纳米材料研究现状

纳米材料研究现状（推荐8篇）

纳米材料研究现状 篇1

摘要：金属材料的表面纳米化处理是近几年表面强化方法研究的热点之一。这种技术将纳米晶体材料的优异性能与传统工程金属材料相结合，在工业应用上具有广阔的应用前景。通过对表面纳米化的基本原理、制备方法、结构特征和功能特性的综述 ,提出要实现这种新技术的工业应用需要解决的问题，如影响因素，表面纳米化形成动力学等。

关键词：表面纳米化；金属材料；研究现状

1、介绍

表面工程是21世纪工业发展的关键技术之一，它是先进制造技术的重要组成部分，同时又可为先进制造技术的发展提供技术支撑。表面工程，是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态等，以获得所需要表面性能的系统工程。表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，赋予零件耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能。这层表面材料与部件的整体材料相比，厚度薄、面积小，但却承担着工作部件的主要功能[1-3]。

从19世纪80年代表面工程的诞生到现在，经历了三个发展阶段，第一代表面工程是指传统的单一表面工程技术，包括热喷涂、电刷镀、、激光熔覆、PVD(物理气相沉积)技术、CVD(化学气相沉积)技术以及激光束、离子束、电子束三束表面改性等[4-5]。第二代表面工程又称复合表面工程，是指将两种或多种传统的表面技术复合应用，起到“1+l>2”的协同效果[6]。例如，热喷涂与激光(或电子束)重熔的复合，热喷涂与电刷镀的复合，化学热处理与电镀的复合，多层薄膜技术的复合等。第三代表面工程即纳米表面工程，是指纳米材料和纳米技术有机地与传统表面工程的结合与应用。

纳米表面工程是以纳米材料和其他低维非平衡材料为基础，通过特定的加工技术或手段，对固体表面进行强化、改性、超精细加工或赋予表面新功能的系统工程。简言之，纳米表面工程就是将纳米材料和纳米技术与表面工程交叉、复合、综合并开发应用[7-9]。

在服役环境下，金属材料的失效多始于表面，因此只要在材料上制备出一定厚度的纳米结构表层，即实现表面纳米化，就可以通过表面组织和性能的优化提高材料的整体性能和服役行为。与其它纳米材料制备方法相比，表面纳米化技术

和表面纳米化材料有许多独特之处:①表面纳米化采用常规表面机械处理方法(或对其进行改进)即可实现，且对所有金属材料均具有普适性，在工业上应用不存在明显的技术障碍；②表面纳米化在明显提高材料表面和整体的力学性能及化学性能的同时，不损害材料的韧性，从而有效地解决了纳米材料强度升高与韧性明显下降之间的矛盾；③材料高性能纳米结构表层与基体之间的结构和性能均呈梯度变化，二者之间不存在明显的界面，因此在使用过程中不会因为温度和应力等的变化而发生剥层和分离等；④表面纳米化在材料表面产生的高体积分数界面为扩散提供了理想的通道，能大幅度地降低化学处理的温度和时间，解决了低温化学处理这一技术“瓶颈”，使得精密零部件的化学处理成为可能；⑤表面纳米化可以制各出表面为纳米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度结构，这种结构反映出材料通过塑性变形由粗晶逐渐演变成纳米晶的过程，据此可以探索出形变诱发的纳米化机理，并可以排除制备条件(包括方法和参数)和材料内部缺陷(如空隙、裂纹和污染等)的影响，在一块样品上研究宽尺寸范围内(从微米到纳米量级)的组织与性能的关系[11]。

2、表面纳米化的制备方法及基本原理

在金属材料表面获得纳米结构表层的主要途径有三种[12]：表面涂覆或沉积、表面自身纳米化、混合纳米化。如图 1 所示，以下分别作以介绍。

2.1表面面涂层或沉积

首先制备出具有纳米尺度的颗粒，再将这些颗粒固结在材料的表面，在材料上形成一个与基体化学成分相同(或不同)的纳米结构表层。这种材料的主要特征是：纳米结构表层内的晶粒大小比较均匀，表层与基体之间存在着明显的界面，材料的外形尺寸与处理前相比有所增加，图 1(a)。

3对表面纳米化的展望

近些年来，已经有文献报道了关于在不同金属表面上成功制备表面纳米层及对表面纳米层组织结构的研究，所研究的金属材料包括纯铁[7]、不锈钢[12](如:AISI304、316L、OCrl8NigTi等)、低碳钢(如:SM400、55400等)、低合金钢(如:16MnR等)、高锰钢[15]、中碳钢及中碳低合金钢(如:40Cr等)以及铝合金、工业纯钦等有色合金[16-18]。研究表明，材料表面纳米化后性能得到极大的提高，如强度、硬度、耐磨性以及防腐性能等。此外，材料表面纳米化后，氮化过程中氮化速率高，氮化温度明显降低等。

表面纳米化为将纳米技术与常规金属材料的结合提供了切实可行的途径，这种表面被赋予独特的结构和良好性能的新材料在工业上有着巨大开发应用潜力。它既着眼于目前的科学技术水平，又面向实际工程应用，因此有可能为利用纳米技术明显地提高传统工程金属材料的性能和使用寿命提供一条切实可行的途径。目前表面纳米化的研究还处于起步阶段，要想实现这种新技术的工业应用，需要解决以下问题：①加工工艺、参数及材料的组织、结构和性能对纳米化的影响；②表面纳米化的微观机制及形成动力学；③纳米结构表层的组织与性能的关系；④纳米结构表层的热稳定性与化学性能。

参考文献

[1]中国表面工程编辑部，徐滨士院士谈纳米表面工程 [J].中国表面工程 ,2002 ,(2): 47.[2]吕德隆.表面工程技术的发展与应用 [J].国外金属热处理 ,2002 ,(5): 132 15.[3]欧忠文，徐滨士，马世宁，等.纳米材料在表面工程中应用的研究进展[J ].中国表面工程 ,2000 ,(2): 529.[4]李 瑛，王福会，等.表面纳米化对金属材料电化学腐蚀行为的影响[J ].腐蚀与防护 ,2003 ,(1).[5]杨邦朝，陈金菊，韩丽坤，等.纳米技术在表面处理中的应用[J ].表面技术 ,2003 ,(3): 60 2 61.[6]张聪慧 ,刘研蕊 , 兰新哲 , 等.钛合金表面高能喷丸纳米化后的组织与性能[J ].热加工工艺 , 2006 ,(1): 528.[7] N.R.Tao, Z.B.Wang.An investigation of surface nanocrystallization mechanism in Fe induced by surface mechanical attrition treatment[J].Acta Materialia 50(2002)4603–4616

纳米材料研究现状 篇2

关键词：泡沫铝,孔结构,电磁屏蔽,隔热

0 引言

泡沫铝是一种由铝或铝合金基体与气孔 (闭孔或通孔) 复合而成的新型轻质功能-结构一体化材料, 特殊的结构决定了其轻质性、高孔隙率、高比表面积等特点, 以及许多致密金属所不具有的优良特性, 如很强的能量吸收性、抗冲击性、高比强度、电磁屏蔽、吸声性能、高阻尼性、低热 (电) 导率等[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]。泡沫铝的性能主要取决于孔隙率、孔径、通孔率、孔结构类型、比表面积等孔结构参数及金属基体。

与致密金属材料相比, 泡沫铝既可作为功能材料应用, 也可作为结构材料应用, 而通常情况下它兼有功能和结构双重作用, 而且经久耐用, 易于回收再利用, 使其在工业、军事、航空航天及建筑等领域具有巨大的应用前景。

1 泡沫铝作为结构材料的应用

泡沫铝内部存在大量孔隙, 使其具有质轻及比强度高等特性。泡沫铝是较理想的轻质复合夹层板或夹芯管的填充材料, 用作三明治复合板的填充物, 不仅质轻, 而且强度和刚度较高, 泡沫铝填充物可有效改善复合板材在静态和动态载荷下的变形模式, 使其抗弯强度、抗压强度、刚度及吸能等性能都大幅度提高。与传统蜂窝夹层材料相比, 泡沫铝夹层材料的性能更高、成形性更好, 克服了蜂窝夹层材料各向异性的缺点, 采用泡沫铝夹层材料替代昂贵的蜂窝夹层材料, 可以在获得更高性能的同时大幅度降低成本。

用三明治泡沫铝夹层材料制造的某些汽车零件的质量只有原钢件质量的1/2, 而其比刚度却为钢件的10倍, 保温绝热性能比实体铝高95%, 因此, 泡沫铝将会成为重要的汽车材料, 为我国汽车工业的发展创造更加有利的条件[6]。在航空航天领域, 波音公司已经在尝试用泡沫钛和泡沫铝夹层材料制成直升飞机的尾架, 这种夹层材料可以制成弯曲甚至三维的形状, 使其在航空航天技术中具有很好的应用前景。在建筑行业, 泡沫铝或其它泡沫金属可以制成轻、硬、耐火的元件、栏杆或支撑体, 例如现代化电梯高频高速的加速和减速, 特别需要同时具备吸能和承载特性的轻质泡沫金属材料来降低能耗[6]。

2 泡沫铝作为功能材料的应用

2.1 吸能材料及减震材料

泡沫铝的应力-应变压缩过程共分为3个阶段:弹性变形阶段、塑性平台阶段、致密化阶段 (如图1所示) 。泡沫铝在压缩载荷的作用下, 首先进入弹性变形阶段, 此时泡沫铝内部孔壁发生可恢复的弹性形变;当载荷 (应力) 达到泡沫铝的屈服强度后, 泡沫铝进入塑性变形阶段, 材料内部孔隙因塑性屈服、蠕变等而变形, 最后逐层塌陷, 当孔隙完全塌陷, 相对的孔壁接触时, 泡沫铝变形进入了致密化阶段, 进一步的应变使泡沫铝更加致密化, 此时应力迅速上升。由于泡沫铝等多孔金属具有这种独特的压缩形变行为, 受到外界的冲击载荷时很容易发生变形, 而且可保持较长时间的变形区 (塑性平台区, 图1) , 因而在压缩过程中大量的功会转化为泡沫铝胞孔的变形、塌陷、破裂以及相互摩擦等形式的能量而损耗, 所以泡沫铝能够吸收大量的外界冲击能量。

泡沫铝具有很高的阻尼特性, 纯铝泡沫阻尼值约为铝的5~10倍。目前的研究已经证明, 泡沫铝的阻尼性能随其孔隙率升高、孔径减小及载荷应变振幅增大而提高。关于泡沫铝的阻尼及耗能机制, 刘长松等研究表明, 在交变应力的作用下, 泡沫铝内部孔洞应力、应变分布不均匀, 导致孔洞发生不均匀的膨胀、压缩或剪切变形, 从而使外加应变能转变为热能而被消耗;J.Banhart等[11]则认为, 当外加应力作用于泡沫铝时, 孔洞边缘的应力状态可能从正应力转变为剪切应力, 剪切应变引起粘滞性流动, 这种粘滞性流动通过分子振动或位错运动耗散为热能。

利用泡沫铝良好的能量吸收及阻尼性能, 可将其制作成优良的能量吸收材料及减震材料, 例如汽车的保险杠、宇宙飞船的起落架、升降机、传送器安全垫及高速磨床防护罩吸能内衬等。将泡沫铝充入中空钢材或铝材外壳中, 使用在汽车的防撞壳、防撞管、保险杠和底盘之间的吸能元件上, 不仅能使这些部件在负载期间具备良好的变形行为, 极大地提高吸能速度, 而且有助于减轻车体质量、缩短防撞壳长度、减小防撞壳体积。汽车的发动机和另外一些部件可用泡沫金属制造或增强, 可以同时获得较高的刚性和较轻的质量[6]。在航空航天领域, 泡沫铝可用于制作能量吸收材料, 如返回舱、登月舱的缓冲材料。

2.2 吸声材料

泡沫铝特殊的孔结构使其具有良好的吸声性能。当声波从泡沫铝孔隙中穿过时, 孔内的空气随着噪声的作用发生周期性的振动, 与孔壁产生摩擦, 声能转换为摩擦热能, 同时孔洞内的空气在声波的作用下发生体积挤压或体积膨胀形变, 将声能转换为热能, 因为泡沫铝是热的良导体, 所以散热很快, 这一过程是不可逆的热转换, 对泡沫铝的吸声起重要作用;声波与孔壁之间会发生非弹性碰撞, 也能消耗部分声能, 特别是在高频率时, 非弹性碰撞吸声更多。何德坪研究组及王录才、王应武等对开孔泡沫铝吸声性能与孔隙率、孔径及试样厚度的关系进行了研究, 得出泡沫铝的吸声性能随着孔隙率的提高、孔径的减小、样品厚度的增加及声频的升高而提高。

吸声材料是泡沫铝的众多应用之一。泡沫铝能承受一定的压力, 且具有加工性能好、不怕潮、易清洗、耐高温、阻燃、不会释放有毒气体、无污染、易回收等优点, 集结构、功能于一体, 能制成各种形式的吸声材料。传统的吸声材料, 如玻璃棉、石棉等纤维材料, 高分子泡沫材料以及烧结陶瓷材料等变形性差, 且吸水后吸声性能下降, 故不适合在室外使用, 而陶瓷材料的抗冲击性能差。因此, 从综合性能考虑, 泡沫铝是替代传统吸声材料的最佳选择, 可广泛用于无线电录音室、建筑及自动办公设备等, 既可作外表装饰, 又兼作吸声材料。

泡沫铝合金消声减震性能良好, 可用作汽车、火车等减震、消声的阻尼材料, 而且可解决轨道交通的加速减重导致震动和噪音增加的矛盾[6]。据报道, 日本已经用泡沫金属取代传统材料生产列车的发电室, 使噪声由105dB降至55dB。在高架桥上用泡沫铝等金属泡沫制成吸声障壁使之减重70%, 并使环境噪声下降到20dB左右。泡沫铝对频率大于800Hz的噪声有很强的消声能力, 因此它还可用于空压机的消声器材、公路的防声壁、机械防声屏、音响室、工厂防声墙以及其它需要降低噪声的场合。在建筑行业, 泡沫铝可以用作室内外装修材料与天花板材料, 既轻便美观, 又能防火、消声。

2.3 电磁屏蔽材料

研究表明, 泡沫铝具有良好的电磁屏蔽性能。泡沫铝的电磁屏蔽性能与频率有关, 高频磁场通过泡沫铝时会产生感应电势从而形成感应涡流, 与原磁场反向, 形成涡流磁场的抵消作用, 从而起到电磁屏蔽作用, 屏蔽效果远优越于导电性涂料及导电性材料。泡沫铝用作电磁屏蔽材料, 能够降低80%以上的电磁干扰, 其屏蔽性能远比纯铁、含铜粉涂料等材料优越, 特别是在电磁波高频区有更好的屏蔽性, 在0.015kHz~1.5GHz的频率范围内的电磁屏蔽性能可达75dB以上[10], 故可以用来建造电子装备室, 制作电子设备及电磁兼容器件、电子仪器屏蔽材料等。与其它电磁屏蔽材料相比, 泡沫铝同时具有质轻、吸声、耐高温、热导率低、阻尼性良好、可成型复杂器件等优点。

2.4 热交换材料及隔热材料

泡沫铝内部大量的孔隙使其导热系数比铝基体低得多, 但与通常的泡沫塑料相比却高得多。凤仪等[11]、Ashby M.F.等[12]的研究表明, 泡沫铝材料的导热系数由固体传导、气体传导、孔洞对流和孔洞辐射共同作用决定, 其值介于金属材料与隔热材料之间, 并随孔隙率的增加而减小, 其热传导性能受泡沫铝的孔结构及传热条件等影响。闭孔泡沫铝内部气孔充满了传热能力很小的气体, 使其传热能力比实体材料小得多。通孔泡沫铝具有的大比表面积、高孔隙率、广阔的热量扩散空间及高的孔壁传热性, 赋予其良好的热交换性能。

在自然对流的条件下, 可通过气体或液体在通孔泡沫铝等泡沫金属孔隙中的流动与其孔壁之间进行热交换, 因而通孔泡沫铝是很好的热交换材料或散热材料, 并且在一定范围内增大孔径、孔隙率均有利于提高其对流换热能力。由于具备良好的流体传输动力, 通孔泡沫金属的散热性能甚至能达到其致密基体的导热性能, 采用这种泡沫金属可增强航空设备的热交换器、能源动力用紧凑式散热片以及空气冷却用冷凝塔等设备的热交换能力[10]。例如飞机上使用的消冰装置和防冻装置, 将通孔泡沫铝板装在机翼前面, 将加热的气体或防冻剂从泡沫铝板中喷出即可达到消冰的目的。

泡沫金属也是很好的隔热材料。当火焰通过孔隙管道时将与泡沫金属材料产生热交换, 燃烧物的热量通过孔壁消耗, 从而使火焰熄灭。

2.5 过滤材料

泡沫铝等泡沫金属具有优良的渗透性能, 是一种很好的过滤材料[1]。泡沫金属的孔道对流体介质中固体粒子有阻留和捕集作用, 气体或液体通过泡沫金属后能得到过滤与分离, 从而达到介质的净化或分离作用, 多孔金属过滤器可用于从石油、汽油、致冷剂、聚合物熔体和悬浮液等, 以及空气和其它气流中滤掉固体颗粒[13]。泡沫金属材料也可用作分离媒介, 如从水中分离油或从冷冻剂中分离水。在生物化学领域, 泡沫金属可用作肾器中渗透膜的支撑体, 该原理也可用在取决于渗透或反向渗透作用的过程中, 如流出物处理中的脱盐和脱氢过程[6,14]。

2.6 其它应用

在化学工业中, 泡沫铝等泡沫金属因具有大的表面积, 可作为催化剂的载体, 增加催化剂与反应气体或液体的接触面积, 其性能远比陶瓷催化剂载体优越[15]。另外, 通孔泡沫铝大的孔隙率使其可以作为反应物进行化学反应的容器。

通孔泡沫金属具有一定的支撑能力、大的比表面积, 这提供了广阔的界面电荷传递空间, 而且它的导电性能良好, 因此是一种优良的电极材料[16], 适用于各种蓄电池、燃料电池、空气电池和太阳能电池。

泡沫铝除了具有以上特殊性能外, 还具有耐腐蚀、耐潮湿及耐老化等优异的性能特点, 因此泡沫铝除了适用于常规环境外, 还可用于露天、高温、潮湿等恶劣环境。

3 结束语

泡沫铝性能优异, 应用范围广, 在工业、航空航天、环保、建筑等众多行业具有很好的应用开发前景和潜力。

保温隔热材料及其应用现状研究 篇3

【摘要】随着保温隔热材料的不断发展，目前拥有的种类越来越多，按照通常使用的材料质地划分法，可分为无机保温隔热材料和有机保温隔热材料两大类，过去单一的保温隔热材料己经不能满足现在的使用需要，于是更多环保型、复合型保温材料逐渐进入市场，并且受到了广泛关注和开发利用。目前常用的有无机纤维保温隔热材料、有机纤维类保温板和复合型保温隔热材料。

【关键词】保温隔热材料；应用现状

【Abstract】With the development of thermal insulation materials， currently we have more and more types， according to the texture of the material division method commonly used insulation materials can be divided into inorganic and organic insulation materials into two categories， the last single insulation insulation materials already unable to meet the current need to use， so more environmentally friendly， composite insulation material gradually into the market， and has been widespread concern and exploitation. Currently there are inorganic fiber insulation materials， organic fiber insulation board insulation and composite materials.

【Key words】Application status；Insulation material

1. 前言

（1）保温隔热材料是指对热流具有显著阻抗性的材料或材料复合体，其导热系数一般应小0.174W/（m-K），表观密度应小于1000Kg/m3。在建筑物中，保温材料主要作用是使围护结构在冬季保持室内一定温度的能力，传热过程常按稳定传热考虑，并以传热系数大小或热阻大小来评价。隔热材料主要作用是使围护结构在夏季隔离室外高温和热辐射的影响，使室内保持一定温度，传热过程按24小时为一个周期的周期性传热来考虑，以夏季室外计算温度条件（较热天气情况）下围护结构内表面最高温度值来评价。保温隔热材料也正朝着高效、节能、隔热、防水和厚度小等方向发展，因此新型保温隔热材料不仅要符合结构保温节能技术，对材料的使用也更要有针对性、规范性，根据标准规范以及国家的相关文件要求进行设计、施工，始终把提高保温效率及降低材料成本作为我们努力的方向。对于不同地区和建筑的不同部位，选用适当的保温隔热材料是设计和建造节能建筑的重要方面，一般情况下，可按以下几个方面来进行比较和选择：保温材料的导热系数必须要比较小；保温材料的化学稳定性要良好；保温隔热材料要具有一定的强度；保温隔热材料要有足够的使用寿命，与主体结构的使用寿命相适宜，以免后期维修浪费物力、人力和财力；每单位体积的保温隔热材料要与其使用功能相匹配，可以根据其功能价格即单位热阻价格来评估其价格；保温隔热材料的吸水率应很小；保温材料的施工性要好等。

（2）我国在保温和隔热材料的研究、生产和应用方面取得了很大进展，随着新型保温隔热材料的种类越来越多，在建筑节能方面的应用也越来越受到关注和重视。但长期以来，城乡经济水平差距较大，我国农村地区经济发展滞后，在节能方面，农民意识淡薄，使得新型保温隔热材料在农村地区应用发展的比较缓慢。很多时候，农民依然选择传统的落后保温做法，利用原生态的苇席、秸秆、草泥等材料，也有节能意识强一些的村民使用炉渣、矿渣，铺设在屋面上，作为屋面保温层，墙体大多仍然采用传统的烧制粘土红砖，而很少采用具有保温隔热作用的空心砌块等。近几年随着经济的发展，人民生活水平的提高，农民在建造新房的时候片面追求外观美、面积大，只是改变墙体、瓦材、窗户等房屋的表面材料，却忽视了保温隔热材料的重要性，只能通过增设采暖设备来改善房间的热舒适性，使得住宅耗能增加，农民的经济负担加重，同时也浪费了大量的能源。

2. 有机保温隔热材料

（1）常用有机保温隔热材料。建筑中常用的有机保温隔热材料主要有模塑聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、挤塑聚苯乙烯泡沫材料（XPS），聚氨酯（PU）和酚醛泡沫（PF）等。有机保温隔热材料在建筑工程中的使用主要是对外墙和屋面保温，以聚苯板和聚氨酯硬泡薄抹灰保温体系为主，其做法也在不断改进和完善，在推广中取得了良好的效果，但是仍然存在易出现裂缝、安全性和耐久性差等问题。聚苯板和聚氨酯发泡等有机保温隔热材料均属于可燃易燃材料，不耐高温，在100℃左右时就软化；再者，有机化合物燃烧时会产生大量的有毒烟气，这是导致火灾中人员伤亡的最直接的原因。此种保温材料耐久性差，主要体现在固有的易老化、易粉化的特点，一般使用年限为20～30年，而我国一般住宅建筑的设计寿命在50年以上，两者寿命的不匹配导致了在使用中途需大量维修或重新更换。

（2）绿色环保型保温隔热材料——秸秆建筑材料。秸秆是作为一种可再生资源，取材方便，成本低廉，是性能优良的绿色环保型材料。秸秆建筑材料还有以下特性：成分接近于木材木质素、纤维素和戊聚糖的含量是影响板材强度的主要因素；韧性高；保温隔热性好；防潮性好等特点。秸秆作为一种可再生资源，取材方便，成本低廉，是性能优良的绿色环保型材料。秸秆本身属于一种易燃材料，但是经过高密度压实和抹灰以后，属于防火性能良好的建筑墙体材料秸秆复合板是以农作物秸秆为原料，通过喷蒸和真空平压工艺制成的厚度为80～100mm板材，集中了塑料和木材的优点，具有较强的抗水性能，防霉不易腐蚀，抗老化，还具有一定的绝缘性和阻燃性，且保留秸秆中空结构的轻质内衬保温材料，再在两表面覆以木质、无机或有机材料，构成的复合墙板。随着秸秆板产业的不断发展，这种环保型板材己经开始在国内建筑和产品设计中活跃。秸秆复合板是符合节能要求、保温、轻质、高强、隔音的新型保温墙体。将秸秆复合板用在村镇建设中，既可以保留了村镇的特色，又取材方便、施工简单。而且，制作这种板材不使用甲醛，对人体健康和保护环境都有益，以秸秆取代木材制作板材，还可以减少木材砍伐量，更好的保护森林和耕地，促进可持续发展。

3. 无机保温隔热材料

3.1无机保温隔热材料一般可分为三类：岩棉、玻璃棉等无机保温纤维及其制品；自保温墙体的块体材料，如泡沫混凝土砌块、加气混凝土砌块、复合自保温砌块、硅藻土制品等；添加保温骨料的保温砂浆，如玻化微珠保温砂浆等。无机保温材料的主要优点在于：不易燃烧，防火性能良好；不易变形；抗老化，化学性能比较稳定，使用寿命长；一般用废料或废渣制成，不使用有机资源，有利于生态环保；与墙基层和抹灰层容易结合，安全稳固性好等。

3.2但是不同种类的无机保温隔热材料在实际工程应用中也存在不同的问题，以其中常用的几种为例进行说明：

（1）岩棉板。优点：A级不燃，保温隔热性能非常好、施工技术成熟、防火性能好。缺点：吸水率高。

（2）泡沫混凝土砌块及加气混凝土砌块等。优点：多孔、轻质、隔声等。缺点：强度较低，在承重性能方面不如其他墙体；易受空气湿度影响，干缩值较大；不易于砂浆层勃结，导致粉刷层常出现空鼓、开裂等现象；其保温隔热性能不如有机保温材料。

（3）玻化微珠保温砂浆。优点：防火性能好；不易变形；不易老化，化学性能稳定；与墙体基层容易结合，安全性能好；可回收利用。缺点：容重较大、保温节能性差。

隐身材料的发展现状及研究进展 篇4

隐身材料的研究现状及发展趋势

摘要：介绍了隐身材料的分类，以及隐身材料的研究现状。主要介绍了微波隐身材料，红外隐身材料和激光隐身材料的特点和研究现状。在此基础上在此基础上，介绍了纳米隐身材料和红外、雷达的兼容隐身材料，并指出多频谱兼容隐身是未来隐身材料发展的趋势。

关键词：隐身技术，吸波材料，发展趋势，多频兼容隐身

随着电子科技的迅速发展，雷达，毫米波，红外，激光，声波等探测技术趋于成熟，使得未来战场上武器系统特别是一些大型的作战武器，如飞机、坦克、导弹、舰艇等所面临的威胁日益增加。为了提高在战场上的生存能力、防御能力和攻击能力的隐身技术普遍受到了世界各国的高度重视[1]。隐身技术的发展关键在于隐身材料技术的发展。现代化的战争对吸波材料的性能提出了越来越高的要求，一般传统意义的吸波材料已经很难满足薄、轻、宽、强的综合要求，各国都在积极开发新型的吸波材料。

通常说的隐身技术是指在一定探测环境中控制、降低各种武器装备的特征信号，使其在一定范围内难以被发现、识别和攻击的技术。隐身技术作为一项高技术，与激光武器，巡航导弹被称为军事科学史最新的三大技术成就，成为现代军事研究的关键技术。隐身技术一般可分为微波隐身技术，红外隐身技术，声隐身技术和激光隐身技术。隐身材料是隐身技术的重要组成部分，它的发展在很大程度上决定了隐身技术的发展。

1.隐身材料的分类

隐身材料的分类方法有很多种，相应于隐身技术的分类，可分为微波隐身材料，红外隐身材料，声隐身材料，激光隐身材料和多功能隐身材料。由于雷达的工作波段大部分在微波段（1m-1mm），因此该技术称为微波隐身技术[1]。1.1 微波隐身材料

雷达是探测武器特别是飞行器的最可靠地方法，它是利用电磁波发现目标并测定其位置的设备。吸收雷达波的材料称为雷达吸波材料，简称吸波材料[2]。吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其它形式的能量而耗散掉的一类材料。它的工作原理与材料的电磁特性有关。该材料一般应具备两个特

功能材料学

性，即波阻抗匹配性和衰减特性。波阻抗匹配特性即入射电磁波在材料介质表面的反射系数最小，从而尽可能的从表面进人介质内部；衰减特性指进入材料内部的电磁波被迅速吸收。损耗大小，可用电损耗因子和磁损耗因子来表征[3]。对于单一组元的吸收体，阻抗匹配和强吸收之间存在矛盾，有必要进行材料多元复合，以便调节电磁参数，使它尽可能在匹配条件下，提高吸收损耗能力。

吸波材料可分为传统吸波材料和新型吸波材料。传统吸波材料以强吸收为主要目标，常用的材料有铁氧体、金属微粉、钛酸钡、碳化硅、石墨、导电纤维等[4]。它们通常都存在吸收频带窄、密度大等缺点。新型吸波材料包括纳米材料、多晶铁纤维、“手征”材料、导电高聚物及电路模拟吸波材料等，要求满足“薄、宽、轻、强”等特点，即厚度薄，吸收频带宽，重量轻，力学性能强。

吸波材料还可以可分为导电损耗型、介电损耗型和磁损耗型三类[5]。（1）当导电型吸波材料受到外界磁场感应时，会在导体内产生感应电流，感应电流又产生与外界磁场方向相反的磁场，从而与外界磁场相抵消，达到对外界电磁场的屏蔽作用。非磁性金属粉末、石墨和导电高分子等属于导电损耗型；（2）碳化硅、钛酸钡等属于介电损耗型吸波剂，其机理主要是介质的极化弛豫损耗；（3）铁氧体、铁磁性金属粉等属于磁损耗型，它们主要是通过磁滞损耗、铁磁共振和涡流损耗等机制大量吸收电磁波的能量，并将电磁能转化为热能来达到吸波效果。

按工艺方法可分为涂覆型和结构性。前者是将吸收剂与粘结剂混合后涂敷于目标表面形成吸波涂层，是一种吸波的高分子复合涂料。这种涂料具有反射率低，响应频带宽，轻且薄等特点。后者具有承载和吸收雷达波的双重功能，通常是将吸收剂分散在层状结构材料中，或是透波性能好、强度高的高聚物复合材料(如玻璃钢，芳纶纤维复合材料)作面板，夹芯采用蜂窝状、波纹体或角锥体的夹芯结构。1.2 红外隐身材料

红外探测系统是依靠探测目标自身和背景的辐射差别来发现和识别目标[6]。红外隐身材料主要通过降低目标表面的红外发射率和绝对温度，改变目标的红外辐射特征，降低武器在红外波段的亮度，改变武器在红外热像仪中的形状，降低其被发现和识别的概率[7]。红外隐身区域包括近红外波段(0．76～3.00um)、中红外波段(3～6um)，远红外波段（6～l5um)和极远红外波段（15～1000um)[1]。但由于所受的大气窗口的限制，红外探测器的实际工作波段为 3—5um和8—14um。

红外隐身材料的目的就是使目标和背景的辐射能量差减小到红外探测器探测不到或识

功能材料学

别不出的程度，因此对红外隐身材料，一方面要求其与背景的辐射能量差要小，另一方面要求其响应频带要宽，即要求该材料的覆盖波段为 3—5um和 8—14um，同时要有利于实现多波段兼容。

由斯蒂芬一玻耳兹曼定律 ：E = 4εδT4 其中ε为物体的发射率，δ为斯蒂芬一玻耳兹曼常量,T为目标的绝对温度.从玻耳兹曼定律可以看出，实现红外隐身最有效的途径是降低材料的发射率和控制目标的表面温度[8],所有对应的常用材料有降温材料和低发射率材料。1.2.1 降温材料

降温材料是降低目标热辐射的最有效的材料。目前已见报道的有隔热材料和相变材料。隔热材料一般是泡沫塑料和陶瓷材料。在近年来的研究，发现中空微珠的隔热降温效果较好，而且当其用量小于 20％时，中空微珠对涂层的发射率基本没有影响[9]。正在兴起的相变材料目前正受到越来越广泛的关注，人们也开始研究把它作为红外隐身材料。相变材料在发生物相转变时，伴随吸热、放热效应而引起温度变化，利用这种特性可以从温度上对目标的热辐射能量加以控制。1.2.2低发射率材料

低发射率材料主要有涂敷型和薄膜型两类，但因为薄膜型材料成本较昂贵，制作复杂，难以在武器中得到实际应用，因此目前国内外研究的重点主要在低发射率涂料方面，它由吸收剂(颜料)、粘合剂(基料)[10]和添加剂组成。红外隐身涂层是由红外隐身涂料在装备表面上涂制而成，按其构成的涂层数可以分为单层和多层复合涂层。单层涂层由同一种涂料涂成的涂层，而多层涂层则考虑到多波段、与雷达波及激光隐身涂层兼容，由不同涂料组成。1.3 激光隐身材料

激光的方向性强、单色性好、相干性和亮度好。它与普通微波雷达相比，还具有分辨力高、抗干扰能力强、隐蔽性好等优势。激光隐身以近红外到中红外区作为激光器的主要工作波，其中1.06um为激光隐身的重点[11]。激光隐身是通过降低目标对激光的回波信号，使目标具有低可探测性。要实现激光隐身，必须减少目标的激光雷达散射截面。激光雷达散射截面(LRCS)[12]是描述目标对照射到它上面的激光的散射能力的物理量，用于评价目标的激光隐身效果。

激光隐身材料通常对激光信号吸收强，从而降低了激光反射信号，还可以改变发射激光的频率，使回波信号偏离激光探测波段。激光隐身材料从使用方法上可分为涂覆型和结构型，其中以涂覆型材料最适合，因为它价格低，使用方便，适用与各种目标和目标的各种位

功能材料学

置。其他类型的激光隐身材料尚未见具体报导。.隐身材料的应用

在民用上，吸波材料主要应用与建材中，目前主要研究和开发一些质量轻、频带宽、多功能的新型建筑吸波材料。建筑吸波材料在电磁波防护领域，较常用的手段是电磁屏蔽防护。为克服电磁屏蔽所带来的电磁波高反射这一弊端，对某些屏蔽材料的性能要求已由过去的高反射调整为高吸收低反射[13]。例如混凝土吸波材料在工程上的应用前景广阔，它可以广泛应用于建筑物、桥、塔等处时，可以防止雷达伪像。在通信基地，可以用来改善通信质量。在机场、航标、码头、电视台和接收站附近的高大建筑物上，可以用来消除反射干扰，以尽量减轻电磁辐射对人们所造成的危害。另外，还可用于军事隐身建筑领域、精密仪器厂、防电磁波干扰的科研部门以及国家保密单位的防信息泄露等部门

在军事上，微波材料和红外材料用在各种武器装备上，特别是兼有两者特性的隐身材料越来越受到人们的关注。例如，B-2隐身轰炸机 900m 表面喷涂有坚韧的弹性体吸波涂层，F-22隐身战斗机机身部分金属零件采用吸波涂层，F／A一18E／F飞机则采用密度很低且耐腐蚀性优良的新型隐身材料[14]。这样在很大程度上降低了目标被发现的几率，从而提高装备的生存能力、防御能力和攻击能力。等离子体隐身材料材料因其耐高温等特性主要用在航天与运载火箭上[15]。在水上作战时，潜艇和鱼雷最常用的手段，主要用声纳探测。将声隐身材料应用与潜艇上，可以减小其被发现的概率。.隐身材料展望

随着科学技术的快速发展，已经有报道研发了多种隐身效果比较好的隐身材料。报道最多的有纳米隐身材料和雷达与红外兼容的复合材料[16]。3.1 纳米隐身材料

纳米隐身材料是目前隐身材料研究中一个非常活跃的热点，纳米材料具有很多与众不同的特异性能[17]，主要表现为具有纳米尺寸效应、宏观量子隧道效应、界面效应、纳米非均匀性等特点，使其在光、电、磁等物理方面具有独特的性质，可导致微波的高磁导率、高磁损耗，实现微波的宽频带强吸收，而且具有兼容性好、质量轻、厚度薄等特点，是一 种 具 有 很大 发 展潜 力 的新一 代 隐身材料。国内外研究的纳米隐身材料主要有 ：纳米金属和合金、纳米金属单层膜和多层膜、纳米铁氧体、纳米导电聚合物、纳米 SiC、纳米碳纤维吸波材料等[18]。3.2 雷达与红外兼容的复合材料

目前雷达在各种探测器中仍占主导地位, 而红外技术在侦察、捕获目标和制导技术方面也

功能材料学

已得到广泛的应用,因此,雷达和红外隐身的兼容性将是今后研究的主要方向之一[19]。但由于雷达吸波材料与红外隐身材料的隐身机理不同,使得它们的性能要求相互制约。雷达吸波材料要求高吸收率,低反射率;而红外隐身材料要求低吸收率, 高反射率[]。要使同一种材料同时满足以上两种要求, 实现起来有相当的困难,大量实验发现掺杂半导体填料[20]能满足雷达与红外兼容隐身的可能性。实现雷达和红外兼容目前有两条技术途径: 一是研制一种雷达波高吸收、热红外低辐射的隐身材料;二是分别研制高性能雷达波吸收和热红外低辐射材料, 然后通过结构设计将其复合起来, 复合后其雷达波吸收性能和热红外低辐射性能仍能保持不变或变化不大[1]。

雷达波与红外兼容主要包括毫米波与红外兼容和厘米波与红外兼容。毫米波与红外兼容隐身材料主要用于导弹和地面武器装备的隐身;厘米波和红外兼容隐身材料主要用于军用飞行器的隐身。国内有多家单位在开展毫米波和红外兼容隐身材料的研究。王智勇[21]等在毫米波吸波材料上涂覆一层红外涂料,在一定的厚度范围内,可以同时兼顾两种性能,且雷达波吸收性能基本不变。但国内对厘米波与红外兼容隐身材料的研究甚少。

4.结语

随着现代侦察和制导技术的多元化发展及各种先进探测设备的相继问世, 要求吸波材料将来发展成为能兼容厘米波、毫米波、红外、激光等多种频谱的隐身材料, 在同一目标上使用的材料要求实现多个波段以上的多功能隐身材料一体化设计。因此,在未来的战争中, 适合一二个相应频段的吸波介质将很难金后的探测系统具有实战意义, 发展多频段高性能隐身材料技术是未来隐身材料研究的重要方向。隐身材料正向着多频谱，兼容性，智能化发展，研究“宽，薄，轻，强”的隐身材料一直是人们的追求。

参考文献

[1]周馨我.功能材料学.[M].北京;北京理工大学出版社，2011.234-280.[2] 杨咏来，宁桂伶.吸波材料及其研究进展，化工进展，2009,5（21）：56-59.[3] 朱冠芳，吸波材料研究现状及发展趋势，工业技术，2011（17）：64-65 [4] 张健，张文彦，奚正平.隐身吸波材料的研究进展[J].稀有金属材料与工程，2008,37（4）：504-507.[5]邱琴，张宴清，张雄.电磁波吸收材料的研究进展[J].同济大学材料与化工学院，2009,8:78-81.[6]游毓聪，杜仕国.热红外隐身材料的发展状况.河北化工，2006 29（3):6-8.[7]张兰，王璐，刘琼.红外隐身材料的研究进展[J].洛阳理工学院学报，2011，21（1）：5-8.[8]付 伟．飞机的光电臆身技术[J]．航空兵器，2001,(4)：9-13．

功能材料学 [9]费逸伟，黄之杰，孙元宝．新型热红外伪装涂料用填料中空微珠性能研究[J]．红外技术，2003，25(3)：55-59．

[10] 李靖宇，杜仕国，施冬梅．红外隐身涂料粘合剂的研究进展．表面技术，2009，38(4)：72-74．

[11]赵锦，陈宏书，王结良.激光隐身材料的研究现状及其发展趋势[J].西安工业大学材料与化工学院，2011，26：78-82 [12] 卢言利，张拴勤，吕绪良．激光隐身材料的研究新进展[J]．材料导报网刊，2008，5：5-7． [13]孔魏，张凯.从吸波机理探析建筑吸波材料的应用及展望[J].上海建材，2010,1:17-19.[14]哈恩华，黄大庆，丁鹤雁.新型轻质雷达吸波材料的研究应用及进展[J].北京航空材料研究院，2009,3:55-59.[15] 韦萍兰,何立萍.离子体隐身技术的发展现状[J].导弹与航天运载技术，2009，5：22-25． [16] 张树华．新型雷达吸波材料的发展和与应用[J]．军事技术，2004(12)：25—27．

[17] 于海涛，庄海燕.纳米隐身材料胡研究进展及发展趋势[J].材料开发与应用，2011，1：82-84.[18] 张卫东，吴伶之．纳米雷达隐身材料研究进展[J]．字航材料工艺，2011,3:1-4.[19] 阎宵霞.雷达/红外兼容性隐身材料的研究进展及发展方向[J].技术物理教学，2010,18（3）：46-48.[20] 马格林，曹全喜，黄云霞．红外和雷复合隐身材料——掺杂氧化物半导体 [J]．红外技术，2005，25(4)：77—80．

纳米材料研究现状 篇5

登录->注册->回复主题->发表主题

romanceliu

2008-01-15 17:37

查看完整版本: [--《转》国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向 一．国外情况

１９９６年世界碳纤维生产能力１５０００ｔ，实际产量约１００００ｔ左右，其中日本约占６０％。日本有三家大公司从事碳纤维的生产、研究和开发，东丽公司、东邦人造丝公司和三菱人造丝公司是世界著名的碳纤维生产企业，它们都在积极扩展碳纤维生产，继续加强其在世界市场上的主导地位，并纷纷实现从原丝到下游复合材料一体化的配套生产体制，碳纤维及其下游产品己成为这些公司的支柱产业和新的经济增长点。

随着航空航天飞行器各项性能的不断提高，对结构件用材料的性能要求也越来越高。今后日本先进复合材料的发展方向是：在增强材料方面，进一步提高碳纤维的强度和模量，降低成本；在树脂基体方面，主要提高树脂的冲击后压缩强度和耐湿热性；在复合材料成型技术方面，进一步实现整体成型技术、固化监控、自动化技术及三维复合材料技术，从而同时提高复合材料性能降低制造成本。

美国是碳纤维生产大国，更是消费大国，世界碳纤维４０％以上的市场在美国。美国１９９６年碳纤维生产能力约为４５００ｔ，其中卓尔泰克（ＺＯＬＴEＫ）公司１９９７年在美国德克萨斯州的亚平伦城和匈亚利的布达佩斯附近建了５条碳纤维生产线，１９９７年的总生产能力达３０００ｔ左右，一跃成为世界上生产碳纤维的最大集团之一。

它的产品有许多特色，最主要是低成本、低价格、大丝束、采用纺织用的丙烯酸原丝和开发工业级碳纤维等。该公司生产的碳纤维价格已降至１７.６４＄/ｋｇ，而日本东丽同类产品大约３０＄／ｋｇ。在应用方面，美国摩里逊（Ｍｏｒｉｓｏｎ）公司为达纳（Ｄｃｎａ）公司生产汽车传动轴，供通用汽车公司用；采用碳纤维复合材料可使原来由两件合并成一个传动轴简化成单件，与钢材料相比，可减重６０％。美国斯道顿复合材料公司（Ｓｔｏｕｇｈｔｏｎ）开发碳纤维复合材料集装箱，重量轻、耐磨，在碳纤维价格降至１７.６＄/ｋｇ时，此集装箱的价格可与金属集装箱竞争。目前，美国正在开发碳纤维复合材料的五大新市场，即清洁能源车辆、土木建筑工程、近海油田勘探和生产、风力发电机大型叶片、高尔夫球杆和球拍。这是推动美国和世界碳纤维复合材料大发展的动力。随着碳纤维生产规模的扩大和生产成本的下降，在增强木材、机械和电器零部件、新型电极材料乃至日常生活用品中的应用必将迅速扩大。

除日美之外，德国、英国和韩国也具有一定碳纤维复合材料生产能力。据预测，今后十年世界碳纤维及复合材料需求量将稳定高速增长。国外碳纤维及复合材料业已步入良性循环，而我国目前尚不具备国际竞争能力。我国当前及今后一个时期内最大的市场在体育用品方面。我国碳纤维及其复合材料业存在的几个问题为：原丝质量差、生产规模小、质量低、价格高、应用基础研究薄弱等。

二．国内情况

1.转自泰州市科协《科技快讯》总第110期：碳纤维取代钢筋

钢筋是混凝土不可缺少的材料，现在日本科学家开发出利用碳纤维取代钢筋制作钢筋混凝土的技术。根据这项新技术，先将1.2万根直径约7微米的碳纤维困在一起，制成30根碳纤维绳，然后呈螺旋状在骨架上缠绕碳纤维绳，只在连接处用树脂固定起来。整个工作由机器人按输入的设计完成。

连接处以外的碳纤维可以折叠，便于运输和保管。在施工现场，先将碳纤维绳拉直，使之恢复原状，然后浇注混凝土。但要注意的是如处理不当，就有可能损伤碳纤维。

碳纤维的强度大，相当于钢筋的10倍，其重量大约为钢筋的1/4，但弱点是与混凝土的附着性差。于是科学家们改变了碳纤维结构，使之能够很好地与混凝土附着在一起。作为混凝土的骨架材料的棒状碳纤维价格比钢筋贵，但采用这项新技术，可以减少利用树脂和电焊的工作量，因此可以降低成本。

2.转自南方纺织网：国内首套大型工业化聚丙烯腈基碳纤维工程开工

来自中国华源集团的消息说，由华源主投资的国内首套大型工业化聚丙烯腈基碳纤维工程日前正式开工。

这项工程由中国华源集团与安徽蚌埠灯芯绒集团共同投资建设，华源占９０％的股份。工程位于蚌埠市高新技术开发区，占地１９７亩，其中一期工程为年产２００吨聚丙烯腈基碳纤维及５００吨原丝项目，总投资２．２亿元，全套装置和技术从国外引进，由英国艾麦克（ＡＭＥＣ）公司总承包，预计２００５年初建成投产。

据悉，碳纤维是国际上２０世纪７０年代发展起来的高性能材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、抗蠕变、稳定性强等特点，既可作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用。鉴于此，碳纤维广泛应用于航空航天、现代国防、汽车制造、特种机械、新型建材、体育设施等领域，前景广阔。

目前，我国对碳纤维的研究还停留在小试、中试阶段。华源这一项目的建设成功将填补我国碳纤维及原丝工业化生产的空白。

3.中国塑料机械网：聚丙烯腈基碳纤维前景喜人

目前，世界PAN基碳纤维约占各种碳纤维材料的80%以上，其中PAN基小丝束碳纤维的世界总需求约为10000t/a强。东丽、东邦和三菱人造丝三家公司提供了70%以上的需求，而它们三者的总产能占了世界中产能的78%，其余由美国hexcel、英美的bp amoco和中国台湾的台塑三家分担。

在1998年底，世界小丝束PAN基碳纤维的生产能力为1875t/a，到1999年底增加为2055t/a，增幅8%，其中日本的增幅占42%；在大丝束PAN基碳纤维方面，1998年世界的总产能为7630t/a，到1999年底增至10080t/a，增长率高达32.1%，主要由美国akzo-fortafil、zoltek和德国sgl集团3家独占。

在市场应用方面，全球的CFRP生产厂家约有100余家。从1997年至2005年，航空方面的需求增长149%，体育休闲用品为116%，工业用为252%，合计将增长175%。在飞机方面，美国f-18战斗机已采用10%的CFRP；新一代的战斗机yf-22a属雷达难以搜索型，CFRP占35%。在民航机方面，空中客车公司的新一代a3xx机，其ACM将扩大至60%。在体育休闲用品方面，高尔夫球杆自1993年起需求急速增长，在1995-1997年亚洲市场增长减速，到1999年后美国市场也趋于饱和。网球拍曾在1993-1995年红火一时，目前台湾和国外厂家都已转移至我国生产，其芯部结构为聚氨酯泡沫，外包缠CFRP、GFRP、硼纤维或kevlar纤维等。

在工业领域，有六大方面正在推广应用：

（1）土木建筑领域主要是桥梁和抗震补强材料，特别是发生阪神、淡路、tolco和台湾省大地震后，海外的需求量大增，日本的耐震补强材料和技术已向海外扩展。另外，伴随着信息社会的发达，出现了机密泄露和通过内外部的各种情报、通信设备而相互干扰等社会问题，其对策便是利用CFRP网格混入混凝土中形成电磁波屏蔽墙加以解决。此外，CFRP管制的桁梁构架屋顶，比钢制品轻1/2，使大型结构物达到了实用化的水平，而且施工效率和耐震性能得到了大幅度提高。

（2）汽车由于目前碳纤维的价格偏高，只能说是未来潜在的大市场。日产汽车公司的“skylinegt-r”的外装材料已使用CFRP；丰田汽车公司自1996年秋起已将CFRP用于“mark ii ”等3种车的内装材料，这两家公司都正与东丽共同开发CFRP制车体，应用于卡车上。现最引人注目的是美国的压缩天然气（cng）压力容器和消防车的氧气压力容器。今后随着大丝束碳纤维价格的进一步下降回收技术的确立，预期将应用于汽车的许多部件和结构材料。

（3）PAN系活性碳纤维由东邦人造丝首先产业化和上市，具有起吸附作用的微孔，吸脱附速度快，在低浓度下的吸附性能优良，可用于清酒的脱色、净化器滤材等。

（4）海底油田上的油管等作为深海海底油田的输送管，具有轻量、强、耐腐蚀等特性。此外，平台支架、钻井套管等也需CFRP材料。

（5）风力发电用翼片欧洲的风力发电翼片都采用CFRP材料，而随着其大型化，考虑到20-40m长的翼片其强度和质量，已开始采用CFRP。

（6）其它 CFRP和CFRPT（碳纤维增强热塑性树脂）可用于印刷轴承、凸轮、壳体、vtr、cd部件、ic托架、齿轮、制动器、泵、照相机部件、眼镜架等，目前CFRPT还用得很少。

在新工艺和新技术方面，日本三大公司和韩国cheil合成工业公司继承系统发表了PAN原丝至碳化等的新技术，其中三菱人造丝公司提出相当于T700性能水平碳纤维的PAN原丝指标。美国wilkinson公司也在研制PAN原丝，而英国国防安全部在研制中空碳纤维原丝及碳纤维。在预氧化、碳化方面，东丽最近发表了30k-100k PAN大丝束的烧成方法，可以使长度较短的大丝束进行连续碳化。三菱人造丝发明的新型碳化炉，可抑制碳化反应生产的分解物附着和堆积于炉壁和纤维上，从而稳定高效地生产高强度模的碳纤维。

东丽公司则研制一种三叶形断面的PAN原丝及碳纤维，可改进与树脂的粘合性、压缩强度和抗弯强度。

4.中国玻璃纤维及绝热材料网：碳纤维在国内外土木建筑中的应用

碳纤维及其复合材料是伴随着军工事业的发展而成长起来的新型材料，属于高新技术产品，具有高比强度，高比模量，耐高温，耐腐蚀，耐疲劳，抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能，它既可作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用。因此其近年来发展十分迅速，在航空、航天、汽车、环境工程、化工、能源、交通、建筑、电子、运动器材等众多领域得到了广泛的应用，被誉为是21世纪的新材料。

在土木建材领域中，水泥的用量最大，但水泥有脆性大、抗拉强度低等缺点。为了改善这些弊端，人们利用碳纤维的力学特性，用混凝土或水泥做基体制成碳纤维增强复合材料。由于碳纤维和芳纶纤维等其有强度高、模量大、比重小、耐碱腐蚀，对人畜无害等特点，在土木建筑应用中日益受到人们的青睐。本文重点介绍短切沥青基碳纤维复合材料在土木建筑领域的应用动向。

（1）碳纤维增强混凝土

碳纤维增强混凝土指的是短纤维或长纤维增强的混凝土材料。它主要用作高层建筑的外墙墙板。碳纤维增强混凝土的主要特征为；具有普通增强型混凝土所不具备的优良机械性能、防水渗透性能、耐自然温差性能，在强碱环境下具有稳定的化学性能、持久的机械强度和尺寸的稳定性。用碳纤维取代钢筋，可消除钢筋混凝土的盐水降解和劣化作用，使建筑构件重量减轻，安装施工方便，缩短建筑工期。碳纤维还具有震动阻尼特性，可吸收震动波，使防地震能力和抗弯强度提高十几倍。短切碳纤维增强水泥所用碳纤维的长度为3、6mm，细度或宽度范围在7~20 m，抗拉强度范围在0.5~0.8GPa。

纤维增强材料历史悠久，早在吉埃及文明时代，就曾经使用过稻草增强晒干土砖，日本很早就将稻草或麻丝与黏土混合后用于土墙或抹灰墙中。到了近代，于1900年开发了石棉板，20世纪70年代则开发了钢纤维增强混凝土（SFRC）和玻璃纤维增强水泥（CRC），它们已经作为现代建材被广泛应用。将力学性能优异，化学性能稳定的碳纤维用于土木建筑用的纤维复合材料是伴随着碳纤维的工业化而发展的。开始用作建筑材料时，由于价格非常高，实用化受到影响。然而到了80年代，由于石棉被强制限制使用，以及较便宜的沥青基碳纤维（短纤维）的开发，在土木、建筑方面开始得到实质性应用。到了80年代后期采用长纤维碳纤维增强的各种FRP长条、网及预浸带来代替钢筋和PC钢材的研究日益增多，部分技术和产品于90年代得到实际应用。自 1984年由Kajima，在伊拉克首次使用后，到目前为止，已有30多座大型建筑使用碳纤维增强混凝土外墙墙板。日本东京ArkHollMori-Building使用了32000m2的碳纤维增强混凝土墙板，每块墙板的尺寸为1.47m×3.76m。这些以重量3％的纤维增强混凝土外板可承受630kgf/m2的风压。且外墙可实现减轻40%的重量，大楼钢架整体重量减轻400t。

（2）复合材料棒材

建材工业中最广泛使用的结构材料有钢材和中碳钢增强混凝土，钢材的腐蚀会导致建筑物的灾难性破坏。碳纤维树脂基复合材料棒材便成为人们开发出替代建材用钢材的新型高性能建材的重要品种。混凝土增强用碳纤维增强树脂基复合材料棒材最近在美国已经商品化。据悉，商品名称为CBARTM，由美国Marshall Industries Composites of Lima开发和生产的这种复合材料棒材，不腐蚀、不导电，重量是钢材的1/4，热膨胀系数与钢材比较更接近混凝土，价格大约比环氧涂覆保护的钢材贵20％左右。使用复合材料棒材增强比使用中碳元钢增强，其弯曲强度增加％％。复合材斜棒材和水泥的粘结强度比元钢和水泥的粘结强度高约50~O％。因此它可以在海堤、造纸厂、化工厂、高速公路护栏、房屋地基和桥梁等易腐蚀场合使用。在美国West virgine的一座跨度为52m的桥上共使用了3Okm碳棒复合材料棒材。

（3）．纤维增强胶接层板

最近几年Wood Composites Engineering已经成功地开发了纤维增强胶接层板技术和产品。这种纤维增强胶接层板是在木板的一面或二面胶粘一层或二层纤维增强胶接层板，以承受拉伸或压缩载荷。纤维增强胶接层板制造技术的关键是纤维增强层板和木板之问的应变匹配。纤维增强胶接层板表面的纤维增强复合材料层板具有良好的阻燃性能，一般采用拉挤工艺制备。所使用的增强材料为混杂的碳纤维和其它纤维（玻璃纤维），基体为环氧树脂体系。由于使用纤维增强胶接层板比使用钢桁架的天花板系统价格低8％，比使用传统木桁架价格低25％，以及可明显减少重量和减少木材的需求，纤维增强胶接层板目前发展很快，应用日趋广泛。

（4）．碳纤维复合材料片

碳纤维复合材料片是采用常温固化的热固性树脂（通常是环氧树脂）将定向排列的碳纤维束粘结起来制成的薄片。把这种薄片按照设计要求，贴在结构物被加固的部位，充分发挥碳纤维的高拉伸模量和高拉伸强度的作用，来修补加固钢筋混凝土结构物。日本、美国、英国将该材料用于加固震后受损的钢筋混凝土桥板，增强石油平台壁及耐冲击性能的许多工程上，获得了突破性进展。碳纤维复合材料片具有轻质（比重是铁的I/4~1/5），拉伸模量比钢高十倍以上，耐腐蚀性能优异，可以手糊，工艺性好等优点。因此，碳纤维复合材料片在修补加固已劣化的钢筋混凝土结构物（约束裂纹发展、防止混凝土削落）和提高结构物耐力以及对用旧标准设计建成的钢筋混凝土结构物的补强、加固应用将越来越多。

（5）．其它应用 短碳纤维还可以以下几种形式应用于土木建筑领域：①制作帘墙板（非承重墙）。日本鹿岛公司在160℃和0.98MPa压力下高压蒸汽固化8小时制作这种产品，是一种具有优良耐老化性和突出机械特性的轻量板，此板可应用于高层建筑和海边耐腐蚀建筑。②防水房顶涂层。水对.CFRC的透渗性非常低，因此可将碳纤维水泥混合物用于涂覆平坦的房顶，作为耐风化和不透水的表面，且此涂层表面外观优美。短碳纤维的含量越高，耐擦伤和耐腐蚀性越高。③电磁屏蔽板和导电板。由于碳纤维的高导电性，可消除来自大气的放电和雷击的静电。CFRC可用作防止电磁辐射的屏蔽板、地下管线和地下结构。④墙和防腐蚀涂层。⑤耐磨铺地材料。⑥耐化学腐蚀性地板。

三．结语

我国广告管理现状--材料 篇6

1广告法规不健全和执行难

1982年2月6日颁布，同年5月1日正式施行，1987年12月1日废止的我国第一个全国性的统一广告法规——《广告管理暂行条例》，之后，国务院和国家工商局在1987和1988年先后颁布了《广告管理条例》和《广告管理条例施行细则》。这可以说从各方面完善了先前的《暂行条例》，是广告管理进步的重要标志。1994年10月27日通过的《广告法》是我国广告法规走向规范与成熟的里程碑。

广告法规的成熟及一系列出台在为我国广告业迈入规范发展的轨道撒下一片阳光的同时，正是由于自身的一些漏洞和缺陷却又使其在实际操作中阴霾四处，得不到广告主、广告媒体、广告公司以及广告受众的认同。立法难，执法更难的现象在广告业中是同样的尴尬。2再就中国现阶段的广告审查制度而言，我国现行的审查制度是以广告经营、发布和审查为一体的广告审查制度。其弊端是显而易见的。一般来说，除了广告审查机关对广告进行审查以外，还包括广告主、广告经营者和广告发布者对广告的自审自查。我国广告管理机关直接越俎代庖地将本身该赋予广告审查机构的执法权牢牢地握在自己的手里，并且在现阶段仍是对广告进行着落后的事后监督的管理。这不仅是对相关 法规的触犯，也是对管理机关自身的亵渎，更是对广大受众的不负责。

而就广告主、广告经营者和广告发布者对广告的自审自查而言，在法律法规上我们面临的漏洞就更多，给相当多的非分之徒以可乘之机。使相当多的虚假、违法广告大量漏入广告受众的双眼。而正是由于这三者在广告上的自审自查的权力的无限制扩大而最终造成了它们的自卖自夸，知假卖假的恶性循环。既要当婊子，又要立牌坊的局面正是对现今中国广告业中广告审查制度在执行中无情无奈的遭遇的最好描述。

特别应该指出的是，我国自1995年颁布了对医疗器械、药品、兽药、农药等特殊商品广告的审查的相关法规，并在全国范围的施行，这彻底改变了我国此前完全依靠广告经营者审查广告的做法，是对现行广告审查制度的一项重要改革。而且国家工商行政管理局、国家计委在1993年7月制定的《关于加强广告业发展的规划纲要》要求“到2000年，对电视、广播、报刊和户外等媒介发布的广告全部实行发布前审查。”力求使我国现行的广告审查制度中存在的种种弊端得以彻底的根治。

3媒体和广告人道德缺位。目前，各种各样的商业广告呈现在我们眼前，它无处不在，我们又无可选择、很难拒绝，又点强制性的意味。有些广告的确很优美、意境深远，给人以美的享受。但有些广告却是庸俗、低级和虚假的，在冲击着《广告法》和道德的底线。媒体广告道德缺位，除了工商管理部门要对此负责任外，这些虚假广告最终是在媒体播出的，媒体对广告内容的真实性负有查验、核实的责任，因而媒体也应该受到声讨。还有很多广告主和广告策划者及发布者把利润作为商业广告的唯一追求，这导致一些广告从业人员 “认金不认心”，放弃把关人的重任，只要能来钱，有“卖点”，什么都敢登，在这种指导思想下经营广告，问题广告的出现也就不足为奇了。

4行业自律氛围淡薄

广告行业自律作为广告行业进行自我管理的一种职业道德规范，它主要通过他们在广告活动中自觉遵守和维护这种职业道德规范来发挥作用。所以对于参与其中的广告从业个人和实体的素质要求都是很高的。很明显，在这方面，由于我国广告业起步较晚，规范性较弱，所以和当今的欧美发达国家的广告业相较，在行业自律方面还显的很薄弱。就我国广告主、广告公司、广告媒体而言，其各自的行业自律的规则以及整体上的规则（如中广协1990年制订的《广告行业自律规则》）上的一些漏洞和缺陷，导致其规则细化的不科学和在执行上的操作性不强。而就广告从业个人和实体而言，其自身的素质的良莠不齐和整体素质的偏低也导致在广告行业自律上的心有余而力不足。加之我国的广告管理机关与广告行业组织，广告行业组织与广告主、广告公司、广告媒体之间受长期传统的计划经济的思维模式和惯性的制约，在改革开放的今天仍旧是一种上级与下级、领导与被领导的行政隶属关系，这就导致广告行业组织、广告主、广告公司、广告媒体各自作为一个相对独立的实体其自身的独立性和主观能动性无法充分地被激活和最大限度的调动起来，那么在行业自律方面就会显得畏手畏脚、毫无生气。

5社会监督机制薄弱

人工硬脑膜材料的研究现状 篇7

关键词：人工硬脑膜,硬脑膜修复,硬脑膜缺损,免缝合型人工硬脑膜

硬脑膜是脑组织表面一层重要的组织结构,是保护脑组织的一道重要屏障。在神经外科中,硬脑膜的完整性对于颅脑手术患者十分重要,脑膜修补材料对于重建硬脑膜完整性、保护脑组织、防止脑脊液漏、颅内感染、脑膨出、癫痫等并发症具有重要的作用。外伤、炎症、肿瘤侵蚀粘连、手术切除或先天畸形等情况均可引起硬脑膜缺损,须及时进行硬脑膜修复手术,以使其保持解剖结构的完整。理想的硬脑膜替代物材料具有以下特点:1 安全性,无毒性,无炎症反应、不传播病毒性疾病;2 组织相容性好,无免疫反应;3 柔顺性好,细胞粘附性能好;4 防渗漏性好;5 无脑组织粘连;6 可吸收性,新生脑组织形成的同时,人工硬脑膜应逐渐降解吸收;7 便于手术操作。目前人工硬脑膜根据制造工艺方法主要分为无害化处理法、拉伸薄膜法、溶液浇铸法、静电纺丝法,本文对以上方法进行分析,并总结其特点及不足之处。

1 人工硬脑膜制造方法

1.1 无害化处理

1953 年,美国海军医院组织库以冻干的方法保存人硬脑膜进行临床研究。1958 年,Campbell等[1]首次将冻干人硬脑膜成功应用于临床,具有较为理想的临床效果。经过冻干处理的人硬脑膜虽无活性,但仍具有正常人体脑膜的超微结构,修复时能起到支架和提供基质的作用,能促进宿主成纤维细胞迁移生长。但是,该材料来源有限,并受到伦理道德的限制;另外,该材料还具有潜在感染病毒性疾病的可能,现已被禁用。牛心包人工脑膜(Dura-Duard)采用冷冻干燥和低浓度戊二醛交联处理来制备硬脑膜修复材料。处理后的生物膜改变了原材料的生物学性状,改善了天然生物材料存在的缺陷,提高了临床使用的安全性。但是在去掉异种蛋白抗原性的同时引入了少量醛基,有残留毒性,戊二醛交联后的膜片不利于成纤维细胞的迁移,并且难以代谢,很难改建为新生硬脑膜组织,因此不可避免地存在着慢性炎症反应,且该材料的机械性能较差、降解速度较快。2006年,史志东等[2]利用肉食动物的韧性膜材,经过去抗原处理及蛋白修饰等生化改性后,研制出一种新型生物型人工硬脑膜,通过动物实验证实,该材料具有良好的组织相容性和力学性能,能够促进细胞长入修复材料的同时促进形成新生组织。生物型人工硬脑膜Dura Gen,是以牛跟腱Ⅰ型胶原纤维为载体,经特殊无害处理制成,其组织结构稳定,具有良好的组织相容性,免疫反应轻微,手术操作方便,免缝合。Tissu Dura是一种从马跟腱提取的胶原蛋白胶体,经氢氧化钠及浓盐酸灭活处理的人工硬脑膜,无全身及局部毒性,组织粘连和感染的发生率极低。2010 年,Pettorini等[3]在47 例小儿神经外科手术中应用Tissu Dura作为硬脑膜替代材料,结果显示该材料能有效地防止脑脊液漏且无炎症和术后感染。Parlato等[4]在对其用于硬脑膜修复的一项长期影像学和神经病理学评价中认为,Tissu Dura便于手术操作,富有弹性,可以免缝合,术后未出现脑脊液漏、粘连和感染等并发症。

1.2 拉伸薄膜法

膨体聚四氟乙烯(e PTFE)是一种新型医用高分子材料,具有良好的组织相容性,是一种较理想的人工硬脑膜。2008 年,Sherman等[5]在蝶鞍区病灶切除术中使用e PTFE进行硬脑膜修补,其临床效果良好。2009 年,Attenello等[6]对e PTFE与自体骨膜在Chiari畸形Ⅰ型硬膜成形术中的作用效果进行了比较,认为e PTFE在维持后颅窝空间,改善脊髓空洞症以及利于手术成功等方面更具有优势。有学者认为e PTFE材料表面张力较高、顺应性较差,会对大脑皮质造成摩擦损伤,较大面积使用时可能会导致术后脑脊液漏[7],但e PTFE作为局部小面积硬脑膜替代材料的作用依然值得肯定。

1.3 溶液浇铸法

溶液浇铸法,是将聚合物溶液作为铸膜液,浇注一定量的铸膜液于事先准备好的玻璃模具中,再经过恒温干燥等处理脱膜,最后制得薄膜。2001 年,Matsumoto等[8]采用溶液浇铸法研究了一种新型生物可降解复合膜作为人工硬脑膜,复合薄膜由聚乙醇酸(PGA)网格、胶原海绵和明胶海绵组成的“三明治”式复层人工硬脑膜。明胶海绵覆盖在胶原海绵上以防止与内层脑组织粘连,通过实验研究,结果表明:该复合薄膜无排斥反应或明显的脑组织粘连,该新型硬脑膜替代物具有应用于临床上的可能性。2006 年,Kunze等[9]采用溶液浇铸法研制了由PHB聚(3-羟基丁酸脂)和at-PHB聚(3- 羟基丁酸脂)的混合物作为原材料的人工硬脑膜,并对其医疗应用作了初步研究。他们研究了混合物中不同成分的含量对弹性模量和断裂伸长率的影响。通过小猪动物实验验证,该人工硬脑膜组织相容性良好且无炎症,无脑组织粘连的现象。但同时人工硬脑膜中at-PHB的加入对细胞活性有影响,因此在促进细胞迁移生长和组织再生方面有所影响。2011 年,Kim等[10]用溶液浇铸法研究了丝素蛋白人工硬脑膜,并对硬脑膜缺损大鼠模型进行硬脑膜修补,就其细胞毒性和抗炎作用进行了一系列研究。结果显示:丝素蛋白膜无细胞毒性,而且能有效降低环氧化合酶-2(COX-2)及诱导型一氧化氮合酶(i NOS)的表达,同时降低炎性细胞因子1L-1β、1L-6 和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达。但如何控制其生物力学性能等理化性能以适应硬脑膜组织自身修复的要求,还有待更广泛而深入的研究。

1.4 静电纺丝法

有学者[11,12]采用静电纺丝法将丝素蛋白制成了纳米丝素纤维薄膜,用于硬脑膜修复,并对其形态(纤维直径和孔隙率)、理化性能、结构稳定性和生物相容性等进行了比较和研究,认为其可用于组织修复及再生等生物医学工程。

2010 年,Xie等[13]将聚己内酯(PCL)通过静电纺丝法制得纳米纤维薄膜应用于硬脑膜修补。通过与传统非放射状定向排列的PCL纳米纤维进行比较,发现放射状定向排列的纤维能更快地引导并增强细胞从四周向中心的迁移和繁殖。在放射状和非放射状这2 种排列方式的纤维上培养的成纤维细胞均能表达Ⅰ型胶原蛋白(硬脑膜细胞外基质的主要成分),其在放射状纤维上的表达呈现出高度规律性,而在非放射状纤维上则杂乱无章。这表明人工硬脑膜的纳米微观结构在引导组织再生方面起着关键性作用。2011 年,Kurpinski等[14]将聚消旋乳酸-ε 己内酯(PLCL)/聚丙醇(PPG)混合溶液通过静电纺丝技术制得双层纳米纤维薄膜,通过一系列理化性能研究,研究表明其在防止脑脊液漏和促进硬脑膜组织再生方面均优于胶原基质,再次验证了纳米纤维定向排布的微观结构对组织再生愈合具有重要作用。2013 年,王宇飞等[15]采用静电纺丝研究了一种胶原- 聚乳酸(PLA)- 聚己内酯(PCL)复层硬脑膜,多材料复层人工硬脑膜内层(与脑组织结合)防止脑膜粘连,中间层是作为防水层,外层促进细胞粘附和增殖。通过构建兔子实验验证,结果表明该人工硬脑膜具有良好组织相容性,术后无明显脑组织粘连,但术后初期出现了局部炎症。此复层硬脑膜还需要构建更大动物实验来验证其生物性能。2014 年,Flanagan等[16]将溶液浇铸、静电纺丝、电纺凝胶3 种方法相结合研制了一种生物可降解免缝合丝素人工硬脑膜。免缝合人工硬脑膜作为密封层与脑组织贴合,同时促进组织再生。研究表明这种人工硬脑膜具有良好生物相容性和降解可控的特点,并可以承受住205 mm Hg的静水压力,有利于其抗脑脊液漏。这种免缝合型人工硬脑膜有可能提高当前硬脑膜缝合技术,具有应用于临床的潜在可能性。2015 年,Shi等[17]将PCL/ 明胶以不同比例混合成电纺材料静电纺丝制备人工硬脑膜做了一系列研究,对该人工硬脑膜的理化性、能生物性能做了相关实验研究,实验表明该薄膜具有良好力学强度,并随着PCL的比例增加而增大。植入兔子皮下6 个月的动物实验,表明该薄膜具有良好的生物相容性及可调控的生物可降解性,在兔子的颅脑手术中,植入脑组织与薄膜之间和薄膜与颞肌之间,一个月后未出现脑组织粘连等反应。但其有无炎症反应和是否促进脑组织自身修复等性能还需更长时间的观察和实验验证。

2 讨论与小结

通过上述几种方法所制备的硬脑膜替代物都较符合理想的人工硬脑膜应具有的特点,但是也存在不足之处。无害化处理筋膜组织时在取材方法和交联剂的选择方面值得进一步探究;拉伸成膜方法在材料选择、柔顺性和细胞粘附性方面需要探索研究;溶液浇铸方法难以得到一定孔隙率的微观结构,不利于成纤维细胞迁入生长和增殖。而将高分子聚合材料和天然高分子材料结合为基础,如何利用静电纺丝技术来实现优化人工硬脑膜的理化性能和生物学性能,还需要更深入的研究。

特种耐火材料的研究和发展现状 篇8

关键词：特种的耐火材料；社会发展现状；应用实际研究

中图分类号：TF065.1 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）07-0281-01

一、特种的耐火材料的介绍

特种的耐火材料其是在传统的普通耐火材料的基础上来发展起来的，以高纯的氧化物、炭素以及非氧化物等等单一的材料或者是各种复合料来作为原料的，采用了传统的生产工艺或者是特殊的生产工艺去生产的，其制品就包括了特殊性能以及特种用途的新型的耐火材料，又作用又叫做特种耐火材料。

特种耐火材料虽然说成本高，但是因为它具备了很多的优异性能，是很多的工业部门都不可或缺无可代替的产品。尤其是在许多的新技术领域里，能够在很多的关键部位来替代其他产品，能够大幅的提高产品的使用寿命，经济的效益也有显著增长。特种耐火材料的分类是由原料以及制品性状的不同去分类的，大致能够分成五点：1.高熔点的氧化物材料和它的复合材料。2.高熔点的氧化物和难熔金属的复合材料。3.高温的不定形材料以及无机物的涂层。4.高温纤维包括它的增强材料。5.难以熔化合物的材料以及其复合材料。

二、特种的耐火材料其研究

各种品种不同的特种耐火材料，即使他们的化学成分以及结构不同，它们的性能也同样存在着一定的差异，但是从特种的耐火材料的总体上来讲，它比普通的耐火材料要多具备很多的优良性能，主要包括以下几个方面：

1.热学的性质。热膨胀的性质指的是材料的线度和它的体积温度因为升降从而发生了一些可逆性的增减的性能。大多数的特种耐火材料的线膨胀的系数都会比较大，氧化硼以及氧化硅的线膨胀的系数会较小。

2.力学方面的的性质。特种的耐火材料在弹性以及模量上都足够够大。大多数的材料都带有很高的机械强度，但是和金属的材料比较，因为自身的脆性，所以它们抗冲击的强度会相对来说比较低。绝大多数的特种的耐火材料都会带有很高的硬度，因此会比较的耐磨在尘粒的冲刷性方面也会比较好。大多数的特种的耐火材料因为高温蠕变，会都变得较小，最大的就是二硅化钼。蠕变值的大小以及晶界物质的气孔率等等都有关系。

3.电学方面的的性质。大多数的高熔点的氧化物都属于绝缘体，在这一类里，氧化钍以及稳定氧化锆等等在高温的情况之下，都会带有一定的导电性。碳化物以及硼化物的电阻，相对来讲都很小。有的氮化物同样是电的良导体，但是同样也有一些是典型的绝缘体。

4.使用的性质。①耐火的特性：特种耐火材料的熔点几乎都会在两千摄氏度以上，最高的碳化铪以及碳化钽分别是在3887℃以及3877℃。其耐火的程度也非常之高，在氧化的气氛中，氧化物的使用让温度甚至快要接近其熔点。碳化物以及氮化物在中性抑或是在其还原性的气氛里，比很多的氧化物还带有更高的使用的温度。

②抗热震方面的性质，抗热震的性能会非常的好。某一些品类的纤维制品，就包括说是纤维增强的复合的制品都具有较高的气孔率以及抗张的强度，而这些种类的材料的抗热震的性能都相对较好好。氮化硅、碳化硅、氮化硼包括二硅化钼等等也具有相对较好的抗热震的性质。

三、特种耐火材料发展现状

耐火材料在高温的工业发展里是非常重要的不可缺少的重要的基础材料。钢铁建筑和机械化工等等的国民经济发展的支柱型产业的发展都与耐火材料有着密切的关系。甚至可以说，耐火材料已经成为了我国国民的经济发展的一个重要的基础环节。高温工业急速的带动了我国特种耐火材料的产业迅猛发展。我国已经达到了耐火材料的产量第一以及消耗量第一，对于特种耐火材料的技术水平方面的研究发展也走在世界前列。

中国是耐火材料生产量很大的国家，根据材料显示，2013年，中国的耐火材料的产量已经达到了三千万吨以上，而在这之中，特种耐火材料制品达到了一千五百万吨往上。和上一年相比，整个产值产量高出同比的1.5%。由于欧美国家的钢铁的产量大幅度的下降，我国的特种耐火材料出口的总贸易额达到了20亿美元以上。预计未来三年，特种耐火材料会呈现快速增长的趋势。

中国的特种耐火材料的生产主要集中在8个省市自治区，华北东北地区较为集中，东南沿海地带因为资源较为缺乏，生产较少，但是依靠技术的先进力量也在此方面取得了较快速的发展。

特种耐火材料主要被使用在冶金和建材两个行业中。钢铁冶金对其的消耗大约在百分之六十，使用在炼钢炉钢包等方面；建材上的使用主要为水泥窑等方面。

四、特种耐火材料的发展展望

现在来说，我国的耐火材料的总产量居于世界的前列，但是在功能、特种、节能、长寿、环境友好型耐火材料等等先进的特殊耐火材料方面所占的的比重很低。要围绕着主要的下游行业的品种结构进行调整，加强技术上的进步以及新兴产业对于特殊耐火材料的需要，充分的发挥国家级的创新平台以及各级的企业技术中心和高等的院校的等方面的科技上优势，突破其关键性的技术瓶颈，大力的发展先进的特种耐火材料。高效、节能的特种耐火材料的技术发展相对来说滞后，在一定的程度上也制约了我们国家在高温行业上的发展。今后，如果要去研究和开发高效、高温的隔热耐火材料，降低能耗，对于整个的高温工业节能的减排都是举足轻重。

目前来说，我国的特种耐火材料所占比例仅仅在35%，相对于发达国家来说明显的偏低。我国要大力开发并且推广去使用各种的优质并且高效的特种耐火材料，带动国民经济的发展，争取未来三年达到50%左右的比例。

参考文献：

[1]顾立德 《特种耐火材料》 冶金工业出版社 2006-03-01。

[2]中国标准出版社编著 《耐火材料标准汇编》 2007-03-01。