四大材料ppt范文

四大材料四大材料pptppt范文范文 金属材料无机非金属材料高分子材料复合材料四大材料四大材料第 三节 材料的概况 1 金属材料 定义由金属原子堆彻而成的材料 特点原子核较重 核 外电子云较多 金属原子最外层电子处于自由运动状态 每个电子 可和若干个电子随时作用形成金属键 从而形成金属材料 导电原因 电子的定向运动金属T 电阻率 电导率 电子热运动 半导 体T 电阻率 电导率 电子脱束缚 金属的特性 与高分子 材料相比 无分子量有原子量 强度 硬度 高温变形 有同位素 抗 冲击 耐磨 加工性能好铝合金钢材 22 无机非金属材料 传统无机非金属材料 硅酸盐材料 水泥 玻 璃 陶瓷等硅酸盐材料 新型无机非金属材料半导体材料 超硬耐高温材料 发光材料等 新型无机非金属材料的特性2 1 1超导材料 材料在一定温度以下 其电阻为零的现象称为材料的超导电现象 在一定温度下具有零电阻超导电现象的材料 称为超导体 Superco nductor 目前我国能达到90k2 1新型无机非金属材料超导材料的晶体图像2 1 2高温结构陶瓷 11 高温结构陶瓷的种类 氧化铝陶瓷又称人造刚玉 具有熔点 很高 硬度高的优点 可用于作坩埚 高温炉管 球磨机 高压钠灯管等 高压钠灯氧化铝陶瓷制品 氮化硅陶瓷具有硬度极高 耐磨损 抗 腐蚀和抗氧化能力等优点 可用于制造轴承 汽轮机叶片 机械密封环 永久性模具 发动机 部件等 碳化硼陶瓷具有熔点高 硬度大的优点 广泛应用于工农业生产 原子能工业 宇航工业等氮化硅陶瓷制品 碳化硼陶瓷制品 优点能经受高温 不怕氧化 耐酸碱腐蚀 硬度大 耐磨损 密度小等 缺点形变能力差 脆性大 韧性低 形变量约 0 3 因裂纹 空隙 杂质等缺陷而导致碎裂 发展方向提高弹性 使 形变达1 增加韧性增加形变量但不破损 22 高温结构陶瓷的优缺点及发展方向光导纤维 光纤 特点传 导光的能力非常强 抗干扰性能好 不发生电辐射等 应用通讯 医疗 信息处理 传能传像 遥测遥控 照明等 2 1 3其他一些无机高分子材料 发光材料En Sr Ba等氧化物可制 得发光材料发光产品 33 高分子材料 世界高分子材料年产量达1 5亿吨 国内每年需22千 多万吨 但实际生产能力才11千多万吨3 1从行业角度看分四类 塑 料通用塑料特种塑料高强超韧工程塑料超高分子量聚乙烯管材高强 超韧工程塑料管管聚乙烯薄膜制品降解薄膜 淀粉填充 光降解 热降 解光 生物降解塑料餐盒是成本最低且符合国家标准的理想替代品 它具有光降解和生物降解双重降解性能 降解时间可控 典型的产品20天坍塌 40天碎成小片 60天成粉 最后完全被细菌和真菌降解 实例特种薄膜成型在塑料薄膜的加工中 挤出吹塑薄膜 Bubble film 流延薄膜 Casting film 和共挤出薄膜是目前经常使用的主要加工方法 但是对于一些特殊材料 如聚乙烯醇 PVA 聚氟乙烯 PVF 聚四氟乙烯 PTFE UHMWPE 等材料 由于这些材料具有特 殊的性能 是无法用这些方法加工成膜的 实例PVA薄膜生产方法简介熔融挤出吹膜投资小 产量大 成本低且 性能优良PVA树脂增塑剂润滑剂颜色混合双螺杆挤出机熔融挤出造粒 单螺杆挤出机熔融吹塑薄膜PVA挤出吹膜工艺流程实例熔融挤出吹塑 PVA薄膜实例PVA熔融挤出生产薄膜洗衣袋 洗涤剂袋 高尔夫球实 例PVA薄膜特征优异的生物降解性并且无毒 它能被微生物 假单细 胞菌 分解为二氧化碳和水 并且降解速度快 不污染环境对氧气 氮气 碳酸气体等具有优异的阻隔性能 具有优异的耐油性 耐有机溶剂的性能 优异的抗静电性能和防尘性能 良好的水溶解性能 具有较高的强度以及良好的抗撕裂 抗冲击性能 良好的热封性能 在180 200 下热封 良好的可印刷性 实例聚氟乙烯溶胶挤出 Polyvinyl Fluoride PVF 耐化学腐蚀性疏水性耐磨性耐老化性不粘性在氟聚 合物中 PVF的含氟量最低 密度最小 故而价格也最便宜 所有这 些特性使得PVF广泛应用于建筑 化工 电子等许多工业领域 实例溶胶挤出聚氟乙烯薄膜的加工技术潜溶剂技术的应用所谓潜溶 剂 是在室温下并不对聚氟乙烯有任何溶解能力 但在100 以上高 温下能对聚氟乙烯有活性 可以部分溶解 所用的潜溶剂二甲基乙酰胺 二甲基甲酰胺 邻苯二甲酸二甲酯 碳酸丙烯酯 硝酸乙烯酯 丁内酯 异佛尔酮实例PVB膜片挤出聚乙烯醇缩丁醛 PVB PVB薄膜 把两块普通玻璃粘结在一起 或是把一层普通玻璃与一层有机玻璃 或把普通玻璃与钢化玻璃粘结在一起做成安全玻璃实例市场前景 将聚乙烯醇缩丁醛 PVB 树脂与增塑剂按一定比例混合后挤出 压 延制得的薄膜 特别适用于汽车 火车 飞机 坦克 舰艇等挡风 玻璃的中间夹层 也可作为建筑用安全玻璃 保险面罩 照相底版 和复合钢板等固体粘结层 以及制造高层建筑门窗用的围边材料 建设部 国家发改委等4部门联合下发文件 建筑安全玻璃管理规定 以下简称 规定 显示 自xx年起 77层及77层以上建筑物 外开窗 公共建筑物的出入口 门厅等部位必须使用安全玻璃实例 橡胶天然橡胶我国生产量不够多 主要产地云南 广州 海南等 合成橡胶 顺丁橡胶 丁苯橡胶 丁基橡胶 产地北京房山的燕山 化工厂 催化剂镍 环烷酸镍 铝 丁基铝 硼 三氟化硼 缺点抗湿滑性差 不能用来做鞋底 轮胎等 产生应力剪切结晶 顺丁橡胶 产地兰州 组成丁二烯 苯乙烯 缺点共聚时两者无规排列 导致材料强度低 优点经硫化后可增加拉伸强度加碳黑反应后 可 增加强度 丁苯橡胶 优点气密性好 可作轮胎内胎 原理分子式为 只有若干个连接组成 连段较短 其上的两个 CH33在空间上不断地运动 形成屋顶形态 使空气被挡住 无法进 出 主要产地北京燕山 兰州 上海高桥化工厂 广东茂名华工产 岳阳 丁基橡胶H2C CCH3CH3n 我校先进弹性体材料研究中心研究的一些项目和成果千吨 级热塑性硫化橡胶 TPV 动态全硫化技术平台建设TPV粒料TPV生产 线TPV汽车密封条实例绿色轮胎 100 80 60 40 xx04060800 00 10 20 30 40 50 60 70 8S0S100tan 图 2T 高t an 低tan TPV动态硫化技术实例 Core PS PMMAPAN or crosslinkedPS Shell PI PBPBA Rubber matrix such asNR after dryingafter mixingWith rubberaggregates Thedesign of ideal nano filler 合成的两种新型纳米填料实例合成的两种新型纳米填料白 炭黑纳米双相填料炭黑实例Authors Composites Scienceand Technology xx A NovelSeparated Structure实例减振密封圈侧裙防护板顶窗电磁屏蔽密封条中子防护 服大炮密封材料发动机油管国防军工技术平台及生产基地建设橡胶 履带板板负重轮发动机密封材料实例民用重大技术平台建设EPDM微 孔橡胶体育跑道用地铁用EPDM微微孔橡胶垫板已在中原油田 辽河 油田试用实例无卤阻燃电缆实例无铅防护服实例 涂料主要用在将 庭装修 建筑 宇航等方面应用于美国B 2隐身轰炸机的特殊配方的涂料 可降低轰炸机的雷达反射信号 纤 维涤纶 尼龙 氯纶 维尼龙等3 2从学科角度看高分子材料的分类 从聚合机理分连锁聚合逐步聚合自由基聚合阴离子聚合阳离子聚 合配位聚合 d d轨道的配位元素 缩合聚合 比如涤纶 开环聚合 不产生小分子 聚合的一些特点a 丁基锂引发苯乙烯聚合 每根分子链分子量都 相同 长度都一样这是因为丁基锂是以离子对的形式引发聚合 锂 与C C之间有一定的距离 正好适合一个单位进入b 缩合聚合中刚一开始 单体与单体之间反应几率都是50 再往后就不一样了c 逐步聚合的 分子量较宽d 阳离子聚合很低的温度下反应 温度越低反应越快为 什么 因为单体总的活化能 引发活化能 链增长活化能 连终止 活化能 E 00 dM dt K M k Ka e E RT所以T k 速度 e 连锁聚合中反应过程的特征引发 增长 转移 终止其中的阴离子聚合可作活性聚合f 逐步聚合中 反应过程的特征催化剂催化 增长 终止终止方法 其中一种官能 团过量 或外加试剂封闭端基g PVC生产中 分子链向容器壁转移较 频繁 导致器壁上结有很厚的高分子层 使反应温度不好控制 需 要人工清理h 自由基聚合进行表面处理后 可达到活性聚合 可控 自由基活性聚合 光聚合也可做成活性聚合 从聚合方法分本体聚 合 散热不好 有自动加速效应 溶液聚合悬浮聚合 不断搅拌 外加悬浮剂 乳液聚合如何避免自动加速效应 边搅拌边反应 先 进行预聚 以躲过自动加速效应 再倒入容器中成型 加温接着聚 合聚合反应场的大小 悬浮聚合的反应场是毫米级的 本体和溶液聚 合的反应场不论大小 乳液聚合的反应场是微米级的 最近世界上正 在研究纳米级的反应场纳米材料具有大的比表面 随着电子的暴露 已显示出量子效应 44 复合材料4 1定义复合材料是指那些含有多个组分 且不同的组 分有机地结合在一起 具有新的材料性能的新材料4 2特点 典型的 复合材料是在一个特定的基体中 matrix 填充有一种或多种填 充体 filler 既能保留原组分或材料的主要特色 并通过复合效 应获得原组分所不具备的性能 可以通过材料设计使各组分的性能 互相补充并彼此关联 从而获得新的优越性能4 3按基体特征分类 高分子基复合材料 环氧 酚醛 尼龙 聚酰亚胺 PEEK等 无机非金属基复合材料 陶瓷 玻璃 水泥 碳基等 金属 基复合材料 铜 铝 镍 镁等 玻璃纤维增强HDPE 目的是制备 一种用于输油管道的高密度聚乙烯管材用料HDPE GF SEM实例4 4 1组成特点 1 组成类型 填充剂 基体材料 2 填充剂为碳纤维 短或长纤维单向排列 多向排列编织或非编织物 3 基体 聚合物 金属 碳 陶瓷或混合物4 4一种典型的复合材料介绍 碳纤维复合材料三明治式外 一般为三维连续式4 4 2性能特点 1 碳纤维轻质 高强 高模的纤维状材料优异的高比强度 高 比模量随意裁切长度 多维编织 导电 导热 耐腐蚀 热膨胀 率小等 2 碳纤维 树脂基复合材料弥补了高分子树脂强度 钢度等方 面的缺陷 可制成有广泛用途的高性能材料 3 碳纤维 金属基复合材料碳纤维降低了金属材料的热膨胀系 数 增加了材料的强度和模量 降低了密度 有可能促进复合材 料的导电性 4 碳纤维 陶瓷基复合材料很佳的抗氧化性碳纤维改善陶瓷材 料的脆性等弱点拓展了陶瓷材料在高温环境领域的应用面 5 碳纤维 碳基复合材料具有最高的比强度 最高的比模量 最高的比热导系数热膨胀系数几乎为零既具有碳物质的全部特点 又具有更高强度 更致密 更好的抗热冲击性脱脱胶C F石石墨化表表面处理上上浆G F 高模量炭纤维4 4 3我们学校的一些研究成果实例中中试线实景 图高高模量炭纤维成品丝实例BHM高模量炭纤维与东丽M40拉伸性能 对比样品抗拉强度 GPa 抗拉模量 GPa 伸长率 测试单位B HM3 57374 0 99703所M402 68374 0 74BHM3 644030 90北京化工 大学M402 423900 60 表观模量实例性能M40B 4211BHM 2 4211BHM 2 5224拉伸强度 MPa 870874964拉伸模量 GPa 188231276弯曲 强度 MPa 105910941360弯曲模量 GPa 162184212层间剪切 MP a 55 960 6 数据提供五院四部炭纤维 环氧树脂复合板性能如表所示 从中可以看出BHM型高模量炭纤维稍好于日本M40B炭纤维 可以取代 之 实例CF BHM MM40B B纤维表面及断口形貌实例 BHM型高模量炭纤维的制备技术成熟 在 炭纤维原料性能和质量保证的前提下 所得纤维性能 抗拉强度 22 88GPa 离散系数 Cv 66 抗拉模量 E E 400GPa 离散系数 Cv 33 断裂伸长率 00 7 7 离散系数 Cv 66 层间剪切强度 ILSS 65MPa 束丝长度 L L 5000m m 技术成熟程度实例 2 碳纤维拉挤复合材料的制造专利技术 耐温90 乙烯基酯树 脂 碳纤维拉挤制造技术 耐温120 共混性乙烯基酯树脂 碳纤维 拉挤制造技术 耐温150 互穿网络结构的环氧 乙烯基树脂的碳纤 维拉挤复合材料制备技术实例碳纤维抽油杆的纤维排列实例碳纤维 抽油杆的接头专利技术接头的疲劳试验及实际使用效果实例碳纤维 拉挤装备的制造实例碳纤维抽油杆的作业车及配套装备实例碳纤维 预应力筋的研制实例 军工项目 T800碳纤维缠绕树脂基体 MKPT 05 171 复合材料线轴 MKPT 05 185 机载复合材料气瓶 国内最先进的缠绕机 4 碳纤维缠绕复合材料的制备与应用技术实例T800碳纤维表面状态 分析及其对树脂基体设计的指导764 66830 43911 751008 731035 8 91090 051183 301229 861368 841451 771510 701533 091605 7528 51 422925 532968 932998 843357 34浸胶碳丝 ATR90919293949596 979899100101102 Transmittance1000200030004000Wavenumbers cm 1 T800炭化温度高于T700 石墨化程度高 其结晶结构相对完善 表面惰性 纤维与树脂基体间粘接能力较弱 复合材料易界面破坏 而失效 T800碳纤维的直径仅55微米 远小于T700碳纤维的77微米 导致纤维表面积增加 对浸胶造成难度 容易发生纤维表面缺胶 现象 树脂具有足够小的粘度 基体相应也应具有足够高的强度 基体具 有较高的韧性实例环保健康缠绕树脂基体的固化剂和促进剂体系湿 法缠绕对树脂胶液粘度的特殊要求0 2 0 8Pa s s石膏芯模 避免加热时水分对基体的侵蚀液体胺类固化剂改性芳香 胺化学改性物理改性TONOX1m PDA DDM 60 40TONOX2DETDA DDM 60 40实例 200直径的发动机壳 体缠绕样品及耐压试验实例T700碳纤维缠绕复合材料的研究 沈阳飞 机工业公司项目 结构设计 程序 树脂 缠绕工艺 结构性能 机载产品实例光缆释放分系统光缆 线轴复合材料线轴圆周方向热膨 胀系数0 77 10 66 长度方向热膨胀系数70 110 10 6 6 铝合金各向同性23 10 66 实例按照实际尺寸缠绕的 各种设计缠绕角的实物照片实例组织工程支架材料碳材料Ts降解高 分子子PLLA羟基磷灰石Nano HA 5 组织工程支架用复合材料的设计思路电纺丝技术优势11 能够制 备直径与细胞外基质相近的连续超细纤维 22 能简便快捷制备出 各种类型的聚合物支架 并可在支架中引入无机粒子 生长因子 细胞调控因子甚至活细胞 33 支架具有较高的孔隙结构和较好的 孔道联通 能满足细胞生长对材料孔隙率的要求 此外 纤维具有 极大的体积比表面积 有利于细胞的粘附 增殖 表型和维持正常细胞形态 44 通过选择适当的材料和加工参数 可获得降解率可控的纤维支 架创新提出电纺丝PLLA Ts HA杂化纳米纤维支架实例静电纺丝的原 理及过程高分子溶液电场作用溶剂挥发无纺布形成射流形成实例Vac anti小组研究表明 骨髓细胞 MSC 与电纺PCL支架复合培养时 细 胞能够长入支架内部 经诱导分化为成骨细胞 LSCM micrographsof FITC stained ECsseeded onelectrospun P LLA CL copolymer scaffolds after7days ofculture 国际上的最新研究进展取向纤维的制备实例多壁碳纳米 管 羟基磷灰石复合材料的制备Ca NO3 2 4H2O多壁碳纳米管超声振 荡搅拌 NH4 2HPO4HA MWNTs HA复合材料研究进展实例TEM aMWNTs bMWNTs HA MWNTs HA纳米粒子实例溶液浇铸法制备PLA MWNTs HA复合膜湿态HA1 4 二氧六环PLLA 二氯甲烷超声振荡PLLA HA混合溶液真空脱泡PL LA HA复合膜实例SEM photosof PLA MWNTs HA membrane a 0 b 0 05 c 0 10 d 0 20 e 0 30MWNTs HA复合膜实例 电纺丝装置的建立实例PLLA PLLA HA及PLLA MWNTs HA纳米纤维的 制备PLLA PLLA HA PLLA MWNTs HA实例PLLA PLLA HA降解前降解16d降解32d降解前降解28d降解35d降解前后的形 态变化实例2 纤维牙桩复合材料采用拉挤工艺制备纤维牙桩1 玻璃 纤维 石英纤维 碳纤维与树脂基体的界面技术2 纤维牙桩的模量 可调技术 20 50GPa 3 纤维牙桩的外观颜色的可调技术 三种颜色 4 中国人特 点的核桩的结构设计规范 尺寸和规格 实例纤维牙桩的研究进展1 中试产品11万只 三种材质 44种规格2 国家医药管理局口腔材料 质量检测中心生物相容性及临床试验相关标准检测已合格3 北京大 学口腔医院已完成一期临床应用