材料特性

材料特性（精选12篇）

材料特性 篇1

准脆性材料广泛存在于土木工程领域, 如混凝土、砌体、某些金属材料等人工材料及岩石、硬黏土等天然材料, 大量古典和现代土木工程结构均由这些材料构成。准脆性材料一般具有如下力学性质:不均匀性、各向异性、结构的离散性及非线性等。变形局部化及断裂是准脆性材料的一种基本现象, 损伤是其在外载荷作用下强度衰减的主要原因。与脆性材料不同, 准脆性材料破坏过程伴随有一些变形和能量的释放。在外载荷的作用下, 准脆性材料内部弱介质的破坏和微缺陷的形成、扩展及相互作用将决定其宏观变形破裂特性。这些性质将会对土木工程生产及结构的安全及稳定性产生决定性的影响。如在水利、采矿、交通等岩土工程活动中, 开采工作面的岩石破裂、水压致裂、岩石爆破、矿石的粉碎等工程活动及经常会遇到“岩爆”、“煤爆”等冲击地压现象, 这些都要求深入地了解岩石这类准脆性材料从连续到不连续破裂的演变过程。又如岩体中存在大量的节理和裂隙, 在外载荷的作用下裂纹会发生扩展, 扩展后的裂纹会导致岩体的力学性质发生极大变化, 甚至会引起岩体的破坏, 导致地下工程结构失稳。另外, 岩体裂隙的扩展导致岩体的渗透性发生变化, 这可能导致如石油的生产、地下水的开采、透水事故等工程生产、安全问题。

准脆性材料应变局部化和断裂过程, 即连续介质模型和离散模型。第一类模型处理不连续位移的手段之一是将其近似视为连续的或光滑连续的, 前者位移可导, 但应变不连续, 这类模型即为弱不连续模型, 后者是前者的一种改进, 位移、应变均连续可导, 这类模型称为正则化模型;另一种处理方法是, 将不连续面或潜在不连续面视为接触面或边界, 计算裂隙扩展时需要重新划分网格。连续模型主要基于接触力学、断裂力学、损伤力学、软化塑性力学等理论和方法, 典型的连续模型包括:非线性弹性模型、率无关塑性模型、损伤理论模型、内蕴时间塑性理论模型、耦合损伤塑性理论模型、微平面理论模型。第二类模型采用直观的手段处理不连续面, 将不连续面或潜在的不连续面显示表达出来, 采用离散计算力学理论进行计算。离散计算力学是计算力学中相对较新的技术, 其主要处理运用连续模型时本构关系难以获得的工程问题和过程, 离散模型通过模拟介质微观结构的行为表现介质宏观力学行为, 典型的离散模型有分子动力学模型、离散元、非连续变形和格构模型等。

为了在连续介质模型中实现准脆性材料应变局部化和断裂过程的模拟, 研究者引入多种理论和技术方法, 其中应用最普遍的是塑性软化模型和损伤力学模型。塑性软化模型将岩石、混凝土等准脆性材料的摩擦角和内聚力视为变量, 其随塑性应变的某一不变量或塑性功的积累而演变, 而损伤力学模型认为准脆性材料刚度随变形的增加而减小。连续介质力学模型将准脆性材料的破坏和变形局部化视为一种分岔现象。在数值模拟研究中, 连续介质模型, 无论是塑性软化模型还是损伤力学模型, 所遇到的困难都是准脆性材料的破坏载荷依赖于网格的分辨率。例如, 在软化有限元分析中, 准脆性材料破碎带的耗散能或剪切带随着网格加密而减小, 但这种变化毫无物理意义可言。

因此, 确定准脆性材料宏观特性是许多工程应用的一个基本问题。研究准脆性材料微结构与宏观性质之间的关系不仅可以认识和理解已存在材料的性质, 而且可以为设计所需材料提供有力的工具。但是从经济的角度讲, 直接进行试验测定准脆性材料宏观特性是一个几乎不可能完成的任务, 因为试验中必须考虑试样尺度效应, 微结构材料几何形态、性质、体积比率及加载路径等各种因素。所以需要新的手段和方法认识准脆性材料宏微观结构性质之间的关系。另外, 随着科技的发展, 人类土木工程实践活动越来越复杂, 许多问题都无法用物理实验或解析方法解决, 如地震荷载下混凝土大坝三维动态响应及复杂环境下裂隙岩体巷道失稳等。

在这些情形下, 数值分析无疑是唯一经济、有效的手段。然而, 目前数值分析在土木工程, 特别是岩土工程应用中饱受非议, 主要原因在于土木工程环境的复杂性和准脆性材料及其结构力学性质的特殊性。近几十年, 运用数值分析准确而有效的描述准脆性材料及其结构连续与不连续、从连续到不连续及裂隙扩展演化破坏过程已成为土木工程特别是岩土工程的巨大挑战。如何利用数值分析在同一框架上实现准脆性材料及其结构连续与不连续、从连续到不连续及裂隙扩展演化破坏过程是一个值得深入研究且具有广阔应用前景的课题。

摘要：准脆性材料在宏观力学介质模型中所遇到的问题实质上是尺度问题, 或者说, 准脆性材料应变局部化和断裂过程本质上是微观或细观尺度上的力学行为。

关键词：准脆性材料,土木工程,岩土工程,渗透性

参考文献

[1]张湘伟, 章争荣, 吕文阁, 骆少明.数值流形方法研究及应用进展[J].力学进展, 2010, 40 (1) :1-12.

[2]夏艳华, 白世伟.三维地层建模钻孔数据预处理研究[J].岩土力学, 2012, 33 (4) :1223-1226.

[3]熊祖强, 贺怀建, 夏艳华.基于TIN的三维地层建模及可视化技术研究[J].岩土力学, 2007, 28 (9) :1954-1958.

材料特性 篇2

党性分析材料是党员以个人名义向党组织报告自身党性状况的文书，属报告—类。因此，也可叫党性分析报告。党性分析材料既有别于一般的理论文章，也不同于述职报告、工作总结等。

党性分析材料作为一种特殊的文种，它有如下特性：

分析性。党性分析要对照“三个代表”重要思想和党章的要求，运用辩证唯物主义和历史唯物主义的观点，对党员的党性状况作出实事求是的评价和剖析，在查找问题的基础上分析原因，明确今后努力的方向。因此，党性分析材料要求对个人在党性方面存在问题的原因、危害、后果，以及克服、纠正存在问题的措施和办法，进行认真深入的分析、说明。

B党性分析材料的格式与结构

党性分析材料没有固定的写作模式。但是，作为一个文种，它一般由标题，正文，落款三部分构成。

一 标题

党性分析材料的标题，一是文种式标题，只写《党性分析材料》即可；二是复合式标题，由正标题和副标题组合而成，如《深刻解剖思想根源，全面提高自身素质——XXX的党性分析材料》。

二 正文

党性分析材料的正文，由开头，主体两部分组成。

（一）开头

开头部分一般先交代本人入党时间，工作及任职情况。再写

参加党的群众路线教育实践活动活动第一阶段，即学习教育、听取意见阶段，通过学习在思想认识上的收获。这部分要求简明扼要。

（二）主体

主体部分是党性分析材料的核心结构。主要包括查摆存在的问题、剖析思想根源、提出整改措施内容。这部分由于内容多、涉及面广，写作时间可分条项。“条”与“项”之间要注意内在逻辑关系的合理有序。

1查摆存在的问题。

这部分的写作及内容要求：按照“照镜子、正衣冠、洗洗澡、治治病”的总要求，对照党章规定的党员义务和党员领导干部的基本条件，根据党支部所反馈的意见，相互谈心征求到的意见，认真对照党章的规定及要求，对照廉政准则，对照改进作风要求，对照群众期盼，总结自己近年来在思想、工作和作风方面的情况，重点查找宗旨意识、工作作风、廉洁自律方面的差距，特别是要找出“四风”问题的具体表现、典型事例。

2剖析思想根源。

这部分的写作及内容要求：每名党员干部要根据找出的问题与不足，结合自己的工作实际，深入剖析在“四风”方面存在的工作不实、不深、不透等问题。一要剖析解决宗旨观念不够强的问题。二要剖析解决服务激情不够足的问题。三要剖析解决工作作风不够实的问题。四要剖析解决遵章守纪不够严的问题。

3提出整改措施。

这部分的写作及内容要求：每一位党员干部都把如何整改问题作为写好个人改进工作作风剖析材料的重要内容，对查找出来的问题，逐一提出整改措施，尤其是联系党员干部在形式主义、官僚主义、享乐主义、奢靡之风存在的突出问题，提出了具体、实在、管用的整改措施，并付诸于实际行动。

三，落款

落款部分写上分析人所在的单位，姓名和写作日期，置于文尾。

C党性分析材料的写作要求

1、查摆问题要准确。

党性分析是在找准问题的基础上进行的。因此，找准问题是写好党性分析材料的前提。写作中要紧密联系自己的实际，联系群众评议的情况，找准自己的问题。把重点放在查找党性方面的突出问题上。查找问题时不可避重就轻、避实就虚，避免“假、大、空”，敷衍应付。

2、解剖思想要深刻。

搞好自我剖析是搞好群众路线教育实践活动的关键，严格解剖思想根源便成为写好党性分析材料的重要环节。深挖思想根源，搞好“四个剖析”，即深入剖析在作风建设方面存在的主要问题、具体表现、主观原因和思想根源。对“四风”方面存在的突出问题，要从思想信念、宗旨意识、党性修养、道德品行等方面认

清实质、深挖根源。对形式主义问题、重点从主观主义、功利主义上认清实质，从政绩观错位、责任心缺失上深挖根源；对官僚主义问题，重点从封建残余思想上认清实质，从官本位思想严重、权力观扭曲上深挖根源；对享乐主义问题，重点从革命意志衰退、奋斗精神消减上认清实质，从世界观、人生观、价值观上深挖根源；对奢靡之风问题，重点从剥削阶级思想、腐朽生活方式上认清实质，从思想堕落、物欲膨胀等方面深挖根源。真正实现增强党性修养、达到自我教育的目的。

3、整改措施要到位。

整改提高是群众路线教育实践活动的目的。写作中，对查找出来的突出问题，要表明改正态度，明确改正的措施和努力的方向。开门见山，直奔主题，重点突出，内容实在，剖析深刻、触及灵魂，防止把材料写成工作总结或述职报告。

D党性分析材料要注重把握以下四点:

一是要结合党性要求分析存在问题;

二是要本着有什么问题就写什么问题的原则;

三是要结合自己的本职工作进行剖析;

四是要提出问题的整改措施。必须对照检查，直面问题，深思反思，提出措施。

材料特性 篇3

一、“米中寻宝”中的五次材料调整

第一次：使用筷子，从米中挑出黄豆。大班孩子需要学会使用筷子，有一定的挑战性。

发现问题：价值单一、兴趣不浓、缺乏层次性。

第二次：材料增加绿豆、红豆、记录本（完成后记录学号）。完成后记录学号能激发孩子的操作欲望。

发现问题：兴趣不持久、过于任务性。

第三次：改变记录方式，记录姓名、颗数。这样可以由任务到挑战，由封闭式到开放式，孩子遇到难题不易放弃。

发现问题：数字书写不规范。

第四次：增加数字范例（100-200）。规范数字书写，满足不同发展层次幼儿的需要。

第五次：增加计时器，感知时间的长短。孩子注意力更加集中，训练心理素质。

该案例可看出，老师一共调整过五次区域材料，每一次投放的材料都能发现孩子的兴趣点，同时也能明显发现问题。老师不断地发现问题、解决问题，每一次调整的游戏材料更能满足孩子的兴趣和需要，孩子的游戏水平也逐渐提高，我也从中得到了一些启示。

二、关注区域材料的八种特性

（一）确保材料的安全性

《幼儿园教育指导纲要》明确指出：“幼儿园必须把保护幼儿的生命和促进幼儿的安全健康放在工作的首位。”这足以说明安全工作在幼儿园一日生活中的重要性。同样，在区角材料的投放上，安全性应是第一位。为幼儿提供活动材料时，应选择无毒、无味、对幼儿无伤害隐患的制作原料，制作前进行彻底的清洁消毒。在保障安全的基础上，应注意包装和制作的艺术性。材料既要考虑能够足以吸引幼儿的注意力，又能排除安全隐患。

（二）注重材料的低结构性

很多区域材料里存在许多作业材料和高结构材料，这样不利于孩子的创造性思维发展。低结构材料是自由开放式的材料，不设学习目标，活动方式有无限多种可能性，活动结果具有不确定性，同时也降低了课程的财力和人力成本。我们应该大量使用随手可取的材料，并且不需要精致的加工。比如，生活中各式各样的废旧物品或原材料都可以投放到美工区，孩子可以自主选择，通过涂色、添画、拼接等方式就可以把一个个废旧物品转化为艺术品。再如，建构区的易拉罐、纸杯、鞋盒；操作区的火柴棍、瓶盖、吸管、冰棒把等等，这些材料随手拈来，易收集。

（三）赋予材料一定的情感性

兴趣和情感是幼儿学习的动力，材料只有在幼儿操作和摆弄的过程中才产生意义。要力求将幼儿经历过的生活素材和有意义的信息融入在材料中，赋予区角材料鲜活、生动的情感意义。比如，角色区的快递公司，当孩子做真实的快递服务，帮老师快递材料到办公室或快递某种物品到门卫处，这样把模拟的角色游戏真实化，孩子在游戏中得到真实的情感经历，成就感也就油然而生。

（四）考虑材料的多元性

尊重幼儿的全面发展和个性发展需要，区角材料应包含认知、运动、生活、科学、社会等多元价值。同时，从教育的效果出发，尽可能在逐个游戏中融入多元价值，以充分体现区角活动的意义。比如，大班的角色区，以前我们可能创设较多的是医院、厨房、娃娃家之类的场景。现在我们应模仿现实生活的场景，丰富区角场景。我们可以在角色区添加超市、快递公司、咖啡厅之类的场景，把现实生活中的场景搬到区域中，可满足孩子体验现实生活的需要。

（五）巧用材料的替代性

教师们不惜花费太大的代价去寻找材料以支持一个游戏的主题。幼儿经常会使用一种物体去代表另一种物体，幼儿能使用物体、行动语言来代表另外的东西，这就是符号功能。比如在娃娃家中，他们准备打电话，可没有现成的电话，这时孩子就会想出许多办法，用不同的物体代替电话。在孩子寻找代替物的过程中充分发挥了孩子的创造力，这不正体现课程游戏化的自由、自主、创造的精神吗？

（六）重视材料的开放性

封闭式的材料只能教会幼儿正确使用材料，虽然玩拼图和配对游戏没什么不妥，但这些游戏材料都是封闭式的，开放式的材料能使幼儿较少有挫败感，有助于创造力和问题解决能力的发展。之前我们都投放了大量的封闭式材料，游戏的玩法与过程都是按照老师预设的目标来的。这样看来孩子已经不是游戏的主人。我们常见的开放性材料有：乐高积木、小块的彩色积木、道具服装、厨房用品、各种拼插材料、黏土、橡皮泥、各式各样的纸张和笔。

（七）注重材料的变化性

材料变化太频繁，对幼儿来说，会应接不暇。材料变化太频繁，对教师来说，工作量太大，劳心劳力。因此，教师应根据幼儿在每个区域的参与程度来判断材料是否需要调整和更换。定期更换游戏材料以及增加额外的材料，能激发幼儿对某个区域产生更多的兴趣，有助于幼儿进行多种多样的组合型游戏。材料的变化可体现在变化材料的数量、形状方面，也可以体现在与其他材料的重新组合方面，从而增加游戏层次，满足不同水平孩子的发展需要，延长孩子对游戏的兴趣。比如找影子游戏，许多找影子的材料都是平面的，可以把平面的物体改成立体的图形，由一面变成了六面，增加了挑战性。

（八）材料中渗透规则性

适宜的操作提示、规则提示、整理提示对幼儿学习自我管理和自律会有一定的意义。如七巧板的拼图，是一个操作提示。我们要允许孩子按照自己的发展来拼，走迷宫的玩具有四套玩具那就暗示可以有四个孩子来玩，这就是规则提示，但这也不是绝对的。用提示卡提示，我们的结构游戏还没完成，还要继续玩。提供的各种玩具筐就是整理提示，提醒幼儿玩好以后记得分类整理好。

曾经的区域活动是许多老师不太愿意开展的活动，即使开展了也带有许多任务性，老师都认为这是一件“劳心劳神的、吃力不讨好”的事情。但课程游戏化的改革给我们带来了福音，我们在更新理念、改变行动的过程中真切地尝到了甜头。调整区域游戏材料后，我们的孩子玩得很尽兴，老师感觉很幸福。

常见室内材料的火灾特性 篇4

1热分析实验

1.1实验结果及分析

实验采用NETZSCH STA449C型热重分析仪,由计算机控制和采集数据。实验样品为聚氨酯泡沫材料、布料、木板,每次样品用量为(10±0.1)mg。实验参数为: 吹扫气为氮气,使用压力 为0.05 MPa,流速为20 mL/ min;保护气为氮气,输出压力恒定为0.05 MPa,流速恒定为20mL/min。升温范围为室温至600 ℃,升温速率为10 ℃/min。实验结果如图1所示。

这3种常见的可燃物可分为两类,即纤维类和聚合物物类,这两类可燃物的热解及燃烧特性在有关文献中有更详细的分析。由图1可以看出,木材的失重曲线表明在小于等于100 ℃时,其质量基本没有发生变化, , 当当温温度在300 ℃时,加热10min质量迅速减少,当温度在400 ℃时,15min后失重达到80%以上。布料在100、200 ℃ 时失重不超过10%,在300 ℃ 前失重不超过40%,但是在高温环境下其失重则较高。聚氨酯泡沫材料在200 ℃ 之前温度变化不大,但随着温度的升高,蓄热的不断增加其失重增大,在500 ℃时失重几乎达到90%。

1.2热解动力学分析

对物质的热解反应过程进行分析大多是从其反应过程的热重曲线上进行动力学分析。根据化学反应动力学原理,物质的反应速率可以用式(1)表示。

对其TG曲线的分析采用较多的是Coats-Redfen积分公式,如式(2)所示。

式中:t、T、β分别为反应时间、温度、升温速率;A为指前因子;E为活化能;R为气体普适常数;g(a)为TG曲线的积分函数,对应不同的反应机制。

从式(2)可以看出,在所选的不同温度区间内分别选取a、T数据,对于正确的反应级数n,作图的图线应该是一条直线,其斜率为,截距中包含频率因子A。考虑到固相反应的特殊性,通过假定的理想化简单反应模式,并按照控制反应速率的各种关键步骤,依据推导出的多个用于不同反应模式的动力学模型函数, 使用一级化学反应并经过对实验数据使用excel和最小二乘法进行处理得出其动力学曲线,如图2所示。

由图2可以看出,3种物质的线性相关性较好,依据最小二乘法得出的斜率值并通过计算得出活化能和指前因子,如表1所示。

由表1可以看出,聚氨酯泡沫材料需要的活化能较大,而布料所需的活化能较小,当室内可燃物发生初期火灾时,一些活化能较小的可燃物发生阴燃,在环境适宜时能量蓄积,当达到一定程度时,活化能较大的可燃物发生燃烧,若火势得不到控制有可能发生轰燃。

2实验验证

2.1实验方法

以聚氨酯泡沫材料的阴燃实验进行验证,实验装置如图3所示。实验用的聚氨酯材料垂直放置,材料尺寸为10cm×15cm×20cm,隔热层采用5cm厚的硅酸铝纤维,上端开口,下端用隔热材料并均匀开口,使实验过程在自然对流条件下进行。加热器在下部均匀加热,通过变压器进行加热功率的调节,第一根热电偶放在材料表面但不接触,剩余的热电偶在材料内的长 度是间隔2 cm,热电偶的垂直距离是3cm。温度值通过计算机进行采集并储存。

2.2实验结果与分析

图4~图6为热流量在1.2、2.25、3.02kW/m时进行的实验数据分析图。从热电偶所测得的温度比较看: 图6在热流的作用下先发生阴燃,当热量达到了活化能时发生了燃烧,从图中可以看到温度达到了900 ℃。在热流2.25kW/m作用下物质发生了阴燃,并维持阴燃而没有向明火转化。在1.2kW/m的热流作用下物质没有发生阴燃,在反应发生10min后温度逐渐降低。不同的热流量下聚氨酯泡沫材料的反应变化也印证了阴燃燃烧所需活化能大小。在不同外加热流密度下,除了靠近加热源附近的聚氨 酯泡沫材 料的升温 过程受加 热源影响 外,在离加热源较远处的聚氨酯泡沫材料的升温过程几乎不受加热源影响,其升温主要是由于相邻位置的聚氨酯泡沫材料发生氧化反应后释放的热量造成的。而对于同一种聚氨酯泡沫材料,在几乎相同的供氧条件下,其发生阴燃反应所释放的热量几乎是一致的。因此,其释放的热量对相邻位置加热升温过程也是一致的。由图4~ 图6还可以看出,随着加热流的增大,温度分离曲线的时间坐标向左偏移;这是因为反应初始时,受到越大的外加热流量的加热,材料的温度上升就越快,相应发生阴燃的时间就短,所以随着加热流的增大,温度分离曲线的时间坐标向左偏移。

3结论

(1)木板、布料在较低温度下就开始热解,而聚氨酯泡沫材料要在300 ℃以上才开始热解。从计算得出的活化能值的大小上也可以看出,室内常见可燃物发生阴燃所需要的能量都比较低。

(2)在不同热流条件下聚氨酯泡沫材料在实验中所得到的温度分离曲线斜率变化规律很相似;并且随着加热流的增大,温度分离曲线的时间坐标向左偏移。

常用金属材料特性及应用 篇5

材料名称

及牌号

特性

应用

7

合金结构钢

20CrMnTi

渗碳钢，或作调质钢，淬火低温回火后，综合力学性能良好，低温冲击韧性较佳，渗碳可得到良好的抗弯强度和耐磨性，热加工和冷加工性均较好，是一种用量很大的合金结构钢。

用于制造中载或重载，耐冲击、耐磨、高速的汽车、拖拉机重要零件，如齿轮、轮轴、十字轴、蜗杆、爪牙离合器。可以代替20SiMnVB使用。

38CrMoAl

高级氮化钢，具有优良的氮化性能和很高的力学性能，耐热和耐蚀性良好、氮化处理可得到高表面硬度、高疲劳强度及良好的抗过热性，工作温度不高于500℃，焊接性和淬透性均差，一般在调质及氮化后使用。

用于制造高疲劳强度、高耐磨性、热处理后尺寸精度极少降低的小型氮化零件，如：气缸套、底盖、活塞螺栓、检验规、精密磨床主轴、车床主轴、搪杆、高精度丝杆、齿轮、高压阀门、汽轮机的调速器、塑料挤压机上的耐磨零件。

8

不锈钢

1Cr18Ni9

经冷加工有高的强度、但伸长率比1Cr17Ni7稍差。

多用于装饰部件。

0Cr18Ni9

作为不锈耐热钢使用最广泛。

食品用设备，一般化工设备等。

1Cr18Ni9Ti

作焊芯、抗磁仪表、医疗器械、耐酸容器及设备衬里输送管道等设备和零件。

1Cr13

具有良好的耐蚀性，机械加工性。

一般用途、刀具类。

9

球墨铸铁

QT400-18

QT400-15

(基体组织为铁素体100%)

具有良好的焊接性和可加工性，常温时冲击韧性高，而且脆性转变温度低，同时低温韧性也很好。

农机具：重型机引五铧犁、轻型二铧犁、悬挂犁上的犁柱、犁托、犁侧板、牵引架、收割机上的导架、差速器壳、护刃器。

汽车、拖拉机、手扶拖拉机：牵引框、轮毂、驱动桥壳体、离合器壳、差速器壳、离合器拨叉、弹簧吊耳、汽车底盘悬挂件。

通用机械：1.6 MPa～6.4 MPa阀门的阀体、阀盖、支架;压缩机上承受一定温度的高低压汽缸、输气管。

其他：铁路垫板、电机机壳、齿轮箱、气轮壳。

QT450-10

(基体组织为铁素体≥80%)

材料特性 篇6

在壁画艺术中陶瓷材料的审美特性

不同材质制作的壁画艺术的审美价值不同，人们通过感知使用材质的细腻与粗糙、冷与暖、软与硬，从而通过视觉产生不同的审美感受。壁画制作上对于材料的选择多种多样，有金属、木头、石材、陶瓷或者综合材料等。经过数千年的发展，其中陶瓷材料在壁画艺术中形成了自己独有的艺术语言和审美形态。陶瓷的成型是从柔软的泥坯开始，艺术家拉坯塑形、上釉，再经过从物理到化学的转变，期间所产生的塌陷，开裂，收缩以及颜色由深到浅的变化而成。不同的工具在制作过程中对泥所产生的肌理、形态是不一样的，在陶瓷壁画的创作中，对泥性的把握具有十分重要的作用，泥料作为陶瓷壁画艺术的载体是一切成为可能性的基础。釉是覆盖在陶艺作品表面的玻璃质薄层，陶瓷在烧制过程中，高低不同的火温的创作出变幻莫测的釉色，这是其他材料无法实现和代替的。花釉是中国现代陶瓷壁画的主要表现形式，它所呈现的艺术效果以釉色取胜，烧制过程中，温度和窑室气氛产生的窑变，使釉色出现颜色深浅的变化，以及釉色纹样产生的色彩肌理变化效果。最后的一道工序是火，也是最至关重要的。釉料相同，但在不同溫度、不同窑位、不同火候及不同烧制时间下出现不同的色彩与肌理，一次烧成、多次烧成都可以烧制出意想不到的颜色。好的陶瓷壁画作品，并不像其他材料的壁画好把握效果，对火的感受与把握是对艺术家心理素质和应变能力的考验。

陶瓷壁画艺术的创作效果是最不可预见性的。它所用的材质是泥，而泥的可塑性极强。变幻莫测的釉料以及烧制过程对于火候的不同把握，陶瓷壁画作品尝尝给人们带来的是意想不到的特殊效果。这种偶然产生的效果是不可复制的，失败也是在所难免的。而这种偶然美也是可以控制的，这与艺术家长期实践有着密切的关系，艺术家在掌握传统工艺制作的基础上，主要是靠自己不懈的努力和反复的实践，通过发现陶瓷泥料、釉料的各种特性，来丰富自己的表现形式。

陶瓷材料在壁画艺术运用中的特点

陶瓷之所以被广泛运用到现代壁画中，与它的耐磨损、抗腐蚀、耐久性的特点是分不开的。陶瓷材料所具有的特点是其他材料无法比拟的，陶瓷是经过1000多度的高温烧制而成，泥由柔软变坚硬，釉料在烧制前后的颜色是不同的，我们无法预见烧制后的颜色会是什么样，而且同样的釉料在瓷泥或陶泥制作的壁画上，烧出的颜色会受到底色的影响，从而产生的颜色也不同，并且陶瓷壁画作品不褪色、不会失去光泽。如中央工艺美术学院教授祝大年为首都机场创作陶瓷壁画《森林之歌》，现如今这幅作品经过30多年，色彩鲜明，艳丽依旧。陶瓷壁画表现的方式有很多种，有平面的和立体的。如以平面砖或浅浮雕砖为背景的立体艺术砖壁画，高低错落、薄厚不一，具有拼砌灵活自如、材质感好、立体感强等特点，粗犷、大气尤其适于大型抽象壁画。陶瓷壁画具有一定的耐腐蚀、抗氧化性能，具有色彩丰富、易清洗等优点，这些是其他绘画材料所不具备的。随着新材料的不断出现，可供壁画艺术创作的材料越来越多，如石雕、不锈钢等都具有耐腐蚀、强度高等优越性，但它们色彩的丰富性及表现形式却明显不如陶瓷材料。

陶瓷将巧妙的造型、质朴浑厚的黏土、变幻莫测的釉色、烧制的神秘性等因素融为一体，形成一种具有独特魅力的艺术，在体现材质内在美的同时，给人们带来了丰富的想象空间与美的享受。

结语

现代生活的飞速节奏让人们的生活笼罩在高楼林立的都市环境，倍感冷漠与孤独。陶瓷壁画把人工的痕迹和自然的材质美感融入到建筑环境的内外墙壁中，如一个通向大自然的窗口，缓解了人们视觉和心理上的单调感受，能够亲近自然。水、火、土陶瓷材料与生俱来的天然元素，也是作为陶瓷壁画运用到建筑环境中的魅力所在。 陶瓷材料给人们的感觉是具有人性化的，就像两个人彼此之间的感情一样，只有对这种材料充满感情才能通过陶瓷这种媒介创作出属于自己的壁画艺术作品。

常用木板材料的燃烧特性研究 篇7

1 实验

1.1 锥形量热仪原理

研究表明多数有机材料、天然材料等在燃烧时每消耗1kg的氧气,释放出的热量为(13.1±0.6)MJ,这一原理被称为氧耗原理,广泛运用在火灾科学研究领域中。锥形量热仪通过对材料燃烧过程中氧气浓度的实时测量,并根据氧耗原理计算材料的热释放情况。

1.2 实验工况

采用锥形量热仪进行燃烧实验。辐射功率分别取为25、35、50kW/m2。每个工况都进行两次重复实验。

1.3 实验样品

白蜡木、黑胡木、红橡木和榉木,尺寸为100 mm×100mm×10mm,实验前放置在25℃,湿度控制在60%的环境中30d以保证含水率相同。样品除了上表面外其他各面都用锡箔纸包好。

2 结果与讨论

2.1 热释放速率

热释放速率(HRR)是描述样品单位面积热释放量大小的参数,锥形量热仪可实时采集材料燃烧时的HRR数据,其最大值即最大热释放速率(pHRR),HRR和pHRR是描述火灾危险性的重要参数,数值越大危险性越高。图1~图4为四种木材的HRR曲线。

比较同种材料不同辐射功率的HRR曲线可以发现,随着辐射强度的增加,着火时间、峰值到达时间和燃烧时间都在变短,而pHRR在变大,但第一个峰值都相差不大。不同功率下红橡木和白蜡木pHRR的变化梯度很大,而榉木和黑胡木的变化梯度较小,这可能与木材的材质有关。

由图1~图4可以看出,每条曲线都有两个峰,这是木材材料燃烧性能的一个特点。笔者认为,造成这种现象的一个主要原因是木材内化学组分的热解差异:在200~350℃主要是半纤维素和纤维素的热解,而木素的热解温度在280~500℃。

笔者将HRR曲线变化分为5个阶段:(1)升温阶段,木材在辐射源照射下温度不断升高,由于木材在较低温度下就可以热解,可燃气体会在表面集聚,但此时尚未达到着火条件,HRR上升幅度非常小。(2)着火阶段,可燃气体累积到一定程度,并且温度达到着火温度,在电火花作用下被点燃,此时HRR急剧增加,直达第一个峰值。(3)过渡阶段,着火以后累积许久的可燃气体迅速被消耗,热解出来的新可燃气体的热解速度慢于消耗速度,HRR逐步下降。(4)加剧阶段,表层半纤维素和纤维素热解殆尽,木素开始热解,且内层半纤维素和纤维素也在热解,此时可燃气体的产生在加剧进行,HRR大幅度增加。(5)熄火阶段,达到第二次峰值后大部分可燃物已分解完成变成炭,HRR逐渐下降,待底层木材也分解完成后火焰变小,直到熄灭。

2.2 总释放热

总释放热THR是描述样品单位面积从燃烧开始到结束热释放总量的参数,THR越大说明材料在燃烧时放出的热量越多,一旦发生火灾造成的后果也就越严重。4种木材的总热释放,如图5所示。

同种材料在不同辐射强度下THR相差不大,白蜡木和红橡木随着辐射功率的增强,材料分解燃烧得更加充分,造成THR值变大,而黑胡木和榉木在不同辐射强度下的THR相差不大。结合表1分析,黑胡木可能在低功率时就已经达到可以充分分解燃烧的条件,所以THR相差不大,而榉木则是因为在25kW/m2时的初始质量比50kW/m2时大,造成THR偏高。

不同材质的木材总释放的热量相差不大,大多数集中在60~70kJ/m2之间,实验材料都为1cm厚,可换算成6~7 MJ/m3,结果表明红橡木偏低,榉木偏高。

2.3 质量损失和残炭量

质量损失(Mass Loss,ML)是描述材料受热分解燃烧快慢的参数。锥形量热仪自带天平的精度较小,实验外接了一个精度更高的天平来采集质量变化数据,并且对实验数据进行了归一化处理。图6~图9为4种木材的ML曲线,表1为质量变化。

由图6~图9可以看出,木材的ML曲线基本相似,初始一段时间内材料未被点燃,ML曲线小幅度下降;点燃后呈直线稳定下降;在HRR曲线第二个峰值处,ML曲线急剧下降;最后材料燃烧殆尽,ML曲线趋于水平。

由表1可以看出,辐射功率越大材料燃烧越完全,残炭量越少,但基本都在15%~25%。黑胡木残炭量的变化不明显,不同功率下的残炭量都在22%左右。榉木在不同功率下的残炭量变化差异较大。

2.4 燃烧热与有效燃烧热

燃烧热是描述单位质量的材料在锥形量热仪下所放出热量的一个参数,单位为MJ/kg。有效燃烧热EHC是测得的热释放量与质量损失之比,单位为MJ/kg。通过HOC和EHC的实验值大小可以估计实物在火灾环境中的热释放量,作为火灾发生发展的一个重要参数。

用图5中各个材料的释放总热乘以材料暴露面积(88.4cm2)除以表1中的质量可以得到不同材料的燃烧热数据,如图10所示。除以初始质量和燃烧后的差值,可得有效燃烧热数据,如图11所示。

由图10可以看出,燃烧热随着辐射强度的增加而递增,这与ML曲线是相符合的,高辐射强度条件下燃烧掉的可燃物越多,放出的热量越多。结合图11可以看出,有效燃烧热在降低,这说明木材部分在高辐射强度如50kW/m2条件下才能分解的组分燃烧所放出的热量比低辐射强度如25kW/m2条件下的要少。红橡木在50kW/m2条件下的燃烧热比25kW/m2条件下多13.0%,可是有效燃烧热却低了5.6%也是这个原因。

可以发现,常用木板材料的燃烧热基本在9.0 MJ/kg左右,白蜡木稍高,红橡木略低,而黑胡木在不同功率下相差不大。不同木材的有效燃烧热基本在11.5 MJ/kg左右,榉木在低辐射强度下偏高,红橡木偏低。

3 结论

(1)不同木材在燃烧过程中HRR都会有两个峰值,整个燃烧过程中HRR曲线变化可以分为升温、着火、过渡、加剧和熄灭5个阶段。

(2)随着辐射强度的增加,着火时间、峰值到达时间和燃烧时间都在变短,而pHRR在变大,红橡木和白蜡木pHRR的变化梯度比榉木和黑胡木要大很多。

(3)木材材料的总释放热为6~7 MW/m3,其中红橡木偏低,榉木偏高。

(4)不同木材的ML曲线基本相似,规律相同,残炭量随辐射功率的增大而减少,基本都在15%~25%。但黑胡木在不同功率下残炭量都在22%左右变化不大。

(5)随着辐射强度增加,白蜡木和红橡木的燃烧热在9.0 MJ/kg左右递增,其中白蜡木偏高而红橡木略低。黑胡木和榉木的有效燃烧热在11.5 MJ/kg左右递减,榉木在低辐射强度下的有效燃烧热偏高,红橡木的偏低。

摘要：基于ISO 5660标准,利用锥形量热仪对白蜡木、黑胡木、红橡木和榉木在外加辐射热通量为25、35、50kW/m2的条件下进行了燃烧实验,对比分析了4种材料在不同辐射热通量下的热释放速率(HRR)、总释放热(THR)、质量损失(ML)、燃烧热(HOC)和有效燃烧热(EHC)。结果表明不同木材的(HRR)都有两个峰值,都有升温、着火、加剧、过渡和熄火5个阶段;总释放热为6~7 MJ/m3;ML曲线规律基本相同,残炭量为15%~25%;燃烧热为9.0 MJ/kg、有效燃烧热约11.5MJ/kg。

浅析SiC材料特性及生长工艺 篇8

随着新型电子器件材料高速发展,宽带隙的Si C成为第三代半导体的代表,最近几年来人们对它的材料生长和掺杂工艺研究有了非常大的成果,它的材料特性体现出它会在航天航空领域、通信系统、汽车的发动机、电子电力领域、显示器、新型光源、激光打印、存储器等方面有着广阔的应用前景。

目前以美国为代表的发达国家已经基本解决了Si C单晶生长和同质外延薄膜,并开发出一系列高温、高频、大功率微电子器件,以科锐公司(Cree Research Inc.)为代表的一批公司已经开始提供Si C器件的商业产品[1];我国的一些研究所和高等院校在Si C材料的单晶制备以及薄膜生长的工艺等方面也都取得了突破性的的进展。

2 S i C材料特性

Si C是一种IV-IV族化合物半导体材料,有250种同型异构体,属于3种基本的结晶学类型:立方(C)、六角(H)、菱形(R)。其典型结构主要有两类:一类是立方Si C闪锌矿结构的晶型,称为3C或β-Si C;另一类是六角型或菱形结构,其中典型的有6H、4H、15R等,统称为α-Si C。不同构型的Si C原子的堆垛次序不同,3C-Si C中原子的堆垛次序为ABCABCA……,4H的为ABACABAC……,6H的为ABCACBA……,不同的同型异构体具有不同光学性质和电学性质。在中α-Si C,6H-Si C是最稳定的结构。在β-Si C中,主要有3C-Si C。常用3C-Si C制备高温、高频和大功率器件,而用6H-Si C制备光电子学器件。

表1中列举出来了硅、砷化镓以及几种Si C常见的同型异构体等材料的性能参数。电子和空穴的迁移率体现了载流子的漂移速度,这决定性的影响到器件的功率FET的导通电阻(Ron)、微波器件跨导以及FET的输出增益等参数。击穿电场很大程度上决定了器件的传输能力,而热扩散过程中能量传递的速率由热导率来体现,决定了器件获得恒定的DC功率的难易程度。Si C具有非常高的热导率,并且在室温条件下各种同型异构体的Si C基本一致,大约为5W/cm·K,这个数值与许多金属的热导率相比都还要高[2]。

由表1可见,Si C与Si在很多参数上具有很大的不同,主要表现在:禁带宽度比Si宽1-2倍,饱和电子速率比Si高1倍,热导率比Si高3倍以上,而击穿电场更为Si的8倍。如果我们需求的半导体器件具有高频、大功率、耐高温、抗辐射的性质,那么基于上述Si C的性能情况使我们选择它用于这类器件,作为这类器件的主材料,从而能够使这类器件运用到非常极端的环境中。因此Si C是继Si和Ga As之后的优选的第三代半导体材料。

3 SiC生长工艺

3.1单晶生长

经过百年发展,现代Si C工业生产仍采用的是Acheson间歇式工艺。Acheson法的优点是原材料成本较低,生产方式成熟从而可进行工业化的生产。缺点是生产出来的粉体材料质量较低:比表面积1.0~15.0m2/g,存在含量约为1.0wt%的氧化物材料,含有金属杂质等约为1400~2800ppm,依赖于粉碎、酸洗等后继工艺和手段[3]。

1955年Lely报道了升华再结晶工艺,它采用一个内装多晶Si C粉末的多孔石墨管,用感应加热方法加热到2500℃,从而升华出Si C,并在石墨腔体内部稍冷的位置凝聚,生成六角型形状的、大小和结晶类型不定的单晶板块。该方法可形成直径较小(≤8mm)、杂质含量较高的α-Si C单晶[4]。20世纪90年代初叶,由科锐公司(Cree Research Inc.)改进的Lely法生长出了6H-Si C晶片并且使其直接商品化,同时4H-Si C晶片也在1994年制备出来。由于这历史性的进展使得Si C晶体的生长研究和Si C器件研究开始了新的阶段。

由于在高温条件下(约2220℃)生长Si C的体单晶时,生长出的晶体存在明显缺陷,同时难以进行参杂,而且生长Si C的体单晶成本高昂,于是多种外延生长方法应运而生。

3.2外延工艺

大部分Si C的外延工艺主要使用溅射法、MBE(分子束外延法)、LPE(液相外延法)以及CVD(化学气相沉积)[5]。

3.2.1溅射法

溅射法生长Si C外延的方式主要有三种:高频溅射、磁控溅射、反应溅射。

(1)高频溅射

靶材选取的是Si C的烧结体,亦可选择粉末状的Si C材料,更好的选择是单晶状态的Si C材料;基片一般选择使用玻璃亦或者石英,更多的情况下是在氩气中进行溅射。外延薄膜的质量直接取决于衬底的温度:当衬底的温度较高的情况下,实验中可以得到Si C外延为立方结晶结构,且电导率较高,结晶情况较好;反之衬底的温度降低时,得到的Si C外延电导率变低,结晶情况较差,当衬底的温度低于500℃时无法形成晶体薄膜。

(2)磁控溅射

使用磁控溅射生长外延过程优点是所需温度较低、生长速度较快。这种方法通过电磁控制电子的运动方向,这样电子的能量能够充分有效地利用,从而使得正离子在轰击靶材时溅射更加的有效。但是使用磁控溅射生长外延时使用绝缘材料的靶材会使得基板的温度上升,而且不能够使用磁性材料作为靶材。

(3)反应溅射

靶材一般选用硅基片,并利用氩气来输送同时加以稀释反应气体(甲烷、乙炔等),通常以Si(111)或α-Si C(0001)材料为衬底。这种方式生长出来Si C外延薄膜的组分以及结晶状态的影响因素有很多,如反应气体的种类、各种反应气体的浓度、所选择的衬底生长外延时的温度等。特别是溅射时的速度以及生长外延时衬底的温度能够非常大的影响外延薄膜的结晶情况;当衬底的温度较高的情况下,实验中可以得到结晶状态的Si C薄膜,反之衬底的温度较低时,得到的Si C外延为非晶形态的薄膜。同时,不同反应气体的浓度也很大程度影响了生长出外延薄膜的C/Si组分。

3.2.2分子束外延(MBE)

分子束外延的可以生长出原子级别的超薄薄膜,由于其控制精确,薄膜生长缓慢,使得生长外延时薄膜的组分以及掺杂的浓度都可以随时进行调整。同时,这种工艺使用的衬底温度较低。由于其控制精确,可以生长出超薄的单晶薄膜,还可以在生长外延薄膜时对不同C/Si组分、不同掺杂成分及不同掺杂浓度的薄膜进行交替生长,从而形成量子阱、调制掺杂异质结等材料。现阶段的Si C外延的分子束外延生长研究热点主要是其生长机理[6]。

3.2.3液相外延法(LPE)

液相外延法(LPE)生长Si C外延选取的生长环境为1600-1850℃的氩气环境,生长速度大约为每小时2-7个微米。由于液相外延法生长得到的Si C外延的电学性能并不理想,目前液相外延法主要利用于生长4H、6H-Si C蓝光二极管的材料。利用液相外延法生长的外延材料所研制出来的发光二极管(LED's),其发光效率相当优秀。

3.2.4化学气相沉积(CVD)

现阶段制备结晶态Si C外延薄膜材料的主要方法是化学气相沉积(CVD)。利用这种方式法制备出的碳化硅材料具有很多突出的优点,例如可以得到高纯度的Si C单晶体,而且使用这种方法可以人为控制Si C外延薄膜的生长速度,方式是通过改变反应时的温度以及反应气体的成分比例进行调节。根据反应条件不同,CVD可分为低压、等离子增强、热灯丝CVD等方法。

(1)低压化学气相沉积(LPCVD)

LPCVD的优点是反应时基板的温度相对较低,从而避免了杂质原子的扩散运动和迁移运动;低压条件有效的降低了杂质气体对反应的污染,同时也不需要运载气体,使得薄膜的淀积速度加快,有效的改善了成膜情况,能够生长出厚度非常均匀的Si C薄膜。

(2)等离子增强化学气相沉积(PECVD)

辉光放电形成的等离子体在化学气相沉积中能将反应物中的气体分子激活成活性离子,降低反应温度;并能加速反应物在表面的扩散,提高成膜速度,对基体及膜层表面具有溅射清洗作用,从而加强了薄膜与基板间的附着力,使形成的薄膜厚度均匀。

(3)热灯丝化学气相沉积法(HFCVD)

采用HFCVD技术在Si(111)衬底上生长Si C薄膜研究制备可以得到的Si C外延薄膜为纳米晶态,并通过材料计算得到同样结论。同时,测试了制备得到的Si C外延薄膜的光致发光特性,实验结果为利用HFCVD得到的Si C外延薄膜在室温条件下有较强的紫外发光。

4研究趋势与展望

Si C材料生长技术中,芯片质量及尺寸都迫切需要提高。基于Si C优异的参数性能,其势必在今后的材料研究中起到越来越举足轻重的作用而成为材料学的新宠,其应用也将得到巨大的拓展。无缺陷的单晶Si C薄膜的生长,高质量的无微管Si C晶片的制备,4H-Si C同质外延的高频大功率器件以及运用在恶劣环境下的Si C的高温高频和大功率耐辐射极端器件和集成电路的研究和发展都是新的研究热点[1]。随着Si C材料生长及薄膜外延技术的不断发展,Si C材料将在军事领域、航天航空领域、能源领域、机械领域、电子电力领域有着更为广泛的运用。

参考文献

[1]周继承,郑旭强,刘福.Si C薄膜材料与器件最新研究进展[J].材料导报,2007,(31)3.

[2]何友琴.Si C中V含量的二次离子质谱分析研究[D].天津大学.2008.

[3]何恩广,王茁,陈寿田.Si C材料的制备技术及其新产品[J].金刚石与磨料磨具工程,2000,6.

[4]赵楠.基于多孔硅衬底的碳化硅APCVD生长研究[D].西安:西安电子科技大学,2008.

[5]宋曙光.掺杂Si C薄膜的制备及性能研究[D].南京:南京航空航天大学,2008.

材料特性 篇9

湿式摩擦材料是一种工作在自动变速器润滑油中的材料, 其主要作用是传递来自发动机的扭矩。因此要求湿式摩擦材料的动摩擦系数随线速度变化小, 接合平顺且无噪声。由于其使用环境苛刻, 如润滑油温度变化幅度大、变速频繁、承受压力变化频繁等, 因此对湿式摩擦材料的性能要求比较高:

a.适中而稳定平稳的动摩擦系数;

b.动/静摩擦系数接近, 理想状态动/静比接近1;

c.使用寿命长;

d.良好的耐热性能和导热性;

e.良好的加工性能、抗压缩性及抗剪切能力。

上述特性相互制约, 原材料的科学合理配方和制备工艺是能够综合上述性能要求的关键技术。摩擦材料用原材料按其用途分为5个部分:即粘合剂、骨架纤维、增磨剂、减磨剂和填料, 而这5个部分约需要20种原材料。其中骨架纤维、增磨剂、减磨剂材料是稳定摩擦磨损性能关键材料。 这3种材料的原材料种类繁多, 特性各不相同, 对湿式摩擦材料性能影响也有差异。本文对上述3种常用的原材料对摩擦性能的影响进行深入研究, 为后续湿式摩擦材料的进一步研究提供技术支撑及研究方法。

2骨架纤维对摩擦特性的影响

骨架纤维在湿式摩擦材料中主要起支撑增强作用, 根据实际使用特点要求其耐热性好、对偶损伤小并具有良好的吸附性能等。由于碳纤维和芳纶纤维具有强度高、质量轻、耐疲劳、模量大、热膨胀系数低、摩擦系数稳定、自润滑效果好、尺寸稳定性好等突出性能, 满足作为湿式摩擦材料骨架材料的要求, 所以广泛应用于湿式摩擦材料中。纤维品种不同对湿式摩擦材料产生的效果也不相同。

2.1摩擦力矩曲线

在惯量为0.10 kg·m2、转速2 000 r/min及压力0.5 MPa条件下进行试验研究, 得到碳纤维和芳纶纤维2种骨架材料增强的湿式摩擦材料的摩擦力矩曲线 (图1) 。由图1看出, 碳纤维增强的湿式摩擦材料滑磨时间略长, 摩擦力矩曲线波动幅度小, 曲线中间部分趋于平直, 尾部翘起幅度小。表明碳纤维增强的湿式摩擦材料在传递扭矩过程中稳定性较好。而芳纶纤维增强的湿式摩擦材料出现尾部上翘的现象, 表明在摩擦材料使用过程中导致传递扭矩抖动的可能性增大。湿式摩擦材料以碳纤维增强, 其传动特性好于芳纶纤维。

2.2动/静摩擦系数

在惯量为0.10 kg·m2、转速2 000 r/min及不同压力条件下进行试验研究, 得到碳纤维和芳纶纤维2种骨架材料增强的湿式摩擦材料的动/静摩擦系数与不同压力关系曲线 (图2) 。由图2看出, 2种骨架材料增强的湿式摩擦材料动摩擦系数随压力的增大而降低, 芳纶纤维增强的湿式摩擦材料动摩擦系数偏大, 但两者差别较小。而碳纤维增强的湿式摩擦材料的静摩擦系数低于芳纶纤维。 欲提高湿式摩擦材料的初始摩擦系数, 芳纶纤维作为增强材料是很好的选择。

2.3动/静比

湿式摩擦材料的另一重要参数是动/静摩擦系数比值。它可以定量表征动/静摩擦系数转化过程的平稳性能。对湿式离合器而言, 动/静摩擦系数比值越小, 离合器变速过程越平稳, 引起的振颤和摩擦噪声的可能性越小。碳纤维和芳纶纤维2种骨架纤维湿式摩擦材料动/静比曲线见图3。从图3可以看出, 碳纤维湿式摩擦材料优于芳纶纤维, 碳纤维湿式摩擦材料的变速转换过程相比芳纶纤维更平稳。

2.4磨损率

在惯量为0.10 kg·m2、转速2 000 r/min和压力1.0 MPa条件下, 进行连续500次体积磨损率模拟试验。试验结果表明, 碳纤维湿式摩擦材料的材料磨损率小于芳纶纤维, 主要是由于碳纤维具有自润滑性能优良、机械强度高、耐磨性高和耐高温化学稳定性好等突出优点, 在摩擦对偶的作用下不易剥离、断裂。

上述研究结果表明, 骨架纤维在湿式摩擦材料中主要起增强作用, 对湿式摩擦材料的摩擦磨损性能影响较大, 因此在制备湿式摩擦材料时要充分考虑骨架材料对摩擦磨损性能的影响, 可以采用多种纤维并存的复合骨架材料, 充分发挥它们在湿式摩擦材料中的协同作用。

3减磨剂对摩擦特性的影响

减磨剂作为一种调节摩擦性能的调节剂, 改善湿式摩擦材料的机械性能。石墨是一种典型的层状固体润滑减磨剂, 广泛用于各种摩擦材料中。制备4种不同石墨含量、其它材质及组分不变的湿式摩擦材料, 研究不同石墨含量对湿式摩擦材料摩擦特性的影响。

3.1摩擦力矩曲线

在惯量为0.10 kg·m2、转速2 000 r/min和压力0.5 MPa条件下, 石墨含量对摩擦力矩曲线的影响见图4。由图4看出, 随着石墨含量从0增至12%, 滑磨时间约从0.9 s延长至1.1 s (延长时间约为18%) 。随着石墨含量的增加, 不仅滑磨时间延长, 摩擦力矩值也变小且曲线尾部翘起幅度减小, 表明整个滑磨过程比较平稳, 引起摩擦振颤或摩擦噪声的可能性减小。

3.2动/静摩擦系数

3.2.1动摩擦系数

在惯量为0.10 kg·m2、转速2 000 r/min和压力0.5 MPa条件下, 动摩擦系数与石墨含量的关系见图5。由图5看出, 当压力为0.5 MPa、石墨含量从0增至12%时, 动摩擦系数从0.133降至0.108 (降幅约为18.8%) ;压力为1.0 MPa时, 动摩擦系数从0.121降至0.115, (降幅约为5%) 。

分析结果表明, 在不同压力下随着石墨含量的增加, 动摩擦系数逐渐降低;而随着压力的增大, 动摩擦系数的降幅明显减小。

3.2.2静摩擦系数

在惯量为0.10 kg·m2、转速2 000 r/min和压力0.5 MPa条件下, 静摩擦系数与石墨含量的关系曲线见图5。由图5看出, 当压力为0.5 MPa、石墨含量从0增至12%时, 静摩擦系数从0.174降至0.141 (降幅约为19%) ;而压力为1.0 MPa时, 静摩擦系数从0.167降至0.152 (降幅约为9%) 。

分析结果表明, 在不同压力下随着石墨含量的增加, 静摩擦系数逐渐降低;而随着压力增大, 静摩擦系数的降幅减小。

从表面机械特征看, 当石墨含量增加时, 提高了试样表面的光洁度, 减少了表面粗糙峰数量, 增加了与摩擦对偶的实际接触面积;此外, 石墨含量增加并在摩擦对偶作用下, 由于石墨自身的层状结构使表面更容易滑动, 故动/静摩擦系数降低。

3.3磨损率

在惯量为0.15 kg·m2、转速2 000 r/min和压力0.5 MPa条件下, 进行连续1 000次体积磨损率模拟试验, 试验结果见图6。由图6看出, 石墨含量为0时, 石墨湿式摩擦材料的体积磨损率高达5.66×10-8cm3/N·m;当石墨含量为12%时, 摩擦材料的磨损率仅为1.37×10-8cm3/N·m。由此可见, 随着石墨含量增加磨损率显著减小。

图7为不同石墨含量试样磨损表面形貌SEM图片。由图7a可见, 不含石墨试样磨损表面分布着尺寸较大的磨粒, 对其中较亮的颗粒进行能谱分析发现, 其主要成分为Fe和Cr, 而在材料的制备过程中并未加入Fe和Cr的化合物, 说明磨削下的磨粒来自摩擦对偶表面;同时发现表面分布着大量微裂纹。随着石墨含量增加 (图7b、图7c) , 磨损表面颜色变暗, 磨粒减少且变细, 没有裂纹产生。

试验结果表明, 试样中不含石墨在摩擦对偶的反复压缩和剪切作用下, 其表面产生疲劳裂纹而加速了颗粒脱落, 因此磨损率较大;加入石墨后, 其摩擦表面形成良好的固体润滑膜, 有效抑制了磨粒和微裂纹的发生, 从而降低了湿式摩擦材料和摩擦对偶的磨损率。

分析表明, 湿式摩擦材料中石墨的含量严重影响湿式摩擦材料的性能和使用寿命。应根据使用要求填入适当含量的石墨, 以保证湿式摩擦材料得到最佳的摩擦磨损性能。

4增磨剂对磨损性能的影响

增磨剂是能够提高摩擦系数的添加剂, 常用的增磨剂含有一些硬质固体颗粒, 如Al2O3、Zr Si O4、 Sb2S3、Si O2等莫氏硬度高的无机化合物。它是通过与摩擦对偶接触时产生的犁沟效应、粘合效应等作用提高摩擦系数。在湿式摩擦材料的制备过程中, 为了调节摩擦系数, 保证产品的传动效率, 必须使用一定量的增磨剂以适当提高摩擦系数。 Al2O3以其增磨效果好、价格低廉被广泛用于各类摩阻材料中。本文采用Al2O3增磨剂, 通过改变其用量制备出4种湿式摩擦材料, 以研究Al2O3含量对其摩擦磨损性能的影响。

4.1摩擦力矩曲线

在惯量为0.10 kg·m2、转速2 000 r/min和压力0.5MPa条件下, Al2O3含量对摩擦力矩曲线的影响见图8。由图8看出, 滑磨时间随Al2O3含量的增加而减少, 约从1.05 s减至0.89 s (约减少15%) ;摩擦力矩值随之增大, 摩擦力矩曲线波动幅度减小, 曲线中间部分趋于平直, 尾部翘起幅度减小。当Al2O3含量达到15%时, 摩擦力矩曲线几乎没有变化, 表明随着Al2O3含量的增加, 滑磨过程更加平稳, 引起摩擦振颤或摩擦噪声的可能性减小。

4.2动/静摩擦系数

4.2.1动摩擦系数

在惯量为0.10 kg·m2、转速为2 000 r/min及不同制动压力下, 试验得出动摩擦系数与Al2O3含量之间的关系 (图9a) 。由图9a看出, 在压力为0.50 MPa、Al2O3从0增至15%时, 动摩擦系数从0.135增至0.155 (增幅约为14.9%) ;而压力为1.0 MPa时, 动摩擦系数从0.130增至0.146 (增幅约为12.3%) 。

试验表明, 在不同压力下湿式摩擦材料动摩擦系数随Al2O3含量的增加逐渐增大;压力升高时的动摩擦系数比压力低时低, 即随着压力的升高, Al2O3对动摩擦系数的影响减弱。这主要是由于随着Al2O3含量的增加, 试样表面粗糙度增大, 微凸体接触几率增大, 克服机械作用的摩擦力矩增大, 使动摩擦系数增大。

4.2.2静摩擦系数

在摩擦对偶由静止到转动过程的压缩作用下, 湿式摩擦材料孔隙渗出润滑油并在其表面形成一定厚度的油膜, 即为决定静摩擦系数值的因素。图9b为湿式摩擦材料静摩擦系数与Al2O3含量的关系曲线。由图9b看出, 静摩擦系数随Al2O3含量增加而增大。与动摩擦系数相比增幅较小 (4.33%) 。Al2O3含量的增加对湿式摩擦材料孔隙尺寸和分布影响较小, 使油膜厚度基本相同。表明湿式摩擦材料静摩擦系数随Al2O3含量增加的幅度较小。

4.2.3磨损率

在惯量为0.15 kg·m2、转速2000r/min及压力1.0 MPa条件下, 进行连续500次模拟接合时体积磨损率试验, 结果见图10。由图10看出, 随着Al2O3含量的增加, 湿式摩擦材料的磨损率增大。 湿式摩擦材料是由骨架纤维、摩擦性能调节剂、填料和粘合剂组成的复合材料, 它主要依靠粘合剂、无机化合物颗粒黏附在骨架纤维上。在摩擦对偶反复磨削作用下, 湿式摩擦材料表面产生微裂纹, 导致粘合剂、无机化合物颗粒脱落, 在与摩擦副之间形成磨粒, 使磨损程度进一步加剧。从图11可以看出, 当不含Al2O3时, 湿式摩擦材料表面分布着较少的小尺寸磨粒且裂纹较少。随着Al2O3含量的逐步增加, 磨损表面磨粒增多且尺寸变大, 同时产生较多的剥蚀, 进而加速颗粒磨损和脱落, 使湿式摩擦材料磨损率增大。当加入的Al2O3的量较大时, 其磨损机制主要表现为比较严重的磨粒磨损, 对摩擦对偶的磨削作用较为严重, 表面形成了比较明显的划痕, 使摩擦对偶的磨损率大幅增加。 因此在湿式摩擦材料的制备过程中, 增磨剂Al2O3的含量不宜过大。

5 3种原材料影响分析的结论

5.1骨架材料的影响

当以碳纤维为骨架纤维制备湿式摩擦材料时, 湿式摩擦材料具有摩擦磨损性能平稳等优点, 但摩擦系数偏低。芳纶纤维作为骨架材料的湿式摩擦材料相比碳纤维动/静摩擦系数高, 但磨损率偏高。因此, 尽量选用复合纤维作为骨架纤维, 达到多种材料性能互补的效果。

5.2减磨剂的影响

减磨剂石墨的添加, 降低了湿式摩擦材料的磨损, 有效控制了湿式摩擦材料的摩擦系数, 即传扭能力。随石墨含量的增加, 摩擦力矩曲线趋于平稳, 说明实际使用过程中摩擦副接合过程平顺, 主要是由于湿式摩擦材料表面形成了润滑性能良好的固体润滑膜, 有效降低了摩擦副在使用过程的噪声和振颤。

5.3增磨剂的影响

增磨剂Al2O3的加入提高了湿式摩擦材料的摩擦系数。随着Al2O3加入量的增加, 摩擦力矩曲线波动减小且趋于平稳, 说明使用过程中摩擦副接合过程平顺。但同时摩擦表面形成的磨粒增多, 加剧了湿式摩擦材料的磨损。

6结束语

在选择各种原材料制备湿式摩擦材料时, 应综合考虑原材料的各种特性, 科学合理地调整好三者的关系和配比, 达到产品性价平衡的效果。

参考文献

[1]付业伟, 李贺军, 李克智.控制润滑状态下纸基摩擦材料的摩擦特性研究.润滑与密封, 2005 (3) , 44-47.

[2]付业伟, 李贺军, 李克智.黄剑锋, 郭领军.炭纤维对纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响.摩擦学学报, 2004 (6) , 287.

[3]邓海金, 任钢, 李雪芹, 李明.介质对纸基摩擦材料压缩回弹性能的影响研究.材料·工艺·设备, 2006 (12) , 41-44.

材料特性 篇10

大量的路面损坏状况调查和路面使用经验表明, 进入路面内部的自由水是造成或加速路面损坏的重要原因。其一, 道面在使用过程中自由水通过横缝、纵缝和各种裂缝渗到路面结构内部, 若路基和道路两侧的土为低透水性土 (渗透系数不大于10-5cm/s) 时, 进入路面结构内的水分, 会长时间积滞在路面结构内部无法向下或向两侧迅速渗透排出。被封闭在路面结构内部的自由水, 会浸湿各结构层材料和路基土, 使其强度下降, 变形增加, 从而使路面结构的承载力降低, 道面使用寿命缩短。其二, 更为严重的是, 由于路面是层状结构, 层间结合处易于出现空隙, 进入空隙内的自由水在行车荷载的作用下, 会成为高空隙水压力和高流速的水流, 冲刷层面材料并从缝隙处向外喷射出带冲刷材料的“泥浆” (唧泥) , 促使水泥混凝土面板下面形成脱空和错台, 并发展成板块的断裂, 从而使整个路面结构的使用性能迅速变坏。CTPB要保持一定的透水能力, 保持正常水泥混泥土道面的使用功能, 必须具备满足要求的应力———应变特性。

1 CTPB级配设计

CTPB的集料级配采用开级配, 即粗集料含量大, 细集料少, 粗骨料之间点—点接触, 形成嵌挤结构。开级配计算原理采用“变K法”, 根据不同的K值确定了CTPB的级配范围。根据国内外经验, CTPB集料中2.36mm通过率一般小于20%才能达到比较满意的空隙率, 因此用“变K法”调整级配时, 应将其作为控制点。本次研究拟采用11cm厚的排水层, 最大粒径为31.5mm。其计算结果如表1。

表中的粒径以颗粒直径1/2为递减标准, 因此其中某些粒径与国内的标准筛不一致。因此必须进行调整, 即对通过率与粒径的关系进行拟合, 得到标准粒径的通过率。参考国内外的相关研究成果, 调整后的集料级配范围如表2及图1所示。

表中dx为各级粒径, px为粒径dx的通过百分率, , D为最大粒径, 在这里为31.5。

2 CTPB材料空隙率测试

材料参数选择。材料选用石灰石, 表观密度分别为2.777 (g/cm3) (20~30mm) 、2.750 (g/cm3) (5~15mm) 和2.711 (g/cm3) (0~5mm) , 水泥选用PO32.5水泥。

集料级配试验设计。影响透水材料渗透系数的主要因素是混合料的空隙率和孔隙的连通情况 (有效空隙率) 。而空隙率和孔隙的连通情况则主要取决于集料的级配组成和颗粒形状、水泥含量以及混合料的压实程度。其中混合料组成是控制混合料空隙率大小的首要考虑因素。

本研究分别对试验级配上限、中值和下限三种级配进行对比研究, 其中水泥集料比 (C/A) 取用0.116, 水灰比W/C为0.40。

2.1 试件制备

试件采用轻型击实成型。其中圆柱体试件选用不带垫块的CBR试模, 试筒内径152mm, 高170mm;夯锤底面直径50mm, 重2.5kg;击实分三层插捣后击实, 每层插捣次数为15次, 各层的击实次数由下至上分别为25、30、35次。在击实完毕后, 将试件顶面进行整平处理。然后放到标准养护室养护准备试验。试验时对顶面严重不平的试件进行了切割处理。立方体试件采用边长为150mm的立方体标准试件, 插捣和击实方法同圆柱体试件的制备方法。每种级配成型试件3只, 其中圆柱体试件用来进行透水试验和抗压回弹模量试验, 立方体试件用来进行劈裂试验。

试件编号A代表级配中值, B代表级配上限, C代表级配下限。

2.2 试件空隙率测定

2.2.1 空隙率测定方法

将试件在干燥条件下 (风干三天或放入烘箱至恒重) 进行空隙率的测定。采用电子称称取质量 (精确至0.1g) , 用游标卡尺量取试件高度H (精确至0.02cm, 取4个点量取平均值) , 按下式计算空隙率:

式中:ρ—试件实测密度, ρ=m0/ (181.46×H) (g/cm3) ;

m0—试件在空气中的质量 (g) ;

ρt—混合料的理论密度 (g/cm3) 。按照各档粒径集料的表观密度、水泥密度和水的含量按组成比例计算得到。其中, 由于混合料拌和时的用水大于水泥水化的实际用水量, 因此水的含量取用水化水的含量, 取值为水泥用量的1/4。

有效空隙率是指试件中连通孔隙的百分率, 是标志渗透能力的重要指标之一。有效空隙率的测定采用水中重法。称取试件在空气中的质量m0后, 将试件在水中浸泡24h以上, 称取试件的饱和面干质量mst和水中质量mw, 则可以计算出试件的有效空隙率。原理如下:

设试件中的固体质量为ms, 体积Vs;连通孔隙体积Ve;封闭孔隙体积Vi。则有以下关系式 (见图3) :

将以上各式经过换算可以得到下式:

式中:V—试件的体积 (cm3) ;

mst—试件的饱和面干质量 (g) ;

mw—试件在水中的质量 (g) ;

ρw—水的密度 (g/cm3) ;25℃时, ρw=0.997g/cm3。

2.2.2 空隙率测定结果

空隙率测定结果如表3所示, 并绘于图4中。从空隙率的测定结果来看, 级配下限试件的空隙率比级配上限试件的空隙率大10%左右, 可见级配对CTPB材料的空隙率影响非常显著。根据有关研究, CTPB材料中9.5mm筛孔的通过量 (P9.5) 是影响空隙率最显著的因素, 其它因素的影响很小。因此, 进行级配组成设计时, 应严格控制9.5mm筛孔的通过量, 并使其介于级配中值与下限之间。

3 CTPB材料的应力—应变特征

3.1 CTPB材料的抗压回弹模量及抗压强度

材料的应力—应变特征用回弹模量来表征, 它受集料级配及空隙率等因素影响。对已成型的试件用MTS-810材料试验系统进行各种级配的静载条件下的抗压回弹模量测试试验前采用动态荷载进行预压, 按三角波加载, 以2KN/s的速度连续而均匀地加载至28.8KN, 然后以同样速度卸载至零。预压三次后施加测试波型。测试波型为梯形波, 加载速率与卸载速率均为3.84KN/s, 每一次加载、卸载间歇时间均为30s。预压及测试波型示意如图5所示。

进行回弹模量测试的试件为圆柱体试件, 经过了28天养生。采用MTS试验机测得到的CTPB材料抗压回弹模量数据如表4所示。

3.2 CTPB材料的劈裂抗拉强度试验

《公路工程水泥混凝土试验规程》 (JTJ053-94) 中规定采用立方体试件进行劈裂抗拉强度试验 (T0522-94) 。试件边长为150mm, 经过28天养生。MTS试验机的测试波型如图7所示, 测试结果见表5及图8。

4 结论

根据试验结果, 上中下三种级配的CTPB材料具有较高的抗压回弹模量, 其中级配上限的抗压回弹模量为1959.8~2405.1MPa, 平均值为2126MPa;级配中值的抗压回弹模量为1283.3~1535.4MPa, 平均值为1435MPa;级配下限的抗压回弹模量为955.5~1391.7MPa, 平均值为1169MPa。

在水泥稳定类材料强度和变形性能的影响因素中, 细料含量对其比较敏感, 并间接的通过空隙率反映出来。空隙率越大, 抗压回弹模量越小。

对CTPB材料的抗压强度测试表明抗压强度与空隙率的关系跟抗压回弹模量与空隙率的关系相似, 即随着空隙率的增大而减小:级配上限的抗压强度为7.503~9.038MPa, 平均值为8.017MPa;级配中值的抗压强度为5.741~7.195MPa, 平均值为6.288MPa;级配下限为4.889~5.046MP, 平均值为4.947MPa。

试验结果说明, 集料级配对CTPB材料的抗拉强度影响不是很显著, 因为劈裂抗拉强度主要受水泥集料比C/A的影响。三者的劈裂抗拉强度都远大于0.6MPa, 能满足设计要求。

摘要：半刚性透水贫混凝土或称水泥处治排水层 (Cement Treated Permeable Base, 以下简称CTPB) 材料的透水能力决定其排水性能, 一定级配的无细料或少细料集料与水泥结合在一起, 经适当的压实后, 形成一种具有稳定结构的半刚性透水贫混凝土混合料。CTPB材料在长期使用过程中, 能保持一定的透水能力、强度要求及抗变形性, 使路面保持正常的使用功能。本文对CTPB材料的空隙率 (与CTPB材料级配有关) 及其应力-应变特性作了一些试验研究。

参考文献

[1]《公路排水设计规范》 (JTJ018-97)

[2]交通部联合攻关科技项目《重载作用下现有混凝土路面结构增强与排水措施的应用研究》报告

材料特性 篇11

人类从古代开始就利用蚕丝纤维制作出富有光泽的织物。近年来，科学家针对蚕丝质轻坚韧、生物相容性好和可生物降解的特性，开始研究将其用在结构材料、医疗材料等领域。另外，蚕丝也可加工成纤维、水凝胶、胶卷、海绵等，用在再生医疗和药物输送系统中。但科学家对丝绸的氨基酸排列如何影响其热性能和机械性能以及相关应用等尚不十分了解。

为此，该研究小组挑选了4种家蚕和10种野蚕共14个种类的蚕丝进行试验。他们在热重量分析和示差扫描热量分析中发现，野蚕丝比家蚕丝的热分解温度高30摄氏度。但在拉伸试验中研究人员观察到，野蚕丝比家蚕丝有更明显的断裂点。研究小组对蚕丝进行X射线散射试验发现，野蚕丝比家蚕丝的结晶尺寸大了约1纳米。这是因为家蚕丝的结晶领域是由甘氨酸交互反复排列构成，而野蚕丝的结晶领域则是由丙氨酸连续排列而成。

研究人员在对氨基酸排列与热稳定性关系试验结果分析中发现：丙氨酸连续排列的比率越高，热稳定性越强；甘氨酸交互反复排列的情况越多，则机械强度越强；而具有更多大侧链氨基酸的蚕丝，其机械强度较弱。

在化石燃料逐渐枯竭、全球更加重视环保的大背景下，人们一直渴望能有替代石化产品的材料出现，而蚕丝则是较好的替代材料之一。该研究对人工制造可控其强度、吸湿性、伸展性等特性的人造蚕丝材料具有重要意义。（中国科技网）

浅谈纳米材料的特性及应用 篇12

随着科学研究的进一步发展, 人们发现当物质达到纳米尺度以后, 大约在1~100纳米这个范围空间。物质的性能就会发生突变, 出现特殊性能。这种既不同于原来组成的原子、分子, 也不同于宏观物质的特殊性能的物质构成的材料, 即为纳米材料。

过去, 人们只注意原子、分子, 或者宇宙空间, 常常忽略他们的中间领域, 而这个领域实际上大量存在于自然界, 只是以前没有认识到这个尺度的范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家。他们发现:一个导电, 导热的铜、银导体做成纳米尺度以后, 它就失去原来的性质, 表现出既不导电, 也不导热。材料在尺寸上达到纳米尺度, 大约是在1~100纳米这个范围空间, 就会产生特殊的表面效应, 体积效应, 量子尺寸效应, 量子隧道效应等及由这些效应所引起的诸多奇特性能。拥有一系列的新颖的物理和化学特性, 这些特性在光、电、磁、催化等方面具有非常重大应用价值。

近年来, 已在医药、生物、环境保护和化工等方面得到了应用, 并显示出它的独特魅力。

1 医学方面的应用:

目前, 国际医学行业面临新的决策, 那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医学就是从动植物中提取必要的物质, 然后在纳米尺度组合, 最大限度发挥药效, 这恰恰是我国中医的想法, 随着健康科学的发展, 人们对药物的要求越来越高。控制药物释放减少副作用, 提高药效, 发展药物定向治疗, 必须凭借纳米技术。纳米粒子可使药物在人体内方便传输。用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体, 可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织, 尤其是以纳米磁性材料作为药物载体的靶定向药物, 称为"定向导弹"。该技术是在磁性纳米微粒包覆蛋白质表面携带药物, 注射到人体血管中, 通过磁场导航输送到病变部位, 然后释放药物。纳米粒子的尺寸小, 可以在血管中自由的滚动, 因此可以用检查和治疗身体各部位的病变。利用纳米系统检查和给药, 避免身体健康部位受损, 可以大大减小药物的毒副作用, 因而深受人们的欢迎。

2 在涂料方面的应用;

纳米材料由于其表面和结构的特殊性, 具有一般材料难以获得的优异性能。借助于传统的涂层技术, 再给涂料中添加纳米材料, 可获得纳米复合体系涂层, 实现功能的飞跃, 使得传统涂层功能改性从而获得传统涂层没有的功能, 优越。

如;有超硬、耐磨, 抗氧化、耐热、阻燃、耐腐蚀、变色等。在涂料中加入纳米材料, 可进一步提高其防护能力, 实现防紫外线照射, 耐大气侵害和抗降解等, 在卫生用品上应用可起到杀菌保结作用。在建材产品如玻璃中加入适宜的纳米材料, 可达到减少光的透射和热估递效果, 产生隔热, 阻燃等效果。由于氧化物纳米微粒的颜色不同, 这样可以通过复合控制涂料的颜色, 克服碳黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅限粒径而变, 而具有随角度变色的效应。在汽车的装饰喷涂业中, 将纳米Tio2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中, 能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果, 从而使传统汽车面色彩多样化。

3 在化工方面的应用;

化工业影响到人类生活的方方面面, 如果在化工业中采用纳米技术, 将更显示出独特畦力。在橡胶塑料等化工领域, 纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米Sio2, 可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3和Si O2, 加入到普通橡胶中, 可以提高橡胶的耐磨性和介电特性, 而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料, 可以提高塑料的强度和韧性, 而且致密性和防水性也相应提高。最近又开发了食品包装的Ti O2.纳米Ti O2能够强烈吸收太阳光中的紫外线, 产生很强的光化学活性, 可以用光催化降解工业废水中的有利污染物, 具有除净度高, 无二次污染, 适用性广泛等优点, 在环保水处理中有着很好的应用前景。

4 其他生活方面的应用:

纳米技术正在悄悄地渗透到老百姓衣、食、住、行各个领域。化纤布料制成的衣服虽然艳丽, 但因摩擦容易产生静电, 因而在生产时加入少量金属纳米微粒, 就可以摆脱烦人的静电现象。不久前, 关于保温被、保温衣的电视宣传, 提到应用了纳米技术。纳米材料可使衣物防静电、变色、贮光, 具有很好的保暖效果。冰箱、洗衣机等一些电器时间长了容易产生细菌, 而采用了纳米材料, 新设计的冰箱、洗衣机既可以抗菌, 又可以除味杀菌。紫外线对人体的害处极大, 有的纳米微粒却可以吸收紫外线对人体有害的部分, 市场上的许多化妆品正是因为加入了纳米微粒而具备了防紫外线的功能。传统的涂料耐洗刷性差, 时间不长墙壁就会变的班驳陆离, 纳米技术应用之后, 涂料的技术指标大大提高, 外墙涂料的耐洗刷性提高很多, 以前的电视、音响等家电外表一般都是黑色的, 被称为黑色家电, 这是因为家电外表材料中必须加入碳黑进行静电屏蔽。如今可以通过控制纳米微粒的种类, 进而可控制涂料的颜色, 使黑色家电变成彩色家电。

总之, 在未来生活中, 纳米技术将带给我们无限的舒心与时尚, 使人类的生存的条件更加

参考文献

[1]赵清荣:雷达与对抗[J], 2001, (3) :20-23。

[2]秦嵘等。宇航材料工艺[J], 1997, (4) :17-20。

[3]张立德, 牟秀美, 纳米材料学[M], 沈阳;辽宁科学技术出版社1994。