有机无机复合技术进展分析79页PPT
有机无机复合技术进展
增硬透明涂层 纳米复合涂层能够防止土壤和其他材料对 外装件的刮伤而延长其使用寿命，另外也可以用于涂覆 透明部件，如前挡光板、头等，降低反射作用 汽车窗玻璃（钢化玻璃）—塑料化，减重 耐划伤、耐光老化等 照明灯具（金属、无机玻璃）---塑料，减重，造型多变 耐热性、冲击性能好、耐热老化、耐环境应力开裂和良好 的光学性能
该公司采用了独特的高强度化工艺使泡沫骨架强化，机 械强度加工性能得到改善。这种泡沫碳化硅具有均一三 维网状结构，气孔率高，透气性好；电阻率低，热导率 极高，耐热冲击性能好，加工性能好，得到广泛应用。
无机粒子的有机高分子胶囊化
以无机粒子为核，有机高分子在其表面形成胶束将 其胶囊化而获得有机/无机高分子材料。其中的关键是 要解决两种材料间的界面亲和性。这有两种方法：利 用无机粒子表面电荷和聚合物末端离子性基团间的静 电相互作用，或使无机粒子表面吸附对两种材料都具 有亲和性的聚合物，以这种粒子作为介质，起到高分 子层的粘接作用。
纳米复合材料的性能
热学性能 ① 导热性能 根据报道，纳米管的最高导热系数在103W∕mK量级， 而大部分有机材料的导热系数仅仅在0.1 W ∕mK左右。 由于单个的碳纳米管具有优良的导热性能，所以大家 期望在一些导热性差的基体材料中加入碳纳米管，借 以提高复合材料整体的导热性能，使之能在印制电路 板、热界面材料、取暖器等热控制系统中应用。
有机材料 优点：强度高、弹性好、耐磨和耐化学腐蚀 缺点：易燃、易老化等 无机材料 优点：绝缘、保温性能好、硬度大、耐高温、抗腐蚀 缺点：抗断强度低、缺少延展性、密度较大，制造工 艺较复杂等
我们不难发现有机无机材料各自的优缺点是互补的， 如何才能综合两者的优点，取长补短，从而在力学、 光学、热学、电磁学和生物学等方面赋予材料许多 优异的性能呢？
《复合材料》PPT课件
界面在复合材料中起到传递载荷、阻止裂纹扩展和调节内应力的作 用。
界面优化
通过改变界面形态、引入界面相容剂或采用表面处理技术等方法，可 改善界面性能，提高复合材料的综合性能。
03
复合材料的制备工艺
原材料选择与预处理
增强材料选择
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比强度、高比模量等 优点。
医疗器械
复合材料可用于制造医疗器械如手术器械、牙科 设备和医疗床等，具有轻质便携、X光透过性好 和耐消毒等优点。
能源领域
复合材料可用于制造风力发电机叶片、太阳能板 支架和石油管道等，具有耐候性强、抗腐蚀和轻 质高强等优点。
06
复合材料的未来发展趋势
新型复合材料研究进展
碳纳米管增强复合材料
具有优异的力学、电学和热学性能，广泛应用于航空航天、汽车 、电子等领域。
航天器结构
复合材料用于制造卫星、火箭和导弹等航天器的结构件，如碳纤维/环 氧树脂复合材料在卫星结构中的应用。
03
发动机部件
复合材料可用于制造航空发动机的叶片、机匣和涡轮等部件，提高发动
机的推力和效率，如陶瓷基复合材料在发动机热端部件中的应用。
汽车工业应用
车身结构
复合材料用于制造汽车车身、车门、车顶等结构件，具有 减重、提高刚度和耐撞性等优点，如碳纤维复合材料在高 端跑车和电动汽车中的应用。
外墙材料
复合材料可用于制造建筑外墙板、保温材料和装饰材料等，提高建筑的保温性能和美观度 。
桥梁和道路
复合材料可用于制造桥梁结构、道路护栏和标志牌等，具有耐久性强、维护成本低等优点 。
其他领域应用
1如网球拍、高尔 夫球杆和自行车车架等，具有轻质高强和良好的 力学性能。
无机合成化学 合成方法PPT课件
液化气体的贮存和转移
实验室中少量的液氮、液氧： 贮存液化气体的容器，根据体积的大小和用途的
不同，一般有杜瓦瓶、贮槽（贮罐）、槽车和槽船 等。
液化气体贮槽由贮存液化气体的内容器、外壳体 、绝热结构以及连接内、外壳体的机械构件组成。 除此之外，贮槽上通常还设有测量压力、温度、液 面的仪表，液、气排注和回收系统，以及安全措施 等。
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工业应用实例 --- 氢还原法制钨
此炉加热区长1.5~2M, 通过设计加热线圈使管内温度沿管
均匀地上升至800~900 ℃,管的一端装有冷凝器。
操作注意：
氢气要纯、钨粉的粒度要合适、还原温度要合适
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氢还原法制钨大致可分为三个阶段： (1) 2WO3+H2===W2O5+H2O (2) W2O5+H2====2WO2+H2O (3) WO2+2H2====W+2H2O
Al、In、Tl、稀土、Ge、Ti、Zr、V、Nb、Ta、Cr、Mn、Fe、 Co、Ni等
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①还原剂的选择依据
当两种以上金属可以作还原剂时 • 还原力强 • 不能和被还原的金属生成合金 • 可以制得高纯度的金属 • 副产物容易分离 • 成本低廉
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常用还原剂及其还原能力
②助熔剂
• 作用有两个：改变反应热，二是使熔渣易与被还原的金属分离； • 用Ca、Mg、Al还原氧化物时，生成的氧化物很难熔，一般要加入氟化物
作为助熔剂。
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③ 一种重要的还原剂－铝热还原 • 还原氧化物时一般采用廉价的Al作为还原剂，缺点是形成合金，一般采用调节反应物混合比的方法，尽量 使铝不残留在生成金属中。 • 硅也作还原剂，挥发小，可用在能蒸馏法或升华法提纯的金属上。
第七章 无机非金属基复合材料ppt课件
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7.2 复合材料结构
7.2.1 复合材料的结构 纤维复合材料又分为连续纤维和非连续纤维（包括晶
须和短切纤维）增强复合材料。连续纤维复合材料又分 为单向纤维、无纬布叠层（正交、斜交）、二维织物层 合、多相编织复合材料和混杂纤维复合材料。
最新版整理ppt 碳纤维复合材料机盖
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7.3 复合材料结构
纤维增强的聚合物基复合材料具有优良的工艺性能，能 满足各种类型制品的制造需要，特别适合于大型制品、形状 复杂、数量少制品的制造，
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7.3 复合材料基本特性
(7)长期耐热性 金属基和陶瓷基复合材料能在较高的温度下长期使用，
但是聚合物基复合材料不能在高温下长期使用，即使耐高温 的聚酰亚胺基复合材料，其长期工作温度也只能在300 ℃左 右。
7.2 复合材料结构
7.2.1 复合材料的结构
层状增强复合材料的增强体是长与宽尺寸相近的薄片。薄片增 强体由天然、人造和在复合材料工艺过程中自身生长三种途径 获得。天然片状增强体的典型代表是云母，人造片状增强体如 有机玻璃（又称玻璃鳞片）、铝、银二硼化铝等。
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层状复合材料隔热的隔热
Al2O3片
类 型
无机非金属材料基复合材料主要
包括陶瓷基复合材料（CMC）、
碳基复合材料、玻璃基复合材料
和水泥基复合材料等。
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Al2O3纤维
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7.1 概述
无机非金属材料基复合材料还可以按其使用温度分: 高温陶瓷基复合材料（它以多晶陶瓷为基体，耐受温度为 1000～1400℃）; 低温陶瓷基复合材料（它以玻璃及玻璃陶瓷为基体，耐受 温度在1000℃以下）。 尽管相对而言，无机非金属材料基复合材料目前产量还不 大，但陶瓷基复合材料和碳基复合材料是耐高温及高力学 性能的首选材料，例如碳碳复合材料是目前耐温最高的材 料。水泥基复合材料则在建筑材料中越来越显示其重要性。 下面简要介绍几类常见的无机非金属复合材料。
锂电池有机-无机复合固态电解质研究进展
第49卷第9期2021年5月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.9May.2021锂电池有机-无机复合固态电解质研究进展保克畔(上海理工大学材料科学与工程学院，上海200093)摘要：有机-无机复合固态电解质是锂离子电池材料的研究热点，由于其兼有聚合物与无机电解质的优点而有望成为下一代全固态锂离子电池的重要组成部分。
在这篇综述中，以不同种类的无机填料为依据，总结了常见的复合电解质研究形式，对其最新进展进行了综述。
从工作的新颖性、性能提升和实用性等方面考察，对最新研究的不同种类无机填料对复合电解质性能的影响做了分析。
关键词：聚合物；无机填料；复合电解质；固态电池；离子电导率中图分类号：TM912文献标志码：A文章编号：1001-9677(2021)09-0028-03 Research Progress on Organic-inorganic Composite SolidElectrolyte for Lithium BatteriesBAO Ke-pan(School of Materials Science and Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai200093,China)Abstract:Organic-inorganic composite solid electrolytes are expected to become an important part of all solid-state lithium-ion batteries due to their advantages of both polymer and inorganic electrolytes.The common research forms of composite electrolytes were summarized based on different types of inorganic fillers,and their latest developments were reviewed.The effects of different types of inorganic fillers in the composite system were evaluated from the aspects of novelty,performance improvement and practicability of the work.Key words：polymer；inorganic filler；composite electrolyte；solid-state battery；ionic conductivity目前成熟的商用锂离子电池使用的是有机电解液，虽然可以得到高电导率和良好的界面接触，但电解液易泄露和燃烧、分解等安全问题无法保证避免。
有机无机杂化材料研究进展PPT演示文稿
[11]刘丰祎,符连社,王俊,张洪杰,有机-无机杂化中孔材料研究进展 [J],2002,657-662.
[9] Lingxia Zhang, Wenhua Zhang et.at.all. A new thioether functionalized organic–inorganic mesoporous composite as a highly selective and capacious Hg2+ adsorbent[J]. Chem Comm.2002,210-211.
表面活性剂有机—无机杂化材料研究进展
主要内容
➢ 概念 ➢ 功能 ➢ 相关应用 ➢ 合成方法 ➢ 研究展望 ➢ 参考文献
有机—无机杂化材料
在20世纪70年代末, 出现了聚合物-SiO2的杂 化材料, 但当时还没有杂化材料的概念。1984 年,Schmidt等人首先提出了有机-无机杂化材 料的概念。
除硫醚功能化介孔材料外,美国的Jaroniec等合成了含 有异氰尿酸功能基团(硅酯25)的PMOs材料,该材料对 Hg2+的吸附量可达1800mg/g。
光学材料
在有机-无机杂化介孔材料中引入憎水性的有机基团，大大降低 材料的介电常数，因此有机-无机杂化介孔膜材料将有可能在非 线性光学材料领域有潜在的应用价值。 曹峰[6]等人制备了一种新型的光敏聚酰亚胺/二氧化硅杂化材料 ，该材料除保持光敏聚酰亚胺原有的感光性能外，其热稳定性能 、力学性能及与基底的粘附性能均有明显地提高。
尽管有机-无机杂化材料在多种应用领域已显示了它的 优异性能和巨大潜力,但它仍是一个年轻尚需进一步研 究的领域,如杂化材料的的杂化机理、 材料的结构与 性能的关系、 反应条件对杂化材料性能的影响等方面 都需要进一步的研究。随着人们对杂化材料的深入研 究及其新功能的不断开发, 它作为一种性能优异的新 型材料, 必将发挥更大的作用。
复合材料教学第十五章复合材料的应用和发展ppt课件
1-4 生产工艺的难易程度、成本高低及实用化程 度：
复合材料生产工艺的难易程度、成本高低及 实用化程度与其界面结合特点和制备成型工艺温 度的高低有直接关系。树脂基复合材料一般为物 理界面结合（或偶联剂化学键结合），成型工艺 温度不高于300C，工艺装置相对简单，生产工艺 成熟，产品成本最低；金属基复合材料次之，界 面结合为化学反应结合，界面结合复杂并要求高； 成型工艺温度可达1000C，工艺装置复杂；陶瓷 基复合材料工艺最复杂，成型工艺温度在1200C 以上，同时其界面结合更为复杂，产品成本也最 高。
图14-5 固体发动机结构示意图
图14-4 C/C复合材料在航天飞机上应用部位示意图
图14-6 C/C 复合材料 人造髋关 节示意图
碳/碳复合材料的耐高温、摩擦磨损性能优异，制 动吸收能量大等特点表明是一种理想的摩擦材料， 广泛地应用于制造新型刹车盘。与金属陶瓷-钢摩 擦副相比，碳/碳复合材料制成的刹车盘可减轻结 构重量40%；其使用寿命是金属陶瓷-钢摩擦副 的2-4倍。除用作飞机刹车装置刹车盘外，碳/碳 刹车片还可用于一级方程式赛车和摩托车的刹车 系统。
1-1 在航天领域的应用
减重对航天飞行器和运载工具至关重要。 一方面基于聚合物基复合材料的高比强度和比 刚度、具有明显的减重效果；同时也基于聚合 物基复合材料优异的尺寸稳定性和环境适应性， 聚合物基复合材料已成为航天飞行器和运载工 具的极为重要的结构材料。
如导弹、火箭发动机壳体；卫星天线、支撑结 构、太阳能电池底板、发射卫星整流罩、哈勃 望远镜镜筒等均采用了聚合物基复合材料。美 国航天飞机使用复合材料减轻结构重量1220公 斤。包括压力容器、6.1米长的遥控器机械臂等， 其中仅舱门就使用聚合物基复合材料1452kg。 美、欧国家的卫星广泛使用聚合物基复合材料， 使其结构重量不到总重量的10%。
有机、无机复合材料
有机无机复合材料一、有机、无机复合材料的定义复合材料是指结合两种或两种以上不同有机、无机相的物质以物理方式结合而成，撷取各组成成分的优点，以构成需要之结构材。
往往以一种材料为基体，另一种材料为增强体组合而成的材料。
各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
高聚物基复合材料PMC S最先得到发展，已有半个多世纪的历史，在工业、民用、航天航空、生态、智能等领域取得了广泛的应用[1]。
有机、无机复合材料即用有机材料与无机材料通过某种方式结合而成的全新材料。
复合后的新材料具有有机、无机材料的各自优点，并且可以在力学、光学、热学、电磁学和生物学等方面赋予材料许多优异的性能，正在成为材料科学研究的热点之一。
目前，国内外这方面的研究成果正不断见诸报道[2,3]。
二、有机、无机复合材料的特点复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。
其特点是比重小、比强度和比模量大。
例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。
石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。
纤维增强材料的另一个特点是各向异性，因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。
以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足够的强度和模量。
碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高，且耐磨损，可用作发动机风扇叶片。
碳化硅纤维与陶瓷复合，使用温度可达1500℃，比超合金涡轮叶片的使用温度（1100℃）高得多。
碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料，已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。
非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。
用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
三、有机、无机复合材料的应用1 有机一无机纳米复合材料纳米复合材料是一类新垫复合材料，它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一种复合材料．纳米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，将给材料的物理和化学性质带来特殊的变化，正日益受到关注．纳米材料被誉为21世纪最有前途的材料”，该类材料研究的种类已经涉及到无机物、有机物和非晶态材料等．有机一无机纳米复合材料因其综合了有机物和无机物各自的优点，并且可以在力学、热学、光学、电磁学和生物学等方面赋予材料许多优异的性能，正在成为材料科学研究的热点之一．<1> 有机一无机纳米复合技术最先制得的纳米复合材料是无机纳米复合材料，如金属、非金属．陶瓷和石英玻璃等．目前，纳米复合材料研究的种类已涉及到有机物和非晶态材料等．各国首先着重于纳米复合材料制备方法的研究，特别是薄膜制备法的研究．纳米复合方法常用的有三种：溶胶一凝胶法、嵌入法和纳米微粒填充法．其中溶胶一凝胶法较早用于制备有机一无机分子杂化材料或纳米复合材料；嵌入法在分子材料领域表现出很好的前景，特别是将不同的性能综合到单一的材料中去．<1.1>溶胶一凝胶法(Sol—Gel Process)在l8世纪中期,Ebelman和GrahmanC 在对二氧化硅凝胶的研究中，产生了用溶胶一凝胶工艺制备无机陶瓷和玻璃的兴趣．溶胶一凝胶产品最早出现在50年代，除了粉末材料外，多孔固体、纤维、涂层和薄膜也相继被制备．溶胶一凝胶工艺的基本过程是液体金属烷氧化物M(OR) (M为si、T 等元素，R为cH 、CIHs等烷基)与醇和水混合，在催化剂作用下发生如下水解一缩合反应：水解反应TEOS+4H2O—Si(OH)4+4EtOH缩合反应Si(OH)4+Si(OH)4J→(HO)3Si—O—Si(OH)3+H2O当另外的-=Si-OH四配位体互相链接，则发生如下缩聚反应，并最终形成三维的siO。
聚合物、无机与复合材料PPT
链段的运动；二是整个大分子链的运动。在不同的温度范围内，其运动单
元的运动方式不同，因此就产生三种不同的力学聚集状态：玻璃态、高弹
态和粘流态。这三种力学状态可以相互转变：
玻璃T态g 高弹T态f 粘 流态
由于这三种状态是在不同的温度范围内
出现的，因而也称为热－力学状态。三
种力学状态的转变可用形变－温度曲线
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Requirement for Studying 【学习要求】
1 ．了解聚合物的有关特性，认识几种常用
２．概括了解工程陶瓷材料的使用性能特点， 熟悉常用的工程结构陶瓷材料的基本性能和应
３．建立对复合材料的性能、分类和应用的 一般概念。
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Key and Difficult Points 【学习重点与难点】
③ 粘流态(Tf～Td) 在此温度范围，其形变迅速增长，弹性模量再次很快下降，高聚物开始 产生粘性流动，处于所谓粘流态，此时变形已变为不可逆。此阶段不仅链段能运动，且整个大 分子也能移动，即两种运动单元都能运动。此状态即为粘流态，Tf称为粘流温度。处于粘流态 的线型高聚物，当受到外力作用时，不仅大分子链能伸缩，而且分子间也能相互滑移，产生了 永久形变。去掉外力后，不能恢复原状。这种形变称为粘流形变，它是不可逆形变。而Td为聚 合物的分解温度，当温度达Td时，聚合物大分子链的化学键将被破坏而发生分解。聚合物处于 粘流态时，可通过喷丝、吹塑、注射、挤压、模铸等方式制造各种形状的零件、型材、纤维和 薄膜等制品。
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6.1.1 聚合物的特征
Introduction of polymers
1.聚合物的力学状态（流变行为） 2. 聚合物的力学性能特点 3. 聚合物的物理与化学性能特点 4. 聚合物的分类特征 5. 聚合物的命名
有机无机复合太阳能电池课件
CdSe纳米晶/P3HT复合太阳能电池性能 提高途径
1、纳米晶的形状、种类、尺寸以及组分对复合 太阳能电池的影响
棒状、四足状、枝化及超枝化结 构的纳米晶在太阳能电池的应用 方面表现出的光电性能明显优于 球状纳米晶。
增加纳米棒的长度可以提高能量 转换效率
增大纳米棒的直径可以使吸收光 谱的范围向长波长移动
实线为四足状纳米晶，虚线为棒 状纳米晶
2、纳米晶表面配体对太阳能电池性能的影响
吡啶处理 在获得纳米晶后，通过吡啶回流的方式，使纳米晶表面富 集吡啶配体。 其他表面配体也相继用于对纳米晶表面的改性，如氯化物、 胺、硫醇等。
对纳米晶表面配体进行还原处理 Kriiger通过对表面配体进行还原，减少配体的链长，从而 改善了太阳能电池的性能。用己酸处理后纳米晶一方面其 吸收特性保持不变，另一方面由于配体链长的缩短导致颗 粒之间的间距减小，提高了电子的传递效率，最终电池效 率达到2%。
谢谢！
一种改善聚合物与纳米粒子相溶性的方法是直接 在聚合物分子链上引入极性官能团以使纳米粒子直接 吸附在聚合物分子链上，这样较好地解决了纳米CdSe 在聚合物中的分散问题。
CdSePPolymer1与CdSePPolymer4在不同CdSe含量下的能量转换效率曲线
当前有机无机杂化电池研究的核心问题是提高器 件的光电能量转换效率。要提高光电转换效率可从以 下5方面入手:
(5) 要选择具有合适功函数的正负极。
结语
目前, 纳米复合材料的研究与开发还处于起步阶段, 有待进一步的理论研究。其中, 形成各种聚合物基有机 一无机纳米复合材料的杂化机理; 形成的热力学与动力 学问题; 聚合物与无机物的界面键合型式、界面的稳定 性、界面在剪切力作用下的行为、材料的结构与性能、 各种功能性的开发,以及原料种类、含量、杂化条件等 对成品材料性能的影响等等. 都是很重要的研究课题。 相信在有机无机杂化电池的光电能量转换效率大幅度 提高之后，能够得到广泛应用，与化石燃料发电相媲 美。