中，納米粒子與材料合成分開制作，納米粒子的尺寸與結(jié)構(gòu)可以很好的控制，同時納米粒子在聚合物中均勻分布，綜合性能好。但該方法中納米粒子易團(tuán)聚，均勻分散納米微粒是最大難題。共沉淀法可分為溶液共沉淀法、乳液共沉淀法與熔融共沉淀法等多種方式。

③插層法。插層法的流程是將納米微粒制成層狀，再將其插入有機(jī)聚合物層之間，導(dǎo)致二者達(dá)到納米級復(fù)合。這類方法有聚合插層法、熔融插層法及溶液插層法等類型。

④原位共聚法。原位共聚法是指將納米粒子均勻分散在溶液中，再借助加熱、輻射等手段，使聚合物與納米粒子之間發(fā)生聚合等一系列反應(yīng)，最后得到納米級分散的阻燃材料。該方法得到的阻燃材料具有粒子納米特性好，層間焓熵勢壘低等優(yōu)點。

⑤原位自組裝法。原位自組裝法是指利用聚合物分子與納米粒子間的分子間力、層間靜電力等作用，在原位進(jìn)行自組裝，生成無機(jī)主晶核，最后聚合物再將生成的晶體包圍在內(nèi)。這種方法合成雙羥基納米復(fù)合物比較有利，納米相能有序分布。

5 納米阻燃材料的展望

在阻燃劑領(lǐng)域中，無機(jī)添加型阻燃劑應(yīng)用最早，用量最大。如銻系、鋁系、磷系、硼系阻燃劑等等。但目前主要存在阻燃劑和基材相容性差和對物理機(jī)械性能影響較大等問題。研究表明納米技術(shù)的利用可以提高塑料制品的阻燃性以及機(jī)械性能，加強纖維制品的阻燃性以及抗靜電能力，加強橡膠制品的阻燃性以及減少其燃燒時的有毒氣體的釋放和發(fā)煙量。納米阻燃材料可以在發(fā)揮無機(jī)類阻燃材料低鹵或無鹵、低煙、低腐蝕等優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，借助納米技術(shù)大大提高無機(jī)類阻燃材料的綜合性能。

此外納米阻燃材料也將在提高材料的熱穩(wěn)定性、減少材料在使用中的團(tuán)聚、增強阻燃劑和材料間的用量、粒徑、層狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和復(fù)配、優(yōu)化材料的儲運和添加過程、提升材料的阻燃效果、促進(jìn)材料的多功能化等方面得到進(jìn)一步發(fā)展。在納米阻燃復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)及形成機(jī)理、材料的阻燃機(jī)理細(xì)節(jié)等基礎(chǔ)理論方面加強研究，不斷加速發(fā)展朝陽的納米阻燃材料事業(yè)，有利于相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的順利實現(xiàn)和拓展。

綜上所述，納米阻燃材料具有阻燃性能好，環(huán)保效果好，并且燃燒時放出的有毒氣體少，填充用量少，產(chǎn)品趨于多功能化發(fā)展的特點，可廣泛應(yīng)用于汽車、航空、電子家電等多個行業(yè)，具有很大的發(fā)展空間。但是納米阻燃材料的發(fā)展，仍有很多亟待解決的實際問題，如納米粒子形態(tài)的控制、納米粒子分布工藝以及多功能化的統(tǒng)一等。相信隨著高分子材料科學(xué)與工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，隨著納米技術(shù)的出現(xiàn)、應(yīng)用和快速發(fā)展，納米阻燃材料研究必將會取得長足的進(jìn)步，為更好地保護(hù)人民生命財產(chǎn)安全提供堅實的物質(zhì)技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 歐育湘，陳宇，王筱梅.阻燃高分子材料[M].北京：國防工業(yè)出版社，2001.

篇3

關(guān)鍵詞：石墨烯-銅復(fù)合材料；輻照損傷；位錯

自2004年英國Manchester大學(xué)的Novoselov等[1]首次用機(jī)械剝離法獲得單層石墨烯以來，石墨烯以其獨特的結(jié)構(gòu)，優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)和力學(xué)性能迅速引起了廣泛地關(guān)注。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化連接密堆積構(gòu)成的二維晶體，具有良好的導(dǎo)熱性能5000W/（m?K）[2]，室溫下電荷遷移率高達(dá)15，000cm2/（V?s）[3]，比表面積為2630m2/g[4]，楊氏模量和力學(xué)性能分別為1.02TPa和130GPa[5]。石墨烯的這些優(yōu)良性能使其成為材料科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點對象，通過與其他材料的復(fù)合可以利用石墨烯優(yōu)良的特性賦予復(fù)合材料更加優(yōu)異的性能。石墨烯與金屬的復(fù)合是石墨烯納米復(fù)合材料研究中很重要的一部分，特別是石墨烯-銅復(fù)合材料的研究是目前材料研究領(lǐng)域的熱點之一。主要綜述了國內(nèi)外對石墨烯-銅復(fù)合材料理論研究的最新進(jìn)展，給出研究中得到的重要成果，并指出目前石墨烯-金屬復(fù)合材料研究過程中的困難。

石墨烯的加入使得石墨烯-銅復(fù)合材料不僅可以獲得高導(dǎo)電導(dǎo)熱的性能，還能很好地彌補傳統(tǒng)銅及銅合金強度較低的缺點。這是由于石墨烯在復(fù)合材料中起到阻礙位錯運動的作用，使位錯運動需要更大的應(yīng)力來越過障礙，從而提高了材料的強度，也提高了材料的耐磨性能。2010年，Xu等[6]利用第一性原理研究了單層石墨烯和銅界面的性質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，單層石墨烯與銅（111）面的界面內(nèi)聚能、強度和電子結(jié)構(gòu)與它們的原子幾何形貌息息相關(guān)。Nam Do.V等[7]提出一個物理模型來研究石墨烯-金屬界面電子的傳輸過程，該模型是基于有效地描述石墨烯π能帶與金屬sd和d能帶之間的耦合。應(yīng)用這個模型研究了各種金屬-石墨烯界面的傳輸特征（金屬有Cu、Au、Pt、Pd和Ti），計算出各種金屬-石墨烯-金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)的伏安特性，得出他們的固有電阻和電導(dǎo)。其中銅-石墨烯-銅復(fù)合結(jié)構(gòu)的伏安特性是負(fù)電阻非線性電流，計算出銅-石墨烯界面的固有電阻為3.86×10-10Ω?cm2，電導(dǎo)為2.59×109S?cm-2。Mao等[8]利用第一性原理和格林函數(shù)的方法研究了石墨烯-金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)的熱傳輸問題，得到在300K時石墨烯-銅界面的熱阻為1.18×10-8K?m2/W。在低溫范圍內(nèi)（50-150K），界面熱阻同溫度成反比關(guān)系，而溫度在150K到450K時，熱阻幾乎保持不變。

隨后，Kim等[9]利用石墨烯具有極高強度、彈性模量和二維結(jié)構(gòu)的特征，將石墨烯作為增強劑創(chuàng)建了金屬-石墨烯的一種分層結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合材料。利用化學(xué)氣相沉積法在金屬沉積襯底上設(shè)置一層石墨烯薄膜，然后在沉積另一層金屬，并重復(fù)操作此過程，最終形成一種金屬-石墨烯多層復(fù)合納米材料。在透射電子顯微鏡下進(jìn)行微耐壓測試，以及分子動力學(xué)模擬均有效地顯示出該材料在原子水平上的強度增強效應(yīng)，晶面間距為70nm的銅-石墨烯多層納米復(fù)合材料的強度可達(dá)到1.5GPa，是純銅材料強度的500倍。通過分子動力學(xué)模擬得出，這種高強度是由于石墨烯納米層的存在使得位錯的傳播在界面處被有效地阻止，并還發(fā)現(xiàn)晶面間距和多層納米復(fù)合材料的強度之間有一種清晰的關(guān)聯(lián)性。晶面間距越小，位錯運動更加困難，而此多層納米復(fù)合材料的強度卻明顯增加。

郭俊賢等[10]結(jié)合嵌入原子方法、反應(yīng)經(jīng)驗鍵序作用勢和Morse勢函數(shù)，采用分子動力學(xué)方法研究了石墨烯-銅復(fù)合材料的彈性性能和變形機(jī)制。結(jié)果表明，石墨烯的加入可以增加復(fù)合材料的彈性模量和屈服強度；通過比較預(yù)制裂紋在單晶銅和石墨烯增強銅基復(fù)合材料中的動態(tài)擴(kuò)展，發(fā)現(xiàn)石墨烯的加入能顯著抑制裂紋的擴(kuò)展；此外復(fù)合材料的塑性變形主要表現(xiàn)為沿石墨烯表面的滑移，表明石墨烯與金屬銅的界面力學(xué)性能對于復(fù)合材料的整體性能有重要的影響。

Liu等[11]應(yīng)用分子動力學(xué)模擬研究了在沖擊加載下石墨烯-金屬納米層復(fù)合材料的增強效果。在模擬研究中將金屬-石墨烯-金屬的納米層復(fù)合材料作為沖擊靶，靶的邊界固定。純金屬作為沖擊彈，從復(fù)合材料的上面垂直沖擊，沖擊速度設(shè)為6km/s，這個速度是根據(jù)分子動力學(xué)模擬得到的，它足夠穿透一個單層的石墨烯。結(jié)果表明，復(fù)合材料中位錯的運動被石墨烯界面阻礙，而在相同厚度的純銅中位錯導(dǎo)致了材料被擊穿。沖擊后，復(fù)合材料中石墨烯上半部分的金屬溫度明顯高與下半部分金屬的溫度。進(jìn)一步的分子動力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)，沖擊波在純金屬靶的傳播過程中滑移帶是穩(wěn)定和連續(xù)的，而在金屬-石墨烯納米層復(fù)合材料中滑移帶被石墨烯界面阻隔，石墨烯前后的金屬層中滑移帶的傳播是不穩(wěn)定的。研究結(jié)果表明，石墨烯界面在沖擊加載下對于增強復(fù)合材料發(fā)揮著兩方面的作用。一方面，由于石墨烯相對弱的抗彎剛度可以將石墨烯界面近似作為自由邊界來考慮，這樣將導(dǎo)致層間反射和沖擊波減弱。另一方面，強的面內(nèi)sp2帶結(jié)構(gòu)阻礙了位錯的傳播和金屬層的融化。由于石墨烯界面的阻礙作用，彈性回復(fù)在加強效應(yīng)中起著重要的作用，通過減小層間的距離可以提高沖擊的強度。

Huang等[12]應(yīng)用分子動力學(xué)模擬研究了銅-石墨烯納米層復(fù)合材料的抗輻照損傷和界面的穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，兩層銅中間夾一層石墨烯的箱體（銅-石墨烯界面的寬度接近6 ）在級聯(lián)作用下，在100K時產(chǎn)生點缺陷的數(shù)目少于相同大小箱體的純銅產(chǎn)生的點缺陷數(shù)目，同時，不同的溫度下會發(fā)生上面相同的現(xiàn)象。這說明石墨烯界面在級聯(lián)作用下能夠加快重組減少點缺陷的產(chǎn)生，在一定程度上抗輻照損傷。除此之外，PKA原子能量越高，級聯(lián)引起界面的石墨烯輻照損傷越嚴(yán)重。這個損傷使得頂部的銅原子和低部的石墨烯重組，貫穿打破的石墨烯形成柱狀塊，這樣破壞了界面的穩(wěn)定性，最后削弱了復(fù)合材料抗輻照損傷能力。

自從2004年發(fā)現(xiàn)石墨烯以來，關(guān)于它的研究不斷取得突破性進(jìn)展，充分展示了其在理論研究和實際應(yīng)用領(lǐng)域的巨大潛力和發(fā)展前景。主要介紹了近年來國內(nèi)外在石墨烯-銅復(fù)合材料研究方面的前沿進(jìn)展。值得注意的是，石墨烯和金屬復(fù)合材料的研究與應(yīng)用中仍存在諸多挑戰(zhàn)。比如：如何實現(xiàn)石墨烯納米片在金屬基體中均勻分散以及改善石墨烯與金屬間的接觸界面，如何更精確地控制金屬納米顆粒在石墨烯表面的分散程度和尺寸分布。

參考文獻(xiàn)

[1]Novoselov K S， Geim A K， Morozov S V， et al. Electric field effect in atomically thin carbon films [J]. Science，2004，306（5696）：666-669.

[2]Balandin A A，Ghosh S， Bao W Z， et al. Superior thermal conductivity of single-layer graphene [J]. Nano. Lett.，2008， 8：902-907.

[3]Bolotin K I， Sikes K J，Jiang Z，et al. Ultrahigh electron mobility in suspended graphene [J].Solid State Commun.，2008，146：351-355.

[4]Steurer P，Wissert R，Thomann R， et al. Functionalized graphenes and thermoplastic nanocomposites based upon expanded graphite oxide [J]. Macromol Rapid Commun.，2009，30：316-327.

[5]Lee C，Wei X D， Kysar J W， et al. Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene [J].Science，2008，321： 385-388.

[6]Xu Z P，Buehler M. Interface structure and mechanics between graphene and metal subsratesA first principles study[J].J. Phys. Cond. Matt.， 2010，22（28）：5301.

[7]Nam Do V， Anh Le H. Transport characteristics of graphene-metal interfaces[J].Appl. Phys. Lett.，2012，101：161-605.

[8]Mao R，Kong B D，Gong C， et al. First-principles calculation of thermal transport in metal/graphene systems[J].Phys. Rev. B，2013，87：165410.

[9]Kim Y，Lee J，Yeom M S，et al.Strengthening effect of single-atomic-layer grapheme in metal-graphene nanolayered composites[J].Nature Communications，2013，4：2114.

[10]郭俊賢，王波，楊振宇.石墨烯/Cu復(fù)合材料力學(xué)性能的分子動力學(xué)模擬 [J]. 復(fù)合材料學(xué)報，2014，31（1）：152.

[11]Liu X Y，Wang F C，Wu H A， et al. Strengthening metal nanolaminates under shock compression through dual effect of strong and weak grapheme interface[J].Appl. Phys. Lett.，2014，104：231901.

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關(guān)鍵詞：阻燃尼龍；尼龍6；性能；應(yīng)用

尼龍是聚酰胺纖維的通俗叫法，屬于合成纖維，與其他纖維相比，尼龍具有極好的耐磨性能，通過對其形狀進(jìn)行特定的設(shè)計，可以有效地代替各種金屬制品，因而在工業(yè)、醫(yī)療、國防等各個行業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。原位聚合型阻燃尼龍6，是將植物纖維和原位復(fù)合基體材料結(jié)合起來制成的，由于對植物纖維性能的研究，能夠有助于更好的了解原位聚合型阻燃尼龍6的性能，因此這種研究結(jié)果能夠使原位聚合型阻燃尼龍6的性能得到更好地發(fā)揮和應(yīng)用[1]。

一、原位聚合型阻燃尼龍6的性能

（一）拉伸性能。改變復(fù)合材料中纖維的含量，能夠?qū)λ睦煨阅茉斐梢欢ǖ挠绊?。?jù)相關(guān)的科學(xué)研究表明，復(fù)合材料中的纖維含量在1%的時候，其拉伸強度是最大的，當(dāng)纖維含量大于1%的時候，復(fù)合材料的拉伸強度與纖維含量是成反比關(guān)系的，會隨著纖維含量的增加而減弱；當(dāng)纖維含量小于1%的時候，情況是正好相反的，此時增加纖維含量至1%以下，能夠提高復(fù)合材料的拉伸強度，使其具有更好的拉伸性能。

（二）沖擊性能。原位聚合型阻燃尼龍6的抗沖擊性能與纖維含量成反比關(guān)系，當(dāng)在復(fù)合材料中增加纖維含量的時候，其沖擊強度會變?nèi)酢w維的處理不同，其減弱情況也是不同的。纖維在經(jīng)過堿化處理后，與沒有經(jīng)過堿化處理的纖維相比，復(fù)合材料沖擊強度的下降情況更加平緩，而對纖維進(jìn)行接枝處理后，沖擊強度的下降趨勢是最為平穩(wěn)的。三種不同處理結(jié)果對尼龍6的抗沖擊性能影響是不同的，根據(jù)實際需求，在復(fù)合材料中添加適量纖維，對纖維進(jìn)行合適的處理，能夠增強尼龍6的沖擊性能。

（三）熱性能。材料的耐熱性能可以通過維卡軟化點的變化情況來，研究數(shù)據(jù)表明，復(fù)合材料的纖維含量在2.5%的時候，維卡軟化點會達(dá)到最高；復(fù)合材料的纖維含量在大于2.5%的時候，維卡軟化點會隨著纖維含量的增加而降低，但是變化不明顯；當(dāng)復(fù)合材料的纖維含量小于2.5%的時候，維卡軟化點會發(fā)生明顯的升高，所以在利用復(fù)合材料熱性能的時候，一定要對纖維的含量進(jìn)行把控。

（四）吸水性能。復(fù)合材料的吸水率與纖維含量是成反比關(guān)系的，當(dāng)增加纖維含量的時候，復(fù)合材料的吸水率會變低，相應(yīng)的其吸水性能會變?nèi)?，?jīng)過實驗研究得知，復(fù)合材料的吸水率大約為3%，在對纖維進(jìn)行處理后，復(fù)合材料的吸水率不會發(fā)生明顯的變化。

二、原位聚合型阻燃尼龍6的應(yīng)用

（一）納米復(fù)合材料可紡性能。經(jīng)過相關(guān)研究得知，當(dāng)復(fù)合材料中添加的阻燃劑含量為7.3%以及9.5%左右時，其可紡性能與經(jīng)過水解處理過的纖維所組成的復(fù)合材料，都是比較良好的；當(dāng)在復(fù)合材料中添加9.5%左右的阻燃劑之后，也不會造成纖維的斷絲現(xiàn)象，其可紡性能也是比較良好的，與純尼龍進(jìn)行比較，外觀顏色幾乎是相同的，可以對其進(jìn)行很好的應(yīng)用。

（二）纖維相容性。在對原位聚合型阻燃尼龍6的纖維相容性進(jìn)行研究的時候，在經(jīng)過透射電鏡處理之后，與消光尼龍6 進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)消光尼龍6中的鈦白粉顆粒與尼龍6樹脂基體間存在明顯的間隔，而在阻燃尼龍6中，阻燃劑顆粒沒有明顯的顯露出來，很好的相容于樹脂基體，具有良好的相容性，應(yīng)用范圍十分廣泛。

（三）纖維力學(xué)性能。通過使用單纖維電子強力儀，可以對纖維的力學(xué)性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)阻燃尼龍6的拉伸性能要稍微弱于純尼龍，并且隨著復(fù)合材料中的阻燃劑含量的增加，其纖維力學(xué)性能會逐漸減弱。

（四）阻燃性能。復(fù)合材料的極限氧指數(shù)決定了其阻燃性

能，利用相關(guān)儀器對阻燃尼龍6的極限氧指數(shù)進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)其經(jīng)向和緯向的極氧指數(shù)都是大于35%的，通過增加其中阻燃劑的含量，能夠提高極氧指數(shù)，使其擁有更好的阻燃性能。

結(jié)束語：在市場經(jīng)濟(jì)體制下，尼龍的性能還會隨著科技的發(fā)展而不斷地完善。通過在尼龍中添加相應(yīng)的物質(zhì)，能夠增強尼龍在某一方面的特性，進(jìn)而可以根據(jù)用戶需求制造出不同性能的尼龍產(chǎn)品。鑒于尼龍的各種良好性能以及使用優(yōu)勢，在未來的市場上預(yù)計將會有更加廣闊的發(fā)展前景。所以說，加強對原位聚合型阻燃尼龍6的研究，對其性能和應(yīng)用情況進(jìn)行科學(xué)地深入分析，能夠更好地滿足不同層面的需要，使其得到更好的應(yīng)用。

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關(guān)鍵詞： 《復(fù)合材料》課程 教學(xué)改革 教學(xué)體系 教學(xué)內(nèi)容

為了適應(yīng)新世紀(jì)經(jīng)濟(jì)、政治、文化發(fā)展的需要，高等教育在不斷地進(jìn)行改革和創(chuàng)新，素質(zhì)教育已成為教育改革和發(fā)展的必然。高等院校的專業(yè)課是培養(yǎng)專門技術(shù)人才過程中重要的教育環(huán)節(jié)，要求學(xué)生掌握本專業(yè)必備的基礎(chǔ)理論、專業(yè)技能，具備從事本專業(yè)實際工作的基本素質(zhì)和初步能力，從而適應(yīng)社會對高科技人才能力日益提高的要求。因此，如何適應(yīng)新的形勢要求，探索專業(yè)課教學(xué)中的新內(nèi)容、新方向、新形勢已成為高校教師必須面對的課題。

“復(fù)合材料”課程是江蘇大學(xué)無機(jī)非金屬材料專業(yè)的平臺課程、專業(yè)課，也是一門承接性很強的關(guān)鍵課程之一。主要講授各種復(fù)合材料的基體材料和增強材料的性能、組成及復(fù)合材料的設(shè)計和制備方法等系統(tǒng)知識［1］。由于該課程所涉及的理論和原理較多，在以往的教學(xué)中，學(xué)生普遍覺得這門課瑣碎，難以理解；而復(fù)合材料的設(shè)計和制備等方面與實際聯(lián)系比較緊密，學(xué)生本來比較感興趣，但由于實驗室條件所限，學(xué)生無法直觀地了解。我們在從近些年的教學(xué)實踐中深深體會到：教師要將課程講得生動，促進(jìn)學(xué)生主動聽講，必須理論聯(lián)系實踐，增強課堂教學(xué)的趣味性，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力及創(chuàng)新能力，才能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容的改革

1.1教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容改革的方向。

教學(xué)體系和內(nèi)容的改革應(yīng)有3個方向：一是適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容體系現(xiàn)代化；二是適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)要求，注重調(diào)整學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)；三是增強理論的適應(yīng)性和實踐性。在教學(xué)內(nèi)容組織中突破復(fù)合材料傳統(tǒng)的教學(xué)模式?？梢源蚱苽鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)框架，不必追求課程理論的縱向完美，而是注重課程知識的橫向應(yīng)用。突出復(fù)合材料研究問題的思路和解決問題的方法。不僅要讓學(xué)生掌握本學(xué)科的基本知識，而且要培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的基本素質(zhì)。在教學(xué)內(nèi)容上要做到：經(jīng)典內(nèi)容更加簡練，通過貫通融合及互相滲透的方法，大大減少相關(guān)課程之間的諸多重疊現(xiàn)象；適當(dāng)引進(jìn)新的科學(xué)技術(shù)成果，使教學(xué)內(nèi)容更加豐富，以適應(yīng)新世紀(jì)發(fā)展的要求。

1.2教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容改革的具體措施。

1.2.1增加課堂教學(xué)的趣味性。

如在《復(fù)合材料》課程的開篇――緒論，一般要向?qū)W生講述該課程的性質(zhì)、教學(xué)任務(wù)、研究的范疇，這正是展示這門課魅力的時機(jī)，不可一帶而過。我們在教學(xué)中可以用視頻的素材，把實際生產(chǎn)中某些實例展示在學(xué)生面前，如玻璃纖維輪船的完成需要哪幾步操作過程，并闡明在此生產(chǎn)過程中涉及的復(fù)合材料的知識；還可以把生活中的實例引入教學(xué)中，比如竹子、蚌殼、牙齒等都是復(fù)合材料，并且粗略講解這些材料的性能和復(fù)合理論及原理，以此說明課程的重要性，使學(xué)生在第一感觀印象中，認(rèn)為這門課的知識是和我們的生活息息相關(guān)的，是十分有用的，引發(fā)學(xué)生上課的興趣。

1.2.2取生活中平凡小事，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力。

復(fù)合材料原理的基本理論在生產(chǎn)、科研和生活中的應(yīng)用非常廣泛。如果能在工業(yè)生產(chǎn)和科研中找到更多更好的成功及失敗的案例，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性與創(chuàng)造性［2］。例如，結(jié)合科研中的實例，讓學(xué)生解決如何提高碳纖維與金屬基體的界面相容性的問題。針對這樣的問題，學(xué)生很快就會理解界面的特點、纖維表面處理的作用，以及對碳纖維進(jìn)行處理時應(yīng)該注意的主要問題。這樣，學(xué)生很快會發(fā)現(xiàn)解決問題的關(guān)鍵之處，并能夠應(yīng)用所學(xué)知識加以解決。

1.2.3教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新。

對大學(xué)教學(xué)來說，教科書在某種程度上只是主要的參考書，教師的授課內(nèi)容不應(yīng)局限于此，而必須具有一定的開放性、時代性和實踐性，這對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識非常重要。可適當(dāng)?shù)貏h去傳統(tǒng)的教材中的一些內(nèi)容如：水泥、陶瓷材料的介紹，增加學(xué)科的前沿知識，如納米復(fù)合材料、仿生復(fù)合材料。但是納米復(fù)合材料的許多知識是微觀領(lǐng)域的，單靠語言和文字描述，學(xué)生是很難理解的，因此需要更多地運用一些多媒體和實驗的方法，使學(xué)生更為直觀地認(rèn)識到納米復(fù)合材料的特殊性能，加強對課程內(nèi)容的理解。

2.教學(xué)手段和教學(xué)方法的改革

2.1培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高課堂教學(xué)的質(zhì)量。

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。僅僅學(xué)習(xí)課本知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，為此開設(shè)實驗課及組織學(xué)生進(jìn)行專業(yè)實習(xí)也是該課程學(xué)習(xí)中一個必不可少的部分。學(xué)生通過實驗，以及到工廠、企業(yè)的參觀實習(xí)，提高動手能力，親身體驗材料制備的工藝流程，并處理相應(yīng)的專業(yè)問題［3］。

2.2改變教學(xué)思路，培養(yǎng)學(xué)生理解、分析和解決問題的能力。

復(fù)合材料是一門內(nèi)容較多，概念性強，邏輯嚴(yán)密，應(yīng)用廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)課，每章針對一種復(fù)合材料，相互聯(lián)系又相互獨立，學(xué)起來比較容易。但作為一門課程整體性則比較差，知識顯得比較松散，學(xué)生感到茫然，無法把握住重點和關(guān)鍵，分不清主次，造成了學(xué)生對工程實際問題不知所措。針對此實際問題，在講課時一定要思路清楚，重點突出，我在上課時做了如下改革：講授按“一線”講，內(nèi)容分四塊。所謂一線便是突出主線即“發(fā)展史設(shè)計原理合成方式性能應(yīng)用發(fā)展前景”。“四塊”就是將教學(xué)內(nèi)容分為四個模塊：基礎(chǔ)塊、理解塊、了解塊、工程實踐塊。對于基礎(chǔ)塊一定要精選課堂教學(xué)內(nèi)容，對重點，難點要講清、講深、講透，將啟發(fā)式教學(xué)貫穿于全過程。

2.3用生動活潑的教學(xué)方式使課堂變得生動有趣。

充分利用多媒體技術(shù)，結(jié)合復(fù)合材料的發(fā)展，豐富教學(xué)課件，做到圖文并茂、有聲有色、生動形象，調(diào)動學(xué)生的好奇心，如在講界面的形成、結(jié)構(gòu)、特點等時，使用動畫素材，可以逼真地呈現(xiàn)復(fù)合材料的形成過程，并可以清楚地看到界面的結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。這種效果是“黑板+粉筆”的傳統(tǒng)教學(xué)方式所無法達(dá)到的。這樣在輕松愉悅的教學(xué)環(huán)境中，就能把知識不知不覺地傳授給學(xué)生。多媒體教學(xué)的最大優(yōu)點是：信息量大、教學(xué)效果生動形象，可以實現(xiàn)抽象問題的直觀表達(dá)。然而由于多媒體教學(xué)的速度要比傳統(tǒng)的講課快，學(xué)生跟不上筆記，課后容易忘記。板書卻具有示范性、直觀性、簡潔性等特點，因此在每節(jié)課的知識點和難以理解的地方，可將多媒體和傳統(tǒng)的板書授課方式相結(jié)合，強化教學(xué)效果。

2.4改進(jìn)考核方法，調(diào)動學(xué)生積極性。

創(chuàng)新教育必須在原有教育教學(xué)評價體制方面大力革新，使教育在學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)過程中真正發(fā)揮出導(dǎo)向功能。每個學(xué)生的最終成績都由教師和學(xué)生共同評定，提高學(xué)生在成績考核、評價過程中的參與程度，具體做法是：（1）形式應(yīng)服務(wù)于內(nèi)容，考試形式包括閉卷和開卷兩大類，前者有助于學(xué)生加強記憶，但由于復(fù)合材料學(xué)涉及的定義、概念較多，往往會導(dǎo)致學(xué)生死記硬背，而開卷考試更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并且更利于培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和綜合分析等方面的能力。（2）成績由學(xué)生和教師共同確定，首先，由教師和各個組對某一組的講課內(nèi)容、組織方式、組員參與程度、授課效果等進(jìn)行評分；其次，根據(jù)每個組員在備課、授課、聽課及整個學(xué)習(xí)過程的表現(xiàn)，由教師和組員對該組內(nèi)每個成員評分。結(jié)果表明，這種不拘泥于形式的考試方式，能充分調(diào)動學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性，更是對學(xué)生綜合素質(zhì)與能力的檢驗。

3.結(jié)語

不斷完善教育教學(xué)內(nèi)容與方法，是復(fù)合材料課程改革的智能更要內(nèi)容。作為從事復(fù)合材料教學(xué)的教師，我們將繼續(xù)深入探索并不斷總結(jié)經(jīng)驗，使復(fù)合材料的教學(xué)不斷適應(yīng)新形勢發(fā)展的要求，培養(yǎng)社會需要的優(yōu)秀人才。

參考文獻(xiàn)：

［1］周曦亞.復(fù)合材料［M］.長沙：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

篇6

關(guān)鍵詞：納米技術(shù)；納米材料；新型混凝土

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）32-002-01

一、納米技術(shù)概述

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加速，建筑物如雨后春筍般矗立在祖國的大地上。而混凝土作為土木工程最基本的材料之一，其需求量越來越大，質(zhì)量和功能的要求越來越高，所以傳統(tǒng)的混凝土已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足如今的需要，使用新技術(shù)改良傳統(tǒng)混凝土的性能成為建筑業(yè)首要的研究方向。

納米技術(shù)是上個世紀(jì)八十年代興起的新型技術(shù)，是指在納米量級范圍內(nèi)，通過操縱原子、分子、原子團(tuán)或分子團(tuán)使其重新排列組合成新物質(zhì)的技術(shù)，其產(chǎn)物納米材料也是納米技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。納米材料通常指的是顆粒尺寸在納米量級也就是（1nm～100nm）之間超細(xì)材料，具有獨特的光學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)和磁能學(xué)的性能。所以納米技術(shù)廣泛的運用于建筑、軍事、醫(yī)藥、半導(dǎo)體、通訊等領(lǐng)域，并起到了很重要的作用，是重要的組成部分之一。

二、混凝土概述

混凝土是如今用途最廣、用量最大的建筑材料之一， 在1830年問世以后，持續(xù)使用了170多年。而且混凝土擁有耐火性強、使用方便、制作簡易、抗壓性好等優(yōu)點，所以一直被人們沿用下來。不過混凝土的成分組成表明了其韌性和抗拉能力的不足，要想解決這樣的問題必須去改變混凝土的組成成分。

三、納米材料在新型混凝土材料中的應(yīng)用

上面說到要想解決舊的混凝土材料的缺點，必須改變其組成成分。所以經(jīng)過收集，現(xiàn)在新型混凝土材料有如下幾類：

1、納米復(fù)合水泥混凝土結(jié)構(gòu)材料

經(jīng)測量普通水泥顆粒粒徑大約在 7微米～ 200微米之間，我們要向其中加入一種水化硅酸鈣凝膠的原料，其尺寸經(jīng)過精密測量在納米級范圍。然后在這種膠凝材料中引入納米礦粉（主要包括納米 SiO2、納米CaCO3和納米硅粉等），能夠使其大大地提高水泥混凝土硬化漿體的性能和凝固后的耐久性，不過這種新型混凝土仍有不足，就是其成本相對比較高，制約了其廣泛應(yīng)用。需要繼續(xù)探究其更廣闊的發(fā)展前景。

2、納米材料在光催化混凝土中的應(yīng)用

實驗表明TiO2具有凈化空氣的性質(zhì)，所以銳鈦型納米TiO2具有潔凈空氣、滅菌、除臭、自潔等特殊功能，可以用于制備光催化混凝土，使其對污染空氣進(jìn)行凈化。不過要注意光催化混凝土和催化劑的壽命問題，使其更長久。

3、納米金屬粉末在屏蔽混凝土中的應(yīng)用

經(jīng)發(fā)現(xiàn)納米金屬粉末有兩項功能，第一是納米金屬粉末的硬度較高，而且在晶粒粒徑減小的條件下，硬度不斷提高，同時韌性更好；第二是納米金屬粉末可以吸收電磁波，可以起到很好的信號屏蔽作用，可以廣泛運用去軍用設(shè)施的建設(shè)。

4、納米氧化物在多功能混凝土中的應(yīng)用

氧化物的種類一般包括金屬氧化物和非金屬氧化物，其中以金屬氧化物占據(jù)大部分。納米金屬氧化物具有一般納米材料都具有的性質(zhì)，而且其吸收電磁波的能力要強于納米金屬粉末。最重要的一點，納米金屬氧化物對環(huán)境變化非常敏感，周圍環(huán)境的改變會引起氧化物表面電荷的變化，達(dá)到傳遞信號的目的。所以除了利用納米金屬氧化物材料屏蔽電磁外，利用其良好的傳感作用還可以可以制備具有自動報警功能的水泥混凝土。用于檢測建筑物結(jié)構(gòu)情況，還有道路上的車重和車速等。

5、聚合物/無機(jī)納米材料在功能混凝土中的應(yīng)用

與傳統(tǒng)材料相比，聚合物/無機(jī)納米材料具有很多優(yōu)點，具有很好的增強性、增韌性、耐熱性、熱穩(wěn)定性和導(dǎo)電性等。由于這些優(yōu)異的性能，使這種材料的應(yīng)用研究成為復(fù)合材料中的大熱門，關(guān)于這種材料的理論辯論也很多，如果將其應(yīng)用與混凝土當(dāng)中，不僅改良了舊混凝土的缺點，還能達(dá)到其他功用。

四、發(fā)展前景

在建筑行業(yè)飛速發(fā)展的今天，混凝土成為非常有前景的項目之一，因為混凝土使用廣泛，數(shù)量龐大。在工程施工中，對混凝土的應(yīng)用要求越來越高。而且目前，新型混凝土在市場的應(yīng)用和推廣越來越廣泛。越來越多的建筑商建立了專門的研究部門，開始自主研發(fā)新型混凝土或與之相關(guān)的儀器設(shè)備。隨著科學(xué)的發(fā)展，新型混凝土性能的不斷提高，越來越體現(xiàn)出新型混凝土的優(yōu)越性，所以，使得混凝土在工程中的應(yīng)用越來越重要。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越快，科技成為第一生產(chǎn)力的同時，城市建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，這直接帶動了我國新型混凝土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用，然后新型混凝土產(chǎn)業(yè)不斷進(jìn)步的同時也帶動了生產(chǎn)力的發(fā)展。在市場競爭中，新型混凝土的質(zhì)量和性能也能保證工程的順利進(jìn)行，節(jié)省了資源。所以我們要更加努力的去探究，將納米材料更好的應(yīng)用在新型混凝土材料中。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王山峰.張文輝.土建混凝土施工技術(shù)問題淺析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2012.（17）.

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【關(guān)鍵詞】碳納米管；氣體傳感器；室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對辦公和居室的環(huán)境越來越崇尚舒適化和高檔化，室內(nèi)裝飾裝修成為一種新時尚，建筑材料、家具制品和裝修材料得到大量的應(yīng)用，致使多種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入室內(nèi)環(huán)境，造成室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量惡化，室內(nèi)環(huán)境污染及其所帶來的危害也越來越顯著。同時，由于人類80%―90%的時間是在室內(nèi)度過的，尤其是嬰幼兒、老弱病殘者在室內(nèi)的時間更長。因此，針對室內(nèi)環(huán)境污染情況進(jìn)行檢測十分必要。傳統(tǒng)現(xiàn)場采樣、實驗室分析的環(huán)境監(jiān)測方法存在成本高、效率低等問題，而且由于沒有及時檢測樣品，中途發(fā)生的變化以及樣品傳輸過程中的污染都會影響到檢測結(jié)果的客觀性。因此，基于傳感器技術(shù)的在線式環(huán)境監(jiān)測技術(shù)、現(xiàn)場快速監(jiān)測技術(shù)及儀器成為了研究和應(yīng)用的熱點。

1.室內(nèi)環(huán)境污染主要因素及分類

室內(nèi)環(huán)境污染主要危害因素分為4個類別，分別是化學(xué)性、物理性、生物性和放射性[1]。其中，物理性因子為溫度、濕度、空氣流速和新風(fēng)量；化學(xué)性因素為甲醛、氨氣、苯系物等13類；生物因素為菌落總數(shù)；放射性因素為氡222。其中，號稱室內(nèi)空氣中四大隱形殺手的危害因素是甲醛、苯、氨氣和總揮發(fā)性有機(jī)物。這類揮發(fā)性有機(jī)氣體在室內(nèi)空氣污染物中最為廣泛，危害最大。

傳感器[2]是一種能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器一般分為物理量傳感器、化學(xué)量傳感器和生物量傳感器3種類型。其中，涉及到室內(nèi)環(huán)境污染的主要應(yīng)用的是化學(xué)量氣體傳感器。本文就碳納米管氣體傳感器技術(shù)在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，對傳感器新技術(shù)在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

2.碳納米管氣體傳感器

在1991年，日本NEC公司的飯島純雄[3]（Sumio Iijima）在高分辨透射電子顯微鏡下檢驗石墨電弧設(shè)備中產(chǎn)生的球狀碳分子時，意外發(fā)現(xiàn)了由管狀的同軸納米管組成的碳分子，即碳納米管。碳納米管按照層數(shù)，可分為單層碳納米管和多層碳納米管，直徑2～20nm之間，多層碳納米管的之間的間距約為0.34nm。碳納米管具有一維納米結(jié)構(gòu)、高表面吸附能力、良好的導(dǎo)電性和電子彈道傳輸特性等優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、物理和化學(xué)性能，成為制作納米氣體傳感器的理想材料之一[4]。近年來，國內(nèi)外研究者開展了大量碳納米管氣體傳感器的研究，并取得很多成果。研究表明，碳納米管氣體傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、尺寸小、能耗低和可在室溫下工作等諸多特點，可檢測空氣中甲醛、氨氣、氮氧化物、甲醇、乙醇、苯系物、二氧化硫等多種有害氣體。

2.1單層碳納米管研究現(xiàn)狀

單層碳納米管含有豐富的空隙結(jié)構(gòu)，大的比表面積，因此吸附性能較佳，吸附氣體分子時，單層碳納米管和氣體分子之間將會形成雜化軌道，從而引起了單層碳納米管表面能帶的彎曲，表面電荷分布發(fā)生改變，其電阻、電容等電學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變。因此，可以利用其電學(xué)性質(zhì)的改變進(jìn)行檢測氣體的成分和濃度。由于純凈單層碳納米管是由多根的管束組成，管束之間相互糾纏，沒有終端，所以降低了很多方面的應(yīng)用。所以在實際應(yīng)用方面，通常采用各種修飾、改性方法用來改善單層碳納米管的分散性、穩(wěn)定性及相容性，使其在聲、光、電方面具備新的特性。

李興輝[5]在柔性聚對二甲苯C基底上制作了基于單壁碳納米管的氣體傳感器，使用介質(zhì)電泳集成碳管束，并利用單鏈脫氧核糖核酸修飾增強器件靈敏度，實現(xiàn)了檢測空氣中含量低至4.3×10-6的甲醇，并且在相當(dāng)寬的體積分?jǐn)?shù)范圍有清晰的分辨能力。[6]以氯化銅為催化劑前驅(qū)體，利用化學(xué)氣相沉積方法在基底表面生長水平定向單壁碳納米管陣列。然后制作了電容式和場效應(yīng)式兩種基于水平定向單壁碳納米管的氣敏傳感器。該傳感器經(jīng)過氧等離子體處理和Pd修飾后，響應(yīng)信號明顯變大，對苯分子的檢測濃度可達(dá)0.1ppm，取得了很好的實驗效果。但是，由于目前單壁碳納米管的合成效率較低，分離提純難度較大，缺少成熟的工藝，不利于規(guī)模生產(chǎn)制造，也限制了單層碳納米管的進(jìn)一步的應(yīng)用。

2.2多層碳納米管研究現(xiàn)狀

多層碳納米管由幾個到幾十個單層碳納米管同軸組合而成，各層之間的排列是無序的，而且各層之間很容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，因而多層管的管壁上通常布滿了微小的缺陷。因此，多層碳納米管更容易通過修飾實現(xiàn)不同類型的氣體傳感作用。

首先，采用傳統(tǒng)貴金屬摻雜修飾的方法可明顯增加多層碳納米管選擇性和靈敏度，如呂品[7]采用化學(xué)還原沉積法制備了經(jīng)貴金屬鈀（Pd）修飾的多壁碳納米管（MWCNTs）作為敏感材料，并將其涂覆在石英微振天平（QCM）表面，從而制成了QCM甲醛傳感器。在室溫條件下，該氣體傳感器對甲醛氣體具有較明顯的響應(yīng)，線性范圍為1.3～65mg/m3，檢出限可達(dá)0.026mg/m3。對13mg/m3甲醛氣體的響應(yīng)為262.4 Hz，響應(yīng)時間約為120s，恢復(fù)時間約110s。該傳感器具有可重復(fù)性、較好的使用壽命和一定選擇性。方向生[8]等對多壁碳納米管進(jìn)行Pd和Cu的摻雜，制備成電流型氣敏傳感器。該傳感器在常溫下對甲醛、苯、甲苯、二甲苯具有較高的靈敏度和重復(fù)性，金屬粒子的摻雜使傳感器的靈敏性和選擇性都有較大的改變，靈敏度提升4-8倍。

其次，采用接枝、與其他材料復(fù)合等新型手段的多層碳納米管傳感技術(shù)大幅度的提升了傳感器的性能，促進(jìn)了碳納米管傳感器的實用化發(fā)展。如盛長浩[9]采用乙二胺接枝的多壁碳納米管制作了有毒氣體碳納米管傳感器，并以甲醛、甲苯為例進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)接枝之后的碳納米管對有害物的響應(yīng)有了明顯提高。在甲醛濃度為20ppb條件下，18.19%接枝率碳納米管敏感膜對甲醛的響應(yīng)是純多壁碳納米管的13倍，而且顯示了良好的選擇性、重復(fù)性，十二胺和芐胺接枝的敏感膜對甲苯的響應(yīng)分別是純碳納米管的3倍和5倍。廉超[10]等采用多壁碳納米管和硅橡膠制備多壁碳納米管/硅橡膠復(fù)合材料，并制作成濕度傳感器。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過化學(xué)修飾的多壁碳納米管傳感器在相對濕度在11%-98%的范圍靈敏度為0.03469/%RH，而且該復(fù)合材料具有響應(yīng)時間短和重復(fù)性好的特點，是比較理想的新型濕度敏感材料，可以在多種濕度環(huán)境的檢測中獲得廣泛的應(yīng)用。李春香[11]等使用原位聚合法使苯胺單體以碳納米管為核心進(jìn)行聚合反應(yīng)，運用介電泳法制備得聚苯胺/多壁碳納米管氣敏復(fù)合膜的氨氣傳感器，該傳感器對10×10-6氨氣的響應(yīng)靈敏度為3.4，響應(yīng)時間15s。張仁彥[12]等，利用甲醛脫氫酶和羧基化多壁碳納米管修飾的絲網(wǎng)印刷電極，制備了基于還原型輔酶Ⅰ檢測的甲醛生物傳感器，響應(yīng)時間約為20s，檢出限為0.2μmol/L（S/N=3）。文常保[13]等以128°YX―LiNbO3晶體上實現(xiàn)的雙聲路聲表面波（SAW）器件為載體，在器件的測量聲路上制作了對SO2氣體具有敏感作用的碳納米管聚苯胺薄膜，并制作了基于碳納米管聚苯胺薄膜的SAW-SO2氣體傳感器。該傳感器在SO2輸入體積分?jǐn)?shù)為1×10-6時，傳感器的響應(yīng)靈敏度約為8.3kHz，比單一聚苯胺薄膜高1.8kHz。

最后，通過采用等離子體放電直接對多層碳納米管表面改性，也能提高多層碳納米管的敏感度，如王曉靜[14]等采用大氣壓介質(zhì)阻擋放電等離子體對多壁碳納米管（MWNTs）進(jìn)行了表面改性。發(fā)現(xiàn)改性時間為60s的MWNTs對H2S在靈敏度和響應(yīng)時間方面都有較大幅度的改善。原因是經(jīng)DBD等離子體處理后的MWNTs表面變粗糙，缺陷增加，其表面引入了羥基、羧酸根和C-O等含氧基團(tuán)，從而改善了MWNTs的靈敏度。

3.結(jié)論

綜上所述，碳納米管制作的傳感器檢出限較低，選擇性和重復(fù)性等性能均高于傳統(tǒng)氣體傳感器，特別是在濕度檢測、氨氣檢測、苯系物檢測方面，已表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。但還未達(dá)到符合室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定的最低檢出限要求。另外是現(xiàn)在制作成本較高，制備工藝還僅僅停留在實驗室階段，不適合大規(guī)模生產(chǎn)制造，距離實用還較遠(yuǎn)。但隨著電子及MEMS工藝的發(fā)展，碳納米管傳感器憑借其特有的性能，未來有可能會發(fā)展成為低成本、高精度、反應(yīng)靈敏綠色節(jié)能的智能傳感器，進(jìn)而走入各類公共場所、家庭，為環(huán)境保護(hù)和保障廣大人民身體健康做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].GB18883-2002.

[2]趙志誠，李妍君，唐禎安.傳感器專用術(shù)語[S].GB7665-2005.

[3]Iijima S.Helical microtubules of graphitic carbon[J].Nature，1991，354：56.

[4]程應(yīng)武，楊志，魏浩. 碳納米管氣體傳感器研究進(jìn)展[J]，物理化學(xué)學(xué)報， 2010（12）：3127-3242.

[5]李興輝， Selvarasah Selvapraba，Liu Yu.柔性高靈敏單壁碳納米管氣體傳感器研究[J] 傳感器與微系統(tǒng)，2011（7）：38-41.

[6].基于定向碳納米管的場效應(yīng)晶體管及其苯檢測的應(yīng)用研究[D].遼寧大學(xué)，2012.

[7]呂品.基于多壁碳納米管的QCM甲醛傳感器的研究[J]. 儀器儀表學(xué)報，2011（12）： 2768-2773.

[8]方向生，劉偉庭，陳裕泉等.金屬粒子摻雜的多壁碳納米管氣敏性研究[J]，浙江大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2009（5）： 911-915.

[9]盛長浩， 基于碳納米管敏感膜的有毒氣體傳感器的研究，華東理工大學(xué)[D] 2013.

[10]廉超，黃英，高峰.多壁碳納米管/硅橡膠復(fù)合材料的濕度敏感特性[J]，功能材料，2012（6）： 704-707.

[11]李春香，陳大競，陳瑋.氨氣檢測的聚苯胺碳納米管復(fù)合敏感膜的研究與應(yīng)用[J]，傳感技術(shù)學(xué)報，2012（3）：302-305.

[12]張仁彥，張學(xué)驁，賈紅輝.基于碳納米管修飾電極的甲醛生物傳感器[J]，分析化學(xué)，2012（6）： 909-914.

[13]文常保，朱長純，巨永鋒等.碳納米管聚苯胺薄膜SAW SO2傳感器的實驗研究[J]， 壓電與聲光，2009（2）： 157-160.

[14]王曉靜，張曉星，孫才新.大氣壓介質(zhì)阻擋放電對多壁碳納米管表面改性及其氣敏特性[J]，2012（1）：223-229.

篇8

為實現(xiàn)“小康住宅”目標(biāo)，“十五”期間全國城鎮(zhèn)每年新建住宅3億平方米，另有大量城建住宅需要按成套要求進(jìn)行不同程度的改造；全國農(nóng)村平均每年需要建設(shè)住宅7億平方米；而隨著內(nèi)地經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，中國正在進(jìn)一步加快城市建設(shè)和舊城改造的速度；全國城鎮(zhèn)每年需要建造2億平方米公共和生產(chǎn)性建筑。這些都為新型建材市場發(fā)展帶來機(jī)遇。

預(yù)計2010年前，中國新型建材年增長率約20%左右，以2000年新型建材年產(chǎn)值達(dá)1000億元以上計算，2010年應(yīng)達(dá)6250億元。

業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，新型建材業(yè)將成為21世紀(jì)建筑市場一個新投資亮點。

新型建材：風(fēng)景這邊獨好

中國目前不斷發(fā)展的建筑業(yè)對帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的作用是非常大的，尤其是帶動建材、室內(nèi)裝飾、家電、鋼鐵等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。近年來，中國建筑業(yè)占GDP比重不斷上升，上個世紀(jì)90年代后期接近7%。根據(jù)趨勢分析，今后這種比重還會繼續(xù)加大。

同時，建筑業(yè)的發(fā)展更為新型建材工業(yè)的發(fā)展帶來機(jī)遇。住宅與家庭裝修業(yè)將是今后中國國民經(jīng)濟(jì)增長與市場消費的熱點。據(jù)了解，全國將新建20萬套客房的高級賓館和涉外飯店，現(xiàn)有的2600多家涉外賓館的40萬套客房需做不同程度的裝修，21萬家旅館將進(jìn)行大規(guī)模更新?lián)Q代，2400多萬個商業(yè)設(shè)施和20萬家娛樂場地也將陸續(xù)裝修改造。

建材專家介紹，新型建筑材料是在傳統(tǒng)建筑材料基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新一代建筑材料，主要包括新型墻體材料、保溫隔熱材料、防水密封材料和裝飾裝修材料。中國新型建材工業(yè)從1979年開始發(fā)展。經(jīng)過20多年的發(fā)展，新型建材工業(yè)基本完成了從無到有、從小到大的發(fā)展過程，在全國范圍內(nèi)形成了一個新興的行業(yè)，成為建材工業(yè)中重要產(chǎn)品門類和新的經(jīng)濟(jì)增長點。目前，全國新型建材企業(yè)星羅棋布，在市場需求的帶動下，已經(jīng)形成了全國范圍的機(jī)關(guān)報型建材流通網(wǎng)；大部分國外產(chǎn)品中國已能生產(chǎn)，三星級賓館所需的新型建筑材料國內(nèi)已能自給；不同檔次、不同花色品種裝飾裝修材料都有長足的發(fā)展。中國已經(jīng)形成了新型建材科研、設(shè)計、教育、生產(chǎn)、施工、流通的專業(yè)隊伍。

可以說，新型建材是建材行業(yè)的重要組成部分，其技術(shù)合量高，功能多樣化；生產(chǎn)與使用節(jié)能、節(jié)地，綜合利用廢棄資源，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)；適應(yīng)先進(jìn)施工技術(shù)，改善建筑功能，降低成本，具有巨大市場潛力和良好發(fā)展前景。

未來投資重點在哪里？

新型建材門類很多，如內(nèi)外墻裝飾類有：高檔內(nèi)外墻涂料，金屬裝飾材料，鋁材、鋁塑板，玻璃纖維墻布，幕墻玻璃等產(chǎn)品，企業(yè)在進(jìn)行投資與發(fā)展時，必須選擇市場前景看好，工藝技術(shù)成熟、具有高科技含量、能夠填補內(nèi)地空白或替代進(jìn)口、經(jīng)濟(jì)效益好的新材料、新裝備，以及有利于可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)保材料。

第一，企業(yè)應(yīng)投資和發(fā)展關(guān)聯(lián)度高、能帶動行業(yè)發(fā)展、對促進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整作用比較大的產(chǎn)品。如低輻射鍍膜玻璃產(chǎn)品具有傳熱系數(shù)低和反射遠(yuǎn)紅外熱的特點，可將冬季室內(nèi)暖氣、家電和人體的熱量反射回室內(nèi)，并降低玻璃自身的熱傳導(dǎo)，寒冷地區(qū)可使太陽中的近紅外熱輻射到室內(nèi)，從而獲得很好的節(jié)能效果（夏季可以減少陽光向室內(nèi)的輻射，降低室內(nèi)溫度），其市場發(fā)展空間不可小看。

第二，投資具有國際、國內(nèi)先進(jìn)水平，填補內(nèi)地空白或能夠提升國際競爭力的建材高新技術(shù)產(chǎn)品。世界新材料領(lǐng)域發(fā)展迅速，中國新型建材的發(fā)展要跟蹤世界最新發(fā)展動向，堅持高起點、高技術(shù)含量，開發(fā)生產(chǎn)具有國際先進(jìn)水平和市場前景的建材及延伸產(chǎn)品。比如液晶顯示屏用玻璃、覆銅板、光導(dǎo)纖維、特種陶瓷、耐堿玄武巖纖維、生物工程材料以及復(fù)合材料產(chǎn)品將來都有很大發(fā)展空間。此外，據(jù)預(yù)測，汽車、石化等工業(yè)部門的發(fā)展和結(jié)溝調(diào)整對高性能摩擦材料、絕緣材料、密封材科、蓄電池隔極、CNG氣瓶、工程塑料功能填料的需求將不斷增長。

第三，可大力投資節(jié)能、節(jié)約土地、綜合利用資源、低污染的綠色建材產(chǎn)品和環(huán)保礦物材料。21世紀(jì)是環(huán)保世紀(jì)，為綠色建材產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間。北京“綠色奧運、人文奧運、科技奧運”的理念，對優(yōu)質(zhì)綠色建材產(chǎn)品的需求和對綠色建材發(fā)展的影響不僅僅體現(xiàn)在奧運場館、設(shè)施的建設(shè)中，而且將為今后非奧運建筑的建設(shè)起到示范作用，可以說是新型建材的發(fā)展機(jī)遇。應(yīng)該重點投資利用江河淤泥、工業(yè)廢棄物、農(nóng)作物稈莖生產(chǎn)新型建筑材料，支持非金屬環(huán)保礦物材料和特種纖維等產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化水平。這些材料都是用途很廣的環(huán)保材料，不僅可以用于空氣、廢水、粉塵的過濾、凈化，而且可以作為醫(yī)用過濾材料，社會需求量很大。建筑涂料等裝修材料的污染問題已成為嚴(yán)重的社會問題，因此企業(yè)應(yīng)該加大對無毒、無害、耐油污、自潔凈、耐候性和耐久性優(yōu)良的高檔內(nèi)外墻涂料的開發(fā)生產(chǎn)能力。

篇9

2008年席卷全球的金融危機(jī)使得人們意識到傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式已經(jīng)難以持續(xù)，不斷發(fā)酵的歐美日債務(wù)危機(jī)更是宣告?zhèn)鹘y(tǒng)的消費模式已經(jīng)破產(chǎn)。面對全球金融危機(jī)，中國于2009年提出了發(fā)展新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)來拉動經(jīng)濟(jì)增長。2010年10月，國務(wù)院提出計劃用20年時間來重點培育和發(fā)展節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車等七大產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)整體創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平達(dá)到世界先進(jìn)水平，為經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支撐。

2新產(chǎn)業(yè)投資環(huán)境分析

“十二五”期間，國家經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展將是整個宏觀環(huán)境，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式和調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向，中央和地方政府的政策導(dǎo)向與積極支持是新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐。《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》明確提出：到2015年，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重力爭達(dá)到8％左右；到2020年，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重力爭達(dá)到15％左右。節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造產(chǎn)業(yè)成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)；新能源、新材料、新能源汽車產(chǎn)業(yè)成為國民經(jīng)濟(jì)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)；創(chuàng)新能力大幅提升，掌握一批關(guān)鍵核心技術(shù)，在局部領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平；形成一批具有國際影響力的大企業(yè)和一批創(chuàng)新活力旺盛的中小企業(yè)；建成一批產(chǎn)業(yè)鏈完善、創(chuàng)新能力強、特色鮮明的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。再經(jīng)過10年左右的努力，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的整體創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平達(dá)到世界先進(jìn)水平，為經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支撐。

3新產(chǎn)業(yè)選擇原則

3．1綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展

提倡綠色消費，即低能耗、低碳排放的消費已成為主流，人們的消費觀念也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，在注重產(chǎn)品質(zhì)量的同時，越來越注重環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展。因此選擇需要著力培育的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)時，就要遵循這樣的原則，選擇那些具有廣闊市場前景，能源資源消耗低、帶動系數(shù)大、就業(yè)機(jī)會多、綜合效益好的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，進(jìn)行重點培育和拓展。

3．2市場需求大

市場需求是產(chǎn)業(yè)生存、發(fā)展和壯大的必要條件，所選產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品應(yīng)在國內(nèi)甚至國際市場具有較大的、長期的需求。

3．3技術(shù)先進(jìn)

所選擇的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品必須特別重視技術(shù)進(jìn)步的作用，能夠集中體現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步的主要方向和發(fā)展趨勢，從而提高產(chǎn)業(yè)的勞動生產(chǎn)率，增加產(chǎn)品的技術(shù)附加值，在市場競爭中獲得優(yōu)勢。

3．4防范產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)險

目前新產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景大，市場格局尚未成型，但已呈現(xiàn)出高投資、高收益、高風(fēng)險的特征。應(yīng)避免一哄而起，浪費資源的現(xiàn)象。各行業(yè)發(fā)展都有其規(guī)律和周期性，因此，在選擇新產(chǎn)業(yè)、制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策時，需要系統(tǒng)地考慮其產(chǎn)能過剩、核心技術(shù)、產(chǎn)業(yè)政策、宏觀經(jīng)濟(jì)等風(fēng)險，并趨利避害地做好應(yīng)對風(fēng)險的準(zhǔn)備工作。

4新材料產(chǎn)業(yè)投資前景分析

4．1國家政策支持

《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》已正式出臺，包括新能源材料、功能膜材料、碳纖維材料、復(fù)合材料、稀土功能材料等將會在“十二五”期間得到國家政策的大力扶持。

4．2市場規(guī)模

2010年全球新材料市場規(guī)模已超過8000億美元，由新材料帶動而產(chǎn)生的新產(chǎn)品和新技術(shù)則是更大的市場?！兑?guī)劃》提出了“十二五”期間年均增長率超過25％，到2015年達(dá)到2萬億元總規(guī)模的目標(biāo)。與2010年約6500億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模相比，新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”末的產(chǎn)業(yè)規(guī)模將是“十一五”末的3倍。

4．3準(zhǔn)確把握發(fā)展方向

從《決定》看出，政府對新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的扶持力度具有明顯的優(yōu)先次序：“大力發(fā)展”稀土功能材料、高性能膜材料、特種玻璃、功能陶瓷和半導(dǎo)體照明材料；“積極發(fā)展”高品質(zhì)特殊鋼、新型合金材料、工程塑料等先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料；“提升”碳纖維、芳綸、超高分子量聚乙烯纖維等高性能纖維及其復(fù)合材料發(fā)展水平；“開展”納米、超導(dǎo)、智能等共性基礎(chǔ)材料研究。當(dāng)前新材料發(fā)展呈現(xiàn)出高性能化、高功能化、高智能化；復(fù)合化；環(huán)境化等趨向特點。因此，準(zhǔn)備把握政府支持的發(fā)展方向重點，認(rèn)清當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢是企業(yè)選擇新材料產(chǎn)品的重要前提。

4．4進(jìn)入新材料產(chǎn)業(yè)的公司定位

擁有核心高新技術(shù)的公司，融資能力強的公司，能獲得國家政策支持的節(jié)能環(huán)保類公司，具有獨特市場渠道的公司，擁有核心人力資源保障的公司。

篇10

【關(guān)鍵詞】復(fù)合材料微波工程金紅石陶瓷一玻璃

伴隨著科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，地球上原有的材料已經(jīng)不能滿足人類的需求，正是在這種情況下，復(fù)合材料應(yīng)運而生。復(fù)合材料通過將兩種以及兩種以上的物質(zhì)進(jìn)行融合而產(chǎn)生出一種新型的可以被人類運用的材料。伴隨著復(fù)合材料性能的不斷改善以及功能的不斷變化，一部分復(fù)合材料已經(jīng)可以被運用到微波工程領(lǐng)域之中，并對微波工程起到巨大的作用。

一、微波及微波的特性

微波是電磁波的一種。微波的波長在1毫米到1米之間，微波的頻率為300MHz―300GHz。微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個特性。相較于其它波段的電磁波，微波具有以下幾個顯著的特征：（一）微波的穿透性。區(qū)別于其它輻射加熱的電磁波，如紅外線、遠(yuǎn)紅外線等，微波的波長更長，具有更強的穿透性。微波透入物體時，能與物體分子相互作用使分子產(chǎn)生震動，當(dāng)微波頻率為2450兆赫茲時，可使物體的分子每秒產(chǎn)生24億次以上的震動。動能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使物體的溫度達(dá)到整體上的同時升溫，避免了物體在進(jìn)行熱傳導(dǎo)時的熱量損耗。同時，由于物體在加熱過程中不會出現(xiàn)熱傳導(dǎo)現(xiàn)象，從而大大縮短了物體的加熱時間。（二）微波對不同的物體體現(xiàn)出不同的加熱效果。由于微波穿越不同物質(zhì)時，微波對于不同物質(zhì)的震動會產(chǎn)生不同的影響，這就使得了微波在加熱過程中具備了加熱選擇性的特征。當(dāng)微波穿越玻璃、塑料和瓷器等物體時，微波幾乎是穿越而不被吸收；當(dāng)微波穿越水和食物等物體時，這些物體會受到微波的影響而自身產(chǎn)生熱量；當(dāng)微波穿越金屬類物體時，微波則會被完整的反射回來。家中常用的微波爐加熱物體正是利用了這種原理。微波爐的外殼采用金屬類物體，避免了微波爐加熱時，微波穿透微波爐外壁對周圍的物體產(chǎn)生影響；加熱的物體大多含有豐富的水分子，保證了物體整體的熱量；盛放物體的容器大都為塑料和瓷器類物體，當(dāng)微波穿越這些物體是，幾乎不會被吸收?？梢?，微波對不同的物體體現(xiàn)出不同的加熱效果。（三）微波的信息性。相比較于低頻無線電波，由于微波具有非常高的頻率，這就使得在狹小的相對帶寬下，微波可用的頻帶非常廣，可以達(dá)到數(shù)百甚至上千兆赫茲。這就意味著在同樣的條件下，微波可以攜帶的信息容量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低頻無線電波。因此，目前國際上所使用的現(xiàn)代多路通信系統(tǒng)，包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)，幾乎無例外都是工作在微波波段。同時，微波信號還可以提供相位信息、極化信息以及多普勒頻率信息，這些信息可以幫助人類更好的對目標(biāo)進(jìn)行檢測和對遙感目標(biāo)的特征進(jìn)行分析。

二、復(fù)合材料的定義

復(fù)合材料（Composite materials），是指由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。

三、復(fù)合材料在微波工程中的應(yīng)用

（一）金紅石陶瓷一玻璃復(fù)合介質(zhì)

金紅石陶瓷結(jié)構(gòu)作為應(yīng)用的最廣泛的微波介質(zhì)正被廣泛的應(yīng)用于各種微波工程之中。金紅石陶瓷結(jié)構(gòu)本身所具有的相對介電常數(shù)大、微波插人損耗小以及溫度穩(wěn)定性好等特性也是微波工程選用此類結(jié)構(gòu)的主要因素。但是單組分金紅石陶瓷結(jié)構(gòu)本身較為疏松，其機(jī)械強度較差，基本上不能對其進(jìn)行機(jī)械加工，因此以前該結(jié)構(gòu)的運用受到了很大的限制。

隨著復(fù)合材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的可以提高金紅石陶瓷結(jié)構(gòu)致密度，同時可以改善其機(jī)械強度，使其能進(jìn)行機(jī)械加工的復(fù)合材料被研發(fā)出來。其基本指導(dǎo)思想如下：由于微波具有穿透性的特點，當(dāng)微波遇到玻璃、塑料和瓷器的物體時，微波幾乎是穿越而不被吸收，如果能將金紅石陶瓷與玻璃進(jìn)行復(fù)合，則可以在不降低金紅石陶瓷結(jié)構(gòu)本身正常工作的情況下，提高金紅石陶瓷結(jié)構(gòu)致密度并改善其機(jī)械強度，其達(dá)到能進(jìn)行機(jī)械加工的目的。

首先，將CaO， B2O3和SiO2按一定比例進(jìn)行配料、球磨后，在1320℃的高溫下燒結(jié)后制成玻璃粉；然后把制成的玻璃粉與由ZnO和SiO2在1320℃的高溫下生成的硅酸鋅粉按一定比例混合并進(jìn)行球磨、過篩，生成玻璃相；最后將玻璃相與TiO2、ZnO、CaF2、BaCO3以及ZrO2等按配方配制，經(jīng)過嚴(yán)格的工藝流程、球磨、成型以及在940℃的溫度下燒結(jié)，生成金紅石陶瓷一玻璃復(fù)合介質(zhì)。這種復(fù)合介質(zhì)既保留了金紅石陶瓷的特征，又有好的機(jī)械強度和硬度。這種材料的相對介電常數(shù)約為100，當(dāng)部分填充工作在米波波段的高功率微波終端時，能使高功率微波終端沿傳輸方向300mm的幾何長度就能獲得約2.5m的電長度，有效地縮小了體積，滿足了微波工程的實際應(yīng)用需要。

（二）鐵氧體-陶瓷復(fù)合材料。雷達(dá)作為現(xiàn)代最重要的通信工具誕生于20世紀(jì)40年代。其工作原理是：雷達(dá)發(fā)射機(jī)通過天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波；雷達(dá)天線接收此反射波，送至接收設(shè)備進(jìn)行處理，提取有關(guān)該物體的信息。

為確保雷達(dá)在某一時點向某一方向發(fā)射電磁波時，不會同時向其它方向發(fā)射電磁波，這就需要在發(fā)射電磁波方向的反方向具有很強的吸收微波作用的物質(zhì)。在雷達(dá)運用的早期，通常選用錳鋅軟磁鐵氧體和鎳鋅軟磁鐵氧體作為吸波材料。兩種材料在雷達(dá)工作時具有高磁導(dǎo)率、高電阻率、低損耗等特點，且成本低廉。

然而，由于錳鋅和鎳鋅都屬于金屬類產(chǎn)品，對微波具有反射作用，而影響到微波吸收率，從而干擾到雷達(dá)電波的準(zhǔn)確程度。

隨著復(fù)合材料的發(fā)展，人們逐漸意識到：如果能夠使用幾乎對微波不會產(chǎn)生任何影響的陶瓷取代傳統(tǒng)的鐵氧體材料，這種局面也許能打破，一種新型的鐵氧體-陶瓷復(fù)合材料應(yīng)運而生。這種復(fù)合材料的微波阻抗在很寬的頻帶范圍內(nèi)幾乎不發(fā)生變化，使用這種新型材料設(shè)計制造的天線和微波類傳輸線等器材在實際應(yīng)用中都產(chǎn)生了非常好的使用效果。

（三）選擇性透波復(fù)合材料

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的綜合國力得到了顯著的增強。我國的航空航天事業(yè)及軍工事業(yè)也得到了非?？焖俚陌l(fā)展。在此基礎(chǔ)上，我國對于透波材料的需求，尤其是選擇性透波復(fù)合材料的需求也不斷上升。透波材料在航空航天領(lǐng)域中具有重要的地位，是航空航天器材所不可缺少的重要外部材料。當(dāng)航空飛行器在遇到惡劣飛行氣候或是在通信環(huán)境非常惡劣的條件時，透波材料可以保證航空飛行器的通訊、遙測等系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。同時在運載火箭、宇宙飛船等領(lǐng)域也有重要的作用。伴隨著技術(shù)的進(jìn)步，新型的選擇性透波復(fù)合材料正成為業(yè)界所關(guān)注的重點。選擇性透波復(fù)合材料是對頻率選擇表面技術(shù)同復(fù)合材料相結(jié)合，從而產(chǎn)生的一種新型的材料工藝。選擇性透波復(fù)合材料對行器的隱形技術(shù)有著重大的貢獻(xiàn)，它可以在保證飛行器自身通訊正常工作的情況下，屏蔽其他外來電磁波對飛行器的偵查和干擾等。結(jié)論：隨著復(fù)合材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種穿透性好、透波性能好的復(fù)合材料相繼問世。由于納米材料的研制成功及其應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，新型功能劑不斷出現(xiàn)，，透波、吸波性能越來越高。這些都極大地提高了復(fù)合材料在微波工程中的使用范圍，增強了微波工程的使用效果。相信在不就的將來，復(fù)合材料在微波工程中的應(yīng)用將越來越廣泛，復(fù)合材料所起到的效果也將越來越重要。

參考文獻(xiàn)

[1]張昌天，李晶晶，江大志，肖加余.二維點陣復(fù)合材料圓筒結(jié)構(gòu)軟模輔助纏繞成型及軸向壓縮性能研究.復(fù)合材料：創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展（下冊）. 2010

[2]劉時風(fēng)，王勇，陶雪榮，陳顯鋒. AU2000聲-超聲復(fù)合材料檢測系統(tǒng)研制.復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展―――第十一屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集. 2000

[3]孟凡顥，陳紹杰，童小燕.縫合/RTM復(fù)合材料及其計算分析的工程方法.復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展―――第十一屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集. 2000