材料发展与应用

材料发展与应用（共8篇）

材料发展与应用 篇1

有机氟材料的发展与应用

届 别 09届

系 别 化学

专 业 化学

姓 名 郭萌萌

学 号 2009121140

二〇一一年六月

有机氟材料的发展与应用

-----有机氟的发展史及研究成果

学生姓名：郭萌萌 指导教师：刘耀华

摘要: 有机氟材料具有优异的耐高低温、耐热、耐化学品、绝缘、抗粘、低摩擦、不燃和自润滑等性能，由于这些材料具有与其它材料无法比拟的优良性能，使其应用已也从最初的军工领域逐渐扩大到民用、工业领域，成为国民经济中不可缺少的新型高分子台成材料。我国的有机氟化学研究始于上世纪50年代后期，当时是为了满足国防建设的需求,经过50多年几代人的努力，如今我国已经能够生产许多含氟产品如氟塑料、氟橡胶、氟里昂、含氟表面活性剂、含氟油脂、含氟医药和农药、氟碳代血液等，形成了初具规模的氟化学工业基础。本文主要介绍了我国有机氟材料的发展历程、研究现状以及在各领域的应用。

关键词: 有机氟化学 有机氟材料 发展成果 应用

有机氟材料其所以成为当前世界各国普遍重视的一类新材料，并未研究这类材料而形成的一门专门的科学----氟有机化学，是与它在当代科学技术进步和经济发展中所起的巨大作用密切相关的。近年来，含氟功能材料和众多精细氟有机化学产品的出现，以及氟化学基础研究的进展，展示了含氟材料和氟有机化学更广阔的前景。

1.我国有机氟化学的发展

1.1 任务带学科----有机氟化学的兴起

1896年氟代乙酸乙酯的合成标志着有机氟化学的开始，至今已有整整一个世纪的时间,在此期间，几次历史性的突破极大地促进了有机氟化学的发展，如本世纪三十年代氟里昂在制冷工业上的应用，二战期间曼哈顿工程的实施以及50年代高生理活性氟脲嘧啶的合成等。我国氟资源丰富，已探明萤石的储量约占世界总储量的四分之一，但直到上世纪50年代，氟化学在中国还是一片空白,50年代末，由于国际形势的变化，我国开始自行开发原子能技术急需一批特殊的含氟材料，由此开始了有机氟化学在中国的研究。

1963年科学院决定将氟化学的工作集中到上海，集中力量形成特色,当时上海市调拨一个葡萄糖厂给有机所，经改造做为扩试和批量生产的基地,在这阶段的任务多数是仿制，成功后再批量生产。提供应用研制的氟材料包括采用不同方法聚合的聚四氟乙烯、四氟乙烯的共聚物、偏氟乙烯的共聚物，还有含氟聚氨酯、聚全氟苯、含氟油脂等,经过几年的艰苦拼搏，终于研制成功了各种国内急需的含氟材料，为我国原子弹的提前试爆成功作出了贡献，同时也培养出了一批氟化学科研人员，建立了有关的科研手段和设施，为以后我国有机氟化工的发展及有机氟化学研究打下了良好的基础。[2]

[1]

1.2 渗透与发展-----有机氟工业的初步建立

完成军工研制任务以后，配合国防有机氟化学产品的扩大生产，在已建立的氟化技术及设施的基础上，我国的有机氟化学研究开始转向民用方面，并在国内建立初步的有机氟化学工业体系。这阶段研制和生产的主要氟化学产品有含氟表面活性剂、氟里昂、含氟油脂、含氟医药和农药、氟碳代血液等，大部分产品仍然是仿制，但也开发出了一些独具特色的含氟化学品如抑铬雾剂、氟碳代血液等。

1.3 学科促任务-----有机氟化学研究的全面发展

从上世纪50年代末到70年代末，氟化学研究在我国主要集中在应用方面，为国家安全和国民经济的发展研制出一些急需的含氟化学品，基础研究工作开展得较少，只是在个别实验 室进行一些零散的基础研究课题，内容主要是由任务衍生出来的题目，尚不能构成一个学科。

在随后的几十年时间里，有机氟化学基础研究在我国一直十分活跃，并形成了一定的特色，取得了一些高水平的研究成果，如亚磺化脱卤反应、单电子转移、金属催化、亲卤反应、含氟卡宾等，在国际氟化学界产生了一定的影响。

与此同时，有机氟化学应用与开发研究在我国也广泛展开，并取得许多好成果。如全氟离子交换膜的研制、气相法和液相法制备氟里昂代用品、含氟高温润滑油、氟碳化合物的合成及临床应用、含氟医药中间体的开发等，有些成果已取得应用，为国防建设和国民经济的发展提供了许多急需的含氟化学品。在有机氟化学基础研究和应用基础研究的推动下，我国有机氟工业在最近30年得到迅速发展，生产规模和产品种类不断增加。如今我国已能够生产包括氟塑料、氟橡胶、含氟冷冻剂、含氟清洗剂、含氟表面活性剂、含氟油脂、含氟医药和农药等品种在内的绝大多数含氟产品。

2.近年来主要研究成果

2.1 特种含氟材料和含氟功能材料的研究一路领先

当前, 我国在许多工业部门, 特别是新技术部门显示出广阔应用前景的特种含氟材料和含氟功能材料作为主要研究方向。这方面的研究一路领先, 在以下几方面取得显著成绩。2.1.1 氟塑料“ 合金” 的研究

氟塑料“ 合金”既保持了“塑料王”聚四氟乙烯的耐高温、耐腐蚀、电绝缘性能好等优点, 又有硬度高、蠕变小、易加工等新特点, 扩大了氟塑料的应用范围。氟塑料“ 合金”已用于制造各种耐强酸、耐强碱、耐强氧化性和耐其它有机化学药品腐蚀的管道、阀门或泵的衬里、泵壳和叶轮, 也适合于加工成各种隔膜片、疏水器膜片或密封件,在石油、化工、化肥、农药、染化、冶金、电子及机械工业等部门有广阔的应用前景。2.1.2 改性的乙烯和四氟乙烯共聚物的研究

这是又一类含氟新材料, 它的研制成功为我国氟塑料家族增添了新的成员。这种材料易加工、强度高、耐辐射、易染色, 可作为在高温和苛刻条件下使用的电绝缘材料, 用于制造电子计算机和原子能发电站等的内部电线, 还可以作防腐蚀、防粘附、耐化学药品侵蚀的材料。2.1.3 含氟压电、热电功能材料的研究

[4]

含氟功能材料的优异性能能够弥补普通功能材料的不足。上海有机所先后研制了含氟的压电、热电材料, 其中压电驻极体为发展我国的电声材料作出了贡献, 由驻极体制造的某些电声产品不仅能满足国内需要, 而且还能部分地进人国际市场。含氟的热电材料亦已用于红外照相技术。2.1.4 全氟磺酸树脂和离子交换膜的研究

这是一类化学功能高分子材料, 有广阔的应用前景, 用离子交换膜电解食盐制造氯碱已列为国家重点攻关项目。这项新技术正在引起氯碱工业的革命。传统生产高纯烧碱普遍采用汞法, 汞的流失造成的污染是一大祸害。上世纪70年代, 美国和日本首先研究成功用含氟离子交换膜制造氯碱的新技术, 找到了根除汞害、实现氯碱工业现代化的好途径。另一方面, 消耗量更大的工业烧碱是用石棉隔膜电解槽制造的, 制造和更换这种电解槽要处理大量的石棉。而石棉是致癌物质, 这样用离2 子交换膜制造氯碱就更为重要。经过多年努力, 上海有机化学研究所全氟离子交换膜的研制工作已取得了相当大的进展, 作为关键材料的全氟磺酸树脂, 从单体合成、聚合到聚合物后处理及造粒等都已能正常生产, 可望通过与加工、应用单位的密切协作, 使这项重要的新技术在我国尽早进人工业规模的应用。此外, 全氟磺酸树脂作为强酸催化剂的应用, 全氟离子交换膜用于其它电解与分离过程, 也很有前途, 全氟磺酸膜还可用于铬酸溶液的电解再生和回收工艺等 2.2 注重发挥精细氟有机合成的特长 2.2.1 含氟油脂的研究

耐强氧化剂腐蚀的特种润滑油脂和特种陀螺油是原子能工艺和导航技术中不可缺少的材料。这些需要量不大、规格多变、合成方法复杂的产品是工业部门难以承担的。上海有机所先后研制了全氟油、全氟醚油、氟氯油和氟澳油, 满足了有关技术部门的需要。全氟油和全氟醚油无毒、无嗅耐热和导热性能好, 电绝缘性能优良, 化学稳定性高, 安全保险, 有越来越广的用途。2.2.2 含氟表面活性剂的研究

含氟表面活性剂有优良的表面活性, 用量很少就能显著降低水溶液或有机液体的表面张力。由于它有极高的热稳定性和化学稳定性, 能在高温、强酸、强碱和强氧化还原的条件下使用, 因此应用范围很广, 在许多用普通表面活性剂满足不了要求的地方, 往往可用含氟表面活性剂圆满地解决问题。

2.2.3 织物防水防油处理剂的研究

利用含氟化合物低表面能的特点, 可以用某些含氟聚合物作为纺织品的防水、防油处理剂。处理过的织物不仅有防水、防油性能, 而且透气性不降低,手感好, 不容易沾污, 好洗涤, 在国外已普遍使用。我国是个大的纺织品出口国, 要提高在国际市场上的竞争能力, 解决织物的防水、防油问题, 意义十分重大。

2.3 含氟生物活性物质的研究有所突破 2.3.1 氟碳代血液的研究

全氟化合物的化学、生物惰性和在常温下对氧气和二氧化碳有较大的溶解度, 引起科学家们萌发了用全氟化合物制造代血液的设想。我国科学家先后研制了两种型号的氟碳代血液。1 号氟碳代血液对脏器保存和移植很有实用价值, 保存肾脏可达96 小时。我国用1 号氟碳代血液代替普通的血浆进行肾脏病例中取得了很大成功。并发现它对某些心血管疾病, 如缺血性脑血管病、中风和半身不遂症的急性期有明显的疗效。2号氟碳代血液作为心肌保护液的研究也取得了进展。2.3.2 含氟抗肿瘤药物的研究

由于氟原子与氢原子的体积相差不大, 化合物中的个别氢原子被氟取代后, 几何构型不会发生大的变化, 这样氟取代物就可能被细胞吸收, “ 冒充” 无氟的类似物参与细胞代谢的某些过程, 但并不能参与代谢的全部过程。到了代谢的某一阶段, 氟取代物就“ 原形毕露”, 中止、破坏细胞代谢过程。根据这个原理, 有可能找到适当的药物去抑制对人体有害的细胞, 如癌细胞的代谢过程, 达到治病的目的。氟尿咄淀及其衍生物就属于这类代谢药物, 它们有显著的抗肿瘤效果。我国先后研究成功的两种氟尿嚓吮抗肿瘤药物, 对治疗肠癌、肝癌、肺癌和乳腺癌等都有很好的疗效。2.3.3 含氟农物的研究

有显著生理活性的氟有机化合物早就被考虑作为农药研究使用, 只是由于大量便宜的有机氯、有机磷和有机硫农药的上市, 使有机氟农药的研究开发趋于迟缓。.上世纪80年代以后, 由于有机氯农药积累毒性造成的环境污染和许多昆虫的抗药性问题出现, 发展新的农药品种成了当务之急。生理活性高、毒性小的氟有机化合物自然成了科学家重新重视研究的对象, 有机氟农药开始飞快地发展飞至今世界上已商品化的含氟农药有数十种。近年来我国研制成功的氟脉杀杀虫剂已进人扩试阶段, 氟乐灵除草剂亦已通过院级技术鉴定,可望在不久以后与化工部门合作, 共同在我国开创生产有机氟农药的历史。

[5][3]

3.有机氟化工新材料及应用

3.1 氟树脂

氟树脂具有优异的耐高低温性能和化学稳定性，很好的电绝缘性、非粘附性、低摩擦性、耐候性和良好润滑性。氟树脂品种繁多，主要品种有聚四氟乙烯(R,RRE)和热塑性氟树脂聚全氟乙丙烯(ⅡLP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、可熔性聚四氟乙烯(LA)、聚四氟乙烯一乙烯共聚物(RYE)、聚三氟氯乙烯(PCT．FE)、聚三氟氯乙烯一乙烯共聚物(ECQ)、聚氟乙烯(PVF)等，每个品种又衍生有数个到数十个品级。而且历年来各品种还在不断改进，新的品级层出不穷，以满足各种不同用途。氟树脂应用面广、已遍及航空宇航、原子能、石油化工、机械、电子、建筑、轻纺、半导体、汽车、医疗器械、办公用机器、家用电器、燃料电池、锂电池等领域，用途迅速扩大。同时近l0多年来又相继开发了一些新型氟树脂，如全氟离子交换膜、全氟聚酰亚胺、软质氟树脂、透明热塑性氟树脂、用作驻极体的含氟树脂等。这些含氟新材料有的已在工业生产中起着重要作用，如全氟离子膜用于氯碱工业，使氯碱工业生产技术发生了根本性变革；含氟聚合物表面能低，具有憎水憎油性能，可用作防幅用途；透明氟树脂，折射率低，是医学、军用、宇航等光学器械中理想材料，如用在微波、雷达及光学仪器等的透镜涂层、紫外线用的元件和窗口材料，光电子仪器、接触镜、化学惰性的绝缘材料，光导纤维的壳材，以及用作生物医学材料，涂于某些医学器材上可提高光学传感和诊断时生物相容性。氟聚合物膜对电子线和x射线的感应性，可用做电子线的抗蚀膜；聚偏氟乙烯及其共聚物或聚全氟乙丙烯在高压直流电场经特殊处理，具有压电性能，可用作各种光、电、热、机械能的传感器；聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯的微孔膜用作微过滤膜，可广泛应用于微电子、医学、食品、化工领域[10]

[9][8][7][6]，如用含氟材料加工成均匀的具有不同孔径的膜，由它制成的过滤膜、电解隔膜、分离膜等，可用于半导体、医疗领域的药液过滤、空气净化、粉尘回收；用作气体分离膜可用于富集氧气、分离s 或NH3等，此外还用作液体分离膜、超滤膜等。聚四氟乙烯多孔体可用作衣料，用于滑雪服、登山运动服、宇航员服装和雨衣等。用作生物医学材料，利用它对人体无害性和抗血栓性制成人体血管、体液透析膜、补片、关节抗磨材料等。用途不胜牧举，由此可见，氟树脂已从单纯的耐热、耐腐蚀、防粘、结构性用途材料发展到功能性用途特种材料，成为技术含量高、经济效益好、发展潜力非常大的材料3.2 氟橡胶

氟橡胶具有优异的耐高温或耐低温性、耐油和耐化学药品性。氟橡胶主要品种有26类氟橡胶(含偏氟乙烯、六氟丙烯及其它含氟烯烃单体)、四丙氟橡胶(含四氟乙烯、丙烯等)、氟硅橡胶、氟化膦腈橡胶、氟醚橡胶和含氟热塑性弹性体等 各品种又衍生有许多品级以满足不同用途需要。主要应用于航空、宇航、汽车、石油、化工、机械、仪器仪表等工业领域。在一些关键用途中已成为不可替代的材料。[12][11]。

3.3 氟涂料

氟涂料具有优异的防腐、防粘、耐候等性能。耐久性好，显著优于目前常用的各种不含氟涂料。它可选用各种氟树脂或氟橡胶开发出相应的各种氟涂料，有分散液状、溶液型、粉末状和凝胶型等，品种品级繁多，主要用于防腐蚀、防粘、耐候用途，如使用于建筑外装饰寿命可达40 年以上。近些年来，又通过引入新的含氟单体或少量非含氟单体进行共聚改性，相继开发了各种室温固化型的氟涂料，方便施工，拓宽了应用范围。其它还有含氟聚氨酯涂料，作为船用涂料，可解决舰船结构防腐蚀，消除或防止海洋生物在船底附着，还可用作飞机外装、飞机油箱、汽车、文物保护涂料和高压电绝缘子涂料。可聚合的全氟烷基表面活性剂类涂料，可用作汽车外壳保护涂层，墙壁抗涂写污染、飞机防冰雪、游艇耐污染涂料。3.4 氟利昂替代品

[13]

氟利昂氟氯烃和哈隆(含溴的氟烃或氟氯烃)的替代品氟利昂氟氯烃(CFC)是很好的制冷剂、发泡剂，而哈隆是非常有效的灭火剂

[14]，但这二类化合物排放人大气后，会破坏大气臭氧层，危及人类

[15] 生存环境。近年来通过努力已开发出多种氢氟烃(HFC)，不仅能保持以前产品的同样使用效果，而且具有能显著降低或不破坏大气臭氧层的效果，成为理想的替代品。

结束语：有机氟化工新材料的发展正处在成长期，琳琅满目，方兴未艾。由于材料中存在着奇妙的氟，其潜在的作用仍有待人们去进一步探索、认识、开发、利用。含氟材料作为一种优异的高分子合成材料．已经引起业内人士的注意，其应用领域不断扩大，但国内有机氟的开发研究还存在不少问题．一些关键技术有待进一步深入研究和开发．推广应用还须加大力度，可以预料．有机氟材料将越来越多地使用在工业、国防、航空、航海、电讯电缆及其它领域中应用。

有机氟工业的发展始终离不开技术创新，而开展技术新的机会也始终存在我们的学习以及以后的工作中。我们既要努力去掌握坚实的理论基础，丰富实践经验，又不能固步自封，要拓宽思路，活跃思维，一步一个脚印去学习，聚沙成塔，一定会创造出一片新天地。

参考文献：

[1] 黄维垣,杜灿屏,朱士正.中国有机氟化学十年进展 1999 [2] 黄维垣.中国有机氟化学研究 1996 [3] 程宁.含氟表面活性剂的生产应用现状及研究进展[期刊论文]-日用化学品科学 2008(6)[4] 陶海升,李茂国,吴丽芳等.化学氟化最新进展[期刊论文]-化学进展 2004(2)[5] 杜春华,张文玉,彭鹏.含氟生理活性物质的特性及创制[期刊论文]-精细与专用化学品 2007(20)[6] 安静雯，李顺龙，潘敖龙等．有机氟工业，2000，2：7 [7] 邓海球．涂料工业，1999，29(10)：32 [8] 孟博.程桂林.许茂乾.阎宗刚二氟乙醇的合成方法[期刊论文]-浙江化工 2010(4)[9] Vecellio M.Progress in Organic Coatings ,2000 ,40 :225.[10] Matuszczak S ,James Feast W.Journal of Fluorine Chemistry ,2000 ,102(1-2):269.[11] Silagy D ,Bussi P ,Marot G.Journal of Fluorine Chemistry ,2000 ,104(1):79.[12] 施铭德,童身毅,张良均,等1 上海化工,1999 ,5 :26.[13] 苗国祥,安静雯,陈营祥,等1 有机氟工业,1999 ,3 :5.[14] Forsythe S ,Hill D J T,etal.Radiation Physics and Chemistry ,2001 ,60(6):609.[15] 柯毅民.含氟醇的制备方法评述[期刊论文]-精细石油化工进展 2008(6)

Organic fluorine material development and application

-------Organic fluorine history and research Student: Guo Mengmeng

Tutor: Liu Yaohua Abstract: organic fluorine material has excellent resistance to high temperature, heat resistance, resistance to chemicals, insulation, resistance to stick, low friction, non-combustible and since Lubrication, such as performance, because these materials with other material has the incomparable excellent performance, make its application has also from the initial military domain expands gradually to civil and industrial areas of national economy, become an indispensable polymer Taiwan into materials.In China, the organic fluorine chemistry study began in the 1950s, when is late to meet the demand, national defense building for over 50 years the efforts of several generations, now China already can produce many containing fluorine products such as fluorine plastic, fluorine rubber, freon, containing fluorine surfactants, containing fluorine grease, containing fluorine medicine and pesticides, fluorine carbon generation blood, formed a certain scale of fluorine chemistry industrial base.This paper mainly introduced in the organic fluorine material development, research status and the application in all fields.applications

Keywords: organic fluorine chemical

organic fluorine material development achievements

材料发展与应用 篇2

高强度钢在汽车中的应用与发展

为了应对来自轻质材料的挑战, 钢铁企业将开发的重点放在了高强度材料上, 先后开发出了高强度钢 (屈服强度大于210MPa) 、超高强度钢 (屈服强度大于550MPa) 和先进的高强度钢 (以下统称为高强度钢) , 取得了良好的减重效果。目前汽车使用的高强度钢主要为板材与管材, 取代普通钢材、铸铁, 用于车身零件和其他结构件, 如高强度钢制成的传动轴可减重约10%。而北美开发的PNGV-Class轿车, 其车身全部采用高强度钢, 重量只有218kg, 与全铝车身相当。据最新的应用情况表明, 有些铝、镁合金零件, 如保险杠、车轮、骨架、前门、后门、横梁等, 又转而采用高强度钢设计。现在各国均加速了高强度钢在汽车车身、底盘、悬架和转向等零件上的应用, 以北美为例, 它在轿车中应用的比例已由1997年的6%上升到2010年的50%, 预计今后几年将会得到更进一步的发展, 因此高强度钢的用量将会逐年上升, 而中、低强度钢和铸铁的用量将呈现下降趋势。在合金化方面, 主要是利用V、Ti、Nb、B等微量元素, 向低合金化或碳钢化方向发展。为提高汽车用钢质量和生产率, 各国都在冶炼设备和技术上下功夫, 如真空除气、炉外精炼、成份微调、连铸连轧、新型热处理等。使得汽车用齿轮钢、轴承钢、弹簧钢的纯净度、成份精度、淬透性、稳定性、疲劳强度等都有很大提高。

铝合金材料在汽车中的应用与发展

世界铝业协会的报告指出, 汽车质量每减少10%, 燃油消耗可降低6%~8%。因此汽车轻量化对于节约能源、减少排放、实现可持续发展战略具有十分积极的意义。实现汽车轻量化的一个重要途径就是新材料应用, 如铝合金。铝合金材料具有密度低、强度高和耐腐蚀等特性, 在轿车的轻量化中占举足轻重的地位。

目前汽车中用铝量最大的零部件是车轮。铝合金车轮在世界汽车行业上的装车率已经超过了40%, 几乎覆盖了全部车型, 正逐步取代钢制车轮。它质量轻, 节约能源;散热速度快, 使整车的安全性能更高;尺寸精度高, 行驶性能好, 还具有良好的附着性和缓冲特性、足够的负载能力和速度能力、耐腐蚀、耐老化和良好的气密性、良好的均匀性和质量平衡、精美的外观和装饰性等优点。目前广泛使用的是AlM g-S i系铝合金 (美国牌号A356, 相当于我国的ZL101A) , 广泛用于汽车结构件和非结构件, 特别是汽车动力和悬挂等汽车部件, 如铝制发动机、缸体、气缸头等铝铸件, 已经被全世界所有制造厂所接受, 同时开发出来的汽车外壳、散热器、底盘和车轮等铝部件, 铝合金汽车防碰撞管理系统, 铝合金前后保险杠也是汽车工业用铝的重大突破。

未来对于汽车铝合金的主要研究方向:开发可用于铝合金零部件的分析和设计、产品、工艺、材料为一体的数字技术;开发低成本的、适用于同类型材料和不同类型材料的连接技术;开发不需要中间加工、可直接生产净尺寸零件的先进成形技术。同时, 在新一代铝合金开发中, 亦包括满足特定零部件使用要求的新合金开发, 成形性能与焊接性能良好的高强度铝合金开发, 开发具有相同力学性能不同物理性能 (密度和弹性模量) 材料的可行性研究, 合金热力学性能对零部件的影响, 开发新型抗划伤合金。在未来几年内, 中型轿车的铝合金用量将大幅增加已成为必然趋势。

镁合金材料在汽车中的应用与发展

众所周知, 镁比铝还轻, 用镁板制成的车身将使汽车变得更轻。现在, 德国弗莱堡镁板制造公司已经找到了一种制造镁板的廉价方法。在研究试验中, 该公司制造出了一张超过4t重的镁板。该项试验表明, 只要用简单的工艺就能制造出符合工业标准的模板产品。这个研究项目成功的关键是新型无锭轧制技术, 其优势在于:原料是更为廉价的生镁块, 而且大大减少了加工步骤。例如, 在平常技术情况下生产2mm厚的镁板, 需要120mm厚的浇铸镁坯做原料, 大约需要15次轧制, 并且轧制过程中还要对镁坯反复加热, 这不但耗费成本, 而且轧制过程中容易出现边裂, 需要不停地进行剪边处理, 浇铸镁坯不但浪费, 浇铸过程中也易出现空隙和砂眼, 因此, 只有部分浇铸镁坯可以用来轧制镁板, 整个过程中浪费了许多的原材料。

弗莱堡镁板制造公司的新型无锭轧制技术, 只需一个步骤就可以把熔化了的镁直接制成5~6mm的镁板。而且使用的生镁块比浇铸镁坯更为廉价, 每公斤价格约2.5欧元, 而浇铸过的镁坯每公斤约12欧元。目前弗莱堡镁板制造公司的试验熔炉每小时可以吞进1.2t原料, 同时产生750kg熔化镁。熔化镁从熔炉中直接流向轧机, 轧成符合工业标准的薄板。特别是在试验熔炉的熔化阶段, 使用了许多新研究成果。镁在熔化时被保护气体隔离, 因为液态镁如果和氧气接触就会燃烧。另外, 轻金属因为其热熔很低而不易于处理, 液态镁一旦遇到比自己温度低的熔炉部件就会凝固。弗莱堡镁板制造公司通过在熔炉里安装复杂的加热和绝热系统解决了这个难题。

复合材料在汽车中的应用与发展

复合材料是两种或两种以上不同物质的组合, 它可以发挥每种材料的优点, 克服单一材料的缺陷, 扩大合成材料的应用范围, 并提高了该材料的综合性能。特别是环氧复合材料在各行业应用中具有非常明显的优势, 主要体现在几个方面:一是充分利用和发挥了复合材料各向异性的特点, 实现了在更高层次上的材料可设计性, 按受力状态铺层, 从而合理、有效地使用了原材料的性能, 减轻了制品的重量, 得到非常高的比强度和比模量;二是通过精心设计和细心制作, 高度实现了材料的复合效应, 从而充分发挥了各组成材料的潜在能力, 获得了原材料所没有的优异性能和新用途;三是耐疲劳性和减振性优异, 即使在已有损伤的情况下也很难观察到损伤在疲劳下扩展, 这是环氧复合材料在航空、航天及机械制造领域广泛应用的重要原因;四是材料设计和结构设计, 材料成形和构件成形是同时一次完成。

环氧玻璃钢复合材料因明显具有轻质高强、设计自由度大、不锈蚀、成形工艺性好等优点, 成为汽车工业以塑代钢的理想加工材料。目前, 我国越来越多的车型采用了环氧树脂基复合材料部件, SMC、RTM、GMT等先进材料和工艺的应用推广十分迅速, 而且作为以塑代钢的理想材料已逐步被汽车行业认可。美国复合材料年均增长率约为美国GDP增长率的两倍 (4%~6%) , 这主要归功于汽车用复合材料的迅速增加。20世纪80年代后期到90年代末, “全塑汽车”的概念曾经在国内汽车界轰动一时, 北京、山东、浙江、重庆等地的汽车生产厂家, 均生产过全环氧玻璃钢车身。近年来, 作为新材料前沿的复合材料逐步替代汽车零部件中的金属产品, 并取得了更加经济和安全的效果。福特汽车目前通过将汽车发动机盖改成模塑件, 可有效整合原来11个金属部件, 而这一款福特车的年产量是20万辆。生产实践和科学研究表明, 玻璃钢复合材料是较为科学、理想的新型汽车零部件材料。随着汽车轻量化的强烈要求, 以及总体生产成本下降的需要, 将促进新型玻璃钢工艺技术的发展与完善, 诸如真空辅助成形等新型工艺技术将在汽车零部件开发中扮演重要角色。先进的产业化汽车玻璃钢材料关键成形技术及其产业化应用, 将是以后研究的重要方向, “以塑代钢”是实现汽车轻量化发展的有效途径, 而环氧树脂基复合材料则在塑料行业中扮演着非常重要的角色, 作为未来汽车材料发展的主流, 必将为汽车工业做出很大贡献。

高分子材料在汽车中的应用与发展

近几年, 低密度非金属材料如高分子材料在汽车中的使用比例也有较大幅度的增加。

(1) 汽车塑料制品按其使用部位可分为内饰件、外装件、机能结构件等, 近年先后开发出一批轿车国产化急需的非金属材料, 促进了国产汽车材料的技术进步。

(2) 高分子汽车材料就其自身化学性质, 内部高分子链间的范德华力远远超过一般分子, 赋予了高分子材料以强度, 这就是高分子材料能作为结构材料使用的根本原因, 而这一特性恰好符合汽车对于车体材料安全性的考虑。由于化学性质的特殊, 高分子材料其化学上的可变性决定了其强大的适应性, 从而能够满足汽车行业对于多方面的不同要求。高分子汽车材料外在特点主要表现为重量轻, 有良好的外观装饰效果, 有多种实际应用功能, 容易加工成形, 节约能源和可持续利用等各方面优点, 但是也存在刚性差、耐热性差和抗冻能力差的缺点。

目前汽车用塑料制品主要应用于汽车内饰和吸收振动的零部件上。其主要制品有:仪表板、后视镜框、保险杠、座椅软垫、头枕、转向盘、控制箱、仪表板防振垫、前后支柱装饰、中间支柱装饰、前顶衬里、窗框架、顶棚与侧顶架装饰、门衬板、遮阳板和后顶架装饰等。另外工程塑料制造的汽车机能件也不断增加, 其中常见的零部件有:散热器格栅 (其材料有ABS、20%玻璃纤维增强聚丙烯) 、空气滤清器壳 (聚丙烯) 、行李箱盖 (聚丙烯) 、仪表板 (聚丙烯) 、曲轴箱盖 (尼龙6) 、正时齿轮链盒 (聚丙烯) 、正时齿轮 (30%玻璃纤维增强聚甲醛) 和挡泥板 (尼龙R-RIM) 等。部分塑料基复合材料如S M C、D X (聚甲醛复合材料) 开始用于制造汽车结构件, 对减少汽车自重起了重要作用, 如SMC材料模压成形制造汽车门板, 聚甲醛复合材料制造转向节主销衬套等。

结语

总之, 各种材料在汽车上的应用比例正在发生巨大的变化, 铸铁, 中、低强度钢的比例将逐步下降, 轻量化材料技术与汽车产品设计和制造工艺的结合将更为密切, 汽车车身结构材料将趋向多材料设计方向发展。高分子材料等新型材料的用量将有所上升, 作为一门新兴领域, 高分子材料正以其独特的优越性逐渐与汽车行业相结合, 具有巨大的潜在需求和良好的发展前景, 其总体表现为各国在汽车工程材料上的研发投入加大, 以及汽车行业对于材料性能要求的增高。

绿色建筑材料的发展与应用 篇3

关键词：绿色建筑；绿色建筑材料；应用

一、绿色建筑材料的含义

1.1绿色建筑材料的含义

在国际学术界提出绿色材料的定义为原料采取、产品制造、使用或再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小或有利于人类健康的材料，亦称之为“环境调和材料”。 绿色建筑材料，即生态建筑材料，是采用清洁生产技术，不用或少用天然资源和能源，有利于环境保护和人体健康的建筑材料。采用这种绿色建筑材料是绿色建筑的重要方面，它具有消磁、消声、调光、调温、隔热、抗静电的性能，最大程度上保护了环境减少了污染，为人们提供了健康高效的环境。

1.2 绿色建筑材料的特点

（1）低消耗。其生产大量使用尾矿、废渣、垃圾、废液等废弃物或者极少量使用天然的材料这样可以在很大程度上减少资源的使用保护环境

（2）低能耗。采用科学的方法，低能耗制造工艺，减少生产过程中能源的消耗。

（3）无污染。在生产过程中采用的是先进的科学工艺并用无毒无害的材料进行生产工作，因而不使用过多的有害物品添加剂。

（4）多功能。产品有益于人体健康，并且产品具有调湿、消磁、防射线、抗静电等多功能化。这些功能能够改善生活环境促进身体健康水平。

（5）产品在使用后能够二次回收并且运用高科技技术对回收的产品进行新的改良工作形成新的产品进行多次循环利用。

二、我国绿色建筑材料的发展现状

随着我国经济、社会的快速发展，人们的生活水的平日益提高，因此对住宅的质量与环保的要求也越来越高，这便使绿色建筑材料的研究、开发及使用有了合理的可持续发展空间。建筑与装饰材料的“绿色化”是人类对建筑材料这一古老的领域的新要求，也是建筑材料发展的必由之路。我国的环境标志在1993年10月首次对外进行公布的并在1994年5月17日中国环境标志产品认证委员会在北京成立，这标志着我国的绿色建筑产品在以后的生产中需要得到认证许可。同年在6类18种产品中首先实行环境标志认证，其中的水性涂料是我国环境标志产品委员会认证的第一种产品，标志着我国的绿色建筑材料得到了身份许可。1998年5月联合召开了 “生态环境材料讨论会”，确定了“生态环境材料”应该是同时具有优良的环境协调性和满意的使用性能的产品，同时也应该能够改善环境。这就说明，纵使我国“绿色建筑材料”的发展取得了一些成果，但仍處于初级阶段，今后要继续努力发展，坚定不移的朝着节约资源、节省能源、健康、安全的方向前进，同时要开发越来越多的物美价廉的绿色建筑材料产品用以提高人类居住环境的质量，更好地保证我国经济、社会、环境的可持续协调发展。

三、绿色建筑材料的发展前景

随着社会的经济的迅速发展和我国建筑业市场的崛起，人们对于生活水平的认识逐年提高，一般的普通材料的住房逐渐被社会所抛弃而新型绿色建筑得到广大消费者的认可，所以对于建筑业来说绿色建筑得到了一个前所未有的发展空间。因此，建筑材料的“绿色化”是我国经济社会环境协调和谐发展的必经道路。 我国建筑材料市场发展前景广阔，一是由于节能环保政策对绿色建筑材料发展的推动；二是因为绿色建筑材料市场需求日益加强；三是因为新技术新工艺的发展为绿色建筑材料奠定了基础；

随着绿色建筑行业的兴起，国内外的绿色建筑行业在发展过程中主要可以总结为以下几个方面：

（1）节约自然资源型绿色建筑材料。传统的建筑材料是运用土砖石等，这一类的建筑材料是纯天然的，需要对生活环境进行大面积的破坏，而新型的建筑材料则是用我们废弃的一些原有的的生活生产材料结合先进的工艺技术进行二次利用，这样的材料有效地避免了大量采用自然资源对环境造成破坏。

（2）能源节约型绿色建筑材料。能源节约型建筑材料主要是运用先进的科学工艺，将所有的废渣废料进行回收二次利用，在运用新的工艺的时候注意对能源的节约和利用，并且建造出来的产品具有良好的节能性，而且为了节约运输能耗所以在建造过程中会尽量选择当地绿色建筑材料，另一方面要降低建筑物使用过程中的能耗，如采用保温隔热型墙材或节能玻璃等方式来节约材料。

（3）环境友好型绿色建筑材料。随着人们对于环境的认识，绿色的家居环境成为买房业主的共识，所以对于无污染和毒害的旅社材料成为开发商的首选材料，这样不仅保护了消费者业主的健康更加有利于开发商利益的维护。

（4）空间绿色建筑材料。随着全球气温的逐年升高，隔热材料、散热材料等建筑材料可以有效的调节温度并且对于保护环境有一定的作用。吸光材料、可反射光材料等空间光学建筑材料也逐步运用于建筑外观设计中，为建筑业的创新发展起到了关键作用。

因此，合理选择绿色建筑材料是有效降低建筑物环境影响的前提。发展资源节约型建筑材料、能源节约型和环境友好型建筑材料，促进环境、人与社会的可持续发展。 绿色建筑材料的可持续使用应该遵循三个理念：第一、因地制宜，遵循客观规律。了解城市的生态承载力，追求生态平衡，目标的实现要在客观事物的基础之上，要符合事物发展的客观规律，不能盲目开采建设破坏生态平衡。第二、具体问题具体分析，了解绿色建筑材料的种类及其使用功能，做好明确可量化的材料评价指标，对不同的建筑采取不同的材料，对不同的环境问题确定不同的解决方式和途径。

结语：当今时代，环保占据了建筑的主要地位，推广和应用绿色建筑材料已经是必然趋势，坚持绿色建材在建筑行业中的运用，将环境保护和身体健康放到首要位置并且要以战略的眼光来看待绿色建筑材料，只有我们更好的去适应社会的发展要求，更加努力的去推广绿色材料，才能够对自己负责对未来负责。

参考文献：

[1]沈家学，段利民.浅谈绿色建筑[J].中州建设，2007（9）：23～24.

[2]王有为.《绿色建筑评价标准》要点[J].建设科技，2006（7）：14～17.

[3]绿色建筑：构建未来的城市蓝图—低碳经济系列报告之五[R].湘财证券，2009（11）：5～10.

材料发展与应用 篇4

姓名： 穆会平 班级： 1001班

专业： 环境科学 学号： 20101887

新型陶瓷材料的应用与发展

摘要：本文首先简单介绍了传统陶瓷材料向现代新型陶瓷材料转变的过程，新型陶瓷材料克服了传统陶瓷本身内部的缺陷，故使其性能大大提高，扩大了应用领域。然后论述了新型陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷，以及它们耐高温、生物相容性能、电磁性、质量轻等特性及各自的应用领域，重点讨论了新型陶瓷材料在航空航天、军事、生物工程、电子工业等的应用，最后简单说明了新型陶瓷材料的近况和发展趋势。

关键字：新型陶瓷 材料 应用 发展

引言：在当今科技高度发展的工业社会,每一项工业化的成就都与材料科学、材料的制造及实际使用有着密不可分的关联,它使得某些新的科学设想、构思及生产过程得以实现。离开了材料科学与材料工业,世界上的许多科学创造和发明都是难以实现或达到的。陶瓷材料是继金属材料,非金属高分子材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的一种，因为它同时兼有金属和高分子材料两者的共同优点,此外在不断的改性过程中,已使它的易碎裂的性能有了很大的改善。因此,它的应用领域和各类产品都有一个十分明显的提高。

1.传统陶瓷材料到新型陶瓷材料的演变

陶瓷一词(Ceramics)来源于古希腊Keramos 一词,意为地球之神。传统的陶瓷材料含意很广泛,它主要指铝、硅的氮化物,碳化物,玻璃及硅酸盐类。虽然传统陶瓷具有一定的耐化学腐蚀特性和较高的电阻率、熔点高,可耐高温,硬度高,耐磨损,化学稳定性高,不腐蚀等优点。但它也存在着塑料变形能力差,易发生脆性破坏和不易加工成型等缺点,这些原因大大地限制了在工业的应用范围，特别是在机械工业上的应用。而在电器上的应用也主要局限在高压电瓷瓶及其绝缘体部件等少数几个方面。

为此人们开展对传统的陶瓷材料进行改性研究和有关材料的人工合成开发,现代合成技术已经能够通过物理蒸发溅射(Vapor processing)溶液法(Aqueous precipitation)溶胶—凝胶技术(Solgel-technology)及其它先进技术改造传统陶瓷或人工合成极少缺陷的陶瓷材料,其中较为重要的有Si3N4 ,A12O3 等。合成的陶瓷材料与传统陶瓷材料相比，它的性能大大提高,与其它材料相比,在同样强度下这些材料具有良好的化学、热、机械及摩擦学(tribology)特性。它质轻,可以耐高温,硬度高,抗压强度有时超过金属及合金,具有较强的抗磨性和化学隋性、电及热的绝缘性都相当好,特别是由于采用纯净材料,消除了缺陷(eliminate-defects), 它的易脆性(brittleness)得到了极大的改善,因此其应用,特在现代机械业的应用日益广泛。目前巳有大量的新型陶瓷材料被用于工业高温抗磨器件、机械基础元器件,除此之外,电子及电信行业,生物医疗器件乃至于陶瓷记忆材料,超导陶瓷等应用都与新型陶瓷材料的研制与开发有关。

2.新型陶瓷材料特性与分类

新型陶瓷材料按照人们目前的习惯可分为两大类，即结构陶瓷（Structural ceramics）（或工程陶瓷）和功能陶瓷（Functional ceramics），将具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷列为结构陶瓷，而将具有电、光、磁、化学和生物体特性，且具有相互转换功能的陶瓷列为功能陶瓷。随着科学技术的发展，各种超为基数和符合技术的运用，材料性能和功能相互交叉渗透，确切分类已经逐渐模糊和淡化。根据现代科学技术发展的需要，通过对材料结构性能的设计，新型陶瓷材料的各种特性得到了充分的体现。表1 列出来目前被人们所占我和利用的新型材料的主要特性

表1 新型陶瓷的主要特性

分类

功能陶瓷 领域 电子陶瓷

光电陶瓷 光陶瓷 磁性陶瓷 生物陶瓷 化学陶瓷

特性

高绝缘性、铁电介电性、压电性、热电性、电子放射性、半导性、传感型、离子电导性

荧光性、偏振光性、光电性

透光性、光反射性、反射红外性、导光性 软磁性、硬磁性 骨亲和性、生物相融性 载体性、催化性、化学吸附性

结构陶瓷 热学功能 机械功能

传热性、绝热性、耐高温性、耐腐蚀性

耐磨性、高强度性、超硬性、润滑性、非膨胀性、收缩性

[1]3.新型陶瓷的应用与发展

新型陶瓷是新型无机非金属材料, 也称先进陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷, 为什么能得到高速发展, 归纳起来有四方面原因：①具有优良的物理力学性能、高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能, 某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料, 因而登上新材料革命的主角地位, 满足现代科学技术和经济建设的需要。② 其原料取于矿土或经合成而得, 蕴藏量十分丰富。③ 产品附加值相当高, 而且未来市场仍将持续扩展。④ 应用十分广泛, 几乎可以渗透到各行各业。3.1市场需求

据美国陶瓷工业部门统计，1993年全球陶瓷总产值约900亿美元，其中先进陶瓷为183亿美元，占20%，比1992年增长23%，精细陶瓷为48亿美元，占先进陶瓷24%。全球精细陶瓷超亿美元的生产厂有22家，超过2000万美元的生产厂有54家，超过1000万美元的生产厂有66家，超过100万美元的生产厂有102家。其中前10家的总产值达146亿美元，占80%。表2列出了1996年加拿大陶瓷季刊公布的世界先进陶瓷需求量，表3列出了日本精细陶瓷工业市场预测情况。

表2 世界新型陶瓷需求

类别

世界需求量（百万美元）1994 2000

年增长率/% 2000/1994 电子陶瓷结构陶瓷

陶瓷涂料 陶瓷基复合材料

合计

表3 日本新型陶瓷工业市场预测情况（单位：10亿日元）应用领域

1993

1997

2000

2005

[5] [3]

886 3 968

200 16 754

580 6 610

280 25 370

6.7 8.9 5.8 7.2

平均增长率（%）

电磁应用 光学应用 机械应用 高温及高温机械 化学与生物 商业与文化 其他 合计

944 119 294 107 118 59 114 1 755 040.9 119.7 271.0 87.4 79.9212 2 787 935 540 742 190 226 91 329 4 052

6.2 13.5 8.0 4.9 5.6 3.7 9.2 7.2

3.2应用领域

功能陶瓷主要在绝缘、电磁、介电以经济光学等方面得到广泛应用；结构陶瓷除了耐低膨胀、耐磨、耐腐蚀外，还有重量轻、高弹性、低膨胀、电绝缘性等特性。因而在很多领域得到应用应该是以陶瓷燃气轮机为代表的耐高温陶瓷部件陶瓷广泛用于道具及模具等耐磨零件，这方面的应用主要是利用陶瓷的高硬度、低磨耗性、低摩擦系数等特性。另一方面，陶瓷材料具有其他材料所没有的高刚性、重量轻、耐蚀性等特性，从而被有效地应用在精密测量仪器和精密机床等上面。另外，因为陶瓷材料具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性，在生物工程以及医疗等方面也得到广泛的应用。下面将分几方面来介绍新型陶瓷材料的应用领域。

1)航空航天材料:陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites）

当前耐高温材料已经成为航天先进材料中的由此岸优先发展方向，材料在高温下的应用对航天技术特别是固体火箭等领域具有极其重要的推动作用。随着航空技术的发展气体涡轮机燃烧室中燃气的温度要求越来越高，并更紧密地依赖于高温材料的研究开发，而先进陶瓷及其陶瓷基复合材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀质量轻等优异性能，是最具有希望代替金属材料用于热端部件的候选材料。为此世界各国开展对陶瓷发动机的研究工作。美、欧、日等越来越多的人体涡轮机设计者们开始用陶瓷基复合材料来制作旋转件和固定件。当前对高温结构陶瓷的研究主要集中于Sic、Si3N4、Al2O3和ZrO2等，尤其以Si3N4高温结构陶瓷最引人注目。这类陶瓷的综合性能较突出，它们有良好的高温强度，已经在航空涡轮发动机等方面得到了应用，非常适用于制作航天发动机涡轮转子叶片等高温受力部件。2)陶瓷轴承（Ceramic Bearing）

陶瓷轴承作为一种重要的机械基础件，由于具有金属轴承所无法比拟的优异性能，近十多年来，在国计民生的各个领域得到日益广泛的应用。在航空航天、核工业、高速机床等高温、高速、耐腐蚀、真空、无磁、无摩擦的特殊环境下，陶瓷轴承的作用正在被人们逐渐地认识。陶瓷轴承突出的效果是大幅度地提高了轴承的使用寿命和极限速度，为发展高速和超高速、高精密机床提供了基础零部件。除此以外，在高温、腐蚀、绝缘、真空等行业的应用也已经取得了良好的效果，可在高温、强酸、强碱等一些高腐蚀性介质中长期稳定地工作。近来，与半导体制造装置和计算机的CD-ROM及其硬盘与信息工业相关的陶瓷轴承需求量不断增加。当今世界上著名的轴承企业无一不在开发、生产陶瓷轴承，而产品质量的高低，已成为衡量其企业实力的一个重要标志。

3)生物工程领域：生物陶瓷（Biological Ceramic Material）

由于生物陶瓷材料的无毒、无害，具有良好的生物活性和生物相溶性，且硬度高，杨氏模量与人体骨相近，故可作为骨骼、牙床、心脏瓣膜等的修补材料或替代材料使用。生物陶瓷材料又分生物性惰性陶瓷材料和生物性活性陶瓷材料。

生物性惰性陶瓷材料：如多晶氧化铝具有耐腐蚀、耐磨、热膨胀系数小等特点，且可通过高温消毒，常用于大块或小块骨的修补或承重骨的缺损修复。单晶氧化铝，除具有多晶氧化铝特性外，还具有生物相溶性好的特点，常用于制成人工骨螺钉，强度比金属材料制成的工骨螺钉更高。同时氧化铝单晶可以加工成各种尺寸小、强度大的牙根，它与人体蛋白质有良好的亲合性能，结合力强。因此有利于牙龈粘膜材料的附着。

生物性活性陶瓷材料：将含磷酸和钙的活性玻璃，置入生物体内，使之与生物体内的液体发生反应，然后有生物组织成长起骨原纤维组织，在生物玻璃表面与生物组织之间形成结合层。羟基磷灰石，它具有与人体硬组织（骨和牙）的无机质相同的物质组成，可用于牙槽、骨缺损、脑外科修补、填充等。

4)军事应用：特种陶瓷（Special Ceramics）

[2]

[4]

[4] 军事应用中的特种陶瓷主要指的是氧化铝和碳化硼。在现代军事中，无论是海陆空或其他兵种的现代武器中，都有用特种陶瓷制成的部件。如B4C陶瓷可作为飞机、车辆和人员的防弹装甲，用比例纤维和B4C复合材料制成的0.6cm厚的B4C内衬可阻挡小口径的装甲弹的穿透作用。另外，宇宙飞船外壁的陶瓷隔热瓦即为玻璃纤维复合材料，具有轻质、耐热、耐冲击、低热导等优良性能，是理想的军用隔热材料。特种陶瓷实在导弹控制系统中也有用途，在雷达天线上加装一个气动天线罩，可协调机械、热力、电气系统、的功能，保证导弹正常运行。还有，火箭上需要的特殊高温材料，很多也是用金属陶瓷制成的。美国对国防用嵌入式轻质陶瓷装甲的需求近几年有了很大的增长，9.11事件后，配合全世界的反恐怖主义活动，防弹服的需求成倍增长。

5)电子工业领域：氮化铝陶瓷（Aluminum Nitride Ceramic即AIN)

氮化铝具有良好的高温抗蚀性，它对许多金属表现良好的抗蚀力，可与铝、铜、镍、钼、钨以及许多铁质合金和超合金在高温下共存，也能在某些化合物，如砷化镓的融盐中稳定存在。它可以应用到电子工业方面，做基片材料，AIN的导热率是Al2O3的5-10 倍，更适合大规模集成电路要求。AIN 陶瓷的综合性能良好，非常适用于电子工业。同时氮化铝陶瓷材料在高温耐蚀和复合材料方面也有很好的应用。

在高温耐蚀方面的应用：AIN陶瓷具有良好的高温耐蚀性，它能与许多金属在高温下共存。因此是优良的坩埚材料，也可用作腐蚀性物质的容器和处理器。

在复合材料方面的应用：可以通过复合相陶瓷的途径，拓展它在其它方面的应用。如：加入TICP、SICP颗粒和SICW晶须以提高其强度和韧性。[6][6]4.新型陶瓷材料研究近况和发展趋势

现代各国不仅在新型陶瓷的应用方面取得了一定的成就，但同时也不断大力地开展新陶瓷的研究和开发，下面列举的几个方面是近年来比较著名的研究领域： 4.1纳米复合陶瓷（Nanocomposite Ceramics）

Al2O3-Sic纳米复合陶瓷的抗弯强度比三氧化二铝单体提高近三倍。纳米复合材料不仅在常温下具有很高的强度，其高温强度性能也明显提高。近来，双向纳米复合陶瓷和纳米压电复合陶瓷是引人注目的新方向。

4.2梯度功能材料（Functionally Graded Material，FGM）

梯度功能材料它不同于传统的复合材料，其成分或结构在材料的一面向另一面逐渐变化。FGM材料的就开发哦在研究和开发热障涂层材料为主的高温耐热材料、刀具材料、热点转换材料等方面取得了进展，在FGM研发工艺中等离子体喷射法（Plasma Spraying）、气象沉积法（CVD）、粉末冶金法（PM）具有较明显的优势，得到广泛的利用。4.3 synergy 陶瓷

synergy陶瓷是指在同一材料里实现多种性能的共存或互补的高性能复合陶瓷，从广义上来看，synergy陶瓷的概念与结构和功能一体化比较接近。日本名古屋工业技术研究所和日本惊喜陶瓷中心（JFCC）是开展synergy陶瓷开发的基地，并取得了重大研究成果，如兼有高

[8]强度（1400MPa）、高韧性（12MPa）和高热传导性（120W/mk）的强韧性Si3N4陶瓷。

还有很多新的领域如：陶瓷涂层、金属-陶瓷、陶瓷膜材料、仿生层状复合材料等各国均积极在研究，寻求新的突破。发展趋势：

在各种新材料中, 新型陶瓷是近年来发展很快的一种, 其中功能陶瓷, 特别是电子功能陶瓷的发展速度快于结构陶瓷。目前研究与开发的重点已出现向结构陶瓷和复合陶瓷逐步转移的趋势, 预测以后, 这种转移将有明显增强。21 世纪将是一个以各种复合材料为主的时代。当前的研究工作主要是为下世纪的技术突破作准备。无论是氧化物陶瓷, 还是非氧化物陶瓷一, 都存在向小型化、薄膜化、集体化、高功能、多功能发展的趋势。有逐步重视关键基础技术研究的倾向,目的是实现陶瓷材料性能测试与评价技术的实用化。在材料体系中, 成分全新的新品种不多, 绝大多数是通过改换元素、添加元素和改善工艺等途径来实现性能的最佳化。因此, 技术方面的更新不断出现。由于陶瓷的制造需要系列专门技术, 各道生产工序都影响材料的最终性能, 因此近几年国外公司有实行从原料准备到成品加工一体化生产的倾向

[7]5.结束语

新型陶瓷材料是当今科学技术发展的物质基础，除了作为高强、耐磨、耐腐的结构陶瓷而广泛应用，在微电子技术、激光技术、光电子技术、光纤技术、传感技术、超导技术和空间技术的发展中也占有十分重要的地位。国防工业和军用技术历来是新材料、新技术的主要推动和应用者，在武器和军用技术的发展上，新型陶瓷材料及一期为基础的新技术具有举足轻重的作用。新型陶瓷材料还是建立在发展新技术产业、改造传统工业、节约能源和保护环境及提高我国国际竞争力所不可缺少的物质条件。随着新世纪的到来和技术的不断进步，会对新型陶瓷材料的性能提出更加苛刻的要求，我们必须不断地开拓进取，在新型陶瓷材料制备技术、新的材料体系不断创新，使其对人类社会的进步作出更大的贡献。

参考文献：

材料发展与应用 篇5

浅谈环保型建筑材料的应用与发展

随着改革开放的深入，我国经济发展迅猛，人们的物质文化生活都有了很大的提高，集中体现在衣食住行方面，尤其是在住的方面要求更加的高质量。建筑材料费用在基本建设总费用中占50%以上，具有相当大的比例。且随着环保型消费逐步占据主流，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。因此，新型建筑材料的开发、生产和使用，对于促进社会进步、发展国民经济具有重要意义。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、无放射性环保型建筑材料，有利于环境保护和人体健康，是环保型建筑发展的必然趋势。20世纪90年代开始，“可持续发展”成为世界上许多国家的发展战略，专家们提出了“绿色建筑”的概念，绿色建筑就是资源有效利用的建筑。传统建筑材料产生污染的原因分析

随着人们生活水平的提高，逐渐对建筑物的环境设计重视起来，力求创造一个舒适、高雅的生活和工作环境。

但是传统的不少装修材料大都是由化工材料制成的，有的本身含有有毒物质，它们不断地向室内空气中挥发有毒成分，给人体带来不良影响。据报道，美国环境保护局的专家们曾经对某些城市的10幢新建房屋建筑作抽样检查证实，在现代化房屋建筑内空气含有多达500余种的化学物质，比室外要高出许多倍。又据美国微生物学会年会有关论文报道，现代房屋建筑的2% ~3%有石棉和氡、10%左右有病毒、细菌等微生物。含有这些有害物质的建筑被称为“病态建筑”，这些有“病”的建筑常常会把自身的“病”传染给房屋的使用者。事实证明，建筑材料问题是非常重要的，所释放的各种气体如氨、甲醛、苯、氡等对人体的健康非常不利。封闭的室内环境由于温度、湿度较大，有些材料会为霉菌和细菌生长提供养料，对人体的危害更大。建筑装修的污染物主要来自以下几个方面：

1）板材类

不符合环保标准的人造装修板材，内含超标的甲醛，如大芯板（细木工板）、胶合板、纤维板、刨花板，以及用这些板材制作的复合地板、家具等。甲醛主要来自于制作复合板材所使用的脲醛树脂胶，这种胶具有强度高、不易开胶的特点，是目前生产各种复合板材普遍使用的粘合剂。脲醛树脂胶含有甲醛，会形成游离甲醛气体释放到空气中，而甲醛为高毒性物质。

2）涂料类

房屋装修使用的油漆、涂料、防水材料，以及各种油漆涂料的添加剂和稀释剂含有有害物

毕业设计（论文）

质苯。石材类:石材类装修材料如花岗岩、大理石、石膏、瓷砖等，含有一种叫做氡的有害物质。氡是世界卫生组织公布的19种环境致癌物之一，它是仅次于吸烟的第二个肺癌致病因。

3）水泥等

水泥等建材主要含有有害物质氨，它是一种无色、有强烈刺激性气味的气体。装修设计的环保，最主要取决于材料的环保程度。现在的建筑材料打出了很多环保的卖点，如节水、节能、防霉、防虫、防菌等，这给了设计师更大的发挥空间。不过，设计师一般是按照客户的要求，以及开出的价格来选择用料的，环保材料价格相对较高。环保型建筑材料制品的种类及发展现状 2.1 环保型建筑材料的特性

相对于传统建材，新型环保教材具备以下几个特性：

（1）满足建筑物的力学性能、适用性（经济适用、美观、节能）以及耐久性的要求。（2）降低能耗、减小污染、美化环境。对自然环境具有亲和性、符合可持续发展的原则。即节省资源和能源，不产生或不排放污染环境、破坏生态的有害物质，减轻对地球和生态系统的负荷，实现非再生性资源的可循环使用。

（3）能够为人类构筑温馨、舒适、健康、便捷的生存环境，满足人们的审美要求。

2.2 分类及发展现状 2.2.1新型墙体材料

我国新型墙体材料发展较快，品种较多，主要包括砖、块、板，如粘土空心砖、掺废料的粘土砖、非粘土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等，但数量较小，在整个墙体材料中所占比仍然偏小。只有促使各种新型体材料因地制宜快速发展，才能改变墙体材料不合理的产品结构，达到节能、保护耕地、利用工业废渣、促进建筑技术的目的。

经过近30年来自我研制开发及引进国外生产技术和设备，我国的墙体材料工业已经开始走上多品种发展的道路，初步形成了以块板为主的墙材体系，如混凝土空心砌块、纸面石膏板、纤维水泥夹心板等，但代表墙体材料水平的各种轻板、复合板所占比重仍很小，还不到整个墙体材料总量的1%，与工业发达国家相比，相对落后40-50年。主要表现在：产品档次低、企业规模小、工艺装备落后、配套能力差。新型墙体材料发展缓慢的重要原因之一是对实心粘土砖限制的力度不够，缺乏具体措施保护土地资源，以毁坏土地为代价制造粘土砖成本极低，使得任何一种新型墙体材料在价格上无法与之竞争。1994年新税制实行后，对粘土砖生产企业仅征收6%的增值税，而不少新型墙体材料，尤其是轻质板材却要交纳17%的增值税务局，加剧了新型墙体材料发展的不利局面。针对这种情况，国家三部一局（建设部、农业部、国土资源

毕业设计（论文）

部和国家建材局）墙材革新办公室积极指导各地大力开展墙材革新工作，结合各地实际情况，出台了多项墙改政策，有力地促进了新型墙体材料的发展。

2.2.2新型保温隔热材料

改革开放以来, 我国保温隔热材料有了长足的进步已发展成为品种比较齐全、初具规模的保温材料的生产和技术体系。①保温隔热材料在国外的最大用户是建筑业约占产量的80 % , 而在我国建筑业市场尚未完全打开, 其应用仅占产量的10 %。②生产工艺整体水平和管理水平需进一步提高, 产品质量不够稳定。③科研投入不足, 应用技术研究和产品开发滞后, 特别是保温材料在建筑中的应用技术研究与开发多年来进展缓慢, 严重地影响了保温材料工业的健康发展。加强新型保温隔热材料和其他新型建材制品设计施工应用方面的工作, 是发展新型建材工业的当务之急。

我国保温材料工业经过30 多年的努力, 特别是经过近年的高速发展, 不少产品从无到有, 从单一到多样化质量从低到高, 已形成取膨胀珍珠岩、矿物棉、玻璃棉、泡沫塑料、耐火纤维、硅酸钙绝热制品等为主的品种比较齐全的产业, 技术、生产装备水平也有了较大提高有些产品已达到国际先进水平。但由于我国保温材材料工业起步晚, 总体技术和装备水平较低, 在建筑领域的应用技术有待完善, 在很大程度上影响了保温材料的推广应用。

近年来, 保温材料工业重复建设现象严重, 全国各地蜂涌而上, 几年间上百条生产线投产, 而在应用领域的开发上却投入不多, 造成了目前投资效益低, 供过大于求的局面。

2.2.3新型防水密封材料

防水材料是建筑业及其它有关行业所需要的重要功能材料, 是建筑材料工业的一个重要组成部分。随着我国国民经济的快速发展, 不仅工业建筑与民用建筑对防材料提出了多品种高质量的要求, 在桥梁、隧道、国防军工、农业水利和交通运输等行业和领域中也都需要高质量的防水密封材料。

改革开放以来, 我国建筑防水材料获得较快的发展。防水材料已摆脱了纸胎油毡一统天下的落后局面, 目前拥有包括沥青油毡(含改沥青油毡)、合成高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料、堵漏和刚性防水材料等五大类产品。我国防水材料基本上形成了品种门类齐全, 产品规格、档次配套, 工艺装备开发已初具规模的防水材料工业体系, 国外有的品种我们基本上都有。

2.2.4新型装饰装修材料

建筑装饰装修材料品种门类繁多，更新换代十分迅速，与人民生活水平提高和居住条件改善密切相关，是极具发展潜力的建筑材料品种之一。它的品种、质量和配套水平的高低决定

毕业设计（论文）

着建筑物装饰档次的高低，对美化城乡建筑、改善人民居住和工作环境有着十分重要的意义。

我国建筑装饰装修材料的发展，虽然起步较晚，但起点较高，主要生产能力量是80年代以后引进国外先进技术和装备基础上发展起来的。目前花色品种已达4000多种，已基本形成初具规模、产品门类较齐全的工业体系。目前三星级的宾馆装饰装修基本做到自已生产，四至五星级宾馆的装饰装修有30%-40%可以做到自给。存在的主要问题是：生产企业规模偏小，产品质量不稳定，款色旧，档次低，配套性差，市场竞争能力弱；科研开发力量不足，产品更新换代能务弱，不能适应市场需求；产品结构不合理，中、低档产品比例大，高档材料比重低，不能满足高档建筑装饰装修的需求。

3环保型建材在国内的应用 3.1环保型建材的应用价值体现

（1）住在这些建筑里会感觉更加舒适，冬天不冷、夏天不热。由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。

（2）住户可以大大节省电费。据有关部门测算，在同等面积和住户用电习惯的条件下，节能建筑约能减少30％右的电费开支。而目前，选用节能材料对于开发商而言，每平方米大约只需要多增加80~100元。事实上，从目前全国发展绿色节能环保建筑的形势来看，各地政府酝酿已久。包括山东潍坊、安徽合肥等省市都在近期出台了全面推进建筑节能工作、大力发展环保节能型建筑的新规定。作为全国房地产市场一线城市，北京在推进绿色节能环保建筑方面的努力自然丝毫并不逊于其他省市。据了解，包括华远地产、润丰地产、沿海集团等品牌房地产企业都已经投身于绿色节能环保建筑的实践中。

3.2具体应用 3.2.1 轻质墙体材料

轻质墙体材料应用轻质墙体材料砼空心砌块、加气砼砌块等，是目前广泛推广应用的多功能新型墙体材料，它的优点是：容重轻（均为粘土砖的1/4-1/3）、导热系数小（约为粘土砖的1/5）、保温性能好（200mm厚加气块墙体的热阻相当于700mm厚粘土砖的热阻）、防水、隔音、吸湿和易加工（可刨、钉、锯、钻），同时由于容重轻，可以大幅度降低建筑物的自重，减少材料和能源消耗（加气块生产能耗为粘土砖的69.2%），提高运输效率。对于施工企业来说，砌块不需砍断或敲碎，平均每人每天完成工作量约200块，相当于1923块标准砖，工效提高30%；同时，砌块几何尺寸比标准黏土砖大10倍，砌筑砂浆可节省50%。对于用户来说，毕业设计（论文）

砌块可按200mm建筑模数确定建筑尺寸，所以住宅建筑采用加气砼块墙体比使用标准砖时使用面积可增大3%-5%。从而能获得较好的社会经济效益。

由于轻质墙体材料大都采用工业废料加工而成，且组成墙体材料的物理力学性能如导热、导温和强度等的差异，在环境温度变化较大时，将在砌体表面产生一定的拉、压应力，导致抹灰面易开裂、空鼓。因此，轻质砌块墙体抹灰包括接缝处理、管线槽封补、基层处理、分层整平等，从技术措施、施工方法、检查验收等各方面必须制定和遵照相应的施工技术方案。

3.2.2 粉煤灰

粉煤灰砼技术的应用粉煤灰是一种人工火山灰材料，是从煤粉炉中收集到的细颗粒粉末，用粉煤灰配制的砼，可以达到改善砼性能，保证工程质量和降低成本的目的；应用粉煤灰还可以保护环境，降低建筑能耗，可以获得良好的经济效益和社会效益。粉煤灰在砼的浇筑过程中改善了砼的和易性。从而提高了砼的强度、抗渗性、抗冻性和耐久性。

过量掺用粉煤灰会降低砼碱度，使抗碳化能力和对钢筋的保护作用降低，同时由于水泥含量的降低，二次水化作用迟缓，砼的早期强度较低，强度增长缓慢，抗渗性、抗冻性、耐久性也变差，粉煤灰的掺入量，应依水泥的标号高低而确定，控制在10-30%为宜。由于粉煤灰具有缓凝作用，应根据工程的工期要求和施工季节正确选择外加剂。粉煤灰砼在低温条件下强度增长缓慢，故在冬季施工时不宜采用粉煤灰砼；在炎热的干燥地区使用粉煤灰砼，应注意覆盖和浇水养护，防止风干和晒干，以保证砼的强度。

3.2.3 UPVC水管

UPVC排水管的应用聚氯乙烯（UPVC）塑料管与铸铁管相比具有重量轻、耐酸耐碱、阻流小、不结垢，价格便宜、运输和安装轻便、表面不用涂漆等优点，在正常的条件下作为建筑排水管于户外使用，寿命可达40年以上。是取代铸铁管的理想的排水材料。

但由于UPVC排水管与铸铁管相比，存在机械强度低，抗老化性能差，线性膨胀系数大等缺点，故在施工中必须加以注意：第一、UPVC管不得暗设，也不得半明半暗安装，以防止挤压破裂引起渗漏。第二，UPVC管耐热性能差，故安装时不得穿越烟道，同时与家用灶具边的净距应大于400mm。第三，为防止断裂变形，影响排水效果，UPVC管不得穿越建筑物沉降缝。第四，因其外壁受环境影响会产生凝结水，管子不宜穿越储藏室，以免影响使用功能；冬季施工时，应采用防寒防冻措施，以保证胶粘剂的粘结质量。第五，由于UPVC管的线性膨胀系数比铸铁管要大得多，为解决管道的伸缩问题及立管连接不产生伸缩应力，伸缩节的设置部位及设置的间距必须符合规范要求。

4环保型建筑材料的发展趋势之展望与对策

毕业设计（论文）

4.1节能环保材料在未来建筑领域中的趋势

环保材料提供广阔的市场在全球能源供应趋紧的形势下，居住环境的节能设计成为建筑业必须面对的一个重要课题。据调查：欧洲目前正在掀起一场“建筑革命”，人们期待新一代的房屋不仅能确保能源自给自足，还能将剩余的能源输入电网。可见这是人们对当今建筑行业提出的一个新的要求，也是世界环保意识增强的一个表现。相应环保建筑材料的使用将会为整个建筑行业注入一股新鲜血液，它不仅解决了人们异常关注的环境污染问题，也充分实现了资源的合理、重复利用，使整个建筑在设计和构造上更加趋于完美化、合理化，能够跟上时代步伐。在全球能源供应趋紧的形势下，节能已成为建筑业必须面对的另一个重要课题。中国企业的节能环保意识正日益趋于成熟。最近由世界联合国工业发展组织主办的，围绕“节能环保”进行的中国环渤海节能环保产业评选活动，引起了全球节能环保界对中国的广泛关注。其中新型建材生产企业尤其受关注。有关环保人士表示，这不仅仅是意味着中国环渤海企业的节能环保取得了阶段性实质成果，另外一方面，也是对中国其他地区企业的一种鞭策。

4.2环保型建筑材料的发展之对策与建议

4.2.1 确定新型建材及制品发展的主导产品，加强结构调整的导向工作

新型墙体材料以节能、节地、利废和改善建筑功能为目的，大力发展各种轻质板材和砼砌块，开发承重复合墙体材料。防水材料重点发展改性沥青防水卷材、聚氨酯防水涂料和硅酮、聚氨酯密封涂料；保温材料重点发展建筑用矿物棉、玻璃棉制品；装饰装修材料重点发展丙烯酸类乳胶内外墙涂料、复合仿木地板等一些适销对路的产品；门窗重点发展塑料门窗，并注意解决好款式新颖、功能各异的设计和高档五金件的开发配套；上下水管道重点发展UPVC塑料管材件，并解决好管材与管件的配套问题。无机非金属新材料重点发展建筑、石油化工、电子、汽车等支柱产业所需的各类玻璃钢和制品，以及农渔业等行业所需的玻璃钢渔船、风力发电叶片等产品，不断提高集约化程度和产业化水平。4.2.2提倡绿色建筑, 清洁生产,节约资源，降低能耗

提倡使用3R材料（可重复使用、可循环使用、可再生使用）。选用无毒、无害、不污染环境，有益人体健康的材料和产品，宜采用取得国家环境保护标志的材料、产品。尽量采用低蕴能材料，避免有毒污染材料。建材生产避免以破坏、占有土地林木为代价。环境亲和的建筑材料应该耐久性好、易于维护管理、不散发或很少散发有害物质，当然，同时也得兼顾其他方面

毕业设计（论文）的特性，如艺术效果等。为了实现可持续发展的目标，将建筑材料对环境造成的负面影响控制在最小限度之内，需要开发研究无污染技术，清洁生产环保型建筑材料。例如，利用工废料（粉煤灰、矿渣、煤矸石等）可生产水泥、砌块等材料；利用废弃的泡沫塑料生产保温墙体板材；利用废弃的玻璃生产贴面材料等。既可以减少固体废渣的堆存量，减轻环境污染，又可节省自然界中的原材料，对环保和地球资源的保护具有积极的作用。免烧水泥可以节省水泥生产所消耗的能量； 高流态、自密实免震混凝土，在施工工程中不需振捣，既可节省施工能耗，又能减轻施工噪音。

4.2.3 加大科研开发的力度，提高技术装备水平

结合不同地区、不同建筑类型，以新型墙体材料为重点，瞄准有市场前景的新产品、新技术，在引进、消化、吸收国外先进技术装备的基础上，研究开发适合我国国情的生产技术；尽量做到产品不仅不损害人体健康，而应有利人体健康；加强功能、社会效益好的产品开发。

4.2.4 加强产品的工程技术应用研究，加快新型环保建材及制品的应用步伐

建材主管部门和建筑业主管部门，要加强合作，尽快制定、落实新型环保建材纳入建筑应用的规程和管理办法，切实解决新型环保建筑材料发展过程中科研、生产、建筑设计、施工等各个环节的具体问题；研究适合新型环保建材及制品应用的设计规程和施工工艺；编制、修订有关新型环保建材及制品的市府、生产、施工规范、规程及施工通用图集；颁布比较成熟的新型环保建材及制品设计、应用、推广产品目录，部分产品可考虑实行生产许可证等。力争在工作到一定程度时以几个部门联合下文的方式予以法定化。

4.2.5 统筹规划、合理布局，形成一批新型环保建材及制品的生产基地和大型企业集团

结合各地的实际情况，选择一批有基础的城市和有实力量新型环保建材及制品生产企业集团和基地进行重点发展，使之形成生产规模大、配套能力强的大型新型环保建材及制品企业集团和生产基地。形成各具特色，具有自己的主导产品和合理的产品结构、有一定规模和配套能力的新材料基地。5小结

环保建筑是一个内涵深邃、外延广袤的概念，它赖以发展的基础是环保材料。材料的革新往往引起技术上的革命。可以相信，大力推广环保型建材，运用现代高科技手段进行设计，毕业设计（论文）

采用无污染的生产技术，实现建筑可持续发展会逐步变为现实。绿色环保型建筑是一个符合可持续发展的绿色建筑，是人类与自然和谐相处的产物，环保建筑是人类文明的标志，是人类保护自己的生存环境的明智的选择。要有意识地保护人居环境，创造良好的居住环境。在设计与做法上力求做到自然与人的协调，为共同的发展创造出优美和谐的绿色家园。

毕业设计（论文）

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材料发展与应用 篇6

材料是人类用以制成用于生活和生产的物品、器件、构件、机器及其它产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。所谓新材料，指的是那些新出现或正在发展中的具有传统材料所具备的优异性能的材料。从人类科技发展史中可以看到，近代世界已经历了两次工业革命都是以新材料的发现和应用为先导的。钢铁工业的发展，为18世纪以蒸汽机的发明和应用为代表的第一次世界革命奠定了物质基础。本世纪中叶以来，以电子技术，特别是微电子技术的发明和应用为代表的第二次世界革命，硅单晶材料则起着先导和核心作用，加之随后的激光材料和光导纤维的问世，使人类社会进入了“信息时代”，因此，可以预料，谁掌握了新材料，谁就掌握了21世纪高新技术竞争的主动权！新材料技术的发展趋势和特点

纵观国际新材料研究发展的现状，西方主要工业发达国家正集中人力、物力，寻求突破，美国、欧共体、日本和韩国等在他们的最新国家科技计划中，都把新材料及其制备技术列为国家关键技术之一加以重点支持，非常强调新材料对发展国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。

我国对新材料及其制备技术历来非常重视，一直作为一个重要的领域被列入我国自1956年以来的历次国家科技发展规划之中。在我国863高技术中，新技术材料又是七大重点领域之一。经过40余年的努力，已在许多方面取得显著进展，一大批新材料已成功地应用于国防和民用工业领域，有些新材料的研究居国际领先水平，为我国新材料及其制备技术在21世纪初的持续发展奠定了较好的基础。

新材料及其制备技术的研究将对世界经济发展产生重大影响，其发展趋主要体现在：（1）功能材料向多功能化、集成化、小型化和智能化方向发展；（2）结构材料向高性能化、复合化、功能化和低成本化方向发展；（3）薄膜和低维材料研帛发展迅速，生物医用材料异军突起；（4）新材料制品的精加工技术和近净形成形技术受到高度重视；

（5）材料及其制品与生态环境的协调性倍受重视，以满足社会可持续发展的要求；（6）材料的制备及评价表征技术日受重视，材料制备与评价表征新技术、新装备不断涌现；（7）材料在不同层次（微观、介观和宏观）上的设计发展迅速，已成为发展新材料的重要基础。

综上所述，当今新材料及其制备技术的发展趋势具有以下几个特点：

（1）新材料技术是现代工业和高技术发展中的共性关键技术，材料科学技术已成为当代和下世纪初最重要的、发展最快的科学技术之一。信息、能源、农业和先进制造等技术领域的发展都离不开新材料及其制备技术的发展；

（2）综合利用现代先进科学技术成就，多学科交叉，知识密集，导臻新材料及其制备技术的投资强度大、更新换代快，经济效益和社会效益巨大；

（3）新材料的制备和质量的提高更加依赖于新技术、新工艺的发展和精确的检测控制技术的应用。对制备技术的重视与投入直线上升，极大地加速了基础材料的发展和传统产业的改造。

（4）对材料基础性、先导性的认识已形成共识。材料的研帛和发展既要与器件的研帛密切配合，又要注意到自身的系统性和超前性，这样才有利于材料实现跨跃发展。新材料技术前沿研究领域

进入20世纪90年代以来，材料科学技术的发展异常迅速。材料科学与生命科学、信息科学、认知科学、环境科学等共同构成了当代科学技术的前沿。展望21世纪，基于物理、化学、数学等自然科学与电子、化工、冶金等工程技术最新成就的材料科学技术前沿主要如下： 微电子材料 主要是大真径（400mm）硅单晶及片材技术，大直径（200mm）硅片外延技术，150mmGaAs和100mmInP晶片及其以它们为基的III－V族半导体超晶格、量子阱异质结构材料制备技术，GeSi合金和宽禁带半导体材料等。

新型光子材料 主要是大直径、高光学质量人工晶体制备技术和有机、无机新型非线性光学晶体探索，大功离半导体激光光纤模块及全固态（可调谐）激光技术，有机、无机超高亮度红、绿、兰之基色材料及应用技术，新型红外、兰、紫半导体激光材料以及新型光探测和光存储材料等。

稀土功能材料 主要是高纯稀土材料的制备技术，超高磁能稀土永磁材料大规模生产先进技术，高性能稀土储氢材料及相关技术。

生物医用材料 高可靠性植入人体内的生物活性材料合成关键技术，生物相容材料，如组织器字替代材料，人造血液，人造皮和透析膜技术，以及生物新材料制品性能、质量的在线监测和评价技术。

先进复合材料 主要是复合材料低成本制备技术，复合材料的界面控制与优化技术，不同尺度不同结构异质材料复合新技术。

新型金属材料 主要是交通运输用轻质高强材料，能源动力用高温耐蚀材料，新型有序金属间化合物的脆性控制与韧化技术以及高可靠性生产制造技术。

先进陶瓷材料 主要是信息功能陶瓷的多功能化及系统集成技术，高性能陶瓷薄膜、异质薄膜的制备、集成与微加工技术，结构陶瓷及其复合材料的补强、韧化技术，先进陶瓷的低成本、高可靠性、批量化制备技术。

高温超导材料 主要是高温超导体材料（准单晶和织构材料）批量生产技术，可实用化高温超导薄膜及异质结构薄膜制备、集成和微加工技术研究开发等。

环境材料 主要是材料的环境协调性评价技术，材料的延寿、再生与综合利用新技术，降低材料生产资源和能源消耗新技术。纳米材料及技术 主要是纳米材料制备与应用关键技术，固态量了器件的制备及纳米加工技术。

智能材料 主要是智能材料与智能系统的设计、制备及应用技术。

材料的制备与评价技术 主要是材料精密制备、近净形成形技术与智能加工技术，材料表面改性技术的低成本化途径与批量生产技术，材料微观结构的模型化技术、智能化控制及动态实时监测分析技术，不同层次的设计、性能预测和评价表征新技术。

3扫描电子显微镜在材料检测分析中的应用

a．断口分析

材料断口的微观形貌往往与其化学成分、显微组织、制造工艺及服役条件存在密切联系，所以断口形貌的确定对分析断裂原因常常具有决定性作用。b.金相组织观察与分析

在多相结构材料中，特别是在某些共晶材料和复合材料的显微组织和分析方面，由于可以猎助于扫描电镜景深大的特点，所以完全可以采用深浸蚀的方法，把基体相溶去一定的深度，使得欲观察和研究的相显露出来，这样就可以在扫描电镜下观察到该相的三维立体的形态，这是光学显微镜和透射电镜无法做到的。c．断裂过程的动态研究

有的型号的扫描电镜带有较大拉力的拉伸台装置，这就为研究断裂过程的动态过程提供了很大的方便。在试样拉伸的同时既可以直接观察裂纹的萌生及扩展与材料显微组织之间的关系，又可以连续记录下来，为科学研究提供最直接的证据。

d．表面化学成分分析

扫描电镜附带功能可以增加能谱（ＥＤＳ），可以对断口表面异常部位或不清楚的异物进行表面化学成分测试，帮助分析和判断异物情况，测试的结果是定性测量，相对于ＩＣＰ之类定量测试的设备误差较大。e．景深大

扫描的电镜的景深大，比一般的光学放大镜有独特的优点，可以对不同高度层次位置同时取照，拍摄一些立体感比较强的样品图片，例如电路板焊锡状况检查，划痕的深度等。

f．样品制备

对导电性材料来说，除了几何尺寸和重量外几乎没有任何要求，尺寸和重量对不同型号的扫描电镜的样品室也有不同的要求。对于导电性较差或绝缘的样品若采用常规扫描电镜来观察，则必须通过喷镀金、银等重金属或碳真空蒸镀等手段进行导电性处理。所有的样品均必须无油污，无腐蚀等，以免对镜筒和探测器的污染。

4.Ｘ射线的应用——衍射检测残余应力

定量分析轴承和内燃机喷射器部件中的残余奥氏体

检测输片惰性轮中的残余应力

检测汽车发动机部件的残余应力（凸轮轴、连杆、发动机轴、均衡器）

检测由于全回火引起的残余应力（家用电器、结构部件）

检测气体传导时所存在的工作压力

检测大幅度拉伸结构件中的工作应力

通过检测应力来测量工件喷丸和轧制的效率

检测铸件的残余应力（机械工具铸铁件和汽车铸铝部件）

检测焊接引起的应力（激光和电焊）

研究铝合金汽车轮廓中的残余应力和应力阻抗的关系

优化切削去除的工作参数以提高机械部件的应力阻抗

检测螺旋式和叶式弹簧的残余应力

研究加上工作载荷后的临界区域（武器和航空）

最新便携式X射线衍射系统，可以分析残余应力和计算残余奥氏体含量。

生产过程中，工件在经热处理、机械加工、焊接、表面处理等工序处理时就会产生残余应力。这类应力会永久的影响工件抗力，尤其在有应变的情况下，它往往导致工件的断裂，这种断裂原因用冶金学无法解释。

残余应力的分析越来越重要。焊接工件、齿轮、喷丸或喷砂工件，以及工件进行热处理或其它工序时，都可以借助X射线衍射进行控制和监督。减少数据收集时间是进一步的要求，这款仪器已具备这样的功能。

金属中的应力测量是根据原子面间距大小反映应力大小的原理来实现的。通过X射线在分析部位的衍射来测量原子面间距。

即使残余奥是体含量很低（5%）也能导致工件变形而使其不能使用。例如：内燃发动机的喷射器销、球轴承沟槽。测定它们的存在，可以改进热处理工艺。

现代纺织复合材料应用与未来发展 篇7

材料是所有工程技术的基础, 而工程技术的发展, 在很大程度上取决于新型材料的开发及应用。复合材料具有三个特点:它是由两种或两种以上不同性能的材料组分通过复合工艺加工而成的一种新材料, 组分之间存在明显的界面;各组分不仅保留着各自的固有特性, 还能最大限度地发挥各组分之间的综合特性;复合材料是由基体相和增强相组成[1]。若复合材料组成成分中含有纤维、纱线或织物, 则称之为纺织复合材料。其性能变化是:1+1+1≥3或1+1≥2[2]。纺织结构织复合材料按照其基体可分为:树脂基复合材料 (RMC) ;金属基复合材料 (MMC) ;无机非金属基复合材料, 包括陶瓷基复合材料 (CMC) 等。其中树脂基体体系是纺织结构复合材料主要的基体材料。

纺织复合材料不仅具有比强度高、比刚度大和重量轻等独特优点, 而且还具有能和机械、电子等多学科进行交叉, 开发出可设计性材料结构的潜力, 其应用领域不断扩大, 已由早期单一的军事领域拓展到民用、交通、工业装置、航空航天、体育和娱乐等多个领域, 并在各个领域中扩展更深入。

1 纺织复合材料的应用

不同的纺织复合材料, 性能和造价的不同, 其应用的领域也会不同。随着纺织结构复合材料的发展, 高性能结构复合材料早已从尖端领域的应用扩展到一般工业的应用, 应用于航空、航天、交通、建筑、生物医疗和运动器械、发电、石油工业和船舶等各个方面, 现对纺织复合材料的主要应用领域进行介绍。

1.1 航空航天工业

质轻、高效的纺织复合材料始终备受航空航天工业的重视。航空航天器的某个部件质量减轻, 就意味着它可以延长飞行时间, 如在“飞行者”号飞机上, 采用了纺织复合材料, 飞机自重降低到425kg, 可携带燃油3175kg, 在1986年的一次飞行中, 创造了216h不加油的连续飞行记录。2006年我国的“嫦娥一号”卫星成功发射中, 纺织复合材料也具有相当重要的作用, 标志着我国纺织复合材料研究在航空航天领域的应用取得了很大进展。航空材料不仅要满足质轻, 更需要高强度、抗疲劳、耐高温、耐腐蚀和长寿命, 而先进的复合材料正具备这些优点。纺织复合材料在飞机上的使用部位大致包括:雷达罩、舱门、翼尖、减速板、尾翼结构、油箱、副油箱、螺旋桨、高压气体容器、天线罩、鼻锥、舱内壁板、地板、整流板、直升机旋翼桨叶、起落架门、发动机叶片、发动机外壳、外涵道、座位与通道板等。如F-22型战机的雷达罩采用了高性能的透波复合材料, 纤维为S—2玻璃纤维;美国“侏儒”小型地对地洲际导弹三级发动机燃烧室壳体由IM-7碳纤维/HBRF-55A环氧树脂复合材料缠绕制作;美国陆军负责开发的小型动能导弹 (CK-EM) , 其壳体采用了T1000碳纤维/环氧复合材料, 使发动机的质量比达到0.82[3]。

现阶段航空工业使用的纺织复合材料主要是树脂基复合材料, 包括热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料。热塑性树脂主要包括PEEK、Pi和PPS等, 具有韧性好、耐疲劳等优点。热塑性树脂基复合材料在航空上常作为次承力构件, 如用作舱门、起落架护板等[4]。另外, 金属和陶瓷基复合材料在航天工业也都具有广泛的应用。

1.2 汽车工业

随着现代社会的发展, 人们对汽车工业提出了更高的要求:轻型、节能、美观、安全和环保等, 这使得汽车正向着轻量化方向发展, 越来越多地采用新型材料。汽车零部件轻量化、小型化已成为重要方向。因此, 质轻的纺织复合材料成为研究应用的重点。据资料介绍, 汽车自重减轻10%, 燃油经济性可提高10%。这些优点使纺织复合材料在汽车工业中的应用越来越广泛。汽车用纺织复合材料分为两种:柔性和刚性纺织复合材料。柔性的纺织复合材料主要用于内、外装饰及车用管材、带材, 而刚性纺织复合材料制作车身和部件。目前在汽车工业中应用复合材料的有:驱动轴, 车门, 车身, 横梁, 油箱, 悬臂梁, 减速器, 钢板弹簧, 变速器支架, 座位架, 行李箱板和方向盘等等。用纺织复合材料制作的赛车车身及后盖, 由于刚度较高, 高速行驶时不易变形, 能继续保持其流线型的外形。而用传统金属材料制作的车身, 高速行驶时由于空气压力而产生车体变形, 接口处出现缝隙, 噪声增大, 空气阻力加大。

纺织复合材料在汽车中已经广泛使用并呈上升趋势, 如德国汽车的车用量在20世纪70年代为76kg, 占整车的4.6%, 20世纪80年代为158kg, 占9.5%, 20世纪90年代初达260kg, 占15.6%[5]。目前汽车内饰用纺织复合材料有:针织面料聚烯烃泡沫复合材料、聚丙烯玻璃纤维针刺毡型材料、可循环再生型等密度汽车隔音垫。

1.3 体育用品

体育用品的纺织复合材料, 主要以碳纤维复合材料为主。碳纤维增强复合材料, 其比强度和比模量综合指标, 在现有结构材料中是最高的, 性能远远优于传统的体育用品材料。因此, 它在体育用品方面得到了广泛的应用, 其用量几乎占全世界碳纤维总消耗量的40%左右。使用碳纤维增强复合材料 (CFRP) 制成的高尔夫球棒, 其质量可以减轻10%~40%, 而且耐冲击、强度高、弹性好, 可以使球击得更远。CFRP制成的网球拍刚性大、应变小, 能降低球与球拍接触时的偏离度, 且其阻尼性好, 能延长网球拍肠线与球的接触时间, 可以使网球获得较大的加速度。目前, 已研制出采用CF、芳纶纤维或陶瓷纤维增强复合材料为骨架的网球拍[6]。2011年, 美国Brammo公司生产的Empulse电动摩托赛车采用了碳纤维结构件, 这不仅美观, 还极大地减轻了摩托车的重量, 并提高了性能。F1车队一直采用碳纤维复合材料制造赛车车身和碰撞缓冲构件, 从而显著减少赛事中的重伤事故。

近年来, 碳纤维复合材料的体育休闲制品, 不仅仅用于比赛中, 也慢慢进入大众消费市场。如:今年流行的碳纤维兰博基尼自行车, 最轻的仅有8.5kg, 而普通的自行车重量是15kg。此外, 制造动力雪撬用的弹簧板、洋弓、箭、跳竿、冰球棒、游艇、赛艇、赛艇桨、帆船桅杆、摩托车零件、登山用品以及滑翔机、人力飞机等都采用碳纤维复合材料。

1.4 军事工业

军事用纺织复合材料较以前发展越来越快。现代化高科技战争极大地提高了武器的对抗性、精确性。智能武器、激光武器和隐身武器等等, 使用功能材料成为关键技术。在防护材料方面, Wambua[7]等人发现亚麻织物增强聚丙烯复合材料的防弹性能竟高于纯金属钢板, 这意味着把防护技术推向更高的层次。在隐身材料方面, 一些纺织复合材料能被电磁波穿透, 因此在潜水艇、隐形飞机、雷达隐身材料中广泛应用。在耐高温、耐冲击和防毒防爆纤维织物复合材料方面, 有高温工作服、消防服、防毒服等。在军用作战服方面, 除了保证抵御外界气候条件作战以外, 还具有防火、防弹、防侦视以及抵御核、生物化学等战争的危险性。常见的军用作战服有防弹服、红外伪装服、生化防护服和防刺服等[8]。另外, 军用飞机如B-l B轰炸机、F-16、F-18战斗机、海军V-22飞机和阿帕奇直升机也都使用了大量的纺织结构复合材料。

1.5 医疗卫生

医用纺织品是技术纺织品产业中最具活力的产业之一, 其飞速发展且品种不断创新, 数量不断增长, 尤其医用纺织复合材料。纺织复合材料的生物相容性、抗腐蚀性能较好, 特别是比层合复合材料具有更好的韧性、耐久性, 其质轻且疲劳寿命长。近几年, 德国Bayreuth大学研究开发, 将添加量10%左右的碳纳米纤维与超高分子量聚乙烯增强复合材料用于加工人造膝盖植入材料, 可明显改善其耐磨性, 是人造膝盖植入材料的理想选择[9]。Icotec公司推出的ETurn Ti腰椎填充块是一款钛涂层的连续碳纤维腰椎装置, 主要用于人体后部脊椎融合术, 植入人体后直接作用于骨骼并促进其生长。Advanced Composites Group有限公司研制的MTM 59是一种碳纤维复合材料, 它用于提高X射线台和X射线硬片的透明度、清晰度和准确性。

目前医用纺织复合材料用于牙齿、骨骼、人工心脏、人工肺、人工血管呼吸器、支架、工程腱、韧带和关节等仿生制品以及医疗设备器材等等。

1.6 建筑工业

建筑用纺织增强复合材料与传统建筑材料相比, 具有重量轻、施工简便、使用寿命长、强度高、整体性强、抗震和耐腐蚀等特点, 经济效益、社会效益十分显著。目前一维、二维和三维纺织结构的复合材料都应用于建筑业。一维的如绳索建造桥梁。二维的织物增强复合材料作展览馆、机场、体育馆和购物中心等的房顶结构。三维结构用于旋转餐厅屋盖、异形尖顶装饰屋盖、楼房加高、球形屋盖、屋顶花园、屋顶游泳池、隔音板、隔墙、广告牌和广告物等等。

建筑用纺织复合材料需要质轻、自动化程度高、构件大和低成本的要求。纤维混凝土就是在对混凝土的创新过程中应运而生的一种产品, 最早使用的多为钢纤维、玻璃纤维和维纶增强混凝土。目前较为新型的有碳纤维、芳纶纤维和聚丙烯纤维混凝土[10]。聚丙烯纤维由于其加工工艺简单, 价格低廉, 性能优异, 近年来得到广泛的推广应用。如:重庆世界贸易中心、上海港某国际集装箱码头都较多地应用了聚丙烯纤维增强混凝土, 很好地解决了建筑生产中出现的问题。涂层织物复合材料在建筑中主要用作膜结构建筑材料、蓬盖布和软性屋顶等。

如今, 隔热、保温材料和隔音材料也广泛应用于建筑业中, 如:德国莱比锡材料研究中心采用微囊相变材料来增强膜材料的蓄热性及保温性, 使保温性随时间和环境温度而变化, 以达到保温的效果;音乐大厅采用夹层复合材料音质会更清晰、自然, 阻止了杂音和噪音。此外, 组合碳纤维外壁材料, 可达到波屏蔽的效果, 防止电磁波进入建筑物。

1.7 其他行业

能源方面, 纺织复合材料用于风力发电, 如复合材料叶片, 其质量轻、强度高、刚度好, 成型工艺简单且抗震性好, 自振频率可自行设计等等[11];石油工业方面, 如修复损坏油气井套管的内衬和油田设备部件抽油杆等[12];娱乐设施方面, 如碳纤维复合材料的钓鱼竿, 其强度高、重量强、可收缩、携带方便、造型美观, 此外还有乐器、笔记本电脑、游乐船和水上滑梯等;船舶方面, FERRARI公司推出的Stamoid誖船系列产品, 利用复合材料织物经过处理, 具有耐久性、抗紫外线和防水等性质, 可制作顶篷, 防雨蓬和防护罩等[13]。2010年度国家火炬计划项目“连续玄武岩纤维增强树脂复合材料及船艇项目”, 碳纤维复合材料打造出的被誉为“海上贵妇”的日本邮船超级环保船2030 (NYK Super Eco Ship 2030) , 纺织复合材料用于船舶, 不仅将质量、磁场信号、雷达信号和保养减至最低, 同时还可以赋予了船艇结构阻燃、防弹、耐冲击和耐损伤的性能。另外, 纺织复合材料也被用于电子通讯、工业品、化工设备、市政设施和交通运输等方面。

2 发展

近几年来, 世界纺织复合材料的研究与应用发展很快, 尤其是碳纤维复合材料的应用发展。素有“黑色黄金”之称的碳纤维, 以其优异的力学性能———坚硬, 具有重量轻、高强度等特点, 适用于建筑、汽车、机械和电器等传统领域, 同时也是航空航天、海洋工程、风电、生物医疗等领域不可或缺的重要材料之一;另外, 它还正在向普通民用产品扩展。据了解, 全球对碳纤维的需求量将从2011年的4.6×104t上升到2020年的1.4×105t。我国是碳纤维的消费大国, 未来碳纤维的应用领域还会快速扩展。应“十二五”规划要求, 我国未来的纺织复合材料发展继续向低成本设计技术方面发展, 着重技术创新研究;从一些高端的领域, 向下游领域更进一步发展;向绿色环保、低耗节能发展;促进创新、优化产品结构。

3 结语

缓冲包装材料的应用及发展 篇8

纸制缓冲材料

纸制缓冲材料主要包括瓦楞纸板、蜂窝纸板和纸浆模塑，其比塑料环保，且价格便宜、来源广泛，所以目前应用较为广泛。

1.瓦楞纸板

瓦楞纸板具有加工性好、成本低、适用温度范围广、环境友好等优点。

但瓦楞纸板也存在一定缺点，即表面较硬，当内装物与瓦楞纸板之间出现相对滑动时，内装物表面易被划伤。此外，瓦楞纸板还存在耐潮湿性能差、复原性小等缺点。

2.蜂窝纸板

蜂窝纸板具有优良的缓冲防振性能，且重量较轻。由于蜂窝纸板采用再生纸板通过水溶性胶黏剂黏合制成，可实现全部回收，既节省资源，又保护生态环境，符合国际包装工业应用发展趋势，因此被广泛用于电子产品、易碎物品、精密仪器、家用电器的缓冲包装。

但蜂窝纸板存在过载复原性差、垂直方向缓冲性能差、加工不方便、价格相对较贵等缺点。

3.纸浆模塑

纸浆模塑具有原料资源丰富、无公害，质量较轻、抗压强度大、缓冲性能较好，可回收再利用等优点，因此在我国运输包装领域的应用较广，发展较快。

但纸浆模塑的强度有限，而且缓冲性能与其形状有很大关系，因此目前只能应用于一些小型商品的缓冲包装，如小型电子产品、水果、蛋类等物品，不适用于较重的产品。

发泡缓冲材料

泡沫塑料是一种典型的发泡缓冲材料，经发泡制成，具有蜂窝状结构。其主要品种有EPE（可发性聚乙烯）缓冲材料、EPS（可发性聚苯乙烯）缓冲材料等，具有密度小、易加工成型、缓冲性能好、适用温度范围广、导热率低等优点，因此在运输包装中应用较为广泛。

但不同类型的泡沫塑料，其特点也不一样。EPS缓冲材料易模塑成形、重量轻、成本低，可广泛应用于精密设备、家用电器等商品的缓冲包装，但其存在体积大、废弃物不能自然风化、焚烧处理会产生有害气体等缺点；EPE缓冲材料虽然是可回收的环保材料，但其价格昂贵，所以主要用于较贵重或易碎商品的缓冲包装。

基于EPS缓冲材料的优势，以及考虑到其广泛的应用现状，科研人员便着手研发了EPS缓冲材料的回收再循环使用技术。其回收方法主要有以下4种。

（1）简单再生

对废旧EPS缓冲材料进行熔融造粒，包括粉碎、洗涤、干燥、脱泡、挤出、造粒等步骤，得到再生EPS缓冲材料。

（2）热熔再生

将回收的E P S缓冲材料在140～190℃下进行恒温烘烤，使其收缩脱泡，冷却后将其粉碎，再经60～80目滤网过滤、挤出、冷却固化后，由造粒机造粒得到再生EPS缓冲材料。

（3）有机溶剂回收

利用EPS缓冲材料能溶于一些有机溶剂的性质，将回收的EPS缓冲材料破碎后溶于有机溶剂，然后再经压滤、除杂、真空蒸馏、造粒得到再生EPS缓冲材料。

（4）天然溶剂回收

使用一种天然植物油将EPS缓冲材料的体积缩小到原来的1/20左右，之后实施相关再循环技术即可得到再生EPS缓冲材料。

虽然EPS缓冲材料的再循环技术很多，但也存在一些问题。比如，简单再生产品的使用性能一般；热熔再生产品性能虽然好，但能耗高；有机溶剂一般有毒性，使用过程中会产生二次污染；天然溶剂原料成本高等。

在充分考虑绿色环保和可持续发展的基础上，新型植物纤维发泡缓冲材料成为研究的热点。植物纤维发泡缓冲材料以植物纤维、淀粉、添加剂等为原料，通过水蒸气发泡或化学发泡（目前模塑成型仍存在技术问题）制作而成。植物纤维具有增强作用，用于缓冲包装中可增强其抗压强度、韧性等，而且植物纤维发泡缓冲材料原料成本低、可再生、可自行降解，因此多用于出口商品的缓冲包装。表1是植物纤维发泡缓冲材料与纸浆模塑、EPS缓冲材料的有关参数对比。

气垫缓冲材料

最早的气垫缓冲材料是以聚乙烯薄膜经高频热压成形、内充氮气的形式出现在人们面前，其外观形似枕头，透明、富有弹性，适用于轻质小型商品的缓冲包装。但气垫缓冲材料的使用性能不太稳定，因为其容易受到气温影响而发生膨胀或收缩，从而对内装物造成一定损坏或失去缓冲作用。

新型气垫缓冲材料将聚氨酯材料与普通气垫缓冲材料组合使用，利用聚氨酯材料的柔性和弹性克服了普通气垫薄膜的上述缺点。此外，还有采用多层聚乙烯薄膜结合高强度、耐磨损的尼龙制作的缓冲垫，延长了使用寿命的同时，还可回收利用，减少了包装废弃物对环境的污染。如今，随着国内消费习惯的变化和电子商务的普及，新型气垫缓冲材料凭借用量小（轻质化）、成本低、良好的防震性、温湿度稳定性和使用灵活性等优点得到了广泛使用。

随着我国民众环境保护意识的增加，缓冲包装材料的发展也逐渐向着轻量化、可回收、可降解等方向发展。纸质缓冲材料装由于具有回收率高、成本低、工艺成熟等优势，目前仍是主要的缓冲包装材料；植物纤维发泡缓冲材料则因具有良好的缓冲性能、原料来源广泛、可自行降解等优良性能而具有很大的发展前景和市场空间；而气垫缓冲材料也已经在国内电商购物运输中得到广泛使用。