无机材料（共11篇）
无机材料 篇1
建筑节能是节能减排的重要领域, 其对节能减排具有重大意义。建筑能耗包括建造能耗即建筑材料及各类设备制造能耗及运输能耗、建筑使用能耗和达到寿命期后的建筑物拆除及再利用能耗。据统计:建筑能耗已达全社会总能源消耗的46%。2011年中国能源生产总量达31.8亿t标准煤。
近20年来住房和城乡建设部组织、领导了建筑节能, 开展了大量的研发和推广工作, 但主要精力集中在如何减少和节约使用能耗上。具体表现在建筑围护结构保温性能的改善、地源热量和太阳热能的利用三大方面。其中, 大量精力用在外墙和门窗保温性能提高上面。
目前可以用于围护墙体保温的材料分为有机材料和无机材料两大类。
在改善建筑外围护墙的保温隔热性能方面, 技术上有外墙内保温、外墙外保温、夹芯保温、单一材料保温4种作法。前三者为复合保温, 包括复合制品保温。通过20年的建筑节能工作推进由初期外墙内保温发展到外墙外保温。目前正在发展夹芯保温及单一材料保温墙体。
在近十多年来, 住房和城乡建设部特别强调并强制推广以有机保温材料为主的外墙外保温技术。至今仍为国内各地所采用。虽取得了很大成绩, 但是, 经多年实践也带来一些问题:外保温层与建筑使用寿命不同;保温护面层开裂;有机保温材料发生火灾;施工复杂、保温构造造价高。
频发的火灾正引起全社会的关注, 以致对有机材料外墙外保温方案提出质疑, 相应提出要求使用A级不燃材料做外墙保温材料。
鉴于此, 以无机保温材料为主的多种外墙保温方案被提出并提上日程。当今, 只有无机材料才能满足A级不燃要求。本文重点探讨无机保温材料。
1 无机保温材料种类及性能
1.1 用于复合墙体保温的内外贴用无机材料种类及性能
内外贴用无机材料的导热系数、抗压强度, 见表1。
1.2 单一或复合保温墙体材料的种类及性能
a.蒸压加气混凝土导热系数, 见表2。
b.加气混凝土墙体传热系数, 见表3、表4。
1.3 烧结薄壁多孔保温砌块
1.4 烧结空心复合保温砌块
不同保温填料烧结空心复合保温砌块热工性能, 见表8。
1.5 复合保温混凝土空心砌块
在混凝土空心砌块的孔洞中填充有机或无机保温材料或混凝土空心砌块与面层之间复合EPS、XPS板形成的复合砌块。随着所夹EPS、XPS板厚度的不同, 由其建造的墙体传热系数K可达0.2 W/ (m2·K) ～0.3 W/ (m2·K) 。
2 围护外墙保温解决方案
2.1 填充自承重墙体的保温解决方案
a.采用具有良好保温功能的材料砌筑。
b.用于砌筑填充墙体的材料不具保温功能或保温性能不够, 在墙的内或外侧贴表1或表2的保温材料。
c.用于砌筑填充墙体的材料不具保温功能或保温性能不够, 将其砌筑成双层墙体, 中间填高效保温材料。
3.2 承重墙体的保温解决方案
a.对于砌筑墙体:
采用具有良好保温功能的承重材料砌筑, 如:烧结保温砌块;复合保温混凝土空心砌块;蒸压加气混凝土。
对于采用不具保温功能或达不到保温要求的材料砌筑的墙采用表1或表2的保温材料内贴或外贴, 或者做夹芯墙体。
b.对于混凝土现浇墙体:
必须采用表1或表2的保温材料内贴或外贴。
混凝土现浇墙体的外保温是我国建筑节能的一大难题 (量大、要求高、有机材料的安全性) , 是无机保温材料应用需要进入的重要领域。
4 墙用无机保温材料发展、应用评述
4.1 外墙内外贴材料发展、应用评述
墙体热工计算和施工方法与当前通行的EPS、XPS完全相同。
4.2 蒸压加气混凝土制品
蒸压加气混凝土制品分砌块、板材和过梁。
a.蒸压加气混凝土制品应用范围:工业厂房墙体与屋面、楼层;住宅、公共建筑的外围护墙、内隔墙、屋面、楼层;住宅、公共建筑的混凝土剪力墙外墙外保温。
b.蒸压加气混凝土制品的优势及不足:
优势表现在:产品密度、导热系数范围宽, 适用范围广;产品规格尺寸精确, 变化灵活;单线规模大, 工业化、自动化程度高;大量利用工业固体废弃物;可用于1～4层建筑的承重墙体;已分散各地, 全国遍布;无机不燃, 可与建筑物同寿命;保温造价低, 具有竞争力;不仅可以降低建筑使用能耗, 其生产、运输能耗也低, 节省资源;能以单一材料实现全国各地节能50%、65%、75%的要求;施工简单。
不足之处在于:自身强度较低, 不能满足6层以上建筑承重墙体要求;进一步发展受到砂、粉煤灰资源分布和数量的限制。
c.发展迅速的原因:大规模建设;建筑结构体系的变化;墙体材料改革推动;建筑节能拉动;资源综合利用政策支持。
4.3 复合保温混凝土空心砌块
混凝土空心砌块是三大墙体材料之一, 遍布全国各地, 特别是砂、石资源多的山区。生产使用数量仅次于烧结砖。其可用作多层混合结构建筑的内外承重墙和混凝土框架建筑的填充墙。在用保温材料复合后可以砌筑保温围护墙体, 并能满足全国不同地区、不同建筑承重墙体和自承重墙体节能要求。
4.4 烧结薄壁多孔保温砌块
烧结薄壁多孔保温砌块可用于:1～10层混合结构承重保温墙体;框架结构填充自承重保温墙体。
优势表现在:产品密度、导热系数范围较宽, 适用性较广;产品品种、规格多样。强度高, 可承重;产品A级不燃, 与建筑物同寿命;自身重量轻, 可减轻建筑物重量;透气性好, 住房舒适性高;能以单一材料墙体实现全国各地节能50%、65%、75%的要求;生产、运输能耗也低, 节省资源;施工简单;资源分布广泛, 具有遍在性, 可以降低建筑使用能耗和利用工业固体废弃物。
不足之处在于:产品刚在个别地区少量生产, 还没为社会各界认知, 更谈不上普及。近年还不能依靠它解决我国建筑节能之需;该产品的发展在某种程度上受到墙改政策中不同地区“禁实、限粘、拒页岩的制约;产品的应用研究受到产品提供及经费之困。
4.5 烧结空心复合保温砌块
烧结空心复合保温砌块是在空心孔洞中填充膨胀珍珠岩、粒状棉、岩棉板或EPS、XPS板实现高保温性能。
烧结空心复合保温砌块应用于:框架结构自承重墙体;混凝土剪力墙、混合结构承重墙外保温。
其优势有:与烧结薄壁多孔保温砌块相同;比烧结薄壁多孔保温砌块生产更容易;比烧结薄壁多孔保温砌块生产更省土;比烧结薄壁多孔保温砌块保温性能更好。但也存在与烧结薄壁多孔保温砌块相同的不足之处。
5 结语
烧结砖、混凝土空心砌块、蒸压加气混凝土、现浇混凝土是我国四大墙体材料。它们占全国墙体材料总量的95%以上。除现浇混凝土数量不详外, 烧结砖仍占主导地位。
墙体材料体大、质重、数量巨大。其不宜长途运输并受资源条件制约, 只能“因地制宜、就地取材、就地生产、就地供应”。这决定着各地墙体材料及保温墙体的发展方向和决策。
烧结保温砌块、混凝土复合保温砌块、蒸压加气混凝土制品的热工性能完全可以满足全国各地各类建筑墙体节能50%、65%、75%的要求。只要调整好产品品种结构即可。这三类材料必将成为中国节能墙体的主体材料。
表2所列各类无机保温材料的导热系数与目前市场上所生产、销售、使用的各类有机保温材料相同或相近, 用其贴于外墙内、外墙面完全可以等量代替有机保温材料实现建筑节能, 成为外墙外保温的重要材料。
烧结保温砌块尽管保温性能好, 资源分布广、可供数量大, 但还没有受到全社会的认识和重视, 应加快发展生产, 推广应用。大力发展无机保温墙体, 完全符合我国国情, 是大势所趋、大有可为的事。政府、企业、社会应尽快形成共识, 大力提倡、齐心协力、全力推动, 为解决中国建筑节能问题做出贡献。
无机材料 篇2
【摘 要】功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物功能等的介质材料。功能陶瓷材料种类繁多，用途广泛，主要包括铁电、压电、介电、热释电、半导体、电光和磁性等功能各异的新型陶瓷材料。它是电子信息、集成电路、移动通信、能源技术和国防军工等现代高新技术领域的重要基础材料。随着现代新技术的发展，功能陶瓷及其应用正向着高可靠、微型化、薄膜化、精细化、多功能、智能化、集成化、高性能、高功能和复合结构方向发展。
关键词：功能陶瓷材料；研究进展；趋势
利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多，用途各异。例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料。
功能陶瓷的发展始于20世纪30年代，经历从电介质陶瓷→压电铁电陶瓷→半导体陶瓷→快离子导体陶瓷→高温超导陶瓷的发展过程，目前己发展成为性能多样、品种繁多、使用广泛、市场占有份额很高的一大类先进陶瓷材料。近十年来，在人类社会对能源、计算机、信息、激光和空间等现代技术的迫切需求的牵引下，随着微电子技术、光电子技术、计算技术等高新技术的发展以及高纯超微粉体、厚膜和薄膜等制备工艺的进一步完善，功能陶瓷在新材料探索、现有材料潜在功能的开发和材料、器件一体化以及应用等方面都取得了突出的进展，成为材料科学和工程中最活跃的研究领域之一，也成为现代微电子技术、光电技术、计算技术、激光技术等许多高技术领域的重要基础材料。
当前功能陶瓷发展的趋势可以归纳为以下几个特点:复合化，多功能化，低维化，智能化和设计、材料、工艺一体化。单一材料的特性和功能往往难以满足新技术对材料综合性能的要求，材料复合化技术可以通过加和效应与藕合乘积效应开发出原材料并不存在的新的功能效应，或获得远高于单一材料的综合功能效应。最近提出的梯度功能材料也可看作一类特殊的复合材料。功能性与结构性结合的材料，或者具有多种良好功能性的材料，为提高产品的性能和可靠性，促使产品向薄、轻、小发展提供了基础。当材料的特征尺寸小到纳米级，由于量子效应和表面效应十分显著，可能产生独特的电、磁、光、热等物理和化学特性，功能陶瓷进入纳米技术领域是研究的热点之一，如铁电薄膜和超细粉体的制备等。智能材料是功能陶瓷发展的更高阶段，它是人类社会的需求和现代科学技术发展的必然结果。
一、研究现状
1、导电陶瓷
导电陶瓷具有良好的导电性能，而且能耐高温，是磁流体发电装置中集电极的关键材料。半导体陶瓷指采用陶瓷工艺成型的多晶陶瓷材料。与单晶半导体不同的是，半导体陶瓷存在大量晶界，晶粒的半导体化是在烧结工艺过程中完成的，因此具有丰富的材料微结构状态和多样的工艺条件，特别适用于作为敏感材料。除半导体晶界层陶瓷电容器外，目前已使用的敏感材料，主要有热敏材料、电压敏材料、光敏材料、气敏材料、湿敏材料等。如PTC（positive temperature coefficient的缩写）材料在国内无论是基础理论研究还是工业生产规模都有长足进步，其应用范围已渗透到航天、航空、航海、无线通讯、有线通讯、电子工业和民用电器等各个领域。而铬酸镧（La-CrO3）是一种钙钛矿型（ABO3）复合氧化物，具有很高的熔点（2490℃），它在掺杂Ca、Sr和Mg 等二价碱土金属后具有很多特殊的性质。在高温发热材料、固体氧化物燃料电池连接材料、催化剂、NTC热敏电阻等方面都得到广泛的应用，是一种很有前途的功能陶瓷材料。高温超导陶瓷指相对金属而言具有较高超导温度的功能陶瓷材料。从20世纪80年代对超导陶瓷的研究有重大突破以来，对高温超导陶瓷材料的研究及应用就倍受关注。目前高温超导材料的应用正朝着大电流应用、电子学应用、抗磁性等方面发展。
2、压电陶瓷
压电陶瓷的晶体结构上没有对称中心，因而具有压电效应，即具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。压电陶瓷材料具有成本低、换能效率高、加工成型方便等优点，常用于制作压电器材、滤波器、谐振器和变压器等。常用的压电元件：传感器、气体点火器、报警器、音响设备、医疗诊断设备及通讯等。通常的压电材料是 PZT，新型的压电陶瓷材料主要有高灵敏、高稳定压电陶瓷材料，电致伸缩陶瓷材料、热释电陶瓷材料等。压电陶瓷作为电、力、热、光敏感材料，在超声换能、传感器、无损检测和通讯技术等领域已获得了广泛的应用。
3、纳米功能陶瓷
纳米功能陶瓷是指通过有效的分散、复合而使异质相纳米颗粒均匀、弥散地保留于陶瓷基质结构中而得到的复合材料，当其具有某种特殊功能时便称之为纳米功能陶瓷。纳米功能陶瓷的性能是和其特殊的微观结构相对应的，它的性能不仅取决于纳米材料本身的特性，还取决于纳米材料的物质结构和显微结构。
4、光催化功能陶瓷 先制备钛酸溶胶和掺入 Fe3+的钛酸溶胶，用溶胶-凝胶法分别将它们负载于炻器管和矩形蜂窝陶体上，再用程序升温法煅烧得到纳米TiO2光催化功能陶瓷。经扫描电镜（SEM）测定炻器载体上负载的光催化膜厚度为300～400nm，TiO2的粒径为15～20nm。将光催化炻器管用于模拟苯酚废水和某地表水的处理试验，在紫外光强一定、流速为 40ml/min条件下的结果表明无论掺Fe3+与否的TiO2光催化炻器管都有净化效果。其中以掺Fe3+最好，苯酚去除率为70.3%，灭菌率亦能达到99.5%。将光催化蜂窝陶瓷体用于净化空气试验时，在紫外光强、循环风量一定的条件下，其净化效果也是以掺Fe3+的TiO2最好。
5、陶瓷泡沫
陶瓷泡沫(Ceramic Foam)含有大量的亚结构一胞单元，具有比表面积大、热导率低、耐热性能优异等特性，这些性质引起学者们极大地关注。根据其结构组成特点，可将其分为开孔泡沫和闭孔泡沫。由固体棱柱组成的具有三维网络结构的泡沫体，称为开孔泡沫体，如图1(a)所示。由棱柱和壁面组成的具有空腔结构的泡沫体，称为闭孔泡沫体，如图1(b)所示。
(a)开孔陶瓷泡沫
(b)闭孔陶瓷泡沫
图1 陶瓷泡沫材料的发展始于20世纪70年代，Schwartzwalder运用有机泡沫浸渍法制备了高孔隙率陶瓷，并将其过滤熔融金属，大大提高了产品质量。陶瓷泡沫产品极大的商业价值引起了科技界的重视，各国陆续开展相关的研究工作。我国在陶瓷泡沫力一面的研究工作始于20世纪80年代初，据报道，哈尔滨工业大学于1982年研制出用于铝合金过滤的陶瓷泡沫过滤器。此后，南昌航空工业学院、上海机械制造工艺研究所等单位先后开展了相关工作。近年来，陶瓷泡沫材料的应用又扩展到航空、电子应用、热能管理等领域，展现出良好的应用前景。
二、功能陶瓷发展的趋势
当前功能陶瓷发展的趋势可以归纳为以下几个特点：复合化，多功能化，低维化，智能化和设计、材料、工艺一体化。单一材料的特性和功能往往难以满足新技术对材料综合性能的要求，材料复合化技术可以通过加和效应与耦合乘积效应开发出原材料并不存在的新的功能效应，或获得远高于单一材料的综合功能效应。最近提出的梯度功能材料也可看作一类特殊的复合材料。功能性与结构性结合的材料，或者具有多种良好功能性的材料，为提高产品的性能和可靠性，促使产品向薄、轻、小发展等方面提供了基础。当材料的特征尺寸小到纳米级，由于量子效应和表面效应十分显著，可能产生独特的电、磁、光、热等物理和化学特性，功能陶瓷进入纳米技术领域是研究的热点之一，如铁电薄膜和超细粉体的制备等。智能材料是功能陶瓷发展的更高阶段，它是人类社会的需求和现代科学技术发展的必然结果。
参考文献
【1】_功能陶瓷材料的制备与研究进展探讨.pdf 【2】_功能陶瓷材料研究进展综述.pdf 【3】_功能陶瓷研究进展与发展趋势.pdf
做无机建筑保温材料的领跑者 篇3
记者走进神州绿星时，适逢工信部发布《新材料产业“十二五”发展规划》。董事长常永明谈起此事非常兴奋，国家政策的重视和支持，表明产业发展的未来更加明朗。而他独到的经营理念和对产业发展的感悟，则让我们体会到一个企业家超越商界的智慧和远见。
谋定而后动
北京神州绿星科技有限公司是一家专注于节能减排、环保利废等资源综合利用相关产业、项目的投资及推广的高科技型企业，拥有深厚的行业背景和良好的国际合作关系。公司进入建筑墙材节能领域后，专注于泡沫混凝土砌块填芯技术，并形成了独有的领先工艺。由于发泡制剂及生产工艺代表了行业领先水平，2010年神州绿星获邀成为《泡沫混凝土用泡沫剂》行业国家标准的主要参编单位。
说起是什么契机使自己走进保温建材这一行的，常永明笑言是借了政策的东风。2007年，还在中国资源综合利用协会负责投融资工作的他，参加一次会议时听国资委一位老领导提到，节能减排将来会成为考核各地政府和企业的硬性标准之一，甚至可能成为“摘帽子”工程。说者无意听者有心，一直坚信资源节约是未来发展主基调的常永明，敏锐捕捉到了创业的时机。当时鉴于国家能源严重透支的状况，相关部委及协会领导对降低能耗、在资源综合利用方面出台扶植政策早有想法，身在其中的他，对于国家的政策导向有了更加明确的预判。
令人期待的产业政策是重要的催化剂，巨大的市场潜力也让人跃跃欲试。当前我国既有建筑的95%以上是高能耗建筑；每年城乡新建建筑面积近20亿平方米，其中80%以上为高耗能建筑。我国建筑物的保温隔热性能普遍很差，对节能降耗的要求也相当急迫，政府提出到2020年，通过法律法规、政策引导、推广建筑节能技术等举措，使全社会建筑总能耗达到节能65%的总目标。墙体材料是建筑业的主要材料，根据各国建筑节能研究，发展高性能建筑围护结构保温材料、制品及其系统是实现建筑节能的关键。如果能开发出适合推广应用的绿色节能建材，商机无限。
当时保温建材市场上占主导地位的是聚苯乙烯泡沫、聚氨酯硬泡体等有机保温材料，这类石油基有机材料具有轻质、保温效果好等优点，但它易燃、易老化、耐久性差，且燃烧会释放大量有毒气体，严重威胁着人民生命财产安全。
常永明认为，采用防火等级更高、使用寿命更长、原材料更加环保的无机保温材料代替现有的有机保温材料是建筑节能产业的必然趋势。因此，经过两年扎实的市场调研，常永明做足准备，正式投身此行业，并将目光聚焦到无机保温建材领域。
科技创新 优势尽显
事实很快证明，常永明当初的判断是正确的。近年来，由于应用了有机保温建材的工程火灾频发，国家出台多项政策对其防火安全性能进行强制性规范。公安部和住建部2009年联合颁布《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》，对民用建筑墙体保温材料燃烧性能级别及防火构造提出了具体要求。根据规定，民用建筑的整体或局部必须采用A级不燃保温材料，但在目前的技术条件下，即使是阻燃型聚苯乙烯和聚氨酯硬泡，其燃烧性能也不能达到A级。市场迫切需要既节能、又不燃、高性能的建筑围护结构材料、制品及其系统。天然安全防火的无机保温建材的春天很快到来。
在无机保温材料中，泡沫玻璃、泡沫铝、泡沫陶瓷当前价格过高，很难大范围推广应用；岩棉矿棉等纤维保温材料虽然价格略低，但接触皮肤时会造成伤害，且污染环境；膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等颗粒状保温材料吸水率高，不抗冻融，且制品松散不宜使用。从发展趋势来看，原料易得、价格低廉的泡沫混凝土材料，由于兼具防火、隔声、抗震等优点，且在节能、利废、安全和环保方面实现了综合性进展，随着技术的快速发展，很可能成为第一大建筑保温材料。
建筑保温行业虽然得到国家产业政策的扶植，企业要想占领一席之地也必须要有切实的研发能力和生产能力。目前中国泡沫混凝土企业总数约有1000家左右，在激烈的市场竞争中，神州绿星怎样才能脱颖而出呢？深思熟虑后的常永明选择了自主创新、科技制胜这条路。
神州绿星提出要做无机复合轻质发泡混凝土自保温系统的专业供应商，常永明说，神州绿星拥有的发泡剂和发泡、注浆生产设备两大核心技术，是企业立定市场的最大技术资本。
公司推出了绿星发泡混凝土自保温系统，以发泡混凝土自保温砌块为主，外贴发泡混凝土保温板为辅，在达到现有50%~65%节能要求的前提下，彻底解决了有机外保温体系存在的安全隐患突出、施工工艺复杂、二次污染严重、成本过高、使用寿命短等诸多弊病，完全取代以石油等原料生产的有机保温材料，达到安全、节能、与建筑体同寿命的使用目标。
其中，绿星发泡混凝土自保温砌块集多项专有技术、专利和工艺于一体，通过研发的具有完全知识产权的发泡、注浆系统，把具有高保温性能的泡沫混凝土注入混凝土空心砌块内，将墙体填充与墙体保温一次完成。砌块壳体密度高而薄、整体质量轻，节约了生产原料，降低了生产成本；3.5~7.5兆帕的强度，完全保证了抗冻、抗压、抗渗、耐老化的使用要求。同时，坚硬的混凝土壳体与泡沫水泥属同一材质的结合，具备面层与基层热胀冷缩值的同步性和耐久性，解决了墙体开裂，装饰层脱落等一系列问题。
填芯用泡沫混凝土干密度在200kg/m3左右，导热系数0.048w/m.k，具有保温效果好、防火等级高（A级）、安全、环保、吸水率低、隔音降噪等特点。生产过程中采用的无机复合泡沫剂，是公司独家配方，配比精确，工艺先进，质量稳定；生产过程无污染、无排放，符合环评要求。
神州绿星的另一核心优势，是其专业的生产设备。公司成立伊始就注重人才的力量，并很快召集到一批业内顶级专家和技术人员，投资逾千万，历经多年对国内外知名砌块设备生产企业进行了深入的考察、对比、交流与论证，结合发泡混凝土的特性及国家建筑节能标准的要求，充分考虑了产品的综合性能和性价比等诸因素，最终与战略合作伙伴美国BESSER公司共同研制出CB-20——年产20万立方神州绿星专用全自动自保温砌块生产设备，神州绿星拥有发泡、注浆系统完全的知识产权。这在整个装备制造行业都是一次全新的突破，能真正实现泡沫混凝土在建筑节能应用领域的工业化、标准化和产业化。
常永明说，产品要有竞争力，性价比是关键因素。公司研发的自保温系统可以大幅减少施工周期，对于建筑行业这种劳动密集、资金密集型产业，降低成本的优势非常明显；同时，企业采用全自动生产线，对用料、配合比、水灰比、蒸汽养护、发泡剂等主要环节层层把关，建立了严格的生产程序，制定了合理的质量控制方案，人为影响因素越小，产品的品质越可靠。目前神州绿星已与多家知名地产公司及投资机构达成了初步合作意向，将在全国一线城市建设绿星发泡混凝土自保温砌块生产线项目，全面推动安全节能、环保利废的新型建材在建筑节能领域的推广及应用。
责任与利益的平衡
行业发展蒸蒸日上，常永明却显得忧思重重。
由于标准规程、规范图集已经相对完整，采用外贴聚苯板或聚氨酯板的外墙复合保温工艺对建筑进行节能处理仍然是当前通行做法。但有机保温材料本身存在面层龟裂、脱落伤人等一系列安全隐患；由于使用寿命短，建筑物使用期内需多次更换保温层，不但会造成白色污染等环境灾害，同时导致资金与资源的双重浪费。而一些企业将有机保温建材内置的做法则更不可取，石油基有机材料在碱性环境中极易老化，使用寿命不超过25年，完全不符合建筑工程百年大计的要求，危害严重。
保温建材行业的巨大市场空间，让逐利者趋之若鹜，导致产品质量良莠不齐，市场乱象百出。各地频繁发生的保温建筑工程火灾事故，让有机保温材料的防火安全性能格外引人担忧。事实上，包括聚氨酯泡沫在内的有机材料属于易燃产品，只有在添加了阻燃剂后才能达到“难燃”级别。但国内许多建筑商为了利润最大化，往往使用不加阻燃剂的保温材料，偷工减料行为十分猖狂。由于国内相关法规和监管力度欠缺，这种“夺命建材”仍然大行其道。
在神州绿星的发展道路上，使命感是推动企业前行的巨大动力。追求利润是企业的目的，但常永明并不认同业界唯利是图的种种行为，对事故一再发生更是感到痛心疾首。他试图寻找一个责任与利益共同发展的平衡点，并多次在公开场合呼吁，将“垃圾建材”清除市场，尽快推广使用安全环保的绿色保温材料。
常永明告诉记者，当前国内保温建材市场的混乱已经触目惊心，如果不从全国范围内下决心整顿规范，指望一座城市、一个省份来“坚壁清野”实现自保，已经不可能。由于涉及严重的防火安全问题，公安部消防局于2011年3月颁布《关于进一步明确民用建筑外保温材料消防监督管理有关要求的通知》，提出加强对聚苯板类有机保温材料使用的管理，并进一步提出立项修改现行的国家标准规范，从源头上建立长效机制来减少火灾。
节能减排需要国家配套政策支持才能落到实处，更需要有一批经得起检验的企业。在他看来，政府出于节能减排的目的大力提倡新型建材，本应坚持节能保温是本，但是当前由于各种火灾事故的影响，其防火性能被提到重要位置，保温功能反而次之，这无疑是本末倒置的行为。常永明说，神州绿星期待贡献自己的一份力量，通过持之以恒的呼吁引起国家相关部门的重视，并出台切实可行的法律规范，解决行业发展中遇到的各种瓶颈问题；同时配合完善技术标准体系，建设示范工程引领市场，从而有序推进泡沫混凝土在建筑保温市场的普及应用。
远大产业梦
新近发布的《新材料产业“十二五”发展规划》明确提出重点发展新型节能环保建材示范应用专项工程，确立到2015年新型墙体材料比例达到80%，加快实现建筑材料换代升级的目标。并要求组织推广高效阻燃安全保温隔热材料、新型墙体材料；提高建筑材料抗震防火和隔音隔热性能，加快绿色建材产业发展，扩大应用范围，推动传统建材向新型节能环保建材跨越。据测算，到2020年底，全国建筑节能改造和新建建筑保温节能市场空间合计能达到5万亿元，保温建材行业正面临前所未有的发展机遇。
神州绿星目前专注于国家政策扶持的建筑保温市场，公司将根据各地产业政策的推广力度布局下阶段发展规划。目前江苏省关于复合发泡水泥板外墙保温系统应用技术规程的地方标准已经发布实施；辽宁省泡沫混凝土外墙外保温工程技术规程的地方标准业已通过初审；山东、吉林、陕西、河南、上海等地的地方标准也在制定中。根据北京市住建委2010年公布的《北京市推广、限制、禁止使用的建筑材料目录》草案，泡沫混凝土具有轻质性、低弹减震性优点，被目录草案列为推广类；“模塑聚苯乙烯保温板”和“挤塑聚苯乙烯保温板”由于燃烧性能达不到A级，易发生火灾事故以及“聚苯颗粒、玻化微珠、珍珠岩等颗粒保温材料与胶结材料混合而成的保温浆料”单独使用达不到建筑节能设计要求，被列入限制目录。这意味着一批能耗高、安全性能差，不符合“低碳”理念的建筑材料将被清除出北京城市建筑市场。
谈起神州绿星的未来，常永明董事长信心满满，他说，绿星下一步将力争进入政府采购目录，这是自保温行业开先河之壮举，也将是企业迅速崛起的开端。随着企业的发展壮大，泡沫混凝土材料的各种高端功能也将进入神州绿星的发展视野。
受运输半径等影响，保温建材行业迄今未出现领袖型企业。未来三年，神州绿星将在全国各地投资50~150条全自动生产线。单线20万立方的年产能，不仅是国内目前唯一，在世界范围内也是单线产能最大的自保温砌块生产线。常永明说，神州绿星拥有优秀的管理团队和专业的融资规划，企业将朝着领域内顶级的目标前进。
无机材料 篇4
(1) 在教学观念上重理论、轻实验。把实验教学放在从属于理论教学的地位, 导致对实验教学重视不够, 就从课时上来说, 我校制定的教学计划无机非金属材料专业的无机化学实验只安排一学期来设, 总学时仅有30课时, 应用化学专业开设两学期的无机化学实验, 总学时达到56学时, 所以说要在如此短的教学时间培养学生的各方面实验素质相当困难, 也影响了实验教学效果。
(2) 在实验教学内容上, 仍以“理论验证、性质验证”或“仪器的使用和操作方法训练”为主要实验内容, 且部分内容为了实验而实验, 这样的教学模式中教师通常是把实验目的、原理和实验步骤以及仪器设备的使用方法通通灌输给学生, 学生接受知识的方式很被动, 按部就班按照老师说得做。具有一定的重复性, 学生在实验中缺乏必要的思考, 导致学生实验的兴趣不高, 造成实验中态度较差, 实验准备不足等问题, 影响了实验效果。
(3) 在实验操作过程中, 实验过程中, 学生协作精神较差, 部分无机化学实验是2人一组, 需要2个学生进行协作才能完成, 但实际上一般都是1个人操作, 另一个无所事事, 缺乏协作的精神。
针对以上的各种问题, 我们提出以开放性实验为平台, 来培养学生C3H3素质, 打造合格的无机非金属材料专业人才。
1 在开放性实验中培养学生良好的实验习惯
C3H3中Clean Habit (整洁的习惯) 是良好的实验习惯, 简单地说就是做实验时要保持实验仪器的清洁、实验台的整洁;复杂地说即是做实验过程中要有条不紊, 做到心中有数。学生良好实验习惯的养成, 并非一朝一夕可以形成的, 要在实验中不断强调, 实验过程中长期锻炼。那么也就是说要养成良好的实验习惯, 只是在上无机化学实验课的时候养成似乎是不可能, 因为我们的实验课程课时太短, 长期以来各高校都存在重理论、轻实验的现象, 尽管各高校老师已经意识到实验课程在人才培养中所具有的作用, 各高校纷纷采取了一定的措施力图提高对实验教学的重视, 但是, 与理论课相比, 实验课的重视程度始终达不到[2]。这在潜移默化中也影响学生对于实验课的重视, 学生也认为理论课比实验课重要。学生做实验时会经常出现仪器药品到处乱放, 试剂取完不盖瓶盖, 试剂瓶的滴管胡乱放置, 实验后仪器药品乱摆, 玻璃仪器清洗不到位, 实验台不及时整理等等;还有一些学生做实验没有预习、毫无条理, 要么忘记做某项实验内容, 要么重复某项实验内容, 浪费人力物力。
教育的目的是培养好习惯。在无机化学实验教学中, 要训练学生养成良好的实验习惯, 我们的大多数高校教育工作者首先是思想上对实验教学引起重视, 譬如配备专职有经验的实验教师, 年轻教师在老教师指导下逐步开展实验教学, 实行传帮带[3]等教学制度, 实验教师在学生实验过程中不断巡视, 发现问题及时纠正, 使学生逐步养成整洁的习惯。除了以上的措施以外, 我们希望通过开放性实验教学来约束和改善学生的实验习惯。
开放性实验, 是指将实验室为实验教学、科学研究所提供的条件 (时间、设备、场所、经费、指导教师等) 部分或全部向实验对象有目的地开放。提高学生的动手能力, 掌握基本无机仪器的使用及基本实验操作技能。开放实验室基本是老师仅仅提供必要的药品和适度的监管, 所有的实验包括试剂的配制和仪器的调试都是学生自己动手, 在实验的过程中, 学生掌握许多关于实验的细节, 这些细节是在平时实验中无法遇到的, 可以帮助教师参与实验准备工作, 规划实验的操作, 了解实验的整个过程, 避免现有实验都由教师准备好, 学生在基础实验课只参与其中一个阶段的弊端, 学生在自己动手的过程中更能体会有良好的实验习惯的重要性。
2 在开放性实验中训练学生规范的实验操作
C3H3中Clever Hand (灵巧的双手) 指的是动手能力强, 会动手最起码的标准是实验基本操作的规范性。实验基本操作的规范性是保障实验安全的必要, 也是实验成功的基础, 只有熟练掌握实验基本操作, 才能做到动作娴熟、规范、准确, 才能保证实验的成功[4,5]。对于在高中时没有时间和条件做化学实验的同学, 无机化学实验应该算是化学实验的“启蒙”课, 训练学生形成规范性的实验操作既是无机化学实验宗旨之一。对于化学实验基本操作, 通常是指导教师在讲台上边讲述边操作, 下面围着一圈学生, 教师在进行操作演示时, 难以保证实验操作中每一个细节学生都清楚明白, 因此很难使学生形成规范性的实验操作。比如移液管的使用, 总会有学生注意不到左右手的分工、食指的使用以及食指离管的距离, 结果无法准确快速地移取液体, 而且操作不规范;再如抽滤操作, 总有一些学生由于没有注意到真空泵的开关顺序导致倒吸的发生。为了改善这样的状况, 可以采取的措施有多配备实验教师, 因为人的精力有限, 一个教师如果同时指导三十多名学生工作量太大而且效果很不好, 如果3~4个老师同时指导, 肯定效果明显。其次可以采用多媒体教学, 在实验室中配备多媒体设备, 对于本次实验的规范操作不间断播放, 让这位“不知疲倦”的老师来反复指导。
当然, 在规范学生的操作中学习的主体仍然是学生, 所以最主要还是发挥学生的主观能动性, 我们都知道在教学过程中, 教学是相辅相成的, 对无机化学实验这样实践性较强的课程, 没有学生的主动动手能力, 教师的教自然是无用的, 开放性实验恰能调动学生的积极性, 只有学生自己想学了, 想动手了, 而非在老师的逼迫下被动动手, 才能真正的学到东西。实验室开放提供了发挥个人潜能的实验环境, 并适应不同水平和能力的学生的个性要求, 从而使学生由被动转为主动, 激发学生的主观能动性, 调动学生积极参与实践活动, 只有这样学生才能真正掌握实验的规范操作。当学生开始进入开放实验室, 就要严格遵守实验室的各项规章制度。损坏仪器设备的须按学校有关规定处理[6], 这就强调学生必须掌握基本规范的实验操作, 即使没有掌握也不敢擅自行事, 指导教师会注意从旁协助, 加强对学生实验素质和技能的培养;更要做好安全和开放情况的记录。在开放性实验实践中, 还可以提高学生协作能力, 从设计实验开始, 到实验审核, 实验准备, 实验操作, 都是学生自愿组合, 合作人数根据实验难度不同而变化, 学生需要互相配合才能完成实验工作, 这样没有协作精神的学生或者不愿意做事的学生是没法进行实验的。
3 在开放性实验中训练学生的创新思维
C3H3中Clear Head (清醒的头脑) 指的是勤于思考, 善于思考, 有创新思维。学生创新精神、创新能力的培养是素质教育的要求, 也是实验教学的宗旨。实验教学过程中, 教师不断地激励、启发、引导学生开动脑筋, 勤于思考, 善于思考, 进行创造性思维。众所周知, 在无机化学实验中, 较大的比例都是元素及其化合物的性质实验, 当然这是由它的课程特点决定的。但是这类实验通常只是简单的试管实验, 而且可以“照方抓药”, 现象和结论自然也是千篇一律, 肯定不利于学生勤于思考—善于思考—创新思维的培养, 也不利于学生C3H3素质的培养。通常学校采取的办法是减少性质验证性实验, 增开设计性、综合性实验, 无可厚非, 这样的改变对于学生勤于思考—善于思考—创新思维的培养具有很好的作用[7,8,9]。
我们还是想利用开放性实验来加强学生的创新思维能力, 通过开放实验来激发与引导学生的兴趣、训练和改进他们的思维方法、培养与端正他们的态度, 进而培养他们的创新思维, 实验室开放使学生对于实验的学习态度由被动转为主动, 激发学生的主观能动性, 调动学生积极参与实践活动, 在实验和创新的过程中提高分析问题和解决问题的能力, 培养创新意识和创新能力。在开放性实验中, 教师不可能像平时的实验课将步骤和结果都告知学生, 更多的是向学生渗透研究意识, 让学生以探索者的身份, 认真实验, 仔细观察, 勤于思考, 碰到偏离预期结论的“意外”现象时, 开动脑筋进行寻根溯源, 同时鼓励学生有自己的“小发现”和“延伸”, 这将会在很大程度上提高学生的创新意识。
4 结语
C3H3素质的培养是化学类人才素质教育的要求, 强化实验教学中学生C3H3素质的培养, 是我们每个化学实验教师义不容辞的责任, 应该贯穿于整个实验教学活动中。开放无机化学实验作为无机非金属材料专业无机实验的一种新形式, 既具有实验的趣味性、主动性、灵活性和创造性等特点, 又有开放性本身所特有的条件不完备性、结论不确定性、内涵可发展性、思维不约束性等特点, 受到越来越多的学生的欢迎, 也得到了越来越多的教师的肯定, 其在培养学生良好的实验习惯、规范的实验操作和提高学生创新思维发挥的C3H3素质中发挥特殊的作用。我们会不断总结经验, 始终围绕如何提高大学生素质展开工作, 已取得了初步的成效。在此基础上, 要不断总结教学经验, 开拓教学思路, 改革实验教学, 相信在我们的共同努力下, 一定能培养出合格的应用型无机非金属材料专业人才。
摘要：分析了应用型本科高校无机非金属材料学专业无机化学实验课的特点和教学中存在的问题, 提出相应的改革措施, 探讨如何采用开放性实验的方式培养学生形成良好的实验习惯, 掌握规范的实验操作, 养成创新的实验思维, 逐步培养学生的C3H3素质。
关键词：无机化学实验,无机非金属材料专业,开放性实验,C3H3素质
参考文献
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无机材料 篇5
关键词：技能训练；石墨；改革
石墨作为一种不可再生的重要战略资源，目前已引起国家有关部门的高度重视。我国石墨的探明储量20亿吨左右，而黑龙江省石墨资源的储量占国内总储量的60%以上，约11.72亿吨，居全国之首。近年来，省委、省政府对石墨新材料高度重视，省政府已经将其纳为省“十二五”规划，将其作为全省十大产业之一。我校作为黑龙江省石墨技术创新服务平台的研发主体和“石墨产业发展战略联盟”的骨干单位，已承担国家级、省部级及企业横向科研项目十余项。我校已成为石墨方向人才的培养基地，在无机非金属专业开设石墨相关的课程。为了培养学生探索石墨材料本质，巩固专业知识和解决实际生产问题的综合素质，在专业技能训练中增加石墨方向的实验是必要的。
一、 无机非金属材料专业技能训练的改革思路
（一）原有专业技能训练的设置及存在问题
原有专业技能训练的实验主要是水泥方向，包括水泥安定性的测定，水泥熟料中不溶物的测定，水泥细度的测定，水泥密度的测定，水泥比表面积的测定，水泥标准稠度用水量的测定，水泥凝结时间的测定，水泥生料易烧性的测定，水泥胶砂强度的测定。经过5年的实践，我校无机非金属材料专业水泥方向的专业技能训练已经成型，并且为中铁中建和水泥厂输送大批优秀人才。然而，随着无机非金属材料专业的发展，单一的水泥方向已经不能满足社会的需要，同时也限制了学生的就业方向。水泥方向技能训练的验证性实验比较多，只是通过实验验证理论知识，不适合21世纪材料专业综合性的应用型创新人才的培养。并且，水泥方向也不能较好地结合地区文化和我校的办学特色。
（二）结合地区文化和我校办学特色对技能训练进行改革
我国石墨的探明储量20亿吨左右，而黑龙江省石墨资源的储量占国内总储量的60%以上，约11.72亿吨，居全国之首。黑龙江省作为探明石墨资源的储量大省，已经引起全国的关注，黑龙江省委、省政府也高度重视石墨资源的开采和深加工。作为黑龙江省唯一一所和矿业相关的大学，我校已成为石墨方向人才的培养基地，并且在无机非金属材料专业开设了石墨相关的课程。同时，为了培养石墨方向人才的实践能力，在专业技能训练方面增加了石墨方向的实验。
二、无机非金属材料专业技能训练改革方案
（一）石墨方向技能训练内容
结合实验室具体情况制定石墨方向技能训练的实验方案，然后拿到院里进行讨论、修改，最后，安排具体教师负责此体系技能训练的实施。石墨方向的实验包括两方面内容，一是以石墨为原料制备新材料，一是炭石墨的生产工艺。
新材料制备方面的实验主要是石墨提纯、氧化石墨的制备、膨胀石墨的制备、石墨烯的制备、石墨复合材料以及石墨烯复合材料的制备。图1-6分别给出了新材料制备的工艺流程图，石墨复合材料和石墨烯复合材料分别以复合二氧化钛为例。
炭石墨生产工艺方面的实验，主要是结合工厂实践，主要包括炭石墨材料的生产配方原理与计算、混合与混捏、成形、焙烧、机械加工以及炭石墨材料的力学、化学、电磁等性能测试。
（二）石墨方向技能训练所需实验硬件
技能训练前，石墨方向技能训练所需药品和实验设备要保证完好。尤其是实验设备方面，尽量保证实验设备的台数满足石墨系列技能训练的要求。对实验室已有的设备要进行检修，不够或缺少的重新采购。
（三）石墨方向技能训练的总结与交流
在技能训练过程中，指导教师、实验室教师全程跟踪，提供指导。每天技能训练结束后，指导教师都要作出总结和点评，并让学生之间进行交流。这样，除了巩固学生所学的专业知识外，也调动了学生专业技能训练的积极性。
三、无机非金属材料专业技能训练改革的效果
（一）巩固学生的专业知识，提高学生毕业设计水平
通过石墨方向技能训练的设置，学生进一步掌握炭石墨的生产工艺和产品检测。同时也了解了新产品开发方面的知识和要求，尤其是对天然鳞片石墨、膨胀石墨、氧化石墨、石墨烯及其复合材料的掌握更为深刻。培养学生探索材料本质，巩固专业知识和解决实际生产问题的综合素质。
经过专业技能训练的锻炼后，学生受到全面、正规的综合训练，科研能力也有提高。在毕业设计期间，学生能够比较快地着手查阅文献，设计最佳实验方案，仪器的使用和实验操作也熟练自如，毕业论文的质量有了显著提高。
（二） 为学生拓宽就业领域
无机非金属材料专业开设石墨方向的专业课和技能训练，为学生的就业开创了新领域。目前，2010届毕业生已有10人从事和石墨相关的工作，主要在哈尔滨电炭厂工作。其中，两人从事技术研发，一人在生产半成品的生产车间，其余人在生产成品的车间工作。
（三）提升教师的教学水平
学生在专业技能训练过程中会遇到各种各样的理论和实际问题，有些问题也因指导教师的专长不同而一时难以解答，须要查阅文献及相关资料或向其他教师请教，以及指导教师自己深入思考加以解决，提高了教师的知识水平。
低能耗高强新无机材料的发展 篇6
一、低能耗高强新无机材料的发展
低能耗高强新无机材料在我国高科技材料应用领域具有较为重要的地位。低能耗高强新无机材料在工业建筑领域与信息通讯领域以及交通运输领域中都有着很大的影响力。例如, 在工业建筑领域中, 低能耗高强新无机材料包括新孔隙低能耗高强新无机材料与耐火低能耗高强新无机材料。在信息通讯领域中低能耗高强新无机材料包括信息功能低能耗高强新无机材料及新型光电子材料及器械。在交通运输领域中的轻质高强材料、新型能源转换和储能材料。本文将从低能耗高强新无机材料在以上三个领域中的应用发展进行详细的分析论述。
(一) 新孔隙低能耗高强新无机材料的发展
新孔隙低能耗高强新无机材料与传统孔隙无机材料相比, 其新孔隙低能耗高强新无机材料具有很大的优越性。由于传统孔隙无机材料无论在材料特质方面还是材料强度方面都没有新孔隙高强新无机材料高, 因此, 在现代建筑领域主要应用孔隙无机材料都选择新孔隙低能耗高强新无机材料。传统孔隙无机材料在生产过程中对温度准确性需求很大, 例如, 在材料生产初始阶段要进行材料预加热过程, 其温度要求为零上六百摄氏度, 这样能使原材料内部结构晶体融化。预加热之后进行的冷却过程要求温度为零摄氏度。这样能保持结构晶体活性。如果温度超出零上六百摄氏度或是低于零度的情况下, 那么此原材料的内部结构晶体就会出现异变, 引起内部结构晶体的组成原子扩散, 这样材料整体结构稳定性会变差, 降低材料质量水平。在传统孔隙无机材料在生产过程中, 常常因为温度操控不准确等原因, 致使损坏材料质量[1]。而新孔隙低能耗高强新无机材料在温度控制上并没有传统孔隙无机材料那么高的温度要求, 新孔隙低能耗高强新无机材料对温度要求不高, 其新孔隙低能耗高强新无机材料在生产制造过程中最高温度仅为零上三百摄氏度, 其温差范围为五十摄氏度。最低温度为零下二十摄氏度, 其温差范围为四十摄氏度。这样新孔隙高强新无机材料在生产建造过程中, 温度温差对其材料生产的影响几乎是微乎其微的, 进而能保证生产出的低能耗高强新无机材料内部晶体结构稳定性高。
(二) 耐火低能耗高强新无机材料的发展
耐火低能耗高强新无机材料同样使用很广泛, 由于耐火低耗能高强新无机材料具有很强的耐高温性, 并且其材料硬度也很大。因此耐火低能耗高强新无机材料可用于墙体内部抗温结构与建筑外层防高温[2]。耐火低能耗高强新无机材料其主要组成元素为硅元素。硅元素的原子排列极为紧密, 这就使硅元素的稳定性与抗高温性程度很高。地球中硅元素的化学组成物质主要为硅酸盐, 但低能耗高强新无机材料不能直接使用硅酸盐进行无机材料生产, 由于硅酸盐中含水量很高, 如使用硅酸盐直接用于低能耗高强新无机材料生产时, 会因硅酸盐内部的水分含量影响耐火低能耗高强新无机材料的结构稳定度。
(三) 信息功能材料的发展
信息功能材料主要应用于通讯领域中, 其材料的发展方向主要朝着低能耗高强新无机材料中材料微型化与材料功能智能化进行发展。由于传统信息功能材料在使用过程中, 其材料体积大, 重量沉。并且无机材料智能系统不完善等原因, 使用中经常会出现通讯中断, 信号干扰等现象。并且使用过程中对电力损耗比较大, 因此现代通讯领域中主要使用的信息功能材料为信息新型低能耗高强新无机材料, 其材料优点体现在几个方面, 一是材料稳定性高, 在信息新型低能耗高强新无机材料使用过程中, 发生通讯中断与信号干扰现象极少, 二是此材料对电力的损耗也很低。电力使用量不到传统信息功能材料的电力使用量的三分之一。三是此材料的体积小, 重量轻, 在进行材料施工时能省去很多的人力消耗。从而提高施工效率。四是其材料信息智能系统完善程度高, 这样电子计算机对此材料进行信息操控时, 能高效的进行电子计算机智能信息操控工作[3]。
(四) 新型光电子材料及器件的发展
新型光电子材料及器件在通讯领域中也发挥着重要作用, 其新型光电子材料及器件的主要特点是其材料信息数字化水准高, 网络应用范围与储存信息容量大, 并且其传输效率也很高。其新型光电子材料及器械主要应用在通讯领域中的光纤网系统中, 传统光纤网系统在使用中受到光纤材料与光纤器件的制约, 致使网络传输量有限。在使用新型光电子材料与器件之后, 其光纤网系统网络传输量大, 系统数字化配网准确, 并且其信息容量也会变得很大。
(五) 轻质高强材料的发展
轻质高强材料在交通运输领域有着很大的影响力, 例如, 在我国现代的高铁建设上, 要保证高铁轨道的安全稳定性与运输效率。因此, 对高铁建设对使用的材料质量有着严格的要求。轻质高强材料有着材料质量轻与材料强度大等优点, 在进行高铁铺轨作业时能省去很多的人力物力。并且其材料硬度极大, 在高铁正常运行中不用担心此材料的稳定度与抗压性。保障高铁运行的安全性。
(六) 新型能源转换和储能材料的发展
新型能源转换和储能材料主要应用于交通运输领域中, 现代交通运行工具在使用中的标准为低污染与耗能低。新型能源转换和储能材料其能源为太阳能、风力能与自动电力能。这就能保证此材料对环境污染低, 并且除了自动电力能, 太阳能能源与风力能能源能达到零能源损耗。
二、结论
在我国社会经济的发展中, 由于对低能耗高强新无机材料的需求水平越来越高, 因此做好对低能耗高强新无机材料的发展研究工作显得尤为重要。从而提升低能耗高强新无机材料的质量水平, 进而推动我国社会经济的快速发展。
参考文献
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铜型无机抗菌材料的改性研究 篇7
关键词：改性,白炭黑,铜,粒径,无机抗菌材料
近来,抗菌性功能产品作为一种新型绿色材料备受人们关注[1]。目前,银、铜、锌是最常见的无机抗菌离子[2,3,4,5]。其中,锌离子的抗菌性能仅为银离子的1/1000[6]。银离子抗菌性能虽高,但价格昂贵,且高温或光照下容易变色。在溶液中往往可以和一些阴离子(如Cl-、 HS- 、S2-等)发生反应形成沉淀,继而失去抗菌活性[7,8]。铜离子抗菌性能介于两者之间,且性能较银稳定。曾有报道指出白炭黑表面的Si原子价键不饱和而形成表面羟基,表面能很大,颗粒易团聚,在一定程度上限制其应用,因此需要对白炭黑进行表面改性[8]。本研究采取加入添加剂的手段,在保持铜型抗菌材料性能稳定的同时,提高其抗菌性能。实验成功制备出一种改性铜型无机抗菌材料,其中选用白炭黑为载体,Cu2+为抗菌离子,添加亚硝酸钠、十二烷基苯磺酸钠、乙醇作为改性添加剂。通过改性,这种新型铜抗菌材料的抗菌性能与银型抗菌材料相当,改良了铜型抗菌白炭黑的抗菌性能较差等问题。
1实验部分
1.1制备方法
1.1.1 添加电解质(表面活性剂)改性的铜型抗菌白炭黑的制备
将预热好的适量水玻璃、碳酸氢钠、电解质(亚硝酸钠)或表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)缓慢注入到90℃恒温反应器中。在搅拌速度为300～500r/min,充分混合反应。待反应进行20min后,调整搅拌速度为200r/min,并将剩余的水玻璃和碳酸氢钠加入反应器中,进行二次反应。调整pH值为5.0～6.0,充分反应20min。加入硫酸铜溶液,当反应3h后,将悬浮液进行抽滤,滤液保留做离子检测时用,滤饼放至120℃的烘箱中干燥24h,所得产品研细,即得到经电解质或表面活性剂改性的铜型抗菌白炭黑。
1.1.2 添加有机溶剂改性的铜型抗菌白炭黑的制备
将预热好的适量水玻璃、碳酸氢钠溶液缓慢注入到90℃恒温反应器中。在搅拌速度为300～500r/min,使其充分混合。待反应进行20min后,调整搅拌速度为200r/min下,并将剩余的水玻璃和碳酸氢钠加入反应器中,进行二次反应。调整pH值为5.0～6.0,充分反应20min。加入硫酸铜溶液,当反应3h后,将悬浮液进行抽滤,滤液保留做离子检测时用。滤饼经有机溶剂洗涤处理后,放至120℃的烘箱中干燥24h,所得产品研细,即得到经有机溶剂改性的铜型抗菌白炭黑材料。
1.2性能检测
1.2.1 抗菌离子含量
利用ICP(WLY100-1等离子型单道扫描光电直读光谱仪)检测滤液中铜离子含量,从而得到滤饼中抗菌离子(Cu2+)的含量。
测定滤液中抗菌离子的强度、浓度和抗菌曲线。根据抗菌离子浓度,运用统计法可以计算出抗菌离子的吸收率,相应地得出样品中抗菌离子含量。
1.2.2 粒度分布和结构
采用分辨率在2～140μm之间的Rise-2006型激光粒度分布仪对所得样品进行粒度分析。
1.2.3 抗菌实验(菌落计数法)
取1mg样品加入100mL培养好的大肠杆菌溶液中。充分震荡后,取0.1mL稀释过的上清液,接种到15mL培养基中。待其凝固后,于37℃的恒温培养箱中培养24h。用肉眼数出培养皿中大肠杆菌的菌落数,再与空白实验对比计算出杀菌率。
1.2.4 热稳定性实验
将得到的改性铜型抗菌白炭黑放入马弗炉中,高温烘烤48h。通过观察样品的外观颜色、粒径大小和杀菌率的变化情况,考察其热稳定性。
2结果与讨论
2.1抗菌离子的相对含量
铜型抗菌白炭黑与改性后的铜型抗菌白炭黑中抗菌离子含量曲线见图1。
从图1可知,抗菌离子含量随金属离子浓度的增加而增加。并且在相同金属离子浓度下,改性可以提高抗菌材料中抗菌离子的含量。其中,添加有机溶剂得到的改性铜型抗菌白炭黑的抗菌离子含量最高,添加电解质溶液的铜型抗菌白炭黑次之,添加表面活性剂的最低。因此,可以得出,添加有机溶剂对铜型抗菌白炭黑中抗菌离子含量影响最大,电解质溶液较低,表面活性剂最小。
2.2粒度分析
铜型抗菌白炭黑与改性铜型抗菌白炭黑粒度分布曲线见图2。
从图2可知,样品的粒度主要集中在7～30μm、 7～28μm、 3～6μm、 3～8μm。其中,添加电解质改性的铜型抗菌白炭黑的粒径较铜型抗菌白炭黑相当。相反地,经有机溶剂和表面活性剂改性过的铜型抗菌白炭黑的粒度都比铜型抗菌白炭黑较小,而添加表面活性剂改性的铜型抗菌白炭黑的粒度是最小的。从这些数据可以得出,有机溶剂和表面活性剂的添加能促使铜型抗菌白炭黑减少粒径,并使粒度均一。
2.3抗菌效果和抗菌机理
铜型抗菌白炭黑、改性铜型抗菌白炭黑与银型抗菌白炭黑的抗菌测试结果见图3。
从图3 抗菌测试结果的5条线,我们可以得出铜型抗菌白炭黑的改性显著提高了抗菌白炭黑的抗菌能力。其中,表面活性剂改性的铜型抗菌白炭黑的抗菌能力最强,与银型抗菌白炭黑的抗菌水平相当。因此,我们可以用表面活性剂改性的铜型抗菌白炭黑来代替银型抗菌白炭黑。这样既解决了银价格昂贵的问题,同时也解决了银离子易变色的难题。
2.4热稳定性分析
将样品放入马弗炉中高温烘烤48h,通过观察所制得样品的外观颜色、粒径大小和杀菌率的变化,来衡量其热稳定性,结果见表1。由表1可知,经过48h高温烘烤后,经表面活性剂改性的铜型抗菌白炭黑的在外观颜色、粒径大小和杀菌率方面变化甚微。
3结论
(1)在金属离子浓度相同的情况下,改性可以提高抗菌离子含量。其中,有机溶剂改性铜型抗菌白炭黑的抗菌离子含量最高,电解质改性的铜型抗菌白炭黑次之,表面活性剂改性的铜型抗菌白炭黑最低。
(2)通过表面活性剂和有机溶剂改性的铜型抗菌白炭黑,粒径更小,粒度分布更窄。
(3)改性可以提高抗菌白炭黑的抗菌能力。其中,表面活性剂改性的铜型抗菌白炭黑的抗菌能力最强,与银型抗菌白炭黑相当。因此,可用其代替银型抗菌白炭黑,从而降低成本,也解决了银离子变色问题。
(4)改性铜型抗菌白炭黑具有良好的热稳定性。适于作为添加剂制成抗菌制品。
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无机非金属材料行业的发展趋势 篇8
1.1 低维化发展
低维化发展主要表现在宏观上和微观上两个方面。宏观上的低维化是从体材料向薄膜材料和纤维材料的发展。例如现代信息功能器件如微电子和光电子等都是由集成化, 在这期间主要应用的就是薄膜材料。薄膜材料的特殊作用更加体现在结构材料也用薄膜来改性, 是结构材料增强、增韧耐磨等效果。而作为结构复合材料主体的纤维也同样起着尤为重要的作用, 如光通信中光信号的放大、调制、选模等都是通过纤维来完成, 最终形成纤维光路和光网。
而从微观上看低维化, 即无机非金属材料的织构与结构上的尺寸如毫米、微米趋向纳米。目前人们更加关注的是纳米尺度上的超晶格薄膜、纳米线到纳米点材料的结构中, 在以后的发展中更是以纳米器件为中心来研究纳米材料的合成、组装等性能进行调控。
1.2 复合化发展
作为无机非金属材料与金属材料和有机高分子材料的复合化发展趋势。复合化的最终是以应用为目标, 如无机非金属材料已广泛应用在钢筋混凝土、玻璃钢等方面其中主要就是用有机高分子与无机玻璃纤维来组成, 这种结构材料为主的复合材料, 这也是复合材料具有单一材料所无法满足的是使用功能, 更是建筑材料发展趋势。
1.3 智能化发展
作为材料的只能花是人们关注的焦点, 材料的智能化即是材料性能的多元化, 等接受外部环境变化的信息, 并能实时进行反馈。智能化功能材料大部分为多片压电和铁电陶瓷的复试结构, 目前应用领域较广的建筑智能化, 提高建筑材料的安全性智能等方面。
1.4 节能、降耗的发展
由于传统无机非金属材料产业是一个相对能耗高、环境污染严重的领域。随着可持续发展观的提出, 要全面、协调、可持续发展的理念, 就必须改变这种落后的传统生产方式和经营理念, 进行科研研发, 探索出低能耗、少污染的新的合成工艺, 提高产品性能和节耗的技术途径, 改变生产结构和合理的利用方法。如汽车和柴油机尾气三效催化剂或者是载体材料以解决汽车和柴油机的尾气处理方案等等。
2 我国在无机非金属领域存在的问题
我国在传统的无机非金属材料发展中很多大的问题, 与其它的发达国家相比都有着很大的差距, 主要基于以下几个方面。
(1) 产品等级较低。在传统的无机非金属材料中, 无论是水泥、玻璃等产品等级普遍的偏低。就拿水泥来说, 发达国家的平均强度占90%, 而我国的平均强度仅为50%, 总的来说就是生产的品种处于低级水平。
(2) 资源消耗高和能源消耗高。由于大量的无序开采和未能充分利用有限的资源, 就造成了极大的浪费。而在能耗上更是大量的消耗, 突出表现在水泥生产和消耗的问题上。
(3) 资源的高消耗和能源高消耗, 最终也就带来了严重的环境污染。如大量的排放粉尘, 致使空气清晰度严重受到损失, 严重的更造成了人们患上疾病危害到人们的身体健康。
无机非金属新材料研发存在的问题。
由于经济条件的限制, 我国目前仍处于发展中国家的水平, 与发达国家让然存在相对大的缺陷, 目前的情况来看, 也是相应的取得了明显的成绩。但是还是存在差距, 基于以下几个方面的原因。
(1) 技术落后和基础设备的落后。由于我国经济条件的影响, 对无机非金属材料的研发的起步较晚, 所以对科研费用和人力投入, 都存在着相应的不足, 致使最关键的因素核心的技术没有掌握。无机非金属新材料工业, 不仅是光有技术, 制备技术也相应的落后, 生产能力低, 效率低等因素, 就直接影响了高科技产品质量。
(2) 无机非金属本身的材料性能低、品种也不齐全。由于研发就必须要由相应的无机非金属材料的原料, 很多的关键配套材料还需要进口。这就使得材料性能低、质量差的问题的存在。当然还有技术装备落后等因素等等条件的限制。
由于出现了这些问题, 所以在以后的发展无机非金属材料的同时我国也应制定相应的法案去解决存在的不足, 改变现状, 最终使无机非金属材料的发展实现快速、健康、稳定的发展。
3 合理化建议
(1) 从国家的角度来看, 政府应该加强在建材工业发展的产业化结构调整, 并且合理引导相关的企事业单位, 使其朝着正规化、可持续化的发展战略。
(2) 从法律的角度来看, 政府要相应的制定相关的保护无机非金属, 防止乱开采, 导致大量的无机非金属新材料的浪费, 要充分利用法律的严肃性打击不法分子对新材料的破坏。
(3) 从市场竞争的角度来看, 要尽快制定适应我国市场经济发展和科研体制改革, 加大投资力度和项目的审核, 最终保证无非金属新材料的研发、生产的制度化发展。
(4) 从企业的角度来看, 必须要促进形成如干个有国际竞争力的大型建材工业集团, 建立以企业为主导的新型建材工业科技创新体系, 以提高无机非金属新材料品种的多样性, 当让更应与国际接轨。
(5) 从人才的角度来看, 必须加快人才的培养, 不断进行革新无机非金属的教育设置, 把最新本产品的相关领域和研发, 写入教材中使得对无机非金属的学习, 培养对无机非金属新材料人才。例如重视基本的物理、化学原理的基础作用, 加强原始创新, 最终使无机非金属材料更好的应用到信息、能源、交通、生物医学、生态环境和国防事业中区, 为我国的经济建设提高到一个更高、更好的平台。
的确, 在无机非金属材料行业的发展趋势来看, 新型的无机非金属材料有着不可替代的地位, 它对我国的、对世界各国来说都是一个新型的产业, 更应抓住这个机遇去研发、去运用到更行各业中, 提高国家的更项水平, 当然困难也是与此存在的, 所以要克服困难, 迎难而进, 创造出新的佳绩。
摘要：随着社会科学技术的进步, 能源是制约经济快速发展的重要条件。我国常规能源资源不丰富, 能源紧缺, 然而作为四大材料工业之一的无机非金属材料工业也为我国的经济建设起这重要的作用。无论是在建筑领域、科研领域还是信心技术领域都有着举足轻重的地位, 面对新一轮的研发, 对无机非金属材料发展趋势在经济建设中的作用、地位还是我国在无机非金属材料中的问题及无机非金属材料工业发展的建议, 最终形成一种可持续的发展观念。
关键词：发展趋势,应用的领域,存在的问题,合理建议
参考文献
[1]王厚亮, 邹爱红, 刘继富, 等.新型无机非金属材料研究进展与未来展望[J].山西建材, 1998 (3) .
建筑节能中无机保温材料的应用 篇9
1 有机保温材料在建筑节能应用中存在的问题
1.1 有机节能材料存在火灾隐患问题
以发泡聚氨酯 (PU) 和发泡聚苯乙烯 (EPS、XPS) 板为代表的有机节能材料本身均属于可燃物品, 如果在建筑中不当使用, 非常容易带来火灾的隐患。为此, 在绝大多数的居民楼建筑中, 这两种材料的使用都非常上。比如, 楼梯间墙采用EPS板或XPS板薄抹灰, 外墙采用EPS板或XPS板都被认为是不可行的。主要原因是这类有机节能材料不仅属于可燃物, 而且一旦起火会快速燃烧, 燃烧后能产生有毒气体。对建筑安全和居住人的安全都存在着较大的威胁。虽然有机节能材料存在着明显的防火隐患问题, 但在现实应用中往往并未得到足够的重视, 尚有很多建筑依然采用了有机节能建筑材料。我国最严重的一次火灾就于有机节能材料有关。央视大楼在2009年2月9日的那场火灾的直接原因为烟花引放不当引起的。但与室内有机节能材料的使用有很大的关系。在高温下, 钛合金薄板中的易燃的有机所引起的火灾, 已经得到了各级政府及建筑部门的高度关注。
1.2 有机节能材料的耐久性问题。
建筑中EPS板、喷涂硬泡聚氨酯、XPS板等有机保温材料的薄抹灰层的机械性能较差, 较小的冲击力就可能造成建筑材料的损害。此外, 在日照和雨水的作用下, 极易出现陈化、干燥, 脱落、渗漏等问题, 在后期维修工作跟进不足的情况下, 其使用寿命十分有效。及时维修跟进十温层固定后所能抵抗的负风压力, 同时要按规范的方法对外保温层进行耐负风压检测。以保证保温层能抵抗得住负风压的破坏而不脱落; (4) EPS板粘贴时, 应该保证空气中的水蒸气能均匀渗透, 板间缝宽保持在2mm以内, 大于2mm的, 用EPS板条填实, 避免局部涂料脱落; (5) 尽可能提高粘结面积。
4.3外墙外保温系统中的材料的性能的相容性不好
解决办法: (1) 充分考虑外保温系统的整套材料相容性, 整套材料应由供应商系统提供, 并分及时, 也会因为墙体挂件以及色彩匹配等问题造成较大的费用投入, 无形中出现不应有的经济损失。
2 无机节能材料在建筑中的应用
2.1 无机节能材料所走过的弯路
在有机节能材料的冲击下, 无机节能材料的应用和推广是一个比较曲折的过程。从膨胀珍珠岩的广泛使用到被有机节能材料大面积替代仅仅经历了30年的时间。造成这种问题的主要原因可以归纳为一下两个方面:一是盲目上马重复建设问题。很多无机建筑节能材料生产厂家在对市场缺乏了解的情况下, 眼光仅仅放在扩大生产规模上, 大量的重复性建设反复上马, 产量迅速提升。而与产量提升向背离的是规模化的生产并没有带来管理和技术手段的提高, 资源被浪费、效益也降低了。很多工厂因此走向了消亡。二是盲目的恶性竞争问题。由于产量的过剩, 无机节能材料生产厂家在销售方面的压力不断加大, 恶性的价格战此起彼伏, 超低的价格使很多厂家进入了降低质量来保证利润的怪圈, 并逐步走向了停产和倒闭。
2.2 无机节能材料需要解决的应用技术问题
1995年, 建设部颁布并实行了新的《民用建筑节能设计标准 (采暖居住建筑部分) 》 (JGJ26-95) , 其中对建筑的节能水平提出了明确的要求。同时明确了大面积推广建筑节能的特点。对于有机节能材料来说, 这是一次非常好的机遇。然而, 当前绝大多数的的无机节能材料的生产厂家, 并没有及时地采用新技术、新工艺、新设备来进行技术和生产线的改造。产品的优化、升级和创新还无法适用建筑节能的新要求。及时有的企业进行了相关新产品的研发工作, 但往往也是势单力薄、事倍功半。在过去30年的无机节能材料应用过程中, 相关的技术标准和技术规程还是没有统一。在设计、施工、验收的各个阶段, 规范性的管理和评价机制都没有建立。这就造成了在系统开发和推广方面的困难, 也为无机节能材料的再次腾飞带来了潜在的隐患。
2.3 突出特点, 用其所长是无机节能建筑材料的出路
与有机节能材料比较, 目前的无机节能材由其承担责任; (2) 由设计人员分别按照相关标准计算确定各种性能是否符合设计要求; (3) 由设计单位和系统材料供应商一起从具体工程的实际需要出发来选择保温材料和确定合适的外保温系统; (4) 外保温系统及各种配套材料在施工前要进行各种性能指标的检验, 如系统耐候性试验、抗风荷载性能试验等。
4.4 个别部位仍存在着热桥问题
解决办法: (1) 施工前要认真仔细查看图纸, 仔细审查有关节点的保温设计, 重要审查混凝土外挑沿、外墙檐沟等部位, 发现设计不良或未料在保热性方面毫不逊色。部分新产品已经完全可以与聚苯乙烯泡沫板、硬泡聚氨酯一较高下。有研究表明, 新型的无机节能材料的导热系数为0.037W/ (m·K) ;在理想的状态下可达0.015W/ (m·K) 。但在密度方面还存在着一对问题, 当前应用于市场的的无机节能材料的密度一般都很大, 多在180kg/m3左右, 与轻便的有机节能材料比较还有一定的差距。应当看到无机节能材料使用温度高、能耐阳光照射, 是理想的不燃保温材料, 如果在设计、施工等方面进行精细管理, 其工程的耐久性能非常好, 基本可以实现与建筑同寿命。只要抓住这些特点和节能建筑的新要求, 有效利用好复合材料新技术、创造保温工程施工新工艺、开发复合结构的新产品全是可以实现的。充分发挥无机保温材料的长处, 在今后的建筑节能材料领域, 无机节能材料完全有能力占有一席之地。
3结语
在建筑施工中, 对防火要较高的节能建筑, 应采用防火性能好、使用温度高的无机节能材料, 以提高建筑工程的防火功能。无机节能材料的生产企业应及时淘汰落后的生产设备和优化产品结构, 生产工艺, 结合节能建筑市场的新需求, 完成产品的升级换代, 努力实现规模化和集约化生产, 引入现代科学技术和经营管理机制, 为建筑节能做出新的贡献
参考文献
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[2]章熙民, 任泽需.传热学[M].北京:中国建筑工业出版社, 2001.
[3]新型建筑绝热保温材料应用、设计、施工[M].中国建材工业出版社, 2005.10.
[4]徐占发.建筑节能常用数据速查手册[M].北京:中国建材工业出版社, 2006.
无机材料 篇10
【关键词】无机材料；建筑外墙；保温作用
引文
增加外围保温性能是建筑能耗降低的一个重要途径，从而使热损失减少，对新型的建筑外墙保温材料应用。外墙外保温系统目前来看是采用的有机材料，比如聚苯板以及挤塑板等。虽然有机保温材料成本低、施工操作方便，而且也具有非常的好保温效果，但因聚苯板等材料限制增水性，与常规亲水性建材不相容，从而导致面层外后续施工质量难以保证。而与之不同，无机保温材料则防火等级比较高，也具有非常的强阻燃性，多为A级防火级别；无机保温材料稳定性好、不易变形，具体施工过程中和抹面层、墙体基面之间的粘结非常牢固，基本上空鼓或者开裂等问题不会出现。因此，无机外墙保温材料在现代建筑外墙施工过程中，应用价值非常的大。
1.无机保温材料性能指标对比分析
通过对比分析建筑外墙保温施工过程中常用的几种保温材料，对关键性能指标确定，具体对比如下表所示。
表1 无机保温材料主要性能指标数据对比
通过分析以上外墙外保温关键指标对比可知，泡沫玻璃有较好的稳定性，而且对温度范围也相对使用较广，不吸水、不收缩，加之相对较小的导热系数，可在外墙外保温材料适用。虽然岩棉基于对实践中很多无机墙体保温材料的应用来看不燃烧，而且有较低价格，但是其质量相差非常的大，而且保温性比较好的岩棉密度低，耐久性差、抗拉强度小；实践中，若对钢丝网架、岩棉板结合的方式作为保温板材采用，会使局部热桥现象容易出现，对保温效果有不利影响产生。虽然玻璃棉、岩棉的性能有很多相似点存在着，但是手感要优于岩棉，能够使劳动条件有效改善，但相对价格较高。作为固体基质粘结封闭微孔网状材料，硅酸盐保温材料由含镁、铝的非金属矿质——海泡石作为基料，然后复合加入辅助原料以及填充料，配以添加剂，对特殊的工采用艺加工而成。其对于硅酸盐保温材料而言，有相对较大密度，虽然有非常的强耐高温性，但在实际应用过程中有材料脱落现象经常会出现。聚脲聚氨酯是值得一提的，在防水领域的应用非常的多，作为一种保温材料，具有快速固化、与底材有效附着的功能；然而，任何一种有机保温材料都有其自身的缺陷与不足，聚脲树脂也不例外，比如容易收缩、脱落等。
2.无机外墙保温材料在现代建筑外墙保温中的应用
2.1无机保温砂浆
经常在建筑外墙保温施工过程中会对无机保温砂浆用到，其是一种新型的保温节能材料，主要用于建筑物内墙和外墙的粉刷；该种物质，主要成分是无机、轻质保温颗粒，由胶凝材料、添加剂和填充料构成，属于干粉砂浆。无机保温砂浆从应用实践来看具有保温隔热、节能利废、耐老化以及防火防冻和价格低廉等特点。在建筑外墙施工过程中，通过对无机保温砂浆体系构建，可以使保温效果有效提高。具体而言，这类无机保温砂浆的应用确实具备着理想的应用效果，骑在实际的构建过程中能够较好的运用保温层和抗裂曾结构进行有机结合，并且在此基础上也就能够有效提升其整体的应用效果；但是为了更好地提升其应用效果和价值，同样需要针对无机保温砂浆的应用规范性进行严格的把关和控制，尤其是对于无机保温砂浆应用过程中存在的一些标准要求进行高度评价，切实提升无机保温砂浆在建筑工程项目中的应用效果，在无机保温层构建的具体应用年限上同样需要引起足够的重视，如此才能够有效提升其应用的整体效果，避免在后续的实际应用过程中产生各类问题和损坏现象。
2.2玻璃棉板
玻璃棉板是无机保温材料中的一种有着高效保温特性的材料，与传统的有机材料相对比，其主要具有以下几种优点：无机玻璃棉板遇火不燃，而且具有火焰的点火性以及传播性，其特性为容重轻、导热系数低，并且防火无毒、使用的周期较长等，如果运用得当，是一种良好的保温材料。但是在玻璃棉板的实际运用过程中，其也存在着一定的问题，具体主要包括：玻璃棉板有着较强的吸湿性，因此作为外墙的保温材料会导致墙皮容易下垂脱落；玻璃棉板的抗拉强度比较低，在墙面运用的过程中容易产生剥离现象等。目前的一些玻璃棉板厂家，其为了改善无机保温玻璃棉板的性能，在生产流程中添加了打褶工序。普通的玻璃棉纤维间主要为层状结构，因此结合力小，并且较容易撕裂；打褶玻璃棉纤维间形成三维网状结构，此种结构能够有效提高保温板的抗拉强度、降低导热系数。
2.3蒸压砂加气混凝土砌块
蒸压砂加气混凝土砌块在保温结构中同样得到了较好的应用，但是在具体的应用过程中，这种材料的应用并非是单独构建的，还需要结合砂浆材料进行联合应用，如此才能够最大程度上提升其保温效果以及整体的稳定性效果，尤其是要重点关注该类材料应用过程中表现出来的气密性问题，避免该方面存在缺陷影响其隔热效果保温。
2.4无机纤维喷涂
无机纤维材料一经发现就在很多方面都得到了理想的应用，具体到建筑物的墙体构建中，无机纤维的有效喷涂同样能够发挥出理想的左右效果，其不仅仅能够体现出较强的保温效果，在防火性能方面同样极为有效。此外，该类材料的应用还具备着理想的环保性和清洁性，值得进行推广运用。
2.5岩棉板
岩棉板是无机保温材料的一种，具有优秀的保温性能。外国对于岩棉制品的使用较为广泛，特别是欧洲地区，对于岩棉制品的消耗人均消耗量在20kg以上；在德国，当建筑超过22m时，几乎使用的保温材料全部为无机岩棉保温材料；在美国，由于存在这防火安全问题，因此无机岩棉制品的使用更高达百分之七十以上。在我国，由于建筑行业的发展刚刚起步，因此对于无机材料的使用还不够广泛，因此岩棉板作为建筑外墙所使用的无机保温材料还较为局限，其所主要运用的事项主要包括以下几项：能源、石油化工、船舶工业以及公共建筑的隔声等方面，除去上述的用项之外，无机岩棉材料在民用建筑中的使用较少，在无机外墙保温环节中的使用也刚刚开展。岩棉板这种无机保温材料主要有以下优点：此种无机保温材料的隔热、隔声以及吸声性能较为良好；与传统的保温材料相比，导热系数较低、密度较小；除上述优点之外，其化学性能较为稳定，而且无毒不燃烧、使用的周期长。岩棉板材料的使用中存在的主要问题主要包括：相对于国外的岩棉制品来说，我国岩棉制品的质量以及保温性能还有待提高，特别是我国岩棉制品的酸碱系数。现阶段我国生产企业所生产的岩棉，其酸度系数大都在1.6以下，相对于国外的岩棉，我国额岩棉酸减系数过低，因此必须要进行进一步的提高。提高岩棉的酸度系数对于促进我国建筑领域的发展有着重要的意义，因此要进行高度重视。提升岩棉的酸碱系数不仅能够有效的提升其耐水性能，对于其力学强度也能进行一定的提升，如果不能对其进行有效的改善，那么其不仅会危害人们的呼吸系统，还会对人们的皮肤产生一定的伤害。
3.结语
综上所述，在建筑保温节能领域的应用中不能够回避的一个问题就是指的无机保温材料的产业化，而工艺的改进问题是在在产业化的过程中首要解决的，而并不是产能问题，要对高效的降低生产成本加以注重，从而为企业和建筑领域带来更好的发展前景。总而言之，建筑外墙外保温的施工安全可靠性是基础，全面推广无机外墙外保温材料，可以有效确保建筑物消防安全可靠性。
参考文献：
[1]赵新峰.建筑外墙保温材料的火灾危险及预防措施[J].低温建筑技术.2013（08）.
[2]楚军田，申连喜.外墙保温材料燃烧性能标准研究[J].建筑安全.2012（01）.
[3]刘璨.外墙保温材料在装修中的使用[J].科技创新与应用.2012（05）.
无机材料 篇11
关键词：无机矿物聚合材料,碱集料反应,矿渣,偏高岭土
无机矿物聚合材料(Geopolymer)是以天然铝硅酸盐矿物或工业固体废物(粉煤灰、煤矸石以及矿渣)为主要原料,与含铝质黏土(主要为偏高岭土或高岭石)和适量碱硅酸盐溶液充分混合后,在20～120℃低温条件下成型硬化,生成的一类新型碱激发胶凝材料[1,2]。这种材料内部为三维网状结构,具有高强度、高耐腐蚀性、耐高温、导热率低等优点[3,4,5,6],并且原材料价格低廉,储量丰富,可以减少污染,降低能耗,具有广阔的应用前景。
碱集料反应(AAR)是指混凝土孔隙中的碱性溶液(KOH、NaOH)与集料中的碱活性成分发生化学反应,生成膨胀物质(或吸水膨胀物质),使混凝土内部产生自膨胀应力,造成混凝土开裂破坏,是引起混凝土结构破坏的主要因素之一。无机矿物聚合材料中,碱组分是重要成分之一,能否发生碱-集料反应是广大学者担忧的问题,也是决定其能否在混凝土中广泛应用的关键所在。笔者针对无机矿物聚合材料的抗碱集料反应能力展开研究。
1 试验
1.1 原材料
矿渣:鞍山钢铁股份有限公司产高炉矿渣粉,符合GB/T18046—2000《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》要求,其主要化学成分见表1。
%
偏高岭土:内蒙古煅烧偏高岭土,主要化学成分见表2。
%
碱性激发剂:用高模数水玻璃与NaOH复合调配成的低模数水玻璃作为碱性激发剂。水玻璃,沈阳方达化工厂生产,模数3.3～3.4,Na2O含量为8.06%,SiO2含量为25.90%;NaOH,国药集团化学试剂有限公司产,分析纯,固含量不低于96%。
集料:活性集料,沈阳法库金圣达精细微晶石公司产石英玻璃砂,该集料主要含玻璃体;非活性集料,标准砂。
1.2 试验方法
按照美国ASTM C 1260—94《骨料潜在碱活性试验方法》(快速砂浆棒法)进行试验。
试件制备:将矿渣、偏高岭土在搅拌锅中搅匀,加入试验前1 d配制好的低模数水玻璃溶液,搅匀,然后加入细集料,搅匀后倒入25 mm×25 mm×285 mm试模中,成型无机矿物聚合物胶砂试件,每组3块。养护24 h后脱模,放入(80±2)℃的水浴中,24 h后取出试件,测量基准长度。然后将试件浸泡在(80±2)℃、1 mol/L的NaOH溶液中,一定龄期后测其长度,计算膨胀率。取每组3个试件的平均膨胀值(精确至0.01%)作为该组材料在给定龄期的膨胀值。在试验中,将无机矿物聚合物胶砂试件在NaOH溶液中浸泡龄期延长至28 d。
2 结果与分析
2.1 活性集料掺量的确定
以普通硅酸盐水泥为胶结料,按ASTM C 1260—94判断石英玻璃砂的碱活性。然后确定石英玻璃砂在无机矿物聚合材料中的“最不利含量”。石英玻璃砂和标准砂2种不同集料的膨胀曲线见图1。
由图1可见,掺标准砂的普通硅酸盐水泥胶砂试件浸泡在NaOH溶液中会逐渐产生膨胀。掺石英玻璃砂的试件7 d膨胀率已达0.177%,14 d膨胀率为0.28%,已经超过0.2%,故判定石英玻璃砂为碱活性集料。掺标准砂的试件14 d膨胀率为0.06%,小于0.1%,不具有潜在碱集料反应活性,所以判定标准砂为非活性集料。
图2是水玻璃掺量(以Na2O%计,下同)为4%时,石英玻璃砂掺量对无机矿物聚合材料各龄期AAR膨胀率的影响。
由图2可见,掺石英玻璃砂的无机矿物聚合材料在NaOH溶液中的膨胀率随着浸泡龄期的延长而增大,并且石英玻璃砂掺量在10%～15%时,无机矿物聚合材料的AAR膨胀率达到最大。说明这种活性集料存在引起试件最大膨胀的特定含量,当含量大于或小于特定值,无机矿物聚合材料的膨胀率都将减小,相应的含量称为“最不利含量”。石英玻璃砂在无机矿物聚合材料中的“最不利含量”为10%～15%。
2.2 水玻璃掺量对AAR膨胀率的影响
根据确定的石英玻璃砂“最不利含量”,取石英玻璃砂掺量为15%、水玻璃模数为1.4,以水玻璃掺量为变量,无机矿物聚合材料AAR膨胀率的变化曲线见图3。
从图3可以看出,水玻璃掺量为3%、4%、5%的试件,14 d膨胀率分别为0.047%、0.038%、0.026%,28 d膨胀率分别为0.107%、0.055%、0.034%。试件膨胀率随水玻璃掺量增加呈降低趋势,水玻璃掺量为5%的试件膨胀率最小,抗碱集料反应效果最好。
水玻璃掺量对无机矿物聚合材料抗压强度的影响见图4。由图4可以看出,随水玻璃掺量增加,无机矿物聚合材料胶砂的抗压强度增大。水玻璃掺量增加,溶液中碱度增大,更好地激发原材料活性,使矿渣与偏高岭土中的SiO2与Al2O3易于断键,解聚生成[SiO4]四面体和[AlO4]四面体,进而发生缩聚反应,生成新的—O—Si—O—Al—O—无机聚合物网络结构[7]。强度增加,说明参与聚合作用的碱量增多,生成的产物量增大,材料内部结构更加密实。剩余碱含量和初始碱掺量的多少并非成正比关系,因此膨胀率不是随着水玻璃掺量的增加而增大。
根据ASTM C 1260—94评定标准,试件14 d膨胀率小于0.1%时,不会发生碱集料反应,说明当水玻璃掺量为3%～5%,无机矿物聚合材料不会发生碱集料反应。但水玻璃掺量为3%的试件,28 d膨胀率大于0.1%,有潜在的碱集料反应活性,结合力学性能考虑,无机矿物聚合材料在使用过程中,水玻璃掺量以5%为最佳。
2.3 水玻璃模数对AAR膨胀率影响
在水玻璃掺量为4%时,水玻璃模数对无机矿物聚合材料碱集料反应膨胀率的影响如图5所示。
由图5可以看出,水玻璃模数升高,无机矿物聚合材料碱集料反应膨胀率呈先增大后减小的规律,膨胀率以水玻璃模数为1.2时最小,水玻璃模数为1.6时最大。
有研究表明[8],溶解活性硅形成碱硅凝胶的数量与其向水泥石液相扩散的难易程度有关。无机矿物聚合材料基体液相中的硅离子浓度和液相黏度均随水玻璃模数的升高而增大,这样会阻碍溶解活性硅向液相的扩散和迁移,使溶解活性硅趋向于形成膨胀性碱硅凝胶,从而使试件膨胀率增大[9]。当水玻璃模数增大到一定量后,液相黏度增大,以至影响激发效果,液相对活性集料的溶解能力降低,试件的碱集料反应膨胀率下降。
2.4 与普通硅酸盐水泥胶砂AAR膨胀率比较
通过对影响无机矿物聚合材料碱集料反应主要因素的分析,选取水玻璃掺量为5%、水玻璃模数为1.4的无机矿物聚合材料胶砂试件(G),与普通硅酸盐水泥胶砂试件(P)的膨胀率进行比较,结果见图6。
由图6可以看出,无机矿物聚合材料胶砂试件各龄期的碱集料反应膨胀率都远小于普通硅酸盐水泥,说明其抗碱集料反应性能要优于普通硅酸盐水泥胶砂试件。根据Lee和Van Deventer[10]的研究,无机矿物聚合材料中,激发剂在激发原材料中SiO2的同时,也能溶解活性集料中的SiO2,使其参与矿物聚合反应,消除了薄弱的界面过渡区,使结构更加密实。在无机矿物聚合材料中,碱激发剂中的大部分碱参与了碱激发反应,剩余碱含量不高,而活性集料中的一部分SiO2又被碱激发剂溶解,因此在无机矿物聚合物中发生碱集料反应的可能性较小。
3 结论
(1)水玻璃掺量对无机矿物聚合材料的AAR膨胀率影响很大。当水玻璃掺量为3%～5%时,随着水玻璃掺量(以Na2O计)增大,无机矿物聚合材料的AAR膨胀率逐渐降低。水玻璃掺量为5%时,试件膨胀率最小,抗碱集料反应效果最佳。
(2)水玻璃模数和活性集料掺量对无机矿物聚合材料AAR膨胀率有一定影响。水玻璃模数在1.2～1.8时,无机矿物聚合物的碱集料反应膨胀率随水玻璃模数的增大呈先增加后降低趋势,水玻璃模数为1.2时膨胀率最小,1.6时膨胀率最大。石英玻璃砂掺量在10%～15%时,能引起无机矿物聚合材料的最大碱集料反应膨胀。
(3)用ASTM C 1260—94进行评价,当水玻璃掺量为3%～5%时,无机矿物聚合材料不会发生碱集料反应,但水玻璃掺量为3%时,试件有潜在的碱集料反应活性,结合力学性能考虑,无机矿物聚合材料中水玻璃掺量以5%为最佳。
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