高分子材料的应用前景篇1
【关键词】形状记忆；高分子材料；军事应用
1.形状记忆高分子材料简介
形状记忆高分子或形状记忆聚合物（Smp，Shapememorypolymer）作为一种功能性高分子材料，是高分子材料研究、开发、应用的一个新分支。它是在一定条件下被赋予一定智能高分子材料的形状（起始态），当外部条件发生变化时，它可相应地改变形状，并将其固定（变形态）。如果外部环境发生变化，智能高分子材料能够对环境刺激产生应答，其中环境刺激因素有温度、pH值、离子、电场、溶剂、反以待定的方式和规律再一次发生变化，它便可逆地应物、光或紫外线、应力、识别和磁场等，对这些刺激恢复至起始态。至此，完成记忆起始态固定变形态恢复起始态的循环。
1989年，石田正雄认为，具有形状记忆性能的高分子可看作是两相结构，即由记忆起始形状的固定相和随温度变化能的可逆的固化和软化的可逆相组成。可逆相为物理铰链结构，而固定相可分为物理铰链结构和化学铰链结构，以物理铰链结构为固定相的称为热塑Smp，以化学铰链结构为固定相的称为热固性Smp。王诗任等认为，形状记忆高分子实际上是进行物理交联或化学交联的高分子，其形状记忆行为实质上是高分子的粘弹性力学行为。他们根据高分子粘弹性理论建立了一套形状记忆的数学模型。总结来说，形状记忆机理可分为：组织结构机理、橡胶弹性理论、粘弹性理论。
2.军事材料特殊性分析
未来战争是高技术条件下的战争。不仅战场环境变得更加恶劣复杂，各种类型的雷达，先进探测器以及精确制导武器的问世，对各类武器和装备构成了严重的威胁。因此，不仅军事装备的质量要求一定可靠，而且，军事装备的再生性和快速制造能力也被提到了新的高度。
军事装备系统的可靠性（theReliabilityofarmamentssystem）是指军事装备系统在规定的时间内，预定的条件下，完成规定效能的能力。要求装备在特定的条件下长期存放和反复使用过程中，不出故障或少出故障，处于正常的使用状态，且能实现其预期效能。因此，军事材料必须拥有极强的性能和超长的工作寿命。军事装备的再生能力，指的是军事装备受到损坏后，能够迅速进行战场抢修的能力。战场再生能力是提高装备战斗力的重要组成部分。形状记忆高分子材料具有许多优异的性能，因此此类材料对于军事方面的贡献就十分明显。在前期制造方面，由于其快速恢复能力，可以在很短的时间内完成对零部件连接、整合，为战争赢得极宝贵先机时间。在对装备恢复方面，我们可以将记忆前的材料制造为较为规则，使用面积较小的部件，单一运输时可以减缩空间，从而提高运输效率，极大地提高了战场的再生能力。
3.形状记忆高分子材料在军事方面应用展望
目前，形状记忆高分子材料在军事方面的成熟应用主要体现在在战机的连接，加固，军事通讯设备，战争医疗设备等方面。
3.1战机接头连接
在军事战斗机上通常装有各种不同直径的管道，对于一些异径管接头的连接，形状记忆高分子材料可以大显身手。其大致工艺过程如下：先将形状记忆高分子材料加工成所要求的管材，然后对其加热使管材产生径向膨胀，并快速冷却，即可制得热收缩套管。应用时，将此套管套在需要连接的两个管材的接头上，再用加热器将已膨胀的套管加热至其软化点以上（低于一次成形温度），膨胀管便收缩到初始形状，紧紧包覆在管接头上。
3.2紧固销钉
在战斗机的制造工艺中，需应用大量的连接件进行连接。采用形状记忆高分子材料制作紧固销钉，将是战斗机制造业中的一项崭新工艺技术。
（1）先将记忆材料成形为销钉的使用形状；（2）再将销钉加热变形为易于装配的形状并冷却定型；（3）将变形销钉插入欲铆合的两块板的孔洞中；（4）将销钉加热即可回复为一次成形时的形状，即将两块板铆合固定。
3.3军事通讯设备
形状记忆高分子材料在军事通讯设备方面的应用同记忆合金比较相似。后者在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。而高分子材料通常具有很好的绝缘性能，因此在通讯设施中不需要导电的部件中，用形状记忆高分子材料代替，以获得我们预期的目标，从而提高部队的携带能力。
3.4军事医疗设备
在需要单兵作战的特殊场合，由于单兵的辎重，装备等携带能力的限制，需要在有限的或体积下携带比较充足的医疗设施，从而为军人的生命恢复提供必要的保障。利用低温形状记忆特性的聚合物聚氨酯、聚异戊二烯、聚降冰片烯等可以制备用作矫形外科器械或用作创伤部位的固定材料，比如用来代替传统的石膏绷带。方法有2种：一是将形状记忆聚合物加工成待固定或需矫形部位形状，用热水或热吹风使其软化，施加外力使其变形为易于装配的形状，冷却后装配到待固定或需矫形部位。再加热便可恢复原状起固定作用，同样加热软化后变形，取下也十分方便；二是将形状记忆聚合物加工成板材或片材，用热水或热吹风使其软化，施加外力变形为易于装配形状，在软化状态下装配到待固定或需矫形部位，冷却后起固定作用，拆卸时加热软化取下即可。形状记忆材料与传统的石膏绷带相比具有塑型快、拆卸方便、透气舒适、干净卫生、热收缩温度低、可回复形变量大的特点，可望在矫形外科领域及骨折外固定领域得到广泛应用。
4.结束语
目前，对形状记忆材料的研究才刚刚开始，尚处于初级阶段。形形状记忆高分子材料虽然具有可恢复形变量大、记忆效应显著、感应温度低、加工成型容易、使用面广、价格便宜等优点，但尚存在着许多不足之处，如形变回复不完全、回复精度低等。因而，在形状记忆高分子材料的分子设计和复合材料研究等方面，还有待于进一步探索。另外，应根据现实需要开发新型的形状记忆高分子或对原有的形状记忆高分子有针对性地进行改性。因此，在今后的研究工作中，应充分运用分子设计技术及材料改性技术，努力提高材料的形状记忆性能及综合性能，开发新的材料品种，以满足不同的应用需要。另外，还应注重新材料的实际应用，早日形成工业产量，为我国的军事建设及各项国民经济建设服务。
【参考文献】
[1]张福强.形状记忆高分子材料.高分子通报，1993，（1）：34-37.
[2]石田正雄.形状记忆树脂[J].配管技术，1989，31（8）：110-112.
[3]王诗任，吕智，赵维岩，等.热致形状记忆高分子的研究进展[J].高分子材料科学与工程，2000，16（1）：1-4.
高分子材料的应用前景篇2
关键词：机械材料；铝合金；等温淬火球墨铸铁；纳米材料
Doi：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.237
1引言
随着国内外机械工业的飞迅发展，机械材料的市场需求大大提升。性能好运用广泛的机械材料市场发展迅速，例如：铝合金、纳米材料等，都有很好的市场前景。
2几种机械材料
2.1铝合金
（1）铝合金的性能。铝合金密度低，强度比较高，接近优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
（2）铝合金在机械方面的运用。铝合金的运用十分广泛，尤其是运用于各种机械类零器件，各类飞机、人造地球卫星和空间探测器都是以铝合金作为主要结构材料，例如：发射“阿波罗”号飞船的“土星”5号运载火箭。
（3）铝合金的市场前景。近几年，随着市场竞争优胜劣汰机制作用的进一步发挥，中国铝合金工业在总量快速增长的同时，内部结构也发生了明显的变化，产业开始逐渐走向成熟。目前，中国铝合金型材工业已经跨越了以数量增长为特征的初级发展阶段，初步进入了以提高产品内在质量、丰富产品种类、依靠综合实力参与市场竞争的新阶段。
2.2等温淬火球墨铸铁（aDi）
（1）等温淬火球墨铸铁（aDi）的性能特点。等温淬火球墨铸铁（aDi）是一种高性能的金属材料，它是由优质球墨铸铁经等温淬火热处理后获得的，具有良好的综合力学性能，是铸钢、铸铝、焊接件和锻钢件的理想替代材料。
（2）等温淬火球墨铸铁（aDi）的在机械方面运用。依据目前国内aDi的生产状况，可将产品大致分为以下几大类：1）普通耐磨件。此类产品多用于矿山、建筑、农业等抗磨零件，主要利用其高硬度、高抗磨性并且具有较好的冲击韧度；2）机械承载构件。此类产品多用于汽车、农业机械等要求耐磨及冲击韧性的零件。主要发挥了aDi高强度、高耐磨性，零件质量与抗拉强度比值低等性能特点；3）高性能、高精度要求且为大批量生产，要求稳定性好的重要构件。
（3）等温淬火球墨铸铁（aDi）的市场前景。aDi材料由于具有优良的综合力学性能，成为2l世纪人们关注的热点材料。目前，在国内aDi正被工程设计人员所认可，aDi的生产技术已被部分热处理人员掌握，国内aDi热处理专用炉的开发以及国际先进等温热处理炉的引进，可以断定aDi的生产技术水平将逐步提高，应用领域将不断拓宽，产量将大幅增长。汽车工业是国外aDi应用的主要部门，2010年至2015年，我国汽车产量从年产1826.47万辆增加到2450万辆，汽车产量的高速增长，为aDi的应用提供了广阔的潜在市场。
3新型机械材料：纳米材料
纳米材料不仅是一种机械材料，它更是影响着各行各业，是当今世界上运用很广的一种热门材料，是世界各国材料研究的焦点。纳米材料的性能优于一般的材料，从而使其在机械工业中具有广阔的市场应用前景。
对纳米材料的结构特性、性能特点、运用及市场发展前景进行如下分析：
3.1纳米材料的结构特性
（1）纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大，这使得粒子发生性质上的改变；（2）随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质；
3.2纳米材料的性能特点
（1）高韧性、高硬度、高强度是纳米材料得到广泛发展的前提原因。当纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅度提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位，同时加快了机械工业的发展；（2）利用纳米粒子的隧道量子效应和库伦堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点；（3）纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值。这也使得纳米材料在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能运用方面有其广泛的市场前景；（4）纳米粒子的粒径远小于光波波长，由于量子尺寸效应，使得纳米材料也可以运用于红外线感测器方面。
3.3纳米材料在机械工业方面的运用及市场发展前景
很多研究都表明纳米材料将会给世界工业带来巨大的变化，而且我国政府已经明确提出了将新材料和纳米技术的进展作为“十五”规划中科技进步和创新的重要任务。这些年我国也在为研究纳米材料不断努力，现在纳米技术运用于且便利于机械工程的不同方面，例如：微型纳米轴承；纳米分子电动机；微型机器人等等。
自从1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议上，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支开始，纳米技术便一步一步进入人们的生活。而且纳米技术运用到机械方面尤其是微型机械技术已经成为21世纪研究的核心技术，纳米材料在机械工程中改变甚至颠覆了传统模式的运转，显示了其强大的科技含量。对于这些我们仍需深入研究，以便纳米技术更好地服务于国内机械工程领域，带动国内机械工业的发展。
4总结
随着经济发展的不断加快，机械材料的市场逐渐打开，机械材料也越来越受到人们的关注，特别是像纳米材料这类新型机械材料，给机械工业带来了巨大便利。相信在不断研究与探索下，机械材料会给人们的生活带来更大的变化。
参考文献：
[1]边泊乾，王绍勤.等温淬火球墨铸铁（aDi）在国内市场的机遇[J].2008全国耐磨材料暨水泥矿山应用技术交流会.
[2]夏勇译，曾艺成校.等温淬火球墨铸铁（aDi）在中国内市场的机会[J].中国铸造装备与技术，1006-9658（2006）01-4.
高分子材料的应用前景篇3
关键词：竹；绿色建筑；绿色材料；景观建筑
1、引言
随着我国林业政策的调整，天然林的禁止采伐，生态公益林的保护，退耕还林战略的实施，使得木材资源紧缺的问题日益突出。同时，大量砍伐森林使自然环境的生态平衡受到严重威胁，水泥、钢材等建筑材料的生产又需耗费大量的资源和能源。因此，开发出一种节能、环保、健康的绿色建筑材料己势在必行。
2、绿色建筑的发展
现如今，“绿色建筑”“绿色材料”“可持续发展”等名词、概念在建筑界不仅成为一种时尚，而且确实己成为建筑学科发展的前沿。绿色建筑是以绿色经济为基础，绿色社会为内涵，绿色技术为支撑，绿色环境为标志建立的一种新型建筑。它最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，达到与自然和谐共生。
当然，绿色建筑离不开绿色建材的支撑。就竹材而言，它具有良好的使用性能，对资源和能源消耗小，对生态环境污染小，可再生利用率高或可降解循环利用率高，在材料的制备使用废弃及再生循环利用的整个过程中，都与环境协调共存。
3、竹材资源及自身特性
竹构景观建筑既环保节能又美观，这取决于竹材的优质特性，主要有以下几点：
（1）资源丰富。世界的竹林面积为2200万hm2，1200余种。中国是世界上最主要的产竹国，竹类种质资源、竹林面积、蓄积和产量均居世界首位。
（2）生长周期短。竹子是世界上生长最快的植物，最快的每天能生长lm，4～6年成材。生生不息，用之不竭。
（3）耐久性好。竹材中的纤维素和木质素都是有机高分子聚合物，组成“天然复合材料”，这些“双聚复合材料”在一定条件下有较好的耐久性。
（4）天然韧性强。即使未经加工，竹子借助纤维组织，其纵向抗拉伸强度是中碳钢的5～6倍。如遇到地震，竹材建筑吸收的地震力也相对较少，即使在强烈的地震中整体结构出现变形，也不会散架或垮塌。
（5）节能环保。相同面积的建筑，竹子与混凝土的能耗比为1/8，与钢材的能耗比为1/50。与木材和其他人工材料相比，竹材没有辐射。使用竹材替代木材做建筑材料，可节约更多森林资源，延缓地球变暖。
（6）文化内涵丰富。在与产地人民衣食住行及审美意趣的长期融会塑造中，竹子凭借其独特的美学特征，逐渐成为聚集当地精神文化的物质载体，形成具有浓重的文学和美学、宗教和民俗、生活和乡土气息特点的“竹文化”。
4、“竹构”的现代景观建筑
目前学术界广义上将所有与景观设施及环境艺术相关的内容，如栽植铺地、叠石理水、小品建筑等，统称为景观建筑。就本文而言，所指的景观建筑仅仅是小品建筑范畴。由于新技术的发展与应用，竹构景观建筑超越传统建筑材料限制的条件，设计形式上有了新的元素。
4.1“竹构”概念的本质
“竹构”是指运用竹材的各种特性作为框架或表皮结构，应用于绿色建筑设计以及相关实践活动。绿色建筑层面上，考虑到竹材本身的建造或加工特点，特别是其过程中能表现出的绿色环保的现实意义。
4.2竹构景观建筑分类
竹材作为建构本体的应用，直接用作建构的结构和其他主要构件，既强调了它的结构特点，又协调融合材料与环境的联系。根据用途大致将竹结构分类为：竹顶棚结构；竹桥结构；竹屋架结构；竹框架结构；竹拉索结构；竹空间结构。
4.3竹构景观建筑的原则
绿色建筑的思想观点的指导下，竹构景观建筑应具有以下四个基本原则：
（1）可持续原则。竹林的永续经营提供源源不断的竹材资源，不同品种可利用在不同建筑的竹构部分，并且废旧和被更换的材料也可重利用。
（2）兼容性原则。吸取效率更高的材料与竹材配合使用将提高使用效率，且带来“竹构”的多样性，对丰富“竹构”的设计产生最积极的意义。
（3）可逆性原则。竹材本身耐久性不高，竹构部件需要可拆卸修补，强调最小破坏和可修补错误的方式。有试验性风险的竹构建筑，一旦在建造过程或在未来的评价中有负面的论证，也因为其建构成本低廉和建构方式简单可及时更改设计。
（4）健康舒适原则。追求适宜的使用环境，建筑空间既益于人类身体健康，又具有美学价值。
5、现代竹构景观建筑案例
5.1广东十字水景观桥
广州南昆山十字水度假酒店掩映在竹林问，其中许多建筑采用了竹结构。由哥伦比亚建筑师SimonVelez设计的竹桥是其中的代表性建筑。竹桥所用的主要建筑材料就是采自南昆山所盛产的毛竹，它集合了新型竹结构建筑技术、流线型的外形、精密的发散性的多维杆光束结构、原始生态的设计理念。其中，双层大拱的交错连接起主要的支撑作用，竹与混凝土基座的连接用金属构建作为中间联系，用于防止竹节爆裂。
5.2越南河内“竹之翼”
“竹之翼”位于越南河内附近，由v0trongnghia设计。它的创作灵感源于自然，采用了翱翔于自然景观的鸟翼形状，构造不用任何垂直立柱，节省出12m的用地空间，独特而别致，用来举办婚宴，音乐会和庆典等。顶棚计成羽翼的形状有一个好处：使室内通风，尽最大可能减少了空调的使用，低碳环保。还有深入的屋檐，露天的水池，使人们感觉就像住在大自然的怀抱里。该设计的目的是研究竹子，并挖掘它作为建筑材料而不止是装饰材料所能创造出的潜在空间，所以该建筑没有采用任何钢制或人造建筑材料，是纯天然的竹结构。
高分子材料的应用前景篇4
建筑材料在建筑物中发挥着重要的作用，其在正常工作的状态下，当然要具有一些特殊性质，诸如承压能力，防热、防高温、防冻、防雨水等重要性质。一般情况下，建筑材料的性质主要表现在以下这些方面:
(l)材料的组成结构与性质。从物理分子角度来讲，不同材料，其化学组成不同，组成材料的微观分子或原子组成、构造也不同，这也就从根本上决定了不同材料的各类性质有很大差别。
(2)材料的结构状态与基本参数。同一种材料在不同的温压条件下，也会显示出不同的微观结构和宏观状态，衡量其性质的各项参数也就不相同，可以说，材料各项基本参数是其温压的函数。
(3)材料的力学性质。不同材料的力学性质不同，所表现出来的材料受力变形程度、材料强度、材料脆性和韧性、材料硬度与耐磨性等性质均不同。
2不同建筑的特点及其在景观中的应用
(1)石材特点及其在景观中的应用
石材是最传统最古老的的建筑材料之一，具有强度高、耐高温、稳固性强、观赏价值高和来源广泛等优良特点。不同石材因其性质不尽相同，在景观设计和建造中发挥着完全不同的作用。如一些抗腐蚀性强、观赏价值高的石材被用来砌筑水池、水渠和其它蓄水、水下观赏建筑;一些表面光滑、质地较轻、容易摩擦的石材被用来建造石凳、石椅等;一些较薄透明性好的石材则被罩在灯具外面，当灯光亮时，营造出或柔和或浪漫或神秘的氛围;此外一些色泽精美、形状奇特的石材也常被置于景点中成为了景观的一个重要组成部分。
(2)砖特点及其在景观中的应用
砖是以粘土为原料经成型、千燥、焙烧所得的产品，具有质地较轻、颜色多样、吸水性较好等优良特性。景观设计师和建造师也根据砖的性质、形状等不同发挥其优势特性，建造出不同的景观建筑。如用有孔的砖砌筑的墙，不仅可以用较少的材料来提供有效的隔离与遮蔽，还会创造出有趣的空间和光影变化;用质地紧密的砖砌作挡土墙;用颜色温和的砖砌筑人行道;用刚性较强的砖修筑道路等。
(3)玻璃特点及其在景观中的应用
玻璃是以石英砂、纯碱、石灰石等作为主要原料，并加入某些辅材料(包括助熔剂、脱色剂、着色剂、乳浊剂、澄清剂等)，经高温熔融、成型、冷却而成的具有一定形状和固体力学性质的无定形体(非结晶体)。除了按照使用功能分类外，在材料业界通常按照建筑玻璃的制造方法来分类。将建筑玻璃分为平板玻璃、深加工玻璃、熔铸成型玻璃三类。根据性质不同，玻璃被用来建筑不同景观。如用刚性较强的玻璃建造桥梁，用透明玻璃建造桥面，用钢化玻璃和夹丝玻璃建造护板除此之外，玻璃还可被用来建造透光座椅、水池、玻璃花池等建筑。
(4)金属特点及其在景观中的应用
高分子材料的应用前景篇5
【关键词】非晶态合金；金属银；制备工艺；合金性能；银饰品
0前言
由于科学技术的飞跃发展，新兴材料不断得到开发和应用，非晶态合金，因其在结构上不同于晶态金属而具备的优秀的磁学、力学、化学及光学性能，从而被广泛应用于生产生活当中。今天，我们可以大胆设想，“是否可以制备出一种新型材料应用于市场上的贵金属饰品中，既保证银首饰中银的纯度，又使其拥有突出稳定的性能远超目前市面上的产品”。本文通过分析目前制成的含金属银的非晶态合金的性能，并将其应用到产品上，从而畅想新材料加工银饰品的前景。
1银
1.1银饰文化
金属首饰的历史源远流长，自古以来，银饰有着广泛的社会背景和民族普遍性，形成了具有中华特色的银饰文化。相对于现代银饰而言，现代银饰的用途已经超越了传统的实用、美化和收藏价值，更多的偏向于情感表达和个性追求的首饰出现[1]。除了上述所说的实用功能，收藏功能（老银饰），装饰功能，社会功能，文化内涵功能之外。更重要的是，银离子有很强的杀菌作用，热传导性能，吸收毒以及保鲜作用。
1.2银饰危机
进入20世纪90年代以来，K金以及K金镶嵌红宝石、蓝宝石、钻石、翡翠为主的首饰，开始大量面市，由于优质的外观、性能及合理的价格，其发展势头迅猛。可以预测，随着新时代的到来，金属首饰的概念将得到重新定义，金属首饰的概念将覆盖贵金属首饰让首饰脱离奢侈品的角色，正式成为人们生活中的必需品[2]。由此可大胆臆想一下，难道我国的“传统银饰文化”就真的要从此退位让贤了么？
1.3提出化解危机的设想
银饰品虽然没有珠宝玉石的绚丽多彩，黄金、铂金的昂贵，但自有一份天真与朴素，而且价位相比起来较为适中，适合广大消费群。在这里，作者设想：可否不脱离传统贵金属材料的成分，保持银含量的纯度，运用新技术，新的制造工艺只改变原有的成分结构，从而改善银饰材料性能，使其拥有更为明亮的光泽度，更高硬度，更高的塑韧性，这样，即保证了银饰的收藏价值又提高了银饰的实用功能。为金属首饰的设计拓展空间，为金属银首饰的发展提供广阔的前景。
1.4分析银饰的纯度与性能局限性
银饰成分：银为主胎体，补口材料为铜，锌，锡等便宜的金属熔制的辅料[3]。
银的晶体结构：晶胞为常见金属晶体结构中的面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子。
银饰品的种类有很多，作者主要就以下列举的这几种银首饰类型进行分析，找出所存在的问题，探究原因。
足银饰品：由于它的硬度不够，制作成首饰后容易变形，且容易磨损和氧化变黑，所以现在较少厂家直接拿它来做首饰。
925银饰：现在市面上出售的925银大部分产品都是素银首饰，美中不足的是素银在空气中比较容易氧化，变的光芒尽失。
800银饰品：由于银的纯度太低，颜色较差，所以厂家也很少用它来做饰品。
银合金饰品：银含量过低，称之为含银饰品或称为银合金饰品。
镀银饰品：终究银含量过低不存在收藏价值。[4]
可以看出，性能与银含量之间是存在矛盾的。对于银饰的改良，作者的设想具有合理性。
2非晶态金属
2.1非晶态金属性能
非晶态金属和非晶态合金的原子呈无序排列，因而不存在晶态合金中的空位、位错、晶界及层错等缺陷，这一特性使其不仅具有优异的耐腐蚀性、高硬度、高强度、高疲劳抗力、高耐磨性、屈服时完全塑性、无加工硬化现象，而还表现出优良的软磁和硬磁性能以及超导特性等[5]。与晶态合金相比，非晶态合金在物理性能、化学性能和机械性能几方面都发生了显著的优越的变化。
2.2我国制备技术发展现状
我国涉足非晶态合金较晚，但发展很快，于2000年建成的千吨级非晶带材生产线，已成功喷出了220mm的非晶带材。但由于到目前为止我国及世界对多块状非晶的研究还是比较少，所以制备出的非晶态金属多以“带、薄、小”见长。
3结合
3.1畅想非晶态金属银
“畅想”的实现需要现代社会先进的技术支持，从上文可知，我们已经认识到非晶材料具有晶态材料所无法比拟的优异功能，是一种新型材料。银是一种晶态金属，那么，银饰是否也可以通过制备工艺将金属晶态银制备成非晶态金属银，从而解决传统银饰本身材料存在的不足。又由于目前所生产的非晶态合金基本都是带材。饰品恰恰满足这一点，所以这一想法是合乎情理的，也可能是未来银饰材料发展的新方向。
3.2困难点――制备工艺
结合的困难点就是材料的制备技术。
我国制备技术发展现状的局限性以及现有首饰材料的非晶态合金制备成品也罕有。仅存在新型金属首饰材料，“斯斑金”，利用贵金属与其他金属（主要是al）形成合金材料时，发生相变，形成光栅衍射效应，使金属首饰带有斑斓闪烁的光学现象；非晶态金合金，au-Si及au-Ge，并在其中掺入稀土元素，可形成高强度、高硬度，色调美丽的金属合金材料。除此之外，非晶态金属在首饰材料上的应用还存在较大局限性，主要体现在制备工艺上。在医疗卫生领域，以银元素为基体的抗菌功能材料让我们意识到银的特性所作用于人类健康生活的例子屡见不鲜，其还多运用于电力、电子等电力电气行业以及军事化工行业。
3.3非晶态金属银在银饰上的前景
非晶态金属（合金）有着广阔的应用前景，是21世纪发展非常看好的特殊金属材料。日本科学家称之为梦寐以求的新材料。它对于节约电能、钢铁防腐蚀、耐磨元件、化工催化反应、航空和兵器等方面的发展有着突出的贡献。目前，人们正致力于大块非晶合金的研究开发。相信不久的将来，非晶态合金（向非晶态金属中添加类金属含量以及引入原子半径大的原子，都是有效地增加非晶态金属稳定性的方法，此非晶体称为非晶态合金[6]）一定象目前使用的金属构件（零件）那样广泛地应用在各行各业中。
在本文所论述的银饰方面：脱离传统贵金属材料的禁锢，采取非晶态金属材料，突出首饰的保健性能，保值功能，装饰功能以及拓展金属首饰设计的空间，将为金属首饰的发展提供广阔的前景。
4结束语
金属首饰在人类首饰文化历史中占据重要的地位，随着现代人类生活方式的变化，对金属首饰材料的发展将提出了更高的要求。利用先进的技术和设备，设计新型的金属首饰材料，使金属首饰材料逐步走向多元化、系列化、健康化，为金属首饰的个性化、艺术化、创新化的发展，打造坚实的基础。在工业设计专业方面，了解新型材料与技术，是产品设计的基石也将拓宽产品设计的道路。
【参考文献】
[1]陈国玲.论传统银饰和现代银饰的融合发展[J].中国地质大学学报，2010.
[2]于海燕.金属首饰材料的现状分析及发展趋势探讨[J].科技创新导报，2009（11）：86-89.
[3]黄云光.首饰制作工艺学[m].上海：上海地质大学出版社.
[4]那宝成，李祥虎.银饰品漫谈[J].彩宝饰界，2015：86-89.
高分子材料的应用前景篇6
关键词：高分子材料可降解生物
1、前言
现代材料包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料三大类。20世纪后，合成高分子材料的研究迅速增加，给人们生活带来了巨大的便利。随着高分子材料在各个领域的大量应用，废弃的高分子材料对环境的污染已成为世界性的问题。治理白色污染和寻找新的友好型非石油基聚合物是当前全球关注的问题。生物降解材料正是治标又治本的有效途径，也是我国可持续发展的需要。
2、生物降解机理
高分子材料的降解分为光降解与光学化降解、机械化学降解、热降解与热学化降解、臭氧引发降解、离子降解、辐射分解降解以及生物降解等。生物降解是指高分子材料通过溶剂化作用、简单的水解或酶反应，以及其他有的机体转化为相对简单的中间产物或小分子的过程。
高分子材料的生物降解过程可分为以下4个阶段：水合作用、强度损失、物质整体化丧失和质量损失。依靠范德华力和氢键维系的二次、三次结构的破裂而引发的高分子水合作用以及可能因化学或酶催化水解而破裂的高分子主链使高分子材料的强度降低。对交联高分子材料强度的降低，可能由于高分子主链、外悬基团、交联剂的开裂等造成。高分子链的进一步断裂会导致分子量降低和质量损失。最后分子量足够低的小段分子链被酶进一步代谢为二氧化碳、水等物质。总之，生物的降解并非是单一机理，而是一个复杂的生物物理、生物化学的协同作用，还是一个相互促进的物理化学过程。目前为止，除了生物降解外，高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。
3、生物可降解高分子材料的应用
生物可降解高分子材料的应用范围很广，可用于农业、园林、水产以及装潢、包装、卫生、化妆品等领域，由于成本等因素，目前研究多集中在生物医疗工程领域。
3.1农业、园林、土木等用材
农业、园林、土木等用材包括苗圃用膜材、树根包装袋、防草用地膜、多功能卷材、坡面防护绿化卷材等。各种膜材和功能片材的使用时间不同，有的要求1个季节，有的最少要求1-3年，例如：在树苗培植的几年时间里，用于植树方面的材料最终慢慢降解回归土壤.目前，一些先进的农业国家不断投资建造以家畜粪或农业废弃物为原料的堆肥生产装置，农用等可降解塑料也可通过这些装置回归自然.
3.2装潢、卫生、生活、杂品
装潢、卫生、生活、杂品、医疗用材包括地毯垫布、包装袋、壁纸、帽子、内衣、餐巾纸、桌布、茶叶袋等等。以上大多数都是一次性用品，用后掩埋或燃烧均无毒气产生，还可以与其他有机废弃物一起变为堆肥，回归自然。值得一提的是，一些具有生物体适应性的生物可降解高分子材料，可以广泛地应用于与生物体相接触的地方，今后还将研究出更广泛的用途.例如：一种称为“自由树脂”的材料，能在60℃热水里化成一团软泥，可以加工成各种形状的装饰品、玩具、文具等。冷却后，有足够的强度并长期不变形，再加热后又可以形成新的造型。
3.3包装工程中的应用
在包装行业中，高分子材料的应用越来越多，但是大量废弃的包装材料给环境造成了巨大污染。仅靠减少使用量是不能根本地解决问题的，采用降解性高分子才是可行的办法。目前，各种包装材料中聚乳酸具有最大、最有潜力的应用市场。聚乳酸的阻气阻水性、可印刷性及透明性良好，并且其基本原料乳酸是人体固有的物质之一，对人体无毒无害，在食品包装市场上有很大的前景。
很多大公司都看好这种新型的环保材料。可口可乐公司在盐湖城的冬奥会上用了50万只聚乳酸塑料制成的一次性杯子，这些杯子只需40天就可在露天的环境下消失得无影无踪。
3.4生物医学领域
生物可降解材料在医学领域上的应用原理是在机体生理条件下，通过水解或酶解，从大分子的物质降解为对机体无损害的小分子物质或者是小分子物质在生物体内自行降解，最后通过机体的新陈代谢完全吸收和排泄出去，对机体不产生任何毒副作用。生物降解材料已被广泛用于人造皮肤、缝合线、体内药物缓释剂和骨固定材料等外科手术中。聚丙烯、尼龙及聚酯纤维等合成纤维制成的医用缝合线不能被机体吸收，会产生排异的现象，而且在伤口愈合后还要进行再次手术才能去除。采用聚L-丙交酯（pLLa）、聚乙交酯及其共聚物等制成的外科缝合线，可在伤口愈合后自动降解并被生物体所吸收，无需拆线，现已商业化。用生物可降解的高分子材料制成的人造皮肤可应用于治疗烧伤换皮等场合。另外，在治疗过程中还可将抗生素类药物及骨生长调节蛋白、骨生长因子等植入材料中，可以防止感染并促进骨愈合，控制药物在体内的释放速率，使药物在体内能够保持有效的浓度，减小或消除副作用，尤其是在植入或附于病区时，则更能显示其优越性。微胶囊技术在控制药物定时释放、增加药物的稳定性、降低药物毒副作用和有效利用率等方面具有积极意义。
4、生物可降解高分子前景展望
目前，生物降解聚合物的开发与应用还存在一些问题，国内外普遍承认，降解塑料比同类现行塑料的产品价格要高许多。聚合物的降解性必然会损害产品的持久性，也会在一定程度上降低它的力学性能，从而限制生物降解聚合物的应用范围。尽管如此，随着环保法规的完善和人们环保意识的增强，生物降解聚合物市场继续增长，尤其是在包装材料、塑料薄膜、医用材料等领域的应用。然而就目前研究的成果而言，欲使其普遍使用仍需经过较长的时间。开发低成本、具有降解时控性和高效性的生物塑料是这一领域以后研究的主要方向。
高分子材料的应用前景篇7
关键词：插层复合复合材料层状无机物电导率
一、聚合物/层状无机物复合材料的研究状况
聚合物复合材料是以聚合物为基体，无机物以纳米尺度（小于100nm）分散于基体中的新型高分子复合材料。与传统的复合材料相比，由于纳米粒子带来的纳米效应和纳米粒子与基体间强的界面相互作用，聚合物复合材料具有优于常规聚合物复合材料的力学、热学性能。目前，聚合物复合材料的研究成为当前材料科学研究的热点和前沿课题，具有重大的科学意义和广阔的应用前景.聚合物/层状硅酸盐复合材料是目前研究最多、最有希望工业化生产的聚合物纳米复合材料。
1.聚合物/层状无机物复合材料的特点
1.1填料用量远远少于普通复合材料；
1.2具有优良的热稳定性及尺寸稳定性；
1.3优良的力学性能、高的阻隔性；
2.聚合物/层状无机物复合材料的制备方法
用于制备聚合物/层状无机物纳米复合材料的方法主要有三种：
2.1单体嵌入到无机物夹层中，在外力作用如氧化剂、光、热、引发剂或电子作用下发生聚合；
2.2主体材料强有力的氧化还原特性使嵌入与聚合原位同时发生，也自动聚合；
2.3溶胶-凝胶法，在聚合物溶液中形成层状无机物，共沉淀干燥后得到嵌入纳米复合材料。
3.聚合物/层状无机物复合材料的应用前景
3.1高性能有机改性陶瓷
层状硅酸盐嵌入聚合物，可降低陶瓷的固化烧结温度，且韧性大大提高。如在层状硅酸盐中嵌入丙烯腈，在其夹层间聚合得聚丙烯腈，在高温下，聚丙烯腈经烧蚀可转化为碳纤维，从而得到分子水平分散的碳纤维增韧陶瓷。
3.2导电材料
在层状无机物的夹层中嵌入导电聚合物，可制得导电复合材料。
3.3发光或变色材料
聚合物ppV和moo3分别是有机电致发光和无机电致发光变色材料，二者形成的复合材料，不但兼有各自的优点，而且改善了加工性能。
聚合物/层状无机物复合材料还可用于分子增强剂、光学材料等，总之聚合物/层状无机物复合材料结合了有机高分子材料的易于加工、韧性好和无机物的刚性、尺寸稳定性强等优点，应用十分广泛，有着广阔的应用前景。
二、聚合物/层状无机物复合材料的制备
本实验选用聚乙烯醇和无机物高岭土作为试验用聚合物和层状无机物。采用聚合物水溶液插层，聚乙烯醇可以从水溶液中直接插层到高岭土的层间，并形成强的氢键，因此而减弱了高岭土层间结合力，层间小分子迅速分解产生巨大的推力使其层间剥离，得到纳米复合材料。此法的特点是：水溶剂对高岭土具有一定的溶胀作用，有利于聚合物插层并剥离高岭土片层，插层条件比其他方法温和，水基插层既经济又方便。
1.实验药品
聚乙烯醇（pVa）工业品市售
高岭土工业品市售
焦磷酸钠分析纯上海试剂二厂
工业酒精工业品市售
2.实验仪器
DDS-11a型电导率仪上海雷磁新泾仪器有限公司
电子恒温水浴锅上海金桥科析仪器厂
KD-50万能电子拉力实验机深圳凯强利电子股份有限公司
电子显微镜
3.样品的制备
将配方量的聚乙烯醇和蒸馏水加入反应器，在100℃下搅拌溶解，将配方量的高岭土、焦磷酸钠（分散剂）和蒸馏水在研钵中搅拌研磨配制成乳液。待反应器中的聚乙烯醇完全溶解后，将配制成的高岭土乳液在100℃、高速搅拌下加入反应器中，并持续搅拌1h，使高岭土完全分散在聚乙烯醇中。将产物倒入烧杯中，测定其电导率并在玻璃或瓷片上流延成膜。将此膜在常温下干燥24h，得到半透明状薄膜。
4.测试与表征
4.1电导率的测定：先用DDS-11a型电导率仪测出标准样（纯的聚乙烯醇溶胶）的电导率，再比较各组样品（溶胶状态下）电导率与标准样之间的偏差，计算得出电导率。
4.2拉伸强度的测定：将制得的样品薄膜裁制成一定尺寸，在75℃下干燥1h使其失水干燥，在拉伸实验机上测定其拉伸强度。
4.3X-射线衍射测试。
4.4光学显微镜测试。
三、实验结果与讨论
1.高岭土含量对样品电导率的影响
对于聚乙烯醇/高岭土复合材料，人们最关心的是高岭土是否以纳米尺寸分散于聚乙烯醇基体中；分散是否均匀；它具有那些特性；它的应用前景如何；下面就上述问题研究的结果进行讨论。
表1高岭土含量对电导率的影响
从表1可以看出溶胶状态下样品电导率随高岭土含量的增加而增大，这是因为在溶液中高岭土自身表面带有电荷，增大其含量电荷数也会增多，电导率必然会有所提高，但提高幅度不是很大。而且可以看出蒸馏水含量对电导率影响很小。
2.高岭土含量对样品抗拉强度的影响
表2高岭土含量对抗拉强度的影响
从表2可以看出在高龄土含量小于10%时，，样品的抗拉强度与屈服强度都比空白样有明显提高。这是因为在高龄土含量小于10%时出现纳米效应是其强度提高，力学性能有很大改善。从表中还可以看出在75℃下加热后，其抗拉强度有很大提高，这是因为加热时样品失水，结晶度提高，样品抗拉强度提高。但断裂伸长率几乎不变。
3.X-射线衍射分析
由衍射图可知，高岭土的峰出现在2θ～11.716°（d～7.5472a），2θ～35.278°（d～2.5420a），分别对应于001，002晶面。聚乙烯醇的最强峰出现在2θ～19.489°（d～4.5509a），对应于101晶。可以看出高岭土的加入使得聚乙烯醇结晶度有很大提高。
四、结论
1.样品电导率随高岭土含量的增加有所提高。
2.高岭土含量在10%以内，能产生纳米效应，使得样品抗拉强度、屈服强度等力学性能有很大提高。
3.聚乙烯醇的结晶度有很大提高。
4.由分散剂处理过后，高岭土以球状颗粒分布，尺寸可达到85nm。
从以上分析可以看出，聚乙烯醇/高岭土薄膜强韧性好，拉伸强度高，气体透过率小。但加入高岭土后使得薄膜透明性变差，由于实验操作过程中薄膜厚度不均，所以薄膜的测试性能有所偏差，有待于进一步改进。
图2聚乙烯醇/高岭土X-射线衍射图
参考文献
[1]徐国财，张立德.纳米复合材料，北京：化学工业出版社，2002.207～209
[2]张彦军，秦永宁，马智，吴树新.高岭土制备纳米材料的研究进展，天津化工，2002（3）：19～21
[3]马永梅，漆宗能.聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料，塑料，2001，30⑹：9～10
高分子材料的应用前景篇8
关键词：园林景观设计、成本控制
中图分类号：tU986文献标识码：a
随着人们生活水平的提高，对园林景观绿化的要求也越来越高。要为居民提供和谐舒适、生态自然的人居环境，同时又要兼顾成本节约，是设计师进行园林景观设计的基本要求。成本节约不是简单的降低造价，而是在有效的成本控制下，创造最好的景观效果，满足销售的需求及居民的使用需要。
设计任务书的成本控制要求
设计任务书明确提出限额设计的要求，设计单位在限额要求的基础上进行方案设计，并对所做方案进行工程概算分析，由成本部门审查，不超出预算范围方可进行下一步的设计工作。
设计过程阶段的成本控制体现
一、空间布局
居住小区的空间布局疏密有致，投入成本主次有别。因此，在景观设计中主次景观的成本投入也要有所区别。而且，景观空间布局同样要符合居住者日常的行为习惯，避免出现不必要的高成本景观设施。一般来说项目的主入口和示范区属于重要的景观节点，需要重点考虑。
二、竖向设计
为了成本控制，设计中应尽量减少景观构筑物，如必须设立，尽量选择物美价廉的材料。为避免过于平坦的空间造成景观的索然无味，我们在空间上考虑适当地进行地形整治，将重点地段及较大面积的景观区域进行地势上的高差处理，结合高低地势，分别种植不同高度的植物，通过植物的高低落差及前后遮挡形成视线上的变化，使整个空间具有良好观赏性，又解决了竖向景观不丰富的问题。在地势处理上，尽量保证在最短的距离内消除坡度，最大限度地留出景观观赏区，且坡度在建筑入口的部分逐渐放平，可以有效节约土方量，减低成本。在排水设计上，利用坡地结合道路的设计方法，使道路尽量落在最低点，也是排放雨水，节约成本的有效方法。
三、材料选择
1就地取材。
根据建筑设计风格，结合项目所在地的本土材料和乡土树种来考虑景观设计，可以大大节省在异地购买材料所花费的资金。
2材料的选择和再利用
在设计之初，方案设计师不会只注意视觉美观效果，而是在充分考虑成本的前提下，大量利用现有的地形产生直线、弧线和自由曲线作为景观构成。进入方案扩初阶段，有经验的设计师就会选择合适的材料来进行成本控制。
例如：花岗岩石材切割，每平米要加上几十块钱的加工费，切割下来的边角余料又成为了很大的浪费。如果换成卵石或洗米石等其他替代性材料，成本上大大降低，且容易产生更特别的设计效果，而且渗水性地砖等材料环保生态，有利于排水。花岗岩切割下来的边角余料，如果收集起来作为人行小径碎拼铺装，又是不错的景观材料。另一方面，尽量使用或利用市场上通行的材料规格来进行设计，这样就节省了材料的损耗。
3材料的厚度与属性。
由于不同功能、不同位置的景观设计对材料厚度及质感的要求有所差异。所以，设计师要了解材料的使用属性，不能简单地要求所有材料均等厚度，原则上地面铺装在不上车的情况下不要使用厚度超过30mm的石材。此外，通过精细化的设计，可以有效地控制材料的成本，并呈现出丰富的景观效果。只有考虑到材料细节问题，才能既满足景观效果又降低成本。
4从建筑上提炼主材
在低投入的前提下，硬质景观的主要元素选择昂贵的材料是不现实的，选用廉价的材料又担心效果难以达到，这时候可以从建筑墙身上寻找一种基调材料。与一般景观用材相比，建筑墙面材料相对价格低。从建筑墙身提炼出来的主要材料只要运用适当，不但可以取得不俗的效果，还可以与建筑相呼应，增强整个社区环境的整体性、协调性。
四、植物配置
植物配置是景观设计的重点，与硬质材料相比，植物具有生长性、可增值性等特点。植物种类丰富，价格弹性较大，其价值可以随着植物生长而不断增加。低投入的景观设计更应该合理利用这一弹性要素。然而现实中，很多开发商都是先将资金投入在硬景设计中，然后根据剩余资金来考虑植物的种植，这样就无法保证用于植物栽种的资金投入，到了最后可能就是草坪一铺就草草了事，建成效果也会大打折扣。
针对植物设计中存在的大量问题，我们从控制成本的角度出发提出以下建议：
1、预留植物生长的空间。
植物是景观形成的主要空间元素，充分考虑植物的生长空间，可以减少景墙、亭廊的资金投入。在设计前期设计师如能控制好植物的生长空间及种植密度，可以减少苗木的资金投入。我们在多个住宅区项目中，创造了以植物为主要素材的流动绿色空间，乔木、灌木、草皮、水体不断地分离与融合形成流动的肌理，随着植物生长日益茂盛，景观观赏性随之提升，而硬质场地仅以配角的形式出现。
2、运用乡土树种和野生植物。
许多场地原来都生长了大量野生植物，修整后可进行利用，不仅降低了植物成本，还体现了景观生态性，达到可持续性发展的目的。
3、提前选苗，选择实生苗
在园林绿化工程中，实生苗是指通过果实（种子）繁殖的树木或者花卉的苗子。假植苗是指幼苗起苗分级后不立即运出施工，而是集中起来，埋藏在湿润的土壤中继续生长。假植苗的价格一般要比实生苗贵。如果设计师深入考虑植物设计，就可以提前采买实生苗，并移植到苗场进行假植。当进入具体施工阶段，种植的实生苗经过断根已达到假植苗的效果，再移植到居住区种植既保证施工效果又可减低成本。
4、合理搭配植物。
植物设计可以通过增加草坪面积、缩小灌木区、适当选用骨架树、巧妙运用节点大树等方法来实现成本控制。通常居住区草坪与灌木的比例为7：3，这一方面是从造价的角度考虑的，草坪铺设一般12元/平方米，而灌木往往高达100元/平方米以上。另一方面，草坪的铺设也给灌木预留了一定的生长空间。
5、生态效应
面对越来越稀缺的水资源，我们选择耐旱、易维护的植物是必要的；在景观的水设计与灌溉设计阶段，建筑应预留中水采集系统，采用绿地灌溉系统与中水收集系统相结合的方式，用收集的雨水进行绿地灌溉。灯光设计使用太阳能节能灯具，虽然前期投入较大，但在节约能源方面也是行之有效的方法。
总之，设计的目的就是在有限的建设成本范围内打造无限的视觉效果。
【参考文献】
1、百度，百科
2、王家锐，区域性开发模式研究，现代园林2012年03期
高分子材料的应用前景篇9
关键词：纳米陶瓷膜
一、前言
陶瓷材料作为全球材料业的三大支柱之一，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。但是由于存在脆性（裂纹）、均匀性差、可靠性低、韧性、强度较差等的缺陷，因而使其应用受到了一定的限制。随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，它克服了陶瓷材料的许多不足，并对材料的力学、电学、热学、磁光学等性能产生重要影响，为陶瓷材料的应用开拓了新领域使陶瓷材料跨入了一个新的历史时期。
纳米陶瓷膜便是纳米陶瓷材料的大家庭中的一种，其产生于21世纪初，具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、膜再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、膜使用寿命长等众多优势，并且对GpS信号无任何屏蔽作用。纳米陶瓷隔热膜是21世纪的航天领域高科技产品，该产品起先应用于美国军事、航空、航天领域。
二、正文
1.纳米陶瓷膜简介及研发历史
陶瓷膜技术是膜技术中的翘楚，但20世纪80年达国家已在广泛应用时，中国在此领域却还是一片空白。十几年过去了，依靠自主创新，中国陶瓷膜技术从无到有，不仅打破了国外的封锁与垄断，还达到了国际领先水平。膜是一种高分子化学材料，它有无数个只能用微米甚至纳米计算的小孔，既有分离、浓缩、净化和脱盐功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤等特征。膜技术发明之后便广泛运用于食品加工、水质净化、环境治理、制药工业、化工与石油化工等领域，用来实现产品的净化分离。陶瓷膜就是由经过高温烧结的陶瓷材料制成的分离膜。由于具有独特的耐性，其一进入市场便成为膜领域发展最为迅速、也最有发展前景的品种之一。
到1989年底，南京工业大学徐南平院士才开始了在陶瓷膜领域的艰难探索。经过二十多年的不懈奋斗与努力，中国在陶瓷膜领域不仅打破了西方的封锁与垄断，而且依靠自主创新达到了国际先进水平。
2.纳米陶瓷膜特征与原理
相较于传统聚合物分离膜材料，陶瓷膜具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂；机械强度大，可反向冲洗；抗微生物能力强；耐高温；孔径分布窄、分离效率高等优点，在食品工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金工业等领域得到了广泛的应用，其市场销售额以30%的年增长率发展着。陶瓷膜的不足之处在于造价较高、无机材料脆性大、弹性小、给膜的成型加工及组件装备带来一定的困难。
陶瓷膜分离工艺是一种“错流过滤”形式的流体分离过程：原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。
陶瓷膜是由孔隙率30%～50%、孔径50nm～15μm的陶瓷载体，采用溶胶-凝胶法或其它工艺制作而成的非对称复合膜。用于分离的陶瓷膜的结构通常为三明治式的：支撑层（又称载体层）、过渡层（又称中间层）、膜层（又称分离层）。其中支撑层的孔径一般为1～20μm，孔隙率为30%～65%，其作用是增加膜的机械强度；中间层的孔径比支撑层的孔径小，其作用是防止膜层制备过程中颗粒向多孔支撑层的渗透，厚度约为20～60μm，孔隙率为30%～40%；膜层具有分离功能，孔径从0.8nm～1μm不等，厚度约为3～10μm，孔隙率为40%～55%。整个膜的孔径分布由支撑层到膜层逐渐减小，形成不对称的结构分布。
陶瓷膜根据孔径可分为微滤（孔径大于50nm）、超滤（孔径2～50nm）、纳滤（孔径小于2nm）等种类。进行分离时，在外力的作用下，小分子物质透过膜，大分子物质被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化、去杂、除菌等目的。
3.纳米陶瓷膜的优势
陶瓷隔热膜系是由导电性物质氮氧化物组成，具有独特的分子结构，是一种性能独特并持久耐用的复合陶瓷膜结构。因而其具有阻隔红外线、分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、膜再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、膜使用寿命长、隔热性能好，质量稳定等众多优势，并且对GpS信号无任何屏蔽作用。能够保持最高的可见光透射率的同时，又能提供最高的红外线和远红外线的反射。
4.纳米陶瓷膜的研究现状
纳米陶瓷膜目前主要采用纳米材料淀积技术，与pet表面涂布纳米陶瓷有所不同，它是将纳米陶瓷材料混合到pet基材颗粒，从而提高产品性能，使其达到前所未有的稳定。在金属膜的技术上通过纳米陶瓷技术，采用先进的真空磁控溅射工艺，用精微的纳米状陶瓷物质来制造，从而使产品对光进行智能滤光筛选，最大限度阻隔热量，性能大大优于单纯金属薄膜。此外，纳米陶瓷膜的生产还采用了高隔热低反光技术，一方面可以使薄膜有效隔热率超过90%，提高室内舒适度和节省能源；另一方面却没有增加薄膜的反光。通常提高隔热能力的同时，总是要加强隔热膜的反光，这样会使得室内可见光大量损失，并且使得通信信号大幅减弱；强烈的内反光极易干扰视线，引起视觉疲劳。
5.纳米陶瓷膜的应用前景
随着现代科学技术的发展和生活水平的提高，人们越来越重视节能和环。建筑物门窗玻璃、顶棚玻璃、汽车玻璃和船舰玻璃对可见光的透过性有较高的要求，但在满足采光需要而使可见光透过的同时，太阳光的热量也随之传递。因此，对室内温度和空调制冷能耗产生一定程度的影响。在夏季这种影响特别显著，透过玻璃窗进入室内的太阳能量加大的了空调的载荷。通常空调的设定温度与负荷具有如下关系：设定的制冷温度提高2℃，制冷电力负荷将减少约20%；设定的制热温度调低2℃，制热电力负荷将减少约30%。为了节约能源，人们采用了金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜，用以反射部分太阳光中的能量，从而达到隔热降温的目的。但是，这种做法对产品的应用构成影响，要么达不到预定的效果，要么加大了制作工艺成本。纳米陶瓷膜出现，为透明隔热问题的解决提供了新的途径，具有广阔的应用前景及市场价值。目前在国内，研发应用此产品已经引起了不少公司的关注。
三、结论
近几十年来，陶瓷材料的应用及发展是非常迅速的，陶瓷材料作为继金属材料、高分子材料后最有潜力的发展材料之一，它在各方面的综合性能明显优于现在使用的金属材料和高分子材料。陶瓷材料的应用前景还是相当广阔的，尤其是能源、信息、空间技术和计算机技术的快速发展，更加拉动了具有特殊性能材料的应用。相信在不久的将来，陶瓷材料会有更好、更快的发展，展示出其重要的应用价值，为人类的文明发展做出重要贡献。
参考文献：
高分子材料的应用前景篇10
关键词：隐身涂料纳米材料纳米隐身涂料
随着科学技术的发展，隐身技术的应用日益广泛。隐身技术是为了减少飞行器的雷达、红外线、光电、目视等观测特征而在设计中采用的专门技术，采用隐身技术是为了飞行器在突防时不易被敌方探测器发现，从而增强攻击的突然性，提高飞机的生存力和作战效能。目前，最具挑战性的隐身技术是隐身涂料的开发与应用。隐身涂料作为一种最方便、最经济、极强适应性的隐身技术已经在航空航天、军事装备上得到广泛应用。近年来，美、英、俄、法等军事强国纷纷投入巨资加大隐身涂料的开发力度。显而易见，隐身涂料的发展不仅标志着一个国家科学领域的进步，而且关系到国防力量的巩固，现阶段存在巨大的生存和发展空间。
一、红外隐身涂料
红外隐身涂料是指用于减弱武器系统红外特征的信号已达到隐身技术要求的特殊功能涂料，其主要针对红外热像仪的侦查，旨在降低飞机在红外波段的亮度，掩饰或变形装备在红外热像仪中的形状，降低其被发现和识别的概率。实现红外隐身最有效的途径是控制目标的表面温度，尽量减小目标与背景的偏差。用于热红外隐身的材料应具有符合要求的热红外发射率或较强的控温能力；具有合理的表面结构；具有较低的太阳能吸收率；能与其它频段的隐身涂料兼容。红外隐身涂料的主体树脂是单组分橡胶树脂，其与过氯乙烯涂料、环氧铁红底漆、聚氨酯涂料具有良好的配套性。
红外隐身涂料工艺简单，施工方便，坚固耐用，成本低廉，是目前隐身涂料中最重要的品种。
二、雷达隐身涂料
由于雷达侦察是目前世界上用得最多、最有效的侦察手段之一，因此雷达隐身技术自然也就成为一种最重要的隐身技术，国内外有关部门都进行了大量的研究。在雷达隐身与反隐身对抗中，为了防止漏掉最危险的“目标”，必须对每个识别的可信度和威胁级进行综合考虑，因为这涉及到干扰对象的确定和干扰资源的分配，所以只能给出每个识别的可信度和威胁级，才能不贻误战机。而雷达隐身涂料就要最大限度消除被雷达勘测到的可能性，雷达隐身技术的研究主要集中在结构设计和吸波材料两个方面。目前，应用机吸波涂料比较多，如铁氧体吸波涂料价格低廉，吸收能力强，应用广泛；羰基铁吸波涂料为磁损耗型吸波材料，吸收能力强，应用方便，但面密度大；陶瓷吸波涂料，密度较低，吸波性能好；放射性同位素吸波涂料，涂层薄且轻，具有吸收频带宽、耐用性好、能承受高速空气动力等优点，是飞机用理想的吸波涂料；导电高分子吸波涂料涂层薄且易维护，吸收频带宽，是一个较新的研究领域。近年来，纳米吸波涂料成为隐身涂料新的亮点，它是一种极具发展前景的涂料。其一般由无机纳米材料与有机高分子材料复合，通过精细控制无机纳米粒子均匀分散在高聚物基体中，以制备性能更加优异的新型涂料。其机械性能好，面密度低，是高效的宽频带吸波涂料，可以覆盖电磁波、微波和红外，并能增强腐蚀防护能力，耐候性好，涂装性能优异。基于以上优点，各国竞相在此领域投入人力、物力开发研制。
手征吸波涂料是近几年来隐身涂料领域研究的热点。自1987年美国宾州大学研究人员首次提出“手征性具有用于宽频吸波材料的可能性”以来，手征吸波涂料得到进一步发展。它与一般吸波涂料相比，具有吸波频率高、吸收频带宽的优点，并可以通过调节旋波参量来改善吸波特性，在提高吸波性能、扩展吸波带方面具有很大潜能。
三、可见光隐身涂料
可见光隐身涂料又称视频隐身技术，弥补了雷达隐身和红外隐身的不足，它针对人的目视、照相、摄像等观测手段而采取的隐身技术，其目的是降低飞机本身的目标特征，较少目标与背景之间的亮度、色度和运动的对比特征，达到对目标视觉信号的控制，以降低可见光探测系统发现目标的概率。它要求目标的反射率尽可能与周围环境的反射率一致，因此，可见光隐身涂料通常采用迷彩的方法使飞机隐身，如保护迷彩、仿造迷彩、变形迷彩。保护迷彩适合于单色背景上的固定目标和小型目标；仿造迷彩用于多色背景上的相对固定的目标；变形迷彩用于多色背景上的活动目标。另一种可见光隐身是伪装遮障，遮障可模拟背景的电磁波辐射特性，使目标得以遮蔽并与背景相融合，是固定目标和运动目标停留时最主要手段，而迷彩涂料是这种技术应用的重要组成。总而言之，可见光隐身涂料应用广泛，使用方便、经济，是飞机隐身涂料发展中比较成熟的技术。
四、多频隐身涂料
许多隐身涂料往往只对一种电磁波起作用，而对其它波段毫无反应。随着先进探测设备的相继问世，这种单波段隐身涂料存在很大的局限性，兼容性好的多波段电磁波隐身涂料将具有广阔的发展空间，如雷达/可见光/红外多功能隐身涂料将得到广泛的研究和应用。
五、隐身涂料的发展方向
多波段、多功能兼容隐身涂料的研制具有广阔的应用前景，必须采用新型的吸波材料并改进传统的吸波材料，如铁氧体、羰基铁等。国内外进行了卓有成效的新材料的探索，目前有望成为研究热点的吸波材料主要是纳米吸波材料。多波段、多功能兼容隐身涂料能同时吸收和衰减电磁波和声波，减少反射和散射，从而达到电磁隐身和声隐身的作用。自20世纪90年代初以来，纳米材料和纳米技术的兴起和发展，给隐身涂料带来了突破性进展，已成为当前隐身技术领域研究的热点之一。
雷达和红外隐身技术是隐身领域中研究的重点。传统的隐身涂料往往以特定的波段为对象，有些兼顾型隐身涂料则往往牺牲主要隐身方向的优越性能，或降低装备的战斗能力。而纳米材料与有机涂料结合后，有如下特点：机械性能如粘结性、耐磨性等大大提高，可以减少其他助剂及填料的使用；高效的宽频带吸波性能可以覆盖电磁波、微波、红外等波段；能够增强基体的防腐蚀能力；耐候性好；涂装性能优良，施工性大为改善。
六、纳米隐身涂料的发展趋势
从国内外隐身技术发展的现状看，“薄、宽、轻、强”是隐身技术的发展方向。因此，研制和发展宽频带兼容性好、成本低廉、多功能的纳米隐身涂料是必然趋势。首先，军事侦察的斗争越来越需要性能更好的隐身材料；其次，纳米科技的发展为纳米隐身涂料提供了技术基础与物质储备，这两种因素将促使纳米隐身涂料向更高的水平发展。随着各国对隐身技术的日益重视，对纳米隐身涂料的研究将更加深入，各种军事装备大量应用纳米隐身涂料必然成为可能。随着科学研究的不断深入，新的隐身涂料将不断问世。由于高度的军事敏感性和技术保密性，使得隐身涂料的发展与应用处于迷雾中，同时，各种反隐身技术和手段正在积极发展之中。隐身和反隐身技术的竞争必将成为新世纪军事斗争的亮点。■
参考文献
【1】赵金榜.国内外隐身涂料及其发展.上海涂料.2005，（1）