新型陶瓷材料

新型陶瓷材料（精选十篇）

新型陶瓷材料 篇1

本课题研究开发了具有类似金属导电特性的陶瓷化合物, 并与银复合成新型电接触材料, 制成了系列导电陶瓷及添加量为8%-12%的新型复合电接触材料体系, 解决了传统电接触材料存在的缺点, 如Ag/CdO和Ag/Sn O2电接触材料存在的毒性或可加工性差的弱点。这种新型电接触材料具有自主知识产权, 有较强的市场竞争力。2006年7月欧盟全面禁用含镉触点材料, 而我国含镉触点材料占国内氧化物触点材料90%以上份额。国内的触点生产企业虽然对Ag/Sn O2材料的研究生产近20余年, 但尚无几家能真正大批量生产, 由于加工困难, 费用较高, 因此生产成本居高不下。对于我们所研究的新材料而言, 这是一个难得的机遇, 可以利用我们的技术特点, 充分发挥自身优点, 去扩大并占领市场。

银/导电陶瓷新型复合电接触材料具有如下特点:加工性能好、变形量可达20%以上;无毒无害;电阻率低于2.10μΩ·cm;在交流及直流大功率负载下, 抗迁移、耐烧蚀性好。

本项目实施过程中, 对导电陶瓷材料的成分和制备工艺、复合材料的配比和制备工艺进行了筛选和优化。通过对化学配比、烧结工艺、挤压工艺的调整, 确定了导电陶瓷和复合材料的工艺流程和工艺参数。整个工艺技术路线合理、可行, 达到工业化生产水平。

本课题所申请的6项专利均为材料配方发明专利, 它们在不同使用条件下, 具有各自的特点, 这些专利初步确定了导电陶瓷/Ag电接触材料的材料体系。特别是以陶瓷化合物为添加剂的方法突破了该领域一直沿用的以单一或混合氧化物为添加剂的瓶颈, 为电接触材料研究提供了新的途径, 拓宽了电接触材料的研究范围, 为得到综合性能更佳的新型电接触材料提供了一种新思路。课题组将进一步深入研究, 针对不同的使用方向, 增加材料系列化品种研究, 在该领域内形成具有我国自主知识产权的系列化产品。

单位:山东大学科技开发部

地址:山东济南山大南路27号

邮编:250100

新型工程材料-核能材料论文 篇2

随着工业化、城镇化的快速发展，我国能源消费总量将继续上升，能源供应保障任务将更加艰巨。我国能源资源禀赋不高，煤炭、石油、天然气的人均占有量低，仅为世界平均水平的67%、5.4%、7.5%。目前，我国人均能源消费量约2.6吨标准煤，仅为发达国家水平的三分之一，未来能源需求还将大幅增长。化石能源大规模开发利用，对生态环境造成严重影响，国内部分地区生态环境严重透支，应对气候变化的压力日益增大。石油对外依存度不断提高，海上运输风险加大，能源安全形势严峻。而地球上蕴藏着数量可观的铀、钍等裂变资源，如果把它们的裂变能充分利用，可以满足人类上千年的能源需求。在大海里，还蕴藏着不少于20万亿吨核聚变资源——氢的同位元素氘，这些氘的聚变能将可顶几万亿亿吨煤，能满足人类百亿年的能源需求。更可贵的是核聚变反应中几乎不存在反射性污染。聚变能称得上是未来的理想能源。因此，人类已把解决资源问题的希望，寄托在核能这个能源世界未来的巨人身上了。

核能产业国内外发展现状 世界核能产业发展状况：

到2002年底，全球正在运行的核电站机组共有444座。总装机容量已达3.56亿千瓦，在全球供电量中所占比重为16.10%，在全球一次能源中所占比重为6.7%。目前世界上已有17个国家的核电在本国总发电量中比重超过25%，其中发达国家核电所占比重，法国为77%，韩国为38%，日本为36%，英国为28%，美国为21%（美国在全球核电总装机容量中所占比重为29%），加拿大为12%。近年来全世界核电发电量维持在总发电量的1/6左右，达到了可以和煤电、油电、水电、气电平起平坐的地位，核电已经成为世界能源的重要组成部分。中国核能产业发展状况: 从五十年代中期以来，中国已经逐步建立了比较完整的核燃料循环体系。随着核电事业的发展，核燃料工业得到了进一步提高，初步形成了从铀矿地质勘查、铀矿采冶、铀同位素分离、核燃料元件制造、乏燃料后处理直至核废物处理与处置等完整的核燃料循环工业体系。特别是改革开放二十年来，在与国际广泛交流的基础上，引进和开发了先进的技术和工艺，在核燃料生产的几个主要环节上，实现了更新换代，不仅对提高产品质量、降低生产成本等发挥了重要的作用，而且可以满足或基本满足“十五”期间中国核电更大发展的需求。经过四十多年的发展，地质勘查已为国家累积提交了可靠铀资源储量。铀矿采冶已初步形成了以地浸、堆浸和原地爆破浸出工艺为主的生产格局，大幅度降低了铀矿采冶成本，提高了铀资源利用率。铀同位素分离已实现扩散法向离心法过渡，铀同位素分离生产能力能够满足中国核电发展的需要。核燃料组件制造生产线已为核电站提供了合格的燃料组件，基本实现了30万、60万、100万千瓦三种容量等级的压水堆核燃料组件的国产化，重水堆核燃料组件生产线也正在建设中。中、低放固体和液体废物已开始处理和处置，中低放废物处置场已经建成并投入运行，高放废物处理的科研工作取得较大进展。核能发电原理

利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。

核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，利用产生的水蒸气推动蒸汽轮机并带动发电机。核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍），比较起来所以需要的燃料体积比火力电厂少相当多。核能发电所使用的的铀235纯度只约占3%－4%，其馀皆为无法产生核分裂的铀238。

举例而言，核电厂每年要用掉80吨的核燃料，只要2支标准货柜就可以运载。如果换成燃煤，需要515万吨，每天要用20吨的大卡车运705车才够。如果使用天然气，需要143万吨，相当于每天烧掉20万桶家用瓦斯。简而言之,就是这个公式:

核能→水和水蒸气的内能→发电机转子的机械能→电能

其原理在屋里层面来说就是核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。结论

总体来说，核的运用在人类生活中越来越广泛，人类生活也越加离不开核能。除了最大作用发电之外，医学也越来越受益于核技术，许多病症需要用放射性物质来治疗和预防。如：核放射和核药物对确诊和治疗癌症就有很大的功效。科学家们制造了各种核放射仪器，这些机器对医生对病人对症下药提供了很大的帮助。此外，核放射物还能确诊甲状腺、传染病、关节炎、贫血等病症，可以用核能而发明的“CT”和“核磁共振”来确诊每个人身体不适的地方。核技术对食品的影响也越来越大。如有些容易腐坏的食品，现今可以通过核放射物处理就不易腐坏。核技术对食品的另一益处是改变植物基因、提高植物质量。核能还可以用于其他重要事务，如在核技术的帮助下，可以勘探地下水源，并且在核技术的帮助下发现水坝受损或水坝渗水。此外，核技术还能淡化水、能扫雷。考古的年龄测量和刑事侦察等。

新型环保节能材料 篇3

LED玻璃既保留了胶合玻璃的优点,安全、透明、防潮及阻隔紫外线,又增加了玻璃内部主动发光的特殊效果,通过设计图案的变幻,提升玻璃的实用性、艺术性、观赏性;在建筑装饰设计等方面还能增加设计师的灵感,提升建筑、装饰等行业照明利用的实用性与美观度。

该材料属于可设计的建筑材料范畴,无论是技术特点还是制作工艺,在建筑装饰及家居生活方面,将引领传统玻璃进入全新境界。这种新型环保节能材料可广泛适用于各种工程,包括大型建筑、室内装潢设计、娱乐场所、户外广告展示应用等。

产品特质及技术特点

1、LED灯所排列出的图案和文字,可静态呈现,或通过控制器的编程,产生跳动、闪烁或淡入淡出的效果,经DMX智能控制在动、静态间转换,实现效果变化的数字化控制。

2、用于照明既节能又大方,内部LED耗电仅为普通照明10%,比霓虹灯节电50%。

3、将电路嵌合在多层玻璃内,不但实现完全透明,且不会有电线外露的问题,看不到玻璃内的透明电路。

4、光源的内嵌式使得防护等级极高,可使用于户外环境;配合使用者需求,可制作成平面或弯曲。根据设计需求,还能在产品上开钻安装孔位,方便后期施工安装。

安装及保养

在安装方面,可采用最佳的安装方式——干式安装;若采用湿式安装,在使用弹性胶时,须能与PVB相容,不要使用补土等;窗框设计方面,须遵守关于窗框间隙的规定,滴漏孔应符合“凹槽不小于7/16,窗框上留有直径1/4”的标准;垫片安装方面,一般大于6平方英尺的玻璃应安装两个橡胶垫片,且硬度约为85,以相等距离安装于底部,垫片的厚度应比凹槽窄1/16。

定期的清洁玻璃是必要的,但绝不能使用具磨损性的清洁剂,尤其当玻璃表面为反射涂层时更要注意。可使用干净、柔软的布沾取中性肥皂或弱酸性(醋)液体清洁后,马上以清水再清洁一次并擦干。

图片说明:

图1建筑类雨棚应用,利用LED技术的环保特性,让城市散发绚丽多姿的同时,做到节排减能。

图2吊顶应用

图3图4扶栏应用

图5展示类展柜应用,

图6隔断应用

新型陶瓷膜材料的研究进展 篇4

1 人工合成陶瓷膜材料

1.1 碳化硅

碳化硅(SiC)具有强度高、导热率高、耐腐蚀和抗氧化等优点,在苛刻的条件下可以保持良好的热稳定性和化学稳定性,并且价格低廉,是开发陶瓷膜材料的选择之一。

刘有智等[15]以SiC为骨料,采用挤出成型法制成管状碳化硅支撑体,平均孔径为2.43μm,孔隙率为43.4%,气体通量达到788.2m3/(m2·h·bar),抗弯强度达到22.8MPa。苏魁范等[16]采用流延成型工艺制备了复合碳化硅陶瓷过滤膜,在1300℃烧结下制备出结构均匀、表面平整、孔径范围在4.017~11.916μm的碳化硅陶瓷膜。

相比于传统陶瓷膜材料,碳化硅烧结温度较低,机械强度高,在高温高压体系中具有广阔的应用前景。

1.2 莫来石

莫来石(3Al2O3·2SiO2)是Al2O3-SiO2系中唯一稳定存在的二元结晶相化合物,可以通过硅酸铝的热分解或者二氧化硅与氧化铝的高温反应制备,由于其具有耐酸碱、低热膨胀系数和高熔点等性能,越来越受到人们的关注。

韩火年等[17]以硝酸铝和碳酸氢铵通过沉淀法使氧化铝粉体表面均匀地包裹1层碳酸铝铵超细粉体,在1550℃下烧结可以获得性能优异的莫来石-刚玉陶瓷膜支撑体,平均孔径为9.87μm,孔隙率为40.21%,纯水通量达到22.211m3/(m2·h·bar),机械强度为3.4MPa。经10%(wt,质量分数,下同)H2SO4或5%NaOH于100℃下浸渍36h后,机械强度仍分别保持2.67MPa和2.89MPa,说明该膜支撑体具有良好的耐酸碱腐蚀性能。周健儿等[18]以莫来石为主要原料,在1250℃烧结制得支撑体孔径为2.1μm,孔隙率达到46.9%,水通量为9.1m3/(m2·h·bar),抗弯强度为23.1MPa。相比于传统陶瓷膜材料,以莫来石制备的陶瓷膜孔隙率较高,耐强碱性更强。

1.3 堇青石

堇青石的理论化学组成为2MgO·2Al2O3·5SiO2,属于六方晶系、六元环状硅酸盐晶体,因其具有低的热膨胀系数和较高的分解温度,再加上生产成本低、产量大等优势,在开发陶瓷膜材料方面越来越受到人们的关注[19]。

Dong等[20]通过挤压成型法制备了以工业级的堇青石为原料的性能优异的堇青石管式支撑体,烧结温度在1380℃时可以制得平均孔径为8.66μm,开孔率为36.20%,氮气通量为1.45×104m3/(m2·h·bar),热膨胀系数为4.34×10-6/℃(从25~1000℃)。与氧化铝支撑体相比,堇青石支撑体具有更好的耐强碱腐蚀性能,烧结温度更低,可以有效的降低制备成本。张小珍等[21]采用较大粒径为7.8μm的廉价的工业级堇青石粉体为原料,通过相转化法,制备了堇青石中空纤维陶瓷膜,在1360℃下烧结2h,制备的中空纤维膜孔隙率为39.2%,内部大孔径和外部海绵状孔径分别为0.76μm和0.38μm,抗弯强度为76.5MPa,纯水通量和氮气渗透通量分别达到61.34m3/(m2·h·bar)和7824m3/(m2·h·bar)。

1.4 陶瓷纤维

陶瓷纤维不仅具有陶瓷材料固有的耐高温、化学稳定性好、使用寿命长等特点,还兼具了纤维材料的高孔隙率、高比表面积等优点,陶瓷纤维在制膜过程中,由于本身纤维形状特点,纤维之间杂乱无章的堆积,形成高孔隙率,总孔隙率最高能够超过70%,而以陶瓷纤维构建的分离膜的总孔隙率最高可接近陶瓷粒子分离膜的2倍,有效提高膜通量及降低渗透阻力。

Qiu等[22]以TiO2纳米纤维为原料,采用浸浆法在氧化铝支撑体上制备双层TiO2膜,通过在纤维层中添加溶胶促进纤维之间的粘结,减少了缺陷孔的产生,在烧结温度480℃下制得了纯水通量为1100L/(m2·h·bar),截留分子量为32000。Ke等[23,24,25]在氧化铝支撑体上涂覆大尺寸的TiO2纤维和小尺寸的勃姆石纤维,制得平均孔径为50nm的陶瓷纤维膜,对60nm球形胶装粒子的截留率达到96.8%,稳定通量高达900L/(m2·h·bar);在氧化铝支撑体上培养生长氧化铝纳米纤维,制备出可以分离截留蛋白质和DNA的陶瓷膜,在通量为230.4L/(m2·h·bar)时,70%的DNA分子被截留,膜的性能远远超过传统陶瓷膜。

1.5 石墨烯

石墨烯又名“单层石墨片”,是指一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子,碳原子排成二维结构,与石墨的单原子层类似。石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体,其理论比表面积高达2600m2/g,具有突出的导热性能[3000W/(m·k)]和力学性能(1060GPa),因此越来越受到人们的关注[26]。

Lou等[27]采用滴涂法,通过硅氧烷修饰,在陶瓷支撑体上制备出石墨烯-陶瓷复合膜。硅氧烷修饰后的陶瓷支撑体与氧化石墨烯粘结紧密,膜表面完整,同时膜表面具有亲水性,通过渗透气化作用,实现乙醇/水的选择性分离,在40℃下,当总的液体流量为461.86g/(m2·h)时,可以实现水的浓度从5%增加到39.92%,从而达到提纯分离的作用。

2 天然膜材料

2.1 天然沸石

天然沸石具有特殊的多孔结构、发达的比表面、丰富的表面羟基,而且我国天然沸石储量丰富、价格低廉,因此将天然沸石加工成陶瓷分离膜,不仅可以降低分离膜的生产成本,而且可以为陶瓷膜的制备提供新的选择。

张学斌等[28]以天然沸石为主料,通过挤压成型法制备了天然沸石陶瓷膜支撑体,平均孔径为6.6μm,孔隙率达到46%,然后通过浸浆法在支撑体表面分别涂覆粒径为2.1μm和0.5μm的天然沸石悬浮液,制得平均孔径分别为0.6μm和0.1μm的过渡层和顶层膜,整个非对称陶瓷膜的纯水通量达到了187L/(m2·h·bar)。Dong等[29]也以同样的方式制备了天然沸石陶瓷膜,在850~950℃下烧结,过渡层膜的孔径在0.69~1.1μm,顶层膜平均孔径为0.54μm,整个陶瓷膜的纯水通量和氮气通量达到了3.2×103L/(m2·h·bar)和1.96×105L/(m2·h·bar)。

2.2 粉煤灰

粉煤灰是火力发电厂的废弃物和副产品,对环境造成的污染十分严重。由于粉煤灰中Al2O3和SiO2的含量达到了80.65%,在高温烧结后可以形成耐火度高、热膨胀系数低、化学稳定性和热稳定好的莫来石,所以粉煤灰可以制备性能优异的陶瓷膜,实现变废为宝。

曹静杰[30]利用低成本固体废弃物粉煤灰和生料铝矾土为原料,采用原位烧结法在1300℃焙烧后,制备了多孔莫来石陶瓷膜支撑体,其开孔隙率高达50%,莫来石相含量高达86.75%,支撑体的机械强度高达69.87MPa。Dong等[31]以粉煤灰为原料在堇青石管式支撑体上制备了陶瓷微滤膜,在1150℃烧结,平均孔径为5μm,孔隙率达到54%。任祥军等[32]利用发电厂的超细粉煤灰(平均粒径为12μm),采用模压成型和挤压成型工艺,在1250℃烧结,制得的膜平均孔径为3.72μm,孔隙率为51.2%,气体通量达到1.4×104m3/(m2·h·bar),可用于高温除尘和气体净化等。

2.3 高岭土

高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)又称水合硅酸铝瓷土,是重要的非金属矿产资源,在我国分布广泛,由于价格低廉,性能优越,在陶瓷领域也越来越受到人们的关注。

Vasanth等[33]以高岭土为原料,通过挤压成型法,在900℃下烧结制成了平均孔径为1.3μm,机械强度为34MPa,孔隙率为30%的陶瓷微滤膜,对油浓度为250mg/L的油水混合物中油的截留率达到了85%,对浓度为6×105CFU/mL细菌溶液的截留率达到了99%。杨柯等[34]考察了高岭土的添加量对陶瓷膜支撑体性能的影响,随着高岭土含量的增加,支撑体的孔径和机械强度会降低,当添加8%高岭土,1510℃烧结2h,可以获得机械强度为153.6MPa,孔隙率为29%,平均孔径为6.6μm的多孔陶瓷膜支撑体。

2.4 凹凸棒土

凹凸棒土[Mg5(Si4O10)2(OH)2(H2O)·4H2O]简称凹土。我国凹凸棒土储量巨大,占全世界已探明凹凸棒土储量的44%,远景储量达11.7亿t。同时凹凸棒土的制备成本低,适合大批量生产,开发利用过程能耗低,没有环境方面的负效应,是低成本、高性能的天然膜材料。为此,本课题组[35]在氧化铝支撑体表面通过浸浆法制备了凹凸棒土陶瓷微滤膜,获得了平均孔径为0.25μm,纯水通量达到1540L/(m2·h·bar)的陶瓷微滤膜,过滤碳酸钙悬浮液稳定通量可以达到980L/(m2·h·bar),而且膜易清洗,可以重复使用,显示出优异的性能。

3 展望

随着我国经济结构的转型,以及人们对环境保护越来越重视,低成本易烧结的新型陶瓷膜材料的研究也越来越深入,人工合成陶瓷膜材料和天然陶瓷膜材料的研究开发会越来越广泛。但是,当前新型陶瓷膜的研究大多都还停留在实验室研究阶段,鲜有将所制膜应用到实际生产中,所以未来将性能优异、价格低廉的新型陶瓷膜工业化、产业化将是众多科研和企业工作者面临的问题。

摘要：介绍新型陶瓷膜材料及其所制备膜的性能,主要有碳化硅、莫来石、堇青石、石墨烯、陶瓷纤维等人工合成陶瓷膜材料和沸石、粉煤灰、高岭土、凹凸棒土等天然陶瓷膜材料,并对新型陶瓷膜材料的发展前景进行了展望。

材料毕业论文：新型节能墙体材料 篇5

1.1节能降耗是全社会面临的重要任务

建筑行业能耗占到了全社会总能耗的40%～50%，墙体材料在房屋建材中约占70%，是建筑材料的重要组成部分，建筑物能量的损耗约50%来自墙体。“十二五”期间，中国城镇将新建40～50亿平方米建筑，在全国范围内执行65%的节能标准。

1.2节能建筑材料是建筑节能的根本途径

节能建筑材料作为节能建筑的重要物质基础，是建筑节能的根本途径。在建筑中使用各种节能新型墙体材料的发展应有利于生态平衡、环境保护和节约能源，既要符合国家产业政策要求，又要能改善建筑物的使用功能，同时坚持“综合利废、因地制宜、市场引导”的原则。

2、新型建筑墙体材料的分类

就其品种而言，新型墙体材料主要包括砖、块、板等，如粘土空心砖、掺废料的粘土砖、非粘土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等。

2.1空心黏土砖

在我国开展墙改工作初期，墙体材料主要为实心黏土砖，为了打破这一局面，所以用空心黏土砖逐步替代实心黏土砖的使用，以有效控制实心黏土砖的生产与使用。

2.2混凝土制品

主要有混凝土砖及混凝土砌块。该类产品充分各地现有资源，通过加入较高含量的粉煤灰等工业废渣，或以陶粒做骨料生产非承重墙体制品。

普通混凝土砖：以水泥为胶结料，石粉、碎石末、砂、废渣或轻集料、粉煤灰等为粗、细集料，经搅拌压制成型，自然养护而成。产品规格为240×115×53mm，密度等级为500-1200七个等级。承重混凝土砖抗压强度为mu10-30，吸水率为6-10%;非承重混凝土砖抗压强度为mu3.5、mu5.0、mu7.0，吸水率为10-18%。容重与黏土砖相近、施工方便，与砌筑和粉刷砂浆粘结强度高。

普通混凝土小型空心砌块：属于空心薄壁材料，单排孔容重在1200 kg/m3左右，双排孔容重在1400 kg/m3左右，传热系数2.97w/(m2・k)。一般用于承重结构内、外墙体。强度为mu5-25，相对含水率应控制在40%左右，干缩率应控制在0.045%。

砼多孔砖：以水泥为胶结材料，以砂、石等为主要集料(也可利用工业废渣)，以水搅拌成型，经养护而制成的多排小孔砼砖。主要规格240×115×90mm，空洞率大于30%。

砼空心砖：水泥为胶结料，砂、石或轻集料为主要集料，粉煤灰为掺合料，加水搅拌成型，自然养护而制成的用于非承重墙体，空洞率不低于40%的砼空心砖。有二、三、四排孔，容重等级800-1400 kg/m3;相对吸水率不大于40%;干燥收缩率小于0.060%。对于利用废渣集料的砼空心砖，要求碳化系数不低于0.8，软化系数不低于0.75。

轻集料砼小型空心砌块：以人造轻集料(烧结粉煤灰、粘土、页岩陶粒和非烧结粉煤灰轻骨料)或天然轻集料(浮石、火山岩、沸石)或利废材料(炉渣、页岩渣、煤矸石)为轻粗骨料，以砂或轻细材料(陶砂、膨胀珍珠岩、炉渣)为细集料，水泥为胶结料，经加水混合、搅拌、成型、养护而成。其容重小于1400 kg/m3，作为承重构造体系时，相对含水率应控制在40%左右，干缩率应控制在0.045%;非承重时干缩率可到0.060%。

2.3煤矸石烧结制品

以煤矸石为主要原料，经破碎、均化、搅拌成型，煅烧而成。该产品与普通粘土砖规格相同，性能接近，可按普通粘土砖设计、施工、验收。

2.4粉煤灰制品

粉煤灰是燃煤发电场的废弃物，由于其具有轻质多孔的特点和潜在的水硬性，可以作为多种建材的生产原料。开发粉煤灰建材不仅可以解决能源和资源问题，同时解决了这种工业废弃物造成的污染问题。今后在粉煤灰综合利用方面，需要重点开发研究的有：大掺量粉煤灰制品;各种免烧结、免蒸养自然养护工艺的粉煤灰砖制品和粉煤灰陶粒等。

以粉煤灰、水泥、各种轻重集料、水为主要组分拌合制成混凝土砌块或砖。粉煤灰利用率不低于原材料总量的20%，水泥掺入量不低于原材料总量的10%。主要用作填充墙体材料，产品干缩率控制在0.060%，碳化系数不低于0.7。

2.5自保温砌块

自保温墙体材料可选择导热系数低、热阻值大、容重低、强度合适的材料，如轻质砼砌块、加气混凝土。也可利用墙体产品自身空洞，通过对产品保温的二次加工或墙体施工过程的保温处理，达到提高墙体热工性能的目标，如在空洞内置eps块、玻化微珠、蛭石颗粒、膨胀珍珠岩等。

2.6 轻质内墙隔条板

改变世界的新型陶瓷 篇6

尤其是近几十年来，纳米技术的发展，已经在广泛的行业领域改变了技术和材料。通过使制造商能够在纳米级微调和修改材料结构，纳米技术使陶瓷实现特定的最终性能成为可能。陶瓷工业也受益于纳米技术产生的材料革命，由纳米结构陶瓷粉生产的元件、设备或涂层更强、更轻、更耐用，或者具有更好的导电性。

可以说，具有良好隔热性、重量轻、熔点高、有弹性、有拉伸强度和化学惰性等新型陶瓷现在几乎应用于各个行业，从医疗、电子、汽车、工业，甚至是体育方面，无一不见新型陶瓷的踪影。

生物医学应用

大量的陶瓷材料被用于生物医学应用中。尤其在过去的二十年里，陶瓷材料在植入设备中的使用一直在大量增加。而在未来，陶瓷将可能会应用到基因治疗和组织工程中。

陶瓷一直被牙科使用，因为陶瓷牙齿可以与患者的天然牙齿匹配。传统上，牙套包括金属支架和金属丝。但是，有很多人由于担心“金属嘴”而拒绝戴牙套，并因而错失了展现自己美丽笑容的机会。为此，正畸研究着力于较不可见的材料选项，比如陶瓷。陶瓷牙套与金属牙套同样有效，但在正常距离几乎看不到，从而对佩戴者更有吸引力。好莱坞著名影星汤姆·克鲁斯的微笑就得益于陶瓷牙套。

在关节置换方面，强度和韧性的完美结合，加之生物惰性属性和低磨损率，一种被称为氧化锆的特殊类型的陶瓷氧化物现在已经取代了氧化铝在诸如股骨头全髋关节置换中的应用。氧化锆头的强度是氧化铝头的两倍，因此股骨头的直径可以降至小于26毫米，从而减少人工全髋关节置换手术中病人的创伤。其他可以受益于氧化锆植入物的应用包括膝关节、肩、指骨关节和脊柱植入。另外，该材料也正在应用于内窥镜组件和起搏器盖。

陶瓷在植入设备方面的最新应用，可能是2013年9月由美国加利福尼亚大学河滨分校的研究团队新开发的陶瓷透明头骨植入物。这种陶瓷透明头骨植入物使用的是与目前用于髋关节植入和牙冠体一样的陶瓷材料——钇安定化氧化锆（yttria-stabilised zirconia ，YSZ），并经过处理使之透明。基于激光的治疗方法承诺能治疗多种脑疾病，但要实现这一承诺一直受制于需要部分颅骨切除来进入大脑这一事实，因为大多数医疗激光无法穿透头骨。

由加州大学河滨分校的团队开发的这一透明YSZ植入物通过在头骨上提供一个永久的植入视窗解决了这一问题。通过它医生可以对大脑进行基于激光的治疗，并且无需像以前那样，要反复地进行部分颅骨切除来进入大脑。这是通向创新的新概念的关键的第一步，它为视觉上长期经常性地按需求、在大片区域进入大脑提供了临床上的可行手段。该校工程学院的机械工程教授Guillermo Aguilar说，这是将科幻小说中的想法付诸于事实的例子。虽然该团队的YSZ视窗不是第一个被报道过的透明头骨植入物，但是它却是第一个可能能在人体使用的，并且很有可能对患者有积极的影响。它的使用增强了安全性，也可以让病人减少面临尴尬的局面，因为它降低了植入物的易受攻击性，从而可以尽量减少对显眼的防护头盔的需求。这一新材料的使用，有可能最终改善患有威胁生命的神经系统疾病的患者，如脑肿瘤和脑外伤患者的治疗方案选择。

电子陶瓷材料

如果没有陶瓷，全球近2兆美元的电子产业将不复存在。陶瓷材料广泛的电气性能包括绝缘、半导电、超导、压电和磁等，这是手机、电脑、电视和其他消费类电子产品的关键。目前，全球电子陶瓷材料市场估计约为90亿美元。

使用手机对健康影响是个持续的争论。国际安全法规界定特定能量吸收率（specific energy absorption rate，SAR），以鼓励优化辐射功率与用户大脑吸收的能量的比率。美国摩根高级陶瓷公司（Morgan Advanced Ceramics）为领先的微型天线专门制造商Sarantel开发了一种特种陶瓷，为下一代手机天线铺平了道路。这一天线设计专利被称为PowerHelix。PowerHelix天线设计降低了可能会对用户的皮肤造成入射磁场的电流损失，天线产生的辐射是其他系统的5%。

陶瓷的耐高温能力是其已被开发使用的属性中最众所周知的属性之一。2013年8月，美国海军研究实验室和波士顿学院的科学家们确定了一种新型陶瓷（立方硼砷化物），其性能甚至可以优于目前电子设备中的热传导冠军——钻石。随着微电子设备变得更小、更快、功能更强大，热管理越来越变成一项重大的挑战。该团队的研究人员通过应用无参数计算技术来计算立方III-V族硼化合物的热导率，该方法在预测电子性质中更常用。团队的工作在定量水平上为热传导的性质提供了新见解，并且预测了一种新材料，它具有超高的热导性，或许可以被应用在被动冷却系统中。如果这些令人振奋的结果能通过实验验证，它将会为具有硼砷化物的被动冷却应用开启新的机会，同时，它也将表明，这种理论上的工作可以在确定新高导热材料中发挥重要的指导作用。

压电陶瓷应用广泛，例如近期最成功的商业飞机之一波音777在位于每架飞机的60个超声波油箱探头内均使用了压电陶瓷材料。由于不论飞行器在什么方向都能提供高精度的读数，类似的超声波燃料探头也被用在战斗机和其他遥感应用中。压电陶瓷使用的广泛性促使了这方面的研发持续不断。

2014年2月，英国利兹大学（Leeds University）的衍生公司创造出一种压电材料，能够在高温、高压、极端冲击和高应力环境中工作。这种新型陶瓷材料（由Ionix Advanced Technologies公司开发的铋、铁、钛、钾氧化物的组合）将被纳入状态监测设备，提供使用当前设备无法获取的功能。初始应用有望使用在必须承受高达500oC的系统中。Ioni x公司的CTO Tim Comyn博士说，现在美国也有一些耐高温材料，比如钪（Scandium），但它比铂还要贵，而且只能在世界上的某些地方提取，所以有安全供应的问题。另外还有一些其它类别的可用材料，但由于制造方法新颖复杂，通常它们都相当昂贵。而他们的新材料与现有的压电陶瓷制造方法兼容，可以用与当前材料（如锆钛酸铅PZT）类似的成本进行大批量生产。该材料的潜在市场包括航空航天、石油、天然气及核电等，估计每年会超过5亿英镑。

汽车

陶瓷从一开始在汽车中就很重要，早在20世纪20年代就用于火花插绝缘子和玻璃窗户。汽车中的计算机控制和其他电子产品中也使用大量的陶瓷基板和组件，它们对设备的性能至关重要。此外，许多电机在现代汽车中用于自动调节座椅和车窗等，而多数这种马达中都使用陶磁铁。同时，陶瓷组件也被引入重型柴油发动机的燃油系统和气阀构件。

现代汽油发动机技术的发展趋势包括维持或提高性能，同时降低二氧化碳的排放。发动机设计师一直在寻找替代办法，以降低成本和排放，同时提高燃油经济性和性能。改进汽车设计的方法之一是材料替代。由于其独特的耐热、耐磨损和耐腐蚀性，以及重量轻、隔热和电绝缘等特性，陶瓷可能会成为未来汽车发动机中许多关键组件的使用技术。未来的汽车中也可能会在燃油系统的耐磨损应用中、气阀的额外组件阀门和阀座中使用陶瓷。另外，未来派汽车或许会使用陶瓷燃料电池实现近零排放的操作。

2013年8月，由英国国家物理实验室（National Physical Laboratory，NPL）带领的研究人员创造出一种新陶瓷材料，并使用这一材料建立了一个电容器原型。团队声称，与传统的使用液体电解质或聚合物材料制成的设备相比，新电容器可以在温度超过 200oC时仍然接近正常工作效率，而且能存储更多的能量。尤其是，它能够在标准的制造方法下用相对廉价的原材料通过传统的多层设计制成。

总部位于密歇根州Southfield的Federal-Mogul Corp公司于2013年9月推出了一种新的高性能火花塞SureFire Plus，能提供更高的电压、延长插头寿命，并且设计成可以高效融入到日益拥挤的发动机汽缸头中，以应对现代高输出汽油发动机日益增加的热、电压和其他要求。在新火花塞中，陶瓷绝缘体是电极之间的唯一障碍，它迫使火花跳转过间隙，启动燃烧。在SureFire Plus火花塞上获得的空前水平的陶瓷性能可以让新一代点火系统封装更小，却能提供更大的能量，且更耐用。该公司目前正在试生产新插头，预计从2014年5月开始进行大批量制造。

从2014年9月开始，所有被欧盟委员会的规则所覆盖的新客运和许多轻量商用车将需要使用“Euro 6”认证的发动机。为响应这一举措，汽车制造商和各种研究小组都在加紧其过滤研发。

过滤

全球水资源的匮乏，加之人口的不断增长，使人们越来越认识到更有效地进行水的生产和再利用的重要性和必要性。使用大量水的工业，包括食品和能源行业等，都越来越多地在寻找可持续的过滤解决方案，以提高工业用水的重复利用效率。

聚合物或陶瓷管状膜目前在多种工业和公共污水处理应用中被用于清洁、保护和再利用水，包括污水处理厂、建筑，甚至是游船。目前，聚合物膜约占膜过滤市场的75%，在其余的25%中，陶瓷占绝大多数，另外还包括少量的其它材料，如金属膜。陶瓷膜在乳品生产和果汁的澄清中很常见，而聚合物膜目前主导污水处理行业。由于陶瓷材料优异的化学性和耐磨损性，在某些应用中它们优于聚合物膜。陶瓷能承受的pH值范围为0～14，而聚合物膜只能承受一个更窄的pH范围：聚合物膜可以承受抗中性、酸性或碱性的pH值腐蚀，但一般来说，同一种材料不能在所有的三个范围内起作用。

陶瓷和聚合物都不可避免地会结垢，但当涉及有就地清洁（clean-in-place，CIP）过程的系统时，陶瓷可以提供更广泛的选择。在过滤含有油或脂肪酸（例如表面活性剂）的水时，高品质的陶瓷膜更能抵抗结垢，而且无需添加分散剂。并且在一些应用中，膜必须要使用苛刻的化学品进行清洁，同时要能承受来自于两个方向的高压力。这在反冲洗时尤其必要，因为它需要防止在膜的表面上或在孔隙中形成污垢层而降低膜的过滤能力。陶瓷可以承受过氧化化学清洁剂或高温蒸汽清洗，但这对聚合物就成问题。燃烧、高温的空气清洁处理可用于陶瓷，但很可能会熔化聚合物膜。因此，在需要特殊消毒的医疗行业，陶瓷膜应用广泛。

行业在采用中水回用和保护方法的同时，也正试图减少设施中这类活动的碳足迹。这时，膜的选择和设计正发挥着重要作用。陶瓷具有更高的强度和刚性，使得它们在压力下有比聚合物更好的尺寸稳定性。

2013年9月，丹麦LiqTech国际公司的碳化硅新型陶瓷过滤技术已经通过了NSF国际（一家总部位于密歇根州安阿伯市的公共健康和安全组织）的饮用水认证。该公司表示，现在可以用碳化硅过滤器元件替代砂过滤器、筒式过滤器和传统的聚合物，应用于去除地下水中的沉淀盐、去除地表水中的有机悬浮物和腐殖酸，或者在淡化前过滤海水。该过滤膜完全由碳化硅生成，可以耐整个PH值范围的化学腐蚀，耐高温达800oC，大约有45%的孔隙率，在所有过滤材料中可过滤流量最高。除饮用水外，单片碳化硅单元的应用还包括过滤含油污水和工业生产用水、化工、制药和生物技术过滤以及食品和饮料行业。另外，作为新型陶瓷，碳化硅的化学性和耐温性使得它可以应用在其他聚合物过滤器无法应用的地方，且过滤器可以经受化学清洗，甚至是蒸汽灭菌。

未来，企业可能需要适应开发自己的水过滤系统，这甚至可以包括使用模块化的或本地的过滤系统，而不是将废水排放到中央系统中。这类过滤系统将需要更具有可持续性的膜，这意味着，在不久的将来，需要更多的创新，尤其是新型陶瓷方面的创新，以提高效率，而且应对更严密的审查。

能源

核能发电的每个层面都需要陶瓷，从燃料到反应堆设计，再到废物控制。有人说，核电走向了末路，至少在德国和瑞士，以及其他一些国家是这样。但是，在世界上许多其他地区，核电仍相当具有生命力，尤其是在中国、越南和印度等高耗电国家。根据世界核协会（World Nuclear Association）网站上的报告，在欧洲，芬兰和法国的核电都处于建设中；英国政府大力支持在未来10年建造12座新反应堆，以取代其老化设备；即使是遭受了毁灭性的海啸，并且其福岛第一核电站的核设施惨遭破坏的日本，也在缓慢而精心地重新激活在2011年3月灾难发生后被关闭的一些核电站。因此，虽然少数几个国家采取鸵鸟的方式对待核电，其他国家的研究人员正在开发新技术，以确保核能发电仍然是能源组合中强有力的贡献者。

2013年7月，麻省理工学院（MIT）的科学家们正在测试一种陶瓷覆层材料，以保护核电站燃料棒，这将有助于防止它们在发生危机时释放爆炸性氢气。另外，美国能源部橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）、英国伦敦帝国学院和其他地方的一些研究人员预期陶瓷材料对燃料设计和反应器设计都很重要。2013年8月，橡树岭国家实验室的团队正在研究一种称为“全陶瓷微囊燃料”的新的包覆燃料设计。新的燃料设计打开了重新设计反应堆本身的机会，陶瓷正在被研究应用于若干个反应堆组件，比如分散的金属基体或陶瓷基体燃料可能会最终取代传统的铀芯块系统。

但需要认识到的是，要将陶瓷纳入到新兴的核技术的所有方面，陶瓷加工工艺将至关重要。

另外，氢被很多人认为是最清洁的能源，但朝着氢能经济迈进的一个主要障碍是如何能生产足够多的气体，以对世界的能源需求产生重大影响。而要更有效地从生物质中或用光学电解法生产氢，陶瓷是技术进展的核心。2013年5月，杜克大学的工程师们正在研究一种新方法，从生物质中用新的催化方法生产清洁的氢，它将纳米金与铁氧化结合，使得生产的一氧化碳接近零。改进的催化剂在80°C的时候，以小于20ppm的一氧化碳生产氢，这比以前的方法所需的温度要低。研究人员已经运行了超过200小时的反应，发现黄金/氧化铁催化剂的有效性并没有减少。

体育

陶瓷被广泛应用于体育运动中，而运动器材制造商正在利用陶瓷的独特性能优势，让竞技者更容易取胜。比如高性能陶瓷是高尔夫球杆推杆头的理想材料，因为它比钢更轻、更软，能增强感觉和控制。一体式结构的陶瓷推杆具有更好的一致性，并转化为更成功的推杆结果。而高级陶瓷纤维还被用于Head公司的网球拍，能将一次击球的力量增加15%，并已经被临床证实能消除网球肘。

在赛车中，陶瓷的应用更为广泛，碳或陶瓷转子已经在竞赛车刹车中使用超过15年。这些转子的优点是重量轻，并具有耐久性和抗褪色性，从而能提高转向精度和控制。同时，制动盘和衬垫的持续时间也更长。除了改善汽车的性能，陶瓷也帮助NASCAR车手在驾驶舱保持凉爽。要知道，在比赛期间，驾驶舱的温度可以高达115oF，足以融化车手的鞋。

陶瓷在冰雪运动中也一直发挥着重要作用，例如由诺顿工业开发的革命性的陶瓷片技术正在被著名滑雪制造商使用，用以生产具有最尖锐、最流畅的边缘，同时有接近镜面光洁度的滑雪板。具有这种特别的雪橇和滑雪板在斜坡上的转动和抓地力更好，因此提高了性能和安全性。同时，材料特性能使边缘维持锋利的时间更长。

最近的应用就是2014年年初举行的索契冬季奥运会。有没有想过，那些为我们的娱乐和奥运荣耀而心甘情愿地将自己掷向冰冷的斜面的高空飞行运动员身下面是什么？答案很简单——陶瓷。索契的“RusSki Gorki”跳台中心的标准和大跳跃跳台均配备由德国 CeramTec公司开发的ALOSLIDE 陶瓷斜台轨道。该系统基于“陶瓷小块”，并配有独特的灌溉和冷却系统，以确保像索契这类的滑雪跳台活动可以不受天气条件制约而常年举行，并且提供几乎完全相同的功能。当陶瓷小块被水浸湿后，滑动特性至少与雪是等同的。同时，在这一高科技轨道上，滑雪者可以有更长的跳转。

新型陶瓷的其他应用

新型陶瓷的应用举不胜举，比如在建筑方面，在陶瓷颗粒的帮助下，窗户会变得更智能。例如一种申请专利的悬浮颗粒设备技术可以让用户控制通过玻璃或塑料制品的光量、眩光和热量，比如窗户、天窗、门、遮阳板、护目镜和眼镜等。

在航空航天业，工程陶瓷已经在航天飞机及其设备中使用多年，包括火箭排气锥体中的热防护系统、航空飞机的绝缘瓦片、发动机组件，以及许多嵌入到飞机的挡风玻璃中的陶瓷涂层等。这些透明涂层具有导电性，从而让玻璃在雾和冰中保持透明。而陶瓷纤维由于其隔热性好、重量轻且不会腐蚀而被用作飞机和航天飞机的防火隔热屏。另外，先进陶瓷在太空旅行中的高效率、高性价比的新技术发展中发挥着重要作用。位于德国埃尔兰根（Erlangen）的摩根技术陶瓷公司的分公司已与欧洲太空发展计划合作数年，支持其离子推进系统的研究。作为传统化学推进器的轻量替代，陶瓷离子发动机有潜力在相同的燃料消耗下，推动航天器的速度可以快十倍，从而显著降低飞行器尺寸并增加行驶距离，从而可能会让太空旅行成为可能。

目前，全球陶瓷涂料市场稳健增长。在线市场研究报告ReportsnReports.com的数据显示，预计在2014～2018年期间，全球陶瓷涂层市场的年复合增长率将达7.24%，一些具体的应用将推动航空航天、汽车和工业领域对陶瓷涂层的整体需求。国际航空运输协会的数字显示，在过去十年，总燃料成本几乎翻了两番，吞噬了航空公司总成本的近三分之一。因此能够更高效地运行喷气发动机并因此使用较少的燃料，将可以大大推动降低空中旅行的成本及其对环境的影响。喷气发动机的效率是越热越好，但为了不被烧焦，引擎需要高性能的热障涂层，以保护它们免受剧烈温度波动带来的压力。2014年3月，瑞典西部大学（University West）的科学家们已经开发出一种用于飞机引擎的先进陶瓷纳米热障涂层，以保护飞机发动机免受过热伤害。

新型陶瓷材料的应用相当普遍，而且多数应用属于一些快节奏和渐进的行业，如航空航天、生物医药和光伏等。这些行业都在不断地寻求为先进应用和领先的技术开发而提高材料性能。因此，陶瓷材料必须按照日益严格的规范而被制造，并且研究必须继续推动，应对由于现有陶瓷材料所限而带来的挑战。

新型银基电接触材料 篇7

技术指标

新型银基触头的基本性能指标 (包括化学成分、密度、硬度、电阻率、外观和允许缺陷尺寸) 达到AgMe O、Ag Ni和Ag C触头国标 (GB13397-92、GB5538-85、GB12940-91) 要求的基础上, 完全消除了第二相的晶界偏析, 并使其尺寸细化至小于100 nm (实际上为一种纳米复合材料) , 显微组织显著细化、均匀化, 硬度和电导等指标提高。

Ag Me O系触头的灭弧能力和电寿命、Ag Ni系触头的抗熔焊能力、Ag C系触头的抗电侵蚀能力及灭弧能力提高50%以上。新型银基触头综合性能达到国际领先水平。表1给出了几种典型触头的技术指标。

合作方式

技术转让或联合办厂等多种形式。

联系人:高辉

单位:中国科学院沈阳分院

新型墙体材料裂缝控制 篇8

新型墙体材料在性能方面, 烧结类实心砖与黏土砖几乎一样。烧结空心砖的抗压强度只有黏土砖的20%60%, 抗折强度也较低, 且孔洞率在35%以上。其他几种新型墙材均属于水泥制品和硅酸盐制品, 其物理性质和化学性质与黏土砖有着本质上的区别。

1.1 新型墙材干缩值大, 干燥速度慢

新型墙体材料大多是水泥混凝土制品或硅酸钙类制品, 都含有经水养护而生成的硅酸钙水化物胶体, 当气候或使用条件逐渐干燥时胶体会失水而逐渐收缩。试验表明, 当水泥制品和硅酸盐制品的实际含水率与平衡含水率接近时, 其实际干缩值与黏土砖相差不大。在实际应用过程中, 只要经过一定的干燥期, 一般可以将这类产品的实际干缩值控制在0.1~0.3 mm/m的范围, 这表明严格控制新型墙材的上墙含水率是非常重要的。

1.2 吸水率与黏土砖接近, 但吸水和失水速度较慢

黏土砖的吸水率要求<23%, 一般在20%以下, 几种新型墙材的吸水率如下:普通混凝土砌块一般在20%以下, 轻集料混凝土砌块要求<22%, 蒸压加气混凝土砌块一般在65%~80%, 蒸压灰砂砖一般在20%以下。在200℃、相对湿度60%±10%的条件下进行测试, 黏土砖3d干缩完成约90%, 失去水分约60%;灰砂砖干缩3d完成约15%, 失去水分约50%, 7d内干缩完成约35%, 失去水分约60%16d内干缩完成约60%, 失去水分约70%。同时, 水泥制品成型后还需洒水养护。黏土砖从出厂到使用只需3~4d时间, 而新型墙材需要较长的时间进行干燥或养护, 若将刚生产出来的砌块立即上墙就会造成后期墙体开裂。

1.3 强度尤其是抗拉和抗剪强度比黏土砖低

新型墙材的强度普遍较黏土砖低, 砌块砌体的抗拉及抗剪切强度只有黏土砖的50%。黏土砖的抗压强度≮10MPa, 其抗折强度一般为2.5~3.5MPa, 而新型墙材中除了灰砂砖的强度与黏土砖相当外, 其他新型墙材在国家标准中要求的最小强度都很低, 如蒸压加气混凝土砌块的最小抗压强度为1.0MPa, 轻集料混凝土砌块的为1.5MPa, 普通混凝土砌块的为3.5MPa, 并且对抗折强度均未提出要求, 显然砌体的抗剪强度不理想。

1.4 配套规格多, 较黏土砖的尺寸大、孔洞率高

新型墙材多为砌块, 也有部分板材, 尺寸比黏土砖大, 施工效率较高, 但尺寸大不利于应力的释放, 更易产生裂缝。新型墙材的孔隙率高, 易吸湿, 部分砌块开有孔槽, 不能像黏土砖那样砍凿。

2 新型墙体开裂的原因分析

2.1 材料方面的原因

砌体结构产生裂缝的原因主要有两个方面一是由于外荷载 (包括静、动荷载) 变化引起的裂隙二是由于变形引起的裂隙, 如干缩变形、温度变形不均匀沉陷等。民用建筑中以变形引起的裂缝为主。由于建筑物中的构件大多属于超静定杆件, 具有多个约束, 对于变形将予以限制, 从而会在构件内产生应力, 在砌体中产生很大的拉力和剪力, 当这些力超过一定限度时, 砌体就产生错位裂隙。根据我们对新型墙材与黏土砖的性能比较, 新型墙材比黏土砖更易于发生变形, 且对变形产生的内应力的抵抗强度更低。此外, 新型墙材生产厂家技术设备良莠不齐, 许多小厂的生产管理不过关, 也是引起墙体裂缝的重要原因。

2.2 设计方面的原因

长期以来, 设计者大多只重视强度设计而忽视抗裂构造设计, 往往引用国家标准或标准图集既没有单独提出相关的防裂要求和措施, 也未对这些措施的可行性进行调查。另一方面, 设计人员对砌块墙体材料的性质不够了解, 在设计过程中往往将黏土砖的构造要求套到新型墙材的设计中。由于新型墙材种类众多, 对于不同的品种, 其性质也有差异, 因而构造要求也不尽相同, 而人们对新型墙材的性能和新标准的应用有的尚在认识探索之中, 因而构造措施的设计缺陷也在所难免。由于这些原因, 设计人员通常没有在设计图纸中注明新型墙材的品种、容重、强度等主要技术性能指标以及相应的抗裂防渗构造措施, 或构造设计不合理, 导致应用新型墙材的墙体开裂。

2.3 施工方面的原因

许多施工单位过去一直以砌筑黏土砖墙为主, 对新型墙材的性能不了解, 沿用了黏土烧结砖的一贯做法, 在材料质量鉴别、保管、施工方法等方面认知不足, 对日砌筑高度、湿度控制等缺乏经验加之施工过程中水平灰缝、竖向灰缝不饱满, 减弱了墙体的抗拉、抗剪能力, 导致墙体出现裂缝。由于施工不当导致的墙体裂缝, 已成为墙体产生裂缝的重要原因。

3 防止新型墙体裂缝的对策

墙体开裂是一个多因素、多环节的综合作用结果, 需要从材料、设计、施工等环节严加管理, 以预防裂缝的产生;同时要增强建筑物的整体性, 通过配筋来抵抗内应力, 通过设置伸缩缝、沉降逢、柔性层等措施来释放应力。即通过“防”、“抗”、“放”来防止裂缝, 并以“防”为主。

3.1 墙材质量控制

质检部门应对砌块生产厂家的生产质量进行严格管理, 、实行质量抽检制度, 抽检内容包括强度、密实度、含水率、几何尺寸、出厂时间、防潮包装等, 特别是含水率是反映收缩性的重要指标。使用单位必须坚持产品验收, 杜绝使用不合格产品。

3.2 构造设计控制

针对地基不均匀沉降、温差、干缩等原因引起的墙体裂缝, 在设计上应采取以下措施:

a.当房屋体形复杂特别是高度相差较大时, 应设沉降缝。

b.加强墙体的刚度和整体性, 以提高墙体的抗剪能力, 适应地基的不均匀沉降。

c.不宜将建筑物设置在不同刚度的地基上。若必须采用不同地基时, 需进行必要的计算分析。

d.寒冷地区要将基础的埋置深度设在冰冻线以下。

e.根据建筑物的实际情况 (如是否采暖、所处地点温度变化等) 设置伸缩缝, 混凝土砌块及硅酸盐制品砌体的伸缩缝间距一般应≮6m。

f.提高顶层框架柱的刚度, 提高顶层砌体砌筑砂浆的强度, 并在砌体中配置一定数量的抗拉钢筋, 以保证砌体具有一定的延性。

g.用坡屋面代替平屋面, 屋面设置防水保温隔热层。

3.3 施工控制措施

施工控制是新型墙体裂缝控制中的关键一环, 施工措施得当可有效地减少裂缝的产生, 保证施工的质量。

a.把好材料进场关, 保证进场材料质量, 使用前应确保材料已达到使用龄期。

b.砌块应按规格堆放, 堆放高度一般≯1.6m, 并应采取防雨措施, 砌筑前砌块不宜洒水淋湿。

c.砌筑时应尽量采用主规格砌块, 尽量对孔搭砌, 不能随意砍凿砌块。砌体的灰缝应横平竖直, 灰缝应饱满, 以确保墙体质量。

d.对不同材料应严格控制不同的日砌高度, 墙顶3m高的砌体必须隔日顶紧砌筑, 避免引起接合部位开裂。

e.轻质砌块表面吸水较快, 一次铺设砂浆长度不宜过长, 而且要求按既定部位正确放置砌块, 以免砂浆失水后再拨动而影响墙体强度。

f.砌块与混凝土柱连接处及施工留洞后填塞部位应增加拉结钢筋, 锚固钢筋必须展平砌入水平灰缝。

g.严格控制墙体孔洞预留及开槽的处理, 避免削弱墙体强度, 对洞边空心砌块应填实并加设边框等进行处理, 以确保墙体的整体性。

h.在不同材料的接合部、新旧砌体连接处及开槽位置、抹灰层, 钉上钢丝网或加防裂网布可减少抹灰层的开裂。

i.每一工作面都应设有专职质监员, 跟班监测砌筑质量, 以及时发现问题并纠正。

综上所述, 各种轻质砖墙体开裂的原因较多, 只有严格执行有关砌体规范, 从生产、设计、施工各方面层层把关, 采取有效的控制措施, 针对砌体开裂精心施工, 才能消除新型砌块墙体开裂的质量通病。

参考文献

[1]王力健.成都市新型墙体材料业发展对策研究[D].西南财经大学, 2002.

新型绿色环保装修材料水性陶瓷铝板 篇9

近几年, 我国的城市建设和轨道交通建设飞速发展, 高速城际快车、地铁、车站的建设越来越多, 对轻型建筑装饰板的需求量越来越大, 质量要求也越来越高。现在不但要求色彩装饰性好, 还要硬度高、抗划伤、防火、阻燃、耐污染性好、耐老化、容易清洁。

铝板表面涂层现有的涂料品种有三种:粉末涂料、氟碳涂料、聚氨酯涂料, 这三种已不能满足上述使用要求。因此, 在新的地铁站设计中, 要求采用抗划铝合金板。如北京在建的地铁大兴线、亦庄线、房山线、昌平线、顺义线等多条线路站点都采用了陶瓷涂层抗划铝板。我公司联合漆业公司于2009年5月组织“水性陶瓷涂料”课题研发, 合作开发出的水性陶瓷涂料涂装在铝板上, 抗划强度达4H以上, 绝对绿色环保并绝对防火, 已应用在地铁项目中。

一、水性陶瓷涂料特性

陶瓷涂料包括溶剂型陶瓷涂料和水性陶瓷涂料, 遵循国家环保政策, 发展水性涂料符合国家的产业发展方向。水性陶瓷涂料的关键性能是高硬度 (标准≥4H) 、良好的附着力和抗划伤性。符合GB/T 23443-2009《建筑装饰用铝单板》。

(一) 溶剂型涂料是以有机溶剂为分散介质而制得的建筑涂料。

溶剂型涂料性能

1) 涂膜的质量:在有高装饰性要求的场合, 水性涂料的丰满度通常达不到人们的要求, 高光泽涂料多使用溶剂型涂料来实现。

2) 对各种施工环境的适应性:对于水性涂料则无法调节其挥发速率, 要想获得高性能的水性乳胶涂料涂膜, 就必须控制施工环境的温度、湿度。

3) 溶剂型涂料对树脂的选择范围较广:在溶剂型涂料中, 各种树脂几乎都可溶解在溶剂中, 选择余地较宽。不同的树脂具有各自独特的性能, 如聚氨酯具有优异的耐侯及耐化学性、高光泽、耐磨性等, 有机硅树脂具有极优秀的耐热性可用作耐热、耐侯涂料的基料,

4) 清洗问题。溶剂型涂料的施工工具必须用溶剂来清洗, 对人体及环境均有害。水性涂料的施工工具只要用清水清洗即可, 对人体基本无害。

(二) 凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料, 都可称为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料 (乳胶涂料) 3种。

(三) 优点

1. 水性涂料以水作溶剂, 节省大量资源;水性涂料消除了施工时火灾危险性;降低了对大气污染;水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂, 改善了作业环境条件。一般的水性涂料有机溶剂 (占涂料) 在10%～15%之间, 而现在的阴极电泳涂料已降至1.2%以下, 对降低污染节省资源效果显著。

2. 水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工;水性涂料对材质表面适应性好, 涂层附着力强。

3. 水性涂料涂装工具可用水清洗, 大大减少清洗溶剂的消耗。

4. 水性涂料电泳涂膜均匀、平整。展平性好;内腔、焊缝、棱角、棱边部位都能涂上一定厚度的涂膜, 有很好的防护性;电泳涂膜有最好的耐腐蚀性, 厚膜阴极电泳涂层的耐盐雾性最高可达1200h

(四) VOC的相关规定

从7月1日起强制执行的涂料国标《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》中V O C含量的定义是:“涂料中总挥发物含量扣减水分含量, 即为涂料中挥发性有机化合物含量。”涂料国标中对内墙涂料中V O C含量的要求是:不得高于每升200克。国外发达国家对涂料中V O C含量的限制很严格。以欧盟而言, 一类 (亚光类) 涂料不得高于每升30克, 二类 (有光类) 不得高于每升200克;而在国内, 国家环保总局最新发布的水性内墙涂料环境标志产品认证要求规定, VOC不得高于每升100克;北京市制定的《室内装饰装修涂料安全健康质量评价规则》, 对V O C的要求是必须在每升125克以下。在试验中确认水性陶瓷涂料符合国标GB18582-2001VOC中所规定的VOC含量在每升80克。相比较其他种类涂料及油漆, 水性陶瓷涂料对人和自然环境的危害和污染最小。

二、水性涂料的问题

水性涂料虽然也健康环保, 但得注意两个关键问题。

1、运输、贮存注意防冻

水性涂料中约含20——50%的水, 含水的涂料, 当运输和贮存的温度低于0℃时, 往往会冻坏。

2、注意防腐防霉

水性涂料中, 既有水, 又有细菌的食粮, 容易被细菌污染。因此, 为了防止变质, 要加防腐防霉剂。

3.水性涂料对施工过程中及材质表面清洁度要求高, 因水的表面张力大, 污物易使涂膜产生缩孔;

4.水性涂料对抗强机械作用力的分散稳定性差, 输送管道内的流速急剧变化时, 分散微粒被压缩成固态微粒, 使涂膜产生麻点。要求输送管道形状良好, 管壁无缺陷。

5.水性涂料对涂装设备腐蚀性大, 需采用防腐蚀衬里或不锈钢材料, 设备造价高。水性涂料对输送管道的腐蚀, 金属溶解, 使分散微粒析出, 涂膜产生麻点, 也需采用不锈钢管。

6.烘烤型水性涂料对施工环境条件 (温度、湿度) 要求较严格, 增加了调温调湿设备的投入, 同时也增大了能耗。

7.水性涂料水的蒸发潜热大, 烘烤能量消耗大。阴极电泳涂料需在180℃烘烤;而乳胶涂料完全干透的时间则很长。

8.水性涂料沸点高的有机助溶剂等在烘烤时产生很多油烟, 凝结后滴于涂膜表面影响外观。

9.水性涂料存在耐水性差的问题, 使涂料和槽液的稳定性差, 涂膜的耐水性差。水性涂料的介质一般都在微碱性 (p h7.5～p h8.5) , 树脂中的酯键易水解而使分子链降解, 影响涂料和槽液稳定性, 及涂膜的性能。

水性涂料虽然存在诸多问题, 但通过配方及涂装工艺和设备等几方面技术的不断提高, 有些问题在工艺上得到防止, 有些通过配方本身得到改善和提高。

三、操作技巧

1、用洁净的水将涂料调至合适喷涂的粘度, 以涂-4粘度计测量, 合适的粘度一般是20～30秒。如一时没有粘度计, 可用目测法:用棒 (铁棒或木棒) 将涂料搅匀后挑起至20厘米高处停下观察, 如漆液在短时间 (数秒钟) 内不断线, 则为太稠;如一离桶上沿即断线则为太稀;要在20厘米高处刚停时, 漆液成一直线, 瞬间即断流变成往下滴, 这个粘度较为合适。

2、空气压力最好控制在0.3-0.4兆帕 (3-4公斤力/平方厘米) 。压力过小, 漆液雾化不良, 表面会形成麻点;压力过大易流挂, 且漆雾过大, 既浪费材料又影响操作者的健康。

3、喷嘴与物面的距离一般以300-400毫米为宜。过近易流挂;过远漆雾不均匀, 易出现麻点, 且喷嘴距物面远漆雾在途中飞散造成浪费。距离的具体大小, 应根据涂料的种类、粘度及气压的大小来适当调整。慢干漆喷涂距离可远一点, 快干漆喷涂, 距离可近一点;粘度稠时可近一点, 粘度稀时可远一点;空气压力大时, 距离可远一点, 压力小时可近一点;所谓近一点远一点是指10毫米-50毫米之间小范围的调整, 若超过此范围, 则难以获得理想的漆膜。

4、喷枪可作上下、左右移动, 最好以10-12米/分的速度均匀运作, 喷嘴要平直于物面喷涂, 尽量减少斜向喷涂。当喷到物面两端时, 扣喷枪扳机的手要迅速的松一下, 使漆雾减少, 因为物面的两端, 往往要接受两次以上的喷涂, 是最容易造成流挂的地方。

5、喷涂时要下一道压住上一道的1/3或1/4, 这样才不会出现漏喷现象。在喷涂快干漆时, 需一次按顺序喷完。补喷效果不理想。

6、在室外空旷的地方喷涂时, 要注意风向 (大风时不宜作业) , 操作者要站在顺风方向, 防止漆雾被风吹到已喷好的漆膜上造成难看的粒状表面。

7、喷涂的顺序是:先难后易, 先里后外。先高处后低处, 先小面积后大面积。这样就不会造成后喷的漆雾飞溅到已喷好的漆膜上, 破坏已喷好的漆膜。

水性涂料适用陶瓷制品、合金制品、陶瓷瓶表面涂装等。具有良好的耐热性, 耐韧性, 硬度好, 耐磨性佳, 其涂层光泽度高, 耐高温, 附着力强, 涂装工艺简单。重金属含量符合国际安全标准。

制动摩擦材料中的新型增强材料 篇10

近年来, 我国的公路、铁路交通发展迅速, 大大促进了我国汽车、火车工业的发展, 从而对于摩擦材料的性能要求、需求量也增长很快, 预计2010年, 我国汽车保有量将达到4500万辆, 仅汽车一年需要的摩擦材料就达到45万吨[1], 用量十分巨大。由于石棉纤维影响人体的健康, 各国相继开展了新型无石棉刹车片的研制。半金属摩擦材料是我国目前应用广泛的摩擦材料。半金属摩擦材料采用钢纤维作为增强材料, 铜等价格昂贵的金属粉末作为摩擦性能调节剂。金属材料容易生锈, 锈蚀后易粘着或损伤对偶, 同时摩擦材料锈蚀后强度降低, 磨损加剧。金属材料密度高, 增大了制动系统的重量。而且, 当钢纤维含量超过10wt.%时, 制动时易引起尖叫、产生振颤等问题[2]。随着汽车发展的高速化及重载化, 相应的对制动摩擦材料的要求越来越苛刻。摩擦材料的吸收能基本上与车速平方成正比[3], 制动器结构由鼓式改为盘式后, 减少了重量, 但盘式制动衬片的表面积却只有鼓式的1/4~1/6, 单位面积吸收能量则增加4~6倍, 摩擦副表面瞬时温度可高达1000℃, 金属材料在如此高温下, 会迅速氧化甚至熔融, 从而影响摩擦材料性能的稳定。

随着汽车工业的飞速发展, 车辆的高速、重载化要求摩擦材料制动片能够满足以下条件:

(1) 要有一定的稳定的摩擦系数, 表现为:a.随温度、压力、速度变化甚小;b.不能有明显的“过恢复现象”;c.受水分、温度影响较小;d.实际应用中变化小。

(2) 具有良好的耐磨性, 不划伤制动对偶。

(3) 摩擦衬片在使用中不允许与盘相粘附。

(4) 要有足够的抗剪切能力。

(5) 要有尽可能小的压缩率和膨胀率。

(6) 热传导率应控制在一定范围。

(7) 小的制动噪音。

可见, 传统的摩擦材料已不能满足人们的需要, 新型耐高温制动摩擦材料的研制十分迫切。

2 新型增强材料

2.1 硅氧铝陶瓷纤维

硅氧铝陶瓷纤维 (以下简称陶瓷纤维) 是一种灰色棉絮状增强纤维材料, 具有稳定、均匀的物理化学性能。莫氏硬度为5~6, 抗拉强度为1400~1600MPa, 该陶瓷纤维可以长时间在1000℃下使用, 能够抵抗高速制动过程摩擦热产生的影响。陶瓷纤维的密度约为2.6g/cm3, 比钢纤维的密度 (7.8g/cm3) 小的多, 陶瓷纤维具有较高的比强度, 能够在保证摩擦材料在较高温度下具有稳定的摩擦系数、足够的强度, 同时降低摩擦材料的重量, 从而降低能耗, 节约能源。陶瓷纤维的缺点也是明显的, 主要表现在成本太高、混合时易损坏、纤维长短不匀等方面[4]。

2.2 碳纤维

碳纤维是由不完全石墨结晶沿着纤维轴向排列的一种多晶的新型无机非金属材料[5]。化学组成中碳元素含量达95%以上。其制备方法有有机先驱体纤维法和气相生长法等。其中有机先驱体纤维法碳纤维是由有机纤维经高温固相反应转变而成;气相生长法制得的碳纤维称为气相生长碳纤维 (VGCF) 。碳纤维具有低密度、高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、低电阻、高导热、低热膨胀、耐化学腐蚀等特性, 比强度和比模量优于其他无机纤维。但是碳纤维性脆、抗冲击性能和高温抗氧化性能较差[6,7,8]。

2.3 晶须增强材料

随着汽车行业的高速发展, 人们也在寻求以往摩擦材料中增强材料的替代品, 晶须以它完美的晶体结构和优越的机械性能和热力学性能, 逐渐吸引着人们的眼球, 但过去的晶须价格比较昂贵, 成为研究的障碍。如今, 随着新晶须的开发, 一些比较便宜的新型晶须问世, 比如六钛酸钾晶须 (K2O·6Ti O2) 、硫酸钙晶须 (Ca SO4) 、硼酸镁 (Mg2B2O5) 等。

晶须又名晶体纤维, 是很细的单晶体, 直径通常只有几微米左右。粗的晶须呈针状, 细的晶须呈柔软的汗毛状。晶须是缺陷少的单晶体纤维, 所以机械强度高, 它的抗拉强度可以接近纯晶体的理论强度。晶须强度与粗细密切相关, 随着晶须变粗, 强度下降。晶须可用作母相材料的补强, 也可用作其他材料的增强, 用于金属合金、玻璃、陶瓷、复合材料等的增强, 是很有发展前途的新型材料。现将有关晶须材料作简要介绍, 并着重讲述了六钛酸钾晶须 (K2O·6Ti O2) 的微观结构和其各项性能及未来发展前景。

2.3.1 硫酸钙晶须

硫酸钙晶须材料松散密度0.15~0.30g/cm3, 长径比60~600, 分散性好, 水溶解度低, 无毒, 高韧性、高绝缘性、耐磨性、耐酸碱、抗腐蚀拉伸强度和弹性模量高, 耐温1 000℃以上, 红外线反射性良好、易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的物理化学性能。这种材料可以用作陶瓷摩擦材料的增强材料, 能够增强摩擦材料的摩擦系数稳定。Zhencai Zhu[9]等人研究了硫酸钙对复合材料的摩擦性能, 研究表明硫酸钙晶须能够大大改善摩擦材料的摩擦性能。

硫酸钙晶须在20世纪70年代由日、美、德等国着手研究, 20世纪80年代开始逐步应用。我国也紧随其后, 并在21世纪初进行了工业化生产。总之, 硫酸钙晶须由于其性能优良, 价格低廉而具有极好的性能价格比, 是一种应用领域较广、市场前景极为广阔的新型材料。也是目前国际上备受关注、极有发展前途的无机盐晶须材料。

2.3.2 硅材料晶须

上海汇精亚纳米新材料有限公司同国内先进的材料研究机构合作, 经过多方努力, 终于研发出一种具有玻璃纤维相似功能特点、价格较为低廉的新型功能材料——晶须硅 (价格只有短玻纤的1/3左右) 。晶须硅形体结构及表观为纤维状白色粉末, 具有化学稳定性好、强度高、分散性好、绝缘性好、耐热温度高、烧失量低等特点。通过大量实验研究及数家塑胶改性企业使用表明:晶须硅性能特点同玻璃纤维极其相似, 其不仅可以提高制品的抗拉强度、刚性、硬度、耐磨性和机械加工性能, 又可降低收缩变形率和提高制品的热变形温度和阻燃绝缘性能, 只是韧性比玻璃纤维略显差了些[10]。

2.3.3 钛酸钾晶须

一般用K2O·n Ti O2表示钛酸钾晶须的组成, n=1, 2, 4, 6, 8, 它们在结构和性能上差异显著。其中以n=4, 6即聚四和聚六钛酸钾的实用价值最大。钛酸钾晶须的微观形貌如图1所示。在摩擦材料中, 通常使用六钛酸钾晶须。六钛酸钾晶须属于单斜晶系, C2/m空间点群。K+离子居于Ti O6八面体通过共棱和共面连接而成连锁的隧道中间, 与环境隔开, 具有独特性能。六钛酸钾导热系数小 (~0.06W/M·K) , 且具有负温度系数 (温度越高, 导热系数越低) , 化学性能稳定, 耐强酸, 强碱且无毒害, 力学性能极高, 远高于玻纤、碳纤维。抗张强度为7GPa, 弹性模量为280GPa, 很好的耐热隔热性, 熔点高于1350℃, 优良的耐磨性, 性价比高, 价格仅是高档纤维Si C、Si3N4、碳纤维的1/10~1/100, 比表面积极大, 每克晶须的表面积是玻纤的16倍, 个数是玻纤的1.8万倍。六钛酸钾晶须性能如表1所示:

六钛酸钾晶须是一种性能十分优异的复合材料增强纤维, 还具有很高的电绝缘性、耐热 (在空气中1200℃) 、隔热性能和优异的红外波长区域发射性能。膨胀系数与塑料相当, 复合增强塑料相容性好, 表现出良好的耐磨性和润滑性。在工程塑料、摩擦材料、隔热、绝缘材料等领域得到了广泛的应用[11]。其中六钛酸钾晶须制动材料的特点是:

(1) 六钛酸钾晶须具有陶瓷晶须的共性。

(2) 六钛酸钾晶须硬度低 (六钛酸钾晶须的莫氏硬度4) , 较软, 对对偶材料磨损小。

(3) 六钛酸钾晶须抗老化性能好, 具有良好的隔热耐热性。

(4) 六钛酸钾晶须可以连续不断地形成位移膜, 因而具有良好的抗磨损性能。

(5) 六钛酸钾晶须与热塑性树脂复合, 树脂粘度增加缓慢, 成型后晶须的长度几乎不变, 因而制品表面平滑, 可以采用模压工艺成型。

(6) 六钛酸钾晶须制成的制动材料, 克服了落灰现象。此外, 由六钛酸钾晶须加工成的制品具有较低的热传导特性, 因而六钛酸钾晶须与热塑性树脂复合的制品, 具有较好的耐热性和耐磨性。由于六钛酸钾晶须具有上述的性能与特点, 因而扩大其在摩擦材料领域的应用具备了一定的优势, 而且促使摩擦材料制品的性能更具特色, 称得上更新换代的产品。

S.J.Kim[12]等以酚醛树脂为基体, 芳纶浆粕和钛酸钾晶须为增强材料制备了摩擦材料, 结果表明芳纶浆粕与钛酸钾晶须具有一定协同效应, 二者均能够保护摩擦表面上的摩擦层, 从而稳定摩擦系数, 降低磨损率, 提高摩擦表面耐温性能。

由于六钛酸钾晶须增强复合材料本身具有优异的耐磨损性及滑动性, 只要与适用的滑动附加剂配合, 就可以设计出具有良好滑动性及耐磨损的复合材料。经过磨损试验证明, 钛酸钾晶须增强材料制品即使在磨损试验后其表面光洁度也没有大的变化, 而玻璃纤维增强材料制品在磨损试验后表面变得非常粗糙。所以钛酸钾晶须填充增强的材料制品耐磨损性、滑动性优异[13]。

钛酸钾晶须是世界上最新一代高性能复合增强材料, 是一种细小纤维状的亚纳米材料。目前, 钛酸钾晶须在国外已经得到了广泛实际应用, 与国外研究相比, 我国钛酸钾晶须的研究和应用已经取得了较大的进展, 但是距晶须材料的大规模工业化应用还有很大的距离。钛酸钾晶须生产与应用具有广阔的发展前景, 研究方向应重点解决以下两个个方面:

(1) 高性能化表面处理:界面问题一直是复合材料中最被关注的问题之一。需要针对晶须及树脂成分、表面极性、浸润性等进行正确的处理。在处理晶须时, 还要考虑到聚合物的一些特性, 如分子量大小、分子量分布分子链的集合状态、结晶度、聚合物体的性质及共极性的大小, 然后再选择合适的方法。化学键理论认为, 只有增强材料与基体材料之间必须形成化学键才能使粘结界面产生良好的粘结强度, 形成作用强的界面, 复合材料的性能才优良。Wang Haiyuan[14]等人通过用十八烷基三氯硅烷对六钛酸钾晶须改性后, 改性后的六钛酸钾具有更好的摩擦磨损性能, 从而大大改善了聚醚醚酮复合材料的摩擦性能。

(2) 低损伤加工工艺:钛酸钾晶须由于细小, 在表面处理和成型加工过程中极易折断。而晶须只有保持一定的长径比才能使其增强复合材料体现出理想的性能。因此如何使晶须少受或免受损伤是一非常重要的问题。这方面的研究除涉及复合材料加工工艺、设备等方面外, 晶须的表面处理也是关键所在[15]。

Zhencai Zhu[16]等人通过分别混入六钛酸钾晶须、硼酸镁晶须、硫酸钙晶须来研究摩擦材料的性能增强效果及对摩擦系数稳定性进行研究, 所获得的性能可以从图2中明显看出, 掺入六钛酸钾晶须、硫酸镁晶须的的摩擦材料的摩擦系数的标准差明显低于混入硼酸镁晶须和没有混入增强材料的原材料的摩擦系数的标准差, 所以六钛酸钾晶须、硫酸钙晶须能显著增强摩擦材料摩擦系数的稳定性。

综上所述, 我们还可以将六钛酸钾晶须 (K2O·6Ti O2) 和硫酸钙晶须 (Ca SO4) 混合增强摩擦材料的各种性能, 六钛酸钾晶须用来改善制动摩擦材料的抗磨损性能, 硫酸钙晶须可以增加摩擦材料的摩擦系数和摩擦系数的稳定性能。

3 小结

在摩擦材料的配方设计方面, 绝大多数研究人员一直靠经验对原材料选择, 即以经验和大量实验数据为依据的尝试方法进行, 效率低下。据有关报道, 有成千上万种原材料可作为摩擦材料的组分, 但常用的约40种。本文通过对近几年摩擦材料的发展阐述看, 随着汽车工业的飞速发展, 同时伴随着世界能源危机与人类环境保护意识的增强, 对汽车制动部件提出更高的要求, 促进了包括摩擦材料在内的汽车零配件快速发展, 对于摩擦材料而言, 要求有足够而稳定的摩擦系数, 动静摩擦系数之差小和高温机械强度。通过本文的阐述, 总结如下:

(1) 摩擦材料配方设计还不完善尚处在起步阶段, 原材料选择比较单一;

(2) 现今使用的摩擦材料还并不完美, 需要不断优化对原材料的选择和优化它们的配方设计, 积极探索新的制备和表征方法, 开发出具有多功能的新型摩擦材料, 从而充分满足人们的需求;

(3) 通过本文, 不难看出, 将两者混杂增强, 进行互补能同时增强摩擦材料的摩擦系数、摩擦系数的稳定性和抗磨损性能。