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新材料

新材料

分类: 节能环保
属性: 技术
最后修改时间: 2018年03月21日
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新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料,具有比传统材料更为优异的性能。近年来,新材料越来越受重视,国家也重视新材料产业发展。

  新材料技术是按照人的意志,通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程,创造出能满足各种需要的新型材料的技术。

  简介

  随着科学技术发展,人们在传统材料的基础上,根据现代科技的研究成果,开发出新材料。新材料按组分为金属材料、无机非金属材料(如陶瓷、砷化镓半导体等)、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料性能分为结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能,以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求;功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应,以实现某种功能,如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如,超纯硅、砷化镓研制成功,导致大规模和超大规模集成电路的诞生,使计算机运算速度从每秒几十万次提高到每秒百亿次以上;航空发动机材料的工作温度每提高100℃,推力可增大24%;隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射,使敌方探测系统难以发现等等。

  21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。新材料的研究,是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。

  技术

  新材料技术是按照人的意志,通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程,创造出能满足各种需要的新型材料的技术。新材料按材料的属性划分,有金属材料、无机非金属材料(如陶瓷、砷化镓半导体等)、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料的使用性能性能分,有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能,以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求。隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射,使敌方探测系统难以发现,新材料技术被称为“发明之母”和“产业粮食”。

  应用

  随着科学技术的进步,产业用纺织品新材料不断地呈现发展趋势,用途也不断向多种领域扩展。一些具有特殊功能的纤维如芳纶、聚苯硫醚、碳纤维等,虽然价格较贵,但在环境保护节能减排、阻燃耐高温等领域仍被市场看好。

  新材料作为高新技术的基础和先导,应用范围极其广泛,它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域。同传统材料一样,新材料可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类,不同的分类之间相互交叉和嵌套,一般按应用领域和当今的研究热点把新材料分为以下的主要领域:

  电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料(含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等)、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。

  阻燃

  建筑与纺织的联姻是最近几年才有的。将纤维放入混凝土中,起到增强建筑强力、抗老化的效果,已经取得了成效,在奥运场馆的建设中,这样的实例不少。但是,作为建筑行业使用的防火、阻燃材料纺织品,还没有引起足够的重视。2009年2月9日央视配楼的火灾人们仍然记忆犹新。这场大火,给国家和人民群众的生命财产安全带来了严重危害。媒体披露了失火原因系大楼外墙易燃材料——挤塑板遇燃放的烟花引燃起火。挤塑板虽然环保,但是具有易燃性,过火极快。使用这种易燃材料,一旦遇到火星,造成的损失就不可避免。在建筑工程领域,为了减少由此造成的损失,世界各国对阻燃材料的研究格外重视。一些高性能及高阻燃性的聚合物,包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPSU)、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)和改性聚苯醚(PPO)等浮出水面。

  目前中国生产和使用最多的是阻燃剂整理织物,包括纯棉、纯涤纶、纯毛、涤棉和各种混纺的耐久性阻燃织物和纯棉、粘胶、纯涤纶非耐久性洗涤阻燃织物,有识人士指出,随着人民生活与环境条件的不断改善,人们对阻燃纺织品性能要求越来越高,应投入人力和资金,加大开发尺寸稳定性、耐化学品性和耐磨性的阻燃纤维产品,扩大应用范围。中国在研制阻燃材料方面投入了大量人力物力,其中产业用纺织品中阻燃、耐高温材料受到格外关注,并成为阻燃纤维发展的方向和趋势。2009年,一项重大科研成果——芳纶1313与耐高温绝缘纸制备关键技术及产业化通过了中国纺织工业协会组织的专家鉴定,此项成果还获得中国纺织工业协会科学技术一等奖。

  全世界芳纶产量在3.1万吨,其中美国杜邦公司产量最大,为2.5万吨,其次是日本帝人公司,年产2500吨左右。中国生产芳纶1313的企业主要有烟台氨纶、圣欧集团和广东彩艳股份公司等,年产总量在5000吨~6000吨之间,远不能满足市场的需要。中国产业用纺织品行业协会高级工程师张艳博士介绍说,国家出台的建材下乡政策,产业用纺织品可以助一臂之力。一些高性能纤维用于建筑材料,可以起到增强、防火、阻燃的功效。如果可以把这些高性能纤维纳入建材下乡的范围,就可以扩大产业用纺织品用途,扩大产业用纺织品市场。

  低碳

  环保低碳是当今世界主流,减少碳排放是国家长期目标。由于聚苯硫醚(PPS)纤维具有耐磨损、高熔点(200度不熔化)和稳定性的特征,为工业除尘首选材料,在中国煤炭、电力、水泥行业被广泛使用,充当减排的“尖兵”。有资料显示,中国燃煤电力、燃煤锅炉袋式除尘设备占到除尘设备总量不到10%。随着国家环保力度加大,对袋式除尘技术优势的认识也逐步提高,PPS纤维的年需求量将以每年30%以上的速度增长,市场前景十分广阔。另外,PPS纤维在城市垃圾焚烧、汽车尾气除尘、保温材料、绝缘材料、化工过滤材料等其它方面的应用也十分广阔,需求量也逐年加大。

 

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