【CN109940161A】一种微纳米级炭纤维增强的铁基复合材料及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910182170.9
(22)申请日 2019.03.11
(71)申请人 肖剑
地址 215000 江苏省苏州市姑苏区钮家巷
与西大园交叉口北150米裕祺园1207
(72)发明人 肖剑
(51)Int.Cl.
B22F 3/10(2006.01)
B22F 3/14(2006.01)
B22F 9/04(2006.01)
C22C 47/14(2006.01)
C22C 49/08(2006.01)
C22C 49/14(2006.01)
D01F 9/16(2006.01)
D01F 1/10(2006.01)
C22C 101/10(2006.01)
(54)发明名称
一种微纳米级炭纤维增强的铁基复合材料
及其制备方法
(57)摘要
本发明公开了一种微纳米级炭纤维增强的
铁基复合材料及其制备方法，属于金属材料技术
领域。本发明将稻壳纤维与盐酸混合处理；将一
次处理稻壳纤维，二沉池污泥，蔗糖，水混合密闭
发酵，加入硝酸铁溶液和乙酸铜，滴加草酸钾溶
液，加入尿素溶液调节pH；将二次处理稻壳纤维
与改性壳聚糖液，搅拌混合，加入硝酸钙溶液，冻
融循环；将三次处理稻壳纤维置于炭化炉中，逐
级升温，炭化，得改性稻壳纤维；将改性稻壳纤
维，有机硅树脂，固化剂，纳米铁粉，乳化剂，有机
酸，牡蛎壳粉，淀粉，去离子水，混合球磨，得球磨
料，将球磨料热压成型，脱模，得坯料，将坯料置
于烧结炉中，逐级升温，充氮烧结，得铁基复合材
料。本发明提供的铁基复合材料具有优异的力学
性能。权利要求书2页 说明书11页CN 109940161 A 2019.06.28
C N 109940161
A
权 利 要 求 书1/2页CN 109940161 A
1.一种微纳米级炭纤维增强的铁基复合材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：2～3份稻壳纤维，3～5份固化剂，100～120份纳米铁粉，2～3份乳化剂，1～2份有机酸，1～2份牡蛎壳粉，10～20份去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种微纳米级炭纤维增强的铁基复合材料，其特征在于：所述铁基复合材料还包括以下重量份数的原料：20～30份有机硅树脂，3～5份淀粉。
3.根据权利要求2所述的一种微纳米级炭纤维增强的铁基复合材料，其特征在于：所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚，高碳脂肪醇聚氧乙烯醚，椰子油酸，脂肪酸或二乙醇胺中的任意一种；所述有机酸为硬脂酸，油酸或亚油酸中任意一种；所述有机硅树脂为聚甲基有机硅树脂，聚乙基有机硅树脂或聚芳基有机硅树脂中任意一种；所述淀粉为糯米淀粉，玉米淀粉，红薯淀粉，马铃薯淀粉或小麦淀粉中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种微纳米级炭纤维增强的铁基复合材料，其特征在于：所述铁基复合材料包括以下重量份数的原料：3份稻壳纤维，5份固化剂，120份纳米铁粉，3份乳化剂，2份有机酸，2份牡蛎壳粉，20份去离子水，30份有机硅树脂，5份淀粉。
5.一种微纳米级炭纤维增强的铁基复合材料的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：
将稻壳纤维一次处理；
将步骤（1）所得物二次处理；
将步骤（2）所得物三次处理；
将步骤（3）所得物改性处理；
混料；
将步骤（5）所得物热压成型；
将步骤（6）所得物烧结。
6.根据权利要求5所述一种微纳米级炭纤维增强的铁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述铁基复合材料具体制备步骤如下：
（1）将稻壳纤维与盐酸混合搅拌，静置，过滤，洗涤，干燥，得一次处理稻壳纤维；
（2）将一次处理稻壳纤维，二沉池污泥，蔗糖，水混合密闭发酵，接着加入硝酸铁溶液和乙酸铜，接着滴加草酸钾溶液，随后加入尿素溶液调节pH，过滤，冷冻，球磨，过筛，干燥，得二次处理稻壳纤维；
（3）将二次处理稻壳纤维与改性壳聚糖液，搅拌混合，接着加入硝酸钙溶液，冻融循环，过滤，洗涤，干燥，得三次处理稻壳纤维；
（4）将三次处理稻壳纤维置于炭化炉中，逐级升温，炭化，得改性稻壳纤维；
（5）将改性稻壳纤维，固化剂，纳米铁粉，乳化剂，有机酸，牡蛎壳粉，去离子水，有机硅树脂，淀粉，混合球磨，得球磨料；
（6）将球磨料热压成型，脱模，得坯料；
（7）将坯料置于烧结炉中，逐级升温，充氮烧结，得铁基复合材料。
7.根据权利要求6所述一种微纳米级炭纤维增强的铁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述铁基复合材料具体制备过程如下：
（1）将稻壳纤维与盐酸按质量比1:10～1:20置于1号烧杯中，于转速为300～500r/min 条件下，混合搅拌40～60min，静置3～5h后，过滤，得1号滤渣，接着用冰醋酸将1号滤渣洗涤
2
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高分子智能材料 摘要：从合成、加工、新产品开发及其应用诸方面综述了智能高分子材料，如智能高分子凝胶、形状记忆高分子材料、智能织物、智能高分子膜和智能高分子复合材料等的研究进展，展望了其发展前景，并阐述了智能高分子材料的潜在应用领域。 关键词：高分子材料；智能材料；智能化 一引言 材料的发展经历着结构材料→功能材料→智能材料→模糊材料的过程[1]。智能化是指材料的作用和功能可随外界条件的变化而有意识地调节、修饰和修复[2]。 智能材料的构想来源于仿生学，它的目标就是想研制出一种材料，使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材料。因此智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。但是现有的材料一般比较单一，难以满足智能材料的要求，所以智能材料一般由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。这就使得智能材料的设计、制造、加工和性能结构特征均涉及到了材料学的最前沿领域，使智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向。 纵观材料发展，经历了单一型、复合型和杂化型，进而发展为异种材料间不分界的整体式融合型材料，最近几年兴起的智能材料是受集成电路技术的启迪而构思的三维组件式融合性材料。它是通过在原子、分子及其团簇等微观、亚微观水平上进行材料结构设计和控制，赋予材料自感知（传感功能）判断、自结构（处理功能）和自指令（相应功能）等智能性。 由此可知，智能材料不同于以往的传统材料，它模仿生命系统，具有传感、处理和响应功能，而且较机敏材料（只能进行简单线性响应）更近于生命系统，它能根据环境条件的变化程度实现非线性响应已达到最佳适应效果。早在1970年代，田中丰一就发现了智能高分子现象，即当冷却聚丙烯酰胺凝胶时，此凝胶由透明逐渐变得浑浊，最终呈不透明状，加热时，它又转为透明[3]。1980年代，出现了用来制造高分子传感器、分离膜、人工器官的智能高分子材料。1990年
纳米复合材料最新研究进展与发展趋势
智能复合材料最新研究进展与发展趋势 1.绪论 智能复合材料是一类能感知环境变化，通过自我判断得出结论，并自主执行相应指令的材料，仅能感知和判断但不能自主执行的材料也归入此范畴，通常称为机敏复合材料。智能复合材料由于具备了生命智能的三要素：感知功能(监测应力、应变、压力、温度、损伤) 、判断决策功能(自我处理信息、判别原因、得出结论) 和执行功能(损伤的自愈合和自我改变应力应变分布、结构阻尼、固有频率等结构特性) ，集合了传感、控制和驱动功能，能适时感知和响应外界环境变化，作出判断，发出指令，并执行和完成动作，使材料具有类似生命的自检测、自诊断、自监控、自愈合及自适应能力，是复合材料技术的重要发展。它兼具结构材料和功能材料的双重特性。 在一般工程结构领域，智能复合材料主要通过改变自身的力学特性和形状来实现结构性态的控制。具体说就是通过改变结构的刚度、频率、外形等方面的特性，来抑制振动、避免共振、改善局部性能、提高强度和韧性、优化外形、减少阻力等。在生物医学领域，智能复合材料可以用于制造生物替代材料和生物传感器。在航空航天领域，智能复合材料已实际应用于飞机制造业并取得了很好的效果，航天飞行器上也已经使用了具有自适应性能的智能复合材料。智能复合材料在土木工程领域中发展也十分迅速。如将纤维增强聚合物（FRP）与光纤光栅（OFBG）复合形成的FRP—OFBG 复合筋大大提高了光纤光栅的耐久性。将这种复合筋埋入混凝土中，可以有效地检测混凝土的裂纹和强度，而且它可以根据需要加工成任意尺寸，十分适于工业化生产。本文阐述了近年来发展起来的形状记忆、压电等几种智能复合材料与结构的研究和应用现状，同时展望了其应用前景。 2.形状记忆聚合物（Shape-Memory Polymer）智能复合材料的研究 形状记忆聚合物（SMP）是通过对聚合物进行分子组合和改性，使它们在一定条件下，被赋予一定的形状（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。如果外部环境以特定的方式和规律再次发生变化，它们能可逆地恢复至起始态。至此，完成“记忆起始态→固定变形态→恢复起始态”的循环，聚合物的这种特性称为材料的记忆效应。形状记忆聚合物的形变量最大可为200％，是可变形飞行器
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环境材料学课后思考 题
1 用自己的理解给出生态环境材料的定义。 答：生态环境材料是指那些具有满意的使用性能和可接受的经济性能，并在其制备、使 用及废弃过程中对资源和能源消耗较少，对生态环境影响较小且再生利用率较高的一类材料。 1 你认为那些材料属于生态环境材料？举例说明。（举例之后还要简要说明一下） 答：比如：生态水泥、环保建材、降解树脂、环境工程材料 天然资源环境材料、电磁波防护类材料、电子功能材料领域的毒害元素替代材料 2 试用物质不灭和能量守恒的理论来说明材料与资源、环境的关系 答：众所周知，材料的生产往往要消耗大量的资源。当生产效率一定时，除有效产品外，大量的废弃物被排放到环境中去，造成了环境的污染。因此对材料的生产和使用而言，资源消耗是源头，环境污染是末尾。也就是说，材料的生产和使用与资源和环境有密不可分的关系。 2 图2-1是一个典型的开环工业生产链，从环保的角度看，若能实现闭环的工业生产链，可明显减少废弃物排放。请选择一个你感兴趣的产品设计一个闭环生产流程。 资能源资能源资能源
铁矿铁水钢胚成品（热轧钢板等）使用废弃污染物污染物污染物 4 选择一个你所熟悉的材料产品或过程，用物质流方法进行资源效率分析，并就如何提高资源效率提出具体的技术措施。 答：钢铁的资源效率高达10.4%，就是生产1t纯金属材料所消耗的原材料将近12t。具体技术措施：1）由外界向高炉-转炉流程内某中间工序输入废钢，可提高流程铁资源效率；2）由外界向高炉-转炉流程内某中间工序输入铁矿石等自然铁资源，可提高该流程铁资源效率。3）通过提高电炉钢比，提高铁资源效率。 5 根据你对可持续发展的理解，考虑如何实现（1）金属材料，（2）高分子材料，（3）无机非金属材料（选一种）的可持续发展，并提出几项可具体实施的技术措施。 金属材料：利用微生物冶金；代替含稀缺合金元素的新型合金材料和不含毒害元素的材料，以及废弃物无害资源化转化技术；少合金化与通用合金，形成绿色/生态材料体系，有利于材料的回收与再生利用。高分子材料：1）建立必要的法规，加强全民的环保意识；2）回收塑料，变废为宝：燃烧废旧塑料利用热能，热分解提取化工原料和改进操作技术、设备3）发展环境友好高分子：可降解塑料的开发和合成，采用生物发酵的方法合成的生物高分子。
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聚合物基纳米复合材料研究进展 摘要: 针对聚合物基纳米复合材料的某些热点和重点问题进行了总结和评述，并讨论了碳纳米管、石墨烯及纳米增强界面等以增强为主的纳米复合材料的研究状况和存在的问题；系统地评述了纳米纸复合材料、光电纳米功能复合材料以及纳米智能复合材料等以改善功能的纳米功能复合材料的研究动态。 关键词 : 复合材料；纳米材料；聚合物；功能材料 引言 复合材料作为材料大家族中的重要一员，已经深入到人类社会的各个领域，为社会经济与现代科技的发展作出了重要贡献。复合材料科学与技术的发展经历了从天然复合材料到人工复合材料的历程，而人工复合材料的诞生更是材料科学与技术发展中具有里程碑意义的成就。20 世纪 50 年代以玻璃纤维增强树脂的复合材料(玻璃钢)和 20 世纪 70 年代以碳纤维增强树脂的复合材料(先进复合材料) 是两代具有代表性的复合材料。这两代材料首先在航空航天和国防领域得到青睐和应用，后来逐渐扩大到体育休闲、土木建筑、基础设施、现代交通、海洋工程和能源等诸多领域，使得复合材料的需求越来越强烈，作用越来越显著，应用领域越来越广泛，用量也越来越多，而相应的复合材料科学与技术也在不断地丰富和发展。随着纳米技术的出现和不断发展，纳米复合材料已经凸显了很多优异的性能，从一定意义上有力地推进了新一代高性能复合材料的发展。纳米化与复合化已经成为新材料研发和推动新材料进步的重要手段和发展方向。 纳米复合材料是指以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的颗粒、纤维、纳米管等为分散相，通过合适和特殊的制备工艺将纳米相均匀地分散在基体材料中，具有特殊性能的新型复合材料。本研究的重点是讨论聚合物基纳米复合材料的研究概况，系统介绍利用碳纳米管、石墨烯、碳纳米纸、纳米界面改性等提升和改善复合材料力学性能及物理性能的机理与作用。 1 纳米增强复合材料 纳米复合材料的性能依据其基体材料和纳米增强相种类的不同而差异巨大，因此提高力学性能是纳米复合材料研究领域中最具代表性的研究工作之一。纳米相对聚合物基体的力学性能改性主要包括强度、模量、形变能力、疲劳、松弛、蠕变、动态热机械性能等。 1.1 碳纳米管纳米复合材料 碳纳米管是由碳原子形成的石墨片层卷成的无缝、中空管体，可依据石墨片层的数量分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。由于纳米中空管及螺旋度共同作用，碳纳米管具有极高的强度和理想的弹性，其弹性模量甚至可达1.3 TPa，与金刚石
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工程材料结课论文 ——新型材料-泡沫混凝土 一、认识泡沫混凝土 泡沫混凝土又称为发泡水泥、泡沫砼等； 泡沫混凝土是一种内部含有大量细小、封闭、均匀气孔的泡沫状混凝土材料；材料内部气孔内有大量的空气存在，空气与其它材料相比热惰性能最佳，大大降低了泡沫混凝土材料的导热性能； 材料内部气孔呈封闭状态，互不连通，不能形成空气的对流循环，同时砼内部被气孔所隔离，各球形气孔被固化的水泥浆膜包围，气孔对热能穿透能力形成很大阻力，且具有环保节能、轻质高强、保温隔热、隔音、抗水、减震等特性； 一般情况下，发泡混凝土主要用于减轻建筑物自身重量或用来隔音、隔热。二、泡沫混凝土的开发背景 泡沫混凝土的开发和应用始于国外； 上世纪3 0年代，由瑞典人开发研制，在挪威大举成功，在欧、美地区迅速取得广泛的应用； 1973年韩国能源大波动以后，为了节约能源韩国实行建筑节能义务化。根据韩国现有建筑节能设计标准，建筑物楼地面，层与层之间强制使用隔音、隔热材料。为了减少楼板之间的噪音与热传递，使用隔音、隔热材料被义务化； 在日、韩的带动下，泡沫混凝土在东南亚国家快速发展。 从建国初期泡沫混凝土由前苏联传入我国，但未能大范围使用； 改革开放后，国内建筑业迅速发展，建筑所消耗的能源也在日渐增加； 进入21世纪，随着国家对建筑节能的重视，相关的建筑节 能政策不断出台，泡沫混凝土技术在新的机遇下得到了迅速的发展。 三、泡沫混凝土的开发目的 泡沫混凝土的导热系数低且隔热性能突出，因此能提高热效率从而达到节约能源的效果； 对于高层建筑物来说，可以减轻混凝土对整个建筑物的负荷； 住宅楼的地板层可铺设地板采暖管材用以直接供热，降低上下楼层之间热量的传导及隔绝声音的传播； 泡沫混凝土砌块可使用粉煤灰、矿渣粉等工业废弃物做为主要原料，环保利废。 四、泡沫混凝土的性能特点 1、质量轻：泡沫混凝土的密度在200-1200kg/m3之间，是混凝土的1/2～1/15，能有效减少建筑物的负重；目前市场大多采用密度在300～700kg/m3之间的泡沫混凝土； 2、隔音性能好：泡沫混凝土的隔音性能是普通水泥的5-8倍，充分解决了居住空间的隔音问题； 3、耐高温性能好：泡沫混凝土适用的温度可以达到400℃以上，应用于地面辐射供暖受热不变形，无热分解； 4、具有较好的抗压强度和抗老化性：传统有机隔热材料的耐压强度和抗老化性能较差，泡沫混凝土能彻底解决这一问题，可提高保温层的稳固性能和寿命，是传统保温材料的替代产品； 5、环保性能好：泡沫混凝土主要原材料为普通硅酸盐水泥与发泡剂，发泡剂成
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聚合物基纳米复合材料的结构与性能研究
聚合物基纳米复合材料的结构与性能研究 摘要：聚合物的结构与性能是材料科学研究的重点。通过改变或优化材料的结构，而得到性能更为优越的材料也一直是人们的研究方向，随着研究的不断深入，所采取的方法也越来越为多元化，其中，在高分子聚合物材料中引入纳米结构就是材料改型的一种办法。以下对聚合物基纳米复合材料的结构和性能的研究作一总结。分析了由插层复合法、溶胶一凝胶法和纳米微粒直接共混法制备的聚合物基纳米复合材料的结构和性能的紧密联系。 关键词：高分子聚合物；纳米材料；结构；性能 1、引言 1.1高分子聚合物材料概述[1] 材料是各门科学技术应用和发展的基础和载体。按照传统的分类，可将材料分为金属、半导体、陶瓷和有机高分子材料，而在科学技术迅速发展的今天，与其它材料相比，聚合物材料的研究与应用呈现非常快的增长趋势，有着广阔的发展前景。 聚合物材料作用和功能的发挥，与它的结构有着密切的关系。为了合成具有指定性能的高分子材料，人们总是从化学结构开始设想，为了改进高分子材料的某种性能，人们也总是首先从改变其结构入手。无数的事实表明：人们无时无刻不在利用高聚物结构与性能间的关系，根据需要选择高分子材料，改性高分子材料，创造高新的高分子材料。高聚物结构与性能间的关系是高分子材料设计的基础，同时也是确定高分子材料加工成型工艺的依据。 对于实际应用中的高分子材料或制品，有的时候它们的高级结构，如相态结构和聚集态结构，对高分子材料、尤其是高分子功能材料的影响更为明显，并且其使用性能直接决定于加工成形过程中的聚集态结构，因此对高分子聚集态结构的研究有着重要的理论意义和实际意义。了解高分子聚集态结构特征、形成条件及其与材料性能之间的关系，对于获得具有理想性能的材料是必不可少的，同时也可为新型高聚物材料的物理改性和材料设计提供科学的依据。 高分子聚合物的结构主要包括高分子链结构和聚集态结构。高分子链结构分为近程结构和远程结构，近程结构包括化学组成、单体单元的键合（键合方式、序列）、高分子的构型（结构单元空间排列）、单个高分子链的键接（交联与支化）。远程结构包括高分子的大小（分子量及其分布）、高分子链的尺寸（末端距、旋转半径）、高分子的形态（构象、柔性、刚性）。高分子的聚集态结构包括晶态、非晶态、取向态、液晶态、织态等。 高分子结构特点主要有五点：①链式结构②链的柔顺性③不均一性（多分散性）④聚集态结构的复杂性。⑤交联网状结构。聚集态结构是决定高分子材料使用性能的直接因素，交联程度对橡胶弹性体或热固性聚合物这类材料的力学性能有重要影响。除了一级结构，即分子链的化学结构，还有其高级结构，即高聚物在宏观上体现为若干高分子链以一定的规律堆集形成的状态，这种高分子链之间的排列和堆砌结构称为聚集态结构。高分子的链结构影响高分子的运动方式和堆砌方式，凝聚态结构将直接影响材料的力学、光学、热学、声学、电学等使用性能。经验证明：即使有同样链结构的同一种高聚物，由于加工成型条件不同，制品性能也有很大差别。例如：缓慢冷却的PET（涤纶片）是脆性的；迅速冷却，双轴拉伸的PET（涤纶薄膜）是韧性很好的材料。 对于高分子材料来讲，它具有密度小、强度高，易加工等优良性能，并且易于通过化学和物理方法进等行改性特性而拓展其应用范围。
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SHANGHAI UNIVERSITY 课程论文 COURSE PAPER 简述纳米复合材料 学院：材料科学与工程学院 专业： 电子科学与技术 学号： 1 2 1 2 1 7 6 5 姓名： 陆 申 阳 课程： 材料科学导论C 日期： 2014年5月10日
简述纳米复合材料 12121765 陆申阳 摘要：纳米复合材料日新月异的发展为我们的生活带来了诸多方法便。本文简要的介绍了纳米复合材料的名称来源、种类、结构组成、功能特点及其在现代生活中的应用情况。纳米复合材料作为新兴材料，在材料中占有较大的比例，在各方面的应用也十分广泛。 1引言 由于复合材料的力学性能比较突出，综合性能优良，使得复合材料广泛应用于航空航天、国防、交通、体育、工业设备等领域。其中纳米复合材料是最具有吸引力的部分，世界发达国家的新材料发展战略都把纳米复合材料放在重要位置。纳米复合材料作为一类新材料，它拥有自己引人注目的一系列特点。而现代生活与纳米复合材料的练习也越来越紧密。 2总论 2.1复合材料 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。 复合材料各组分之间“取长补短”、“协同作用”，极大地弥补了单一材料的缺点，产生单一材料不具备的新性能。复合材料具有较强的可设计性。可以根据对产品形状的需求，将复合材料设计成不同的形状，避免多次加工，减少工序；也可以根据需要的产品性能对其性能进行设计，通过改变基体的性能、含量，增强材料的性能、含量、分布情况，以及他们之间的界面结合情况，来实现对复合材料性能的设计。
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生命的启示 ——仿生材料的应用及发展 学号：1505024303 姓名：宫美梅 2016.6.5
生命的启示 ——仿生材料的应用及发展 革命导师马克思曾经说过：“自然界为劳动提供材料，劳动把材料变成财富。”材料是人类赖以生活和生产的物质基础，是人们用以作为物品的物质。生产技术的进步是和新材料的应用密切相关的，因为材料的好坏，直接影响着生产工具的优劣和产品的价值，所以人类总是不断地去寻找、发现新材料，以促进生产，改善物质和文化生活。而新材料的应用，不仅可以大大促进科学技术和生产的发展，也使人类的活动方式发生日新月异的变化。 自然界的创造力总是令人惊奇，天然生物材料经历几十亿年进化，大都具有最合理、最优化的宏观、细观、微观复合完美的结构，并具有自适应性和自愈合能力，如竹、木、骨骼和贝壳等。其组成简单，通过复杂结构的精细组合，从而具有许多独有的特点和最佳的综合性能。人类从自然界的生物身上得到启迪，从而设计出了更完美的材料和物件。 例1.人造纤维 最早开始研究并取得成功的仿生材料之一就是模仿天然纤维和人的皮肤的接触感而制造的人造纤维。对蚕或者蜘蛛吐出的丝,人类自古就有很大的兴趣,这些丝纯粹是由蛋白质构成,特别是蚕丝,具有温暖的触感和美丽的光泽。二十世纪以来,人们模仿蚕吐丝的过程研制了各种化学纤维的纺丝方法,此后又模仿生物纤维的吸湿性、透气性等服用性能研制了许多新型纤维,例如,牛奶蛋白质与丙烯晴共聚纤维(东洋纺) ,商品名为稀苤的高吸湿性纤维(旭化成) 等等。这些产品的出现显示了人类仿造生物纤维表面细微形态与内部构造取得了成功。另外人们还对蚕的产丝体进行了卓有成效的研究(日本农业生物资源研究所) ,并且对蜘蛛丝也进行了研究(日本岛根大学) ,研究者们期待着有朝一日能够制造出与蚕丝完全一样的人造丝。 例2.人鱼传说 在陆地上生活的动物有肺,能够分离空气中的氧气,水里的鱼有鳃,能够分离溶解在水中的氧气,供给身体使用。人们仿造这种特性,制作了薄膜材料,用于制造高浓度氧气、分离超纯水等,以达到节省能源以及高分离率的目的。目前人们正在研制具有动物肺和鱼鳃那样功能的材料,如果研制成功的话,人类在水底世界的活动将发生一场新的革命。
纳米复合材料
纳米复合材料的制备及其应用 分析化学饶海英20114209033 摘要：聚合物基复合材料目前已经成为复合材料发展的一个重要方向，它涉及了材料物理、材料化学、有机材料、高分子化学与物理等众多学科的知识。本文主要针对纳米复合材料的制备方法、性能及应用等方面的研究进展情况进行了综述。 复合材料由于其优良的综合性能，特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国航、交通、体育等领域，纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分。80年代初Roy等提出的纳米复合材料[1-3]，为复合材料研究应用开辟了崭新的领域。纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称之为纳米复合材料。由于纳米微粒独特的效应，使其物理和化学性能方面呈现出不同的性能。将纳米材料与复合材料结合起来，所构成的纳米复合材料兼有纳米材料和复合材料的优点，因而引起科学家的广泛关注和深入的研究[4-5,44,45]。纳米复合材料的基体不同，所构成的复合材料类型也不同，如：金属基纳米材料[9-11,43]。陶瓷基纳米材料[12]、聚合物基纳米材料。 近年来发展很快，世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料。 1纳米聚合物基复合材料 1.1 纳米聚合物基复合材料的合成进展 在纳米聚合物基复合材料方面，主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体，分散水平达到纳米级，得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。较早发展起来的几种聚合物纳米复合材料的制备方法[13-14]有共混法、溶胶-凝胶法(sol-ge1)、插层复合技术(interaction)，可分为插层和剥离(exfoliate)两种技术、原位(in-situ)法、母料法、模定向合成法(template directed)包括化学方法和电化学方法。 声化学合成(sonochemical synthesis)是制备具有独特性能的新材料的有效方法。
聚合物基纳米复合材料的近代发展
汽车发动机地技术现状及发展趋势 摘要：自汽车发明以来,为人们地出行运输带来了极大地便利,促进了人类地大发展,一百多年后地今天,相关技术不断创新和走向成熟.但随之而来地问题则是,全球石油能源紧张,空气污染.因此,先进地发动机技术将在汽车节能、环保技术开发中起着关键地决定性地作用. 关键词：汽油直喷技术 矿物材料课程论文 论文题目：聚乙烯纳米复合材料的制备与利用 学院：矿业学院 专业：矿物加工工程 班级：矿物 学号：1208010418 学生姓名：胡广林 授课教师：庹必阳 2015年 4 月20 日 贵州大学矿业学院 矿物加工工程专业2012级课程论文评分标准 内容序号评分标准分值得分备注平时 表现20分1 按时到课、不迟到、早退和缺 课，课堂上认真听课，积极回 答课堂提问，不玩手机。 20 课程论文80分2 论文字数及参考文献篇数符 合要求，文献标注合理。 10 3 论文要素齐全，包括封面、页 眉、中英文题目、摘要、关键 词、作者信息、参考文献等。 15 4 论文格式正确，主要包括段 落、行距、字体、图表。 10 5 论文内容切题。主要包括摘要 及关键词精炼、准确；论文主 体内容与题目相符合。 25 6 语句通顺，层次明确，用词恰 当，段落组织合理无错别字 10 7 按时提交课程论文及查阅文 献的电子档及论文纸质文档 10 课程总评成绩100 评定等级 成绩评定人 聚乙烯纳米复合材料的制备及其利用 胡广林 （矿业学院矿物加工工程矿物122班学号：1208010418） 摘要：纳米复合材料以其优越的性能，广泛应用于各个领域，成为材料科学研究的热点，本篇论文综述了近几年来纳米复合材料的特点及制备方法，并以生活中常见的聚乙烯纳米复合材料的制备以及利用为例做了比较全面的概述，重点介绍了共混法、插层复合法、溶胶-凝胶法（Sol-gel）三类聚乙烯复合材料的制备方法，进一步对几种方法的优点与不足给予总结。再对聚乙烯复合材料的应用领域进行阐述。 关键词：聚乙烯；纳米复合材料；共混法；插层复合法；溶胶-凝胶法；利用领域 前言 纳米材料科学的发展为复合材料的研究凿开了新的科学领域，20世纪80年代，Roy和Komarneni提出纳米复合材料的定义，与单一组分的纳米结晶材料和纳米相材料不同，它是指材料两相（或多项）微观结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级尺寸（1~100nm）的材料[1]。也有相关学者做出如下定义：当颗粒或者尺寸至少在一维尺寸上小于100nm[2]，且必须具有截然不同于块状材料的电学、光学、热学、化学或者力学性能的一类复合材料体系；纳米复合材料由纳米粒子与基质材料构成，按基质材料得而不同可分为聚合物基纳米复合材料和无机纳米复合材料[3]。它综合了有机材料、无机材料赫尔纳米粒子各自的特点，并且纳米粒子不是简单的于基质材料相混合，而是在纳米尺度以至于分子尺度与基质材料复合。纳米粒子的引入不仅可以显著提高复合材料的力学性能，而且可以赋予许多特殊性能和功能，与传统纳米粒子填充聚合物相比，纳米材料显现出相当好的抗冲击性，高弹性模量，高弯曲模量以及良好的热稳定性和阻燃性能[4]。其应用领域广泛；而制备纳米复合材料的方法众多，总结近几年的重要方法主要有：共混法、溶胶-凝胶法、插层法、愿为分散聚合法、辐射合成法以及自组装技术等其中方法[5]。 随着现代聚烯烃工业的飞速发展，聚乙烯（PE）产量大，是应用最广的一类聚合物[6-7]，已成为成为当今世界上份额最大的合成树脂产品，在各行各业中发挥着日益重要的作用，但是，聚乙烯树脂存在强度低、耐热性差和阻隔性能不够好等缺点，近几十年来，随着纳米技术在各领域的广泛应用，经纳米技术改性 材料科学结课论文 题目：多种材料在核反应冷却中的应用 学生姓名：孙天麒 学号: 114263050118 专业班级：14 自动化 2015年6月13日星期六 核反应堆冷却材料(nuclear reactor coolant material)其在人工控制核反应进行时起着至关重要的任务。核反应堆冷却材料也就是流经堆活性区带走核裂变热量的核反应堆材料，在工程上我们也称其为核反应堆冷却剂或核反应堆载热剂，其主要作用也可对比火电中的高温高压水。主要作用是及时将高温导出，一是为了保护设备免遭高温损坏，二则是将热能导出后加以利用（这部分热能也是核电和火电发电时的主要收益能量）。 冷却材料在核反应中充当的是一种换热介质，并且需要时刻循环流动而对冷却材料的要求与反应堆类型密切相关，但所有的冷却材料应满足下列基本要求：热容大、热导率高、粘度小、熔点低、沸点高。而常用的反应堆冷却材料有气体、液体、熔融金属3种形态下面我们来分别了解下这三种材料 气体材料：主要包括空气、氦气、二氧化碳气等。但是由于空气的换热性能差，高温时氧、氮活性较大，因此一般情况下只用于低功率密度的研究用反应堆内；氦气具有高的热导率和化学惰性，是一种比较理想的气态冷却材料，但其价格较贵，限制了它的应用；二氧化碳应用较广，主要原因是它的安全性好、成本低、与其他材料相容性好，例如在最近比较热门的石墨反应堆中就存在着比较好的应用。 液态冷却材料：对于液态冷却材料这里我们主要讨论轻水和重水，众所周知水的比热容较大且价格相对廉价因而其成为反应堆的液态冷却材料也不足为奇。那么由轻水所构成的反应堆我们称之为轻水堆，轻水堆虽然做为一种技术含量相对较低的反应堆但是其使用范围与使用周期却是最长的，并且它也处在不断的创 聚合物/无机物纳米复合材料 张凌燕 牛艳萍 （武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉，430070） E-mail：zhly@https://www.360docs.net/doc/457803874.html,或niuyanping2004@https://www.360docs.net/doc/457803874.html, 摘 要：本文从聚合物/无机物纳米复合材料的类型、各种制备方法及原理、优异性能及应用等方面，总结了聚合物/无机物纳米复合材料的研究进展。 关键词：聚合物/无机物纳米复合材料；增韧；表面改性 1 前 言 纳米材料是指材料二相显微结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级尺寸（100nm以下）的材料。纳米复合材料是指2种或2种以上的吉布斯固相至少在一个方向以纳米级大小（1～100nm）复合而成的复合材料[1]。聚合物/无机物纳米复合材料（简称OINC）是以聚合物为基体（连续相）、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[2]。按照无机物纳米粒子形态结构，OINC可分为聚合物/无机粒子纳米复合材料、聚合物/无机纤维纳米复合材料、聚合物/片层状无机物纳米复合材料。用于制备OINC的无机物包括：粘土类如滑石粉、蒙脱土、云母、水辉石等，陶瓷如SiO2、TiO2、Al2O3、AlN、ZrO2、SiC、Si3N4等，聚硅氧烷，CaCO3，分子筛，金属氧化物如V2O5、MoO3、WO3等，层状过渡金属二硫化物或硫代亚磷酸盐如MoS2、TiS2、TaS2、MPS3（M=Mn、Cd等），层状金属盐类化合物、双氢氧化物，以及碳黑、碳纤维等[3]。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，聚合物纳米复合材料具有优于相同组分常规聚合物复合材料的力学、热学性能，为制备高性能、多功能的新一代复合材料提供了可能。 2 无机纳米粒子的增韧机理及表面修饰 2.1 增韧机理 （1）在变形中，刚性无机粒子不会产生大的伸长变形，在大的拉应力作用下，基体和无机粒子的界面部分脱粘形成空穴，使裂纹钝化，不致发展成破坏性裂缝；无机粒子的存在产生应力集中效应，引发粒子周围的树脂基体屈服（空化、银纹、剪切带）。这种界面脱粘和屈服都需要消耗更多的能量，从而起到增韧作用。 （2）由于纳米粒子的比表面积大，表面的物理和化学缺陷越多，粒子与高分子链发生物理或化学结合的机会越多，因而与基体接触面积增大，材料受冲击时，会产生更多的微开裂，吸收更多的冲击能[4]。 2.2 表面修饰 刚性无机粒子的粒径越小，与基体接触面积越大，若能均匀分布，增韧增强的效果就越 1 聚合物基纳米无机复合材料的应用与发展 摘要：聚合物基纳米无机复合材料是一种性能优异的新型复合材料,已成为材料科学的新热点。本文概述了聚合物基纳米无机复合材料的发展前景及发展过程中应注意的问题。及相应的解决方法。 关键词：聚合物;纳米;无机物;复合材料 1.纳米复合材料的概念、特性、背景 1.1纳米复合材料的概念 纳米复合材料是指一种或多种组分以纳米量级的微粒,即接近分子水平的微粒复合于基质中构成的一类新型复合材料。因其分散相尺寸介于宏观与微观之间的过渡区域,从而给材料的物理和化学性质带来特殊的变化,纳米复合材料正日益受到关注,被誉为“21世纪最有前途的材料”,其研究的种类已涉及无机物、有机物及非晶态材料等。聚合物基纳米无机复合材料因其综合了有机物和无机物的各自优点,且能在力学、热学、光学、电磁学与生物学等方面赋予材料许多优异的性能,正成为材料科学研究的热点之一[1]。 1.2纳米复合材料的特性 当材料粒子尺寸进入纳米量级时,因其自身具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应,以及纳米固体粒子中大量缺陷的存在,使得聚合物基纳米无机复合材料具有与众不同的特点[2]。纳米复合材料是继单组分材料、复合材料和梯度功能材料之后的第四代材料。 1.3纳米复合材料的背景 纳米复合材料的出现先于概念的形成。早在上世纪年代末, 实际上就已出现了聚合物心纳米复合材料, 只是人们还未认识到其特殊的性能与实际应用意义〕。纳米复合材料是年代初〕提出的, 与单一相组成的纳米结晶材料和纳米相材料不同, 它是由两种或两种以上的吉布斯固相至少在一个方向以纳米级复合而成的复合材料, 这些固相可以是非晶质、半晶质、晶质或者兼而有之, 而且可以是无机、有机或二者都有。纳米相与其它相间通过化学共价键、赘合键与物理氢键等作用在纳米水平上复合, 即相分离尺寸不得超过纳米数量级。因而, 它与具有较大微相尺寸的传统的复合材料在结构和性能上有明显的区别, 近些年已成为聚合物化学和物理、物理化学和材料科学等多门学科交叉的前沿领域, 受到各国科学家和政府的重视。 2.纳米无机复合材料相关应用与发展 材料性能与组织结构有密切关系。与其他材料相比,纳米复合材料的物相之间有更加明显并呈规律变化的几何排列与空间结构属性,因此聚合物基纳米复合材料具有灵活的结构可设计性及优于一般传统复合材料的特性,在许多领域有着广泛的应用前景。 2.1吸波材料 根据目前吸波材料的发展现状,一种类型的材料很难满足日益提高的隐身技术提出的“薄、宽、轻、强”的综合要求[3 ] ,采用质量轻的有机聚合物作基体,无机吸收剂作客体进行多元复合制备吸波材料就成了必然趋势。另外,具有共轭电子体系结构,通过掺杂而成的导电聚合物(如聚乙炔、聚苯胺、聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩) 本身就有较好的微波吸收性能,一些聚合物还具有红外活性或红外特征吸收带[4 ,5 ] ,利于红外吸波。聚合物基纳米无机复合材料可以方便地调节复合物的电磁参数,以达到阻抗匹配的要求,且价廉。美国F117 飞机蒙皮上的隐身材料就含有多种超微粒子,它们对不同频段的电磁波有强烈的吸收能力[6] 。 新型可降解材料聚乳酸 摘要：随着时代的进步，科技的发展，我国在各方面都进入了高科技和新型功能材料的领域。比如说在功能材料应用这方面，我国已经引进并且也自己研发了许多新型功能材料，使我们的工业生产和日常生活都得到了实惠，也为我们提供了诸多方便。 功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。本文主要介绍了新型可降解材料——聚乳酸的两种合成方法、基本性能、降解机理以及如何延长其使用寿命和前景展望。 关键词：聚乳酸；合成；降解；使用寿命 聚乳酸（PLA）是以玉米为主要原料，经发酵制得乳酸，再经聚合而制成的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性。PLA可像聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等热塑性塑料那样加工成各种产品，如薄膜、包装袋、包装盒、食品容器、一次性快餐盒、饮料用瓶、药物缓释包装剂等。 1 聚乳酸的生产方法 聚乳酸的合成有两种方法，即乳酸直接聚合法和环丙交酯开聚合法。 1.1直接缩聚法 直接缩聚法是乳酸的直接脱水缩聚，其聚合工艺短，对聚合单体的要求与普通缩聚单体的要求一致，但所得聚乳酸分子量小，且产品性能差，易分解，实用价值小。 1.2间接聚合法 间接聚合法因为是环状二聚体的开环聚合，不同于一般的缩聚，没有小分子水生成，所以不需要进行抽真空排除小分子，聚合设备简单，此法所得聚乳酸分 子量高达数万乃至数百万，机械强度高。近年来，为便于工业化生产，主要集中在开环聚合的高效催化体系，新型结构和组成的共聚物的合成等方面的研究，以制备更高分子量的聚乳酸。 2 聚乳酸的基本性能 聚乳酸是其中一种研究较多和性能较好的可生物降解的高分子材料。乳酸有非常好的透明性，可在牛物体内分解、吸收，同时其力学性能可和通用塑料媲美。聚乳酸制品废弃后在土壤或水中，会在微生物的作用下分解成二氧化碳和水，随后在太阳光合作用下它们又会成为淀粉的起始原料，对人体无害，具有良好的生物相容性。聚乳酸现已成为生物降解医用材料领域中最受重视的材料之一。目前，聚乳酸已被广泛应用于药物控制释放材料、免拆手术缝合线和注射用微胶囊、埋植剂、骨材料、眼科材料等。此外，聚乳酸还可用于农业、包装材料、日用杂品等领域。 3 聚乳酸的降解 乳酸是一种性能优异的生物降解材料，能被酸、碱、生物酶等降解，降解的最终产物是CO2和H2O，对环境无污染。早已公认为是最有前途的医用可降解高分子材料。 3.1聚乳酸的降解机理 PLA作为聚酯类材料，其降解分为简单水解降解和酶催化降解。简单水解降解是酯化反应的逆反应，起始于水的吸收，小分子的水移至样品的表面，扩散进入酯键或亲水基团的周围。在介质中酸、碱的作用下，酯键发生自由水解断裂，样品的数均分子量缓慢降低，当分子量降低到一定程度，样品开始溶解，生成可溶的降解产物。 3.2 影响聚乳酸降解的因素 聚乳酸所处环境对其降解有很大关系，凡是能引起酯键断裂的因素都可以使聚乳酸发生降解，主要的因素有微生物、酶、聚合结构，此外如氧的存在与否、pH值、温度、湿度等也对其有影响。 太原理工大学现代科技学院 毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目： Fe3O4纳米粒子的水热合成及结构表征 毕业设计（论文）要求： 1、提高学生综合运用所学理论知识和技能去分析、解决实际问题的能力。 2、培养学生正确开展科学研究的思想和方法，树立严肃认真的工作作风。 3、培养学生查阅文献，分析资料、制定相关研究内容的能力。 4、培养学生提高分析、解决问题的能力。 5、了解Fe3O4纳米粒子的性能、制备方法及其研究现状。 6、学会使用XRD，SEM，等分析数据。 7、通过毕业设计，为今后工作中的工程设计，科学研究提供了思路，并为独立 分析问题，解决问题的能力的提高奠定基础。 毕业设计（论文）主要内容： 1、磁性纳米材料的概述，Fe3O4纳米粒子的基本介绍，Fe3O4纳米粒子的基本结构和性质及它们的制备方法和性质； 2、实验药品及材料； 3、实验样品的制备； 4、实验结果的分析； 学生应交出的设计文件（论文）： 1、毕业论文一份 2、毕业论文答辩PPT一份 3、相关外文资料及翻译稿 主要参考文献（资料）： 1、Patel D, Moon J. Y, Chang Y, Kim T. J, Lee G. H. Colloid Surf. A2008, 313-314: 91-94. 2、Zhao M, Josephson L, Tang Y, Weissleder R. Angew. Chem.Int. Ed.2003, 42: 1375-1378. 3、Mornet S, Vasseur S, Grasset F, Veverka P, Goglio G, Demourgues A, Portiera J, Pollertc E, Duguet E. Prog. Solid State Chem.2006, 34: 237-247. 4、Stevens P. D, Fan J, Gardimalla H. M. R, Yen M, Gao Y. Org. Lett.2005, 7: 2085-2088. 5、Jun Y, Choi J, Cheon J. Chem. Commun.2007, 1203-1207. 6、周志刚，廖绍彬等编著。铁氧体磁性材料[M]，科学出版社，1981. 7、Jeong U, Teng X. W, Wang Y, Yang H, Xia Y. N, Adv. Mater.2007, 19, 33. 8、Liu Y, Wang J. P, Hu M, et al. Chinese J. Appl. Chem. 2007, 24(10): 1182-1186. 9、Deacon D. A. G, Elias L. R, Madey J. M. J, Ramian G. J, Schwettnan H. A, Smith T. I, Phys. Rev. Lett. 1977, 38: 892-894. 10、Kim K. C, Phys. 2007, 4: 21-23. 11、王广厚，韩民。物理学进展，1990, 10(3): 248-269. 12、Chikazumi S, Taketomi S, Ukita M, J. Magn. Mter. 1987, 65, 245-249. 13、Lu A. H, Kiefer W, Angew. Chem. 2004, 43: 4303-4306. 14、Tsang S. 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材料科学结课论文
聚合物无机物纳米复合材料
聚合物基纳米复合材料的近代发展
材料化学结课论文汇总
四氧化三铁纳米粒子的制备和表征