導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇導(dǎo)電高分子材料的優(yōu)點(diǎn)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：導(dǎo)電高分子復(fù)合材料；導(dǎo)電性；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TQ 316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

導(dǎo)電高分子材料就是在高分子材料的基礎(chǔ)上，根據(jù)使用的要求，加入了相應(yīng)的導(dǎo)電體，經(jīng)過多重技術(shù)的處理之后，使其具有了較高的導(dǎo)電能力。而由于這種材料在制造的過程中，使用對(duì)材料的要求不高，使用的技術(shù)加工手段簡(jiǎn)單，使用的生產(chǎn)成本較低，導(dǎo)電性能較好等原因，受到了社會(huì)各界的廣泛重視。因此，為了使導(dǎo)電高分子復(fù)合材料在當(dāng)前階段中更好的應(yīng)用，在當(dāng)前的科學(xué)研究中，加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行研究成為了必然趨勢(shì)。

1導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電理論

1.1 統(tǒng)計(jì)滲濾模型

在高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電理論中，首先就是統(tǒng)計(jì)滲濾模型，這一模型通常是幾何模型為基礎(chǔ)上建立的，就是將復(fù)合材料中基本物質(zhì)使用一定技術(shù)將其抽象化，使其存在一定形狀的分散體系，然后根據(jù)一定的機(jī)理要求，將其進(jìn)行重新的排列，使其重新組合成一個(gè)整體，使高分子材料中的基本物質(zhì)成為了連續(xù)相，而加入的導(dǎo)電體材料根據(jù)其功能的不同，有些成為了連續(xù)相，有些成為了分散相，這些有效的分散相以及連續(xù)相，就在導(dǎo)電高分子復(fù)合材料中構(gòu)造出了導(dǎo)電通道。在這一模型的基礎(chǔ)上，對(duì)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的電阻率與導(dǎo)電體進(jìn)行深層次的分析，在兩者之間建立相應(yīng)的聯(lián)系。最具有代表性的就是在建立統(tǒng)計(jì)滲濾模型時(shí)，根據(jù)不同的需求，將基本物質(zhì)抽象為形狀、大小不同的球型、規(guī)則的多面體等，同時(shí)將導(dǎo)電體抽象成連續(xù)性的珠串等[1]。這種模型有效的將高分子材料的導(dǎo)電理論進(jìn)行了闡述，但是其也具有一定的缺點(diǎn)，就是其只能使用在較為簡(jiǎn)單的復(fù)合材料中，復(fù)合材料中只能有一種基本物質(zhì)以及導(dǎo)電體材料，對(duì)于具有多種基本物質(zhì)或者導(dǎo)電體材料的復(fù)合材料時(shí)，雖然也能建立相應(yīng)的模型，但得到的理論與實(shí)際之間會(huì)存在較大的差異。

1.2 熱力學(xué)模型

隨著統(tǒng)計(jì)滲濾模型的使用，人們逐漸的發(fā)現(xiàn)其有一些缺點(diǎn)，例如在構(gòu)建模型時(shí)，往往忽略了基本物質(zhì)與導(dǎo)電體之間的作用關(guān)系，使得到的結(jié)果具有一定的偏差，不滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需求，在這種情況下，就研究出了熱力學(xué)模型來(lái)對(duì)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料導(dǎo)電理論進(jìn)行了闡述，使結(jié)果得到了很大的改進(jìn)。這一理論是以熱力學(xué)原理的基礎(chǔ)上建立的，在這項(xiàng)理論中，認(rèn)為構(gòu)建導(dǎo)電通道的過程中，導(dǎo)電體處于臨界狀態(tài)的體積與模型中多余的自由能具有一定的聯(lián)系，當(dāng)模型中多余的自由能達(dá)到一定的程度后，就會(huì)在模型的內(nèi)部自動(dòng)的構(gòu)建出導(dǎo)電通道。并且，高分子材料中基本物質(zhì)的熔融粘度較大，更好的阻止了平衡相的分離；導(dǎo)電體粒子的直徑較小，更好的幫助平衡相分離。使用這種模型來(lái)對(duì)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行闡述與實(shí)際更加接近[2]。

2 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的特殊效應(yīng)理論

導(dǎo)電高分子材料的性能往往不是一成不變的，在特定的環(huán)境中，其性能也會(huì)逐漸的在變化著。例如一些導(dǎo)電高分子復(fù)合材料在拉力或壓力的作用下，就會(huì)出現(xiàn)一些特別的效應(yīng)，例如壓敏效應(yīng)、拉敏效應(yīng)等，可以根據(jù)這些特殊的效應(yīng)來(lái)對(duì)地導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行闡述。

在壓敏、拉敏效應(yīng)理論中，可以利用通道理論對(duì)其進(jìn)行闡述。在不同的高分子材料，所中具有的臨界范圍不同，在壓敏的情況下，材料中的導(dǎo)電體相對(duì)就不是很多，使得導(dǎo)電體的分布不是很好，無(wú)法直接構(gòu)造出導(dǎo)電通道，如果在這時(shí)向復(fù)合材料施壓，壓力不是很高時(shí)，沒有達(dá)到材料的最大臨界值，復(fù)合材料仍然具有高阻態(tài)；當(dāng)所施加的壓力過高時(shí)，超過了最大臨界值，就會(huì)使復(fù)合材料發(fā)生一定的形變，使其內(nèi)部構(gòu)建出了導(dǎo)電通道，從而使其具有了導(dǎo)電性。在拉敏的情況下，材料含有大量的導(dǎo)電體，其內(nèi)部具有一定的導(dǎo)電通道，這時(shí)在對(duì)其使用拉力時(shí)，當(dāng)垃圾過大，超過最大臨界值時(shí)，復(fù)合材料就會(huì)發(fā)生形變，致使其全本具有的導(dǎo)電通道遭受了損壞，從而使復(fù)合材料不在具有導(dǎo)電性[3]。

3 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)

3.1 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的應(yīng)用

導(dǎo)電高分子的原材料一般為聚合物或者具有導(dǎo)電效果較強(qiáng)的填充物，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)成功研制出了具有良好導(dǎo)電性的高分子復(fù)合材料，且隨著高分子復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，也增加了抗靜電、電磁波屏蔽等功能，使得導(dǎo)電高分子材料獲得了巨大的技術(shù)突破，目前，根據(jù)導(dǎo)電高分子材料的性能不同，可以將其分為半導(dǎo)體材料、高導(dǎo)電體材料、熱敏導(dǎo)體材料等，其材料成分不僅有金屬材料，如銅、鋁等，同時(shí)也含有碳系聚合物，大大增加了導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的穩(wěn)定性，同時(shí)降低了制作成本。另外，由于導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)，使得基于傳統(tǒng)的工作方式有了極大程度的改善，如在開關(guān)元件生產(chǎn)過程，傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料的在開關(guān)中雖然能夠保證電流的有效傳輸，但是金屬材質(zhì)會(huì)產(chǎn)生無(wú)用功率，同時(shí)導(dǎo)體過熱還會(huì)引發(fā)安全事故，因此，在開關(guān)元件的生產(chǎn)中應(yīng)用高分子復(fù)合材料，能夠有效的保護(hù)用電安全，同時(shí)，利用高分子復(fù)合材料的熱效應(yīng)，能夠制作出熱敏傳感器，提高能源的利用率，另外，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料也在航電器的制作、煤電系統(tǒng)、建筑施工中有著廣泛的應(yīng)用[4]。

3.2 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的研究進(jìn)展

由于高分子復(fù)合材料具有非常良好的應(yīng)用前景，因此，我國(guó)重視并鼓勵(lì)高分子復(fù)合材料研究的創(chuàng)新和發(fā)展，但是高分子復(fù)合材料具有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，其性能容易受到制作工藝、制作環(huán)境等外在因素的影響，近年來(lái)，先進(jìn)的導(dǎo)電理論指出尋研制能與復(fù)合材料穩(wěn)定結(jié)合的導(dǎo)點(diǎn)模型是未來(lái)高分子復(fù)合材料的研究發(fā)展方向。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)得出復(fù)合體系的構(gòu)建是建立導(dǎo)線模型的前提要素，利用拓?fù)鋵W(xué)方法能夠有效的對(duì)復(fù)合材料的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)能夠有效的觀測(cè)出不同添加劑對(duì)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的影響。由于高分子復(fù)合材料必須具有實(shí)用性，因此，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的研究上也偏向于增加其穩(wěn)定性、輕便型、降低制作工藝與成本，同時(shí)使導(dǎo)電高分子復(fù)合材料能夠適應(yīng)不同的溫度及濕度，擴(kuò)大導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的應(yīng)用范圍，盡管在理論研究上存在諸多的困難，但是在應(yīng)用方面已經(jīng)取得了巨大的突破[5]。

4 總結(jié)

綜上所述，在現(xiàn)階段的發(fā)展中，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料占據(jù)重要的作用，有效的對(duì)其進(jìn)行使用，可以更好地促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。并且隨著不斷對(duì)其進(jìn)行研究，相關(guān)的理論知識(shí)已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，處在了一個(gè)瓶頸階段，很難在使其繼續(xù)發(fā)展。因此，在當(dāng)前階段對(duì)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行研究時(shí)，就要向著應(yīng)用方面進(jìn)行研究，使其在實(shí)際中起到更大的作用，有效的促進(jìn)我國(guó)社會(huì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]屈瑩瑩，趙帥國(guó)，代坤等.各向異性導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].塑料工業(yè)，2012，06（05）：22.

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關(guān)鍵詞：液晶　液晶高分子　應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN15　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1007-3973(2011)004-031-01

1　引言

液晶高分子材料是在一定條件下可以液晶態(tài)存在的高分子所加工制成的材料，較高分子量和液晶有序的有機(jī)結(jié)合使液晶高分子材料具有一些優(yōu)異的特性。例如，液晶高分子材料具有非常高的強(qiáng)度和模量，或具有很小的熱膨脹系數(shù)，或具有優(yōu)良的電光性質(zhì)等等。研究和開發(fā)液晶高分子材料，不僅可以提供新的高性能材料從而促使技術(shù)的進(jìn)步和新技術(shù)的產(chǎn)生，同時(shí)可以促進(jìn)高分子化學(xué)、高分子物理學(xué)、高分子加工以及高分子應(yīng)用等領(lǐng)域的發(fā)展。因此，研究液晶高分子材料具有重要意義。

2　液晶高分子材料的發(fā)展

液晶高分子存在于自然界很多物質(zhì)中，像是生物體中的纖維素、多肽、核酸、蛋白質(zhì)、細(xì)胞及細(xì)胞膜等都存在液晶態(tài)。液晶的原理首先在1888年由奧地利植物學(xué)家F Reinitzer(F.Reinitzer,Monatsh，Chem,9,421，1888)提出，之后，德國(guó)科學(xué)家O，Lehamann驗(yàn)證了液晶的各向異性，他建議將其命名為Fliess，endekrystalle，在英語(yǔ)中也就是液晶(Liquid Crystal或簡(jiǎn)化為L(zhǎng)C)。19世紀(jì)60年代，人們發(fā)現(xiàn)聚對(duì)苯甲酰胺溶解在二甲基乙酰胺LiCI中，和聚對(duì)苯二甲酰對(duì)本二胺溶解在濃硫酸中，都可以形成向列型液晶(根據(jù)分子排列的形式和有序性不同，液晶有三種不同的結(jié)構(gòu)類型：近晶型、向列型和膽甾型。向列型液晶只保留著固體的一維有序性，具有較好的流動(dòng)性)。剛性分子鏈在溶液中伸展，當(dāng)其濃度達(dá)到臨界濃度時(shí)由于部分剛性分子聚集在一起形成有序排列的微區(qū)結(jié)構(gòu)，使溶液由各向同性向各向異性轉(zhuǎn)變，由此形成了液晶。隨即，美國(guó)杜邦公司(DuPont’s)先后推出了PSA(聚苯甲酰胺)及Kevelar纖維PPTA(聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺)，標(biāo)志著液晶高分子研究工業(yè)化發(fā)展的開始。到70～80年代，出現(xiàn)了諸如Xydar(美國(guó)Dartin公司，1984年),Vectra(美國(guó)Calanese公司，1985年)等一系列商用型熱致液晶，液晶高分子材料逐漸開始推廣。發(fā)展至今，液晶這一形態(tài)已經(jīng)成為一個(gè)相當(dāng)大的物質(zhì)家族，其商業(yè)用途多達(dá)幾百種，例如日常生活中所用的液晶顯示手表、計(jì)算器、筆記本電腦和高清晰的彩色電視等都已商品化，使得顯示技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生重大的革命性變化。

液晶高分子的一系列不同尋常的性質(zhì)已經(jīng)得到了廣泛的實(shí)際應(yīng)用，其中大家最為熟悉的就是上面說(shuō)到的液晶顯示技術(shù)，它是應(yīng)用向列型液晶的靈敏的電響應(yīng)特性和優(yōu)秀的光學(xué)特性的典型例子。把透明的向列型液晶薄膜夾在兩塊導(dǎo)電的玻璃板之間，在施加適當(dāng)電壓的點(diǎn)上變得不透明，因此當(dāng)電壓以某種圖形的形式加到液晶薄膜上就產(chǎn)生了圖像。這一原理等同于學(xué)生日常學(xué)習(xí)使用的計(jì)算器，在通電時(shí)液晶分子排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時(shí)分子排列混亂，阻止光線通過，因而顯示出所要計(jì)算的數(shù)字。液晶顯示器件最大的優(yōu)點(diǎn)在于耗電低，可以實(shí)現(xiàn)微型化和超薄化。與小分子液晶材料相比，液晶高分子在圖形顯示方面的應(yīng)用前景在于利用其優(yōu)點(diǎn)開發(fā)大面積、平面、超薄型、直接沉積在控制電極表面的顯示器，具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。

液晶高分子還可以利用其熱，光效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)光存儲(chǔ)。首先將存儲(chǔ)介質(zhì)制成透光的液晶態(tài)晶體，這時(shí)測(cè)試的光完全透過，證明沒有信息記錄；當(dāng)用一束激光照射存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)，局部溫度升高而使液晶高分子熔融成各向同性熔體，分子失去有序性：激光消失后，液晶高分子凝結(jié)成不透光的固體，信號(hào)被記錄下來(lái)。此時(shí)如果再照射測(cè)試光，將僅有部分光透過，記錄的信息在室溫下永久保存。這同目前常用的存儲(chǔ)介質(zhì)――光盤相比，其對(duì)信息的存儲(chǔ)依靠記憶材料內(nèi)部的特性變化使得液晶高分子存儲(chǔ)材料的可靠性更高，而且不用擔(dān)心灰塵和表面的劃傷對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的影響，更適合于重要數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存。

此外，將剛性高分子溶液的液晶體系所具有的流變學(xué)特性應(yīng)用于纖維加工過程中，已創(chuàng)造出一種新的紡絲技術(shù)――液晶紡絲，這種新技術(shù)使纖維的力學(xué)性能提高了兩倍以上，獲得了高強(qiáng)度、高模量、綜合性能優(yōu)越的纖維。由于剛性高分子溶液形成的液晶體系具有高濃度、低粘度和低切變速率下高度取向的流變學(xué)特性，因此采用液晶紡絲便順利地解決了高濃度溶液必然伴隨著高粘度的問題。同時(shí)，由于液晶分子的取向，紡絲時(shí)可以在較低的牽伸條件下就獲得較高的取向度，避免纖維在高倍拉伸時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力和受到損傷。這樣所得的高性能纖維可用于制造防彈衣、纜和特種復(fù)合材料等。

3　液晶高分子材料的應(yīng)用

液晶高分子材料不僅在化學(xué)、物理方面得到了廣泛的應(yīng)用，其在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用也是不可小視的。由于在電、磁、光、熱、力等條件變化時(shí)，液晶高分子將發(fā)生顯著的變化，使得液晶高分子膜比一般的膜材料具有更高的透過量和選擇性。因此，利用溶致性液晶(根據(jù)液晶形成條件的不同液晶態(tài)物質(zhì)又可分為“熱致型液晶”和“溶致型液晶”)高分子的成型過程，如形成層狀結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行交聯(lián)固化成膜，可以制備具有部分類似功能的膜材料。脂質(zhì)體是液晶高分子在溶液中形成的一種聚集態(tài)，這種微膠囊最重要的應(yīng)用就是作為定點(diǎn)釋放和緩釋藥物的使用。微膠囊中包裹的藥物隨體液到達(dá)病變點(diǎn)后被酶作用破裂釋放出藥物，達(dá)到定點(diǎn)釋放藥物的目的。

如前所述，作為新興的功能材料，液晶高分子材料具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)。隨著人們對(duì)它不斷的研究，液晶高分子材料會(huì)逐步代替目前使用的部分金屬和非金屬材料。液晶高分子材料作為一種較新的高分子材料，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)還不充分，但在不遠(yuǎn)的將來(lái)，液晶高分子材料的應(yīng)用一定會(huì)越來(lái)越廣泛。對(duì)人類的生存和發(fā)展做出新的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]何曼君，張紅東等.高分子物理[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2007.

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1 紅外光譜法（IR）的應(yīng)用—— 對(duì)高分子絮凝劑進(jìn)行官能團(tuán)認(rèn)證

紅外光譜法通常是作為分析各種高分子聚合物材料的最佳選擇。到目前為止，紅外光譜儀可分為三代，第一代是用棱鏡作為分光元件，缺點(diǎn)是分辨率較低，且對(duì)儀器的操作環(huán)境要求較高；第二代是用衍射光柵作為分光元件，不僅分辨率得到了提高，而且價(jià)格較便宜、對(duì)操作環(huán)境的要求也不高；第三代是傅立葉變換紅外光譜儀，具有光通量高、噪音低、測(cè)量速度快、分辨率高、波數(shù)準(zhǔn)確度高、光譜范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。

上述三代紅外光譜技術(shù)一般都是指透射紅外光譜技術(shù)，由于透射紅外光譜技術(shù)存在如下缺點(diǎn)：

（1）利用固體壓片或液膜法采集樣品，制作樣品操作繁瑣，且光程難以控制一致，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。

（2）由于大多數(shù)物質(zhì)都有自己獨(dú)特的紅外吸收光譜，當(dāng)樣品中存在多個(gè)組分時(shí)，導(dǎo)致譜峰重疊。

因此，采用透射紅外光譜技術(shù)對(duì)某些樣品進(jìn)行測(cè)試仍有較大的局限性。隨著光譜分析技術(shù)的迅速發(fā)展，漫反射、衰減全反射等硬件以及差譜等軟件技術(shù)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了透射紅外光譜技術(shù)的缺陷，大大擴(kuò)展了紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。尤其是傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）技術(shù)更成為對(duì)高分子聚合物進(jìn)行定性、定量分析的有力工具。

對(duì)于某一未知高分子材料，首先根據(jù)樣品的外觀特性、來(lái)源、用途以及物理性質(zhì)進(jìn)行初步分析，然后根據(jù)判定結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行分離。對(duì)于一些組成較簡(jiǎn)單、主要組分含量又特別高的高分子材料，也可不分離直接測(cè)定。

1.1 樣品制備

分析某一高分子材料，首先必須預(yù)處理樣品，目的是盡可能分離各組分。通常采用的方法是溶劑萃取法，該方法是根據(jù)在不同溶劑中的不同溶解性能從而將不同的高分子材料分離出來(lái)。不同的高分子絮凝劑所用的添加劑各不相同，選擇適當(dāng)?shù)妮腿┦欠浅１匾?。選擇依據(jù)是盡量選擇那些對(duì)聚合物溶解度小而對(duì)添加劑溶解度大的溶劑。

1.2 譜圖分析

將樣品分離以后，即可作紅外光譜分析。一般從紅外光譜圖中僅能得到分子的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的官能團(tuán)信息，并不能知道該物質(zhì)具體是什么。因此，在解析紅外譜圖時(shí)，應(yīng)更多的了解樣品的物理化學(xué)性質(zhì)、不飽和度、元素分析等信息。

得到紅外譜圖之后，一般從該譜圖中的強(qiáng)吸收譜帶開始分析，通過分析這些強(qiáng)吸收譜帶，即可得到對(duì)應(yīng)于化合物的主要官能團(tuán)信息，從而得到未知化合物的主要分子結(jié)構(gòu)；然后依次分析其它較弱的吸收譜帶。

1.3 比對(duì)驗(yàn)證

通過以上初步分析，再將譜圖與“薩特勒”（Sadlter）標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜集進(jìn)行比對(duì)。通過對(duì)比驗(yàn)證可以得到化合物的名稱、分子式、結(jié)構(gòu)式等相關(guān)信息。在比對(duì)驗(yàn)證過程中，首先可根據(jù)樣品的分子式及可能的結(jié)構(gòu)式并結(jié)合物理常數(shù)查閱。若樣品譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖完全符合，即可確定此樣品。如果是新化合物，查不到其標(biāo)準(zhǔn)圖譜，則可結(jié)合其它分析方法如元素分析、核磁共振、質(zhì)譜等來(lái)確定其分子結(jié)構(gòu)。

2 核磁共振法（NMR）的應(yīng)用

對(duì)高分子聚合物作各種表征時(shí)主要利用核磁共振法：均聚物立規(guī)性分析；異構(gòu)體的鑒別；共混及三元共聚物的定性定量分析；官能團(tuán)鑒別；端基表征；序列分布及等規(guī)度的分析等。采用核磁共振技術(shù)分析研究高分子聚合物的方法是：選用合適的溶劑、提高溫度或采用高場(chǎng)儀器的液體高分辨率技術(shù)；或是利用固體高分辨核磁共振光譜儀，采用魔角旋轉(zhuǎn)等技術(shù)。

3 掃描電鏡（SEM）的應(yīng)用

掃描電鏡是利用高能電子束對(duì)樣品表面作光柵掃描，從而得到反映樣品表面性質(zhì)的圖像。樣品的質(zhì)量決定了成像的質(zhì)量，良好的樣品應(yīng)是導(dǎo)電、干燥的固體樣品。若導(dǎo)電性不好可以在表面噴鍍一層均勻、連續(xù)的重金屬膜。

4 透射電鏡（TEM）的應(yīng)用

透射電鏡是利用能量的損失及其方向的改變來(lái)測(cè)量樣品的厚度。在操作時(shí)，將液體樣品滴到有支持膜的銅網(wǎng)上，再用濾紙吸去多余的液體，晾干后放入電鏡內(nèi)即可。

該文介紹了以上幾種大型儀器在高分子絮凝劑的結(jié)構(gòu)分析表征以及絮凝性能方面的應(yīng)用?？梢钥闯?，現(xiàn)代儀器分析技術(shù)在研究高分子絮凝劑的性能，并使之應(yīng)用到廢水處理當(dāng)中具有很好的發(fā)展前景，值得深入探討。

參考文獻(xiàn)

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篇4

[關(guān)鍵詞]材料 發(fā)展 金屬材料 無(wú)機(jī)非金屬材料 高分子材料

人類社會(huì)的發(fā)展歷程,是以材料為主要標(biāo)志的。歷史上,材料被視為人類社會(huì)進(jìn)化的里程碑。對(duì)材料的認(rèn)識(shí)和利用的能力,決定著社會(huì)的形態(tài)和人類生活的質(zhì)量。歷史學(xué)家也把材料及其器具作為劃分時(shí)代的標(biāo)志:如石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代、高分子材料時(shí)代……

100萬(wàn)年以前,原始人以石頭作為工具,稱舊石器時(shí)代。1萬(wàn)年以前,人類對(duì)石器進(jìn)行加工,使之成為器皿和精致的工具,從而進(jìn)入新石器時(shí)代?，F(xiàn)在考古發(fā)掘證明我國(guó)在八千多年前已經(jīng)制成實(shí)用的陶器,在六千多年前已經(jīng)冶煉出黃銅,在四千多年前已有簡(jiǎn)單的青銅工具,在三千多年前已用隕鐵制造兵器。我們的祖先在二千五百多年前的春秋時(shí)期已會(huì)冶煉生鐵,比歐洲要早一千八百多年以上。18世紀(jì),鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,成為產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。19世紀(jì)中葉,現(xiàn)代平爐和轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的出現(xiàn),使人類真正進(jìn)入了鋼鐵時(shí)代。與此同時(shí),銅、鉛、鋅也大量得到應(yīng)用,鋁、鎂、鈦等金屬相繼問世并得到應(yīng)用。直到20世紀(jì)中葉,金屬材料在材料工業(yè)中一直占有主導(dǎo)地位。20世紀(jì)中葉以后,科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,作為發(fā)明之母和產(chǎn)業(yè)糧食的新材料又出現(xiàn)了劃時(shí)代的變化。首先是人工合成高分子材料問世,并得到廣泛應(yīng)用僅半個(gè)世紀(jì)時(shí)間,高分子材料已與有上千年歷史的金屬材料并駕齊驅(qū),并在年產(chǎn)量的體積上已超過了鋼,成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防尖端科學(xué)和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的發(fā)展。陶瓷是人類最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制備工藝的發(fā)展,使陶瓷材料產(chǎn)生了一個(gè)飛躍,出現(xiàn)了從傳統(tǒng)陶瓷向先進(jìn)陶瓷的轉(zhuǎn)變,許多新型功能陶瓷形成了產(chǎn)業(yè),滿足了電力、電子技術(shù)和航天技術(shù)的發(fā)展和需要。

現(xiàn)在人們也按化學(xué)成分的不同將材料劃分為金屬材料,無(wú)機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料三大類以及他們的復(fù)合材料。

金屬材料科學(xué)主要是研究金屬材料的成分組織、結(jié)構(gòu)、缺陷與性能之間內(nèi)在聯(lián)系的一門學(xué)科。金屬材料科學(xué)與工程的工作者還要研究各種金屬冶煉和合金化的反應(yīng)過程和相的關(guān)系,金屬材料的制備方法和形成機(jī)理,結(jié)晶過程以及材料在制造及使用過程中的變化和損毀機(jī)理。對(duì)其按化學(xué)成份進(jìn)行分類可以分為鋼鐵、有色金屬以及復(fù)合金屬材料。按用途分類包括結(jié)構(gòu)材料和功能材料。

金屬基復(fù)合材料(MMC)因其良好的性能而得到了人們廣泛的關(guān)注。它是一類以金屬或合金為基體,以金屬或非金屬線、絲、纖維、晶須或顆粒狀組分為增強(qiáng)相的非均質(zhì)混合物,其共同點(diǎn)是具有連續(xù)的金屬基體。目前,特別是航空航天部門推進(jìn)系統(tǒng)使用的材料,其性能已經(jīng)達(dá)到了極限。因此,研制工作溫度更高、比剛度和比強(qiáng)度大幅度增加的金屬基復(fù)合材料,已經(jīng)成為發(fā)展高性能結(jié)構(gòu)材料的一個(gè)重要方向。1990年美國(guó)在航天推進(jìn)系統(tǒng)中形成了3250萬(wàn)美元的高級(jí)復(fù)合材料(主要為MMC)市場(chǎng),年平均增長(zhǎng)率16%,遠(yuǎn)高于高性能合金的年增長(zhǎng)率1.6%。

無(wú)機(jī)非金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。在晶體結(jié)構(gòu)上,無(wú)機(jī)非金屬的晶體結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比金屬?gòu)?fù)雜,并且沒有自由的電子。具有比金屬鍵和純共價(jià)鍵更強(qiáng)的離子鍵和混合鍵。這種化學(xué)鍵所特有的高鍵能、高鍵強(qiáng)賦予這一大類材料以高熔點(diǎn)、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強(qiáng)度和良好的抗氧化性等基本屬性,以及寬廣的導(dǎo)電性、隔熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。無(wú)機(jī)非金屬材料已從傳統(tǒng)的水泥、玻璃、陶瓷發(fā)展到了新型的先進(jìn)陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無(wú)機(jī)涂層、無(wú)機(jī)纖維、半導(dǎo)體材料以及光學(xué)材料。由于新型無(wú)機(jī)非金屬材料除具有傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的優(yōu)點(diǎn)外,還有某些特征如:強(qiáng)度高、具有電學(xué)、光學(xué)特性和生物功能等,因此它們已成為現(xiàn)代新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造、現(xiàn)代國(guó)防和生物醫(yī)學(xué)所不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。

高分子材料為有機(jī)合成材料,亦稱聚合物。自20世紀(jì)20年代德國(guó)著名科學(xué)家斯托丁格開創(chuàng)這一學(xué)科以來(lái),高分子科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展極為迅猛,如今已形成非常龐大的高分子工業(yè)。它具有較高的強(qiáng)度,良好的塑性,較強(qiáng)的耐腐蝕性能,很好的絕緣性能,以及重量輕等優(yōu)良性能,在是工程上的發(fā)展最快的一類新型結(jié)構(gòu)材料。高分子材料按其分子鏈排列有序與否,可分為結(jié)晶聚合物和無(wú)定型聚合物兩類。結(jié)晶聚合物的強(qiáng)度較高,結(jié)晶度決定于分子鏈排列的有序程度。工程上通常根據(jù)機(jī)械性能和使用狀態(tài)將其分為三大類:塑料、橡膠以及合成纖維。其中,我國(guó)的合成纖維、合成樹脂和合成橡膠已分別居世界產(chǎn)能的第一、二和三位。

參考文獻(xiàn):

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[2]許順生.金屬材料科學(xué)概述.中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所.

篇5

1實(shí)驗(yàn)步驟

1．1實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備（1）制備校正用零濁度水．參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO7027中規(guī)定的方法，選擇孔徑為0．1μm（或0．2μm）的微孔濾膜過濾蒸餾水，反復(fù)過濾2次以上，本實(shí)驗(yàn)過濾5次，所獲得的濾液即為檢定用的零濁度水．該水貯存于清潔的，并用該水沖洗后的玻璃瓶中．（2）打開SGZ－2P濁度儀背后的電源開關(guān)，預(yù)熱30min．（3）分別用上述制得的校正用零濁度水和400濁度水校正濁度儀．（4）稱取0．10g鈦白粉，放于烘箱進(jìn)行烘干，15min后取出．待冷卻片刻后，倒進(jìn)燒杯中，向其中加蒸餾水至40mL，用玻璃棒攪拌均勻，靜置20min，然后采取上清液，放于濁度儀中，待讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄濁度值．

1．2制備硅酸鈉溶液（1）稱取0．15g二氧化硅粉末和0．20g氫氧化鈉，在燒杯中溶解，稀釋并充分反應(yīng)，靜置，澄清，用移液管將所得上清液（硅酸鈉溶液）轉(zhuǎn)移至試管中．反應(yīng)式如式（1）所示。（2）制備活性硅酸溶膠．用另一試管取適量鹽酸，使用滴管將上述硅酸鈉溶液逐滴加入鹽酸中，邊加邊振蕩試管，并使用廣泛pH試紙測(cè)定生成物的pH值，pH值大于9．0（這里定為10．0）時(shí)停止滴入硅酸鈉溶液．反應(yīng)式如式（2），（3）所示．（3）同樣稱取0．10g導(dǎo)電鈦白粉，放于烘箱烘15min，冷卻片刻后倒入燒杯中，將上述所得的硅溶膠轉(zhuǎn)移進(jìn)來(lái)，加蒸餾水稀釋至40mL，用玻璃棒攪拌均勻待測(cè)．

1．3測(cè)量數(shù)據(jù)首先重復(fù)步驟（2），分別在pH值為11．0，12．0，13．0，14．0時(shí)停止滴入硅酸鈉溶液．然后再重復(fù)步驟（3），用樣品試樣瓶取樣，放于濁度儀中測(cè)定其濁度值，待讀數(shù)穩(wěn)定后記錄此時(shí)懸濁液的濁度值。

2結(jié)果與討論

2．1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在溫度為20℃，相對(duì)濕度為53％的實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)試不同pH值的活性硅酸溶膠作為分散劑的鈦白粉懸濁液的濁度值，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1．

2．2分析與討論

2．2．1無(wú)機(jī)表面改性根據(jù)濁度值與分散性的關(guān)系可知，經(jīng)過處理（進(jìn)行無(wú)機(jī)表面改性）后的導(dǎo)電鈦白粉的分散性比未經(jīng)處理導(dǎo)電鈦白粉的分散穩(wěn)定性有顯著的改善．當(dāng)pH值在11左右時(shí)，濁度值最大，此時(shí)分散系的分散穩(wěn)定性最好．這是因?yàn)楣璋ねㄟ^生成“活性硅”形成一層均勻致密的無(wú)定形水合氧化硅膜．當(dāng)Na2SiO3酸化時(shí)，最初析出的是Si（OH）4．單體形式的Si（OH）4活性很大，很快生成硅氧烷鏈的聚合硅膠．活性硅就是指單體的和低聚合度的水合氧化硅，而具有高分子量的聚合物不活潑．這種膜的特征是：首先膜厚基本均勻，結(jié)構(gòu)致密，是連續(xù)的，不是多孔的海綿狀；其次氧化硅以羥基形式牢固地結(jié)合到鈦白粉表面．二氧化硅與鈦白粉之間是通過Si—O—Ti結(jié)合在一起的顆粒．無(wú)機(jī)表面改性就是將無(wú)機(jī)化合物或金屬通過一定的手段在其表面沉積，形成包覆膜，或者形成核－殼復(fù)合顆粒，改善表面性能［16］．

2．2．2酸堿度的影響由表1看出濁度值隨著pH值增大而不斷增大，到達(dá)11時(shí)達(dá)到最大值，再繼續(xù)增大pH值，濁度值會(huì)逐漸減小，當(dāng)接近14時(shí)濁度值達(dá)到最?。趐H＝11．0時(shí)濁度值達(dá)到了一個(gè)峰值，表明此時(shí)導(dǎo)電鈦白粉在pH＝11．0的活性硅酸溶膠中分散穩(wěn)定性達(dá)到了最佳的效果；而在pH＝12．0，pH＝13．0和pH＝14．0時(shí)，濁度值急劇下降，說(shuō)明分散效果變差了，而且pH越大（堿性越強(qiáng)），濁度值越?。@是因?yàn)榉垠w表面主要受相互排斥的靜電斥力和相互吸引的范德華力的作用，當(dāng)靜電斥力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于范德華力時(shí)，分散性就好，否則分散性很差．pH值是通過改變鈦白粉顆粒表面的正負(fù)電荷量從而形成雙電層，而這種雙電層可以看作是四周被同一電荷所包圍的粒子，當(dāng)pH值改變時(shí)，電荷濃度發(fā)生變化，電荷產(chǎn)生斥力，當(dāng)這種斥力大于范德華引力時(shí)，粒子就會(huì)分開，體系處于分散穩(wěn)定狀態(tài)．

2．2．3防靜電性能的鈦白粉用ATO包覆TiO2獲得的ATO／TiO2導(dǎo)電粉體［18］，能同時(shí)具備ATO與TiO2的優(yōu)點(diǎn)：既有一定的導(dǎo)電性，顏色較淺，能吸收紫外光，又具有很好的耐候性及高溫使用性能．ATO、ATO／TiO2粉作為一種新型的功能導(dǎo)電材料，主要是以添加劑的形式應(yīng)用于各種材料中，用于制備各種顏色的永久性導(dǎo)電、電磁屏蔽及防靜電材料，如導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電膠（粘合劑）、導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電陶瓷、導(dǎo)電水泥、導(dǎo)電油墨、導(dǎo)電纖維等導(dǎo)電制品．以上采用的溶劑是蒸餾水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用無(wú)水乙醇作溶劑時(shí)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟（4），導(dǎo)電鈦白粉懸濁液的濁度值也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于5．60，說(shuō)明采取無(wú)水乙醇作為溶劑時(shí)，導(dǎo)電鈦白粉懸濁液的分散體系比在蒸餾水中要穩(wěn)定得多，分散性更好．Ti—O的不平衡使TiO2極性很強(qiáng)，表面吸附的水因極化而發(fā)生解離，易形成羥基．TiO2顆粒的比表面積越大，表面羥基數(shù)量越多．羥基的存在可提高TiO2作為吸附劑及各種載體的極性，為表面改性提供方便．盡管TiO2本性是親水憎油的，改性就是利用一定的化學(xué)物質(zhì)通過一定的工藝方法使其與TiO2表面上的羥基發(fā)生反應(yīng)，消除或減少表面醇羥基的量，接枝或包覆其他化學(xué)物質(zhì)，使產(chǎn)品由親水變?yōu)槭杷?，以達(dá)到改變表面性質(zhì)的目的［19］．另外經(jīng)改性后的鈦白粉具有親油性，這對(duì)各種高分子材料的多功能改性提供了重要的方法，由此對(duì)可以研制防靜電多功能高分子材料提供了理論依據(jù)．

3結(jié)束語(yǔ)

篇6

機(jī)遇與科研同行

據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)從1960―1973年由靜電引起的火災(zāi)爆炸中，僅裝油事故就166起；日本的靜電火災(zāi)每年約發(fā)生100起，其中人體帶電所釀成的火災(zāi)約占據(jù)20%。靜電產(chǎn)生的火花和易燃易爆氣體、液體、粉塵等物質(zhì)接觸后，所導(dǎo)致的安全隱患相當(dāng)嚴(yán)重。我國(guó)是一個(gè)擁有13億人口的大國(guó)，其中有近7億的一線產(chǎn)業(yè)工人，每年因防護(hù)服裝的功能性弱、穩(wěn)定性差、環(huán)保指標(biāo)不達(dá)標(biāo)所造成的安全健康問題也相當(dāng)嚴(yán)重。

近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》、《個(gè)體防護(hù)裝備選用規(guī)范》等相關(guān)法律法規(guī)，對(duì)防靜電職業(yè)安全防護(hù)工裝面料的配備標(biāo)準(zhǔn)提出新要求。為更好地保障火藥、化工、煤炭等行業(yè)工作服裝的安全性，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局提出將防護(hù)服防靜電標(biāo)準(zhǔn)由GB 12014―1989修訂為GB 12014―2009，于2009年12月1日正式推行。

該標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，要求中石油、中石化等相關(guān)部門企業(yè)在采購(gòu)防靜電工裝時(shí)，不僅要重視防靜電服裝的功能性，更要考慮到功能在安全防護(hù)基礎(chǔ)上的耐久性。防靜電安全國(guó)內(nèi)導(dǎo)電材料也由原來(lái)的三足鼎立提升為目前炭黑成分導(dǎo)電纖維才能符合GB 12014―2009標(biāo)準(zhǔn)要求，這給面料、服裝生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)了較大的技術(shù)難度。

藍(lán)天海20年來(lái)致力于防靜電面料開發(fā)研究，始終重視科研。2010年，公司與中國(guó)紡織科學(xué)研究院江南分院合作成立了中國(guó)紡織科學(xué)研究院江南分院特種面料研發(fā)中心，從而成為國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的集研發(fā)與銷售于一體的科技創(chuàng)新型企業(yè)；2012年藍(lán)天海和清華大學(xué)合作，成功推出中國(guó)第一塊功能性品牌面料吊牌；2013年聘請(qǐng)加拿大阿爾伯塔大學(xué)教授宋國(guó)文作為公司的高級(jí)技術(shù)顧問，為公司研發(fā)能滿足中國(guó)6.5億產(chǎn)業(yè)工人安全防護(hù)要求的功能性面料。

藍(lán)天海作為防護(hù)服國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位及國(guó)內(nèi)最大最具專業(yè)的防靜電安全防護(hù)面料供應(yīng)商，攻克了達(dá)到GB 12014―2009標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)難關(guān)。為確保面料的防靜電性能，藍(lán)天海從采用不銹鋼導(dǎo)電材料開始，經(jīng)歷了研制防靜電整理劑、金屬氧化物導(dǎo)電材料、炭黑導(dǎo)電材料等階段。防靜電面料組織也從鑲嵌到目前的經(jīng)緯交織，防靜電性能進(jìn)一步提高，并確立了獨(dú)特的“藍(lán)翔GB 12014―2009面料十項(xiàng)生產(chǎn)要求”及“藍(lán)翔GB 12014―2009面料使用注意事項(xiàng)”。

當(dāng)難點(diǎn)遇到“藍(lán)天?！?/p>

防護(hù)服受環(huán)境、洗滌次數(shù)及穿著時(shí)間的延長(zhǎng)的影響，有可能出現(xiàn)導(dǎo)電性能的衰減。為確保使用藍(lán)翔面料制作的防護(hù)服在使用中防靜電安全性能的穩(wěn)定，藍(lán)天海采用了耐光性和穩(wěn)定性好的第五代40D/7F炭黑滌綸基導(dǎo)電材料，終于生產(chǎn)出了“藍(lán)翔”第四代高性能防靜電安全防護(hù)面料。

“生命無(wú)價(jià)，安全是天，我們?cè)诖_保藍(lán)翔工裝面料的防靜電性能符合GB 12014―2009標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，在行業(yè)內(nèi)首家承諾藍(lán)翔工裝面料的防靜電安全防護(hù)性能在3年內(nèi)有效。”該公司技術(shù)部人員介紹說(shuō)。

從外觀看，藍(lán)翔第四代高性能B級(jí)防靜電安全防護(hù)面料與同行的防靜電面料基本一致，但該面料的導(dǎo)電性能已明顯優(yōu)于GB 12014―2009 B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，部分產(chǎn)品已達(dá)到GB 12014―2009 A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，面料表面電阻在1×105Ω～1×108Ω之間，并具有耐光及導(dǎo)電性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。

該面料最大的優(yōu)勢(shì)在于，耐光、耐摩擦、耐屈曲、耐氧化及耐腐蝕能力強(qiáng)，可緩解防護(hù)服受陽(yáng)光等環(huán)境、洗滌次數(shù)及穿著時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)導(dǎo)電性能的衰減現(xiàn)象。面料具有的高導(dǎo)電性能的特性，可確保防護(hù)服在穿著1～2年時(shí)間內(nèi)防靜電安全防護(hù)性能的有效性。同時(shí)，藍(lán)翔面料的甲醛、偶氮、pH值、透氣性、強(qiáng)力明顯高于GB 18401―2010等相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)藍(lán)天海技術(shù)人員介紹，第四代面料的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)是第五代導(dǎo)電材料的研發(fā)，為了使導(dǎo)電纖維達(dá)到良好的可紡性，公司技術(shù)人員主要攻克了母粒與皮層其他組分的相容性、皮層組分的流動(dòng)性的難題。同時(shí)，攻克了導(dǎo)電母粒的多色配方方法，導(dǎo)電成分露與藏的比例對(duì)纖維性能的影響，皮層組分的改變對(duì)導(dǎo)電纖維物理性能的影響等技術(shù)難題。

第五代導(dǎo)電纖維選用了超導(dǎo)炭黑作為導(dǎo)電體，它具有粒徑小而均勻、較大的DBP吸油值及BET比表面積值等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，選擇適合制造纖維的高分子材料助劑，以及耐光性和耐熱性好的聚酯為基材，并在生產(chǎn)過程中適時(shí)增加纖維中的炭黑含量，通過添加劑克服炭黑與高分子材料界面間的分散性，尋找最佳加工參數(shù)研制而成的特殊的復(fù)合纖維，使導(dǎo)電炭黑以小于1.5pm的幅度間隔部分在纖維表面外露、部分在纖維內(nèi)部蘊(yùn)藏，也使導(dǎo)電纖維導(dǎo)電性能優(yōu)良并且更加耐久。

面對(duì)市場(chǎng)與未來(lái)

隨著國(guó)家、行業(yè)、企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)的重視，以及產(chǎn)業(yè)工人對(duì)自身保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，很多原來(lái)對(duì)防靜電服裝沒有需求的行業(yè)，也紛紛開始使用防靜電安全防護(hù)服裝。目前，市場(chǎng)主要的應(yīng)對(duì)措施有兩種：一種是研發(fā)新型的導(dǎo)電絲，另一種是采用不同原料、不同生產(chǎn)工藝加工防靜電面料。藍(lán)天海在防靜電面料方面一直走在前列，在同行只簡(jiǎn)單采用白絲、灰絲、黑絲的時(shí)候，他們已經(jīng)與其供應(yīng)商共同開發(fā)出了白絲2號(hào)、黑絲2號(hào)等系列產(chǎn)品。

篇7

關(guān)鍵詞：納米 陶瓷膜

一、前言

陶瓷材料作為全球材料業(yè)的三大支柱之一，在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。但是由于存在脆性（裂紋）、均勻性差、可靠性低、韌性、強(qiáng)度較差等的缺陷，因而使其應(yīng)用受到了一定的限制。隨著納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，納米陶瓷隨之產(chǎn)生，它克服了陶瓷材料的許多不足，并對(duì)材料的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁光學(xué)等性能產(chǎn)生重要影響，為陶瓷材料的應(yīng)用開拓了新領(lǐng)域使陶瓷材料跨入了一個(gè)新的歷史時(shí)期。

納米陶瓷膜便是納米陶瓷材料的大家庭中的一種，其產(chǎn)生于21世紀(jì)初，具有分離效率高、效果穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機(jī)械強(qiáng)度高、膜再生性能好、分離過程簡(jiǎn)單、能耗低、操作維護(hù)簡(jiǎn)便、膜使用壽命長(zhǎng)等眾多優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)GPS信號(hào)無(wú)任何屏蔽作用。納米陶瓷隔熱膜是21世紀(jì)的航天領(lǐng)域高科技產(chǎn)品，該產(chǎn)品起先應(yīng)用于美國(guó)軍事、航空、航天領(lǐng)域。

二、正文

1.納米陶瓷膜簡(jiǎn)介及研發(fā)歷史

陶瓷膜技術(shù)是膜技術(shù)中的翹楚，但20世紀(jì)80年達(dá)國(guó)家已在廣泛應(yīng)用時(shí)，中國(guó)在此領(lǐng)域卻還是一片空白。十幾年過去了，依靠自主創(chuàng)新，中國(guó)陶瓷膜技術(shù)從無(wú)到有，不僅打破了國(guó)外的封鎖與壟斷，還達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。膜是一種高分子化學(xué)材料，它有無(wú)數(shù)個(gè)只能用微米甚至納米計(jì)算的小孔，既有分離、濃縮、凈化和脫鹽功能，又有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級(jí)過濾等特征。膜技術(shù)發(fā)明之后便廣泛運(yùn)用于食品加工、水質(zhì)凈化、環(huán)境治理、制藥工業(yè)、化工與石油化工等領(lǐng)域，用來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的凈化分離。陶瓷膜就是由經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)的陶瓷材料制成的分離膜。由于具有獨(dú)特的耐性，其一進(jìn)入市場(chǎng)便成為膜領(lǐng)域發(fā)展最為迅速、也最有發(fā)展前景的品種之一。

到1989年底，南京工業(yè)大學(xué)徐南平院士才開始了在陶瓷膜領(lǐng)域的艱難探索。經(jīng)過二十多年的不懈奮斗與努力，中國(guó)在陶瓷膜領(lǐng)域不僅打破了西方的封鎖與壟斷，而且依靠自主創(chuàng)新達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

2.納米陶瓷膜特征與原理

相較于傳統(tǒng)聚合物分離膜材料，陶瓷膜具有化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑；機(jī)械強(qiáng)度大，可反向沖洗；抗微生物能力強(qiáng)；耐高溫；孔徑分布窄、分離效率高等優(yōu)點(diǎn)，在食品工業(yè)、生物工程、環(huán)境工程、化學(xué)工業(yè)、石油化工、冶金工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其市場(chǎng)銷售額以30%的年增長(zhǎng)率發(fā)展著。陶瓷膜的不足之處在于造價(jià)較高、無(wú)機(jī)材料脆性大、彈性小、給膜的成型加工及組件裝備帶來(lái)一定的困難。

陶瓷膜分離工藝是一種“錯(cuò)流過濾”形式的流體分離過程：原料液在膜管內(nèi)高速流動(dòng)，在壓力驅(qū)動(dòng)下含小分子組分的澄清滲透液沿與之垂直方向向外透過膜，含大分子組分的混濁濃縮液被膜截留，從而使流體達(dá)到分離、濃縮、純化的目的。

陶瓷膜是由孔隙率30%～50%、孔徑50nm～15μm的陶瓷載體，采用溶膠-凝膠法或其它工藝制作而成的非對(duì)稱復(fù)合膜。用于分離的陶瓷膜的結(jié)構(gòu)通常為三明治式的：支撐層（又稱載體層）、過渡層（又稱中間層）、膜層（又稱分離層）。其中支撐層的孔徑一般為1～20μm，孔隙率為30%～65%，其作用是增加膜的機(jī)械強(qiáng)度；中間層的孔徑比支撐層的孔徑小，其作用是防止膜層制備過程中顆粒向多孔支撐層的滲透，厚度約為20～60μm，孔隙率為30%～40%；膜層具有分離功能，孔徑從0.8nm～1μm不等，厚度約為3～10μm，孔隙率為40%～55%。整個(gè)膜的孔徑分布由支撐層到膜層逐漸減小，形成不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)分布。

陶瓷膜根據(jù)孔徑可分為微濾（孔徑大于50nm）、超濾（孔徑2～50nm）、納濾（孔徑小于2nm）等種類。進(jìn)行分離時(shí)，在外力的作用下，小分子物質(zhì)透過膜，大分子物質(zhì)被膜截留，從而達(dá)到分離、濃縮、純化、去雜、除菌等目的。

3.納米陶瓷膜的優(yōu)勢(shì)

陶瓷隔熱膜系是由導(dǎo)電性物質(zhì)氮氧化物組成，具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，是一種性能獨(dú)特并持久耐用的復(fù)合陶瓷膜結(jié)構(gòu)。因而其具有阻隔紅外線、分離效率高、效果穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機(jī)械強(qiáng)度高、膜再生性能好、分離過程簡(jiǎn)單、能耗低、操作維護(hù)簡(jiǎn)便、膜使用壽命長(zhǎng)、隔熱性能好，質(zhì)量穩(wěn)定等眾多優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)GPS信號(hào)無(wú)任何屏蔽作用。能夠保持最高的可見光透射率的同時(shí)，又能提供最高的紅外線和遠(yuǎn)紅外線的反射。

4.納米陶瓷膜的研究現(xiàn)狀

納米陶瓷膜目前主要采用納米材料淀積技術(shù)，與PET表面涂布納米陶瓷有所不同，它是將納米陶瓷材料混合到PET基材顆粒，從而提高產(chǎn)品性能，使其達(dá)到前所未有的穩(wěn)定。在金屬膜的技術(shù)上通過納米陶瓷技術(shù)，采用先進(jìn)的真空磁控濺射工藝，用精微的納米狀陶瓷物質(zhì)來(lái)制造，從而使產(chǎn)品對(duì)光進(jìn)行智能濾光篩選，最大限度阻隔熱量，性能大大優(yōu)于單純金屬薄膜。此外，納米陶瓷膜的生產(chǎn)還采用了高隔熱低反光技術(shù)，一方面可以使薄膜有效隔熱率超過90%，提高室內(nèi)舒適度和節(jié)省能源；另一方面卻沒有增加薄膜的反光。通常提高隔熱能力的同時(shí)，總是要加強(qiáng)隔熱膜的反光，這樣會(huì)使得室內(nèi)可見光大量損失，并且使得通信信號(hào)大幅減弱；強(qiáng)烈的內(nèi)反光極易干擾視線，引起視覺疲勞。

5.納米陶瓷膜的應(yīng)用前景

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越重視節(jié)能和環(huán)。建筑物門窗玻璃、頂棚玻璃、汽車玻璃和船艦玻璃對(duì)可見光的透過性有較高的要求，但在滿足采光需要而使可見光透過的同時(shí)，太陽(yáng)光的熱量也隨之傳遞。因此，對(duì)室內(nèi)溫度和空調(diào)制冷能耗產(chǎn)生一定程度的影響。在夏季這種影響特別顯著，透過玻璃窗進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)能量加大的了空調(diào)的載荷。通常空調(diào)的設(shè)定溫度與負(fù)荷具有如下關(guān)系：設(shè)定的制冷溫度提高2℃，制冷電力負(fù)荷將減少約20%；設(shè)定的制熱溫度調(diào)低2℃，制熱電力負(fù)荷將減少約30%。為了節(jié)約能源，人們采用了金屬鍍膜熱反射玻璃和各種熱反射貼膜，用以反射部分太陽(yáng)光中的能量，從而達(dá)到隔熱降溫的目的。但是，這種做法對(duì)產(chǎn)品的應(yīng)用構(gòu)成影響，要么達(dá)不到預(yù)定的效果，要么加大了制作工藝成本。納米陶瓷膜出現(xiàn)，為透明隔熱問題的解決提供了新的途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景及市場(chǎng)價(jià)值。目前在國(guó)內(nèi)，研發(fā)應(yīng)用此產(chǎn)品已經(jīng)引起了不少公司的關(guān)注。

三、結(jié)論

近幾十年來(lái)，陶瓷材料的應(yīng)用及發(fā)展是非常迅速的，陶瓷材料作為繼金屬材料、高分子材料后最有潛力的發(fā)展材料之一，它在各方面的綜合性能明顯優(yōu)于現(xiàn)在使用的金屬材料和高分子材料。陶瓷材料的應(yīng)用前景還是相當(dāng)廣闊的，尤其是能源、信息、空間技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，更加拉動(dòng)了具有特殊性能材料的應(yīng)用。相信在不久的將來(lái)，陶瓷材料會(huì)有更好、更快的發(fā)展，展示出其重要的應(yīng)用價(jià)值，為人類的文明發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn) ：

篇8

Abstract： The conductivity properties and temperature-resistance characteristic of polymeric conductive composites filled by titanium diboride are investigated. The resistance of conductive composites decreases slowly with the increasing content of titanium diboride， and then decreases rapidly to low resistance state when the content of titanium diboride reaches a critical value. The resistivity of conductive composites increases slowly with the increasing temperature， and then increases rapidly to high resistance state when the temperature reaches the melting temperature of the polymer. Electron beam radiation crosslinking can eliminate resistance negative temperature coefficient of the conductive composites.

P鍵詞：二硼化鈦；導(dǎo)電復(fù)合材料；聚合物基；負(fù)溫度效應(yīng)

Key words： titanium diboride；conductive composites；polymeric；negative temperature coefficient

中圖分類號(hào)：TB332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）15-0157-03

0 引言

聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料在正常溫度下可維持較低的電阻值，當(dāng)溫度升高到聚合物熔融溫度附近時(shí)，其電阻會(huì)突變?yōu)楦唠娮锠顟B(tài)[1-3]。因此可把聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料制備成電路保護(hù)元件，連接到電路中，當(dāng)電路中發(fā)生過電流或過高溫情況時(shí)，其電阻會(huì)突變?yōu)楦咦瑁財(cái)嚯娐?，達(dá)到保護(hù)電路中其它元件的目的，此類材料已被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)終端如智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦鋰電池的過電流保護(hù)。

聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料一般由聚合物和導(dǎo)電填料復(fù)合而成，導(dǎo)電填料均勻分布于聚合物基材中[4-6]。常用于導(dǎo)電復(fù)合材料中的聚合物有聚乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物等，而導(dǎo)電填料一般為碳黑、金屬粉或?qū)щ娞沾煞踇7-8]。碳黑具有性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，但是，由于碳黑的導(dǎo)電率較高，無(wú)法制備出低電阻率的導(dǎo)電復(fù)合材料。鎳、銅等金屬粉具有極低的電阻，但是易氧化，需要對(duì)導(dǎo)電復(fù)合材料進(jìn)行包封，造成加工工藝復(fù)雜，失效風(fēng)險(xiǎn)較高。為得到較低的電阻值，同時(shí)克服金屬粉易氧化的弊端，具有優(yōu)異導(dǎo)電性能和抗氧化能力的導(dǎo)電陶瓷粉逐漸成為近期研究的熱點(diǎn)。本文主要研究以二硼化鈦（TiB2）陶瓷粉填充聚合物導(dǎo)電復(fù)合材料的電性能和溫度-電阻特性。

1 樣品制作及測(cè)試

1.1 原材料及樣品制作

高密度聚乙烯（HDPE），中國(guó)石油天然氣股份有限公司生產(chǎn)，牌號(hào)2200J，熔體流動(dòng)速率為5.5g/10min，斷裂伸長(zhǎng)率80%，密度ρ=0.964g/cm3。TiB2粉末，粒徑3～5μm，密度4.45g/cm3，電阻率14×10-6（Ω?cm）。

將HDPE、TiB2按照一定的配比加入轉(zhuǎn)矩流變儀中混煉，轉(zhuǎn)矩流變儀的溫度為185℃，轉(zhuǎn)速為30rpm，混煉時(shí)間為15分鐘，然后將混煉好的復(fù)合材料熱壓成0.3mm厚的片狀。再通過熱壓合在片狀材料的兩面壓合銅電極箔。熱壓合的溫度為185℃，壓力為5MPa，壓合時(shí)間為10分鐘。然后在水冷冷壓機(jī)上冷壓5分鐘，冷壓壓力為5MPa。最后將壓合好的片材切割成4*5.5mm的小芯片。

1.2 測(cè)試與表征

電阻的測(cè)試：SB2230型數(shù)字直流電阻測(cè)試儀測(cè)試電阻。溫度-電阻特性測(cè)試：將樣品放在溫度程序控制儀控制的烘箱中以一定速率升溫，升溫速率為2℃/min，同時(shí)采集測(cè)試樣品在各個(gè)不同溫度時(shí)的電阻值。掃描電子顯微鏡觀察復(fù)合材料斷面形貌。

2 結(jié)果與分析

2.1 TiB2填充量與導(dǎo)電復(fù)合材料導(dǎo)電性能的關(guān)系

圖1是TiB2填充聚乙烯導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻和TiB2體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。從圖中可以看出，導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻與TiB2體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系是非線性的。當(dāng)TiB2體積分?jǐn)?shù)比較低（0～25%）時(shí)，導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻隨著TiB2體積分?jǐn)?shù)的增加而小幅下降；繼續(xù)增加TiB2的填充量，當(dāng)TiB2體積分?jǐn)?shù)達(dá)到30%左右時(shí)，導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻開始急劇下降，在較窄的一段體積分?jǐn)?shù)區(qū)間（25%～35%）內(nèi)降幅高達(dá)多個(gè)數(shù)量級(jí)，出現(xiàn)絕緣體-導(dǎo)體轉(zhuǎn)變，即逾滲現(xiàn)象；當(dāng)TiB2的體積分?jǐn)?shù)超過臨界區(qū)域后，導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻變化幅度又逐漸平緩。

導(dǎo)電填料含量與導(dǎo)電復(fù)合材料電阻的這種非線性關(guān)系可以用導(dǎo)電通道理論來(lái)解釋。當(dāng)TiB2體積分?jǐn)?shù)較低時(shí)，TiB2粉末顆粒之間間距過大，還未相互接觸形成導(dǎo)電通道，此時(shí)導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻隨TiB2含量的增加變化較?。划?dāng)TiB2體積分?jǐn)?shù)達(dá)到某一臨界點(diǎn)時(shí)，TiB2顆粒之間開始接觸，開始形成連通的導(dǎo)電通路，此時(shí)TiB2體積分?jǐn)?shù)的少量增加就會(huì)使導(dǎo)電通道大規(guī)模形成，從而出現(xiàn)導(dǎo)電復(fù)合材料電阻的絕緣體-導(dǎo)體突變；超過臨界區(qū)域以后，導(dǎo)電復(fù)合材料中的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本完善，再進(jìn)一步增加TiB2的體積分?jǐn)?shù)對(duì)導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻影響不顯著。

2.2 溫度對(duì)不同TiB2含量的導(dǎo)電復(fù)合材料電阻的影響

圖2為不同TiB2含量的導(dǎo)電復(fù)合材料的溫度-電阻特性曲線。從圖中可以看出，在25～110℃區(qū)域，У綹春喜牧系牡繾杷孀盼露鵲納高緩慢上升；從110℃至HDPE熔融溫度峰值（約135℃）的溫度區(qū)間內(nèi)，導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻隨溫度的上升而急劇增大，形成導(dǎo)體-絕緣體轉(zhuǎn)變，即電阻正溫度效應(yīng)；超過HDPE熔融溫度峰值135℃以后，導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻處于高阻狀態(tài)，但是電阻呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，出現(xiàn)電阻負(fù)溫度效應(yīng)（NTC）現(xiàn)象。從圖2中還可以看出，隨著TiB2含量的增加，導(dǎo)電復(fù)合材料電阻隨溫度的突變程度減小，這是因?yàn)楫?dāng)TiB2含量較低時(shí)，導(dǎo)電通道還不完善，有些地方可能僅有少量導(dǎo)電通道，聚合物結(jié)晶相熔融和體積膨脹很容易破壞這些薄弱的地方，從而導(dǎo)致電阻隨溫度的變化程度更大；TiB2含量增加時(shí)，導(dǎo)電通道數(shù)量增加，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)趨于完善，結(jié)晶相熔融和體積膨脹等因素導(dǎo)致的局部導(dǎo)電鏈的破壞對(duì)整個(gè)導(dǎo)電通道的影響減小，因此電阻隨溫度的變化程度變小。

多種因素的共同作用使導(dǎo)電復(fù)合材料產(chǎn)生了電阻正溫度效應(yīng)，其中聚合物結(jié)晶相的熔融和體積隨溫度上升產(chǎn)生的膨脹是兩個(gè)重要的原因。由于TiB2顆粒與聚合物基體中的結(jié)晶相不相容，TiB2顆粒分布在非晶相中或晶界區(qū)，相互接觸形成導(dǎo)電通道。25～110℃區(qū)域，導(dǎo)電復(fù)合材料中大量結(jié)晶相的存在阻礙了聚合物分子鏈的運(yùn)動(dòng)，限制了TiB2顆粒的位置改變，由TiB2形成的導(dǎo)電通道改變較小，因此電阻隨著溫度的升高緩慢上升。當(dāng)溫度處于110℃至HDPE熔融溫度峰值（約135℃）的溫度區(qū)間內(nèi)時(shí)，聚合物的結(jié)晶相開始熔融，TiB2顆粒向已經(jīng)熔融的區(qū)域擴(kuò)散，相互之間的接觸開始松動(dòng)，導(dǎo)電通道被破壞，特別是聚合物基體體積的突然增大，TiB2顆粒間被撐開，加劇了導(dǎo)電通道的破壞，因此此時(shí)導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻會(huì)大幅增加，出現(xiàn)電阻正溫度效應(yīng)現(xiàn)象。超過HDPE熔融溫度峰值135℃以后，聚合物分子鏈段劇烈的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)TiB2顆粒聚集，TiB2顆粒重新進(jìn)行近程分布，形成新的導(dǎo)電通道，導(dǎo)電復(fù)合材料電阻下降，出現(xiàn)NTC效應(yīng)。

2.3 輻射交聯(lián)對(duì)導(dǎo)電復(fù)合材料溫度-電阻特性的影響

圖3是將導(dǎo)電復(fù)合材料進(jìn)行不同劑量電子束輻射交聯(lián)后的溫度-電阻曲線，其中TiB2的體積分?jǐn)?shù)均為50%。從圖3中可以看出，隨著輻射劑量的增加，導(dǎo)電復(fù)合材料的溫度-電阻曲線向低溫方向移動(dòng)，并且在低溫段時(shí)，電阻隨溫度變化比較明顯。這可能是由于輻射使聚乙烯產(chǎn)生了交聯(lián)，結(jié)晶度減小，熔融溫度降低所致。從圖3還可以看出，輻照交聯(lián)達(dá)400kGy以上時(shí)，導(dǎo)電復(fù)合材料的NTC現(xiàn)象消失，這是因?yàn)榻宦?lián)后的聚乙烯將TiB2顆粒固定，當(dāng)聚乙烯熔融時(shí)，TiB2顆粒仍然處于相對(duì)穩(wěn)定的位置狀態(tài)，無(wú)法重現(xiàn)進(jìn)行近程分布，使導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻一直處于穩(wěn)定的高阻狀態(tài)。

2.4 導(dǎo)電復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)

圖4所示為TiB2填充聚乙烯導(dǎo)電復(fù)合材料的SEM照片，從圖中可用看出，TiB2顆粒具有不規(guī)則的多面體結(jié)構(gòu)，均勻分散在聚乙烯基體當(dāng)中，眾多的棱角有利于顆粒之間形成多個(gè)導(dǎo)電通道，降低電阻，加上TiB2顆粒本身具有比較低的電阻率，因此由其制備的導(dǎo)電復(fù)合材料具有比較低的電阻。

3 總結(jié)

①當(dāng)TiB2體積分?jǐn)?shù)比較低（0～25%）時(shí)，導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻隨著TiB2體積分?jǐn)?shù)的增加而小幅下降；當(dāng)TiB2體積分?jǐn)?shù)從25%增加到35%時(shí)，電阻開始急劇下降，出現(xiàn)絕緣體-導(dǎo)體轉(zhuǎn)變；當(dāng)TiB2的體積分?jǐn)?shù)超過35%后，電阻變化幅度又逐漸平緩。②溫度較低時(shí)，導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻隨著溫度的升高緩慢上升；從110℃至HDPE熔融溫度峰值（約135℃）的溫度區(qū)間內(nèi)，導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻隨溫度的上升而急劇增大，形成導(dǎo)體-絕緣體轉(zhuǎn)變；超過135℃以后，出現(xiàn)電阻負(fù)溫度效應(yīng)（NTC）現(xiàn)象。③隨著輻射劑量的增加，導(dǎo)電復(fù)合材料的溫度-電阻曲線向低溫方向移動(dòng)，并且在低溫段時(shí)，電阻隨溫度變化比較明顯。輻照交聯(lián)達(dá)400kGy以上時(shí)，可以消除導(dǎo)電復(fù)合材料的NTC現(xiàn)象。

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篇9

摘要：本文主要講述了現(xiàn)代無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展方向，即材料低維化、材料復(fù)合化、材料智能化、材料對(duì)環(huán)境危害減小化。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代無(wú)機(jī)非金屬材料；低維化；復(fù)合化；智能化；

環(huán)境危害減小化

在現(xiàn)代高科技技術(shù)的快速發(fā)展的大環(huán)境下，各行各業(yè)對(duì)新材料新功能的需求日益增加，而材料也成為了制衡各行業(yè)能否順利向前發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)，整個(gè)材料行業(yè)本身也隨著科技的進(jìn)步取得了很大的成果。現(xiàn)代無(wú)機(jī)非金屬材料除了要滿足傳統(tǒng)的功能要求和使用傳統(tǒng)的加工生產(chǎn)工藝之外，隨著新的國(guó)家和市場(chǎng)的需要以及新的技術(shù)的使用下，無(wú)機(jī)非金屬材料在現(xiàn)代朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：無(wú)機(jī)非金屬材料的低維化、無(wú)機(jī)非金屬材料的復(fù)合化、無(wú)機(jī)非金屬材料的智能化、無(wú)機(jī)非金屬材料對(duì)環(huán)境危害減小化。

1、材料低維化

宏觀上的低維化是從整體材料向薄膜材料和纖維材料的發(fā)展?，F(xiàn)代微電子、光電子和光子學(xué)器件等原件都是集成化的，隨著其所擔(dān)負(fù)功能越來(lái)越復(fù)雜但其所占用體積越來(lái)越小，普通的無(wú)機(jī)非金屬材料已經(jīng)不能滿足這點(diǎn)要求，因此對(duì)于大多數(shù)信息功能器件只能使用薄膜材料，這是材料向低維化發(fā)展的一個(gè)很大原因，那就是原先無(wú)機(jī)非金屬材料已經(jīng)不能滿足其新的使用要求。還有一點(diǎn)就是新的無(wú)機(jī)非金屬材料可以擁有更多的特殊功能。例如結(jié)構(gòu)材料通常使用涂層和薄膜來(lái)改變性能，包括增強(qiáng)、增韌、耐磨等。在結(jié)構(gòu)材料的功能化上，薄膜具有特殊的作用。因此無(wú)機(jī)非金屬材料的薄膜制備、結(jié)構(gòu)和性能、表面態(tài)以及發(fā)展新的薄膜材料的研究就十分重要。在功能器件中纖維也作為集成元件，如光通信中光信號(hào)的放大、調(diào)制、選模等功能都通過功能纖維來(lái)完成，形成集成纖維光路和光網(wǎng)。

無(wú)機(jī)非金屬材料微觀上的低維化，是材料組織結(jié)構(gòu)的尺寸不斷變小，即從毫米、微米趨向納米。上世紀(jì)末出現(xiàn)的光子學(xué)晶體，是以一維、二維和三維的以光波長(zhǎng)為尺度(微米和亞微米)以介電常數(shù)空間周期變化的人工帶隙新材料，將在本世紀(jì)內(nèi)有很快的發(fā)展，特別是應(yīng)用于光電子學(xué)和光子學(xué)材料和器件。納米尺度上的超晶格薄膜、納米線、納米點(diǎn)材料的結(jié)構(gòu)、性能的尺寸效應(yīng)以及納米材料的制備在上世紀(jì)末已作為公共關(guān)心的主題。納米材料和器件由于其尺度上納米量級(jí)，可表現(xiàn)出許多不同于塊體結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，對(duì)材料結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的認(rèn)識(shí)延伸到介觀尺度。進(jìn)入到21世紀(jì)將以納米器件為中心來(lái)研究納米材料的合成、組裝與性能調(diào)控。進(jìn)一步的低維化，涉及到基于原子和分子的納米材料和技術(shù)，低維納米材料及其復(fù)合的量子特性，量子限域體系設(shè)計(jì)和制造，研究量子點(diǎn)和量子線材料的電子和能帶結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)態(tài)和缺陷態(tài)等與結(jié)構(gòu)與材料的物理性質(zhì)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)量子調(diào)控。

2、無(wú)機(jī)非金屬材料復(fù)合化

無(wú)機(jī)非金屬材料與其他材料的復(fù)合，包括與金屬材料和有機(jī)高分子材料的復(fù)合是不斷增加其新功能的一個(gè)主要方法。主要是根據(jù)現(xiàn)實(shí)中對(duì)材料新功能要求，以此為研發(fā)目標(biāo)，不斷的優(yōu)化三大類材料的各自優(yōu)點(diǎn)，并將其進(jìn)行復(fù)合。上個(gè)世紀(jì)在傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料上已廣泛采用，如鋼筋混凝土(金屬與水泥)、玻璃鋼(有機(jī)高分子與無(wú)機(jī)玻璃纖維)，這類以結(jié)構(gòu)材料為主的復(fù)合材料，今后仍將優(yōu)化并繼續(xù)發(fā)展。還有一種復(fù)合就是隨著材料新性能的增加而不斷產(chǎn)生的新的材料的復(fù)合，這種復(fù)合一般又有很大的隨機(jī)性，但其可能表現(xiàn)出的新性能通常也是比沒有復(fù)合有很大的提高。隨著材料的復(fù)合的尺寸愈來(lái)愈小，以至于達(dá)到納米和分子尺度上的復(fù)合或稱之為雜化，今后在無(wú)機(jī)非金屬功能材料上將頗為明顯，如納米和敏化染料雜化以及以納米線與唾吩的復(fù)合材料的太陽(yáng)能電池材料，高的非線性光學(xué)常數(shù)的無(wú)機(jī)一有機(jī)雜化材料，碳納管與有機(jī)熔鹽制成高度導(dǎo)電的聚合物納米管復(fù)合材料等。功能的復(fù)合將使結(jié)構(gòu)材料與功能材料的界限逐步消失，例如平板玻璃是作為門、窗、墻的結(jié)構(gòu)材料，但當(dāng)平板玻璃鍍膜后就具有不同的光反射和吸收的陽(yáng)光控制和低輻玻璃后，就成為能滿足節(jié)能、環(huán)保、安全和裝飾的多功能建筑玻璃。結(jié)構(gòu)陶瓷也逐步功能化，利用陶瓷優(yōu)良的介電性能和光反射性能，發(fā)展了結(jié)構(gòu)、防熱、透波(或吸波)等陶瓷材料。利用AIN陶瓷高的導(dǎo)熱性、低的電導(dǎo)率和熱膨脹以及優(yōu)良的機(jī)械性可作為大功率半導(dǎo)體集成器件的基板。

作為無(wú)機(jī)非金屬材料與金屬材料和有機(jī)高分子材料的復(fù)合化發(fā)展趨勢(shì)。復(fù)合化的最終是以應(yīng)用為目標(biāo),如無(wú)機(jī)非金屬材料已廣泛應(yīng)用在鋼筋混凝土、玻璃鋼等方面其中主要就是用有機(jī)高分子與無(wú)機(jī)玻璃

纖維來(lái)組成,這種結(jié)構(gòu)材料為主的復(fù)合材料,這也是復(fù)合材料具有單一材料所無(wú)法滿足的使用功能,更是建筑材料發(fā)展趨勢(shì)。

3、無(wú)機(jī)非金屬材料智能化

隨著新材料的出現(xiàn)以及新的信號(hào)傳感控制系統(tǒng)的逐漸應(yīng)用，材料的智能化已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。所謂材料的智能化即材料能接受外部環(huán)境變化的信息，并能實(shí)時(shí)做出反饋。這將極大的提高材料的使用范圍，因此智能無(wú)機(jī)非金屬材料日益受到關(guān)注。最早的智能化材料為被動(dòng)式，如光色(光致變色)材料受陽(yáng)光輻射，自動(dòng)改變透光度，但透光度的深淺是不同控的。但電致變色材料不僅光照后變色，并且變色程度由外加電壓可控，是智能自動(dòng)式。智能化功能材料大都分為多片壓電和鐵電陶瓷的復(fù)式結(jié)構(gòu)，外場(chǎng)信號(hào)的感知和反饋操作是分開的，目前趨向薄膜化和集成化。納米復(fù)合材料的出現(xiàn)，可以把不同功能的材料從微觀上復(fù)合在一起，形成緊湊的單體智能材料，這也是多功能無(wú)機(jī)非金屬材料的主要發(fā)展方向。目前應(yīng)用領(lǐng)域較廣的建筑智能化,提高建筑材料的安全性智能等方面。

4、無(wú)機(jī)非金屬材料對(duì)環(huán)境危害減小化

21世紀(jì)是人類與自然環(huán)境和諧發(fā)展的時(shí)代，尤其是我們國(guó)家，幾乎所有的建設(shè)項(xiàng)目如果環(huán)境這不達(dá)標(biāo)的話就會(huì)遭到全盤否決。所以節(jié)能降耗、環(huán)境友好、資源綜合和循環(huán)利用、廢棄物資循環(huán)利用和處理、有害氣體液體的低排放和無(wú)害處理、有毒有害元素的替代必將是我國(guó)無(wú)機(jī)非金屬材料的創(chuàng)新研究和生產(chǎn)中必須遵循的，應(yīng)該全方位、多學(xué)科地研究綠色生產(chǎn)工藝、環(huán)境協(xié)調(diào)材料制備技術(shù)及其理論基礎(chǔ)。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料產(chǎn)業(yè)是著名的資源、能源高消耗和對(duì)環(huán)境的高污染。如今要按照“全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展”的科學(xué)發(fā)展觀，首先解決傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)的生產(chǎn)技術(shù)，成為生態(tài)環(huán)境材料。加強(qiáng)理論基礎(chǔ)研究，探索出低能耗少污染的新的合成和制造工藝;提高產(chǎn)品性能和節(jié)耗的技術(shù)途徑;廢氣廢料的合理科學(xué)處理技術(shù);礦物資源的合理利用和結(jié)構(gòu)調(diào)整。以傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料為例，建立材料環(huán)境負(fù)荷評(píng)價(jià)的方法。

發(fā)揮無(wú)機(jī)非金屬材料的制備特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)改善環(huán)境的關(guān)鍵材料的研究，諸如核廢物固化材料以解決核廢物的永久處理;汽車和柴油機(jī)尾氣三效催化劑(稀土復(fù)合氧化物)及載體材料(多孔陶瓷和陶瓷纖維)以解決汽車和柴油機(jī)的尾氣污染;光催化的建筑材料以解決建筑材料的自潔以及無(wú)機(jī)膜分離材料對(duì)藥物、食物和污水處理。

5、結(jié)語(yǔ)

無(wú)機(jī)非金屬材料在幾乎所有的高科技產(chǎn)業(yè)中都有很重要的作用，并且隨著無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)性能的優(yōu)化以及新功能的開發(fā)，它的地位將會(huì)越來(lái)越牢固。因此正確的把握無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展方向，結(jié)合這個(gè)特定時(shí)代對(duì)其的特定需求去發(fā)展整個(gè)行業(yè)，將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展，使其更好的在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮作用。（作者單位：鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

篇10

【關(guān)鍵詞】聚苯胺；電磁參數(shù)；摻雜；復(fù)合材料

一、前言

Fe3O4摻雜聚苯胺具有作為微波吸收和電磁屏蔽材料的優(yōu)點(diǎn)，但由于軍事應(yīng)用的可能性，這類研究的實(shí)際應(yīng)用很少公開報(bào)道，而主要是作為抗靜電劑、二次電池材料使用。今后聚苯胺可以期望通過下列途徑充分開發(fā)和利用其吸波性能：①利用摻雜態(tài)聚苯胺的半導(dǎo)體性吸收雷達(dá)波，達(dá)到雷達(dá)隱身目的；②在電子儀器內(nèi)壁和孔壁上形成聚苯胺涂層，并將其導(dǎo)電能力提高到10-1s?cm-1以上，以實(shí)現(xiàn)電子儀器殼內(nèi)外的電磁波屏蔽；③利用聚苯胺在摻雜前后導(dǎo)電能力的巨大變化，實(shí)現(xiàn)防護(hù)層從吸收電磁波到透過電磁波的可控切換；④通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理改性，使聚苯胺的電損耗與其他材料的磁損耗相結(jié)合，開發(fā)復(fù)合型微波吸收材料。

目前國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)磁性物質(zhì)摻雜聚苯胺做了大量研究工作。將高導(dǎo)電性（σ≈3.4s?cm-1）聚苯胺與氨基苯磺酸共聚物溶解于堿性溶液中，以FeCl2作為摻雜劑，制備γFe2O3/PANI的電磁復(fù)合材料，分析表明，復(fù)合物的磁性能依賴于反應(yīng)液的pH值，當(dāng)pH值升高時(shí)，其飽和磁化強(qiáng)度Ms最大達(dá)33.2emu/g，吸波能力比PANI/Fe3O4（Ms=20emu/g）要高。在材料設(shè)計(jì)二元協(xié)同理論的指導(dǎo)下，提出的“修飾-再摻雜法”，即先采用微乳液法合成由導(dǎo)電聚苯胺（PANI/DBSA）的氯仿溶液修飾原位生成的Fe3O4納米顆粒的復(fù)合物，然后在該復(fù)合物存在下使聚笨胺聚合，結(jié)果表明，磁導(dǎo)致導(dǎo)電聚苯胺的連續(xù)性不好，因此聚苯胺/納米Fe3O4復(fù)合材料的電導(dǎo)率低于PANI/DBSA，而磁性能有所增加，同時(shí)具有微波電損耗和磁損耗性能。將Fe3O4的水溶液與PANI的甲基吡咯烷酮溶液進(jìn)行混合，用化學(xué)方法合成出具有半導(dǎo)體性和導(dǎo)磁性的PANI/Fe3O4復(fù)合物，該復(fù)合物具有一定的微波吸收性能。用FeCl2摻雜PANI/H2SO4，使PANI/H2SO4的導(dǎo)電、導(dǎo)磁性能有所提高，在8.2～12.4GHz范圍內(nèi)最大衰減為17.2dB，平均衰減為11.3dB，可以作為微波吸收材料。

二、Fe3O4摻雜聚苯胺介電特性及吸波性能研究

1.實(shí)驗(yàn)

依次加入40ml蒸餾水，16ml鹽酸，5.3ml苯胺于三口燒瓶中，同時(shí)攪拌玻璃棒。在加入蒸餾水時(shí)開始工作（以能攪拌液體為宜），否則混合物的溫度會(huì)上升。溫度控制在20℃左右（反應(yīng)體系在水浴中冷卻）。然后加入一定量的Fe3O4粉末。將做氧化劑的過硫酸銨（30g）溶于由35ml鹽酸和100ml蒸餾水組成的溶液中，然后用滴液漏斗將其慢慢滴入（約每秒兩滴）上述混合溶液中，溶液的顏色由綠色到藍(lán)綠色再到深綠色，并有顆粒狀的復(fù)合聚苯胺生成。繼續(xù)攪拌并維持反應(yīng)8小時(shí)。反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物進(jìn)行抽濾，并用丙酮，蒸餾水反復(fù)洗滌產(chǎn)物，直到濾液無(wú)色。干燥，制得兼具有磁性和導(dǎo)電性的復(fù)合聚苯胺。

（1）樣品的制備及電磁參數(shù)的測(cè)量與計(jì)算

將所制得的樣品依次編號(hào)分別在摸具中制成矩形波導(dǎo)線所要求的尺寸（長(zhǎng)為23.30mm，寬為10.36mm），首先用四探針測(cè)量各樣品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出各樣品的電磁參數(shù)。為了便于測(cè)量他們的吸波特性，將各樣品分別與石蠟均勻混合再壓制成矩形波導(dǎo)線所要求的尺寸（此時(shí)樣品厚度均為2.88mm），再用波導(dǎo)式測(cè)量線測(cè)試各樣品的反射系數(shù)。

（2）計(jì)算原理

根據(jù)微波吸收理論，吸收體的電壓反射系數(shù)為：

Γ=[(μr/εr)1/2tanh(γd)-1]/[(μr/εr)1/2tanh(γd)+1]

表達(dá)式中εr，μr分別為相對(duì)介電常數(shù)和相對(duì)磁導(dǎo)率。

反射系數(shù)為R=20log|Γ|(dB)

本研究中還需考慮的一個(gè)問題是吸收頻率f。從式中可以看出，吸波性與材料的電磁參數(shù)，厚度及使用頻率有關(guān)。在厚度和頻率相同的前提下，通過改變復(fù)合物中各組分的比例，可改變等效電磁參數(shù)，尋找到最佳配比。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

我們對(duì)樣品測(cè)試了摻雜復(fù)合聚苯胺的電磁參數(shù)（ε＇ε"μ＇μ"）。且其對(duì)摻雜Fe3O4與苯胺的質(zhì)量比例（Fe3O4／ANI）的關(guān)系如上表2．圖3.1，3.2為ε＇ε"對(duì)摻雜Fe3O4與苯胺不同質(zhì)量比例關(guān)系曲線。圖3.3，3.4為μ＇μ"對(duì)摻雜Fe3O4與苯胺不同質(zhì)量比例關(guān)系曲線。

由圖中可以看出，樣品的摻雜質(zhì)量比例變化引起了樣品的電磁參數(shù)變化。ε＇ε"、μ＇隨摻雜比例變化是先增大，后減小，再增大到最大，最后又減小。當(dāng)摻雜比例為35%時(shí)，ε＇ε"值最大。μ"隨著摻雜比例變化，大體上是逐漸減小，因此，通過調(diào)節(jié)樣品中Fe3O4與苯胺的配比，可以調(diào)節(jié)ε＇ε"及μ＇

三、結(jié)論

Fe3O4的摻雜引起了樣品電導(dǎo)率的變化，而電導(dǎo)率又極大地影響吸波材料的電磁參數(shù)。同樣，樣品的摻雜質(zhì)量比例變化引起樣品的電磁參數(shù)變化。所以，我們可以通過調(diào)節(jié)磁性材料Fe3O4與苯胺的反應(yīng)質(zhì)量比例，可以調(diào)節(jié)復(fù)合聚苯胺的電導(dǎo)率，進(jìn)而調(diào)節(jié)其電磁參數(shù)，最終可以調(diào)節(jié)反射系數(shù)R，并找到最大R值及最大頻寬的目的。衰減為10dB時(shí)的頻寬可達(dá)4.1HGz，具有良好的吸波性能。

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