功能高分子材料学 教学课件 作者李青山 3.ppt

润滑剂 增塑剂 偶联剂 加工助剂 改善聚合体系的流动性，提高磁粉的取向度和磁粉含量。 磁性材料的应用 在传统工业中的应用 磁性材料已经在传统工业的各个方面得到了广用。例如，如果没有磁性材料，电气化就成为不可能，因为发电要用到发电机、输电要用到变压器、电力机械要用到电动机、电话机、收音机和电视机中要用到扬声器。众多仪器仪表都要用到磁钢线圈结构。这些都已经在讲述其它内容时说到了。 生物界和医学界的磁应用 在医学上，利用核磁共振可以诊断人体异常组织，判断疾病，这就是我们比较熟悉的核磁共振成像技术，核磁共振已应用于全身各系统的成像诊断。生物体内应用，作为磁性纳米材料在医学领域中应用的终极目标，要求磁性纳米材料不仅具有良好的水溶性和生物相容性，同时还要具备表面功能性。利用磁性纳米材料表面功能基团与可识别病灶的功能(大)分子进行耦联，是实现磁性纳米晶体在疾病鉴别诊断中应用的最可行的手段之一。 军事领域的磁应用 飞机在飞行过程中很容易被敌方的雷达侦测到，从而具有较大的危险性，可以在飞机表面涂一层特殊的磁性材料－吸波材料，它可以吸收雷达发射的电磁波，使得雷达电磁波很少发生反射，敌方雷达无法探测到雷达回波，不能发现飞机，这就使飞机达到了隐身的目的。 有一种新型武器“电磁武器”的开发研究。电磁炮则是把炮弹放在螺线管中，给螺线管通电，那么螺线管产生的磁场对炮弹将产生巨大的推动力，将炮弹射出。这就是所谓的电磁炮。类似的还有电磁导弹等。 磁性材料的应用及发展前景 在通讯行业，全球数十亿部手机、可视电话都需要大量的磁性元件。 在IT行业，硬盘驱动器、CD－ROM驱动器、DVD－ROM驱动器、显示器、打印机、多媒体音响、笔记本电脑等也需要使用大量磁性材料。 在汽车行业，每年需要消耗大量的磁性材料。 在照明设备、彩电、电动自行车、吸尘器、电动玩具、电动厨房用具等行业，磁性材料的需求量也很大。 总之，全球每年都有数以百亿计的电子、电气产品需要使用磁性材料，在很多领域，甚至需要技术含量极高的核心磁性器件。 五、热功能材料 概述 随着温度的变化，有些材料的某些物理性能会发生显著变化，如热胀冷缩、出现形状记忆效应或热电效应等，这类材料称为热功能材料。 热功能高分子材料主要包括高温耐热材料耐低温材料，发热功能材料、蓄热、断热、热媒体、热形状记忆、红外线保温、蓄能保温材料等。 热功能材料与构成物质的分子间、原子间的作用力有关。金属是以外层电子作为自由电子靠金属键形成结晶的；无机物中硅、锗等靠共价键形成结晶；还有许多无机物靠离子键形成结晶。 低膨胀材料 低膨胀材料是热膨胀系数较小的材料，也叫因瓦（Invar）合金。 主要应用于精密仪器、标准量具等以保证仪器精度的稳定及设备的可靠性。 膨胀材料 定膨胀材料 定膨胀材料是指在某一温度范围内具有一定膨胀系数的材料，也称可伐（Kovar）合金； 主要用于与玻璃、陶瓷等材料相封接，要求与被封接材料的膨胀系数相匹配。 形状记忆材料 将具有某种初始形状的制品进行变形后，通过加热等手段处理时，制品又恢复到初始形状。 形状记忆合金 形状记忆聚合物 形状记忆陶瓷 形状记忆材料通常包括 热弹性马氏体形状记忆效应 将一定形状的记忆合金试样冷却到Mf点以下，对之进行一定限度的变形，卸去载荷后，变形被保留下来； 将变形了的试样加热到As以上，试样开始恢复，加热到Af点，试样恢复到变形前的形状。 常用形状记忆合金 形状记忆合金 镍-钛系 铜系 铁系 缺点：功能不如镍-钛系 优点：成本低、加工容易 优点：抗拉强度高、耐蚀性好、密度小、与人体有生物相容性 缺点：成本高、加工困难 缺点：功能不如铜系 优点：具有价格竞争优势 记忆合金的应用 将记忆合金制成在Af温度以上具有（a）所示形状铆钉，铆接时先将其冷却到Mf温度以下，这时合金处于完全的马氏体态很容易变形，略施加一点力将铆钉扳成（b）所示并插入铆钉孔（c），然后随温度回升到Af以上，铆钉回复到变形前的形状达到铆接的目的（d）。 形状记忆聚合物 形状记忆聚合物不同于马氏体相变，而是基于高分子材料中分子链的取向与分布的变化过程； 这种聚合物具有两相结构，即固定相和可逆相； 可逆相是能够随温度变化在结晶与熔融态间，或者在玻璃态与高弹状态间可逆转变的相，随温度的升高或降低，可逆相的结构发生变化，使之发生软化、硬化。 固定相则在工作温度范围内保持不变。 聚合物的形状记忆原理 两相结构： 固定相+可逆相 冷却 加热 冷却 加热 TTf(粘流态） 进行初次成型 TTg(玻璃态）使制成品变形，固定相分子链的缠绕确定了制成品的初次形状 TgTTf (高弹态），可逆相软化，施加应力 TTg