材料科学技术.ppt

第5节 复合材料 应用举例 体育器材往往在使用时变形较大，使用聚合物基复合材料制造体育用品，可充分发挥其高强度、耐疲劳和高弹性等特点，为提高运动成绩创造了条件。典型的有：聚合物基复合材料夹层滑雪板、撑杆跳高用的撑杆、射箭用的弓等，当然还有高尔夫球棒、网球拍、跳板、钓鱼杆等。 在医学方面，用玻璃钢代替钢制假肢在英国已有应用，玻璃钢假肢比钢制品轻 2/3，制造费用减少了1/4。此外，聚合物基复合材料作为颅骨缺损修补材料已在临床应用。有机玻璃和陶瓷制造牙齿、碳纤维增强有机玻璃制造齿龈等都比原来的材料要好。 玻璃纤维增强的聚合物基复合材料主要用于中小型船艇的船体，如渔船、游艇、汽艇、扫雷艇、巡逻艇等。如日本70 %的渔船采用玻璃钢制造，美国海军部在1960年代就规定，长度在 16 米以下的舰船全部采用玻璃钢制造。 美国用玻璃钢管代替 2000多米钢管输送苛性钾生产中的残液，质量减轻60 %，成本降低 1/3，寿命由原来的6-9个月提高到 2-5 年。 第5节 复合材料 三、先进复合材料 具有“三高一低”的性能 高强度 高模量 耐高温 低密度 应用： 航天领域－导弹的头锥、火箭的喷管 汽车工业－制造车身（比钢制轻60％）、底盘 第6节 纳米材料 一、概念及其发展 1.概念: 目前，普遍接受的定义为基本单元的颗粒或晶粒尺寸至少在一维上小于100nm，且必须具有与常规材料截然不同的光、电、热、化学或力学性能的一类材料体系。 第6节 纳米材料 2.纳米材料的发展： 第一阶段:(1990年以前)实验室探索 第二阶段:(1990-1994年)挖掘特性 第三阶段:(1994年以后)研究应用 纳米材料的研究最初源于十九世纪六十年代对胶体微粒的研究，二十世纪六十年代后，研究人员通过对金属纳米微粒的制备和研究来探索纳米体系的奥秘。 1984年，德国萨尔布吕肯的格莱特(Gleiter)教授把粒径为6nm的金属铁粉原位加压制成世界上第一块纳米材料，开创纳米材料学之先河。1990年7月，在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳米科学技术学术会议(Nano-ST)，标志着纳米材料学作为一个相对独立学科的诞生。 第6节 纳米材料 目前我国纳米技术的应用成了热门。据2001年6月的一项调查，国内已有323家纳米企业，其中，以“纳米”字样注册的企业57家，三十多条纳米材料的生产线，社会投入资金约30亿元。产业化效果还不太理想：这是由于许多纳米技术项目研发时间仅有一年左右，属启动阶段。 科研院所的纳米科技论文水平很高，潜心于后续的应用开发和技术支持显得力不从心。而大部分企业属于生产型，缺乏持续创新和应用开发能力，只能接受非常成熟的技术。二者接口的差异，导致纳米技术成果不能顺利转化。 虽然国内已建立了几十条纳米材料和技术的生产线，但产品主要集中在制备纳米粉体方面。市场上很多“纳米商品”还不是真正意义上的“纳米产品”，急需国家制定一个指导性的纳米技术准入标准。由于纳米材料特殊的性能，将纳米科技和纳米材料应用到工业生产的各个领域都能带来产品性能上的改变或较大的提高。 第6节 纳米材料 二、纳米材料特性 1.奇特的物性 2.扩散及烧结性能 3.力学性能 4.超塑性 第6节 纳米材料 三、几种典型的纳米材料 纳米颗粒型材料 纳米固体材料 纳米膜材料 纳米磁性液体材料 碳纳米管 第6节 纳米材料 纳米颗粒型材料也称纳米粉末，一般指粒度在100nm以下的粉末或颗粒。由于尺寸小，比表面大和量子尺寸效应等原因，它具有不同于常规固体的新特性。 第6节 纳米材料 用途：高密度磁记录材料、吸波隐身材料、磁流体材料、防辐射材料、单晶硅和精密光学器件抛光材料、微芯片导热基与布线材料、微电子封装材料、光电子材料、电池电极材料、太阳能电池材料、高效催化剂、高效助燃剂、敏感元件、高韧性陶瓷材料、人体修复材料和抗癌制剂等。 第6节 纳米材料 纳米固体材料通常指由尺寸小于15纳米的超微颗粒在高压力下压制成型，或再经一定热处理工序后所生成的致密型固体材料。 Fe-B纳米棒 第6节 纳米材料 纳米膜材料 纳米薄膜是指尺寸在纳米量级的晶粒（或颗粒）构成的薄膜以及每层厚度在纳米量级的单层或多层膜。 第6节 纳米材料 纳米磁性液体材料 磁性液体是由超细微粒包覆一层长键的有机表面活性剂，高度弥散于一定基液中，而构成稳定的具有磁性的液体。它可以在外磁场作用下整体地运动，因此具有其它液体所没有的磁控特性。 第6节 纳米材料 碳纳米管 碳纳米管，是1991年由日本电镜学家饭岛教授通过高分辨电镜发现的，属碳材料家族中的新成员，为黑色粉末状