高分子材料的发展现状篇1
关键词：功能高分子材料；研究现状；发展前景
一、功能高分子材料的概念及开发意义
功能高分子材料，是指具有一定传递或存储物质、信息及能量作用的高分子和高分子复合材料。这使得功能高分子材料不仅具有原来的力学性能，同时还兼具如光敏性、导电性、化学反应活性、生物相容性、选择分离性、能量转换性等一系列其他特定性能。按照其功能划分，功能高分子材料主要可分为4类：①物理功能：具体包括超导、导电、磁化等功能；②化学功能：具体包括光的聚合、降解、分解等；③生物功能：具体来说包括生理组织及血液的适应性等；④介于化学、物理之间的功能：主要是指高吸水、吸附等功能方面。
功能高分子材料由于具备特殊的功能，受到了各个领域的广泛重视，特别是其不可替代的诸多特性都为很多领域的技术进步提供了基础和前提，甚至已经因此而诞生出了一批先进的、符合社会发展潮流的新产品。因此，当前各国都加大了对功能高分子材料的人力物力财力投入，面对时间各国的竞争，我国也需要尽快加大对功能高分子材料的研发力度，从而摆脱我国国防、电子、医药和其他尖端领域严重依赖国外功能高分子材料市场的困境。
二、功能高分子材料的研究现状分析
目前针对功能高分子材料的研究和应用现状，主要集中于功能高分子材料的光功能、电功能、生物功能以及反应型功能应用这几个方面：
1.光功能高分子材料
目前的光功能功能高分子材料的研究和应用主要体现在光固化材料、光合作用材料、光显示用材料以及太阳能光板这几个方面，这些具体的应用能通过对光的吸收、储存、传输、以及转换功能，实现对光能的有效利用。例如，目前已经能够通过光功能高分子材料的运用实现光传导来帮助植物的光合作用。此外，运用光功能高分子材料实现手机的太阳能充电也已经成为现实。
2.电功能高分子材料
电功能高分子材料，除了具备良好的导电性能外，其电导率还能根据应用状况的不同，在半导体、金属态和绝缘体的范围进行变化。此外，由于电功能高分子材料一般密度较小、易于加工，同时具备良好的耐腐蚀性，在当前的工业领域中也被广泛的应用。
3.生物功能高分子材料
生物功能高分子材料在生物领域被广泛的应用。如常见的有，由生物功能高分子材料所制成的人体植入物（视网膜植入物、脑积水引流装置等）以及人体义肢等。
4.反应型功能高分子材料
这种高分子材料是一种具备很强化学活性的高分子材料，能够有效的促进化学反应。它是通过对构建高分子骨架，并将小分子反应活性物质通过离子键、共价键、配位键或物理吸附作用进行骨架填充，以实现高分子功能才能的强化化学合成与化学反应的效果。
三、功能高分子材料的发展前景及趋势分析
功能高分子材料具备很多优势特征，这些都使得其更加符合经济发展和社会发展的需求，这也使得功能高分子材料的研究工作在各国的竞争中日益白热化。而去随着投入的不断深化，和技术的不断完善。新型功能高分子材料必然在我们的尖端科学及日常生产生活中扮演越来越重要的角色。功能高分子材料的几种发展趋势。
1.复合高分子材料
目前，功能高分子材料正逐步由均质材料向着复合高分子材料的方向发展，同时其材料的功能也向着多功能材料的方面发展。复合高分子材料往往是在一种基体材料（如金属、陶瓷、树脂等）上，加入增强或增韧作用的高聚物，再通过将多相物复合成一体，就形成了新的复合高分子材料，这种高分子材料能够充分发挥各相的性能优势，因此具有广泛的发展应用前景。在今后的发展中，航天科技、医疗卫生、生活家居、甚至汽车制造等领域，都需要各种高性能的复合高分子材料。
2.环境友好型高分子材料
经济的粗放发展，给整个地球h境都带来了深重的灾难，而随着人们对环保问题的日益重视，各国对各种材料的生态可降解性要求也日益突出。因此，环境友好型高分子材料的开发和深入研究工作，也引起了各国的重视。当前，生物降解技术和环境友好型高分子材料技术大多掌握在发到国家，我国目前还处于追赶阶段。随着世贸组织对环保观念的更加重视，环境友好型高分子材料在产品中的应用优势也将日益显著，为了把握这一趋势，我国要积极开发研究出有自主知识产权的生物降解技术和环境友好高分子材料。
环境友好型高分子材料，通过易水解的高分子的作用在各种生物酶的作用下，能够加速材料的水解反应，帮助材料进行生物降解。这种高分子材料目前研究的重点方向在理化性能、生物相容性、降解速率的控制以及缓释性等方向。
3.隐身性能高分子材料
隐身性能高分子材料的研究应用主要在军事领域，其也是当前各国的尖端军事技术的研究方向之一。以往的隐身材料多采用超微粒子和细微粉，实践证实，通过吸收衰减层、激发变换层以及反射层等多层材料的微波吸收，能够取得一定的吸波效果，达到隐身的目的。但是，由于材料制备复杂，且雷达技术的日益发展，给隐身技术提出了更高的挑战。此后，隐身性能高分子材料必然是向着厚度更小、质量更轻、功能更多以及频带更宽的方向发展。
高分子材料的发展现状篇2
关键词高分子材料智能高分子材料响应速率进展
智能高分子凝胶
高分子凝胶是指三维高分子网络与溶剂组成的体系，网络交联结构使其不溶解而保持一定的形状，因为凝胶结构中含有亲溶剂性基团，使之可被溶剂溶胀而达到平衡体积。这类高分子凝胶可随环境条件的变化而产生可逆的、非连续性的体积变化。高分子凝胶的溶胀收缩循环使之可应用于化学阀、吸附分离、传感器和记忆材料等领域；循环提供的动力可用来设计“化学发动机”；网孔的可控性适用于智能药物释放体系。高分子凝胶的刺激响应性包括物理刺激（如热、光、电场磁场、力场、电子线和射线）响应性和化学刺激（如值、化学物质和生物物质）响应性。随着智能高分子材料的深入研究，发展具有多重响应功能的“杂交型”智能高分子材料已成为这一领域的重要发展方向。例如，刘锋等合成的羧基含量不同的值敏感及温度敏感水凝胶聚（异丙基丙烯酰胺丙烯酸）及含有聚二甲基硅氧烷的聚（异丙基丙烯酰胺丙烯酸），可使吸附在水凝胶中的木瓜酶随着生物体内环境的变化而自行完成药物的控制释放。紫外线辐射法合成的甲基丙酰胺，二甲氨基乙酯水
目前，具有化学阀功能的高分子膜应用范围还比较窄，尚依赖于新材料领域的不断发展。
形状记忆高分子材料
形状记忆高分子材料是利用结晶或半结晶高分子材料经过辐射交联或化学交联后具有记忆效应的原理而制造的一类新型智能高分子材料。形状记忆过程可简单表述为：初始形状的制品―二次形变―形变固定―形变回复。其性能的优劣，可用形状回复率、形变量等指标来评价。在医疗领域，形态记忆树脂可代替传统的石膏绷扎，具有生物降解性的形状记忆高分子材料可用作医用组合缝合器材、止血钳等。在航空领域，形状记忆高分子材料被用作机翼的振动控制材料。利用高分子材料的形状记忆智能可制备出热收缩管和热收缩膜等。近几年来，我国已先后开发出石油化工、通信光缆等领域的热收缩制品及天然气、市政工程供水及其他管道接头焊口和弯头的密封与防腐的辐射交联聚乙烯热收缩片。聚全氟乙丙烯树脂热收缩管是一种新型的热收缩材料，具有较强的机械强度，能长期在―260摄氏度至205摄氏度下使用，并保持原有聚全氟乙丙烯树脂优异的电气性、耐化学腐蚀性。以对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸、乙二醇为原料，采用间歇聚合法可合成热收缩膜用共聚酯切片，采用双向拉伸工艺制得的新型包装膜―――热收缩性双轴拉伸共聚酯膜，可用作精密电子元件及电缆包覆材料。目前，形状记忆聚氨酯、聚降冰片烯、聚苯乙烯的研究开发有着诱人的发展前景。
智能织物
将聚乙二醇与各种纤维（如棉、聚酯或聚酰胺聚氨酯）共混物结合，使其具有热适应性与可逆收缩性。所谓热适应性是赋予材料热记忆特性，温度升高时纤维吸热，温度降低时纤维放热，此热记忆特性源于结合在纤维上的相邻多元醇螺旋结构间的氢键相互作用。温度升高时，氢键解离，系统趋于无序状态，线团弛豫过程吸热。当环境温度降低时，氢键使系统变为有序状态，线团被压缩而放热。这种热适应织物可用于服装和保温系统，包括体温调节和烧伤治疗的生物医学制品及农作物防冻系统等领域[4]。
当前，分子纳米技术与计算机、检测器、微米或纳米化机器的结合，又使织物的智能化水平得到了进一步提高。自动清洁织物和自动修补的织物等更加引起人们的关注。
智能高分子膜
高分子薄膜在智能方面研究较多的是选择性渗透、选择性吸附和分离等。高分子膜的智能化是通过膜的组成、结构和形态的变化来实现的。现在研究的智能高分子膜主要是起到“化学阀”的作用。对智能高分子膜的研究主要集中在敏感性凝胶膜、敏感性接枝膜及液晶膜方面。用高分子凝胶制成的膜能实现可逆变形，也能承受一定关的静压力。目前报道的主要有聚甲基丙烯酸聚乙二醇、聚乙烯醇聚丙烯酸共混物等。高分子接枝膜可通过表面接枝和膜孔内接枝的方法来制得，其作用机理基本相同。膜的孔径变化是建立在溶质分子与接枝于膜中的高分子链的相互作用基础之上。目前，具有化学阀功能的高分子膜应用范围还比较窄，尚依赖于新材料领域的不断发展。
智能高分子复合材料
智能高分子材料在工业、建筑、航空、医药领域的应用越来越广泛。复合材料大都用作传感器元件。新的智能复合材料具有自愈合、自应变等功能。在航空领域，美国一研究所正在研制用复合材料制成的贴在机冀上的“智能皮”，以取代起飞、转向、降落所必需的尾翼和各种襟翼。这些“智能皮”可以根据飞行员和飞机电脑的指令改变外形，起到与飞机尾翼和襟翼相同的作用。在建筑领域，利用复合材料的自诊断、自调节、自修复功能，可用于快速检测环境温度、湿度，取代温控线路和保护线路。用具有电致变色效应和光记忆效应的氧化物薄膜制备自动调光窗口材料，既可减轻空调负荷又可节约能源，在智能建筑物窗玻璃领域得到了广泛应用。
其它功能的高分子材料
高分子薄膜
高分子薄膜在智能方面研究较多的是选择性渗透、选择性吸附和分离等。如壳聚糖、丝素蛋白合金膜在不同的pH值缓冲溶液中或不同浓度的al3+溶液中交替溶胀、收缩的行为具有良好的重复可逆性符合作为人工肌肉的条件；而控制异丙醇-水体系中添加的al3+浓度，可以控制配合物膜的溶胀，进而控制膜的自由体积，以达到作为化学阀门控制膜的渗透蒸发通量的目的。
液晶聚合物
液晶高分子通过熔融或溶解呈液晶状态，它有经成型加工而实现优良的分子排列结构的主链型将液晶规则地配置在侧链或末端，通过电场或磁场作用而控制分子排列的侧链型，通过引入含有抑制成分的液晶化合物而具有不对称识别性能和强感应性的化学活性液晶等。
目前，我国智能高分子材料的研究与开发存在着不足，与世界先进水平相比尚有相当大的差距，影响了我国信息、航天、航空、能源、建筑材料、航海、船舶、军事等诸多部门的发展，有时甚至成为制约某些部门发展的关键因素。国外智能高分子材料正处于研究开发阶段，各发达国家都对其相当重视。因此，21世纪智能高分子材料会被更加广泛的应用，从而引导材料学的发展方向。
参考文献
[1]贡长生，张克立.新型功能材料[m].北京：化学工业出版社，2001
高分子材料的发展现状篇3
关键词：高分子材料 加工方法 成型技术
一、前言
近些年来，国防尖端工业和航空工业等特殊领域的发展要求更高性能的聚合物材料，开发研制满足特定要求的高聚合物迫在眉睫[1]。在此背景下，理清高分子材料加工技术的发展现状与发展趋势，探讨高分子材料的加工成型的方法，对促进我国高新技术及产业的发展具有重要的意义。
二、高分子材料成型成型加工技术的相关定义
1.高分子材料
高分子材料是指由相对分子质量较高的化合物为基础构成的材料，其一般基本成分是聚合物或以含有聚合物的性质为主要性能特征的材料；主要是橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料。高分子材料独特的结构和易改性与易加工特点，使它具有其他材料不可取代与不可比拟的优异性能，从而广泛运用到科学技术、国防建设和国民经济等领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用等各方面不可缺少的材料。
2.高分子材料成型加工技术
在高分子工业的生产中分为高分子材料的制备与加工成型两个过程。高分子材料的成型加工技术就是运用各种加工方法对高分子材料赋予形状，使其成为具有使用价值的各种制品。高分子材料加工主要目的是高性能、高生产率、快捷交货和低成本；向小尺寸、轻质与薄壁方向发展是高分子材料成型技术制品方面的目标；成型加工方向是全回收、零排放、低能耗，从大规模向较短研发周期的多品种转变。判断高分子材料的成型加工技术的质量因素是加工后制品的外观性、尺寸精度、技能性中的耐化学性、耐热性等等。
三、高分子材料成型加工技术的方法
高分子材料的的成型方法有挤出成型、吹塑成型、注塑成型、压延成型、激光成型等。以下介绍的是现今高分子材料成型加工的主要技术方法。
1.挤出成型技术
挤出成型技术是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。它的具体原理是高分子原材料自料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实；在压缩段，螺槽深度变浅，进一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔融，压缩段结束；均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后成型，经定型得到制品。挤出成型又有共挤出技术、挤出注射组合技术、成型技术、反应挤出工艺与固态挤出工艺等。
2.注塑成型技术
注射成型技术是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件[2]。注射成型技术根据组合材料的特征，又有以组合惰性气体为特征的气体辅助注射成型，以组合组成化学反应过程为特征的反应注射成型，以组合混合混配为特征的直接注射成型，以组合不同材料为特征的夹心成型等多种方法。
3.吹塑成型技术
吹塑技术一种发展迅速的塑料加工方法。热塑性树脂经挤出或注射成型得到的管状塑料型坯，趁热或加热到软化状态，置于对开模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空制品。根据型坯制作方法，吹塑可分为挤出吹塑和注射吹塑，新发展起来的有拉伸吹塑和多层吹塑。
四、高分子材料成型加工技术的发展新趋势
目前，高分子加工成型技术正在快速地进步，它的发展总方向是高度集成化、高度产量、高度精密化，不断实现对加工制品材料的聚集态、组织形态与相形态等的控制，最大程度地达到制品高性能的目的。具体的创新技术之处主要体现在以下几项新技术上。
1.聚合物动态反应加工技术
聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程，达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的[3]。这项技术解决振动力场下聚合反应加工过程中质量、动量和能量传递与平衡的难点，从技术上解决了设备结构集化的问题。
2.热塑性弹性体动态全硫化制备技术
这项技术引入振动立场到混炼挤出的全过程，实现混炼过程中橡胶相动态全硫化，控制硫化反直的进程，防止共混加工过程共混物相态发生发转。此技术非常有意义，研制发明出新的热塑性弹性体动态硫化技术与设备，能有效地提高我国tpV技术的水平。
3.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术
此技术是将盘级pC树脂生产、中间储运与光盘盘基成型三个过程融合为一体，联系动态连续反应成型技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到有效提高产品质量、节约能源，降低消耗的目的。该技术避免了传统方式中间环节多、能耗大、周期时间长、成型前处理复杂、储运过程易受污染等缺陷。
五、结语
综上所述，我国在新时期要把握高分子成型加工技术的前沿，注重培育自主的知识产权，努力打破国外技术的垄断，实现科学技术研究与产业界的良好结合的目的。这能有效地将科学研究成果转化为实际的生产力，有效地加快我国高分子材料成型加工技术及其相关产业的快速发展。
参考文献
[1]王云飞;孙伟.浅谈高分子材料成型加工技术[J].城市建设理论研究，2012,(11):32.
高分子材料的发展现状篇4
2.锂离子动力电池电极材料产业化进展新材料产业周恒辉
3.磷酸铁锂正极材料产业化之思考吴小员，卢阳璇，张五星，黄云辉
4.新型锂离子电池正极材料的研究现状及其发展前景杨勇
5.二次锂离子电池硫系正极材料研究进展陈光，赵秀云，夏定国
6.动力锂离子电池负极材料的开发与挑战杨军
7.动力锂离子电池及其负材料的现状和发展苗艳丽，杨红强，岳敏
8.动力锂离子电池负极材料的纳米化研究刘丽丽，田舒，吴宇平
9.发展国产锂离子电池隔膜产业之思吴大勇，王雅璨，吴敏
10.全球及中国锂离子电池及电解液行业发展分析耿翠玉
11.锂离子电池在储能领域的优势吴宁宁，吴可，高雅，安富强，王雅和
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13.锂离子动力电池制造发展之路阳如坤
14.能源危机话"锂电"董全峰
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16.动力锂离子电池现状浅谈靳添絮
17.中国2010年上海世博会上的锂离子电池纯电动汽车孙晓霞
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4.碳纤维国内外市场和贸易状况分析及预测方巍
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6.新材料产业世界pan基碳纤维的生产与需求以及对发展我国碳纤维的启示赵稼祥
7.全球碳纤维新形势、对策与未来发展罗益锋
8.pan基碳纤维制备成本构成分析及其控制探讨朱波
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10.我国耐火材料的现状与发展趋势刘开琪
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4.大力推进铝电解工业第二次科技创新钮因健
5.发展中亟待应用突破的镁产业吴秀铭
6.镁产业发展瓶颈与汽车应用需求牵引的重要作用刘正
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8.我国钛工业的特点、问题及发展对策王向东
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18.信息动态
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7.生物医用材料在医疗器械领域的应用及产业发展概述胡堃，刘晨光
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高分子材料的发展现状篇5
【关键词】建筑防水材料；发展；现状；建议
1建筑防水材料分类
1、防水卷材
根据用途和材料构成，防水卷材可以分为高聚物改性沥青防水卷材、高分子防水卷材和防水瓦材。
高聚物改性沥青防水卷材中具有成分复杂的沥青，在防水材料中，它的使用比例最高，并且在防水材料的使用中占有重要地位。另外，它的应用范围极广，可以应用于墙体、浴室、桥梁等各种建筑结构中，可以用来防水、防潮、防漏等等，且特别适用于低温地区和结构变形比较频繁的建筑物。
高分子防水卷材具有性能稳定、防水效果强、耐老化、寿命长等特点，由于它不含有沥青或其他有机溶剂等物质，所以它还可以回收再利用。
防水瓦材常常用于房屋建筑坡面，比如粘土瓦、水泥瓦、金属瓦、石板瓦等等。防水瓦材主要是利用自然资源以及废旧物品再生利用的建筑材料。
2、防水涂料
沥青基防水涂料是防水涂料的一种，它是最早应用到建筑防水中的一种材料。但是由于它对环境造成的污染较大，不具有稳定性，只能用在小且不重要的防水建筑中。这种涂料的使用量逐渐在减少，最终会被淘汰。
聚氨酯防水涂料在建筑防水材料中的比重比较高，综合性比较好。由于它的特性与丙烯酸酯橡胶乳液的粘合性加强，所以具有耐水、耐碱等特点，能够起到较好的防水作用。
聚合物水泥防水涂料具有较强的延伸性、防水性，并且与潮湿结构的粘合性较高，施工方法简便，在建筑中具有较高的使用性。
无机防水涂料是一种新型的建筑防水材料，不仅环保无公害，而且价格低廉，性价比高。
3、密封材料
硅酮密封材料在国际的防水材料中发展速度最快的一种密封膏。这种材料不仅本身具有良好的耐热耐寒性，而且对于与其他种类材料的粘合性很强，还具有耐水性及伸缩性，由于它的这些优点，已经成为建筑领域不可或缺的密封胶。
聚硫密封膏不仅是最早应用于全球建筑业种的密封膏，而且应用逐渐成熟，已成为目前国内外高档的密封材料之一。
4、刚性防水材料
防水砂浆在建筑中施工操作简单方便，成本低，但是韧性较差，不能承受过大的拉力，否则会随着基层而开裂。
防水混凝土材料根据作用的不同而被分成三种不同的类型，包括普通防水混凝土、外加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土。由于这些防水材料皆具有不同的特点，在不同的施工中，要具体情况具体分析，选取合适的防水材料。
5、堵漏止水材料
在我国，这种防水材料主要包括无机粉状防水堵漏材料类、水溶性及油溶性聚氨酯、氰凝、丙凝、橡胶止水带和遇水膨胀橡胶等，它们都具有一个共性，要通过添加剂来增强自己的止水能力。
2建筑防水材料发展现状
1、沥青防水卷材生产及应用
沥青防水卷材的合成物主要是纤维织物和沥青，在纤维织物的表面呈粉状、粒状或者片状。但是由于沥青纸胎油毡的耐久性差、易腐烂，它的生产量在逐年下降，并且逐渐被淘汰。自从50年代以来，我国就已经开始使用石油沥青油毡，截止1995年，我国的沥青纸胎油毡的产量达到一个最高点——12.2亿平方米。
沥青防水材料易受环境温度的变化，易腐烂老化，并且防水时间短，所以沥青防水卷材在防水材料中属于低档材料；另外，沥青纸胎油毡在生产制作过程中对于环境造成的污染较大，所以纸胎油毡已经逐渐被取代或淘汰。
2、高聚物改性沥青防水卷材
高聚物改性沥青防水卷材在建筑防水材料中日益占有重要的地位。它的结构组成是纤维织物作为涂抹胎体，合成高分子聚合物改性沥青作为涂盖层，形状为可卷曲片状。高聚物改性沥青防水卷材中以sbs改性沥青防水卷材为主。其中，按胎基分类，sbs卷材可以分为聚酯胎（py）和玻纤胎（g）；按上表面隔离材料分类，可以分为聚乙烯膜（pe）/细纱（s）与矿物粒（片）料（m）。按照物理
力学性能划分，sbs卷材则可以被分为ⅰ型和ⅱ型。
高聚物改性沥青防水卷材中还有一种卷材是app卷材，在国内这种卷材比较少见，如果使用的话需要从国外进口，生产会受到限制。
目前，我国的高聚物改性沥青防水材料年产量已经达到2.3亿平米。在加工生产材料中，聚酯胎基产品种类占app、sbs改性沥青防水卷材80%以上的比例。
sbs改性沥青防水卷材具有较强的耐高、低温性，且弹性高，能够适用于寒冷地区和结构变形频繁的建筑冷施工铺贴或热熔铺贴。
app改性沥青防水卷材强度高，延展性和耐热性强，还有很高的耐老化性和耐紫外线性，因此能够适用于紫外线辐射强烈及炎热地区屋面等部位。
3、高分子防水卷材
合成高分子防水片材的基材是以合成橡胶、合成树脂为主，在加工混炼、压延的过程中加入适量的化学助剂和填充料，其形状为可卷曲的片状。我国高分子防水卷材的分类包括硫化橡胶类、非硫化橡胶类、树脂类。其中的主要原材料包括三元乙丙橡胶、橡塑共混、氯化聚乙烯、乙烯醋酸乙烯改性沥青共混、再生胶等等。
截止目前为止，我国高分子防水卷材的生产厂家约有80余家，年总生产能力约0.8亿平方米。
3建筑防水材料发展的建议
1、总体方面
对于建筑防水材料的总体发展，建议要坚决按照2003年建设部和我国化学建材协调组颁发的建科[2003]227号文件精神以及2004年建设部颁布的218号公告来严格执行，务必要做好建筑防水材料的生产工序和管理工作。
2、材料方面
（1）加大新型建筑防水材料推广力度
“十五”期间，新型防水材料的应用比例在大城市中占据50%，2010年应用比例达到70%。对于未来的发展和应用比例，建议各个建筑相关部门做好新型防水建筑材料的推广工作。
建议在屋面建筑防水工程中，大力推广sbs、app改性沥青防水卷材、三元乙丙橡胶防水卷材、高分子防水涂料的使用。相比而言，地下室防水工程中就应该以结构自防水混凝土为主，采用柔性防水卷材或防水涂料相结合的方式进行防水施工。
（2）创新防水材料技术
首先必须引进沥青油毡瓦的生产技术和设备，不断引进新产品和新设备；其次要研制环保型高分子高性能聚氨酯防水涂料；再次要不断开发高固体含量的各种改性沥青防水材料。
3、设计方面
这一环节必须要求建筑防水材料设计师具有较高的水平。要求设计师不断吸取新的元素，不断进行研究新型材料，要根据不同的建筑结构设计相应的建筑防水特征，积极使用新的设计方法。在工程设计中，必须要严格注意施工物的变形缝结构缝等，尽量保证建筑的关键结构不漏水。
4、施工方面
首先要选用专业的施工队伍，其次要严格整顿市场秩序，另外在施工过程中要采用新型的施工工艺，确保建筑的施工质量。在施工过程中，要形成规范的施工工艺，建议采用国外的成功经验，比如可以改变改性沥青防水卷材只铺一层的做法从而提高铺设防水层的质量。
4结论
在建筑工程中，防水工程是非常重要的一个环节，因此要求防水建筑材料的选材、设计、施工必须要不断得到提高和创新。尽力保证在建筑过程中减少漏水渗水现象的发生。
参考文献
[1]沈春林：《建筑防水材料的生产现状和展望》，建材产品与应用，2002年2月
[2]沈春林：《中国防水材料现状和发展建议》，建材发展导向，2005年第1期
[3]肖力光，金玉杰，李宁：《我国建筑防水材料的发展现状及趋势》，吉林建筑工程学院学报，2003年6月第20卷第2期
[4]朱冬青：《我国防水技术与市场现状和展望》，中国建筑防水，2002年5月
高分子材料的发展现状篇6
【关键词】生物医学材料；研究现状；生物活性；发展趋势
科学技术的发展，各种新型生物医学材料被研制出来，并在医学领域中得应用。到2000年为止，在全世界高达1600亿美元的医疗市场中，医用生物材料所占比率已经达到了一半，且以20%的增长速度递增。二十世纪80年代是新型生物医学材料辈出的时代，进入到二十世纪90年代，以珊瑚为原材料的骨移植材料、人工皮肤、猪心脏瓣膜在医学领域中得以应用。二十世纪，美国采用新型聚氨酯材料研制出人造血管。中国在生物医学材料的研制方面起步较晚，但是应医学领域需要而对各种生物医学材料有所应用。随着国家对生物医学材料研究的重视，国家开始启动医学生物材料项目，并将生物医学材料纳入到优先发展的产业当中[3]。在中国的“十二五”规划中，还特别指出要将重点发展新型口腔植、人工关节、新型人工血管、人工心瓣膜以及各种人工修复材料等等生物医学材料。
一、生物医学材料研究现状
（一）金属生物材料
在医学领域中，医学金属材料是较早采用的，且应用材料非常广泛，包括不锈钢材料、钛合金材料等等。其中，不锈钢材料具有较强的耐腐蚀性，因此应用效果非常好。由于人体内为较为复杂的电解环境，随着316L不锈钢的应用，解决了这一问题，但是，却不具备生物相容性。钛合金具有良好的耐腐蚀性和生物相容性，具有一定的生物材料强度。钛合金的抗拉强度介于500兆帕至1100兆帕之间，使钛合金的弹性与人体的骨骼弹性更为接近，以使材料植入到人体后，与人的骨骼更为匹配。
（二）高分子生物材料
医用高分子材料的出现，使得医用材料可以用于对损伤的人体器官以修复，以增强器官的恢复功能。目前所使用的医用高分子材料分为可生物降解和非降解的高分子材料。可生物降解的高分子材料植入人体后，可以降解被为对人体无毒无害的Co2、H2o等对人体不会产生刺激性的物质。可生物降解的高分子材料可以是胶原蛋白或者纤维蛋白等等天然材料，也可以是聚乳酸等人工合成高分子材料。非降解的高分子材料属于是惰性的高分子材料。聚乳酸在医学生用于外科缝合线和药物释放的载体。由于其具有可降解性能，当伤口愈合后，就会被人体组织吸收。聚乳酸可以在降解的过程中，将药物释放到人体中，使药物发挥作用。
（三）秃仙物材料
复合生物材料用于医学领域中已经获得了长足发展，但是，由于材料植入人体后，会对人体的生理环境产生抵抗力，因此会存在一些问题有待进一步研究。目前医学领域中所采用的复合生物材料包括有三类，即生物陶瓷复合材料、金属基医用复合材料和高分子复合材料。生物陶瓷复合材料植入到生理环境中后，并不会产生毒性反应，且具有良好的生物活性和生理环境相容性。金属基医用复合材料在医学领域中应用，金属具有单一的生物活性，可以采用生物涂层技术，以提高金属表面的耐磨性和生物相融合。高分子复合材料是一种接近人体自然骨骼的高分子复合材料。人体骨骼本身就是一种层状的复合材料，采用这种复合材料替代，虽然可以起到治疗作用，但是其韧性明显要低于人体自然骨骼。
（四）无机非金属生物材料
无机非金属生物材料具有良好的化学稳定性和生物相容性，主要包括生物活性陶瓷和惰性的无机材料。生物活性陶瓷材料主要用于关节、牙齿等等的硬组织修复。但是，该种材料不会与人体的活体组织结合，从而影响治疗效果。惰性的无机材料以医用碳素材料为主。该种材料具有较高的耐磨性，韧性和强度都非常高，特别是具有良好的抗疲劳性，可以与人体自然骨骼相匹配。骨骼损伤者选择这种材料可以获得良好的治疗效果[2]。此外，医用碳素材料在人体的生理环境中并不会产生毒副作用，良好的化学稳定性和人体亲和性，且具有抗血栓性和抗溶血性。如果对患者执行人工心脏瓣膜手术，医用碳素材料是优先选择的材料。
二、生物医学材料研究的发展趋势
生物医用材料的发展进程中，从简单的结构模仿发展为组织诱导再生，使生物医用材料的单一性能逐渐向综合性能发展。简单的结构与外观的仿制，向智能化仿生发展，使材料的应用已经与现代的医疗技术融合，并共同发展。根据目前医学领域的发展程度，生物医用材料的研究空间还很大，并会涉及到多种学科，包括材料学、工程学、控制论以及生物技术等等，这些学科都会对生物医学的发展产生推动作用。特别是各种新技术、新方法的应用，将生物技术引入到智能化发展的思路，使生物材料不再局限于实验室研究，而会在临床上得以广泛应用，以为医疗做出贡献。
结论
综上所述，生物医学材料属于是交叉学科，为材料学和医学等等多种学科相互结合而形成。作为一门应用于医学领域的新兴学科，所研制的是用于医学组织工程领域的各种新型的人工材料。根据技术含量的不同，生物医学材料可以被划分为金属生物、高分析生物、复合生物和无机非金属生物材料。随着生物医学材料研究的发展，使得生物医用材料智能化发展。
参考文献：
高分子材料的发展现状篇7
高聚物表面聚集的电荷量取决于高聚物本身对电荷泄放的性质，其主要泄放方式为表面传导、本体传导以及向周围的空气中辐射，三者中以表面传导为主要途径。因为表面电导率一般大于体积电导率，所以高聚物表面的静电主要受组成它的高聚物表面电导所支配。因此，通过提高高聚物表面电导率或体积电导率使高聚物材料迅速放电可防止静电的积聚。抗静电剂是一类添加在树脂或涂布于高分子材料表面以防止或消除静电产生的化学添加剂，添加抗静电剂是提高高分子材料表面电导率的有效方法，而提高高聚物体积电导率可采用添加导电填料、添加抗静电剂或与其它导电分子共混技术等。
（一）添加导电填料
这类方法通常是将各种无机导电填料掺入高分子材料基体中，目前此方法中所使用的无机导电填料主要是碳系填料、金属类填料等。
（二）与结构型导电高分子材料共混
导电高分子材料中的高分子（或聚合物）是由许多小的重复出现的结构单元组成，当在材料两端加上一定的电压，材料中就有电流通过，即具有导体的性质，凡同时具备上述两项性质的材料称为导电高分子材料。与金属导体不同，它属于分子导电物质。根本上讲，此类导电高分子材料本身就可以作为抗静电材料，但由于这类高分子一般分子刚性大、不溶不熔、成型困难、易氧化和稳定性差，无法直接单独应用，一般作导电填料与其它高分子基体进行共混，制成抗静电复合型材料，这类抗静电高分子复合材料具有较好的相容性，效果更好更持久。
（三）添加抗静电剂法
1.有机小分子抗静电剂。有机小分子抗静电剂是一类具有表面活性剂特征结构的有机物质，其结构通式为RYx，其中R为亲油基团，x为亲水基团，Y为连接基。分子中非极性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡与高分子材料要有一定的相容性，C12以上的烷基是典型的亲油基团，羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基团，此类有机小分子抗静电剂可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子型4大类：阳离子型抗静电剂；阴离子型抗静电剂；非离子型抗静电剂；两性型抗静电剂。
导电机理无论是外涂型还是内加型，高分子材料用抗静电剂的作用机理主要有以下4种：（1）抗静电剂的亲水基增加制品表面的吸湿性，吸收空气中的水分子，形成“海一岛”型水性的导电膜。（2）离子型抗静电剂增加制品表面的离子浓度，从而增加导电性。（3）介电常数大的抗静电剂可增加摩擦体间隙的介电性。（4）增加制品的表面平滑性，降低其表面的摩擦系数。概括起来一是降低制品的表面电阻，增加导电性和加快静电电荷的漏泄；二是减少摩擦电荷的产生。
2.永久性抗静电剂。永久性抗静电剂是一类相对分子质量大的亲水性高聚物，它们与基体树脂有较好的相容性，因而效果稳定、持久、性能较好。它们在基体高分子中的分散程度和分散状态对基体树脂抗静电性能有显著影响。亲水性聚合物在特殊相溶剂存在下，经较低的剪切力拉伸作用后，在基体高分子表面呈微细的筋状，即层状分散结构，而中心部分呈球状分布，这种“蕊壳”结构中的亲水性聚合物的层状分散状态能有效地降低共混物表面电阻，并且具有永久性抗静电性能。
二、我国高分子材料抗静电技术的发展状况
我国许多科研机构和生产企业已陆续开发出一些品种，以非离子表面活性剂为主，目前常用的品种有，大连轻工研究院开发的硬化棉籽单甘醇、aBpS（烷基苯氧基丙烷磺酸钠）、Dpe（烷基二苯醚磺酸钾）；上海助剂厂开发目前多家企业生产的抗静电剂Sn（十八烷基羟乙基二甲胺硝酸盐），另外该厂生产的抗静电剂pm（硫酸二甲酯与乙醇胺的络合物）、抗静电剂p（磷酸酯与乙醇胺的缩合物）；北京化工研究院开发的aSa一10（三组份或二组份硬脂酸单甘酯复合物）、aSa一150（阳离子与非离子表面活性剂复合物），近年来又开发出aSH系列、aSp系列和aB系列产品，其中aSa系列抗静电剂由多元醇脂肪酸酯、聚氧乙烯化合物等非离子表面活性剂；aSB系列产品则为有机硼表面活性剂（主要是硼酸双多元醇脂与环氧乙烷加成物的脂肪酸酯）与其他非离子表面活性剂复合而成；aSH和aSp系列主要是阳离子与非离子表面活性复合而成，杭州化工研究所开发的HZ一1（羟乙基脂肪胺与一些配合剂复合物）、CH（烷基醇酰胺）；天津合成材料工业研究所开发的iC一消静电剂（咪唑一氯化钙络合物）；上海合成洗涤剂三厂开发生产的SH系列塑料抗静电剂，已经形成系列产品，在使用效果和性能上处于国内领先地位，部分品种可以替代进口，如SH一102（季铵盐型两性表面活性剂）、SH一103、104、105等（均为季铵盐型阳离子表面活性剂），SH抗静电剂属于结构较新的带多羟基阳离子表面活性剂；济南化工研究所JH一非离子型抗静电剂。（聚氧乙烯烷基胺复合物）等；
河南大学开发的KF系列等，如KF一100（非离子多羟基长碳链型抗静电剂）、KF-101（醚结构、多羟基阳离子永久型抗静电剂），另外还有聚氧乙烯醚类抗静电剂，聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯专用抗静电剂202、203、204等；抗静电剂tm系列产品也是目前国内常用的，主要用于合成纤维领域。
从抗静电剂发展来看，高分子型的永久抗静电剂是最为看好的产品，尤其是在精密的电子电气领域，目前国内多家科研机构利用聚合物合金化技术开发出高分子量永久型抗静电剂方面已取得明显进展。
三、结语
我国合成材料抗静电剂行业发展前景较好，针对目前国内研究、生产、应用与需求现状，对我国合成材料抗静电剂工业发展提出以下建议。
（一）加大新品种开发力度
近年来国外开发的高性能伯醇多聚氧化乙醚类非离子型表面活性剂；用于聚碳酸酯的脂肪酸单缩水甘油酯；用于磁带工业的添加了聚氯化乙烯醚醇的磷酸衍生物；适应于聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯等多种合成材料的多元醇脂肪酸酯和三聚氰胺加成物等，总之国内科研院所应根据我国合成材料制品要求，开发出多种高性能、环保无毒的抗静电品种，并不断强化应用技术研究，以满足国内需求。
（二）加快复合抗静电剂和母粒的研究与生产
今后要加快多种结构抗静电剂及其他塑料助剂的复配，向适应范围广、效率高、系列化、多功能、复合型等方向发展。另外合成材料多功能母粒作为助剂已经成为今后合成树脂加工改性的重要原材料，如着色、阻燃、抗菌、成核等母粒在国内开发方兴未艾，国内要加快抗静电母粒的开发与研究，促进我国抗静电剂工业发展。
参考文献：
[1]高绪珊、童俨，导电纤维及抗静电纤维[m]．北京：纺织工业出版社，1991．148154．
[2]张淑琴，抗静电剂，化工百科全书，第1版，化学工业出版社，1995（4）：667.
[3]陈湘宁、王天文，用于最佳静电防护的本征导电聚合物的最新进展[J]．化工新型材料，2002，30（11）：4750.
高分子材料的发展现状篇8
关键词:自冲铆接;微裂纹;裂纹扩展;疲劳强度
0引言
为了提高车辆的燃油经济性和车辆变速的快捷性,就要降低车辆重量。实现汽车轻量化的关键是在车身的制造中大量使用轻型材料,如铝合金、复合材料、高分子材料、具有表面镀层不导电有机保护层的板料等,而难于用电焊对这些材料进行良好联接[1],且车辆及工程机械等机械产品所处的工况是恶劣的振动状态,疲劳失效是连接破坏的基本普遍现象,所以它的联接设计和工艺就要求更高以满足疲劳寿命和疲劳强度提高的迫切需求,虽然自冲铆接疲劳强度较点焊高,但继续提高其疲劳强度有重要的现实意义。
自冲铆接技术是采用一个铆钉连接两个或更多部件的方法(见图1),它实行冲铆一次完成。半空心铆钉自冲铆接工艺的铆接过程铆钉在冲头的作用下,穿透上层板料,在凹模和铆钉外形共同作用下空心铆钉尾部在下层金属中张开形成喇叭口形状。自冲铆接除了可连接上述点焊所难于连接的材料外,自冲铆接和点焊相比还具有许多点焊所不具备的优点:能连接不同材料,能和粘接复合连接,无发光,发热少,疲劳强度较高,快捷等。
图1空心铆钉自冲铆接接头剖面图
1自冲铆接疲劳破坏方式
自冲铆接的疲劳扩展最易在铆接孔处扩展,且在宏观上裂纹扩展方向垂直于载荷方向,且裂纹宏观方向通过铆接孔中心,在裂纹扩展末期的瞬断时形成剪切唇,剪切唇与载荷成大约45o,如图2(a)所示,这其实是由于强度不足所致。
(a)
(b)(c)
图2自冲铆接板料的疲劳破坏
有的时候自冲铆接疲劳裂纹不在铆接孔发生,而有可能在铆接孔附近靠近铆钉头部的地方萌生和扩展,这主要由于铆钉在受载时会对板料有一个弯曲作用,如图2(b)所示。在有的时候,比如自冲铆接和粘接复合连接时,或材料缺陷情况下,疲劳萌生和扩展还可能发生在板料的其他部位,如图2(c)所示。
2自冲铆接微裂纹的产生
铆钉可用钢材或硬铝等制作,一般经热处理来适当提高其韧、硬度,这主要取决于被铆接材料特性如强度、硬度、厚度等。被铆接的材料常有钢板、铝板或铝合金、塑料、铜或铜合金、高分子材料及复合材料等,一般其硬度不能太高,否则铆钉将难刺穿上板料,若采用更高硬度的铆钉,但这样铆钉在刺入板料和张开时易开裂,且增大了刺入力。
由于铆钉刺进板料时,板料内部强度、硬度、结构、相分布、原子结合力不均,晶粒、晶界性状不一等原因导致板料的铆钉孔孔壁有毛刺、微裂纹,这些将是导致自冲铆接失效的重要扩展源。
下面阐述裂纹不在铆接孔中产生的情况。金属中常见的有面心立方晶格、体心立方晶格、密排六方晶格等多种结构,它们具有多种滑移系和滑移方向,晶体是各向异性的。在其受力时可沿着受载最大或最弱的、抗力最小的晶面和晶向滑移,在每一次滑移时晶面和晶向都有可能不同,这样就有可能导致产生侵入沟、挤出脊、晶格畸变或位错堆积等缺陷(见图3),导致出现微裂纹。
(a)(b)
图3金属表面“挤出脊”和“侵入沟”
由于材料在成形时温度高低不是很均匀、化学成分也不可能非常均匀(如钢中的碳元素)、表面和内部散热不均、化学成分偏析或偏聚也不均匀等原因,可能导致多种晶体结构同时存在,不过可能有一种或几种结构为主,况且材料一般都是含有多种元素,则原子间作用力或键的作用力将不同,其对内、外界环境和作用载荷改变而应力的变化也不同,这也将导致最薄弱处出现微裂纹;每种结构、成分的机械性能(如硬脆度、强度等)和形状、结构就不同,受载时材料内部的微观部分的受力肯定不一样(如应力集中等);那么由以上各原因,经过反复不断的受载则位错或微裂纹将在最薄弱处发生。
一般金属材料都是多晶体构成的,如果结晶时温度不太均匀、散热不均匀、冷却不均匀或其他添加元素、杂质干扰等情况,金属内可能出现两种或多种晶格,微观受载不均就位错增加而出现微裂纹。每种晶格分别存在一个个小晶体内,这样一些小晶体常排列方向各异,各小晶体间以不规则的、畸变的结构连接,形成晶界或亚晶界,晶界或亚晶界强度和硬度较高[17],但其方向、排列、结构、强度等各异,且存在位错,在受到交变载荷、冲击载荷、循环载荷、受力不均匀、应力集中等情况时,由于变形不协调、不均匀或附加载荷等,相对较弱的晶界和亚晶界可能发生更大的位错,或小孔洞,甚至破裂成微裂纹;也可能因小晶体内的微观或显微局部强度不够,当载荷长时间作用时,某些小缺陷就不断扩展成微裂纹,然后微裂纹经很多次扩展就穿晶破裂。
金属材料内部常有其他金属或非金属元素。如钢材中添加的碳、硅、硫、磷、铬、镍等等元素,这些元素往往固溶于基体中(如在钢材中这些元素会固溶于铁晶格中形成固溶体)或形成金属化合物等,且铝合金中可能有α、θ、S等相,铜合金中可能有α、δ、β‘等相,还可形成金属化合物如渗碳体等[17],载荷在微观不均,位错增加,微裂纹将在薄弱处产生;由于化学成分不完全均匀,各种成分在进行物理化学变化时所处的条件也不完全毫无差别,这些相可能同时存在,且可能方向、位置及形状等较为杂乱,微观受载不均,位错堆积,微裂纹将在薄弱处产生;而且比如常用的退火、正火的钢材由于化学元素是否均匀、是否偏聚偏析、热处理加热快慢、加热是否均匀、降温速度、降温是否均匀等影响可能导致材料中同时存在铁素体、珠光体、渗碳体等各种相、结构,而各种相的强度、硬度、韧性、伸长率等不一,这样当材料受到外载时,在微观中的每个相的各个部分的微观变形及受力就不一样,这使得最薄弱处出现微裂纹;且由于加温、降温等在材料内部和外部差别不一等情况,可导致材料内部应力大小不一,甚至出现有的地方是拉应力而有的地方是压应力,且可能应力大小差别较大,薄弱处也将出现微裂纹;在应力集中或局部受力超过相的强度极限等情况下,相特别是其尖端可能破裂或者和相邻的相之间产生更长更宽的位错以及压破相邻的相,而后出现微裂纹;如渗碳体等硬脆相在应力集中和局部过载时易脆断,或者珠光体等较强韧相压破相邻的弱相,而出现微裂纹;以及在晶界原子结构畸变处累积位错,这样晶界处可能产生微裂纹,特别是那些局部的尖锐的板条状渗碳体;且由于金属材料成形时的相变和温度改变不均等可能造成应力集中或初始位错等。所有以上情况经反复加载就成了微裂纹。
金属中还有夹杂物如氧化物、硫化物、硅酸盐、耐火材料微末等,可以是球形、片状、有尖角的不规则形状或有圆角的多面体形,杂质间还可以互相连通,杂质和基体的连接强度较弱,这样就把材料基体割裂了,受到一定时间载荷就形成了裂纹。
金属中还可能有气孔、缩孔、有杂质等缺陷,它们中有的即使在轧制时也可能不能压合成一体。它们的形状各异,在这些缺陷边缘处材料受到一个较大弯矩作用,故容易出现微裂纹。且在这些缺陷的边缘,特别是垂直于载荷的片状裂纹尖角应力集中,则尖端容易堆积位错而塑性下降,然后撕裂成微裂纹。
对于高分子材料比如塑料,其材料成分可以含有碳、氢、氧等元素成分,可以有共价键、分子键等。分子链有长有短,有主链,有支链,分子结构各异,分子构型、构象不同,这样材料受到疲劳载荷时载荷在键间、分子间、链间的分布可能不均,况且由于疲劳载荷做功,把机械能转化为热能,而且由于材料内外产热微小差别、散热不均、内部结构不均等可导致热分布不均,且热对不同键及连接的软化、消弱等影响不均,可导致在危险处断键、分子错动、断链等情况发生,这样不断发展下去就有了微裂纹。对于有机材料中含有的杂质、气孔、缩孔等在受载时由于应力集中、气体膨胀等也易出现微裂纹。当疲劳载荷能量大,散热又差时,材料可能软化失效。
对于复合材料,它是由不同化学成分或不同组织结构材料的合成多相材料,它一般在低强度、低模量、高韧性基体材料中加高模量、高强度的增强纤维、颗粒、夹层[17]。基体和增强物间可能有空隙、气体、杂质等缺陷;纤维没有整个材料那么长那么宽,这样并排的纤维间由其他材料填充,纤维排列错乱,纤维还有断头,这将成微裂纹来源。以下情况也将产生受载不均、疲劳强度减小、变形不协调等,使局部应力大于平均应力而出现微裂纹:颗粒间为强度、硬度等不同的基体,颗粒排列、形状等各异,增强物排列密度不均;增强物与基体强度、模量不一致,导致加载时变形不一致,有大有小;载荷对增强物的角度不一,可能有的易出现微小破坏;增强物杂乱;加载生产热、散热不均;各种成分因热消弱强度、硬度的敏感性不一;基体和增强物本身缺陷,如有微孔、气泡等。以上情况出现后,均会在长期疲劳载荷下形成微裂纹。
3自冲铆接裂纹的扩展
在自冲铆接过程中,由于材料由不同相、不同组织组成,这些微观组织、相的强度、塑性、韧性不一样,这样就容易导致铆接时在铆接孔上出现毛刺、微裂纹,况且自冲铆接的模具结构、制造误差也导致自冲铆接的铆接孔会有裂纹,再说材料内部还有夹杂物、孔洞等微观缺陷,这些都将导致铆接时有裂纹。
如图2(a),在板料上下两端分别受到大小相等,方向相反的两个疲劳载荷时,由于在铆钉孔作用的分布力将对通过铆接孔中心且垂直于载荷的孔边缘产生一个弯矩,而此弯矩主要由孔边缘裂尖附近的微小区域产生承受,相对于这个微小的区域而言,弯矩较大,故疲劳裂纹容易在铆接孔中扩展。
如果微裂纹扩展不在铆钉孔中发生,而在板料的其他部位发生,如图2(b)情况,这主要是由于在板料受载时板料受到铆钉的弯曲作用,如图2(c)情况,裂纹的扩展主要是由于微裂纹产生以后,作用在微裂纹上的力将对裂尖附近的微小区域产生一个弯矩作用,而这个区域很小,故相对而言弯矩较大,故裂纹在循环载荷作用下,由于损伤的累积,疲劳裂纹就会扩展。
高分子材料的发展现状篇9
一、利用乡土材料开展美术教育活动是可行的
1.乡土材料种类多，收集方便。各地区的风土人情不同，乡土资源也有所差异，不能人云亦云，我们应根据本地区和幼儿的实际，挖掘其有本地特色的资源作为美术教育的工具材料。如：我园位于海滨城市，大海给予我们的资源有贝壳、蚝壳、珊瑚等，辽阔的沙滩方便幼儿用于沙雕；我们家乡中农作物繁茂，年年丰收，其中的水果、蔬菜价格低廉；收割季节一到，田野里的麦杆、稻草满田都是；我们家乡又具有“红土地”之称，“红土地”上的泥巴也是幼儿很喜欢玩弄的美术材料之一；还有形状古怪的蕃薯，种类丰富、颜色、大小不一的种子、落叶、花瓣；还有各种各样的环保废旧材料……，种类丰富的乡土材料，给我们开展美术教育活动创造了物质条件。因为乡土材料种类多，随处可见，不因为时间的流逝而减少，所以在一年四季里，我们都能收集到不同的乡土材料，如螺壳、羽毛、椰子、树叶、树皮、瓜果、红泥、稻草，等等。这些材料随处可得，不用花钱，为幼儿园节约了一笔经费。我们是这样操作的：发动全体家长参与收集；老师们利用节假日亲自收集、消毒、整理分类；老师与幼儿一起外出收集。我们带领幼儿到大海边拾贝壳：到附近的乡村田野收集麦杆、稻革；到果菜批发市场参观，购买价格便宜的、用于造型的水果和蔬菜。
2.乡土材料操作性强，可塑性大。首先，便于幼儿操作，如贝壳种类多，形状多样，幼儿可以平面拼摆，也可以立体粘贴；又如瓜果造型，既可以粘贴、衔接，也可以用刀切开制作拼盘；还有椰子叶表面滑、有韧性，可用以编织，也可以用于装饰其它形象；稻草粗糙，可做稻草人，等等。其次，造型活动涉及到拼、摆、剪、贴、衔接等动作，孩子们很有耐心，拼摆错了又重来，粘贴不满意又重贴，两样东西接不稳则取下，又重新衔接，整个过程需要幼儿双手不停地“劳动”。利用乡土材料开展美术造型活动，幼儿百做不厌。此外，由于乡土材料来自自然界和日常生活，包括环保废旧物品。这些材料可塑性强，任由幼儿发挥想象，可以根据材料的特点进行造型。可以用笔绘画、装饰，也可以剪、撕、贴，可以一两种材料衔接。也可以多种材料综合搭配利用；可以平面摆贴，也可以立体造型；可以单个变身，也可以多个组合。例如：小的贝壳可用来拼摆、点缀，大的表面扁平的贝壳，可用来画装饰画；瓜果可以粘贴成小娃娃，也可以直接用水颜料在上面装饰绘画：乡土材料还可以综合利用，如在进行瓜果立体造型时，可以用彩纸、树叶、花瓣、种子、玉米须等多种材料装饰。从操作过程与结果可看出，多种材料装饰和组合的作品。效果比单一材料制作的效果要好得多。
二、乡土材料在幼儿美术教育中的价值
由于乡土材料在幼儿园美术教学中有以上的可行性和特点，就使其在美术教育中有很高的位置和实用价值。有利于增强幼儿的多种能力。
1.开阔眼界，发展幼儿的认知能力。首先，在收集材料过程中了解自然界。接触社会，开阔视野。我们带幼儿到海边捡贝壳时，可让幼儿知道涨潮、退潮的现象，知道贝壳的生活环境；带幼儿到田野收集稻草，可使幼儿了解收割季节。了解水稻与人类的关系，了解稻草的用途(盖茅屋、沤肥、烧火)，等等。在选择收集材料的过程中，能让幼儿进一步了解自己家乡的特色资源，拓展幼儿的视野和经验。其次，在参与整理收集材料过程中让幼儿增长知识，学会分工合作。幼儿在整理材料的过程中按大小、形状以及种类等进行分类，学会了分类知识。同时，在对材料进行分类的过程中，幼儿学会了观察，初步了解到不同材料有不同的形状特征和质地，为开展造型活动做了思维的准备。在材料的收集整理过程中，离不开幼儿之间的合作与分工，因此，在整个材料的收集、整理过程中，幼儿的合作能力得到进一步提高。
2.锻炼幼儿的动手操作能力。美国医学生理学家罗杰尔・斯佩里博士指出：“手的运动越复杂、越高级，就能使大脑的发育越充分、越完美，使人聪明起来。”乡土材料具有综合材料工具的特点，而且操作性强，幼儿在触摸材料和操作过程中能充分调动各种感官，手、眼、脑、口并用，因此，在摆、拼、剪、贴、画、印、雕等动作反复的运作中自然而然地训练了幼儿的手部动作，使其灵活性不断得到发展，刺激了大脑功能，想象力、创造力得到充分发挥。
3.培养幼儿欣赏美、表现美和创造美的能力。众多的乡土材料形状古怪，但有着自然的色泽美和形状美。因此，引导幼儿仔细观察其颜色和形状特征，然后联想、想象具体变成一件美丽的艺术品。如本地的葫芦瓜嫩绿颜色，有的长得不象葫芦，而是瘦瘦长长的，有的活像扭回头的小动物。可以启发幼儿根据某个动物特征进行想象变形，如粘上尖嘴巴和红冠。葫芦瓜就变成站立的鸟；接上扁长嘴巴，放倒在地，则像鸭子在水中游。同样，我们可以引导幼儿观察水果、蔬菜、贝壳家族、椰子、蕃薯等，欣赏其自然色彩、形状，并根据形状特征进行再创造。
4.提高幼儿参加美术活动的兴趣。利用乡土材料造型，操作性强，只要是动手动脑学习。幼儿都非常喜欢，又是摸摸、摆摆，又是剪剪、贴贴，错了又重来。虽然是在反复地操作，但小朋友们不但不觉得累，反而玩得十分开心。过去，我们的美术活动除了画画还是画画；现在的美术活动，除了画，更多的是动手做，幼儿在动手做中得到了美的熏陶；在动手做中学会了合作与交往；在动手做中尝到了学习的乐趣，所以越玩越喜欢。每一次活动结束时，小朋友们都得意地端着自己的作品，很有成就感，对着作品欣赏好长时间，看看自己的，又看看别人的，满足的神情立即表现出来。“我们都把做好的作品摆在教室里，那么这个教室就是最美的地方。”幼儿在参与活动过程中，不但增强了对美术活动的兴趣，而且审美能力和参与美化环境的意识也逐步地表现出来。
高分子材料的发展现状篇10
关键词：竹工艺；产品设计；多元化
竹制产品具有环保、经济、以竹代木等特性，近年来，《中共中央国务院关于加快林业发展的决定》明确指出新世纪林业应以生态建设为主,调整以木材生产为主的传统林业发展模式[1]。而竹材是与木材不相伯仲的同类原料，其纤维的韧性以及用途的多样性,使得竹成为木的最佳替代品，日益受到国际社会的重视。以竹代木、甚至以竹胜木、节约成本、保护资源，开发多元化竹产品已成为大势所趋。然而，目前竹产品一方面依照新工艺有了一些发展，但是大量竹产品仍然停留在档次低、品种少的尴尬现状，例如一些原竹产品仍停留于传统手工艺，虽精巧美观，但其问题是不能批量化生产，型制标准差，并没有凸显人们对竹产品现代设计的期望。另一方面，在新技术发展下的竹产品开发有待快速提升。可见，多种多样的、种类不同的、不单一的竹产品设计的多元化发展还需要相关研究人员认真探索。
1竹产品现状
1.1传统原竹工艺
原竹产品主要是运用天然长成的竹子，在不破坏其物理特性的状态下，经手工或半机械工艺制作，依据竹材的清凉、天然纹理、坚韧和柔软等特性，顺势加工成相应的产品，常见产品有竹椅、竹桌、凉席等产品[2]。因其竹节纹理清新，给人一种自然朴实之感，传统原竹产品具有一定的观赏性。然而原竹制品的缺陷在于一方面由于生产工艺的技术水平的制约，防腐防虫的护理较难，很多原竹制品在使用后期都会出现发霉或虫蛀等问题；另一方面，由于原材料大小不均匀，产品制定标准难，产品更新换代慢，不易形成批量化生产。抗击市场的风险弱。由此，我们应在保留和发展原竹制品的基础上必须迅速冲破制约，寻求一条能符合工业化生产的竹产品发展的新型道路十分必要。
1.2竹产品市场现状
近年来随着现代工艺技术的发展，竹工艺开始走向新型的竹集成材产品时代。竹集成材工艺是在保留竹材纹理的情况下，通过改变竹材形状，加工成横纹或竖纹的板材，大大提升了竹产品形制的优势。也大大提高了产品的标准化和生成形态的多种可能性。然而，反观目前市场的竹产品依然不尽人意。经市场分析主要存在以下三个方面的问题：一方面是传统产业面对这一新技术尚未跟上新技术的转型升级，在设计、生产、销售等方面存在诸多问题急需转型升级；二是市场仍主要是传统原竹产品，产品样式少，大多是形制粗糙，价格低廉，要不就是手工精美，价格昂贵，如手工艺精美的竹椅等，这些产品很难适应市场的多元化需求[3]；三是集成材产品多为家具产品，形制基本是原竹和木制家具的改进版，样式少，系列化，成套化远不能适应市场的挑选，加上集成材加工价格并不低，因此也使其在市场竞争中立于尴尬的状态。诸上所述，改进竹产品的困境是多方面的，亟待基于设计方式的探讨，将竹文化更好地发扬和继承具有实际意义。
1.3竹产品新技术分析
现代竹集成材不仅解决了许多竹制品存在技术质量的难题，而且摆脱了传统原竹产品工业化、数模化的困惑，在原竹产品的基础上借鉴了木制品产业的经验，扬长避短，将竹材的优势表现出来，使其走向不同消费市场需求，也越来越受到广大消费者的喜爱[4]。竹产品与木材相比，竹材较之不但有环保、吸湿、吸热的天然特性，又有较强的物理力学性能。其优势主要体现如下：①工艺上：竹集成材材质细密，不易开裂、变形，具有抗压、抗拉、抗弯等优点，各项性能指标均高于常用木材，可制作板材、方材、刨切、弯曲等材料，压制方式有碳化平压、碳化侧压、本色侧压、本色平压、侧压斑马纹等；生产模式上：改变了传统以手工业为主的生产模式，实现了批量化生产格局，大大提高了产量，提高了附加值。防护处理上：竹集成材生产时经过一定的水热碳化处理，成品封闭性好，可以有效地防止虫蛀和霉变。可以进行模制化的批量化生产。新的技术工艺不仅实现了竹产品实用与审美的优势，让人不仅有回归自然的惬意，还能感受到中国传统竹文化之魅力。因而新技术的开发大大拓展了竹产品多元化市场的应用空间。
2竹产品设计的多元化探析
伴随着现代工业技术的进步，设计创新力量的成熟，现代竹产品设计已从传统以手工生产为主的单一原竹产品逐渐走向功能化、创新型、新材料的多元化发展市场。从销售策略上也顺应现代人们的审美需求。过度到为美感体验、最佳服务而设计的竹产品。除了载体的多元化，竹产品表现形式的多元化还表现在：基于机器化工艺的创新思维研究；多种材料混搭设计思维探索；竹产品整合创新思维多元化拓展等。
2.1基于机器化工艺的竹产品创新思维
随着自动化机器的出现，以柯布西耶的《走向新建筑》一书为起点提出的机器美学理念，给现代产品设计注入了新的精神理念。基于机器化工艺的改进，现代竹制产品的开发，急需将设计的创新力量注入设计中去，设计师们在充分利用竹材的独特优势下,致力于寻找将传统材料与现代科学技术，传统手工艺与现代审美意识和生活方式相结合的突破，把机器的制造与人的需要和愿望充分地结合起来，生产出各种工艺精湛、构思独特、造型精美的竹产品，充分发挥竹子长纤维的特性[5]。再如一些竹产品设计的工艺技术采用车削、磨压、钻孔、CnC加工、激光切割的技术，经高温碳化、蒸煮后，制作成现代化的竹产品设计。例如图1，利用竹纤维特点，通过机器化一体成型技术的设计，别具特色。以此,降低了生产成本,节约用料，即可以通过上述技术及材料特性进行批量化的生产出多种多样的、种类不同的，不单一的多样化设计产品，提高了效率，顺应了快节奏的时代需求，又符合现代生活多样性、多变性的要求。基于机器化工艺的创新思维研究不仅实现了批量化的需求，还对设计的高标准拓宽了范围，增加竹产品设计附加值。现代集成材竹产品相对于传统手工制作的劳动更为：精确、适当、无瑕、简单和经济。在机器化批量生产下，竹产品设计一是要充分研究机器工艺的应用，同时也要充分利用竹材优势，才能设计出更多更好更优化的设计。
2.2基于多种材质混搭的设计思维探索
现代市场上材料的多样性，复杂化也为产品设计提供了多元化的思考方式，设计师们基于设计的思维探索考虑，把竹材与多种材料进行结合尝试。每一种材料都有各自独特的特质，不同材料的构成也让其产品的造型特征迥异。设计师们一直在不断思考和实践竹材这种材料使用过程中的利弊，打破了对单一竹材的使用，使竹材可以与藤、陶瓷、布艺、木材、金属等不同材料结合，这些材料进行混搭丰富了竹制品的设计空间。当竹材与它们结合，不仅呈现出的是一件件鲜活又充满创意的产品，也能迎合不同大众的审美需要。具体体现在连接结构、软硬对比、替代材料等方面。有些针对连接结构的巧妙设计，把传统的竹类产品以现代的设计手法分解成不同的“零件”，通过零件的标准化和规模化生产，结合竹材与不同材质之间连接的方式与特点，设计出既符合当代人审美理念又能够不限制地域、时间生产的可拆卸平板化包装的家居产品。具体如竹材与金属的配合，一方面克服了产品边角竹材不易耐磨、不耐腐蚀的弱点，弥补了单一竹材本身的许多不足和缺陷，另一方面这样又能展现现代技术的审美特性。见图2；与塑料结合，制造成本低，质轻，易于塑制成不同形状的设计，色泽上和竹子的搭配凸显了现代的味道，见图3；与光滑明净、造型各异的陶瓷综合设计，色彩极其丰富，图画包罗万象，寓意吉祥美满，让古今中外多少文人墨客为她的魅力所折服；与布艺的结合搭配突出了软硬材料的对比性，给人以温暖舒适的感觉；与中密度板材替代竹制品的部分构件等。当然在竹材与非自然材料结合的过程中可能会带来一些形态风格上的冲突、不和谐。我们当下还需找寻竹材与其他材料配合的综合造型方式，研究其连接的结构与方法，探索新形式与结构的可能性，力图创造出具有时代与技术审美品味的竹产品设计，可以有效地回避传统竹制产品造型的局限。基于多种材质的设计思维探索，新型竹制品力求整体形态上简洁、创新求变、新潮前卫，呈现出简洁、高雅的崭新设计形象与视觉语言，充分展现对造型细节的高度概括能力与技巧，用细节来说话，传达简洁经久耐看的造型。
2.3基于产品整合创新思维的多元化拓展
随着工业化的进步，竹产品技术整合逐渐有了新的突破，竹产品的设计已经不仅仅停留在单一的对竹材的利用上，设计师们不断进行技术整合，在方式方法上进行改进探索。如服装方面竹材特有的长纤维和棉麻结合做成的衣服，在设计方面有了新的突破，面料不但手感柔软，而且有一定的抗菌效果。在装饰材料方面竹子经过刨切技术做成的面板不仅成为现代家居新型的装饰材料，给我们的居室环境空间带来一种全新的视觉享受，而且也可作各种产品的装饰面板[6]。如电脑主机箱体用刨切薄板，不仅起到了装饰作用，色泽美观，而且竹子本身清凉的特性也起到了散热的作用，造型上颇具优雅的文化气息。见图4，另外市场上也有竹键盘，竹名片，竹优盘等各种电子产品；在环保性能上，竹材当之无愧成为一种新型材料出现在各类产品中，除此之外，基于现代竹制品的创新整合思维，在进行创新设计时考虑地域性、人性化、审美性及文化性的因素，综合现代创新设计方法：重构、单体、移植、借鉴、拆卸、综合设计的方法。目前在设计实践领域，结合当代先进设计观点整合创新的竹制品已有突破。YiiDesign(台湾设计公司)的竹凳见图5，注重传统工艺和本土材料的巧妙设计，透过精湛工艺及产品制作的最高水平，完美呈现产品的细节及品质，充分表达了竹子的材料特性，造型简洁，以简单抽象的形式美来满足人们的物质精神追求，契合了人类讲求逻辑与理性的天性。
3结语
现代竹产品从传统文化中吸取养分，从世界各国的优秀设计中汲取营养，正如鲁迅先生所讲“越是民族的，就越是世界的”。它已经实现了时尚和环保、高贵雅致与舒适的完美结合[7]。同时也在围绕市场的需要，紧扣时代的脉搏。在未来它必将广泛出现在普通民居中，出现在高档的别墅等生活区，竹子高贵气节的身影，也将会出现在优雅的文化休闲场所。竹产品的发展正是新时尚审美时代赋予我们的要求，服务于我们的生活。目前，国际市场对竹子及其制品的需求量不断增加，因此开发竹产品前景广阔，市场需求不可估量，竹产品的多元化发展趋势必然会在国际市场上崭露头角。
作者:刘晶晶潘荣单位:浙江农林大学
参考文献:
[1]中国竹家居2011年04月总第001期
[2]樊宝敏,李志勇,陈勇.中国竹藤资源现状及发展潜力分析.林业资源管理.2004(1):18-20．
[3]汪奎宏。竹类资源利用现状及深度开发【J】。竹子研究汇刊。2002，（4):11~13.
[4]陈祖建.竹木家具开发前景与趋势.福建林业科技.2004,31(2):113-122．
[5]张齐生.福建省竹产业现状与发展对策.竹子研究汇刊,2002,21(4)