高分子复合材料前景篇1
当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能：
1、尺寸效应
当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80a/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。
2、表面效应
一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。
纳米微粒尺寸d（nm）包含总原子表面原子所占比例（%）103×1042044×1034022.5×1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与其它原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。
3、量子隧道效应
微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。
二、高聚物/纳米复合材料的技术进展
对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类：
1、高聚物/粘土纳米复合材料
由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。
2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料
用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性方法。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的发展，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。
3、高聚物/碳纳米管复合材料
碳纳米管于1991年由S.iijima发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。
碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30－50Gpa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500mpa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。
在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%－3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。
高分子复合材料前景篇2
［关键词］高聚物纳米复合材料
一、 纳米材料的特性
当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能：
1、尺寸效应
当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80a/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。
2、表面效应
一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。
纳米微粒尺寸d（nm） 包含总原子表面原子所占比例（%）103×1042044×1034022.5×1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与其它原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。
3、量子隧道效应
微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。
二、高聚物/纳米复合材料的技术进展
对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类：
1、高聚物/粘土纳米复合材料
由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。
2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料
用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性方法。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的发展，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。
3、高聚物/碳纳米管复合材料
碳纳米管于1991年由s.iijima 发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。
碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30－50gpa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500mpa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。
在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%－3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。
三、前景与展望
在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但发展很快，对于有些方面的研究工作与国外相比还处于较先进水平。如：漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究；黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响；另外，四川大学高分子科学与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳米材料由于独特的性能，使其在增强聚合物应用中有着广泛的前景，纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步，纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善，纳米材料改性的聚合物将逐步向工业化方向发展，其应用前景会更加诱人。
参考文献：
［1］ 李见主编.新型材料导论.北京：冶金工业出版社，1987.
高分子复合材料前景篇3
不饱和聚酯(up)复合材料是一种热固性材料,是增强材料领域中使用最为普遍的热固性树脂,该树脂加入引发剂发生自由基聚合反应,固化后成为不溶不熔的热固性材料。与一般微观复合材料相比，含有少量蒙脱土的纳米塑料表现出优异的综合性能，因此它们比常规填充复合材料要轻。良好的性能组合、简单的加工工艺和低廉的价格使得纳米塑料在各种高性能管材、汽车及机械零部件、电子和电气部件等领域中有广泛的应用前景。
用插层复合的方法制备有机-无机纳米复合材料是近年来材料科学领域发展的热点，具有理论意义及应用前景.熔体插层是插层复合的一种重要复合方式，它可用传统的熔体共混技术制备纳米复合材料，方法简单，不需溶剂，易于工业化生产。
本文简述了不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料的特点，介绍了插层法制备不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料的方法，展望了应用前景。
关键词：蒙脱土, 插层，纳米复合材料，不饱和聚酯
up/montmorillonitenanocomposites
abstract thekineticsofisothermalcrystallizationofup/montmorillonitenanocompositeswithdifferentcontentofmontmorillonitepreparedbymeltintercalationprocesshasbeeninvestigatedbyintercalation.itisshownthatthepresenceofnanometermontmorilloniteparticlesdisplaysahighpropensitytonucleateupcrystallization,enhancethecrystallizationrateofup,reducethesurfacefreeenergiesofthedevelopingcrystalsandimprovethebehaviorofisothermalcrystallizationofupdealtwiththeavramiandhoffmantheories.thecrystallizationprocessofupiscomposedoftwostages:thespherulitegrowthstageandthespherulitenucleationstage.withtheincrementoftheclaycontentintheup/montmorillonitenanoconposites,thecrystallizationrateparameterkdecreasesandthesurfacefreeenergyoftheupcrystalsincreases;thespherulitegrowthstagewouldbecomethemainstageofthecrystallizationprocessinplaceofthespherulitenucleationstage.keywords up,montmorillonite,intercalation,nanocomposites
目录
摘要
第一章绪论
第二章纳米材料
2.1纳米材料的基本概念和性
2.1.1纳米材料的主要研究内容
2.1.2纳米材料的主要性质
2.2纳米复合材料
2.2.1纳米复合材料分类
2.2.2纳米复合材料性能
2.2.3纳米技术的突破点
2.2.4高分子基纳米复合材料
第三章不饱和聚酯
3.1饱和聚酯复合物
3.2不饱和聚酯的性能和应用
3.2.1层压塑料与模压塑料
3.2.2云母带黏合剂
3.2.3油改性不饱和聚酯漆
3.2.4无溶剂漆
第四章蒙脱土
4.1蒙脱土的结构及特性
4.2插层法复合技术
4.3插层法的优点
第五章复合材料的制备
5.1不饱和聚酯/蒙脱土纳米复合材料分析
5.2部分实验
5.2.1实验原料
5.2.2实验步骤
5.2.3复合机理
第六章性能讨论
6.1插层法制复合材料优点
6.2实验分析
6.3数据及结果
结论
参考文献
高分子复合材料前景篇4
为了改善生态环境，使这些山体重披绿装，恢复原貌，我市园林绿化部门积极探索，大胆尝试，首次引进了山体喷混植生复绿技术。针对我市周边荒山不同的地形地貌，结合我市的气候特点，采用了最适合这种自然情况的原料进行喷混植生复绿技术，对山体进行复绿。张家口市周边风景区及环城路建设山体喷混复绿工程就是其中成功的典范。
一、基本原理
喷混技术是以工程力学和生物理论为依据，利用客土掺混粘合剂和锚杆加固铁丝网技术，运用特制喷混机械将土壤、肥料、有机物质、保水材料、粘结材料、植物种子等混合干料加水后喷射到岩面上，形成近10厘米厚度的具有连续空隙的硬化体。种子可以在空隙中生根、发芽、生长，而一定程度的硬化又可以防止雨水冲刷，从而达到恢复植被、改善景观、保护环境的目的。它是集岩石工程力学、生物学、土壤学、肥料学、园艺学、环境生态学等学科于一体的综合环保技术，其核心是通过成孔物质的合理配置，在岩石坡面上营造一个既能让植物生长发育，而种植基质又不被冲刷的多孔稳定结构，使建植层固、液、气三相物质基于平衡。
二、所需材料
1.客土。客土是在施工基盘无土的基础上人为地将外来营养土移植而来，主要为树皮、玉米桔杆、牛粪、微量元素、钙酸等多种原料加工而成。其主要特点是最终堆肥至土状结构，对植物生长、透气、种苗扎根都起到了决定性的作用。客土的形成，是通过采用喷植设备（可以用喷浆设备来代替）在岩石坡面喷上客土来实现的。三维网或铁丝网与岩基牢固结合为客土板块的整体稳定性提供了保障，而生长茂盛的植物的叶面及根茎的网络作用有效地抵抗了降雨对客土表面的侵蚀。
2.黏合剂。具有极强的粘合力，能防止200mm降水量的冲刷，且遇湿则软，遇干则弹，是独特的山体客土固化所必不可缺的物质。并和植物有密切亲和力，有助于植物的生长、发育。
3.保水剂。保水剂是一种无毒、无害的高分子聚合物，能够吸收自身重量400倍左右的水分，具有快速吸水，缓慢释放，促进植物吸收的特点。它能够增强土壤和基质的保水保肥能力，改善土壤的团粒结构，持续供应植物生长所需水分，抗旱抗逆、节水节肥。保水剂的使用能够明显提高植物种子的生根发芽率，保证乔灌木及草坪的生长质量，延长绿期。
4.植物生长素。植物生长素喷施后，能迅速激发细胞活力，加快植物生长速度，抵制各种病毒侵染，强健植株。
5.植生袋。植生袋由特殊的水溶性高分子薄膜做成的合成树脂网，外层为特制网格层、内层为养分种子层。具有高温保湿、维持土壤水分、抗干旱防止暴雨对土壤和种子的冲刷、出苗齐等特点。
6.播种配置。荒山及公路边坡的生态恢复以往采用多草混播，由于草种属浅根性植物，其根系一般只能分布于混建植层的表层，对边坡恶劣环境的抗逆性弱，生物群落稳定性差，往往在3至5年植被就出现退化。在草本群落中加入灌木，形成灌草结合的稳定立体复合生态体系，能解决单一草本植物群落易退化的问题。
同时根据施工的具体情况，确定了草种、树种喷混技术要求：草种喷混量为正常喷混量一半左右。侧柏种子进行喷混前催芽处理，种皮膨胀，出芽点突起。灌木种子进行温水24小时浸种催芽处理。乔、灌种子的喷混量为正常喷混量的基础上，再增加20%的喷混量。草种、侧柏混合按区喷混，喷混在7-10cm左右为宜。草种、锦鸡、沙棘混合后按区喷混，喷混层在7cm左右为宜。草种、紫穗槐、水蜡混合后按区喷混，喷混层在7cm左右为宜。草种、元宝枫混合后按区喷混，喷混层在7-10cm左右为宜。山桃、山杏喷混层在7-10cm左右。
喷混植生复绿技术分为基表层实施喷播，基底7-8cm，表层2-3cm；基底种子用量占20%-30%，表层种子用量占70%-80%。分层喷播有利于提高出苗率、成苗率，缩短见绿与覆盖时间，降低生产成本和养护成本。
三、工程施工
基质中的土壤选定好后，进行筛制，筛网孔径以1-2cm为宜，把土壤中的杂物和石块去掉，大土块打碎过筛。按照选定的配比方案，把原材料进行现场混合（包括客土、人工复合土、黏合剂、保水剂、植物生长素、植物种子等），使选取好的原料和土均匀地混合在一起。把混合好的基质材料通过高压机器喷混到山体上，使基质和山体紧密结合在一起。施工中将根据不同坡度、土壤基盘等，而决定其喷混厚度，原则上不能低于7cm。喷混结束后，要立刻进行浇水养护，保证植物生长良好，并覆盖草帘，用以保持基质材料的湿润，使基质材料中的植物种子具有良好的生长环境。
四、工程成效
此工程工艺先进，工序易于掌握，施工材料多为生态环保材料，材料成本适中。适合各种地形区复杂施工作业，工程造价视具体施工环境条件而定。2008年以来，喷混植复绿技术成功应用于张家口市周边环城风景区，有效地改善了当地自然环境。特别是在环城路建设中，对崖壁的破坏程度严重，采用了喷混植复绿技术有效地缓解了当地的气候条件，使破坏的崖壁重现绿色。喷混后所形成的基盘具有最优良的土壤结构，可充分抵抗强降雨的侵蚀和风蚀，有效地抑制了水土流失，对坡面起到了一定的防护作用，形成植物群落多样化，植物长势良好。与周围原有的植被环境协调一致，并能有效地抵抗病虫害，保护生态环境，无需养护与管理，体现真正的自然生态，节约了大量的后期养护费用，用生态环保材料，加之无需施肥洒药，对环境无污染。
五、推广前景
喷混植生复绿技术具有绿化速度快、密度大、均匀、宜推广等优点，可以使的山地恢复到原有的自然风貌，能够实现乔、灌、草合理的植物群落配比，达到山体植被与自然植被融为一体的效果，形成一面绿色屏障，达到长期稳固山体、保持水土、美化环境的效果。
喷混植生复绿工程实现了边坡防护和景观绿化两大功能的完美结合，是环境保护和国土绿化工程的一大突破，喷混复绿技术在环城风景区的成功应用，为张家口市山体绿化提供了非常宝贵的可借鉴经验。实践证明，喷混复绿技术可以解决岩石、坡面、崖壁植被的恢复难题和水土流失问题，使周边景区得以恢复优美的环境。
高分子复合材料前景篇5
关键词：高分子材料新型材料市场应用农业领域
1.前言
随着社会的发展，我国的科技有了崭新的发展机会以及广阔的发展平台，高分子材料科学也处于飞速发展的状态。经过多年的发展，高分子材料已经在我国市场上的多个领域得到了十分广泛的应用。值得一提的是，合成高分子材料凭借着其独特的优良性质以及相对良好的使用性能，在市场上已经占据了比较重要的地位。伴随着时代的持续发展，人们对新型高分子材料也相应的提出了更高的要求，因此，为了适应人类的需要，对新型高分子材料的研究便十分重要。
2.高分子材料简述
高分子化合物是高分子材料的组成基础，构成高分子化合物的基本成分是聚合物。所以，高分子材料所具有的性质便是其构成基础聚合物所具有的性质了，其含有的主要材料所具有的特性，便是这种高分子材料的特征性能。目前，高分子材料和无机非金属材料以及金属材料是在当前的市场上应用的材料主体，是应用性材料科学的主要内容。在三者当中，属高分子材料最受欢迎，由于其优良的性能得以广泛的应用，在整体的新型材料的市场上都占据着重要的地位。在全球范围内的材料市场上，高分子材料的发展一直都没有停止，反而是以高速的发展形态展现在人类的面前。例如，合成树脂的数量在十年之内几乎增加了一百倍，高分子材料的飞速发展，给人类的生活带来了极大的便利以及翻天覆地的变化。塑料便是一种典型的高分子材料，塑料的用途广泛，传统的木材和水泥的年产量加起来也远远没有塑料的产量高。合成橡胶的产量也大于天然橡胶的产量，合成纤维一年的产量几乎达到了羊毛和棉花等人造纤维或者天然纤维总产量的二倍之多。还要合成树脂的发展等等。但是，即使高分子材料在我国取得了很大的研究进展以及生产应用，但是相比于世界上的发达国家，我国的科技仍然是较为落后，与各大发达国家存在着较大的距离。
高分子材料于一九三零年问世，至今已经发展了将近九十年的时间。但是一直到二十世纪末期，高分子材料才正式收到人类的重视和研究。科技处于不断的进步当中，人类对新型高分子材料的需求也在不断增加。例如大家都熟知的纳米材料，纳米高分子材料是一种聚合物基材以及纳米微粒的复合材料，这种材料具有独特的优良性质，在研究纳米材料的时候，要以其潜在的性质为依托，寻找最有效、迅速的开发方式。
2.新型高分子材料的应用概述
高分子材料作为材料市场的后起之秀，发展速度十分迅速。并且在整个材料市场上的应用十分广泛，在各行各业，在我们生活中的各个角落都能见到高分子材料的身影。例如在功能材料方面随处可见高分子材料，在结构材料方面高分子材料也表现出其难以比拟的优势。新型高分子材料的主要分类为：光功能材料和高分子分离膜，高分子复合材料以及该分子磁性材料。所谓光功能材料即是指这种材料能够对光进行吸收和转换，或者透射和储存。所谓高分子分离膜材料，其本身是一种薄膜性质的材料，即是利用高分子材料来制作成的一种具有半透性质的过滤膜，它的典型特征是选择透过性。这种材料对环保工作等做出了重要贡献，并且分离效率高，使用条件好。所谓高分子复合材料是指有多种具有不同的性质的物质所复合而成的多相材料。这种材料聚集了多种材料的特征，优势十分明显，例如复合材料能够同时具备耐高温和高强度等多种优点。所谓高分子磁性材料是指磁性材料于高分子材料的一种复合形式，也属于高分子复合材料的一种。这些新兴的高分子材料已经渗透进了人类生活的各个领域，在医疗行业以及工业行业都做出了重大的贡献
3.举例说明新型材料在农业领域的应用
科技的进步无疑大大促进了农业的发展，我国是一个农业大国，新兴材料在农业领域的应用，对促进农业的发展发挥了很大的作用。
在我国农业以及工业的生产领域，木塑复合材料的应用十分常见，木塑复合材料大多应用在农业领域，这种高分子材料具有以下优点：韧性好，较高的强度，可再生性好并且能够耐腐蚀。因此，木塑复合材料能够在一定程度上取代传统的钢铁材料，故在我国农业领域具有广泛的应用前景。在我国大片的庄稼地中，大量存在着秸秆这种新型材料，我国对秸秆加以利用的研究已经投入了很大的精力。秸秆用于沼气发电，秸秆用于提取纤维素制作高能燃料等，将秸秆作为一种重要的新型材料仍然需要研究。部分农作物的生长需要在温室中进行，因此温室大棚便是农业领域当中的必需品。新型温室大棚保温材料能够在白天充分吸收阳光，并自动进行恒温工作的处理，在夜晚能够使大棚内维持同样的温度和空气中的湿度。这种采用新型温室大棚保温材料的温室能够使植物自然生长，提高了农业产量和质量。对于温室材料的研究，最主要的研究性能便是其保温性能。新型温室保温材料的研究意义重大。
4.新型材料的发展前景
我们现在共同的目标是可持续发展，新型材料的开发能够满足人类对可持续发展目标的推进，新型材料能够凭借其优良的性能以及可重复利用的特点为人类社会的发展做出重要贡献。但是，我们要时刻铭记，新型高分子材料的发展要坚持以下原则：首先，新型高分子材料的使用不能对环境产生污染，其次，新型高分子材料要尽量追求成本低廉，能够满足大部分人的需求。目前我国所研究出的新型高分子材料大多价钱昂贵，因此，寻找廉价的基础材料作为高分子材料的生产成本至关重要，原材料的选取和加工工艺的选择都是未来新型高分子材料的研究重点问题之一，人类也从未停止过对新型高分子材料的探究工作。同时，要对新型高分子材料进行宣传，让大家都有所了解，才能提高高分子材料的利用率。最后再次强调，不能以牺牲环境为代价去发展新型高分子材料，才能让这种高分子材料对我们的社会发展发挥重要的作用。
参考文献：
[1]谭志坚，王朝云，易永健，等.可生物降解材料及其在农业生产中的应用[J].塑料科技，2014，42（2）：83-89.
[2]祁春媛，方东辉，任小杰.木塑复合材料在农业机械上的应用
[J].黑龙江水利科技，2014，42（5）：149-151.
高分子复合材料前景篇6
纳米技术正全力推动着化学工业未来的发展。随着一些纳米技术的工业产品问世以及所显示出的诱人前景，现在“纳米技术”已经成为家喻户晓的名词。纳米技术能在＜100nm的水平上合成、处理和表征物质，这是一个涉及多门学科的广阔领域，它包含有：纳米材料(nanomaterials)、纳米生物技术(nanobiotechn010gy)、纳米电子学(nanoelechonics)和纳米系统(nanosystem)，如纳米电子机械系统nemS和分子机械(m01ecularmachine)等。而纳米技术在化学工业中的应用，主要是新型催化剂、涂料、剂，过滤技术以及一些最终产品，诸如纳米多孔材料制品和树状聚合物制品已成为化学工业的创新点。
一、化学反应和催化方面应用
化学工业及其相关工业，特别是一些化学反应起着关键性作用的产业盛行用纳米技术来改进催化剂性能。纳米多孔材料中的沸石在原油炼制中的应用已有很长历史，纳米多孔结构新型催化剂的发展，为许多化学合成工艺的创新提供了机会，或者使化学反应能在较温和条件下进行，大幅度地降低工艺成本。例如用此类催化剂可以将甲烷有效地转化为液体燃料，作为柴油代用品，而现用的方法比较昂贵。
纳米粒子催化剂的优异性能取决于它的容积比表面率很高，同时，负载催化剂的基质对催化效率也有很大的影响，如果也由具有纳米结构材料组成，就可以进一步提高催化剂的效率。如将Si02纳米粒子作催化剂的基质，可以提高催化剂性能10倍。在某些情况下，用Si02纳米粒子作催化剂载体会因Sio2材料本身的脆性而受影响。为了解决此问题，可以将Sio2纳米粒子通过聚合而形成交联，将交联的纳米粒子用作催化剂载体。
在能源工业中，Shenhua集团公司、Hydrocarbon技术公司和美国能源部在中国进行煤液化项目建设，采用了纳米催化剂，取得了20亿美元效益。此工艺可以生产非常清洁的柴油，在中国许多地方它可与进口原油或柴油(以全球平均价格计)竞争。燃料电池也是纳米催化剂起重要作用的领域，当前工业样品应用的是铂催化剂，约2nm宽。
二、过滤和分离方面应用
在过滤工业中，纳米过滤(简称纳滤，nanofiltration)广泛应用于水和空气纯化以及其它工业过程中，包括药物和酶的提纯，油水分离和废料清除等。还可以从氮分子中去掉氧(氧与氮分子大小差别仅0.02nm)。应用此方法生产纯氧可不需要采用深冷工艺，因而可以降低成本。法国于2000年在Generaledeseamx建成世界上第一座用纳滤技术生产饮用水的装置，所用聚合物膜其孔径略＜lnm。与传统净化工艺相LL，虽然电能消耗较高，但带来一些其它的好处，如不需要用氯。
由于可以精确地控制孔径，所以具有可观的近期应用前景。美国pacificnorthwest国家试验室已经创制一类称之为SammS结构，为在介孔载体上自组装的单层结构，含有规整的1-50nm的圆柱形孔，孔上用自组装方法涂上活性基团单层，可用于不同领域。已经利用SammS成功地从水溶液和非水溶液中萃取出各种金属和有机化合物。
纳米多孔材料的吸收和吸附性能也提供了在环境治理方面应用的可能性，如去除重金属(如砷和汞等)。使用其他纳米材料的过滤技术也取得了长足进步。例如入rgomide纳米材料公司开发的用直径为2nm纤维制成的高产率系统，可以过滤病毒、砷和其它污染物。
一些聚合物—无机化合物复合材料也可用作气体过滤系统，而且效率也很高。如有一种用排列成行的碳纳米管(nanotLlLe)制成的膜，由于纳米管与气体分子间互不作用，可以高产率地分离出气体。此种材料可满足高流速低压气体的分离需要。此种膜可以从气流中去除Co2，或从Co中分离H2。这种技术可应用于新一电厂、煤液化工厂或气体液化厂。
由精密控制尺寸的纳米管组成的膜在分离生物化学品方面也具有很大潜力。
三、复合材料方面应用
在复合材料中使用纳米粒子可以提高材料强度，降低材料的重量，提高耐化学品、耐热和耐磨耗能力，而且还可赋于材料一些新的性能，诸如导电性，在光照和其他幅照下改变其反应性能等。
以粘土为基础的纳米复合材料在不久将来会有很大的市场。以碳纳米管为基础的新型结构复合材料的开发也为期不远，它的主要问题是成本较贵，要用好的填料(单壁纳米管)。大规模应用较大而不太完善的碳纳米纤维可望在2004年实现，此发展可能会给纳米粘土复合材料的应用形成冲击。
一些公司计划扩产纳米粘土也反映出其发展潜力。如nanocor公司已转产纳米粘土，每年2万吨。许多主要聚合物公司也在开发纳米复合材料技术。Rtp公司已将有机粘土／尼龙纳米复合材料制成薄膜和片材。triton
System公司应用纳米二氧化硅与一种聚合物材料制成纳米复合材料，开发成一种涂装材料。其它Honeywell，Ube工业和Unitika等公司已工业规模生产尼龙纳米复合材料用作包装HBp材料，nanocor最近与三菱气体化学公司联合
制造并出售HBp包装材料。用于食品和饮料行业。Bayer打算用尼龙6纳米复合材料制造多层包装膜，此膜的氧穿透率减少l/2，透明度和韧性有提高。近期，人们关注的另一种纳米复合材料的填料物质，是一种较为复杂的分子多面齐聚物(polyl、cdral01ig(mericsilsc5quioXanes，poSS)。Hybrid塑料公司称其可以大量生产poSS，并与塑料生产厂商和用户进行合作。
四、涂料方面应用
在涂料行业CtJ。纳米粒子已经起着很大的作用，但是，类似于能生成抗刮痕和不粘表面的涂层的溶胶—凝胶单层(solgclmonlolaycr)还在研究。用树状聚合物可以弥补不足，并且可与纳米粒子技术结合应用。
以纳米粒子为基础的涂料具有各种优异的性能，比如：强度、耐磨耗、透明和导电。拜耳公司与nanogntc公司合作开发导电和透明的涂层。纳米粉体是难以储运的，美国海洋部门采用微型凝聚(microscalengglomerate)方法，即在应用时用等离子(一种热的离子化气体)技术或热喷涂技术，使粉体被融熔，形成涂层。拜耳公司与Hansametallwerke公司用纳米粒子进行抗水和抗灰尘涂料开发。据中国环氧树脂行业在线(epoxy-)记者了解，2002年BaSF公司推出一种用纳米粒子和聚合物制备的喷涂涂料，在干燥时自组装成一种纳米结构的表面，呈现出类似荷叶的效应，即当水落到表面上，由于与表面的互粘性甚小，可以形成水珠而流去，并把灰尘带走。
inframat公司用纳米涂料作为船壳防污涂料。以防止海藻、贝类附着生长。此种涂料很坚硬。但并不发脆。该公司的纳米氧化铅-氧化饮基陶瓷涂料已获得美海军部门400万美元订货，主要用于涂装潜水艇的潜望镜。应用纳米粒子技术可以制造氧化铝纳米粒子，用于地砖的抗划痕涂层。nanogate公司为西班牙地砖制造商提供纳米粒子涂料，使之容易清洗，并还为眼镜工业提供抗划痕涂料。
用纳米粒子强化的涂料还可能在生物医用方面应用。例如铜的纳米粒子可以降低细胞在表面上生长，从而解决移植上的一个主要问题。
五、添加剂和树状聚台物的作用
在复合材料领域中，纳米粘土和poSS已经取得进展。在不远的将来，碳纳米管可能产生较大影响。但是，各种不同形状的树状分子结构以及它能易于功能化的性能，可以创制特殊结构的复合材料，使之具有各种性能。早在上世纪90年代中期，Bertmeijer教授就阐明了树状聚合物的结构，它是一群小分子，或是小分子的容器。一个“树状聚合物箱”(i)endrimerbox)，如同有一个硬壳建于软性树状聚合物周围。如果一个小分子，如染料分子进入树状聚合物中，即可被封装在空穴中。通过对其末端基因的化学改性，全部或部分烷基化，树状聚合物就可以形成与线型聚合物可化学兼容的物质，以改进混合性能。在此情况下，树状聚合物的作用在于创建了分子微观环境，或是在塑料原料中形成“纳米观口袋”(nanoscopicpocket)来聚集染料分子。作为一种形态的、结构的或是界面改性剂，树状聚合物还可提高材料韧性，而对其加工性没有影响。在材料共混和复合中，它们还起着材料组分间的兼容剂和粘接剂的作用，因此可用于工程塑料添加剂。树状多支链聚合物已经被用作环氧树脂的增韧剂，加入重量比5％的树状聚合物可显著提高材料的坚韧性。通过可控相分离工艺，可以使树状聚合物良好地分散在树脂中，树状聚合物和树脂作用可以使接枝在树状结构上的环氧基团的化学键得到加强。杜邦公司制造和应用多支链结构物质作为聚合物共混中的添加剂，可以改善聚合物的加工性能。DSm公司已经将多支链的聚丙烯亚胺(ppl)聚合物工业化，主要用于廉价塑料和橡胶制造中作为添加剂，降低粘度。在涂料、油墨和粘合剂生产中也可应用。美国宇航局向DowCorning公司和matcrialselectrochemical
Research公司进行项目投资，开发等离子沉积树状聚合物涂料和树状聚合体富勒烯纳米复合材料，以用作微型和亚微型表面。
六、树状聚台物及去污作用
树状聚合物特别适用于去污，它起着清道夫的作用，可以去掉金属离子，清洁环境。改变一种介质的酸度可以使树状聚合物释放出金属离子。而且树状聚合物可以通过超过滤进行回收和冉用。树状包覆催化剂可用此同样方法从反应产物中进行分离。回收再用。密西很大学的生物纳米技术中心计划开发树状聚合物加强超滤方法，作为新的水处理上艺．从水中去掉金属离子。树状聚合物可以在其分子小间或是在它们的经改性的终端基团上捕捉小分子。
使其能适用于吸收或吸附生物和化学污染物。美国军事部门对它的应用前景作了好的评价。
七、纳米保护(nano-protection)方面应用
树状聚合物在护肤膏中作为一种反应型的组分是很有效的。此应用可以扩展到保护衣服。固定的树状聚合物层可以抗洗和耐环境气候条件变化。有一种称之为“类似树状聚合物”(amphilicdondrimcr)，它一半是树状聚合物，另一半具有末端结构，用以在保护膜中固定活性树状聚合物。
近年来，“一些部门在研究用纳米粒子来监测和防止化学武器袭击。nanospherc公司不久前推出一个系统，可以用来监测生物武器，如炭疽菌。该系统采用美国西北大学开发的金纳米粒子传感器。altair纳米技术公司和西密西根大学联合开发用二氧化钛钠米粒子为基础材料的传感器，可用来监测生物和化学武器。nanosphere材料公司开发氧化镁纳米粒子用于口罩的过滤层，因为它能杀大细菌(包括炭疽杆菌)。深圳新华元具纳米材料公司和nucrgst公司生产银纳米粒子用于抗菌服。nanoBio公司推出一种抗菌液，可以破坏细菌孢子、病毒粒子和霉菌，它的作用是让表面张力发生爆炸性释放，而这种产品对人体组织不起伤害，现在主要用户是美国军事部门。
八、燃料电池方面应用
随着对便携式电子产品电能需求不断增加。要求降低供电元器件的重量和尺寸，由此而开辟广纳米粒子的新市场。
ap材料公司与millennium电池公司合作执行美国军方一份合问。开发纳米级二硼化钛用于高级电池组和其它储能系统。altar公司最近宣布该公司高级固体氧化物燃料电池系列示范试验获得成功，包括联结器、电解质、阴极和阳极等都是由微米和纳米级材料构成。而且，还开发了纳米锂基电池电极材料，其充电和发电率都比当前所用锂离子电池材料快l倍。
有一些公司计划工业生产甲醇基燃料电池，在2004年前后应用于便携式电子设备。在这类电池中，所用催化剂是处在淤浆状态的铂纳米粒子。针对电池应用，Brookhaven国家试验室已制成锂-锡纳米晶体合金，用作高性能电极。用氢化锂与氧化锡反应，前者需过量使反应完全。生产的锂—锡合金中含有剩余氧化铿。重复用氢处理最后生成粒径为20～30nm纳米复合材料，形成稳定金属氢化物的其它元素也可用此法制造纳米复合材料，未来的应用不仅在电池领域，还可以用在催化方面。
高分子复合材料前景篇7
1.1双体复合材料双体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到二维薄膜材料中，粒子在弥散过程中会产生均匀或不均匀两种分布状态，这两种分布状态的复合结构都具有一定的稳定性。均匀和非均匀弥散状态的薄膜基体表现出的层状结构具有明显的差异性，纳米粒子分散混乱的材料的构成层级种类很多，分散有序、均匀的材料层级种类较少。1.2 多体复合材料多体复合材料可以通过工业处理将纳米粒子均匀的分散到三维固体中，纳米粒子会通过外力作用，深入固体组织结构，改变其分子集团的分布情况，进而影响三维固体的物理性能和化学性能。多体复合材料的应用前景非常好，是当今纳米材料科研工作者研究的重点问题。
2纳米复合材料发展趋势分析
2.1纳米复合涂层材料纳米复合涂层材料的化学性质稳定，并且柔韧性好、硬度高、耐腐蚀性强，在工程材料表面涂抹这种防护材料不仅可以防止工程材料的破损，还能增加工程材料的防护功能。随着现代工业技术的发展，复合涂层材料得到了显著发展，单一纳米结构逐渐转变为多层纳米结构。美国著名纳米工程材料研究专家普修斯于2012年成功研制出了复合涂层纳米材料，这类纳米材料的抗氧化性能非常好，可以在高温条件下保持不褪色、不热化。对其材料进行强度检测可发现，该材料的涂层硬度高达20.SGpa，是碳钢强度的35倍。具体工艺流程如下：首先，用激光蒸发法去除钢表面的纳米结构，将金刚石纳米粒子涂抹在钢表面；之后，重复上述工艺步骤，在钢表面上涂抹两层金刚石纳米粒子；最后，在高温条件下对钢表面材料进行挤压复合。经过多次挤压，纳米复合涂层材料就此形成，经过加工，钢材料的硬度提高了23.4倍。2.2 高力学性能材料高力学性能是突出材料的强度、硬度等物理性能，工程材料经过力学改性之后，其物理性质会发生翻天覆地的变化。对原始材料进行改性实验虽然在一定程度可以提高材料的某些力学性能，但这种性能的提升具有很强的局限性，并不能真实的体现出材料的力学极限。经过纳米复合材料改性，高力学性能材料得到了非常显著的研究成果。高力学性能材料发展趋势，主要表现在以下几个方面：（1）高强度合金。采用晶化法可以大大提升纳米复合合金材料的力学性能，对金属进行纳米复合实验，可以将材料转变成复合型纳米金属，如将铝进行纳米复合实验，铝会转化为过度族金属，这种金属结构的延展性和强度非常高。（2）陶瓷增韧。纳米粒径很小，所以纳米粒子很容易就可渗透到细小分子结构中，粘合关联性并不紧密的各分子基团。在陶瓷增韧领域纳米复合材料起到了很好的促进作用，在碳化硅粉末中加入粒径为10μm的碳化硅粗粉，在高温高压条件下进行合成，合成之后碳化硅的物理性质会发生很大的改变，煅烧后的陶瓷材料的柔韧性明显增强了，断裂韧性提高了34.23%。2.3 高分子基纳米复合材料高分子材料近几年在我国工业领域应用十分广泛，高分子材料的物理性能稳定且可塑性好，所以在装饰行业中的发展前景非常广阔。采用纳米复合方式结合高分子基是我国纳米工程材料正在研究探讨的重要课题，目前我国科研专家已初步完成了部分高分子基纳米复合材料的研制工作。具体表现在：将铁和铜粉末按照4:5的比例进行研磨，研磨均匀后用高粒子显微仪器提取铁铜合金粉体，通过显微镜观察可知这种粉体的晶体结构稳定，晶粒间的距离很短。这种粉体和环氧树脂基团进行复合实验可以研制出高强度的金刚石材料，并且其材料还具有很强的静电屏蔽性能。2.4 磁性材料磁性材料是我国工业材料中研究难度最大的课题之一，因为磁性材料的电磁环境不好判断，所以在应用时经常会遇到复合材料因磁性过大导致使用。随着纳米复合材料的研发和投入使用，磁性材料将进入全新的发展阶段。人们在颗粒膜中发现了巨磁阻效应，纳米粒子在空间流动会被周围磁场带入顺磁基体当中，空间中的铜、铁、镍等磁性粒子都会附着在纳米粒子上。经过金属粒子和纳米粒子的复合，颗粒膜材料不仅会拥有强大的电磁感应，还会具有较高的耐热性能。2.5光学材料传统光学材料的综合应用能力很差，其材料的物理性能大多只能满足导电性和导热性，其硬度和稳定性都很差。纳米复合材料诞生之后，人们逐渐找到了纳米粒子的发光原理。不发光的工程材料当减小到纳米粒子大小时，其粒子周围会因光色折射产生一定的光。在可见光范围内这些粒子会不断产生新的光，虽然这些材料的纳米粒子发出的光并不明显，且稳定度也很差，但是科研专家可以从这方面入手，研究纳米复合材料的发光性能。将具有代表性的工程材料作为可发光体，并对其分子结构转化为纳米粒子大小的发光体系，探讨如何提高其发光强度、完善其结构发光性能。由此可见，纳米复合很可能为开拓新型发光材料提供了一个途径。纳米材料的光吸收和微波吸收的特性也是未来光吸收材料和微波吸收材料设计的一个重要依据。
3结语
高分子复合材料前景篇8
组织工程
组织工程技术提供了一种崭新的修复组织和制造器官的手段，发展具有生物相容性和生物活性的生物支架材料是组织工程与骨修复技术需要解决的重要课题之一。以聚吡咯、聚苯胺为代表的导电高分子材料具有电刺激响应性，不但可以存储信息和能量，而且可调控细胞增值和分化，表现出多种智能功能，因此在神经和心肌组织工程中具有潜在的应用前景。目前聚吡咯在组织工程领域已经取得了较好的成果，而针对聚苯胺的研究工作则相对进展较慢，主要原因在于单纯的聚苯胺材料不可降解，长期存在体内会造成炎症反应。因此聚苯胺在体内的生物相容性是组织工程中研究的重点。Li用明胶改性聚苯胺以增强其生物相容性，并在复合材料表面培养小鼠心肌细胞H9c2，发现改性后的复合材料有利于细胞的黏附和增值。molamma等利用电纺丝技术合成聚苯胺/聚乳酸纳米纤维，用于培养神经干细胞，结果显示该复合材料具有神经轴突生长活性，从而定向诱导组织器官的再生修复。Fryczkowski等采用同样的方法合成了聚苯胺/聚羟基丁酸盐纳米纤维，该材料在组织工程中也具有潜在的应用价值。在国内，陈学思课题组利用苯胺五聚体与生物可降解材料制备嵌段共聚物，在无需外加电刺激的条件下能显著促进神经细胞的生长和分化，极大地提高了材料的生物相容性。而且引入的苯胺低聚体在材料中的可降解部分消失之后，通过肾脏排出体外，真正达到达了可吸收生物材料的要求。目前，聚苯胺在电刺激响应性细胞培养和电活性组织工程支架应用方面已经显示出很好的应用前景，这对于未来生物医学技术的发展具有重要的科学意义。
药物释放
高分子复合材料前景篇9
【关键词】智能材料；土木工程；力学特性
1、智能材料类型及特点
智能材料概念在20世纪80年代初被系统地提出，并于80年代末得到前所未有发展空间。随着光纤、压磁、形状记忆合金等智能材料的发展，使其在土木工程领域得到较为广泛地应用。智能材料以其具有的不同功能特点通常可分为两大类，一类为可感知外界或内部刺激强度作用的材料，称为感知材料。另一类为可响应或驱动因外界环境条件或内部状态发生变化的材料，也称为智能驱动材料。智能材料结构具有控制、传感与驱动三个要素，可利用自身感知处理信息，发出指令并执行动作，进而实现结构自我监控、诊断、检测、修复、校正与适应等各种功能。一般情况下，单一功能材料难以具有上述多种功能，这需要组元复合或组装多种材料而构成新的智能材料才能实现。
2、土木工程中智能材料的应用
2.1形状记忆合金的应用
形状记忆合金是具有形状记忆效应的一种智能合金材料，作为新型功能性材料，最主要的优点就是在激发材料的形状记忆效应过程中，材料可以产生高于700兆帕的回复应力及8%左右的回复应变，同时具有较强的能量传输储存能力。该特性的应用能够将材料置于各种结构中，实现结构的自我诊断、增韧、增强与适应控制的应用研究，而且还可以将材料研制为智能型驱动器，在结构变形、损伤、裂缝及振动等方面开展应用研究工作。相变伪弹性与相变滞后性能是形状记忆合金的另一个优点，在加卸载过程中其应力-应变曲线构成环状，表明材料在此过程中能够吸收耗散较多的能量。形状记忆合金具有高达400兆帕的相变回复力，结合该特性能够研制开展形状记忆合金被动耗能控制系统，该系统可实现相变伪弹性性能，可在土木工程结构中用于耗能抗震的被动控制。通常在结构层间或底部安置形状记忆合金被动耗能控制系统，用于实现耗能系统对结构的层间变形的感知，进而起到消耗地震能量的作用。有关研究结果显示，耗能器安装形状记忆合金结构后，耗能器可吸收约为三分之二的地震能量，并显著抑制结构的位移。
2.2压电材料的应用
传统结构中集成压电体，采用压电传感元件对结构的振动模态进行感知，利用其输出结果，采取适宜控制算法对压电体的输入进行确定，以主动控制结构振动的实现，是开展压电类智能结构应用研究的一个较为前沿的领域。很多研究人员在任意复杂激励下，采用压电陶瓷作为加速度传感器与驱动体开展基于压电层合结构的主被动阻尼及主动振动控制等相关问题的研究工作，随着近年来不断发展的压电材料与堆技术，使研究应用压电类智能结构的领域更为广泛。主要应用在土木工程结构的噪声主动控制、静变形控制能、安全评定、健康监测等众多领域都获得良好的控制效果。
2.3光导纤维的应用
光导纤维由外包层与内芯构成，是一种纤维状光通信介质材料，该材料采用先进的信息传输技术起初用于通信传输系统，由于作为信息载体的光子在速度与容量上高于电子，因此得到较为迅速的发展。光子所具有的高并行处理能力与高信息率，潜力在信息容量与处理速度得到充分发挥。光纤材料在监测、传感及信息远距离传输等方面得到应用，将光纤作为传感元件埋入传统混凝土结构中针对结构方面各项指标实现自动监测、诊断、控制、预报及评价等功能，而且将形状记忆合金等驱动元件埋入，有机结合信息处理系统与控制元件，使混凝土结构具有智能功能，进而实现混凝土结构自我诊断与修复。在土木工程结构诊断及主动控制地震响应中，光纤材料一直作为设计传感器的一种比较理想的材料，我国目前也已将其用于检测评定三峡大坝。
2.4压磁材料的应用
在外加磁场作用下，磁流变液悬浮体系的各项流变性能会产生明显的可逆变化。同时在外加场强高于临界值后，磁流变液将迅速从液态转变为固态，在显微镜下能够观察到磁流变液的分散相颗粒在磁场作用下结成沿磁场方向的链状结构。在介于固液体之间可根据磁流变液特点具有的快速、可控及可逆性质，控制流体特性实施时需要较低的能量，因此在智能结构中通常将磁流变液作为动器件的主要材料。在土木工程领域，电视塔、高层建筑、大跨度桥梁等结构中都采用该材料用于实现对地震的半主动控制。此外，磁致伸缩智能材料也在相关研究中日益的得到重要关注。磁致伸缩智能材料具有强烈的磁致伸缩效应，电磁/机械能能够进行逆转换。在智能材料领域中应用前景较为广阔，该材料可用于大功率超声器件、声纳系统、精密定位控制等多个领域。
3、智能材料的发展趋势
在土木工程领域，智能材料的发展趋势集中体现在以下三方面。一是实时监控检测结构状态，在土木结构中集成传感与驱动元件，利用其网络实时监控结构状态，以保证土木工程结构与基础设施的安全，有效降低维修成本。二是形状自适应材料与结构，该结构不仅可承载传递运动，还能检测并改变结构特性，具有较为广阔的应用前景。三是自适应控制减振抗震抗风降噪的结构，在土木工程设计中结构动力响应一直是比较重要的一个问题，尤其是针对桥梁与高层建筑等土木工程结构的抗震抗风问题，研发应用智能材料能够为其提供重要的途径，实现结构的自适应控制。尽管当前的智能材料还存在不同程度的不足之处，但随着有关研究的不断深入，智能材料的性能将得到明显改善。在众多领域中，智能材料都将发挥其潜力，体现出广阔的应用前景，开展的研究包括力学、计算机控制、材料、微电子、人工智能等多个学科技术。
4、结语
综上所述，随着智能材料的广泛应用，同时元件逐渐向小型化、多功能化及高功率化方向发展，在建筑结构中复合控制、传感、驱动系统及耦合/连接元件，建筑结构将发展成为主动式智能建筑结构，对于有效利用太阳能、抵御地震、风振等严重自然灾害影响具有重要作用，为人们工作生活提供更为舒适安全的环境，对于提高土木工程结构建设质量具有十分重要的意义。
参考文献
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高分子复合材料前景篇10
关键词：复合材料性能发展应用
中图分类号：tH132文献标识码：a文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0131-02
复合材料由基体和增强体两种材料组合而成的材料。两种材料在性能上各发挥其优点，从而产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成单一材料，从而扩大复合材料的应用范围。复合材料通常有纤维复合材料、夹层复合材料、细粒复合材料、混杂复合材料以及为满足航空航天等尖端技术所研制的先进复合材料。
早在远古时期，我国祖先就以麻、稻草及木料等材料制做兵器，这些早期兵器的制作材料即为我国早期的复合材料。复合材料在新中国的发展历程以十一届三中全会为界可分为以下两个阶段：在十一届三中全会之前，致力以国防军工；之后，我国生产社会化。因复合材料比重小、比强度大、加工成型较方便，比模量较大，在我国各行业领域中得到广泛的应用，主要应用于汽车、航空航天、电子电气、建筑等领域，在近几年更是得到了迅猛发展。
随着我国科技的发展，复合材料相关技术不断进步，各生产厂家的制造能力也都有很大的提高，使复合材料的价格大大降低，但其强度仍无法和金属的强度相比。因此，在此基础上又研发出碳纤维、硼纤维等增强复合材料，使的高分子复合材料家族更加齐备，已作为众多产业的必备材料。
1复合材料的主要应用领域
1.1航空航天领域
因复合材料热稳定性好，比强度与比刚度较高等特点，可用其制造飞机的机翼和前机身的卫星天线以及这些部件的支撑结构；另外，很多其他的航空用零部件结构都用复合材料制造。
1.2汽车工业
复合材料特殊的振动阻尼特性，可以减振和降低噪音，另外，复合材料具有优良的抗疲劳特性，且损伤后极易修复修理，生产时便于整体成形，因此常用其制造汽车车身及其受力构件与传动轴、汽车发动机架及其内部结构件。由于汽车制造满足力学要求的前提下越轻越好，使得新型复合材料将被广泛应用到汽车制造业中。
1.3医学领域
复合材料家族中的碳纤维，具有不吸收X射线的特性以及优良的力学性能，通常用碳纤维制造医用X光机及矫形支架等。同时，碳纤维还具有血液与生物组织相容性，因此，碳纤维在生物环境下稳定性较好，可用于生物医学材料及制造体育运动器件等。
1.4化工、纺织和机械制造领域
因碳纤维具有良好的耐腐蚀性，由碳纤维与树脂基体复合而成的复合材料可用于制造纺织机、复印机、造纸机、精密仪器及各类化工设备等。
2复合材料的发展和应用
2.1树脂基复合材料的增强材料
树脂基复合材料用增强材料通常包括以下几种。
2.1.1玻璃纤维
高性能复合材料的玻璃纤维目前主要有高强度、高硅氧及石英玻璃纤维等。高强度玻璃纤维因具有较高的性价比，近几年得到较快的增长速度。其不仅在军用方面得到较好的应用，而且在民用产品如防弹服与头盔、高压压力容器及各类耐高温制品与体育用品等也有较广泛的应用。高硅氧和石英玻璃纤维具有耐高温特性，是较理想的耐火材料，主要应用为火箭与导弹的防热材料。
2.1.2碳纤维
碳纤维具有上述一系列优点，在航空航天领域及运动器具和体育用品领域得到广泛的应用。我国生产的碳纤维因其性能不太稳定，性价比较低，与世界先进水平还存在差距。
2.1.3超高分子量聚乙烯纤维
超高分子量聚乙烯纤维的抗蚀性与抗老化性较高，并具有良好的耐海水腐蚀性和高频声纳透过性。在军事领域及汽车、医疗器械、船舶、体育器材等领域具有较好的应用前景。
2.1.4芳纶纤维
芳纶纤维发热比强度及比模量都很高，已被广泛应用在汽车及航空航天领域的复合材料零部件、耐热运输带及体育器材等领域。
2.1.5热固性树脂基复合材料
热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂与增强材料制成的复合材料。乙烯基酯树脂为一种新型热固性树脂，其具有耐腐蚀与耐溶剂性的特点，机械强度高且延伸率较大，乙烯基酯树脂与塑料、金属及混凝土等材料的粘结性很好，且耐老化，耐疲劳，且固化收缩率低。广泛应用于容器、贮罐及管道等制作中。
2.2热塑性树脂基复合材料
热塑性树脂基复合材料常用的主要有以下三种：玻璃纤维毡增强型热塑性复合材料、长纤维增强粒料与连续纤维增强预浸带。该类复合材料因可回收利用具有较好的应用前景。我国生产的热塑性树脂基复合材料基体材料主要采用pp、pa，而增强材料则以玻璃纤维为主，也有少量采用碳纤维做增强材料。
高性能热塑性树脂基复合材料基体以pp、pa为主。以其生产的产品主要有管件、阀门、电器、轴承与汽车零件、模压制品、座椅及汽车踏板等。
云母复合材料因具有高刚性，低收缩率、低密度、低挠曲性及较低的价格。广泛应用于制作各类仪表盘，护栏护罩等零部件，同时，云母复合材料具备阻尼性与屏蔽性，用其可制作音响零件与蓄电池箱等。
3复合材料在我国发展的特点
复合材料在我国发展潜力很大，有以下特点。
3.1复合材料有待创新
随着我国对复合材料的重视，近几年复合材料在我国各行业的应用有较大的发展，但与发达国家相比仍然差距较大。在技术、工艺及产品发展与应用方面仍需大力创新，具体应在以下几个方面做进一步的发展与创新，如树脂基体、增强材料、生产工艺与产品应用方面。
3.2玻璃纤维的结构需调整
玻璃纤维在我国主要是用做增强基材，成本在全球市场上具有优势，但品种规格和质量方面却与先进国家差距较大，须不断改进与发展。
3.3聚丙烯腈基纤维的发展
虽然我国碳纤维工业发展缓慢，但聚丙烯腈基纤维仍有发展的必要和空间。
3.4需要进一步开发能源与交通用复合材料市场
能源相关方面，要大力开发清洁与可再生能源用复合材料；同时要着眼开发应用于汽车、城市轨道交通、民航客机及船艇等行业的复合材料。
3.5加大纤维复合材料基础设施应用
复合材料因具有其它材料无法比拟的优点，近年来其在房屋、道路与桥梁的基础应用发展迅速，尤其在隧道工程、桥梁、房屋等基础设施的修补与加固中应用前景良好。
3.6复合材料综合处理与再生技术需大力发展
我国应着重发展物理回收、化学回收和能量回收技术。在大飞机开发领域，扩大飞机用复合材料的使用比例；加大复合材料在民用方面的应用；大力发展特殊环境用复合材料，如需经受温度变化、海水腐蚀、压力和冲击的材料；同时要引入纳米材料与多功能材料及结构。
4复合材料在我国的发展瓶颈
复合材料与金属材料、陶瓷材料及聚合物材料并称四大材料体系，目前中国复合新材料发展主要有以下三大瓶颈。
（1）因我国复合材料复合化成本太高，使得复合材料的扩大应用受到严重的制约。
（2）我国复合材料用原材料基础较差。
（3）我国复合材料的设计理论落后。复合材料的基础原材料及复合材料的增强材料所用的碳纤维工业化进展都很慢。这大大制约了复合材料的发展。复合材料的工艺比较复杂，发展高效的设计理论是提高复合材料应用前景的重要手段。
参考文献
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