有机纳米材料（共11篇）
有机纳米材料 篇1
由于纳米材料具有表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等,纳米材料显示出优良独特的性能。具有尺寸依赖性的光电性能的纳米材料已应用于多个领域,例如:高效催化[1]、生物标记[2]、作为新型的荧光材料[3,4]、非线性光学[5,6]、化学传感器[7]等。随着纳米技术的不断发展,有机纳米材料因其新颖的光学、电学、催化、药物、生物等性能受到了越来越多的材料研究者的广泛关注。由于分子间作用的限制,有机小分子材料的熔沸点较低且易升华,多数无机纳米材料的制备方法并不适用于有机纳米材料。因此有机纳米材料,尤其是有机纳米晶体材料的制备受到限制。近年来,通过对有机纳米材料的深入研究,许多研究小组提出了一些简便可行的制备方法,虽然这些方法还不如制备无机纳米材料的方法完善,但是这些方法也攻克了许多在制备有机纳米晶材料上所遇到的困难,变得越来越成熟。本文主要从有机纳米材料的制备、特性及最近的发展情况等方面进行综述。
1 有机纳米材料的制备方法
由于有机纳米材料的制备方法直接影响了纳米材料的结构、性能及应用,所以发展高效的有机纳米材料的制备方法变得极为重要。最近制备有机纳米材料的方法主要包括:再沉淀法、微乳液法、自组装法、模板法、气相沉积法、激光辐射法。
1.1 再沉淀法
再沉淀法是快速地将含有目标物的溶液注入到另外一种溶解性较差的溶剂中,由于环境的突变使有机分子产生沉淀生成有机纳米颗粒。这种方法是由Nakanishi[8]及其研究小组第一次提出。该方法的优点在于:操作简便、灵活、周期短,受到广大研究者的青睐。
利用这种方法,许多研究小组制备出了一系列有机纳米颗粒。Nakanishi[9]研究小组制备了二萘嵌苯纳米颗粒;Majima[10]和Barbara[11]小组从二萘嵌苯及其枝状物各自得到纳米晶颗粒,并对单纳米颗粒光学性质进行了研究;Li[12]等报道了采用再沉淀法制备有机纳米材料N,N-2-邻羟苯亚甲基对苯二胺(p-BSP),将适量的p-BSP的四氢呋喃溶液快速注入水中,同时恒温搅拌,就得到了含有p-BSP纳米材料的溶液,再进一步处理(将溶剂挥发)就得到了p-BSP有机纳米材料。再沉淀法对于制备0维和1维纳米材料是一种行之有效的方法,并得到广泛推广。
1.2 微乳液法
微乳液是两种互不相容的液体形成的热力学稳定、各相同性、外观透明或不透明的分散体系,通常是由水溶液、有机溶剂、表面活性剂以及助表面活性剂构成,一般有水包油型和油包水型以及近年来发展的连续双包型。
Hu等[13]利用微乳法成功地制备了含有缩氨酸的固体油脂纳米材料,并研究了这种有机纳米材料的性质以及在控制药物释放方面的应用。Li[14]利用微乳液法合成制备了六边形截面的三(8-氧代喹啉)铝(Ⅲ)(简称Alq3)纳米棒,并研究了不同表面活性剂与不同尺寸纳米棒的光学性质的关系,得出Alq3纳米棒的尺寸和形态受表面活性剂的种类和浓度影响较大,但通过选择不同的表面活性剂即可对纳米颗粒的表面进行修饰,并能够控制纳米颗粒粒径的大小。Margulis-Goshen等[15]报道了利用水包油型乳状液,通过喷雾,分散等制备得到40~70 nm的尼泊金丙酯有机纳米颗粒。
1.3 自组装法
自组装法一般包括液相自组装、有机凝胶自组装、溶剂挥发自组装。而用得较多的是溶剂挥发自组装,大多数有机材料溶解在某种溶剂中,会随着溶剂的蒸发而聚集和自组装,然而,这种自组装产物的尺寸、形态和均匀程度不容易控制。最近,姚建年研究小组[16]利用自组装法制备了形态可控的一维纳米材料2,4,5-三苯基咪唑(简称TPI)。最近中科院王晓宏课题组的Zhang等[17]报道了一种简单有效合成一维有机纳米材料的新方法。该研究组利用简单的溶剂挥发法,一步实现了纳米线的定向和图案化生长。该方法所生长的方酸染料纳米线长度约为几十个微米,直径在1μm以下;图案化纳米线的周期性间隔可以在20~200μm之间调控。周期性纳米线阵列也可生长在带有微电极的衬底上,直接制备纳米线器件阵列,从而大大简化了有机纳米线器件制备的程序,避免了常规纳米器件制备所需的复杂工艺。利用此方法制备的方酸染料纳米线器件,表现出了优异的光电导性质。另外,该方法具有普适性,适用于多种化合物周期性纳米线阵列的生长,并对一维有机纳米结构的应用研究起到了积极的促进作用。
1.4 模板法
模板法是一种通过目标材料按照模板的形状生长而直接制备纳米材料的方法。因此,通过这种方法可以较容易的控制纳米材料的形状和尺寸。模板法一般可分为两种:软模板法和硬模板法。之所以称之为软模板是因为有机分子被溶解在液相中,包括胶束、生物分子、共聚体等。软模板法也就是常说的微乳液法。硬模板法主要是制备无机-维纳米材料的一种方法。近年来,这种方法被用于制备有机小分子一维纳米材料,Lee[18]利用该方法通过阳极氧化铝(简称AAO)模板制备了1,4,-双[2-(5-苯基口恶唑基)]苯(简称POPOP)纳米线。利用硬模板法制备有机纳米材料还不成熟,而且报道也不多,因此,通过该方法制备有机纳米材料还需要进一步深入研究。
1.5 气相沉积法
气相沉积是一种制备纳米材料容易的、可行的方法,在制备一维无机纳米材料、聚合物薄膜、有机-无机纳米复合材料上取得了很大的成功。最近,姚建年研究小组[19,20]发展了一种吸附剂改进的物理气相沉积技术,显著改善了有机纳米材料的单分散性和结晶性,制备了尺寸均匀的有机小分子单晶纳米线。他们利用这种方法制备了有机小分子五苯基环戊二烯(简称PPCP)纳米带及其组装体。PPCP在溶液以非晶薄膜中发蓝光,但在被制成结晶的一维纳米带组装体之后,出现了多色发光的特性,在用紫外、蓝光、绿发PPCP纳米带时,可以分别得到蓝光、绿光以及红光的发射[21]。他们将吸附剂改进的物理气相沉积法应用于掺杂的二元有机一维纳米材料的制备,也取得了成功,制备了三苯基吡唑啉(简称TPP)及红荧烯(Rubrene)均匀掺杂的一维结晶纳米结构,通过改变纳米材料中两种组分的比例,得到了发光颜色从蓝光到橙光连续可调的纳米线,并且在一定的比例下可得到白光发射的纳米线[22]。以上研究成果有望为新型有机发光材料的设计与制备提供新的思路。
1.6 激光辐射法
激光辐射法是近几年兴起的制备纳米微粒的一种优良方法。该方法具有粒子表面清洁,大小可以精确控制,无粘结,粒度分布均匀等特点,并容易制备出几纳米的非晶态或晶态纳米微粒。该方法适用于溶于水或不溶于水的有机化合物,在应用中可以用水来替代有机溶剂,减少环境污染,是一种更加绿色、环保的制备有机纳米材料的方法。Boli等[23]报道用激光辐射法成功合成了有机纳米材料VoPc和CuPc,研究了温度、辐射时间、表面活性剂的类型及表面活性剂的浓度对制备有机纳米材料VoPc和CuPc的影响。Tamaki等[24]报道了采用激光辐射法制备了芳香族和染料有机纳米材料。激光辐射法不但是一种较好的制备有机纳米材料的方法,同时也是一种控制分子聚集结构的手段。利用激光辐射法通过调节波长、脉冲宽度、辐射能量、辐射时间以及溶剂就能控制纳米分子的分散度、分子大小及相转变。但该方法需要的仪器昂贵,操作相对复杂,在一定程度上限制了其在有机纳米材料制备中的应用。
2 有机纳米材料特性的研究进展
有机纳米材料除了具有纳米材料所具有的小尺寸效应、表面效应、量子效应、宏观量子隧道效应等基本性质外,还具有许多独特的物理、化学性质如催化性质、荧光性质、热学性质。
2.1 催化特性
有机纳米颗粒尺寸小,位于表面的原子占的体积分数很大,产生了相当大的表面能,随着纳米颗粒尺寸的减小,比表面积急剧增大,表面原子数及所占的比例迅速增大。由于表面原子数增多,比表面积大,原子配位数不足,存在不饱和键,导致纳米颗粒表面存在许多缺陷,使其具有很高的活性,容易吸附其它原子而发生化学反应。当纳米颗粒的尺寸降到某一数值(1~10nm)时,电子能级由准连续变为离散能级,半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级,其能隙变宽,此现象即为量子尺寸效应。量子尺寸效应会导致能带蓝移,并有十分明显的禁带变宽现象,使得电子/空穴具有更强的氧化电位,从而提高了纳米催化剂的催化效率。Kim[25]等研究了并四苯有机纳米材料的催化性质,发现并四苯有机纳米材料具有较大的表面积,对几种不同的有机分子,尤其是对染料分子具有很好的催化活性,是一种很好的催化剂。
2.2 荧光特性
很多有机纳米材料具有荧光放射特性,Li等[12]研究了N,N-2-邻羟苯亚甲基对苯二胺(p-BSP)有机纳米材料的发光机理,并发现p-BSP有机纳米颗粒的荧光强度比其在溶液中增强了60倍以上。这些荧光有机纳米材料大部分都含有二苯乙烯官能团或者是二苯乙烯的衍生物。这种荧光放射现象是由荧光团聚合体分子内和分子间作用形成的。分子内作用包括构象的旋转和生色团的旋转。最近,Singh等[26]报道了一种纳米粒子,这种纳米粒子可以同时探测两种金属离子,这种纳米粒子是以CdSe和ZnS量子点为核,外面接枝一发色体,起到了良好的效果。
2.3 热学特性
有机纳米材料具有特殊的热学性质[27],在玻璃化转变温度Tg和热容方面不同于玻璃和液体,这种性质是由纳米颗粒的小尺寸效应造成的。随着有机纳米颗粒尺寸的减小,它们的Tg和热容差别减小,但相比熔化转变而言这种尺寸效应要弱的多。
2.4 生物特性
有机纳米材料的这些应用已趋于成熟,El-Kemary[28]报道了一种基于“阴离子”的有机纳米粒子吡罗昔康抗炎药,研究表明相对于常规药物有机纳米材料的发射光谱具有明显的红移特性,而有趣的特性还有待于深入研究。Qu[29]等报道了有机纳米粒子萘-硫脲-噻二唑(NTTA),具有对银粒子的荧光高选择性,可用于生物粒子性检测。
3 有机纳米材料的研究展望
由于有机纳米材料所具有的独特性质,有机纳米材料可用于OLED、化学传感器、生物标记、高效催化、新型的荧光材料、非线性光学、高密度信息存储等。
现在越来越多的人已把目光转移到有机纳米材料的功能化、量子点和有机纳米材料杂化这一研究上来,并取得了一定的成就。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症靶向诊断治疗、光学新材料和生物分子追踪四大领域高速发展。相信在不久的将来,有机纳米材料在癌症靶向诊断治疗、生物追踪等方面将会起到至关重要的作用,有机纳米材料将会有更广阔的发展前景。
摘要：由于有机纳米材料具有新颖的催化、光电、热力学等性能,因而具有光明的应用前景。本文综合叙述了有机纳米材料的制备方法及性质的研究进展,并对有机纳米材料研究发展趋势进行了展望。
关键词：有机纳米材料,制备方法,性质
有机纳米材料 篇2
有机发光显示器（Organic Lighting Emitting Display，OLED）是指有机半导体材料在电场作用下发光的技术，OLED为全固态结构，主动发光，无需背光源，被业内人士称为“梦幻般的显示技术”，是最有发展前景的新型显示技术之一，也是国际上高技术领域的一个竞争热点。与液晶显示器（LCD）相比，OLED具有许多优点，如高亮度、高对比度、超轻期薄、响应时间短、无视角限制、低功耗、抗震性能好、工作温度范围宽、能实现柔软显示等。根据驱动方式不同，OLED可分为2种，一种是无源驱动型OLED（PMOLED），一种是有源驱动型OLED（AMOLED）。目前，全球中、小尺寸PMOLED技术现已成熟，产品主要应用于手机副屏、MP3、仪器仪表等，预计未来全球PMOLED的年出货量将维持在5000万支左右。AMOLED显示市场也呈现出强劲的发展势头，中小尺寸的AMOLED技术日益成熟，诺基亚、LG、三星已推出了多款AMOLED屏手机，索尼、LG也都相继推出了其AMOLED电视。三星移动显示(Samsung Mobile Display)部门科技长Sang-Soo Kim
在2010年5月25日由信息显示学会(Society for Information Display，SID)所举办的年会上发表主题演讲时指出，AMOLED可望在2015年成为大尺寸电视机的主流技术。Kim表示，AMOLED可望继LED、3D技术之后成为电视机市场的成长动能来源，届时采用的生产线将由目前的4.5代跃升至8代。在移动显示应用方面，Kim预估OLED的渗透率将由2010年的8.2%跳升至2015年的53%。由于具有可大面积成膜、功耗低等特性，OLED还是一种理想的平面光源，在节能环保型照明领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断成熟，OLED照明市场现在已经开始启动，国外3大照明公司欧司朗（OSRAM）、飞利浦（Philips）、通用电气(GE)都有OLED照明的量产计划。根据权威市场调研机构Display Search2009年 发布的数据预测，预计2016年OLED在显示领域的产值将达到87亿美元，在照明领域的产值将达到60亿美元。实现大尺寸OLED技术的突破和产业化是未来OLED产业的发展趋势 目前全球OLED技术较为发达的国家和企业都给予OLED产业充分的重视比如日本、韩国等国政府都给予了本国OLED产业巨大的支持；全球显示领域的主要企业，如三星、LG、索尼等均对OLED技术及其未来应用十分重视，投入巨资进行技术和产品开发并取得了 初步成果，并试图通过掌握核心技术来推动本国OLED产业的迅猛发展。
二、我国OLED产业发展现状
我国从20世纪90年代开始进行OLED材料、器件以及量产工艺的研发。在过去几年里，我国OLED技术研究水平上升很快，介入的科研机构和企业也越来越多，主要包括清华大学、华南理工大学、吉林大学、上海大学、南京邮电大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中科院化学所、昆山维信诺显示技术有限公司（以下简称“维信诺公司”)、四川虹视显示技术有限公司、彩虹集团、上海天马微电子有限公司、京东方科技集团股份有限公司、广东中显科技有限公司等。其中，以清华大学和维信诺公司为代
表的一批科研院校和企业通过不断创新实现了多项OLED技术的突破，使我国OLED整体技术达到国际先进水平，并且在多项关键技术方面达到了国际领先水平，例如清华大学成功解决了高亮度、抗电磁干扰、抗震动和抗力学冲击等关键技术问题，将OLED经过多年的不懈努力，我国OLED产业实现了全套量产工艺的开发，大规模产业化由理想变为现实。清华大学和维信诺公司、四川虹视显示技术有限公司、彩虹集团也相继投建了PMOLED生产线，并且已经取得了阶段性的成果。例如，2008年，清华大学和维信诺公司依靠自主技术建设的国内第一条PMOLED大规模生产线在江苏昆山建成投产，标志着中国新型平板显示技术领域通过多年的自主创新，已取得重大突破，显示产业由“中国制造”开始走向“中国创造”。发展大尺寸AMOLED、OLED照明、OLED柔性显示是未来全球OLED产业发展的重点和热
点。在OLED柔性显示方面，清华大学和维信诺公司对柔性OLED材料、器件结构及基板技术进行了系统研究，制备了基于塑料基板的柔性OLED显示器件及照明器件，并采用特殊的表面平整化技术和透明电极结构设计，制备了基于不锈钢基板的红、绿、蓝柔性OLED器件；苏州大学和华南理工大学也推出了柔性OLED显示器件。在照明领域，清华大学、维信诺公司、苏州大学、吉林大学、华南理工大学、中国科学院理化技术研究所、中科院长春应用化学所等都在开展OLED白光技术的研究。由清华大学和维信诺公司开发出的OLED白光照明器件在1000cd/m2初始亮度下，寿命超过10万h，为国际最高水平之一。2009年，维信诺公司率先在国内推出了OLED照明灯具，也是国际上继欧司朗光电半导体公司后推出OLED照明灯具的单位之一。维信诺公司计划在2～3年内实现OLED照明产品的大规模生产。在中大尺寸AMOLED方面，维信诺公司、上海天马微电子有限公司、彩虹集团、京东方科技集团股份有限公司、四川虹视显示技术有限公司等国内多家企业都在开展AMOLED技术和产业的布局。维信诺公司与昆山工研院共同合作于2010年5月建成了大陆第一条AMOLED中试生产线，并计划在未来的两三年内实现大尺寸AMOLED的规模化生产。未来中国本土生产的OLED显示屏将不仅能用在手机、MP3等中小尺寸产品上，还可将触角延伸至笔记本电脑甚至是高清彩电等更广阔的领域。
在全球OLED技术竞争加剧和加速产业化的背景下，我国OLED产业的发展正处于前所未有的战略机遇期。未来中国OLED产业要与全球OLED产业齐头并进，必须要充分发挥企业、科研院所和政府的作用。企业应把自主创新、增强企业的核心竞争力放在首位；科研院所 在重点进行创新成果研发的同时，要更关注创新成果的转化；政府则应从战略的高度重视OLED技术及产业，大力支持重点企业。最终，通过产学研政合力抢占全球OLED产业发展的制高点。及早介入占领高端历史上我国显示产业两次错失发展良机，而OLED技术带来了新的机遇。我国在OLED技术研发和产业化方面与国际基本同步，这为我国OLED产业的进一步发展创造了机会。技术和产业化成绩的取得并不意味着中国OLED产业的发展可以高枕无忧。相反，作为一项新兴产业，OLED还面临很多风险和挑战。成熟期的TFT-LCD产业对新兴的OLED产业的打压、国际产业发展制高点的白热化竞争使我国OLED产业发展面临行业挑战和国际竞争的双重挑战。因此，我国OLED产业发展的时机就显得尤为重要。
TFT-LCD产业的发展经验表明，一旦技术的产业化可行性得以证明，越早介入产业，越容易形成技术路线、标准锁定和拥有排他性的知识产权，从而占领价值链的高端位置。现在我国已经实现了小尺寸OLED技术的大规模产业化，未来OLED产业需要加速推进在大尺寸等前沿领域的产业化进程，在整体市场供不应求的情况下获得良好的利润收益，步入良性发展的轨道。以 4.5代AMOLED生产线为例，若2013年以前能够建成，预计投资人民币50亿元，产值将达到约60亿元，投资者可利用回笼资金推动产业滚动持续发展。如果相反的话，投资和生产线建设延迟，将有可能陷入到成本竞争、价格下降、利润下滑、投 资回报慢的境地，进而严重影响投资者信心和企业的后期发展。
自主创新为核心动力今后，我国的OLED产业要想赢在全球产业发展的起跑线上，必须抓住全球OLED产业起步这一重要的机遇期，把自主创新作为产业发展的核心动力，充分 调动产学研政各方面的作用，合力推动产业的发展。为此建议如下：
第一，要增强依靠创新发展产业的信心，从源头重视创新。在发展OLED这一新兴产业的进程中，需要树立依靠自主创新发展产业的信心，结合OLED产业发展的具体实际情况，从技术和产业发展的源头上进行创新，建立完善的创新
第二，发挥科研院所的作用，注重创新成果的转化。科研院校在基础性原始创新、高新技术与应用技术研发和科技人才培养中扮演着重要的角色。目前，国内有很多高校和科研院所都在进行OLED相关技术的研究，并取得了一系列成果。今后应进一步发挥科研院所在OLED产业发展中的作用，正确处理好基础研究和应用研究的关系，建立良好的创新成果转化机制，充分发挥科研院所和企业在技术创新和产业发展中的作用。
第三，将OLED产业发展上升到国家战略层面。OLED产业在国际范围内的竞争已不单是企业间的竞争，更体现为国家间的竞争。未来应将OLED产业的发展纳入国家战略，从最高层面设计我国OLED产业化的道路，制定OLED产业发展国家战略和计划，多部门政策联动，出台明确、更具操作性的支持计划，引导产业整体发展方向和发展模式，成立国家层面的专家委员会。
第四，建立国家级的创新平台，加大OLED在大尺寸、照明、柔性等核心前沿技术的布局。第五，政府以适当的方式解决企业产业化的投资需求，培育出具有国际竞争力的领军企业，打造完善产业链。要实现我国OLED产业的跨越式发展，单纯依靠个别企业的努力很难带动 整个产业的快速发展。因此从宏观层面上对整个OLED上下游的布局异常重要。建议制定引导性关键技术计划，在科学论证、统筹规划的基础上，加强对OLED产业的宏观调控措施，培育OLED上游原材料和设备产业的发展，催生国内OLED产业链的成熟。
中国OLED联盟在惠州成立为有效整合产业资源加快突破核心技术加强行业交流与协作提升产业整体实力共同促进我国产业持续健康发展在工业和信息化部国家发展改革委的指导下经过年多时间的酝酿筹备由国内家企事业单位共同发起的中国产业联盟于今年月日在广东惠州正式宣布成立工业和信息化部杨学山副部长广东省佟星副省长国家发改委高技术产业司李新副处长惠州市有关究成的有机领导以及联盟成员单位代表参加了中国产业联盟成立大会相关兄弟协会及企业媒体等各界嘉宾共百余人共同见证了这一重要时刻中国产业联盟是由积极投身于产业从事产品及应用的研究开发制造服务的企事业单位及有关机构自愿组成的非营利性的全国性社会组织家发起单位涵盖了有机材料专用装备显示器件整机应用等在内的全产
成立大会上四川长虹电器股份有限公司董事长赵勇作为联盟联合主席之一代表联盟宣读了成立宣言向社会承诺联盟将以推动中国OLED产业进入世界先进水平为己任整合国内产学研各方面资源聚集材料装备器件整机全产业链优势合理布局统筹开展核心技术
研发做好上下游配套构建完善的标准和知识产权体系引领未来显示技术进入千家万户。彩虹筹建4.5代QLED试验线在三星电子投资21亿美元建设的5.5代AM-OLED面板生产线提前量产后国内OLED行业的追赶步伐也在加快6月9日彩虹股份发布公告称其控股子公司彩虹(佛山)平板显示有限公司拟自筹3.15亿元资金建设AM-OLED面板中试线项目并拟发行16亿元短期融资券据悉作为全国最大的显像管厂商彩虹集团早在2004年香港上市后就筹备战略转型彩虹股份此前多次融资投资了合肥和张家港的第6代液晶玻璃基板项目加上之前在咸阳投资的第5代液晶玻璃基板项目彩虹集团在液晶玻璃基板领域的投资显然已经有了不错的效果而今年彩虹股份还与佛山市顺德区诚顺资产管理有限公司签署合资协议共同出资设立彩虹(佛山)平板玻璃显示有限公司(以下简称佛山玻璃公司)投资建设8.5 代液晶玻璃基板生产线项目期待为广州LGD或深圳的华星光电进行玻璃基板项目的配套市场调查机构Displaysearch大中华区副总裁谢勤益透露液晶玻璃基板特别是高世代液晶玻璃基板的技术门槛很高彩虹此前的5代液晶玻璃基板的良品率都偏低
彩虹股份公司董事会认为建设中试线项目符合公司发展战略可提升公司在业内的龙头地位同时该项目的建设可减少代生产线投资的技术产品和市场风险彩虹集团在佛山的三期项目
计划总投资将超过亿元可见其在上的决心不过谢勤益表示在大尺寸面板的核心技术领域三星电子有着明显的优势而且绝对不会出让技术所以彩虹等国内企业要
想有所突破很难而且中国企业很容易陷入液晶面板领域被动追赶的局面而为了缩小与三星的差距包括长虹彩虹在内的家国内厂商月初在惠州成立了中国产业联盟试图通过联合 研发来追赶三星等韩国厂商不过三星电子的第代线面板试验线已经在建设中中国企业 这次能追上吗
三星抢占高地
在三星电子苏州代液晶面板生产线举行开工仪式后一天月日三星移动显示公司三星电子与三星的合资公司宣布其在韩国投资21亿美元建设的5.5代有机电子发光面板生产线已提前两个月进入量产更令液晶面板界恐慌的是6月2日三星移动显示宣布其第8代AM-OLED面板试验线将于明年月投入使用可以切割英寸英寸等大尺寸面板三星计划将面板的使用领域从智能手机平板电脑延伸到电视等领域OLED面板其未来3-4 年在大尺寸OLED领域的投资总额有望超过千亿元。三星电子的5.5代OLED面板生产线投产是确实的但其8代OLED线能否产业化还是个未知数国内液晶面板企业京东方副总裁张宇在接受电话采访则表示但是我们比较清楚的就是其原来提出的10代 11代液晶面板生
产线计划纯粹是忽悠人的据悉三星电据悉三星电子之所以之前宣布跟进夏普的10代线计划其实是为了在其拥有绝对技术优势的OLED大尺寸研发上赢得时间。也是为了让中国大陆和台湾地区的液晶面板生产商愿意继续投资高世代液晶面板从目前来看这一声东击西的战略已经起到了效果谢勤益指出目前在大尺寸AM-OLED面板领域即便是LG电子也无法取得突破而三星电子已成功将高世代液晶面板的投资转移到中国苏州等地今年5月还大幅削减与索尼的液晶面板合资公司S-LCD的资本金显然三星电子在下一代显示技术领域已经占据了高地
2.液晶面板业危机
目前大尺寸OLED面板技术还有很多技术瓶颈良品率的提升基板工艺过于昂贵使用寿命还有待提高等谢勤益介绍第八代OLED面板工厂只要能达到七成左右的良品率 OLED价格就可降到与液晶面板相抗衡目前OLED良品率还不到50% 三星预测最早2013-2014年
可以实现良品率70%的目标随着良品率提高三星电子还计划在试验线中将昂贵的低温多晶硅基板工艺换成下一代工艺甚至计划将已折旧完毕的八代液晶面板厂改装生产OLED 将成本进一步降低至液晶面板的45%三星电子有关人士向记者透露与高世代液动辄40亿美元的投资规模相比在现有8代线基础改造每条8代OLED面板生产线的成本要减少到1
亿美元台湾工研院的一份研究报告指出一旦三星(基板尺寸为2.2m 2.4m)OLED生产线投产台湾的板行业将面临灭顶之灾总产值上兆元雇用数十工的产业将灰飞烟灭耗资千亿元的精密设备顿时铁加上数千亿元的银行贷款变为呆账同样的危机也在影响着大陆的面板行业因的高世代液晶面板生产线完全投产都需等到2012年其资产折旧还需要6-7年时间一旦大尺寸OL技术取得突破国内面板行业的压力可想而知不过张宇表示三星刚刚在苏州投资了7.5代线大陆的液晶面板行业至少还有一个资产折旧周期的好日子所以不要过度担心OLED技术的冲击但是5代以下的液晶面板生产线可能在短期内就会受到冲击三星在大尺寸OLED领域的技术优势非常明显台湾及其他面板商要想通过购买技术专利来进
入这一高门槛领域非常艰难虽然台湾和大陆很多企业都杀入了小尺寸OLED面板领域但 是在大尺寸领域要想突破依然很难友达全球执行副总彭双浪说不过下游的苹果等平板电脑巨头也不希望三星在OLED领域一家独大所以台湾企业还是有机会的中国大陆的彩虹集团长虹集团上海天马等已经开始在OLED领域布局而京东方也计划投资建设小尺寸的OLED面板生产线但均为4代以下
有机纳米材料 篇3
关键词：玩具材料 有机锡化合物 测量不确定度 不确定度评估
中图分类号：O65 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）010-088-04
近些年，有机锡化合物的使用已被证实严重危害儿童的生长发育健康，包括：对肝脏和肾脏造成损害、对生化过程（如造血机制）的潜在破坏、对酶系统的潜在破坏。因此，欧盟各国都针对玩具产品中有机锡限量做出明确的严格要求，意在最大限度保护儿童远离有机锡化合物玩具的危害。但是目前国内外还没有正式发布玩具产品中有机锡含量的检测方法标准，主要原因是缺少对测試方法不确定度的评估。本文使用气相色谱-质谱法对玩具产品中有机锡化合物含量测定的不确定度进行评估。通过使用气相色谱-质谱法对玩具材料中有机锡化合物含量的测定，对测量结果的不确定度进行科学和合理评定和计算，提供了评定过程所需的各参数的采集和计算方法，从而对此评定结果的可行性和准确性进行了科学的判断。
1 试验部分
1.1 测试原理与方法
有机纳米材料 篇4
1.1 课题研究意义及目的
随着我国经济的快速增长, 我国对电力的需求越来越大, 电力供应就显得尤为重要, 而电力供应的安全可靠就是事关当前国计民生的重中之重, 它对国民经济的持续增长的影响与作用也越来越大。输电杆塔作为承载全国电力传输的载体之一, 随着对于电力需求的不断增加, 它的需求量与使用量也是呈现出爆发式的增长。输电铁塔 (杆) 能不能稳定而又安全可靠的运作, 已成为影响输电线路长期安全使用的重要因素。
输电铁塔的结构特点为空间桁架结构, 主要采用角钢制成, 输电铁塔被使用在各种各样的环境, 在荒凉的戈壁与沙漠, 在辽阔的海洋与沙滩、在寒冷的冰原与雪山, 在一望无际的大草原、在偏远寒冷的山区、在繁华的城市与农村, 不论是人迹罕至的地方, 还是化学腐蚀严重的工业区, 到处都可以看到它孤独屹立的身影。输电铁塔 (杆) 由于经受着万千的磨炼与破坏, 承受着大自然给的各种考验和人类活动造成的种种伤害, 所以输电铁塔必须满足的防腐蚀、防锈蚀、耐酸性、耐碱性、耐水性、耐磨性、耐盐性等的要求越来越高, 而被破坏后的铁塔力学性能将会显著降低, 对输电的影响也是十分的巨大。通过实验表明, 输电铁塔的锈蚀与钢材材料的延伸率有关, 延伸损失率与界面损失率成正比关系。因此当锈蚀面积增加时, 输电铁塔 (杆) 中钢材的坚硬性就会降低, 所以我们必须尽可能的减少易锈蚀腐蚀面积来保证输电铁塔 (杆) 的坚硬性与安全可靠性。输电铁塔 (杆) 的腐蚀锈蚀会影响电力铁塔的电力运输安全与效率, 给国家的经济发展带来不可轻视的影响。同时由于铁塔的造价高昂, 一旦铁塔遭到严重的腐蚀、锈蚀破坏, 不仅难以维修, 而重新建造则会耗费大量的人力、物力和财力, 得不偿失。由此而言, 对于输电铁塔的防腐特别重要, 也是当前研究的重点与热点方向, 意义十分重大。
1.2 金属防腐的一般方法和原理
金属防腐的原理就是通过各种各样的方法与手段来使容易被腐蚀锈蚀的金属材料得到保护, 从而达到可以最大限度的使用的目的, 使金属的使用寿命的到延长, 可以更好地为人类服务。通常有以下几种方法:提高金属材料自身的防腐性能, 金属表面涂、镀保护层, 处理与金属接触的腐蚀物质, 电化学保护法。
1.2.1 提高金属材料自身的防腐性能
可以使用与周围环境不易发生化学反应和物理反应的材料与金属一起加工成合金产品来提高金属本身的抗腐蚀与锈蚀的能力, 部分金属还可以通过热处理方法, 改变金属自身的内部构造提高抗腐蚀与锈蚀的能力, 例如不锈钢等。
1.2.2 金属表面涂、镀保护层
在金属表面涂、镀上保护层来隔离金属表面与外界环境中的接触, 减少与腐蚀物质的接触, 进而达到保护金属的目的。例如涂刷油漆、电镀保护膜等。
1.2.3 处理与金属接触的腐蚀物质
处理与金属接触的腐蚀物质就是改变易腐蚀物质的性质来减低对金属的腐蚀能力。
1.2.4 电化学保护法
利用直流电来保护金属不受腐蚀或尽可能的减少腐蚀。例如牺牲阳极保护法、外加电流保护发、阳极保护法等。
1.3 表面磷化技术
表面磷化法可以最大限度的提高金属的抗腐蚀、抗锈蚀的能力, 所以是目前采用最多的也是最简便方法之一。
1.3.1 磷化技术原理
把用于制作输电铁塔 (杆) 的钢构件浸入磷化液, 在钢构件表面沉积形成一层不溶于水的结晶性磷酸盐转换膜的过程, 钢构件浸入磷化液组成的酸性稀水溶液, 通过吸热反应形成磷化膜。
1.3.2 磷化的作用
涂抹涂料前, 进行磷化, 可以增前涂料涂层与角钢件的结合力, 提高涂装后角钢表面的耐蚀性。
1.4 纳米材料简介
1.4.1 纳米材料简介
纳米属于长度单位, 1纳米=10-9米, 即十亿分之一米。仅仅只有于一根头发丝粗细的八万分之一。“nanometer”源自拉丁文, 意思是“矮小”。虽然纳米本身是微小的, 但是纳米在生活中的各个领域的应有却是十分广泛的。在21世纪初, 纳米技术的研究就取得了一定的成果, 纳米技术就被应用在电子行业、医学、能源、交通等方面。纳米技术影响了我们的生活的衣食住行等方方面面。纳米技术已经引领了社会的发展, 可以毫不夸张的说谁掌握了最先进的纳米技术谁就会站在时代的潮头, 就会先人一步的品尝成功的喜悦。
纳米技术是在纳米尺度的基础上, 利用物质之间的传输、转变的反应来实现他们的特殊性能, 使人类变成“造物主’一般的存在, 创造出新的物质和能源来改变日益枯竭的资源, 并且探索出在纳米尺度内物质运动的新现象和新规律, 从而找出新的利用方式, 创造出新的生活方式。纳米技术的应用, 为很多领域的发展起到了推动作用, 例如在防腐涂料业中, 由于纳米材料的表面效应、体积效应、量子尺寸等特性优于传统涂料, 因此使纳米涂料相比于传统的涂料增加了许多新的特点。
1.4.2 纳米二氧化硅的应用
纳米二氧化硅是一种白色无味的, 没有固定的形态, 成白色蓬松状的粉沫。它具有较高的稳定性、优越的化学性能和机械性能, 是一种惰性的化学物质, 具有较强的耐磨性, 稳定性。纳米二氧化硅加入涂料中可以提高涂料的隔热性能和热稳定性能, 纳米二氧化硅是一种很常见的涂料添加剂。纳米二氧化硅是一种超细微的无机材料。他的粒径极小, 比面积却很大, 分散性高, 吸附性强。
纳米二氧化硅的这几个特性使它被广泛的应用在生活中的方方面面。例如, 应用在陶瓷的生产工艺中来提高陶瓷的光洁度, 应用在橡胶的生产制造中来提高橡胶的强度与特性, 应用在塑料中来提高塑料的使用性能, 应用在涂料中来提高涂料的防腐蚀防锈蚀的性能, 应用在化妆品中来减少太阳光中的紫外线辐射。本次实验主要是应用在涂料的防腐蚀锈蚀的改性中。
虽然我国目前纳米二氧化硅的改性的研究已经取得了一定的成就, 但是对纳米二氧化硅还有许多方面还没有最大限度的开发出来。我国虽然作为涂料的生产大国和消费大国, 但是涂料的性能却有多方面的不足, 导致很多要求特性性能的涂料需要从国外进口, 导致成本大大增加, 因此对改性纳米二氧化硅的研究现在是一个热点任务, 也是迫在眉睫的重点任务。对于输电铁塔 (杆) 作为户外使用的钢结构, 腐蚀锈蚀是特别难解决的问题, 它包括化学腐蚀和电解腐蚀。而纳米二氧化硅具有的特性可以解决这两大问题。
1.5 课题研究内容
研究在涂料中添加纳米二氧化硅是否具有保护输电铁塔的效果, 尤其是受到各种各样锈蚀的输电铁塔。第一步, 把配制好的磷化液均匀的涂刷在已经锈蚀的输电铁塔 (杆) 的角钢表面, 选择环氧铁红防锈底漆与磷化液配合均匀的涂刷在锈蚀的角钢表面, 第二步, 选择环氧铁红防锈底漆、环氧云铁中间漆、氟碳面漆涂装体系。通过机械分散法和化学分散法两种方法, 对纳米二氧化硅进行修饰, 尽量让其与涂料液均匀溶解, 用修饰好的纳米二氧化硅对较好涂装体系的面漆进行改性, 使环氧铁红防锈底漆与磷化液和涂装体系的各项性能在原有的基础上得到优化。
2 磷化液的配制原理方法及磷化膜的性能检测
2.1 磷化液的配制
磷化液中的H3PO4在磷化过程中形成磷化膜, 该化学反应分为两个化学反应过程。
磷化液配制方法:
(1) 首先在容器中先放入适量的乙醇, 在搅拌过程中缓缓加入CUT-051, 待溶解完成后, 方可停止搅拌, 置于桌上, 等待使用。
(2) 然后将氧化锌中加水直至变成稠状, 再加入磷酸溶液, 待其溶解完成后, 边搅拌中依次加入CUT-052、氟化钠、硝酸镍、氯化钠、OP-10:
(3) 最后, 将第一次配制的溶液慢慢的加到第二次配制的溶液中, 加水稀释至1升。
2.2 磷化液的使用方法
(1) 首先把实验材料角钢表面的铁锈等杂物除去, 使其干净, 减少其他因素对磷化液的不利影响。
(2) 在除去了铁锈等杂物的角钢的表面均匀的涂刷配制好的磷化液。
(3) 待角钢表面干燥一段时间以后再均匀涂刷已经配制好的漆膜。
2.3 磷化膜的性能检测
制作出磷化液试样。根据国家现行的标准方法对磷化膜的外观、腐蚀性、膜重、涂料的附着力以及漆膜的乃是性能性进行检测, 观察得出, 磷化液的指标均合格, 达到了国家的现行标准。磷化膜与漆膜的结合比较紧密, 达到了用作输电铁塔 (杆) 的防腐蚀防锈蚀的要求。
3 对加入纳米Si O2的改性有机涂料的性能进行检测
3.1 二氧化硅溶剂的配制及溶解
用氟碳面漆的稀释剂作为二氧化硅的溶剂, 对烧杯进行编号, 编号分别为1号, 2号, 3号, 4号和5号。在其中分别加入浓度为0%, 1%, 3%, 4%, 5%的二氧化硅。分别在5个烧杯中加入相同的分散剂, 同时将其置于超声波清洗器中, 待其分散之后, 分别将它们加入到与其对应的氟碳面漆中, 用JJ六联动搅拌机同时搅拌20分钟。
3.2 选择实验的样本
选用材质为50mm长5根的锈蚀程度相同的输电铁塔 (杆) 角钢, 作为本实验的实验样本.制作流程为:选取相同的锈蚀的角钢——除去角钢表面的铁锈等杂物——均匀的涂刷配制好的液体——自然晾干。
3.3 实验结果的分析
通过观察油漆面的外观, 铅笔的硬度, 附着力、漆膜的耐酸性、耐酸性等检测结果。发现3号烧杯中漆膜保持良好的流平性, 干燥后漆膜平整, 铅笔的硬度为B附着力为0, 耐酸性时间最长, 耐盐雾的时间最长, 在恒电位阳极极化实验中中, 腐蚀电流的密度均小于其他烧杯。由此可知, 二氧化硅的配制量不是越多越好, 它的最佳使用量是有范围值的。
在实际使用过程中, 对于二氧化硅的添加要按照一定的比例配制, 不能随便使用, 使用量的过多过少都将导致二氧化硅的性能不能充分发挥, 因此在防腐涂料的使用过程中必须严格控制纳米二氧化硅的添加量。也说明了在生活中我们要适可而止不能无尽的索取, 不能无尽的苛求自己。
4 结语
在这次的研究中对于磷化液的制作比较简单, 形成的磷化膜与底漆的结合力强, 在多种环境下的性能均属优良, 符合国家现行标准, 可以作为锈蚀输电铁塔涂装处理剂。
将纳米二氧化硅加入氟碳面漆中, 发现它可以使氟碳面漆的机械性能, 耐化学试剂性能都有所改善。并且二氧化硅的用量是3%时, 尤其表面具有很好的流平性, 漆面平整光滑, 硬度最优, 附着力差等各项性能均为最优。因此, 在平常的使用中要尽可能的按比例配制使用。
5 对未来的发展与应用的畅想
由于此次的实验比较简单, 对铁塔防腐蚀防锈的研究不够透彻, 所以存在许多的不足与缺陷。对未来纳米材料改性有机涂料的发展与应用有几个畅想。
(1) 对本次实验所使用的理论能够有更加深入的理解;
(2) 对本次实验中存在的问题能够有一个系统的认识, 对未来的研究与应用打下坚实的基础;
(3) 对纳米改性二氧化硅的研究还要继续, 不断深入, 不断的探索, 发挥出纳米改性二氧化硅的深层的意义。
(4) 对纳米材料能够更多的发掘出在防腐蚀防锈蚀的能力, 不在仅仅局限于传统的材料中。
摘要：电力系统是由发电、输电、配电以及用电设备等组成的产生电能的系统。电力系统是由三部分组成的, 从电厂发电, 线路运输, 到用户使用这三个有机整体组合的。每一个环节都讲究相互配合, 一旦有一个部分出现问题, 都不能保证电力系统的安全与稳定的运行。而输电杆塔作为运输电力系统配置的重要组成部分, 它的腐蚀破坏将导致输电系统的可靠性能和用电网络的安全性能的降低, 进而对整个的电力系统的安全与可靠产生巨大的破坏。因此对输电杆塔的防腐保护的意义重大。本论文主要是对输电铁塔的防腐进行研究, 找出输电铁塔锈蚀的原因, 对铁塔腐蚀的防护方法尽可能的提出建议。通过实验, 提出采用纳米有机涂料的建议, 能够更好的更加有效的对铁塔进行保护。
关键词：锈蚀输电铁塔,纳米二氧化硅涂料,磷化作用,防腐涂料
参考文献
[1]纳米二氧化硅在涂料中的应用莫引优, 符韵林-《涂料工业》, 2009.
[2]《腐蚀与防护》刘元伟, 2015.
[3]《化工新型材料》, 2011.
[4]陈云苗文华等输电铁塔的腐蚀与保护[J]电力建设2010 (8) .
[5]高立, 宋胜利-《装备制造技术》, 2013.
有机合成材料教学设计 篇5
教学目标：
1、知识与技能：
了解有机化合物和有机高分子化合物的特点；知道塑料、合成纤维、合成橡胶的性能及其应用；了解使用合成材料对人类和环境的影响。
2、过程与方法：
认识有机合成材料的发展对人类社会进步所起的重要作用，认识新材料的开发与社会发展的密切关系，调查“白色污染”形成的原因，提出消除这类污染的建议。
3、情感态度与价值观：
通过活动与探究，了解学习化学的重要价值，培养学生关注社会和人类生存环境的情感。
教学重点：
常见合成材料如塑料、合成纤维、合成橡胶及一些新型合成材料的性能和用途。
教学难点：
有机高分子化合物的结构特点和主要性质。
教学方法：
讨论、练习、实验等。
课时安排：
1课时
教学过程：
一、创设情境导入新课
出示幻灯片：日常生活不同领域中应用的各种各样的材料
谈话引入：人们的衣食住行离不开材料，材料的发展直接关系到人们的生存质量。同学们，你们知道这些生活中的物品是什么材料制成的？（学生交流、汇报）合成材料的出现，极大地满足了我们的日常生活到现代工业、农业、国防和科学技术等领域的需要。今天，让我们来了解一类有机合成材料。
质疑：什么是有机合成材料？
顾名思义有机合成材料即利用有机物通过物理、化学等方法人工合制而成的材料。
过渡：那么什么是有机物呢？
二、新课探究
（一）有机合成材料
1、有机高分子材料：用有机高分子化合物制成的材料。
2、有机高分子材料分为：天然有机高分子材料如：棉花、羊毛、天然橡胶等：合成有机高分子材料如：塑料、合成纤维、合成橡胶等。
3、有机高分子材料的结构特点：
幻灯片展示：聚乙烯分子模型和高分子结构示意图。
高分子化合物大部分是由小分子聚合而成，所以也叫聚合物。有链状结构和网状结构两种。
（过渡）思考：链状结构和网状结构的高分子材料它们的性质一样吗？（就让我们以有机合成材料中的塑料为例来探究吧。）
出示幻灯片：塑料在生活中的广泛应用。
猜想：这些塑料的性质一样吗？
1、常见合成材料的`性质
（1）塑料
实验：分别加热聚乙烯塑料和酚醛、脲醛塑料，观察现象。等熔化后立即停止加热以防分解，待冷却固化再加热，观察现象。
现象：聚乙烯塑料加热时熔化，冷却后变固体，加热后又可以熔化；酚醛、脲醛塑料受热不熔化。
归纳：塑料的结构不同，性质也不同。链状的聚乙烯等高分子化合物有热塑性；网状的酚醛塑料等高分子有热固性。
讨论：装食品用的聚乙烯塑料袋应如何封口？电木插座破裂后能否热修补？
幻灯片展示：塑料的诸多品种及其在生活中的广泛应用。
拓展：聚乙烯和聚氯乙烯的简单鉴别方法。
（2）合成纤维
幻灯片展示：合成纤维的广泛应用
种类：涤纶（的确良）、锦纶（尼龙）、腈纶等。
特点：强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀；吸水性、透气性差。
思考：如何鉴别天然纤维及合成纤维？
（3）合成橡胶
幻灯片展示：合成橡胶的广泛应用
种类：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等
特点：高弹性、绝缘性、耐油、耐高温
过渡：合成材料的应用与发展，大大地方便了人们的生活，但是合成材料的废弃物也给环境带来压力。
（二）合成材料带来的环境问题
关注生活 交流：生活中你都是如何处理废旧塑料制品的？这样处理给环境带来什么危害？
幻灯片展示：白色污染及其危害。
讨论交流：要解决“白色污染”问题，应给从那些方面着
形成共识：保护环境热爱地球
（三）新型有机合成材料
有机纳米材料 篇6
如今，德国有机超市可以提供6000多种有机食品。从精巧的麦片商店到现代化的购物绿洲，有机产业发生了巨大的跳跃，营业额也在稳定地增长。不仅德国，在整个欧洲有机产业也迅速兴起。
起源于欧洲的有机食品是怎样做到让消费者买得放心？为什么消费者愿意花更多的钱在有机食品的消费上？消费者认为的“有机更安全”，是真的吗？
严格的认证标准保证“有机安全”
在欧洲，怎样才能称得上是有机食品？
事实上，欧洲的有机食品标准不止一个，而这些标准的区别在于：使用添加剂的多少，或者每厩允许喂养动物的数量，或者一个有机农民必须生产多少饲料。尽管如此，它们都需达到欧盟的最低标准，或者满足Naturland、Bioland、demeter等有机农业协会的预先规定值。
根据欧盟有机食品的相关规定，有两个标志（欧盟有机标志、德国有机标志）可以用来保证有机食品的品质，但它们只是有机食品的一个最低标准。（如图1、图2）
自2010年起，在欧盟范围内，有机食品需要标注“欧盟有机标志”。但自愿标志的“德国有机标志”则更为知名，目前，约71500种产品标示该标志。它要求每种有机产品的配料必须至少有95%是有机的；在316种添加物中，最多允许添加49种。
值得一提的是，转基因和合成的农药是被禁止使用的。
根据Bioland有机农业协会的准则，来自转基因生物及其产品是不被生产的。在德国，有75%的消费者和农民拒绝农业转基因工程，他们认为，这不是一种天然的生产方式。
此外，转基因和生态经济是不相容的。可持续发展是Bioland农民坚守的基本原则，当种子、植物和食物被转基因生物污染时，农民和消费者也不可能再自由选择。转基因产物一旦被传播，它们将很难被跟踪。
目前，欧盟委员会在修订欧盟有机产品标准。其争议的焦点之一是：有机食品有着严格的农药限制，但这个基准合理吗？
根据计划，当一个产品每1千克含有超过0.01毫克的未批准成分，那么这个产品不再是有机商品，它是一个基准。持反对意见的一方对此猛烈地回应：“应该考虑到，有机农民的种植区域会受到周围邻居常规种植方式的农药附着的影响。所以，这个基准是不可接受的”。关于这个基准的最终决定也许要延迟到2020年。
并非比普通食品更健康
有机食品的缺点是价格高、种类少。为什么消费者愿意花更多的钱在有机食品3z？有机食品真的是品质更好、更健康吗？
2012年，斯坦福大学的研究者们在《内科医学年鉴》上公开发表了主题为“有机食品是否更健康”的最全面的概述研究。研究人员评估了200多项研究，包括主要内含成分、农药杀虫剂带来的副作用等。他们最终发现，有机食品几乎与常规食品无区别。
研究人员无法证明有机食品含有更高的维生素，它们只是比常规食品含有更多的磷，但这没有临床意义。此外，在有关病原体负荷上，有机食品和常规食品的差别很小。但来自有机农场的鸡肉和猪肉受抗生素病菌的污染较少。
德国商品测试董事Hubertus Primus曾于2013年对外表示，有机产品的质量是否更好，这要看情况。例如，有机肉类并不比常规畜肉的品质更好，因为被屠宰的猪的品种对肉的品质影响更大。
他提到，来自有机农业种植的水果和蔬菜，绝大部分是没有农药残留的。在再加工产品中，只有有机产品要求其组分必须有机，所以这是有条件的质量标准。消费者购买有机肉类的动机是希望对动物保护和动物福利做些事情，这其实也是一个质量标准。
2016年4月，英国纽卡斯尔大学的国际研究团队在英国《营养学》杂志上公开发表的最新研究指出，相比传统产品，有机牛奶和有机肉中含有更多的w-3脂肪酸和其他必需的营养成分。
但在有机产品的营养生理学方面，至今没有任何可靠的结果。
有机产业有利于可持续发展
纽卡斯尔大学的国际研究团队还发现，有机畜牧可以紧密地遵循有机农业经济所起草的规定——奶牛可以在户外吃草，不用获得额外的精饲料。
“人们选择有机牛奶和肉类的主要原因有三个：动物福利、给自然界中的有机农业经济带来积极的影响和意识到健康的好处。”该团队的负责人Carlo教授表示。
在德国拥有约190家有机产品分店的德国公司Dennree表示，发展和有机农业并没有矛盾。“当消费者对有机食品的需求增加时，其它农业经济的动力也在上升，并逐步放弃农药和化学制品的使用。”该公司发言人Antje MiiHer表示。借此，生态养殖面积也会增加。
在德国，约7%的种植面积被生态农民（指不使用农药和化肥的农民）控制。但是，为了满足国内的需求，政府会经常进口有机产品，如牛奶制品和猪肉来自奥地利或丹麦，苹果和草莓来自阿根廷或中国。但运输路程越长，有机产品质量越难保证。所以，并不是每个人都受到新型有机产业的鼓舞。来自长距离进口的水果和冷冻有机食品究竟需要吗？
有机产业如何保持忠实？一个途径或许是，谨慎增长，可持续发展控制，同时在所有的供应链中，更少出口，减少多余的包装，提供公平的报酬。
有机纳米材料 篇7
金属有机骨架(MOFs)材料是一类新型无机-有机杂化材料,其孔结构和表面性质的可设计性使其在气体储存和分离以及非均相催化等领域用途广泛,是吸附领域的研究热点之一[6,7,8]。MOFs材料在液相吸附领域的应用刚处于起步阶段,目前用于水中污染物脱除已取得一些研究进展[9],但对水中有机酸的吸附还未见报道。MIL-100(Fe)、 MIL- 100(Cr)和NH2-MIL-101(Al)是由不同金属构成的具有相同骨架结构的MOFs材料,耐水性能好, 适用于废水处理。
本工作采用水热-溶剂热法制备了MIL-100(Fe)、 MIL-100(Cr)和NH2-MIL-101(Al)3种MOFs材料,考察了这3种MOFs材料对苯甲酸、 水杨酸和山梨酸3种有机酸模拟废水的吸附处理效果,并与大孔吸附树脂D101进行了比较。
1实验部分
1.1试剂和仪器
Cr O3、均苯三甲酸、Al Cl3·6H2O、2-氨基对苯二甲酸、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、铁粉、 HF、HNO3、甲醇、无水乙醇、苯甲酸、水杨酸和山梨酸:均为分析纯;去离子水;大孔吸附树脂D101:市售。
Rigaku R-Axis Spider型X射线衍射仪;日本理学株式会社;Autosorb i Q型比表面积和孔径分析仪:美国康塔仪器公司;Waters e2695型高效液相色谱仪:美国Waters公司;THZ-92C型台式恒温振荡器:上海博讯实业有限公司;45 m L不锈钢水热反应釜:美国Parr仪器公司。
1.2实验方法
1.2.1 MOFs材料的制备
MIL-100(Fe)的合成[10]:取0.28 g铁粉和0.705 g均苯三甲酸放入装有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,加入25 m L含0.4 mol/L的HF和0.12 mol/ L的HNO3的溶液,搅拌均匀后于150 ℃下密封反应12 h,自然冷却至室温,分别用去离子水、DMF和无水乙醇各洗涤3次,干燥得到MIL-100(Fe)。
MIL-100(Cr)的合成[11]:取0.5 g Cr O3和1.05 g均苯三甲酸放入水热反应釜中,加入1 m L浓度为5 mol/L的HF和24 m L去离子水,搅拌均匀后在220 ℃下密封反应96 h,自然冷却至室温,分别用去离子水、DMF和无水乙醇各洗涤3次,干燥得到MIL-100(Cr)。
NH2-MIL-101(Al)的合成[12]:取0.408 g Al Cl3·6H2O和0.448 g 2-氨基对苯二甲酸放入水热反应釜中,加入24 m L DMF,搅拌均匀后在130 ℃ 下密封反应72 h,自然冷却至室温,分别用DMF和甲醇各洗涤3次,干燥得到NH2-MIL-101(Al)。
1.2.2 MOFs材料的表征
采用X射线衍射仪测定所合成MOFs材料的XRD谱图;采用比表面积和孔径分析仪在77 K下测定N2在MOFs材料上的吸附-脱附曲线。
1.2.3吸附实验
准确称取一定量的苯甲酸、水杨酸和山梨酸,分别溶于去离子水中,配置一系列不同质量浓度的模拟废水,在有机酸自身p H条件下进行吸附实验。准确称取约100 mg的MOFs材料置于20 m L具盖样品瓶中,加入15 m L一定质量浓度的废水,在恒温振荡器中以180 r/min的转速振荡24 h达到吸附平衡,过滤得上清液,测定其中有机酸的质量浓度, 按式(1)计算各有机酸的平衡吸附量(qe,mg/g)。
式中, ρ0和ρe分别为有机酸的初始质量浓度和平衡质量浓度,mg/L;V为废水体积,L;m为吸附剂MOFs材料的质量,g。
2结果与讨论
2.1 MOFs材料的表征结果
MOFs材料的XRD谱图见图1。由图1可见, 制备的MOFs材料的XRD谱图与根据单晶结构所得MIL-100和MIL-101标准谱图吻合得很好,说明制备的MOFs材料为单一化合物。
由MOFs材料的N2吸附-脱附曲线得出,MIL- 100(Fe)、MIL-100(Cr)和NH2-MIL-101(Al)的BET比表面积分别为1 675,1 695,1 942 m2/g。
2.2 MOFs材料对有机酸的吸附性能
在吸附温度为30 ℃的条件下,3种MOFs材料和大孔吸附树脂D101对苯甲酸、山梨酸和水杨酸的平衡吸附量分别见图2~4。
由图2可见:NH2-MIL-101(Al)对苯甲酸的平衡吸附量很大;D101对苯甲酸的平衡吸附量中等; MIL-100(Cr) 和MIL-100(Fe)对苯甲酸的平衡吸附量很小,说明金属类型Fe和Cr对苯甲酸的吸附基本没有影响。
由图3可见:NH2-MIL-101(Al)对山梨酸具有优异的吸附性能;MIL-100(Cr) 、MIL-100(Fe) 和D101对山梨酸的平衡吸附量较低且较接近,说明MIL-100中不同金属对山梨酸的吸附影响很小。
由图4可见,3种MOFs材料和D101对水杨酸的平衡吸附量均很小,吸附等温线近似为线性, NH2-MIL-101(Al)比MIL-100(Cr) 和MIL-100(Fe)具有略大的平衡吸附量。
2.3 NH2-MIL-101(Al)对3种有机酸的吸附等温线拟合结果
30 ℃下NH2-MIL-101(Al)对3种有机酸的吸附等温线见图5。由图5可见,NH2-MIL-101(Al) 对苯甲酸和山梨酸的吸附性能比水杨酸好很多,对山梨酸的平衡吸附量比苯甲酸略高。
分别采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型(见式(2)和式(3))对实验数据进行拟合,拟合结果见表1。
式中: qsat为饱和吸附量,mg/g;b为吸附系数,L/ mg;k和n为Freundlich常数。
由表1可见:Langmuir模型和Freundlich模型能较好地描述NH2-MIL-101(Al)对山梨酸和苯甲酸的等温吸附过程,Langmuir方程比Freundlich方程拟合得更好;NH2-MIL-101(Al)对水杨酸的吸附等温线近似线性,Freundlich方程比Langmuir方程拟合得更好。NH2-MIL-101(Al) 对苯甲酸具有优异的吸附性能,其饱和吸附量达到114.3 mg/g,优于大部分吸附剂[13]。
3结论
a) 制备了MIL-100(Fe)、 MIL-100(Cr)和NH2-MIL-101(Al)3种MOFs材料。采用MOFs材料进行的水中苯甲酸、山梨酸和水杨酸的吸附实验表明, NH2-MIL-101(Al)对苯甲酸的平衡吸附量很大,D101的平衡吸附量中等; MIL-100(Cr)和MIL-100(Fe)的平衡吸附量很小。NH2-MIL- 101(Al)对山梨酸具有优异的吸附性能;MIL-100(Cr) 、MIL-100(Fe)和D101对山梨酸的平衡吸附量较低且较接近;3种MOFs材料和D101对水杨酸的平衡吸附量均很小。
有机纳米材料 篇8
随着现代社会的快速发展, 为了能够解决因为工业发展而产生的遗留问题, 各种先进的技术手段都应用到了处理过程中。碳纳米材料的分散性将会在一定程度上影响污水有机污染物的吸附特性, 因此了解碳纳米材料的对污水有机污染物的吸附性, 也能够更加帮助后续对其所产生的环境效应的影响。
二、碳纳米材料分散性与有机污染物的吸附关系
为了了解碳纳米分散性对污水有机污染物之间的吸附关系, 将以一个实验进行解释。选取一部分的碳纳米材料, 将其进行捣碎, 在不同的水化学的条件下, 将其进行充分的搅拌, 并采用超声溶剂对其进行替换, 从而制作成为不同分散体系的C60颗粒。将这些C60颗粒与未分散的C60颗粒一齐放入污水中, 观察二者对于污水中的有机物的吸附能力。结果发现, 未经过分散的C60颗粒因为粒径比较小, 所以所暴露的表面比较多, 因此其吸附能力比较大, 而因为具有分散体系的C60颗粒因为表面的化学性质受到了改变, 所以对污水中有机物的吸附能力有所下降[1]。详情见图1。
通过图1可以了解到, 本次研究是将C60颗粒对污水中的有机物的吸附结果分为了三组, 也就是Ⅰ组、Ⅱ组与Ⅲ组。根据这三组的C60颗粒的分散体系的表面积的吸附量, 三者的关系如下:Ⅰ组>Ⅱ组>Ⅲ组。也就是说, 分散体系越好的C60颗粒, 对污水中有机污染物的吸附力就越小。
三、碳纳米材料的分散性对有机污染物的吸附研究
为了能够更为直观的对碳纳米材料的分散性对有机污染物的吸附进行研究, 下文将以碳纳米管为例, 对有机污染物中的非极性与极性有机污染物进行研究。
1、对非极性有机污染物的吸附研究
首先是非极性有机污染物, 非极性有机污染物就以酮类与烷烃类物质为例。因为不同的非极性污染物质, 碳纳米材料对其的吸附类型也是不同的。酮类中的丙酮分子在单壁碳纳米管上的吸附类型是属于化学吸附的类型;烷烃类中的丁烷在一碳纳米管上的吸附力取决于碳纳米管中碳链的长度的长短[2]。
2、对极性有机污染物的研究
其次是极性有机污染物的研究, 极性有机污染物以苯酚和苯胺为例。苯酚和苯胺在一碳纳米管中的吸附力主要是受到其结构以及官能团的影响, 且其吸附量也是根据其芳环、酚羟基等官能团的数目增加而增加。也就是不同的极性有机污染物的吸附量与特定环境的关系并不是很大, 其主要的影响是根据自身的官能团与结构[3]。
四、影响有机污染物吸附的因素
影响有机污染物吸附的因素主要有两个, 分别是碳米材料自身分散性的影响, 另一个则是污染物的结构与性质影响。
1、在上文也了解到, 碳纳米材料的分散性越强, 其对污水中有机污染物的吸附性就越弱
以一碳纳米管为例, 该种材料表面具有疏水性的表面, 因此非常容易聚集并沉降在水体中, 从而导致吸附面积降低。一般为了改善一碳纳米管在污水中的分散性, 因此一般是采用浓
HNO3、浓H2SO4, 该种方法是属于强氧化性物质回流纯化法;另一种方法是在污水中加入表面活性剂。这两种方法对于多孔性的碳纳米物质而言, 对其分散性有很好的效果;
2、如果在污水有机物中的分子越小, 就越容易被碳纳米材料所吸附
就比如三卤甲烷的分子, 最小的CHCL3其被多壁碳纳米管吸附的能力就越高。这就表明了, 有机物污染物中官能团的极性的大小、数目会影响碳纳米材料的吸附。
五、结语
综上所述, 碳纳米材料中的分散性将会直接影响到有机污染物的吸附。因此本文以碳纳米管为例, 更为直观的对其吸附力所存在的影响和因素进行了简要的了解和分析。
参考文献
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有机相变材料应用的研究进展 篇9
相变材料(PCM, Phase change material)是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质,按照相变温度可分为高温相变材料(120～850℃)和低温相变材料(0～120℃)两类;也可分为水合(Hydrated)相变材料和蜡质(Paraffin wax)相变材料;按照相变形式、相变过程可以分为固-固相变、固-液相变、固-气相变及液-气相变4大类。由于固-气相变及液-气相变在相变过程中伴随大量气体的存在,使材料体积变化很大,因此,尽管它们的相变潜热较大,但是实际中很少应用,常用的是固-固相变和固-液相变材料。固-固相变材料目前有3类,即多元醇、高密度聚乙烯和层状钙钛矿;固-液相变材料主要有无机(Inorganic)储热材料和有机(Organic)储热材料两大类,无机储热材料常用的是醋酸钠类、磷酸盐类、氯化钙类、硫酸钠类、氟化物,有机储热材料常用的是高级脂肪烃、醇、羧酸及盐类、某些聚合物等[1]。由于相变材料有很好的储能效果,可广泛用于环保材料、储能材料等。本文在综述相变材料各项基本性能的基础上深入探讨了有机相变材料在军事以及民事领域的应用。
1 有机相变材料的研究
为了解决固-液相变材料相变后的泄漏问题,目前主要采用的是微胶囊相变材料和多孔基相变材料。用于胶囊化的相变材料主要集中在有机相变材料的研究上,已经被胶囊化的相变材料有正十二烷、正十五烷、正十六烷、正十八烷、正十九烷、正二十烷、正二十二烷、石蜡以及天然可可脂肪酸混合物等[2,3]。
新型相变材料及相变复合材料一直是国内外关于有机相变材料的研究热点。Krupa等制备了低密度聚乙烯/石蜡共混相变材料体系,对其在热循环下的力学性能等进行了研究[4],结果表明硬质石蜡与LDPE具有更好的共混性能,DMA分析表明,在低于石蜡熔点的条件下,硬质石蜡/LDPE共混物具有较为优异的力学性能和尺寸稳定性,其原因可能在于硬质石蜡与LDPE之间较好的共结晶作用。Cemil Alkan等以脂肪酸和PMMA为研究对象,合成硬脂酸/PMMA微胶囊,制备了具有优异外形稳定性的PCM复合材料,使用的脂肪酸包括硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸和月桂酸[5]。研究结果表明,PMMA与硬脂酸具有较好的相容性,因降低了材料制备成本,使得制备的复合材料在储能领域具有较好的应用前景。Song Qingwen等系统研究了纳米银颗粒对PCM材料的热稳定性,结果表明纳米银颗粒能有效提高PCM复合材料的热稳定性[6]。Yibing Cai制备了HDPE-石蜡PCM复合材料,对该复合材料的热稳定性、热储存能力及防火性能进行了系统研究[7,8]。利用PCM的储热性能可以将其应用于RAM存储器的散热上,有效降低存储器在使用过程中的温度[9]。天津工业大学的张兴祥课题组制备了低甲醛残余量的PCM微胶囊,拓宽了PCM在建筑节能保温板材上的应用前景[10]。Sumin Kim等通过添加片状石墨提高PCM材料的导热性能,制备了高热储存能力、高热导率的PCM材料[11]。C.J. Ho等将Al2O3纳米颗粒混入石蜡乳液制备成PCM复合材料,并对其热物理特性进行了研究,结果表明,随温度的改变,该材料呈现性能非线性变化的规律[12]。
2 相变材料的应用
相变材料已经广泛应用于太阳能供热系统、太阳能热水系统、热泵干燥机组、工业加热过程医药工业、现代农业、纺织行业、相变储能复合材料在电子行业和相变储能墙体中等[13]。
2.1 在军事伪装领域的应用
在现代军事研究领域,根据野战环境和我军实际需要,选用的PCM应具有以下特点:高的相变潜热,符合特定应用温度的相变温度,大于5000次相变循环,无毒无腐蚀,价格低廉。
图1为孙浩等制备的石蜡微胶囊相变材料用红外热像仪得到的热像图,表明该相变材料制作的热红外遮障具备一定的热红外遮蔽功能[14]。
图2为PCM的红外热成像示假性能,表明,以相变材料制成的热模块完全可以模拟坦克相应发热部位的热红外特征,但是要想取得更好的红外示假效果,必须提高相变材料的相变潜热以使假目标的热红外特征模拟能够维持较长的时间[15]。
东华大学的李发学和国防科技大学的孙浩等将内装相变材料的微胶囊分散在红外吸收涂料中,并用该涂料对织物进行涂层整理。实验证明,覆盖了具有此涂层的织物前视红外雷达(FLIR)以及红外探测都具有很好的隐真示假效果。Mckinney等将不同熔点的微胶囊相变材料加入到可见光迷彩涂料中并涂覆于坦克等武器装备上,在坦克的不同发热部位涂覆含有不同熔点微胶囊相变材料的迷彩涂料,这样在红外热像图上就会显示杂乱的红外颜色特征,与坦克真实的红外热像图产生很大差异,从而实现可见光和红外的双重一体化伪装效果[16]。但是,相变材料在伪装材料应用上还存在着很多不足,如伪装持续时间短;现有相变材料的相变温度可选择范围小,如石蜡的相变温度在40～70℃之间;相变材料与目标的结合较为困难;伪装效果的长期稳定性问题。
2.2 相变材料储热的应用
太阳能相变系统(如图3)采用室温的相变材料,配合太阳能热水装置,安装容易、能效高、运行成本极低,是一种很好的室内采暖系统。
太阳能相变系统工作原理如图4所示。安装在屋顶的太阳能热水器通过水泵经导管将热水输送到地板的相变材料储热器中将热能储存起来,当温度在21℃以下时,地板下面的相变材料储热器将热量释放出来用于室内采暖。
图5(a)为Hamid Ait Adine等制备的管状结构样品。他们应用两种PCM材料制得潜热储存装置,并采用数值模拟分析其中PCM材料的配备方法[17]。图5(b)为顺德工学院的Long Jian-you利用三同心管的结构,使用PCM材料实现太阳能的利用和储存[18]。K. Nagano为了更好地应用地热供暖节能系统,在PCM材料的选择上使用PCM颗粒[19]。Maha Ahmad等[20,21]也对有机相变材料储热进行了研究。
2.3 相变材料储冷的应用
所谓相变材料储冷是指一些相变材料的水溶液在一定的温度下凝固,通过液-固相变把冷量储存起来,其原理类似冰储冷,但是一般都在高温下相变。具体的应用形式有水冷式中央空调系统利用相变材料的节能应用、无制冷机空调系统、被动制冷式住宅空调补助系统等,具有广阔的技术前景和应用前景。
相变材料储冷系统如图6(a)所示,是由制冷机组将电能转化为冷量储存在储冷罐内,当电价升高时,由储冷罐直接提供冷量到空调末端,从而避开电价高峰,达到节约能源降低运行费用的目的。图6(b)是相变材料相变储冷空调冷冻机房系统图,该系统与水储冷系统相类似,与冰储冷空调系统比较,此系统简单,没有乙二醇回路和板换,储冷温度高于水储冷4～6℃(出水温度通常为5℃),因此储冷工况时效率高于水储冷,大大高于冰储冷(通常蒸发温度为-3～-9℃)。并且由于储冷温度相对较高,可以节约储冷槽的保温材料。
Wang Fuqiao利用PCM的储能特性将其应用于植物的冷藏,他们以制备一个个性模型为中心,以3种PCM材料为对象,对其在植物冷藏中的实际应用效果和效果模拟进行了系统研究[22]。
2.4 环保节能材料的应用
适合于环保节能的有机相变材料应具备7大特点:合适的相变温度;较大的相变潜热;在相变过程中不发生熔析现象,避免化学成分发生变化;不发生过冷现象,性能稳定;原料价格便宜;体积膨胀率较小;无毒、不燃[23]。Xiaoming Fang制备了有机改性膨润土共混PCM复合材料,并对其力学稳定性进行了循环试验,制作与图6相似的性能测试装置进行实验,结果表明PCM材料复合石膏得到的板材因PCM在热循环过程中对装置内温度的稳定作用,能够减少微环境的热量损耗,达到节能效果[24]。北京化工大学的Jianli Li等的研究以HDPE/木浆复合材料和固体石蜡PCM复合体系为对象,目标也以环保节能为出发点。根据在模型样板房间的结果预测大规模应用的效果,其模型如图7所示[25]。A. Pasupathy采用房屋夹层的双层结构,实现房屋的节能控温,取得了较好效果[26]。Muhsin Mazmana等[27]以石蜡和3种酸(脂肪酸、棕榈酸和肉豆蔻酸)制成PCM混合物,加入石墨填料以提高复合材料的导热性能,并将3种材料涂覆于热水储罐,测试储罐在太阳照射条件下的温度变化曲线,结果表明材料能有效保持罐内温度,达到节能效果。Frederic Kuznik也对PCM板材应用于建筑节能进行了研究,以Dupont的含60%石蜡相变材料板材为对象,针对不同建筑结构所需板材厚度进行了系统优化和预估[28,29]。
2.5 相变材料在电子领域的研究与应用
Ki-Yeon Yang采用纳米印刷模板和反应性离子刻蚀技术制备了70nm的Ge2Sb2Te5纳米级固-固PCM材料[30]。S.C. Fok将PCM材料应用于手持便携式电子设备,应用形式为:先将热量用鳍状热收集器收集(如图8示),再将热量转化为光能,实现微照明[31]。Xiang-Qi Wang等[32]将PCM应用于电子元器件的瞬时热效应控制上。Andrew Mills等[33]对石墨应用于PCM复合材料中提高材料的热导率进行了系统研究,主要对其中用量的确定进行了分析比较。
2.6 其他领域的应用
2.6.1 有机相变材料恒温衣
相变材料恒温衣应用于非常恶劣的环境,如电厂、飞机制造、建筑、化学工厂、铸造厂、冶炼厂等。适合的使用人群包括消防员、危险工作人员、地勤人员、野外工作人员、露天工作人员、密封环境工作人员。S. Mondal对有机相变材料在织物上的应用进行了系统综述,其中关于有机相变材料提高衣物的御寒性能研究值得关注[34,35,36]。 图9所示就是能提高衣物御寒性的有机相变材料恒温衣。
2.6.2 笔记本电脑恒温垫
笔记本最容易出现的问题——容易过热,虽然散热扇可以降低电脑CPU的温度,但是风扇的噪音会给使用者带来很多不便。针对这一问题,推出了如图10所示的电脑恒温垫,其是采用无毒、无腐蚀、阻燃、对环境无害、相变时的温度为28℃的相变材料,当环境温度在28℃时进行相变,恒温垫将吸收大量CPU散发的热,延迟散热扇的启动时间,保证工作环境的安静,从而保证电池的正常寿命。
3 展望
航空非金属材料——有机玻璃 篇10
有机玻璃是以聚甲基丙烯酸甲酯合成树脂为基本成分制成的透明塑料, 它是一种热塑性塑料。有机玻璃的特性包括:密度小;有一定的强度, 塑性和韧性较好, 碰撞或受震时不易碎裂;透光性好, 能透过91%-93%日光, 紫外光达73.5%。主要缺点是:硬度小, 易擦毛和划伤;易溶于有机溶剂;导热性小膨胀性大。
二、航空领域应用的有机玻璃
(一) 有机玻璃板
常用有机玻璃板现有三种型号: (1) 由聚甲基丙烯酸甲酯, 加入增塑剂 (邻苯二甲酸二丁酯) 制成。耐热性较低, 韧性好, 它的使用温度通常为-60℃-60℃; (2) 由聚甲基丙烯酸甲酯, 加入耐光剂 (水杨酸苯酯) 制成。加入耐光剂能提高耐老化, 耐紫外线的照射性能。主要特性:耐热性比更高, 比较硬脆。使用温度为-60℃-100℃左右; (3) 由聚甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸共聚物加入防光剂制成。耐热性较高, 强度较高, 更加硬脆, 使用温度-60℃-120℃左右。
(二) 定向有机玻璃
将有机玻璃加热后, 保持一定时间, 有机玻璃软化后作定向拉伸, 使高分子沿受力方向排列成有序状态, 冷却后即得定向有机玻璃, 抗拉强度大, 冲击韧性好, 抗银纹性高, 对缺口敏感性小。是近年来新兴飞机座舱玻璃的主要原料。
(三) 防弹玻璃
防弹玻璃也是用有机玻璃制成的。它是利用子弹从一个粘滞的固体媒介进入另一个固体媒介时, 动能损失最大的原理, 将几层有机玻璃用透明薄膜粘合起来, 为了使防弹玻璃表面有较高的耐磨性, 最外层采用了硅玻璃, 一般用于前风挡迎风面。
三、外界因素对有机玻璃性质的影响
(一) 温度对有机玻璃的影响
温度升高, 有机玻璃软化, 强度、硬度变小, 塑性增大。温度升高还会引起化学变化。温度到160℃以上时, 聚甲基丙烯酸甲酯将开始产生裂解, 分解出低分子物, 使有机玻璃表面鼓泡, 颜色变白, 这种现象称为“发雾”, 会导致透明度大大降低。温度达到300℃以上有机玻璃就完全分解变质。温度降低, 有机玻璃变硬, 塑性减小, 脆性增大, 承受大载荷易裂纹。当温度急剧变化时, 有机玻璃表面层与内层温度相差较大, 表面层与内层的膨胀程度相差更大, 从而将产生应力, 在表面形成银纹。银纹应力集中程度较小, 对有机玻璃的强度和冲击韧性的影响都较小, 但它会使有机玻璃产生折光, 影响透光率, 更重要的是银纹在受力状态下会发展成裂纹。
(二) 日光对有机玻璃的影响
日光能加速有机玻璃的氧化变质。有机玻璃中不可避免地夹杂有化学性质不够稳定的成分。日光中的紫外线, 能够加速有机玻璃内部不稳定成分与空气中的氧化合的过程。有机玻璃与空气中氧化合后, 将变黄、变脆, 影响透明度和机械性质。
(三) 溶剂对于有机玻璃的影响
外场维修工作中使用的许多有机溶剂都能侵蚀有机玻璃。有机玻璃遭受溶剂侵蚀后, 轻者出现“发雾”现象;重者使有机玻璃大量溶解, 会在有机玻璃表层产生银纹。
(四) 应力对有机玻璃的影响
航空有机玻璃上常有以下几种应力。一是成型应力:有机玻璃成型温度低时会产生成型应力。有机玻璃成型温度范围在105℃-150℃之间, 若结束成型时, 有机玻璃表面的温度不低于105℃, 其应力为10-20kg/cm2;若低于105℃成型, 有机玻璃表面产生的残余应力在100kg/cm2。二是加工应力:对有机玻璃进行机加工时, 会产生一定的机加工应力。三是装配应力:装配座舱盖时, 螺钉过紧或旋速不均匀也会产生装配应力。为此需用限力扳手进行装配。
四、有机玻璃的保养与维护
(一) 清洗
若无经过特殊处理或添加耐硬剂, 有机玻璃易磨损、刮伤。对一般灰尘处理, 可用毛掸子或清水冲洗再以软质布料擦拭。若表面有油污, 可用软性洗洁剂加水, 再以软质布料擦洗。
(二) 打蜡
有机玻璃产品随着使用时间增加表面难免会有污损, 要使其恢复光洁明亮, 可以使用液体抛光腊定期养护, 以软布沿一定线条均匀擦拭即可达到目的。
(三) 抛光
若产品被刮伤或表面磨损不很严重, 可以尝试使用抛光机装上布轮, 蘸专用液体抛光腊均匀打光即可改善。
摘要：有机玻璃又叫明胶玻璃、亚克力等, 由于它具有很好的透明性, 历来是飞机上的一种重要的结构材料。
关键词：有机玻璃,航空领域
参考文献
[1]曹立学.飞机维护基础 (第一版) .蓝天出版社.
金属有机材料的合成及性能研究 篇11
1 实验部分
1.1 试剂及仪器
二茂铁、甲苯、三氯化铝、盐酸、氯化亚砜、胆甾醇、石油醚等(所用药品均为分析纯或化学纯,有些试剂使用前经过常规纯化和干燥处理)。
90-2型恒温磁力搅拌器;SHZ-D(Щ)循环水式真空泵;Carlo Erba 1106型元素分析仪;(VERTEX-70)IR红外光谱仪,KBr压片;TG(N2)用美国TA仪器公司Waters LLC Q500型热分析仪定;带热台Eclipse80i 偏光显微镜;RE-52AA旋转蒸发仪;DHG-9247A型电热恒温干燥箱;X-4显微熔点测定仪;Avanci-D2X-200型核磁共振仪(DMSO为溶剂,TMS为内标)。
1.2 合成方法
1.2.1 二茂铁甲酸的合成
在干燥的四口烧瓶中,依次加入二茂铁10g(约0.05mol)、20mL甲苯,并搅拌使之溶解,然后通入CO2 15～20min至饱和。在30 min内,分批加入15g三氯化铝,并缓慢升温。投完三氯化铝,45～55℃时通气加压101k～202kPa保温反应。反应体系由黄色变为血红色,反应约3h后结束,将反应液缓慢倒入含有盐酸的冰水中(须缓慢进行,以防产物发生水解剧烈而迸溅),搅拌充分水解,分离后中和,甲苯萃取,精制干燥即得产品。产品经石油醚重结晶得黄色结晶粉末。收率60%。二茂铁甲酸熔点:207～209℃(文献[12]为210℃分解)。元素分析,实测值(计算值)%: C 75.91(75.84),H 5.75 (5.79)。IR ( KBr,cm-1) : 3105.25、817.00、1001.25、1103.01(二茂铁环上的C-H,单取代);1400.66,1108.45(环戊烷C-C));475.02(γ(-Fe-Cp));3238～2680(-COOH);1730.05(C=O)。1H NMR(δ, CDCl3):8.6(-COOH),4.71、4.44、4.02(m,9H,Fc )。
1.2.2 二茂铁甲酰氯的合成
于100mL三颈瓶中加入2mmo1二茂铁甲酸,30mL无水石油醚,搅拌下滴加0.3mL(4mmo1)SOCl2,室温搅拌30min。再加入2滴吡啶。通N2继续搅拌15min,然后缓慢加热至回流温度,反应至无HCl气体。将反应上清液慢慢转移至另一烧瓶,减压蒸除石油醚和过量的SOCl2。得到黄褐色液体,直接用于下一步。
1.2.3 二茂铁甲酸胆甾醇酯的合成
将上述所得的酰氯加入到装有甲苯的三口烧瓶中,然后加入略多于酰氯物质的量的胆甾醇,最后再加几滴吡啶,以除去HCl气体,加完之后冷凝回流24h左右,然后抽滤并用甲苯洗在旋转蒸发剩一些液体。用HCl将pH值调到1左右,抽滤所得的固体,重结晶得黄色固体,即为目标产物。产品经石油醚重结晶得亮黄色棱柱状晶体。收率为68%,二茂铁甲酸胆甾醇酯熔点:m.p.:185～187℃。元素分析实测值(计算值)%: C 83.58(83.56),H 10.40(10.42)。IR ( KBr,cm-1) :3101.37、815.00、1000.25、1105.25(二茂铁环上的C-H,单取代);1402.00、1105.52(环戊烷C-C));475.00(γ(-Fe-Cp));2980～2758、1708.79(C=O)。1HNMR(ppm):4.68、4.43、4.02(m,9H,Fc);5.38、1.0～2.5(m,33H,Ch)。
2 结果与讨论
2.1 产物谱学分析
从化合物的熔程和结晶情况看,所得产物具有很高的纯度。进一步经过元素分析、红外光谱以及核磁共振氢谱表征。其中从红外光谱可见,二茂铁甲酸具有宽而大的羧基振动峰(3238～2680cm-1)。产物进一步反应得到二茂铁甲酸胆甾醇酯,该化合物的红外可见宽而大的羧羟基振动峰消失,说明得到了该化合物的酯。从1HNMR谱图可知,最终产物出现了1.0～2.5ppm的胆甾醇特征位移值和4.68～4.02ppm二茂铁环的特征位移值,从此可以证明本实验合成了预期的目标产物——二茂铁甲酸胆甾醇酯。
2.2 材料偏光显微结构及热性能分析
2.2.1 化合物在不同温度状况下的偏光显微织构图
二茂铁甲酸胆甾醇酯在不同温度下(25.0℃、184.8℃、186.0℃、187.0℃、145.0℃、50.0℃)经带热台的偏光显微镜观测,其晶体形状及偏光显微织构图如图2。
由图2可见,该化合物在升温前25℃的情况下为黄色棒状晶体(a);随着温度的升高,当温度接近185℃时晶体开始熔化(b)-(c);187.0℃时完全转变为黄色液体(d);将样品降温,160℃左右开始出现彩色的条形或扇形物质(e),直到具有独特形状和斑斓色彩的图象充满视场(f)。推测认为是由于典型的胆甾醇衍生物随温度、气体浓度变化而发生形状和色彩的奇妙变化。关于该化合物是否具有液晶性能有待于进一步研究。
2.2.2 材料热重分析
取该样品重量:4.45mg;DTA量程:100uv;DTG量程:50mg/min;升温速率:5℃/min。化合物热重曲线如图3所示。
由图3可见,二茂铁甲酸胆甾醇酯熔点在186℃左右,在300℃以上才开始分解。在此过程中,300～350℃为分解吸热,350～430℃为分解放热阶段。二茂铁甲酸胆甾醇酯直到441.3℃时分解反应基本完成,此时化合物总重量损失了80.7%,所剩约20%为FexOy化合物,具体FexOy的组成应该是多种该金属氧化物的复合结构,这里暂不做详细研究。总的而言,从以上的热重说明:该化合物具有很好的热稳定性能,能很好的运用于高性能材料等领域。
3 结 论
合成了一类二茂铁与胆甾醇相结合的金属有机材料,经过元素分析、红外光谱、核磁共振等手段对化合物加以表征确定,并有效利用偏光显微镜、热重分析等仪器对所得产物进行研究,结果表明:二茂铁甲酸胆甾醇酯在特定温度下体现出奇特的色彩和形状,显示出胆甾醇的特征显微织构,同时由于该化合物中二茂铁的夹心面包结构使得此物质也具有良好的热稳定性能(300℃以上才开始分解)。综合材料的这些特殊的性质可见,该化合物在功能材料领域具有很好的应用前景。有关该系列化合物的合成和相关应用正在进行进一步研究。
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