新型功能材料

新型功能材料（共9篇）

1.新型功能材料 篇一

新型功能材料的开发研究

摘要：材料是人类社会生活的物质基础，材料的发展导致着时代的变迁，可以这么说，材料的先进就代表着时代进步和物质文明的进步。而新型功能材料正是在引领着材料发展的潮流。一个国家对于各种新型功能材料的个、结构、性能、制备和应用，反映着该国在材料领域的水平。同时也成为衡量一个国家经济和社会发展、国防实力等的重要标志。正是由于新型功能材料对于国家、社会都有着举足轻重的地位和重要性，对起的开发的研究也显得尤为的重要。本文将对新型功能材料基本概念、作用、主要特征、地位、国内外的研究现状以及当前产业化发展态势进行逐一的介绍。

关键词：新型功能材料：产业化：发展趋势

1、选题依据

功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。

功能材料不仅是发展信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，而且是改造与提升基础工业和传统产业的基础，直接关系到资源、环境及社会的可持续发展。经济的快速增长和社会可持续发展，对发展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是发展能源技术、提高能源生产和利用效率的关键因素。

2、研究意义

功能材料不仅是发展我国信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，而且是改造与提升我国基础工业和传统产业的基础，直接关系到我国资源、环境及社会的可持续发展。我国国防现代化建设一直受到以美国为首的西方国家的封锁和禁运，所以我国国防用关键特种功能材料是不可能依靠进口来解决的，必须要走独立自主、自力更生的道路。如军事通信、航空、航天、导弹、热核聚变、激光武器、激光雷达、新型战斗机、主战坦克以及军用高能量密度组件等，都离不开特种功能材料的支撑。

我国国防现代化建设一直受到以美国为首的西方国家的封锁和禁运，所以我国国防用关键特种功能材料是不可能依靠进口来解决的，必须要走独立自主、自力更生的道路。如军事通信、航空、航天、导弹、热核聚变、激光武器、激光雷达、新型战斗机、主战坦克以及军用高能量密度组件等，都离不开特种功能材料的支撑。

我国经济的快速增长和社会可持续发展，对发展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是发展能源技术、提高能源生产和利用效率的关键因素，我国目前是世界上能源消费增长最快的国家，同时也是能源紧缺的国家。发展电动汽车、使用清洁能源、节约石油资源等政策措施使得新型能源转换及储能材料的需求不断增加。我国西部还拥有一些储量丰富的资源，如稀土、钨、钛、钼、钽、铌、钒、锂等，有的工业储量甚至占世界总储量的一半以上，这些资源均是特种功能材料的重要原材料。研究开发与上述元素相关的特种功能材料，拓宽其应用领域，取得自主知识产权，将大幅度地提高我国相关特种功能材料及制品的国际市场竞争力，这对实现西部资源的高附加值利用，将西部的资源优势转化为技术优势和经济优势具有重要意义，将有力地支持国家的西部大开发。

材料是现代科技和国民经济的物质基础。一个国家生产材料的品种、数量和质量是衡量其科技和经济发展水平的重要标志。随着新技术将更迅猛地发展，我们对功能材料的需求也日益迫切。因此，我们要加强对功能材料的研制和开发应用，把新成果应用于劳动生产。在未来的五到十年，我国经济、社会及国家安全对功能材料有着巨大的需求，功能材料是关系到我国能否顺利实现第三步战略目标的关键新材料。

3、实际应用方面的价值

新型功能材料是指新近发展起来和正在发展中的具有优异性能和特殊功能，对科学技术尤其是对高技术的发展及新产业的形成具有决定意义的新材料。主要包括电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、生态环境材料、超导材料、智能材料、功能高分子材料、先进复合材料、梯度材料等。

功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。它是信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业的先导、基石与支撑。

在未来的5～10年，我国经济、社会及国家安全对功能材料有着巨大的需求。目前，功能材料已成为我国材料科学和工程中最具活力与创新性的热点；有关功能材料的项目已占整个新材料研究项目的70%以上。功能材料不仅是发展我国信息技术、生物技术、能源技术等高技术和加强国防建设的重要基础材料；而且对我国基础工业与传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用；同时还直接关系到我国资源、环境及社会的可持续发展。目前光电信息材料、功能陶瓷材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等功能材料是世界各国战略高技术竞争的热点和重点，也是我国“十二五”国家科技计划材料领域的重点。

当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中，发展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。

4、国内外的研究现状

当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中，发展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。从国内外功能材料的研究动态看，功能材料的发展趋势可归纳为如下方面：

（1）开发高技术所需的新型功能材料，特别是尖端领域（如航空航天、分子电子学、高速信息、新能源、海洋技术和生命科学等）所需和在极端条件（如超高压、超高温、超低温、高烧蚀、高热冲击、强腐蚀、高真空、强激光、高辐射、粒子云、原子氧、核爆炸等）下工作的高性能功能材料。（2）功能材料的功能从单功能化向多功能化和复合或综合功能发展，从低级功能（如单一的物理性能）向高级功能（如人工智能、生物功能和生命功能等）发展。（3）功能材料和器件的一体化、高集成化、超微型化、高密积化和超分子化。（4）功能材料和结构材料兼容，即功能材料结构化，结构材料功能化。（5）进一步研究和发展功能材料的新概念、新设计和新工艺。（6）完善和发展功能材料检测和评价方法。

（7）加强功能材料的应用研究，扩展功能材料的应用领域，特别是尖端领域和民用高技术领域，并把成熟的研究成果迅速推广，以形成生产力。基于以上发展趋势，下面介绍几种重要的新型功能材料： 智能材料

智能材料是具有感知温度、力、电、磁等外界环境并产生驱动(位移等)效应的一类重要功能材料，主要包括形状记忆、压电和磁料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等，都是目前产业关注的热点。另外，薄膜太阳能电池由于大大地减少了半导体材料的消耗，也容易批量生产，从而大幅度地降低了太阳能电池的成本，但是效率相对较低，目前商用薄膜电池的光电转换效率只有6～8%。随着纳米技术的发展和成熟，纳米结构材料成为新颖的太阳能电池材料，在太阳能电池中使用纳米结构材料将能够提高太阳能电池的光电转换效率，降低电池的生产成本，对于实现太阳能电池的大规模应用将起着重要的作用，例如燃料敏化纳米晶膜太阳能电池的光电转换效率已达到11.04%，而其成本只有传统硅光电池的十分之一，已成为目前应用前景看好的光电转换器件。电子信息材料

电子信息材料是指在微电子、光电子技术和新型元器件基础产品领域中所用的材料，主要包括单晶硅为代表的半导体微电子材料；激光晶体为代表的光电子材料；介质陶瓷和热敏陶瓷为代表的电子陶瓷材料；钕铁硼（NdFeB）永磁材料为代表的磁性材料； 纳米材料

纳米材料是指三维空间中至少有一维处于1～100nm或由它们作为基体单元构成的材料，其命名出现在20世纪80年代。纳米技术、信息技术及生物技术将成为世纪社会经济发展的三大支柱。

纳米科技的兴起，对我国提出了严峻的挑战，同时也为我国实现跨越式发展提供了难得的机遇。1991年美国将纳米技术列入“政府关键技术”。1993年德国提出今后10年重点发展的9个关键技术中有4个涉及纳米技术。日本、欧盟也都斥巨资用于纳米材料与技术的开发。我国将其列入“863”、“973”计划和“十五”、“十一五”规划，在2001年7月下发了《国家纳米科技发展纲要》，指出我国纳米科技在今后5～10年的主要目标：在纳米科学前沿取得重大进展，奠定发展基础；在纳米技术开发和应用方面取得重大突破；逐步形成精干的、具有交叉综合和持续创新能力的纳米科技骨干队伍；建立全国性的纳米科技研发中心和以企业为主体的产业化基地，促进基础研究、应用研究和产业化的协调发展。2004年曼彻斯特大学的Geim和Philip Kim首先发现了该材料并于2010年获物理学诺贝尔奖。石墨烯的出现打破了二维晶体无法真实存在的理论预言，带来了众多出乎人们意料的新奇特性，使它成为继富勒烯和碳纳米管后又一个里程碑式的新材料。目前，该材料的研究和产业孕育开发正在全世界范围内轰轰烈烈地展开，都在力争抢占石墨烯产业创新的制高点。光纤通信材料 磁存储和光盘存储为主的数据存储材料；压电晶体与薄膜材料；贮氢材料和锂离子嵌入材料为代表的绿色电池材料等。这些基础材料及其产品支撑着通信、计算机、信息家电与网络技术等现代信息产业的发展。电子信息材料的总体发展趋势是向着大尺寸、高均匀性、高完整性、以及薄膜化、多功能化和集成化方向发展。当前的研究热点和技术前沿包括柔性晶体管、光子晶体、SiC、GaN、ZnSe等宽禁带半导体材料为代表的第三代半导体材料、有机显示材料以及各种纳米电子材料等。电子信息材料及产品支撑着现代通信、计算机、信息网络技术、微机械智能系统、工业自动化和家电等现代高技术产业。电子信息材料产业的发展规模和技术水平，已经成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志，在国民经济中具有重要战略地位，是科技创新和国际竞争最为激烈的材料领域。

新能源材料

寻找清洁的能源和可再生能源是当今世界共同关心的问题。太阳能是一种用之不竭的绿色环保能源，太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点，自从1954年单晶硅太阳能电池在贝尔实验室问世以来，硅电池因其较高的光电转换效率（约20%）而在各类光伏电池中占据主导地位。但由于其制造工艺复杂、硅原材料的短缺而限制了硅电池的广泛应用。寻找与传统能源材料价格相当的新材料和制备工艺是太阳能电池能够得到普及的关键。IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。美国能源部在全部氢能研究经费中，大约有50%用于储氢技术。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等，都是目前产业关注的热点。另外，薄膜太阳能电池由于大大地减少了半导体材料的消耗，也容易批量生产，从而大幅度地降低了太阳能电池的成本，但是效率相对较低，目前商用薄膜电池的光电转换效率只有6～8%。随着纳米技术的发展和成熟，纳米结构材料成为新颖的太阳能电池材料，在太阳能电池中使用纳米结构材料将能够提高太阳能电池的光电转换效率，降低电池的生产成本，对于实现太阳能电池的大规模应用将起着重要的作用，例如燃料敏化纳米晶膜太阳能电池的光电转换效率已达到11.04%，而其成本只有传统硅光电池的十分之一，已成为目前应用前景看好的光电转换器件。

5、课题研究的方法及研究中的主要难点及解决方法

课题主要采用文献法，即通过查阅各类资料、图表等,分析、比较得出结论。搜集和分析研究各种现存的有关文献资料，从中选取信息，以达到某种调查研究目的的方法。它所要解决的是如何在浩如烟海的文献群中选取适用于课题的资料，并对这些资料做出恰当分析和使用。

课题研究中存在的问题

（1）理论支撑的力度不够

课题研究，离不开理论学习，无论是研究的方法、研究的途径、手段，必须经过一系列的理论学习，没有理论做指导，任何一种的研究都是盲目的，甚至是无从着手的，没有成体系的理论依据来指导自己的课题研究以致理论依据比较单薄，无法支撑课题。

（2）盲目的选取材料 在进行课题的研究过程中，对于浩瀚如烟的资料，刚开始时我将显得分外芒然，不知该怎么从这些资料中选取有用的资料来为课题服务。解决方法

通过老师的讲解及专业知识的学习，加深对于课题理论知识的认识和了解。收集资料初步研究，在找到相关资料后，对问题进行初步讨论和研究，查找解决问题的有关理论、文献，充分占有资料，听取专业老师及各方意见，以便为总体计划的拟定做好诊断性评价。

6、总结

目前新型功能材料是世界各国研究的热点，充满了机遇和挑战，新技术、新专利层出不穷，新型功能材料在整个新材料产业中的市场份额越来越大，我国目前在功能材料的创新性研究和产业化方面与发达国家相比仍有较大差距。但近年来，在国家“863”、“973”、国家自然科学基金等计划的支持下在功能材料领域取得了丰硕的成果，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地，培养了一批优秀的功能材料研发人才和队伍，随着我国在功能材料系统集成和产学研相结合等方面的完善，我国新型功能材料产业化的能力将得到大幅的提升和快速的发展。

参考文献

[1] “科学中国人”，2013年2期，P60-64.[2] 殷景华，等.“功能材料概论”，哈尔滨工业大学出版，ISBN978-7-5603-1384-9，2009年7月。

[3] 张立德，牟季美.“纳米材料和纳米技术”，科学学出社，ISBN978-7-03-008459-0，2008年1月。

[4]功能材料及其应用手册编写组.功能材料及其应用手册.北京：北京机械工业出版社

[5]高技术新材料要览编辑委员会.高技术新材料要览.北京：中国科学技术出版社

[6]师昌绪.新型材料与材料科学.北京: 科学出版社,1988.14

2.新型功能材料 篇二

一种用特殊材料制造的蚊帐可以阻止蚊子接近, 从而可以让人舒心地睡觉。目前这种蚊帐正在印度和坦桑尼亚大规模试产。

普通的蚊帐只能将蚊子隔离, 但如果不小心, 人的皮肤贴近蚊帐, 仍然会遭到蚊子叮咬, 从而有可能感染疟疾。在蚊帐上喷涂一些杀虫剂, 可以起到驱蚊效果, 但这些化学品在普通纱线上的粘附力有限, 很容易被洗掉, 因而其保护效果仅能持续一两个月。

德国巴斯夫公司最近发明了一种聚合物丝网材料, 在其交连结构中含有杀虫剂——拟除虫菊酯, 即使经过25次洗涤, 它依然能够扩散足量的杀虫剂到丝网表面, 从而使得任何想“登陆”其上的蚊子望而却步。这种材料中使用的杀虫剂量不会对人构成危害, 该公司称, 即使儿童整夜吸吮这种材料, 也不会有问题。

3.新型鞋子的特异功能 篇三

根据初中所学物理知识，闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，导体中就会产生电流。这种利用磁场产生电流的方法叫电磁感应，产生的电流叫感应电流。

利用电磁感应就能产生电能，为什么不能做一双具有特异功能的鞋子，利用人走路时的动力使磁生电呢？有了这个想法，我便开始进行实践。经过几个星期，终于构造出自动发电照明鞋。结构示意图如下：

图A为鞋子的侧面图，图B为俯视图。自动发电照明鞋由上、下两部分组成，上部分为鞋面，下部分是核心的发电装置。两部分可分离，方便清洗。如图B所示，整个鞋子共有五盏灯、两个发电装置、一个储存发电式电池、一个开关和一个换气孔。

自动发电照明鞋的基本工作原理是：当人穿上鞋子时，会有两个主要受力部位——前脚掌和后脚跟，我在鞋子的这两个地方分别装有如图A中的装置②。当脚踩在地上时，装置②受到向下的压力，使得磁铁向下做切割磁感线运动，产生电能后再运输至图A中的装置③中。

而抬起脚时，磁铁又恢复到原来的位置，如此反复能收集许多电能。可用钕磁铁来进行电磁感应。发光二极管耗能极少，产生电能能满足照明所需。不过在发电装置工作时，产生的并不都是电能，还有一部分内能会转变为热量，这时图A中的装置⑤就起作用了，它主要用来释放热量、恒定温度。

在夜晚无灯的情况下，可打开图A中的开关，这时白天积攒的电能便从图A中的装置③传输给五个LED灯，用于照明。

4.新型墙体材料 篇四

摘要：本文从新型墙体材料的概念、特点开篇，通过介绍新型墙体材料国内外的发展现状，与新型墙体材料应用中所体现出的问题，进而对新型墙体材料的发展前景做出预测。

关键词： 新型墙体材料发展现状发展前景特点

引言：

在社会上出现的新型墙体材料有活性炭墙体、加气混凝土砌块、陶粒砌块、小型混凝土空心砌块、纤维石膏板、石膏砌块、新型隔墙板等。新型建筑材料是区别于传统的砖瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品种，包括的品种和门类很多。从功能上分，有墙体材料、装饰材料、门窗材料、保温材料、防水材料、隔音材料、粘结和密封材料，以及与其配套的各种五金件、塑料件及各种辅助材料等。从材质上分，不但有天然材料，还有化学材料、金属材料、非金属材料等。通常这些新型墙体材料以粉煤灰、煤矸石、石粉、炉渣、竹炭等为主要原料。

新型墙体材料的优点：

新型墙体材料主要优点有：(1)生产成本低，经济效益可观利用废渣生产空心(砖)砌块，主要原料废渣基本上不收费。砌块生产的劳动效率高，生产成本较低，经济效益显著；(2)节约能源。由于砌块不用焙烧，因而节约能源。比如，生产粘土砖平均综合耗煤为92．44 kg／m3，而生产粉煤灰空心砌块不需要焙烧，原料中的水泥和其它耗能折合在一起，折合耗煤为34．3 kg/m3，比粘土砖低65％，可见，砌块是一种理想的节能材料；(3)建筑功能良好，能促进建筑技术进步。砌块具有良好的物理力学性能，可以满足工业与民用建筑承重与非承重墙体的需要，由于砌块尺寸比较大，体积为390mm×190 mm×190 mm的标准砌块，按体积计算，一块砌块砖相当于9．6块标准粘土砖，按墙体面积计算，一块砌块砖相当于10．16块粘土砖，砌块墙体为12．5块／m2，而粘土砖用128块／m2，因 此．砌块的施工效率可以比粘土砖提高40％，由于尺寸大，灰缝少，砂浆用量比粘土砖节省50％以上；(4)不污染环境，由于砌块不需要焙烧，因而不会产生废气、废渣等污染环境的物质；(5)节土、利废。由于砌块材料不使用粘土，而/

5是利用工业废料或混凝土来制成，因而避免了浪费土地资源，并利用了工业废料；

(6)生产效率高。以废渣、混凝土等为原料的砌块，可以利用生产线，进行批量生产。

新型墙体材料的发展现状：

国外发展现状：

混凝土砌块：由于具有原材料来源广泛、生产工艺简单、生产效率高、价格低廉的特点，在世界各国的应用比较广泛。美国目前年消费量约在5000万m3。占本国墙体材料总量的34％。品种达2000余种。有各种颜色和不同规格的承重和非承重的空心墙体砌块、装饰砌块，有各种花色的铺地砌块、、城市建筑用的护坡砌块、挡土用砌块、草地砌块等。混凝土砌块起源于美国，经过100年的生产和应用，这一产品已为人们熟悉，产品标准、设计规格、施工规范、建筑法则等也很完善。日本也是混凝土砌块应用大国，其产量约占本国墙体材料总量的33％，与美国不相上下。在欧洲，混凝土砌块的用量占墙体材料的比例约在10％～30％之间。

石膏板：石膏板是美国人沙卡特于1890年发明的，1902年开始工、l匕化生产。目前美国年产量约20亿m2，人均年消费量为8.1 m2，是世界上生产和应用量最大的国家。新建居民住宅中，几乎所有的内隔墙和顶棚都采用纸面石膏板。这种板生产能耗低，生产效率高。并具有板面平整、装饰效果好轻质、强度高、防火、隔声、隔热，对室内湿度能起调、节作用，干法作业、施工速度快等优点。日本自60年代开始大规模生产石膏板。目前的年产量为6亿平方米。其它石膏板生产量较大的国家有加拿大、法国、德国、俄罗斯等。在石膏原料方面，各国都在积极开发和利用工业副产品磷石膏、氟石膏、硼石膏和排烟脱硫石膏等。近年来，用工业废石膏生产的石膏板和石膏砌块的产量正在迅速上升。

灰砂砖：国外的灰砂砖目前正朝着空心化和大型化方向发展。产品种类很多，从小型砖到中型砌砖规格多达十几种。有素色和彩色之分，能适合各种建筑的不同需要。灰砂砌块均为凹槽连接，具有很好的结构和稳定性。除用于外墙和内墙承重和非承重的灰砂砖和砌块外，还有灰砂地面砖、屋面砖、饰面砖和各种异型

砖，如U形砖、圆形砖、承口砖和气孔砖，还有轻质灰砂砖和灰砂板等。德国是灰砂砖应用最早、使用量较大的国家。目前有灰砂砖厂161家，年产量55亿块左右。灰砂砖占墙体材料总量比例仅次于粘土砖(41％)达32％。产量较大的国家还有俄罗斯、波兰和其它东欧国家。

国内发展现状：

通过对目前市场上的调查，各地均有不同的新型墙体材料生产和销售。按其承重情况大致可分为以下两类：

(1)非承重型墙体材料 对于非承重型墙体材料，由于无承重要求，对材料强度要求相应降低。同时这种材料主要应用于内墙，因此，对这一类墙体材料性能指标的要求主要集中在容重、隔音、保温、防火、防潮、可加工性等方面。这类产品种类较多，目前以石膏制品应用较为广泛包括各种石膏砌块、纸面石膏板、石膏条板等，此外还有混凝土加气砌块、空心砖、粉煤灰砖等。

(2)承重型墙体材料作为承重型墙体材料，既可应用于内隔墙，又可应用于外墙。对这类墙体材料的各项性能指标，例如，抗压、抗弯、冻融性等各方面均要求能达到或超过粘土实心砖，同时价格也要有一定优势，从而可以作为粘土实心砖的替代产品，因此，这类产品种类相对较少，主要有页岩砖、煤矸石砖、混凝土砖等。

新型墙体材料存在的问题：

从市场情况来看，实心粘土砖仍占据我国墙体材料的主体地位，虽然有国家政策支持，但各种新型墙体材料仍然难以在大范围内得到推广和应用。相对而言，多数新型墙体材料比起实心粘土砖，仍缺乏市场竞争力，存在一定不足，主要有以下几点。(1)原料方面 生产粘土实心砖的主要原料是土，原料来源极为广泛，各地均可生产，而代替土为原料的新型墙体材料，在不同的地方，原料差异很大，从而限制了新型墙体材料的推广。(2)生产方面 建一个小型砖窑，投资很少，且生产工艺简单，易于掌握，这也决定了小型砖窑在各地广泛存在。对于生产新型墙体材料而言，首先，环保上必须达到要求，同时产品成本、质量均要有一定竞争力，这就对其投资、生产工艺提出了较高要求。以生产煤矸石砖为例，由于煤矸石均含有一定量的硫，烧制煤矸石砖的过程中，这部分硫转变为二

氧化硫释放到大气中，对环境形成了二次污染，为防止污染，含硫较高的煤矸石在制砖过程中必须增加脱硫装置，这必然使生产工艺更复杂，项目投资增加，产品成本提高。在实际生产中发现。多数煤矸石砖生产厂没上脱硫装置，有的即使有脱硫装置，也处于闲置状态。(3)成本方面从以上可知，由于粘土实心砖投资少，工艺简单自然价格较低，而作为其替代产品的新型墙材首先要有成本优势，否则很难成为替代品。虽然很多城市规定如果使用粘土实心砖作为墙体材料，每平方米应交纳一定数量的罚款，但实际过程中，许多建筑单位宁可交纳罚款也要使用粘土实心砖。(4)使用方面 秦砖汉瓦作为我国使用多年的建筑材料，早已 为人们所熟悉和接受。而要转变人们的使用习惯，去认可其它的新型墙体材料，并不是短时间内可以作到的，仍需要一个过程。(5)销售方面 对于多数墙体材料，由于容重较大，附加值低，使其销售范围较窄，不能长距离运输。使多数墙体材 料以当地生产，当地使用为主。各地应根据实际情况生产新型墙体材料，这也使新型墙体材料在大范围内推广受到影响。

新型墙体材料的发展前景：

节能、节地、利费、保温、隔热的新型墙体材料及其形成的砌体结构是很有发展前途的，并有着广阔的应用前景，为其推广应用我国各级政府都制定了相应的政策，对其研究也投入了一定的人力物力，并取得了一定的成果。但有些问题尚未开始研究，即使开展一些研究还不够深入，现有结论还有待于进一步检验。进一步开展研究的课题主要有新型墙体材料砌块承重墙体的抗震抗疲劳性能，砌块砌体的的弹塑性行为，砌块砌体的结构的可靠度，火灾后砌体的力学行为，砌体砌块的施工方法等等。随着科研工作步步深入，设计规范的建立完善，新型墙体材料伴随着砌体结构在我国建设中会成为主导建筑材料之一，将应用与高层中高层住宅体系，将为我国带来巨大经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]新型建材跨世纪发展与应用．新型建筑材料专业委员会．北京：中国计划出版社，1997．

[2]叶耀先，顾孟潮，米祥友．世界建设科技发展水平与趋势(城市建筑高技术)．北

京：中国科学技术出版社，1993．

[3] 中华人民共和国建设部.中国建筑技术政策（1996-2010）[M].北京：中国城市出版社，1998

[4]王墨耕.混凝土空心小砌块在美国的应用[J].特种结构,1997(1):29-31

[5] 陈福广，沈荣熹．新型墙体材料手册[M]．北京：中国建材工业出版社，2001．

[6]张向朴．建筑节能设计探讨[J]．中田高新技术企业，2010．

[7]张壤原．外墙保温技术的研兜现状与发展趋势[J]．建筑节能，2010．

[8]王耀伟．保温复合墙体热致烈缝分析[D]．大庆石油学院，2009．

[9] 鲍国芳．新型墙体与节能保温建材[M]．北京：机械工业出版社．2009：1．

[10] 于红芳．常用建筑节能材料的特性及使用[J]．山西建筑，2008，34(20)：158．159．

[11]易南福．浅论新型建筑墙体材料的开发应用[J]．建筑科学． 2007，14：91．

[12]龚志起．建筑材料生命周期中物化环境状况的定量评价研究[D],清华大学．2004．

[13]王松庆．严寒地区居住建筑能耗的生命周期评价[D]．哈尔滨工业大学．2007．

[14]杨玉兰．居住建筑节能评价与建筑能效标识研究[D]．重庆大学．2009．

5.新型道路材料 篇五

交通101 孙文博 11号

当代交通道路的设计理念为“资源节约、环境友好、安全舒适、便于养护、经济合理”。也就是说我们理想中的道路材料是一种承载力高、车辆运行舒适、降噪、透水环保且成本低的材料。那么，基于这个理念，经查阅大量资料，我发现在2008年北京奥运会时采用了一种名为沙基透水砖的新型道路材料。透水路面砖的优点有：

1、自然降水能够迅速透过地表，适时补充地下水资源。

2、透气透水性好，发挥土壤调节城市的温度和湿度的优势，维护城市地表生态平衡。

3、雨天路面无积水，改善车辆行驶及行人的安全性与舒适性。

4、吸收车辆行驶所产生的噪音，创造安静舒适的交通环境。

5、经高压而成，抗压、抗折强度均高于建材行业铺设材料标准。

6、色彩丰富耐久，可铺设出格调高雅的城市景观道路。

另外，这种材料成本较低，而且极其环保，他基本是用的沙土或废渣压制而成的，较植草砖和水泥、沥青路面都有一定的价格优势和环保意义。其次，这种材料的渗水能力很好，传统透水砖依靠表面缝隙透水，一旦缝隙被灰尘堵死就失去了效用。沙基透水砖是通过破坏水滴的表面张力来透水，透水性更持久。而且能使雨水直接渗到地下，补充地下水。因为渗水原理不同，他也不会像香港最近研究出的新型路面材料那样，由于空隙被泥沙堵死而不能渗水。目前，甚至现在还出现了可以在日光下自洁的透水砖。

据资料称，这种材料已经广泛的运用到了市政道路中。现在在北京的车公庄,公主坟,石景山等地都可以看到这样的透水砖铺设的路面。但是，这种材料或相关技术是否能取代沥青，被运用到城市的机动车道上，应当还需要深入地研究。比如，他的承载力是否足够强，有没有料好的延展性，制作路面而非一块砖在技术上能否达到等等。由此看来，对于道路材料还需要我们不断的学习。

6.《新型土木工程材料》 篇六

中国矿业大学

课程考试作业

学院：环测学院 专业： 测绘工程 班级：13-04班 姓名：张 磊 学号：06132292

新型防水材料的发展与应用 《新型土木工程材料》 张磊

摘要：人类建设的各种建筑物的围护结构都要有一定的防水、防湿气以及其他有害液体和气体的侵蚀的能力，而这种分隔结构的构成材料则被我们称为防水材料。传统的防水材料是三毡四油。随着社会的进步与发展，我们已经逐渐摒弃了传统的防水材料，开始使用一些新开的发出来的建筑防水材料主：SBS/APP改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料、玻纤沥青瓦、自黏防水卷材等新型防水材料，以及以石油沥青纸胎油毡、沥青复合胎柔性防水卷材为主的沥青油毡类防水卷材等。本文针对目前市面上几种比较热门的新型防水材料进行分析评价，来了解防水材料对我国设施建设所带来的各种影响。关键字：防水材料 高分子防水卷材 沥青油毡类防水卷材

Development and application of new waterproof materials

Zhanglei

Abstract:Envelope of various buildings Construction of humanity must have a waterproof, anti-moisture and erosion ability of other hazardous liquids and gases, and the constituent material of this separation structure we were called waterproof material.The traditional waterproof material three felt four oil.With social progress and development, we have gradually abandoned the traditional waterproof material, begin to use some of the newly opened issued to the main building waterproof materials: SBS / APP modified bitumen membrane, waterproofing, waterproof coating , fiberglass asphalt shingles, self-adhesive waterproofing membrane waterproofing and other new materials, as well as oil fetal asphalt felt paper, asphalt composite fetal flexible waterproofing membrane consisting mainly of asphalt waterproofing membrane and the like.In this paper, several currently on the market more popular new waterproof materials analysis and evaluation, to understand the variety of waterproof material impact on our facilities brought.Key words:waterproof material，Polymer waterproofing membrane，Asphalt waterproofing membrane 1.前言

改革开放以来，我国经济的高速发展，随之而来的便是大面积的工用、民用建筑的建设。而防水材料，又是建筑物不可缺少的一部分。大多数发达国家的防水材料发展高峰期是在21世纪60年代开始的，我们国家的新型防水材料高速发展是在21世纪80年代开始的，柔性材料和刚性材料两大类是经过这十几年防水届同仁的努力而进行分类得到。

随着经济的发展社会的进步，世界各国政府以及各种的民间团体开始提倡一种绿色环保、以人为本、和谐发展的理念。因此，对建筑行业来说，重要的建筑材料都应该走环保的路线，不能再一味地追求利益，要求我们必须进一步开发和应用高效环保型防水材料，实现防水材料对人体无害、对环境无害、对节能无害，并对建筑物质量得以保证。

虽然现在我国在新型防水材料的发展方面，与国外先进国家还存着一定的差距，这个方面，我国可以积极吸取国外发展的相关经验。有关人士认为有一点很关键，就是应该尽快出台相关的行业标准与规范，进一步对不法商贩进行治理。目前来说，市场上各种不法商贩打着新型防水材料的旗号出售不合格产品，这种市场的混乱性，如果得不到及时的治理，势必会影响我国建筑业的防水工程质量。因此我国必须加大对新型防水材料市场的相关管理与整顿。因此，我国必须加大力度发展新型防水材料的力度。2.防水材料的发展

我国在70年代末出现了混凝土膨胀剂，混凝土膨胀剂就是人们把抗裂防渗结合起来的新型防水外加剂，目前我国的膨胀剂年销量近30万吨，它有10多个不同的品种，其中有80%是被UEA所占有，硫铝酸钙型膨胀剂包括：UEA、SRS和EA-L，这几种在渗入水泥的情况下水将化形成为膨胀性结晶体，混凝土的毛细孔缝就是用这种柱状和针状结晶进行填充，从而提高了混凝土的抗渗性，而且改善了孔结构，在什么情况下既可以防止混凝土结构产生干缩开裂，又可以补偿一部分后期产生的温差应力，在钢筋和邻位的约束下和在结构中建立0.2-0.7MPa预压应力下，大约可以抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力，从而实现那个效果。因此，我国刚性防水材料的突破性发展是膨胀剂，防渗和抗裂就是混凝土膨胀剂所具有的双重功能，复合膨胀剂是以膨胀剂与化学外加剂复合而成的，它具有的功能有：集膨胀、防水、防冻于一体，投料单一，使用方便，这就是近年来，我国开始生产多功能复合膨胀剂就是为适应泵送混凝土的发展。

从20世纪80年代以来，通过十几年的努力，新型防水材料形成了沥青及防水涂料等四大类共几百个品种，传统产品一直占绝大多数，我国在柔性防水方面的新型防水材料发展迅速，所以新型防水材料正处于三个阶段：研究、开发和试用。

但在2000以后，我国建筑防水材料总的发展趋势出现以下几种情况：①.由传统的石油沥青为基本材料向高分子聚合物改性沥青方向发展；②．密封材料由低性能产品向高弹膜性、高耐久方向发展；③.防水涂料由低档簿质向高档薄质层方向发展；④.施工方法由热粘贴向冷施工方向发展。

总的来看则是：沥青卷材在稳定和提高现有产品质量的同时，开发具有特殊功能、性能优良的沥青改性毡。如耐高温油毡、耐低温油毡、多孔砂面油毡及沾沥青油毡等。防水涂料大力开发新品种，如SBS橡胶改性沥青涂料、氯丁乳胶代沥青涂料等。为解决溶剂型防水涂料污染环境，还应大力发展无污染、无公害、具有多功能的水乳型防水涂料。

国外防水材料的技术及品种随着建筑业的发展和应用技术的完善有了飞速的发展，企业生产规模有着日益大型化的趋势，像凡士通和卡莱尔两大公司主导高分子防水卷材市场，主要原因是国外尤其是欧美发达国家建筑防水材料的生产已经从单一的生产工厂演化逐步为大型跨国公司，美国的防水材料年需总量大约有15亿平方米的市场，但只有40家公司，大多数是生产工厂,生产工厂数目达到113个，法国最大的改性沥青防水卷材生产企业是索普瑞玛公司，年产量占法国平屋面市场的35%，年产品为达到4500万平方米。总体来讲，近几年来国内外的新型防水材料和技术都得得到了飞速的发展期。3.新型防水材料种类及特点

目前我国建筑防水材料主要是SBS/APP改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料、玻纤沥青瓦、自黏防水卷材等新型防水材料，以及以石油沥青纸胎油毡、沥青复合胎柔性防水卷材为主的沥青油毡类防水卷材等，其发展对我国化学建材的发展将起到十分重要的作用。其中防水卷板是用量最大的防水材料，主要用于屋面及基础防水，有施工方便、人工费用低的特点。3.1合成高分子防水卷材

高分子防水卷材主要有三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、氯化聚乙烯橡胶共混防水卷材等，以合成橡胶、合成树脂或此两者的共混体为基料，加入适量的化学助剂和填充料等。经不同工序加工而成可卷曲的片状防水材料；或把上述材料与合成纤维等复合形成两层或两层以上可卷曲的片状防水材料。

生产厂家约70多家，总生产能力约5000万平方米／年。我国吉化公司设备厂为北奥队水材料公司安装了国产三元乙丙橡胶防水卷材生产线，内蒙古包头橡胶制品研究所为常熟三恒建材有限公司(常熟防水材料厂)安装了釜式硫化、L型挤出三元乙丙橡胶防水卷材生产线，技术水平接近日本水平。

它的材性指标较高，如优异的弹性和抗拉强度，使卷材对基层变形的适应性增强；优异的耐候性能，使卷材在正常的维护条件下，使用年限更长，可减少维修、翻新的费用。3.2合成高分子防水涂料

以多种高分子聚合材料为主要成膜物质，添加触变剂、防流挂剂、防沉淀剂、增稠剂、流平剂、防老剂等添加剂和催化剂，经过特俗工艺加工而成的合成高分子水性乳液防水涂膜，具有优良的高弹性和绝佳的防水性能。该产品无毒、无味，安全环保。涂膜耐水性、耐碱性、抗紫外线能力强，具有较高的断裂延伸率，拉伸强度和自动修复功能。

该种涂料在使用时，可根据设计要求和用户需要调配色彩，具有极佳的隔热保温和装饰美化效果，因而产品属于装饰性和多功能性防水材料。并且在任何规则或不规则的基面上刷、刮均能形成连续不断的防水层。可在潮湿基面上施工，产品不起泡、成膜效果好，固化快，能有效缩短工期。

广泛应用于建筑物屋面、地下室、地下车库、室内厨卫生间、开水间、阳台、外墙立面、板缝、窗边、窗台、柱边、管沟管道以及粮库、水塔、游泳池、隧道、钢结构厂房屋面、电厂冷却塔内壁防水等，适用于全国各地建筑气候区的施工。3.3高聚物改性沥青防水卷材 采用改性后的沥青来作卷材浸涂材料的。普通石油沥青材料在低温条件下容易变硬发脆，裂缝，感温性强，长期受太阳光照的紫外光作用下，夏季高温软化，以致热解流淌，反复的热胀冷缩可引起沥青内应力的变化。在氧和臭氧等综合作用下，沥青中的化学成分不断转变结果，先是油质挥发，沥青脂胶的含量减少，塑性下降，脆性增加，粘结力减低，产生龟裂而老化。由于这些原因，故传统的石油沥青防水材料难以满足建筑防水耐用年限的需要，我国从20世纪70年代中期开始研发合成高分子材料改性沥青。在沥青中添加一定量的高聚物改性剂，使沥青自身固有的低温易脆裂，高温易流淌的劣性得以改善，改性后的沥青不但具有良好的高低温性能，而且还具有良好的弹塑性，憎水性和粘结性等。高聚物改性沥青防水卷材与沥青防水卷材相比，改性沥青防水卷材的拉伸强度，耐热度与低温柔性均有一定的提高，并有较好的不透水性和抗腐蚀性。

高聚物改性沥青防水卷材是新型防水材料中使用比例较高的一类产品，现在已经成为防水卷材的主导产品之一，属中、高档防水材料，其中以聚酯毡为胎体的卷材性能最优，具有高拉伸强度高延伸率低疲劳强度等特点。

高聚物改性沥青防水卷材其特点主要是利用该聚无的优良性能，改善了石油沥青的热淌冷脆，从而提高了沥青防水卷材的技术性能。3.4聚氯乙烯防水卷材(PVC)

是一种性能优异的高分子防水材料，以聚氯乙烯树脂为主要原料。加入各类专用助剂和抗老化组份，采用先进设备和先进的工艺生产制成。产品具有拉伸强度大、延伸率高、收缩率小，低温柔性好、使用寿命长等特点。产品性能稳定、质量可靠、施工方便。适用范围：

①.适用于工业与民用建筑的各种屋面防水，包括种植屋面、平屋面、坡屋面。②.建筑物地下防水：包括水库、提坝、水渠以及地下室各种部位防水防渗。③.隧道、高速公路、高架桥梁.粮库、人防工程、垃圾填埋场、人工湖等。4.新型防水材料在发展中存在的问题及解决方法

目前我国的新型防水材料存在着值得注意的问题有：改性沥青防水卷材不合格产品充斥市场，施工方法不规范，用偷工减料的形式降低成本，不能保证施工质量，但与之前材料相比新型防水材料也有显著的进步；虽然高分子卷材质量达到标准要求，但还有许多问题亟待解决，例如有个别施工单位不能保证施工质量、技术不成熟，防水涂料质量达不到要求，有些涂料仍是有味溶剂型，厚质方向发展、应向水质，彩色聚氨酯防水涂料直接应用于户外时，掉色、抗老化性差、使用寿命短等这些问题亟待解决。就目前来看，新型防水行业存在的突出问题是产业结构分散，这一方面需要通过市场的力量进行优胜劣汰，另一方面还有赖于政府相关部门的引导，这两方面是目前行业内绝大部分企业都存在开工率不足的问题，提高行业准入门槛，改善行业结构，规范市场秩序可以通过出台相关政策推动落后产能的淘汰。虽然在防水行业市场上存在的一些不利因素也不容忽视，但它也会面临难得的发展机遇，沥青等石化产品一直高位运行就是属于上游原材料市场，企业带来较大的压力有那些方面：人力资源成本和运费上升、能源价格上涨、油价高企，所以企业要审慎这些不利因素，大力推进科技创新，应对市场变局，合理安排生产。

全面提高我国防水材料的整体水平，相应解决有关的施工机具、配套材料和施工技术，彻底根治严重的建筑渗漏，保证防水工程使用期的稳步提高，积极推进高分子防水卷材，适当发展防水涂料，努力开发密封材料，并注意开发地下止水、堵漏材料和硬质聚氨酯发泡防水保温一体的材料，逐步减少在生产和施工中高能耗、低质量、使用寿命短、不符合环保要求的低档材料和相应提高各类中高档材料的比例，限制纸胎油毡，大力发展改性沥青油毡，这些是根据我国新型防水材料的现状和存在的问题，考虑今后的需要和实际可能，参考国外的经验，我国新型防水材料的解决办法.5.结论

随着我国国民经济的快速发展，不但在国防军工、隧道、桥梁、农业水利和交通运输等领域和行业中提出了高需要、高质量的要求，而且工业建筑与民用建筑队防水材料也都需要高质量的防水密封材料。防水材料不仅仅是建筑材料工业的一个重要组成部分，也是其它相关行业所需要的重要功能材料，在我们的生活中发挥着越来越重要的作用。近十余年来，我国新型防水材料的发展十分引人注目，我国新型防水材料从总体上看，其发展前景还是很好的。推动新型防水材料的发展，是历史的发展趋势，也是社会和经济的重要需求。

参考文献

7.一种新型多功能耙料机 篇七

关键词：耙料机,多功能,石油焦,物料堆放

0 引言

耙料机使用较为广泛, 特别在电厂、冶炼厂、钢铁厂、矿山、煤矿、化肥厂、玻璃厂等诸多行业广泛使用, 适应于物料为粉料、小块料, 比如玻璃企业的硅砂、煤等物料的耙料取料功能。石油焦 (粉) 燃料虽然可以是块料、粉料或块粉混合料, 但是其燃料比较粘稠;另一方面企业利用库房净高只有7m钢结构的仓库, 存放石油焦 (粉) 燃料, 选购标准化的粑料机, 难以满足要求。有关用于石油焦 (粉) 为物料的粑料机, 至今还没有检索到相关制造厂商。因此, 企业根据现有库房净高7m钢结构仓库内, 堆放石油焦 (粉) 并需要具备均化库功能的耙料机, 只能对粑料机结构进行全新设计和非标制造。本粑料机的非标设计及制作, 将解决库存物料堆积容量要求尽量大的问题;解决传统耙料机功能单一、结构局限和占地面积大、配套设施投资高、堆积容量小而要求场地大所造成空间浪费严重等问题。

1 设计一种多功能耙料机

设计一种多功能耙料机, 用于对布料平台上的一种物料进行耙料的耙臂机构;呈高低差列于布料平台两边的高位轨道和低位轨道;横跨布料平台的机架, 机架两端滑动设置在高位轨道和低位轨道上。其特征在于, 还包括用于驱动该耙臂机构做竖直升降移动和上下摆动的活动机构, 耙臂机构整体位于布料平台上。该活动机构包括竖直滑动设置在机架一端的滑座及设置在机架上的两个悬挂装置。耙臂机构的一端与该滑座枢接, 一悬挂装置吊住滑座并可带动滑座上下移动, 另一悬挂装置吊住耙臂机构的另一端并可带动耙臂机构上下摆动。详见图1。

2 多功能耙料机的组成及关联作用

2.1 多功能耙料机的组成

由门式行车大梁及行走机构、粑链及其驱动机构、粑臂垂直升降机构、电气设备及控制系统等组成。其特征在于:门式行车大梁及行走机构由主梁、端梁构成;行走机构系统包括高位轨道、低位轨道及驱动系统;粑链及其驱动机构包括粑臂导轨、专用套筒滚子链、粑板、支腿及其输送驱动系统;粑臂垂直升降装置包括门式导向立柱、起升电机及控制系统。

(1) 耙料机门架, 由主梁、端梁、支架、下横梁、导向立柱等组成, 主梁连接而成呈倒L状的门架, 主梁平行于水平面。大车行走系统其高位轨道设置方向同物料堆放长度方向一致并与同一方向上的设于地面的低位轨道呈高低差, 列于物料宽度两边。门式行车大梁及行走系统, 其特征在于行走系统其大车驱动装置安装在端梁及下横梁上, 采用变频调速, 并配置水平轮及运行自动纠偏装置。

(2) 粑臂垂直升降装置机构, 由门式导向立柱、起升电机等组成。门式导向立柱由两根带有相对槽轨的立柱呈门式组成。

(3) 耙臂驱动系统, 靠近低位轨道侧的耙臂下方设有支腿, 粑臂主体结构采用钢板折弯而成的臂梁结构, 耙臂长度17~25m。本设计方案中, 耙臂L长度已经限制, ρ、κ为固定值, 堆积物在端面椎体高度H1相对L可以小得多, 对库容量影响不大。关键是解决堆积物料在准截面状况面积, 而截面积的大小与其形状有很大关系。

(4) 物料堆放容积, 按截面积形状决定面积大小顺序为S矩形>S梯形>S三角形。理想化的设计截面形状应该采用矩形结构, 但由于一侧设计有取料地坑, 即出料口, 必然形成石油焦的自然堆角, 只能成为截面最积大形状为梯形截面。

(5) 耙臂弯曲度控制在弹性系数指标内, 不大于L/400, 耙臂装有水平导轮系统, 耙链链条装有加大尺寸的滚轮, 链条安装于耙臂导轨上运行, 耙链速度0.35~0.75m/s, 耙臂升降速度7~0.7m/min, 其动力由两个耙料机专用电动葫芦提供。

2.2多功能耙料机的关联作用 (见图2)

(1) 这种新型多功能耙料机的端梁设置于高位轨道上, 连接主梁一侧, 另一侧连接门式导向立柱顶端, 横跨料堆, 门式导向立柱与司机室设于低位轨道侧, 构成整个行车行走装置实现滑动运行;设置在主梁上的起升电机连接钢绳作用于下横梁上, 下横梁一端连接门式导向立柱槽轨, 实现升降滑动。

(2) 耙料机通过耙臂顺时针或逆时针运行完成斜耙动作;通过耙臂来回摆震运行完成摆耙动作;通过耙臂垂直升降装置调整耙臂升降高度运行完成不同厚度平耙动作。垂直升降装置控制下横梁在门式导向立柱的槽轨上滑动并与整个行车运动共同配合耙臂的滚动耙板完成平耙、斜耙、刮耙、摆粑、取料及布料;即由垂直升降装置来控制取料厚度与耙臂回转角度 (-90°~+90°) , 通过速度控制来达到截面形状与取料量, 耙料能力为80~100t/h, 由电气设备与控制系统的自控调节实现。

(3) 耙料机控制方法由下横梁与耙臂的刚性连接, 门式导向立柱定位整个耙臂的垂直升降过程, 可以保证耙链运行过程的平稳性。

3 实施方案

3.1 实施方式1

新型多功能耙料机结合图1~图3进一步说明:耙料机主要由门式行车大梁及行走机构、粑链及其驱动机构、粑臂垂直升降机构、电气设备及控制系统等组成。L型大车行走梁由主梁3、端梁5构成, 主梁3、端梁5连接而成呈倒L状, 主梁3平行于水平面;大车行走系统包括高位轨道6及低位轨道9及驱动系统7, 高位轨道6设置方向同物料堆放长度方向一致并与同一方向上的设于地面的低位轨道9呈高低差, 列于物料宽度两边, 其驱动系统7设在端梁5及司机室10下方;耙料机耙臂包括下横梁1、耙臂4及其驱动系统、支腿, 耙臂耙臂上设有驱动系统, 靠近低位轨道9侧耙臂4下方设有支腿, 耙臂4上方连接下横梁1;垂直升降装置包括门式导向立柱11、起升电机2和起升电机8, 门式导向立柱11由两根带有相对槽轨的立柱呈门式组成。端梁5设置于高位轨道6上, 主梁3一侧连接端梁5, 另一侧连接门式导向立柱11顶端, 横跨料堆, 门式导向立柱11与司机室10设于低位轨道9侧, 构成整个行车行走装置实现滑动运行;设置在主梁3上的起升电机2和起升电机8连接钢绳作用于下横梁1上, 下横梁1一端连接门式导向立柱11槽轨, 实现升降滑动。具体操作如下:

(1) 耙料机通过耙臂顺时针运行完成斜耙动作;调整耙臂的垂直升降装置同时配合长度方向上的整个行车运动完成平耙动作。

(2) 垂直升降装置控制下横梁在门式导向立柱的槽轨上滑动并与整个行车运动共同配合完成平耙、斜耙、取料及布料;进行平耙或斜耙时二个动作需同时实现, 即垂直升降装置来控制取料厚度与耙臂角度, 通过速度控制来达到截面形状与取料量。

(3) 运行下横梁与耙臂的刚性连接, 门式导向立柱定位整个耙臂的垂直升降过程, 保证耙链运行过程的平稳性。

(4) 实现二个动作必须采用吊挂并能自动升降, 吊挂结构能在物料长度方向来回移动, 配合垂直升降装置的定位, 保证取料量的可控性, 完成平耙、斜耙的调整操作, 实现取料与布料的工序过程, 达到所期效果。

3.2 实施方式2

平耙、斜耙操作:作为一种优选方案, 通过耙链及其驱动机构, 控制粑臂旋转倾斜不同角度, 实现在不同速度运行配合L型大车行走梁沿着物料长度方向按一定速度运行保证取料量。

具体操作, 耙臂4长度保证在物料堆放范围内取料到位, 耙臂4回转角度为75°;所述起升电机2和起升电机8采用双速, 速比为1/10, 并配有安全制动器。起升电机2和起升电机8通过钢丝绳吊挂改变行程大小、进行升降控制耙臂4深入物料深度, 同时配合垂直升降装置调整耙料机进入物料深度动作完成耙臂深入物料, 进行平耙或斜耙, 即垂直升降装置控制取料厚度与耙臂角度配合整车行走速度完成平耙或斜耙动作, 同时耙料、取料及布料, 直至达到堆放物料截面呈“梯形”形状, 达到堆量最大化。

3.3 实施方式3

本方案的耙料机进行空运转时, 机器运转平稳可靠, 紧固件无松动现象。运转2h后, 轴承温升应不大于20℃, 实测15℃;减速机无漏油现象, 无异常声, 电器设备、联轴器安全可靠;设备安全平稳连续运行, 各动作操作灵活;满足技术数据表及设计、制造、检验、试验等标准和规范的要求。生产能力:额定80~125t/h;噪音不大于80d B (标准测试方法) ;整机运行平稳, 操作控制准确、可靠, 联锁可靠。

4 多功能耙料机的效果

本技术方案解决了现有耙料机技术上对于实施标高限制问题, 可以在较低厂厂房高度存放物料, 降低厂房造价成本高的问题。

(1) 新型耙料机体现在耙料机结构造型, 可以按照库房场地和物料堆积要求, 灵活设计各部件的尺寸大小及美观造型, 以及机构承载的负荷能力。

(2) 新型耙料机多功能性的体现, 在耙料机通过耙臂回转角度为-90°~+90°和通过垂直升降机构, 可以实现平耙、斜耙、刮耙、取料和布料, 耙料能力可控范围80~125 t/h, 并通过速度控制来达到截面形状与取料量等多种功能作用。

(3) 新型耙料机可以满足用户在粉料仓库内, 实现单机或双机操作时, 完成堆、取、布等堆料运作, 可减轻操作人员的劳动强度、提高生产效率以及降低环境灰尘的污染。

(4) 新型耙料机实现在有限的空间内, 可以使物料堆放呈“梯形”截面状, 有效利用空间, 减少占地面积, 达到堆量最大化, 并且相同占地面积下, 该耙料机库容增加1.5倍以上。

(5) 新型耙料机解决了传统耙料机功能单一、结构局限和占地面积大、配套设施投资高、堆放物料截面呈“三角形”形状其库容量小而造成场地浪费等问题。

5 结语

企业非标制作多功能耙料机, 可以根据料堆的厚度、斜度、深度及高度进行升降、平移及斜移等各种耙料及布料操作, 解决了库存物料堆积容量要求尽量大的问题;解决了传统耙料机功能单一、结构局限和占地面积大、配套设施投资高、耙料堆积容量小而要求场地大所造成空间浪费等问题。本项目通过设计创新及机械装备制造, 灵活使用达到设计目标。该技术装备已在本集团子企业推广应用, 也可以为相关企业制作提供鉴借。

参考文献

[1]曾小军, 赵黛青, 汪小憨.石油焦粉在玻璃熔窑直接燃烧代替重油的适用性分析[J].玻璃与搪瓷, 2008, 36 (3) :23-27.

[2]陈天富.门式耙料机维修方式探讨[J].化肥工业, 2011 (01) .

8.新型多功能充电宝的设计 篇八

【关键词】多功能充电宝 U盘pc板 蓝牙模块 充电电池 主控芯片 USB

随着社会信息化的普及，越来越多的电子产品受到人们的青睐如大屏智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机等，已成为人们生活工作不可分割的一部分。而怎样能保持各种电子设备的有电正常使用，成为了消费者们新的问题。而本文介绍的多功能充电宝就是根据消费者所担心的问题进行设计的一款即能为各种电子产品进行充电，又能使数据进行无线蓝牙传输和保存的集多功能于一身的商务学习伴侣，即携带方便又安全可靠适用于实际生活。

一、多功能充电宝的工作原理

在本次设计中利用多功能充电宝的充电电池能够方便为电子设备供电和储存数据而方便服务消费者的目的。整个装置由充电电池、蓝牙模块、U盘pc板、开关按键、LED装置构成。该系统是利用充电电池能够充电并储存电能的原理，在使用前通过数据线对电池进行充电，当商务外出或者旅游时需要给电子设备充电时就可以把相应的电子设备连接到充电宝上，随时随地方便可靠的为各种电子设备充电。该系统还具有优盘功能，可以进行数据蓝牙无线传输和有线传输并且储存。通过更改U盘的驱动程序添加蓝牙模块的驱动程序，使其兼容USB和蓝牙。当进行大数据传输时可以按照一般的传输形式即数据线连接相关设备到多功能充电宝上进行传输，还可以在进行小数据传输或者没有数据线时运用蓝牙无线传输。本系统中蓝牙优盘驱动模块是低成本、低功耗、高效率方便灵活，可以通过本设备自身的充电电池进行充电。

二、系统各部分组成及工作原理

（一） U盘pc板

U盘的储存原理是把二进制数字信号转化为复合二进制数字信号（加入分配、核对、堆栈等指令）读写到USB芯片适配接口，通过芯片处理信号分配给EPROM2储存芯片的相应地址储存二进制数据，实现数据的储存。EPROM2数据储存器，其控制原理是电压控制栅晶体管的电压高低电位，栅晶体管的结电容可长时间保存电压值。它主要由USB插头、主控芯片、稳压IC（LDO）、晶振（时钟电路）、闪存（FLASH）、PCB板、帖片电阻、电容、发光二极管（LED）等构成。从组成结构上看主控是和flash储存芯片沟通的桥梁，并且他们都需要晶振，主控在一定频率下工作，主控工作需要时钟电路。

（二）蓝牙模块

蓝牙，是一种支持设备短距离通信的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM频段，其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。Bluetooth技术在2.4GHz波段运行，该波段是一种无需申请许可证的工业、科技、医学无线电波。所以本设备除了设备费用外，不需要为使用蓝牙技术的而付出额外费用，一般采用最新版本蓝牙4.0。

U盘和蓝牙技术都已经比较成熟，而电源即用自身的充电电池提供，两者结合的蓝牙优盘是完美的，蓝牙速率最高可达1Mbps。利用手机、电脑、相机等蓝牙功能和本设备蓝牙相配合可以对优盘内容进行管理。如图 U盘主控芯片和蓝牙模块的连接。

（三）充电电池

本设备所用充电电池是人们常说的充电宝。“充电宝”（Charger Baby）是指可以直接给移动设备充电且自身具有储电单元的装置。目前市场主要品类基本都配置标准的USB输出，基本能满足市场常见的移动设备。充电宝自身的充电插头直接通过交流电源可以对移动设备充电，相比备用电源而言可以简化一个充电插头的装置，而相比于充电器它又自身具有存电装置，可以在没有直电源或外出时给电子产品提供备用电源。出于效率、安全、可靠和科技进步的考虑，本设备的充电装置使用性能高的脉冲充电。脉冲充电宝：采用CMOS电子开关，通过控制开关的时间和频率进行降压、恒流充电。中间控制过程需要通过CPU端口检测所要控制处的数据进行计算反馈调节PWM的宽度或频率完成充电过程。所有手机充电器其实都是由一个稳定电源加上必要的恒流、限压、限时、过冲等控制电路组成。原装充电器（指线充）上所标注的输出参数：比如输出4。4V/1A、输出5.9V/400mA就是指内部稳压电源的相关参数。

（四）USB

通用串行总线（英语：Universal Serial Bus，缩写USB）是连接计算机系统与外部设备的一个串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视（机顶盒）、游戏机等其它相关领域。USB采用四线电缆，其中两根是用来传送数据的串行通道，另兩根为下游（Downstream）设备提供电源。USB总线接口处理电气层与协议层的互连，USB系统用主控制器管理主机与USB设备间的数据传输。

三、结束语

多功能充电宝的设计基于蓝牙、优盘和充电宝技术，进行巧妙结合，使各部分器件得以充分发挥作用。各器件经过电路的合理设计后进行有效的组合，使设备可安全可靠使用。

参考文献：

[1]《USB应用开发技术大全》 薛圆圆 主编 华清远见出版

[2]《嵌入式系统开发技术与应用》 路莹 彭健钧 主编 清华大学出版社

9.新型陶瓷材料缩 篇九

一、简介

金属材料：铁、钢、铜、铝、钛、合金

制备工艺：熔炼—浇铸—成型（压力加工）—热处理

无机非金属材料：石头、水泥、玻璃、陶瓷

制备工艺：粉末冶金：粉末制备—球磨混合—成型—烧结

有机高分子材料：塑料、橡胶

制备工艺：聚合反应

陶瓷：传统陶瓷

陶器、瓷器（天然原料、组成、工艺较粗糙、性能较低）

先进陶瓷：采用高度精选的原料（天然、合成），具有能精确控制的化学组成，按照精确控制的工艺制备、具有优异性能的陶瓷。

Advanced ceramics(高级、先进陶瓷)high-tech ceramics（高技术陶瓷）fine ceramics（精细陶瓷）new ceramics（新型陶瓷）industry ceramics(工业陶瓷)special ceramics(特种陶瓷)

先进陶瓷：结构陶瓷、功能（电子）陶瓷、生物陶瓷 研究：组成、制备工艺、显微结构、性能之间的相互关系

二、粉末的性质

粉末体是由大量的固体颗粒组成的体系，其中颗粒可彼此分离。它既不象固体物质能保持一定形状，也不象液体、气体那样取决于容器的形状。

粉末体由一个个固体颗粒组成，固体颗粒的粒径大小对其性质有很大影响。纳米材料：粉末：5-500nm 块体材料：晶粒度＜500nm 亚微米：0.1-1µm, 先进陶瓷: 0.05-50µm

粉末的结构

一次颗粒：粉末中能够分离并独立存在的最小颗粒，也叫单颗粒 二次颗粒：二个或多个颗粒构成的聚集体，也叫团粒。产生团聚的原因：分子间力（范德华力）、静电力、液膜附着力

粘结、机械纠缠、磁力等

硬团聚、软团聚

粉末的形状： 球状、片状、树枝状、柱状、不规则状等 粉末体的粒度与粒度分布

单个粉末颗粒的大小称为粒度。由于实际上不存在同一粒度的粉末，实际粉末体所含颗粒的粒度大都有一个分布范围，按一定的粒度范围可将粉末分成很多级，各级粉末的百分含量就叫粉末的粒度分布，通常粉末的粒度是指粉末的平均粒度。

粉末粒度的测定

筛分析法：目数或网目数是一英寸长度内的筛孔数 m=25.4/(a+d)a：网孔尺寸d：丝径

泰勒标准筛：100目 0.147mm 200目0.074 mm 400目 0.038 mm 显微镜分析法：分散、观测、统计分析

（图象仪）

费歇尔粒度测量法：

原理：空气通过粉末粉末试样后，产生压力降，其大小与试样厚度、孔隙度及粉末形状 1 有关。测试时，控制试样厚度、孔隙度，粉末越细，空气透过时的阻力越大，产生的压力降

1/2越大。

d∝(F/(P-F))

d:：粉末平均粒度

P: 空气通过粉末试样前的压力，F：空气通过粉末粉末试样后产生的压力降；

氮吸附法：根据粉末表面吸附氮气的量，来计算出粉末的比表面值。粉末越细，比表面积越大，吸附的氮气越多。

费歇尔粒度反映的是粉末的外比表面，代表单颗粒和二次颗粒的粒度，如果与氮吸附法（反映外表面和一次颗粒的大小）联合使用，就能判断粉末聚集程度和二次颗粒的数量。

粉末的表面特性

粉末的比表面积：单位重量粉末的表面积（平方米/克）。粉末越细，比表面积越大。粉末颗粒的表面能

物体内部的原子在周围原子的均等作用下处于能量平衡的状态，而表面原子则只是一侧受到内部原子的引力，另一侧则处于一种“过剩能量”的状态。这种“过剩能量”就称为表面能。粉末颗粒表面的“过剩能量”就称为粉末颗粒的表面能。

当物体被粉碎成细小颗粒时，会增加大量的新表面，并且新表面的量值随粒度变小而迅速增加，粉末越细，其表面能则越大。

粉末的工艺性质：

粉末的松装密度：粉末自由松装时，单位体积的质量叫做粉末的松装密度。粉末的流动性：50克粉末从标准的流速漏斗流出所要的时间，单位为秒/50克。

粉末的压制性：

压紧性：在一定压力下粉末的压缩程度，可用压缩比a表示 a=h松/h压= d压/d松 h松：粉末松装高度 h压：压块高度

d松：粉末松装密度 d压：压块密度 成形性：粉末压制后，压块保持一定形状的能力。

三、粉末的制备

粉末的制备一般有二种方法：机械法和合成法 机械法是利用外力的机械作用，将物料粉碎为化学成分基本不变的方法，在制粉过程中只发生物理变化。如：球磨、振动球磨、锤式破碎、喷雾法和气流粉碎等。

一般很难制备1微米以下的细粉，气流粉碎：喷射气流粉碎机（气流磨）能粉碎到亚微米级（0.1-0.5微米），粉末在高速喷射气流中互相碰撞进行粉碎。

合成法是通过化学反应将物料变成化学成分与原料不同的粉末的方法。通常包括：固相法、液相法和气相法。

合成法比机械法更通用，因为它可利用廉价的氧化物盐类作为原料，成本低，制备的粉末纯度高，粒度细，均匀性好。许多难熔金属和化合物粉末只能用合成法生产。

固相法制备粉末 化合反应法

BaCO3 + TiO2 → BaTiO2 + CO2(1100-1150C)（钛酸钡）

Al2O3 + MgO → MgAl2O

4（尖晶石）

3Al2O3 + 2SiO2 →3Al2O3`SiO2（莫来石）热分解反应

H2WO4

→ WO3 +H2O 还原法

SIO2 +C →

SiC +CO

SIO2 +C + N2 → Si3N4 +CO

液相法制备粉末(1)沉淀法：

直接沉淀法

Na2WO4(l)+CaCl2(l)→ CaWO4(↓)+ NaC l(l)

共沉淀法: 在混合的金属盐溶液中添加沉淀剂，可得到各种成分混合均匀的沉淀，然后进行热分解。与固相法相比，能制得化学均匀性好且易烧结的粉料。

BaCl2 和 TiCl4 的混合水溶液中，滴入草酸可沉淀出原子尺度混合的BaTiO(C2O4)2 4H2O 经热分解后，可得到具有化学计量组成且烧结性能良好的BaTiO3粉末。

溶胶—凝胶法（Sol-gel）(2)溶剂蒸发法

喷雾干燥法：将溶液分散成小液滴喷入热风中，使之迅速干燥的方法。

喷雾干燥是一种广泛使用造粒方法。

喷雾热解法：将金属盐溶液喷入高温气氛中，立即引起溶剂的蒸发和金属盐的热分解，从而直接合成出粉料。

偏钨酸氨水溶液

→ WO3+NH3+H2O(喷雾热解)

气相法制备粉末

物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)物理气相沉积: 蒸发---凝聚，将原料加热至高温（电弧或离子流加热）使之气化，再冷却凝聚成细小粉末颗粒，整个过程中系统中不发生化学反应。可制备纳米粉末（5-100 nm）

化学气相沉积是挥发性金属化合物的蒸气通过化学反应合成所需物质的方法。气相化学反应可分为二类，一类为单一化合物的热分解 A(g)→ B(s)+C(g)CH3SiCl3 → SiC+HCL 另一类为二种以上化合物之间的气相反应A(g)+ B(g)→C(s)+D(g)TiCl4+CH4 → TiC+HCl 从气相析出的固体有下列几种形态：在固体表面形成薄膜、晶须和晶粒、在气体中现成粉末颗粒。气相中，颗粒的生成包括形成核和核生长二个过程，为了获得颗粒，首先要在气相中形成很多核，为此，必须达到高的过饱和度。而在固体表面上生长薄膜，并不希望在气相中形成颗粒，因此要在低的过饱和度条件下进行。

四、球磨及混合料的制备

球磨是机械法制备粉末的基本方法。有二个作用：一是将粉末进一步磨细，二是将二种以上不同的粉末充分混合均匀。球磨分干磨（不加入液体介质）和湿磨（加入液体介质）湿磨介质：主要作用是使粉末团粒分散，有利于混合均匀，另外它有可能被吸附在粉末颗粒 3 的缺陷处，使粉末颗粒的强度降低，从而有利于破碎。效率高于干磨。

不与物料发生化学反应，易挥发去除，表面张力小，不使粉末结团、安全等。酒精、丙酮、水等

滚动球磨原理：球磨机由一筒和球组成，其工作原理是：当筒体转动时，装在筒内的研磨体（球）和被研磨体（物料）在摩擦力和离心力的作用下随筒体旋转至一高度，然后自动落下，对筒内物料产生冲击和磨削作用而将物料磨碎。此外，球的搅拌作用还将物料混合均匀。球磨筒转速：转速太低，球发生滑动状态，球磨和混合效率低；转速高于某一速度时（临界转速）时，球在离心力的作用下，一直紧贴筒壁不能自由跌落，此时物料既不被搅拌，也不被破碎，球磨和混合效率极低。

当转速较高且低于临界转速时，球在离心力的作用下，形成抛落式并发生滚动研磨，此时既有翻动作用，也有球体与物料间的相互摩擦作用（磨碎作用），球磨和混合效率较高。

临界转速计算： mg=mv2/r

v=3.14dn

n临界=42.4/d1/(d: 球磨筒直径:米 n：转速 转/分)一般实际转速为临界转速的 70-90% 装球量：装球体积约为磨筒容积的40-50% 充填系数：装球体积与磨筒容积之比

装料量：球料比

2：1—10：1（球料比越大，研磨效率越高，但生产效率越低）液固比（毫升/公斤）

WC-Co

200-500 毫升/公斤 实验室：刚盖过固相面。

时间：时间长，混合更均匀，粒度变细（一般球磨极限：1微米，增加时间，不会更细）

通常：12-96 小时

球磨料的制备： 1）配料及湿磨

湿磨介质通常为酒精，若不怕氧化，也可用蒸馏水。2）干燥：使湿磨介质从浆中蒸发出来。（800-120度）

电烘箱或蒸汽干燥柜，真空干燥箱。

冷冻干燥

3）过筛：目的是除去料浆干燥时可能发生的结块，并使混合料松散，易于散热。

60-120 目筛（振动筛）混合料的制备：

在球磨料中加入成形剂，干燥制粒后成混合料，供压制成形用。

成形剂：传统的陶瓷生产一般不需要加成形剂，因为坯料中含有一定的可塑性粘土成分，只要加入一定量的水，经过一定的工艺处理，就会具有良好的成形性能。先进陶瓷几乎都采用化工原料，没有可塑成形性，因此要加入成形剂，使其具有良好的成形性能。

成形剂的选择原则：1有较好的粘性，以保证压块有一定的强度；2有一定的润滑性能，以减少粉末压制过程中的内外摩擦力，保证压块密度均匀；3熔点较低，最好在常温下为液态，或能溶解于易挥发溶剂中，以便与物料混合均匀；4工艺性能好，可明显改善物料的塑性，便于挤压和机械加工6蒸发温度低，在低温烧结阶段易被排除，否则会明显增碳；7纯度高，不含其它杂质。

常用的成形剂：石腊、合成橡胶、聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、甘油等 加入方法： 石腊、合成橡胶汽油溶液（加入到球磨料中），干燥，过筛

PEG水溶液（用水球磨时加入），干燥，过筛。制粒：使物料成为具有一定尺寸和适当流动性的团粒。制粒可使物料具有较高和教稳定的松装密度，使其流动性提高，并能充满压模模腔，保证用容量法称料的压块单重一致。

制粒方法：滚动制粒、喷雾制粒。

滚动制粒：将物料置于滚筒中，以教慢的速度转动。物料在筒中沿筒壁不断滚动，使粒子不断趋于球形，另一方面细粒子沾附在大粒子上，使后者长大。

滚筒直径：150-300毫米，容积15-25升，转速 30转/分，装料量15-40公斤，制粒时间 5-20分 喷雾制粒：将物料与塑化成形剂混合好（一般用水）形成料浆，料浆通过喷嘴向上喷出雾化，由于料浆表面张力的作用，便形成了球状的细小液滴，其与向下流动的热氮气流接触，使液滴中的液体迅速蒸发，干燥而变成颗粒。适用与工业化生产。

五、成形 压制原理

压制过程：在压模中填装粉末，再在压力机下加压（0.5-10t/cm2），脱模后即可得到所需形状和尺寸的压坯。

压制全过程：可粗约分为三个阶段： 第一阶段：压块密度随压力增加而迅速增大，这是因为粉末的拱桥现象在不大的压力作用下迅速消除，粉末颗粒移动距离较大，使空隙急剧减少。

第二阶段：压块密度缓慢增加。由于大量空隙已在第一阶段消除，继续增大压力的结果主要是使颗粒发生弹性变形。在这个阶段，粉末颗粒移动距离很小，甚至只在颗粒大小的范围内滑动或转动。第三阶段：压力的增加可能达到粉末材料的屈服极限和强度极限，粉末颗粒在此压力下产生朔性变形或脆性断裂。变形方向或断裂碎块填入空隙，从而使压块密度增加。

对于朔性粉末来说，第二阶段不明显，它迅速由第一阶段过渡到第三阶段，但对陶瓷粉末，第二阶段相当明显，而且压制过程一般只能进行到这个阶段的初期 金属粉末 压力：2-10 t/cm2，陶瓷粉末：0.5-2 t/cm2

侧压力：模压成形时，在压制压力的作用下，粉末对模壁产生的压力叫侧压力，一般为正压力的1/3-1/4。

压制过程的压力分布：模压成形时，由于粉末颗粒间的相互摩擦和粉末颗粒与模壁间的摩擦，使得施加于冲头上的压力（压制压力）并不按帕斯卡原理进行传递，因此压坯各点上所受到的压力是不相同的。一般来说，离压头越远的地方所受到的压力越小，这种压力损失叫压力降。粉末颗粒越细，形状越复杂，离加压冲头越远，压力降也越大。加压方式：单向加压、双向加压 压坯密度分布：与压力分别相似。由于粉末颗粒与模壁间的摩擦损失对压坯中心部分的影响较小，因此加压面的密度形成四周大，中间小；另外，纵向看，离加压冲头越远，压力降也越大，密度也就越小。压块强度的本质：对于一般粉末冶金模压成形的压块来说，压块强度是由颗粒间的机械啮合和原子间力共同作用的结果，成形剂的粘合作用也十分重要。压块强度随成形剂用量的增加而提高，渗腊压坯可以进行机械加工。压块强度与压制压力的关系：压块强度随成形压力的增加而提高，与压块密度随压力增加而提高的情况相似。这是由于空隙度下降，粉末接触表面增加的缘故。当压力足够大时，更高的压力已不能提高压块强度，相反由于粉末体的局部加工硬化和应力集中，会导致压块出现裂纹和分层。压块的弹性后效 弹性内应力：在压块的粉末颗粒内部和颗粒间的接触表面上，会产生一个与粉末颗粒受力方向相反，并力求阻止粉末颗粒变形，以便达到与压制压力平衡的作用力，这个力就称为弹性 5 内应力。弹性后效：在去除压制压力和将压块脱模后，由于弹性内应力的松弛作用而引起压块体积膨胀的现象，称为弹性后效。脱模瞬间是弹性后效最显著的时刻，也是压块最容易出现裂纹和分层的时刻。压制工艺：

压模设计的基本参数

压缩比：粉末松装高度与压坯高度之比（2.5-4）

线收缩系数：压坯尺寸与烧结坯相应尺寸之比 K（1.15-1.3）线收缩率：（压坯尺寸－烧结坯相应尺寸）/ 压坯尺寸 单位压制压力：0.5-2吨/平方厘米（陶瓷材料）压模内腔尺寸的确定

1．压模内腔直径 D=KDD1 烧结坯尺寸

压制工艺： 1． 单重的计算

W= Vdk W：压坯单重 V：烧结致密后的体积 d：烧结致密体密度k损失系数：1.02-1.05 2.压坯高度的控制：H=hK(烧结致密后的高度，K：线收缩系数)

压力控制，限高器控制

压制废品

分层、裂纹、未压好

其它成形方法

模压成形只能生产形状较简单、高度尺寸较小的产品。其它成形方法 冷等静压成形

利用高压液体的静压力直接作用于装在弹性模具内的物料，使压块在各个方向同时均匀受压的一种成形方法。液体介质可以是水、油，弹性模具材料应选用弹性好、抗油性好的橡胶或塑料。（压力范围：500-3000公斤/平方厘米）

特点：1使用范围广，可生产一般方法不能生产的形状复杂、大件及细长的产品。2成形质量高，可少用或不用成形剂，生坯密度高且均匀、烧结收缩小、不易变形。生坯可直接进行机加工，可批量生产。3 模具制造方便而且成本低。4生产效率较低，生坯精度和光洁度教差、往往要辅以机加工。

冷等静压工艺：弹性模具制造—粉末装模密封—装入冷等静压机—加压—卸压脱模

粉末装模：应尽可能均匀一致，反复捣打、振动装模可使粉末分布均匀，装好料的模具，为防止液体介质流入模腔，装料端应密封，一般用塑料塞子塞住，并用金属丝扎紧。

注射成形：在一定温度下，将增塑处理的混合料浆通过压力注入到模腔中，料浆在模腔中冷却成形，然后脱模，取出坯体。其特点是可制备复杂形状制品。挤压成形、注浆成形、热压铸成形、流延成形

脱成形剂（脱蜡）

烧结前，将成形剂完全排出，否则，余下的成形剂在后来的烧结过程中会转变成炭，不利于烧结致密化。

脱除方法：真空脱蜡、氢气脱蜡：在真空或氢气气氛中加热，使石蜡气化随真空抽出或随氢气一起燃烧掉。

设备：真空脱蜡炉、氢气脱蜡炉

工艺：缓慢升温（2~5度/分钟），450度/1~10小时然后520~550度/1-5小时。烧结

烧结过程：将粉末生坯加热到一定温度，并保持一定时间，然后冷却，从而得到所需要的微观结构和性能的材料或制品，这种特殊的热处理工艺叫烧结。

通过高温下物质的传递，烧结使得从压坯中粉末颗粒间的机械结合变成晶粒间的化学键结合，晶粒长大，空隙和晶界减少，体积收缩，密度增加，最后成为坚固的具有的多晶烧结体，其强度比压坯的强度要大的多。

烧结的驱动力：粉末的表面能降低。与块状物体相比，粉末体处于能量不稳定状态。任何系统都有向最低能量状态发展的趋势。因此，粉末体的过剩表面能就成为烧结的动力。烧结是一个不可逆过程，烧结后，系统将转变成为热力学更稳定的状态。

粉末体的表面能一般小于5000J/mol，与化学反应过程可达几到几十万J/mol相比，这个烧结推动力不大，因此在常温下烧结不能自动进行，必须对粉末体加高稳，才能使之转变成烧结体。

烧结过程中物质的传递

1蒸发和凝结、2扩散、3粘滞流动和塑性流动、4溶解和析出 液相烧结机理：物质通过液相传递，效率高于固相和气相。（1）颗粒重排，液相充填空隙（２）溶解-析出

（３）晶粒长大，液相冷却后通常留在晶界。

热压、气压烧结、热等静压

先进结构陶瓷

氮化硅陶瓷

密度3.2 硬度90HRA, 韧性5-7

α氮化硅

β氮化硅（更稳定，因为α氮化硅的内部应变更大）六方晶系

α氮化硅 小于1400度

高于1400度

α→β a 7.75 a 7.61 c 5.62 c 2.91 粉末制备：

硅粉氮化： Si + N2 → Si3N4(1400C)SiO2 还原氮化 SiO2 + c + N2 → Si3N4 + CO 化学气相沉积(CVD)SiCl4 + NH3 → Si3N4 NH4Cl SiH4 + NH3 → Si3N4 H2 氮化硅粉末： 高α相 大于90%，高氮含量 大于38%，细 小于 1微米（5.8m2/g）

氮化硅块体材料制备

反应烧结 常压烧结 气压烧结 热压

烧结原理：氮化硅是强共价键，扩散迁移率很低，并且在1600度开始明显挥发，因此很难烧结致密化。通常加入 MgO,CeO2 Y2O3等稀土氧化物作为烧结助剂，它们将与氮化硅粉末表面的二氧化硅反应，在1400~1450度形成硅酸盐液相，形成液相烧结。液相冷却后通常转变成玻璃相留在晶界。

性能

反应烧结

常压烧结

气压烧结

热压

抗弯强度(MPa)

200-300

600-1000

700-1200

700-1300

应用：高温结构件 耐磨耐腐蚀件 轴承 刀具

氧化铝陶瓷

氧化铝有多种同素异形体。但主要有三种：

α氧化铝：三方晶系，在自然界只存在α氧化铝，如天然刚玉、红宝石、蓝宝石等。α氧化铝结构最紧密、高温稳定，是三种形态中最稳定的晶型，具有优异的机电性能。

β氧化铝：一种氧化铝含量很高的多铝酸盐矿物。其化学组成可近似用RO·6Al2O3 和

R2O·11Al2O3 来表示（RO指碱土金属氧化物，R2O 指碱金属氧化物）

γ氧化铝：属尖晶石（立方）结构，氧原子呈立方密堆积，铝原子填充在间隙中。它的密度小，且高温不稳定，机电性能差，在自然界中不存在。由于是松散结构，因此可利用它来制造多孔特殊用途的材料。

氧化铝粉末制备 拜尔法（湿化学法）由铝矾土(Al2O3·3H2O)和硬水铝石为原料

量大

不太纯

3000-8000元/吨 热分解法

高纯（99.99%以上）、超细

8万~35万/吨

硫酸铝铵分解

Al2(NH4)2(SO4)3·24H2O → Al2(SO4)3(NH4)2 SO4·H2O＋23H2O↑（100~200C）

Al2(SO4)3(NH4)2 SO4·H2O → Al2(SO4)3 +2NH3↑+SO3↑+2H2O↑(500~600C)

Al2(SO4)3 → Al2O3 +3SO3 ↑(800~900C)3 电熔刚玉

由铝矾土(Al2O3·3H2O)和硬水铝石为原料加碳在电弧炉内于2000~2400熔融制得，也称人造刚玉

氧化铝陶瓷的性质

-6莫氏硬度9，密度3.9，韧性3-5 抗弯强度250-900Mpa,膨胀系数6-8×10 /C,（与金属

13差不多）介电常数9-10，比电阻≥10 Ω·cm, 导热系数 25-30 W/m·k

氧化铝陶瓷生产工艺

原料煅烧—磨细—配方—加成形剂—成形—素烧—修坯—烧结—表面处理

原料煅烧：目的：使γ氧化铝全部转变成α氧化铝，减少烧成收缩。此外，还可排除氧化铝原料中的Na2O,提高原料的纯度。

磨细：5微米的颗粒大于10%时，对烧结有明显的防碍作用。球磨

配方：纯氧化铝很难烧结且温度很高。加入添加剂以降低烧结温度，促进烧结。

添加剂类型：二大类：一是与氧化铝形成固溶体（TiO2, Cr2O3、Fe2O3、MnO2 等）

二是能形成液相（高岭土、SiO2、CaO、MgO 等）

烧结：1400~1800度/ 2~4小时

应用：利用其机械强度和绝缘电阻大的性能，可作为真空器件、电路基板、可控硅和固体电

路外壳、火花塞绝缘体等；利用其强度和硬度较大的性能，可作为磨料磨具、纺织瓷件、刀具等、利用其良好的化学稳定性、可作为化工和生物陶瓷、人工关节等。ZrO2陶瓷

含锆的矿石，自然界主要有二种：斜锆石（ZrO2）和锆石英（ZrO2·SiO2）二氧化锆有三种同素异形体。立方、单斜和四方晶系

1170C

2370C

2715C 其相变转化如下：单斜（m）———

四方(t)——— 立方©———液相

密度

5.65

6.10

6.27

单斜与四方晶系的转化，伴随7%左右的体积变化。加热时由单斜转变为四方晶系，体积收缩；冷却时由四方转变为单斜，体积膨胀。

二氧化锆陶瓷的制造工艺、性质和用途

由于晶形转变，发生体积变化，单纯的二氧化锆陶瓷很容易开裂。后发现加入适量的氧化物(Y2O3、CaO、MgO等)，可使二氧化锆变成无异常膨胀、收缩的四方晶型的稳定的二氧化锆。利用稳定的或部分稳定的二氧化锆，能获得性能良好的二氧化锆陶瓷。Y2O3-PSZ（Y2O3部分稳定ZrO2）是将原来稳定ZrO2所需的Y2O3量从8mol%以上减少到3~4mol%，能明显提高ZrO2陶瓷的强度。

Mg—PSZ制备工艺：成分为ZrO2-10 mol % MgO的混合料在1700度烧结后快冷得到单相立方ZrO2，之后在1400度热处理，在立方ZrO2基体中析出细的四方ZrO2。

性能

抗弯强度 韧性 硬度 完全稳定ZrO2 1000-1300 7-10 90-92 部分稳定ZrO300-400

3-4

87-90 烧结温度1650~1800度，保温2~ 4小时。应用：耐火度高、比热和导热系数小、是理想的耐火材料和高温绝缘材料，强度高、韧性好、硬度高可作为耐磨材料（球阀）。

ZrO2增韧陶瓷

韧性：材料抵抗主裂纹失稳扩展的能力。在大多数情况下，陶瓷内部存在有裂纹（包括表面裂纹、工艺缺陷等），当受到外力，或存在应力集中时，裂纹会迅速扩展，导致陶瓷体破坏。因此防止裂纹扩展，消除应力集中，是提高韧性的关键。

ZrO2增韧原理：利用ZrO2增韧陶瓷，是通过四方相（t-ZrO2)转变为单斜相（m-ZrO2）马氏体相变来实现的。高温四方相保持到室温是相变增韧的必要条件。当基体对ZrO2颗粒有足够的压应力，而ZrO2颗粒又足够小，则冷却时高温的四方相可保持到室温。

四方(t)———— 单斜（m）（体积膨胀5%）

机理1 应力诱导相变增韧：当主裂纹尖端接近被基体约束的四方相(t)ZrO2颗粒时，基体对四方相(t)ZrO2颗粒的约束被松弛，ZrO2颗粒即发生四方相到单斜相的转变。这样一方面由于相变的体积膨胀，会对基体产生压应力，从而阻止裂纹扩展；相变吸收了裂纹尖端的部分能量，从而提高了断裂韧性。

机理2 微裂纹增韧：当ZrO2颗粒发生四方相到单斜相的转变时，伴随相变的体积膨胀会在ZrO2颗粒周围产生微裂纹。这样不论是ZrO2陶瓷在冷却过程中产生的相变诱发微裂纹，还是裂纹在扩展过程中在其尖端区域形成的应力诱发相变导致的微裂纹，都将起到分散主裂纹尖端能量的作用，从而阻止了主裂纹的扩展或吸收其能量，达到了增韧的效果。

机理3 压缩表面增韧：表面的四方相到单斜相的转变时，在表面产生压应力区，从而对表面缺陷不很敏感。

综合最佳效果：主裂纹尖端的能量被下列机制消耗 1）克服弹性压应变能2）产生四方相到单斜相的转变3）被相变导致的微裂纹分叉和偏转。

钛酸钡陶瓷

铁电性：指在一定温度范围内具有自发极化，在外电场作用下，自发极化能重新取向。居里温度：铁电陶瓷在高温下失去自发极化性能，在低温具有自发极化性能而成为铁电相。此相变温度称为居里温度或居里点。

压电效应：在没有对称中心的晶体上施加压力时，发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体二端出现正负电荷（正压电效应）；反之，当晶体上施加电场引起极化时，则产生与电场强度成比例的变形或机械应力（逆压电效应）

陶瓷材料是通过粉末之间的固相反应和烧结而获得的多晶体，由于其内部晶粒的随机取向，因此陶瓷体内部的自发极化也是随机取向的，整体上表现不出压电效应。要使烧结后的铁电陶瓷具有压电效应，必须作人工极化处理。极化处理是在压电陶瓷上施加直流强电场进行极化，极化后陶瓷内部各个晶粒内的自发极化方向将大致取向于电场方向，具有近似于单晶的极性，并呈现出明显的压电效应。将铁电陶瓷进行极化处理，所得的制品就是压电陶瓷。

从晶体结构来看，钙钛矿型、钨青铜型、焦绿石型的陶瓷材料具有压电性。目前应用最广泛的压电陶瓷（钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铝等），都属于钙钛矿型晶体结构。其化学式为ABO3 钛酸钡压电陶瓷：

钛酸钡的居里温度为120度，高于120度时，钛酸钡为立方结构，正负电荷重合，不出现极化，低于120度，为四方相，正负电荷不重合，出现平行于C轴方向的极化。工业上，以8mol%的PbTiO3 和4mol%CaTiO3 来置换钛酸钡，制得易烧结的、稳定的(Ba、Pb、Ca)TiO3压电陶瓷。

钛酸钡陶瓷铁电性的发现成为探索新型氧化物铁电体的转折点。PbTiO3、(Ba Pb)TiO3、（Ba Pb)ZrO3 等

压电陶瓷生产工艺：

配料—球磨—过滤、干燥—预烧—二次球磨—过滤、干燥—过筛—加成形剂—成形—排成形剂—烧结—精修—上电极—烧银—极化—测试

配料、预烧：反应形成PbTiO3、(Ba Pb)TiO3、（Ba Pb)ZrO3 等

原料通常为金属氧化物，也可用碳酸盐（预烧时便分解为金属氧化物），原料粒度一般不大于2微米。

烧结： 1200—1350度/60-120分

氧化气氛中进行

上电极：烧结后的陶瓷经精修、研磨、清洁后，就可被覆上电极。涂上银浆后烘干，装炉加热到750度保温10-20分钟，使银浆中的氧化银还原为银，并烧渗到陶瓷表面，形成牢固结合层。也可用真空蒸镀和化学沉积等方法来被电极。

极化：极化电场一定要矫顽场强，但太大容易击穿。极化时间越长，效果越好。