纳米复合材料发展前景范文
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导语：如何才能写好一篇纳米复合材料发展前景，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
中图分类号：TQ327.7 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）15-0017-01
纳米是长度单位（Nanometer，nm），原称“毫微米”，1 nm=10-9 m，即十亿分之一米，一只乒乓球放在地球上就相当于将一纳米直径的小球放在一只乒乓球上。纳米粒子通常是指尺寸在1 nm～100 nm之间的粒子。纳米效应为实际应用开拓了广泛的新领域。利用纳米粒子的熔点低，可采取粉末冶金的新工艺。调节颗粒的尺寸，可制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料，用于电磁波屏蔽、隐形飞机等。纳米银与普通银的性质完全不同，普通银为导体，而粒径小于20 nm的纳米银却是绝缘体。金属铂是银白色金属，俗称白金；而纳米级金属铂是黑色的，俗称为铂黑。纳米粒子具有很高的活性，例如木屑、面粉、纤维等粒子若小到纳米级的范围时，一遇火种极易引起爆炸。纳米粒子是热力学不稳定系统，易于自发地凝聚以降低其表面能，因此对已制备好的纳米粒子，如果久置则需设法保护，例如保存在惰性空气中或其他稳定的介质中以防止凝聚。
纳米材料是物质以纳米结构按一定方式组装成的体系。它是纳米科技发展的重要基础，也是纳米科技最为重要的研究对象。纳米技术被公认为21世纪最具有发展前途的科学之一，纳米材料也被人们誉为21世纪最有前途的材料。由于纳米材料本身所具有的特殊性能，使其能够广泛应用于化工、纺织、军事、医学等各个领域。本文阐述了蒙脱石/高聚物纳米复合材料的研究进展，并对其发展前景加以展望，期望对其深层次的加工应用有所帮助。
1 纳米材料的分类
纳米材料有多种分类方式，按其维数可分为：零维的纳米颗粒和原子团簇，一维的纳米线、纳米棒和纳米管，二维的纳米膜、纳米涂层和超晶格等；按化学成分可分为：纳米金属，纳米晶体，纳米陶瓷，纳米玻璃以及纳米高分子等；按材料物性可分为：纳米半导体材料，纳米磁性材料，纳米非线性光学材料，纳米铁磁体材料，纳米超导体材料，以及纳米热电材料等；按应用可分为：纳米电子材料，纳米光电子材料，纳米生物医用材料，纳米敏感材料，以及纳米储能材料等；按照材料的几何形状特征，可以把纳米材料分为：①纳米颗粒与粉体；②碳纳米管与一维纳米线；③纳米带材；④纳米薄膜；⑤中孔材料（如多孔碳、分子筛）；⑥纳米结构材料；⑦有机分子材料。
2 纳米矿物资源的研究意义
纳米矿物材料具有优良的物理性能和化学性能，这是一般矿物材料所无法比拟的。如聚合物/粘土矿物纳米复合材料具有独特的分子结构特征和表观协同效应，既表现出粘土矿物优良的力学性能又体现了聚合物优异的阻隔性能。非金属纳米矿物材料的科学研究价值和应用前景主要体现在以下几方面。
1）非金属纳米矿物是替代人工合成纳米材料的绝佳资源。
2）非金属纳米矿物成因的研究成果可为人工合成纳米材料提供有益的借鉴。
3）非金属纳米矿物资源的研究有助于深化人们对纳米材料的认识。
4）非金属纳米矿物资源的研究具有重要的地质学和经济学意义。
3 蒙脱石/聚合物纳米复合材料发展现状
3.1 聚合物基纳米复合材料
把纳米材料用于添加改性塑料，可以开发出各种新型的功能复合材料。聚合物基纳米复合材料通常可分为3类：有机/有机型纳米复合材料、有机/无机混杂物型纳米复合材料、有机/无机粒子型纳米复合材料。
3.2 蒙脱石/聚合物纳米复合材料的制备
能够在纳米复合材料中得到应用的蒙脱石属于层状硅酸盐矿物，它是非金属粘土矿物膨润土的主要成分。用蒙脱石填充高聚物可以制得蒙脱石/聚合物纳米复合材料，其合成方法——插层复合法根据复合方式的不同可以分为插层聚合法和聚合物插层法两大类。按照聚合反应类型的不同，插层聚合又可以分为插层缩聚和插层加聚两种类型；聚合物插层法也可以分为溶液插层和熔融插层两种。
此外，聚合物基纳米复合材料的其它制备方法还有直接分散法、溶胶-凝胶法、原位生成法等等。这些方法的综合运用为新型纳米复合材料的开发及应用开辟了广阔的前景。
4 蒙脱石/聚苯乙烯纳米复合材料开发前景
陈燕丹等用含双键的酰胺-胺化合物作为插层剂制得改性的有机蒙脱石，与苯乙烯具有较好的相容性，使得二者界面相互作用大大提高。在此基础上聚苯乙烯于熔融状态下可以插层进入有机蒙脱石，形成蒙脱石/聚苯乙烯纳米复合材料，其力学性能和热性能与纯聚苯乙烯及常规填充聚苯乙烯相比都有提高。林蔚等以十六烷基三甲基溴化铵改性钠基蒙脱石与聚苯乙烯熔融插层，制备了无机-有机纳米复合材料，通过分析得到其力学性能、耐热性、阻燃性及抗溶性均匀所提高。黎华明等将间规聚苯乙烯和尼龙6/改性蒙脱石纳米复合物共混制得的复合材料经DSC、DMA、WAXD等测试可知蒙脱石对聚合物基体的增强效果明显。
说明蒙脱石的加入能引入氢键和强极性作用，使分子链的柔性降低，聚合物分子堆砌密度增大，玻璃化转变温度升高，材料断面形貌得到改善，提高了复合材料的综合性能，达到增强增韧的目的，从而显示出对聚合物基粘土纳米复合材料研究的重要科学意义。今后期望能够继续提高复合材料的抗冲击性和耐热性能，制得高性能的蒙脱石/聚苯乙烯纳米复合材料，进一步开拓其应用领域。
参考文献
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篇2
关键词：纳米材料；纳米尺度；阻燃材料
中图分类号：TB383.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）02-0179-02
当前，塑料、橡胶和纤维等聚合物应用十分广泛，但其易燃性给其使用和推广造成了一定的影响。阻燃材料尽管在一定程度上起到了阻滞燃烧、延缓火灾蔓延、争取逃生和救援时间等积极的作用，但也在力学性能、性价比、环境污染等方面存在不足。随着纳米材料在力学、电磁学、热学、光学等多个领域的应用，纳米技术和纳米材料显现出广阔的发展前景。纳米阻燃材料的研制和发展有利于克服和改进传统材料的缺点，蕴含着巨大的社会效应和经济效益。
1 纳米材料简介
纳米材料是指在结构上具有纳米尺度及其相应功能特征的材料，1纳米为十亿分之一米，纳米尺度一般是指1～100 nm。材料的结构和粒径进入纳米尺度范围时，就表现出表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等多种特殊效应，从而使材料表现出多种奇特的功能。纳米材料按照材质分类，可以分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米材料。纳米技术和多种材料的结合，大大改变了材料的综合特性，为进一步优化材料的功能提供了有力的技术支持。
2 阻燃材料的分类和要求
阻燃材料可分为无机和有机、含卤和无卤等多种类型。无机主要指氢氧化铝、氢氧化镁、硅系、三氧化二锑等阻燃材料体系，有机主要以卤系、氮系和磷系为主，它们通过复配或者反应得到形成添加型或者反应型复合材料，进而起到阻燃作用。相比较而言，无机阻燃材料具有低成本，热学性能好，燃烧时有毒气体少等优点，但是它们也具有机械性能差、填充量大且与基材相容性差等缺陷。有机型阻燃材料具有阻燃性能好，与基材相容性好，填充量小等优点，但是具有燃烧时发烟量大且产生有毒气体等缺陷。因此发展低烟、低毒、无卤、物理机械性能优越等环保型阻燃材料成为一直以来重要的研究课题，纳米技术的出现和发展为解决上述阻燃材料的现有缺陷提供了可能。研究表明，纳米阻燃材料应满足下列要求：第一，材料应符合环保要求，燃烧时产生的毒性气体少。第二，材料应具有功能性强、阻燃效率高等特点，同时应克服传统阻燃材料机械物理性能方面的现有缺陷，拓展材料应用范围。第三，降低综合成本，增强材料的性价比。
3 纳米阻燃材料的类型
将传统的阻燃剂颗粒细化到纳米级应用到相关材料中即可获得纳米阻燃材料。纳米技术的应用、纳米级颗粒的获得以及纳米尺度所表现出来的特有的多种效应大大增强了阻燃剂和材料间的相容性，一定程度上减少了阻燃剂的应用量，同时也提高了阻燃性能，提升了阻燃材料的性价比。目前，已研制的常用纳米阻燃复合材料大致有以下几种。
3.1 聚合物粘土纳米材料
粘土纳米阻燃材料涉及阳离子粘土矿物蒙脱石、阴离子粘土矿物层状双金属氢氧化物、非离子型粘土矿物高岭石等原料，借助插层方法修饰，获得对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚丙烯（PP）等有效的复合阻燃材料。粘土类阻燃剂的层状硅酸盐中含有炭化层，在高温下能够俘获一些自由基，在改变了材料力学性能的同时，也提高了材料的阻燃性能，还避免了添加卤系阻燃剂后燃烧时发烟量大、产生腐蚀性和毒性气体等缺陷。火灾时，硅酸盐碳化层减缓了材料燃烧时挥发物逸出的速度从而使得粘土类纳米材料在凝聚相分解过程中挥发物的溢出率低。
3.2 纳米氢氧化镁阻燃材料
纳米级氢氧化镁阻燃材料的阻燃性、发烟量与基材的相容性等性能要优于微米级的氢氧化镁阻燃材料的相应性能。在一定剂量下，纳米级氢氧化镁阻燃体可以达到UL94标准的V-0级。金属氢氧化物本身优势明显，关键是添加量要比较大，通常在60%以上，而高填充量对阻燃材料的物理机械性能影响较大，而纳米技术正好能很好地解决阻燃剂和基体间的分散性和相容性的问题，两种技术的结合大大提升了氢氧化镁阻燃剂的应用和阻燃后材料的阻燃性能。纳米氢氧化镁阻燃材料具有无卤、低烟、无毒、无滴落、耐酸、稳定性好、分解温度高、不腐蚀设备等多种优异性能，具有广阔的应用前景。
3.3 纳米碳酸钙类复合材料
用锡酸锌包覆纳米碳酸钙粉体并应用到聚氯乙烯（PVC）中，得到40～60 nm的产品粒径，减少了增塑剂在PVC中的用量，提高了产品的加工性能，再加上硬质PVC本身的高含氯量和高阻燃性，极限氧指数（LOI）可以达到45%，获得了优良的阻燃复合材料。经过甲基丙烯酸处理的纳米碳酸钙/聚苯乙烯（PS）原位复合材料粒径也在
100 nm以内，也具有较好的阻燃性能。此外也可以应用脂肪酸、钛酸酯偶联剂以及纳米碳酸钙经过表面处理得到聚丙烯/纳米碳酸钙复合材料，经过实验和应用，都在保持较好阻燃性能的基础上，材料的力学性能方面得到了很大的改善，材料的抗冲击强度也有所提高。
3.4 纳米级氧化锑阻燃材料
纳米级氧化锑阻燃PVC材料的阻燃性能高，发烟量低，其性能优于传统的PVC材料的相应性能，而且适合用于纺织品中。纳米级氧化锑颗用量少， 而且不会阻塞机器的喷丝孔， 使得纺织品能够阻燃。另外，纳米级的氧化锑材料的比表面积很大，对一些纺织品的渗透性能好，具有很强的粘附力，由此形成的纺织材料还具有很好的耐洗牢度，不易褪色。纳米氧化锑具有成本低，平均粒度小，在聚酯材料中分散均匀，相容性好等优点。
3.5 EVA/二氧化硅纳米复合材料
纳米二氧化硅改性的聚合物已经获得了广泛的应用，原因是经过纳米化和改性，所获得的纳米复合材料具有质轻、高强度、高韧性等多种优点。EVA类纳米复合材料中纳米填充层在内层聚合物外面形成一层隔离层，从而强化了炭化过程，材料降解过程延长，用锥形量热计测量出的热释放速率峰值极低，阻燃性能较传统阻燃材料有大幅提高。在力学性能方面，研究表明，EVA/二氧化硅复合材料中的体积填充分数为4%时，复合材料的拉伸强度最高，约为基体的两倍，这也充分显现出了纳米技术在提升复合材料的物理机械性能方面的重要作用。
4 纳米阻燃材料制备工艺进展
纳米材料的制备方法主要有以下几种。
①溶胶―凝胶法。溶胶―凝胶法是制备纳米材料比较普遍的制备方法。其流程是：将金属氧化物或金属盐溶于水中，通过水解反应后，形成溶胶状纳米级微粒，再将溶剂蒸发，之后形成凝胶物体。这样就形成了有机聚合物与无机分子相互渗透，具有多层有序结构的阻燃材料。该方法化学反应温和，无机成分和有机成分相互掺混，结构紧密，但也存在凝胶干燥时易出现材料收缩脆裂等缺点。
②共沉淀法。共沉淀法是指先期形成的无机纳米粒子与有机聚合物混合沉淀形成阻燃材料的方法。这种方法中，纳米粒子与材料合成分开制作，纳米粒子的尺寸与结构可以很好的控制，同时纳米粒子在聚合物中均匀分布，综合性能好。但该方法中纳米粒子易团聚，均匀分散纳米微粒是最大难题。共沉淀法可分为溶液共沉淀法、乳液共沉淀法与熔融共沉淀法等多种方式。
③插层法。插层法的流程是将纳米微粒制成层状，再将其插入有机聚合物层之间，导致二者达到纳米级复合。这类方法有聚合插层法、熔融插层法及溶液插层法等类型。
④原位共聚法。原位共聚法是指将纳米粒子均匀分散在溶液中，再借助加热、辐射等手段，使聚合物与纳米粒子之间发生聚合等一系列反应，最后得到纳米级分散的阻燃材料。该方法得到的阻燃材料具有粒子纳米特性好，层间焓熵势垒低等优点。
⑤原位自组装法。原位自组装法是指利用聚合物分子与纳米粒子间的分子间力、层间静电力等作用，在原位进行自组装，生成无机主晶核，最后聚合物再将生成的晶体包围在内。这种方法合成双羟基纳米复合物比较有利，纳米相能有序分布。
5 纳米阻燃材料的展望
在阻燃剂领域中，无机添加型阻燃剂应用最早，用量最大。如锑系、铝系、磷系、硼系阻燃剂等等。但目前主要存在阻燃剂和基材相容性差和对物理机械性能影响较大等问题。研究表明纳米技术的利用可以提高塑料制品的阻燃性以及机械性能，加强纤维制品的阻燃性以及抗静电能力，加强橡胶制品的阻燃性以及减少其燃烧时的有毒气体的释放和发烟量。纳米阻燃材料可以在发挥无机类阻燃材料低卤或无卤、低烟、低腐蚀等优势的基础上，借助纳米技术大大提高无机类阻燃材料的综合性能。
此外纳米阻燃材料也将在提高材料的热稳定性、减少材料在使用中的团聚、增强阻燃剂和材料间的用量、粒径、层状结构的优化和复配、优化材料的储运和添加过程、提升材料的阻燃效果、促进材料的多功能化等方面得到进一步发展。在纳米阻燃复合材料的微结构及形成机理、材料的阻燃机理细节等基础理论方面加强研究，不断加速发展朝阳的纳米阻燃材料事业，有利于相关产品产业化的顺利实现和拓展。
综上所述，纳米阻燃材料具有阻燃性能好，环保效果好，并且燃烧时放出的有毒气体少，填充用量少，产品趋于多功能化发展的特点，可广泛应用于汽车、航空、电子家电等多个行业，具有很大的发展空间。但是纳米阻燃材料的发展，仍有很多亟待解决的实际问题，如纳米粒子形态的控制、纳米粒子分布工艺以及多功能化的统一等。相信随着高分子材料科学与工程技术的不断进步，随着纳米技术的出现、应用和快速发展，纳米阻燃材料研究必将会取得长足的进步，为更好地保护人民生命财产安全提供坚实的物质技术保障。
参考文献：
[1] 欧育湘，陈宇，王筱梅.阻燃高分子材料[M].北京：国防工业出版社，2001.
篇3
关键词：石墨烯-铜复合材料；辐照损伤；位错
自2004年英国Manchester大学的Novoselov等[1]首次用机械剥离法获得单层石墨烯以来，石墨烯以其独特的结构，优异的电学、热学、化学和力学性能迅速引起了广泛地关注。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接密堆积构成的二维晶体，具有良好的导热性能5000W/（m・K）[2]，室温下电荷迁移率高达15，000cm2/（V・s）[3]，比表面积为2630m2/g[4]，杨氏模量和力学性能分别为1.02TPa和130GPa[5]。石墨烯的这些优良性能使其成为材料科学领域研究的热点对象，通过与其他材料的复合可以利用石墨烯优良的特性赋予复合材料更加优异的性能。石墨烯与金属的复合是石墨烯纳米复合材料研究中很重要的一部分，特别是石墨烯-铜复合材料的研究是目前材料研究领域的热点之一。主要综述了国内外对石墨烯-铜复合材料理论研究的最新进展，给出研究中得到的重要成果，并指出目前石墨烯-金属复合材料研究过程中的困难。
石墨烯的加入使得石墨烯-铜复合材料不仅可以获得高导电导热的性能，还能很好地弥补传统铜及铜合金强度较低的缺点。这是由于石墨烯在复合材料中起到阻碍位错运动的作用，使位错运动需要更大的应力来越过障碍，从而提高了材料的强度，也提高了材料的耐磨性能。2010年，Xu等[6]利用第一性原理研究了单层石墨烯和铜界面的性质，结果发现，单层石墨烯与铜（111）面的界面内聚能、强度和电子结构与它们的原子几何形貌息息相关。Nam Do.V等[7]提出一个物理模型来研究石墨烯-金属界面电子的传输过程，该模型是基于有效地描述石墨烯π能带与金属sd和d能带之间的耦合。应用这个模型研究了各种金属-石墨烯界面的传输特征（金属有Cu、Au、Pt、Pd和Ti），计算出各种金属-石墨烯-金属复合结构的伏安特性，得出他们的固有电阻和电导。其中铜-石墨烯-铜复合结构的伏安特性是负电阻非线性电流，计算出铜-石墨烯界面的固有电阻为3.86×10-10Ω・cm2，电导为2.59×109S・cm-2。Mao等[8]利用第一性原理和格林函数的方法研究了石墨烯-金属异质结构的热传输问题，得到在300K时石墨烯-铜界面的热阻为1.18×10-8K・m2/W。在低温范围内（50-150K），界面热阻同温度成反比关系，而温度在150K到450K时，热阻几乎保持不变。
随后，Kim等[9]利用石墨烯具有极高强度、弹性模量和二维结构的特征，将石墨烯作为增强剂创建了金属-石墨烯的一种分层结构的纳米复合材料。利用化学气相沉积法在金属沉积衬底上设置一层石墨烯薄膜，然后在沉积另一层金属，并重复操作此过程，最终形成一种金属-石墨烯多层复合纳米材料。在透射电子显微镜下进行微耐压测试，以及分子动力学模拟均有效地显示出该材料在原子水平上的强度增强效应，晶面间距为70nm的铜-石墨烯多层纳米复合材料的强度可达到1.5GPa，是纯铜材料强度的500倍。通过分子动力学模拟得出，这种高强度是由于石墨烯纳米层的存在使得位错的传播在界面处被有效地阻止，并还发现晶面间距和多层纳米复合材料的强度之间有一种清晰的关联性。晶面间距越小，位错运动更加困难，而此多层纳米复合材料的强度却明显增加。
郭俊贤等[10]结合嵌入原子方法、反应经验键序作用势和Morse势函数，采用分子动力学方法研究了石墨烯-铜复合材料的弹性性能和变形机制。结果表明，石墨烯的加入可以增加复合材料的弹性模量和屈服强度；通过比较预制裂纹在单晶铜和石墨烯增强铜基复合材料中的动态扩展，发现石墨烯的加入能显著抑制裂纹的扩展；此外复合材料的塑性变形主要表现为沿石墨烯表面的滑移，表明石墨烯与金属铜的界面力学性能对于复合材料的整体性能有重要的影响。
Liu等[11]应用分子动力学模拟研究了在冲击加载下石墨烯-金属纳米层复合材料的增强效果。在模拟研究中将金属-石墨烯-金属的纳米层复合材料作为冲击靶，靶的边界固定。纯金属作为冲击弹，从复合材料的上面垂直冲击，冲击速度设为6km/s，这个速度是根据分子动力学模拟得到的，它足够穿透一个单层的石墨烯。结果表明，复合材料中位错的运动被石墨烯界面阻碍，而在相同厚度的纯铜中位错导致了材料被击穿。冲击后，复合材料中石墨烯上半部分的金属温度明显高与下半部分金属的温度。进一步的分子动力学模拟发现，冲击波在纯金属靶的传播过程中滑移带是稳定和连续的，而在金属-石墨烯纳米层复合材料中滑移带被石墨烯界面阻隔，石墨烯前后的金属层中滑移带的传播是不稳定的。研究结果表明，石墨烯界面在冲击加载下对于增强复合材料发挥着两方面的作用。一方面，由于石墨烯相对弱的抗弯刚度可以将石墨烯界面近似作为自由边界来考虑，这样将导致层间反射和冲击波减弱。另一方面，强的面内sp2带结构阻碍了位错的传播和金属层的融化。由于石墨烯界面的阻碍作用，弹性回复在加强效应中起着重要的作用，通过减小层间的距离可以提高冲击的强度。
Huang等[12]应用分子动力学模拟研究了铜-石墨烯纳米层复合材料的抗辐照损伤和界面的稳定性。研究发现，两层铜中间夹一层石墨烯的箱体（铜-石墨烯界面的宽度接近6 ）在级联作用下，在100K时产生点缺陷的数目少于相同大小箱体的纯铜产生的点缺陷数目，同时，不同的温度下会发生上面相同的现象。这说明石墨烯界面在级联作用下能够加快重组减少点缺陷的产生，在一定程度上抗辐照损伤。除此之外，PKA原子能量越高，级联引起界面的石墨烯辐照损伤越严重。这个损伤使得顶部的铜原子和低部的石墨烯重组，贯穿打破的石墨烯形成柱状块，这样破坏了界面的稳定性，最后削弱了复合材料抗辐照损伤能力。
自从2004年发现石墨烯以来，关于它的研究不断取得突破性进展，充分展示了其在理论研究和实际应用领域的巨大潜力和发展前景。主要介绍了近年来国内外在石墨烯-铜复合材料研究方面的前沿进展。值得注意的是，石墨烯和金属复合材料的研究与应用中仍存在诸多挑战。比如：如何实现石墨烯纳米片在金属基体中均匀分散以及改善石墨烯与金属间的接触界面，如何更精确地控制金属纳米颗粒在石墨烯表面的分散程度和尺寸分布。
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篇4
关键词：阻燃尼龙；尼龙6；性能；应用
尼龙是聚酰胺纤维的通俗叫法，属于合成纤维，与其他纤维相比，尼龙具有极好的耐磨性能，通过对其形状进行特定的设计，可以有效地代替各种金属制品，因而在工业、医疗、国防等各个行业中都得到了广泛的应用。原位聚合型阻燃尼龙6，是将植物纤维和原位复合基体材料结合起来制成的，由于对植物纤维性能的研究，能够有助于更好的了解原位聚合型阻燃尼龙6的性能，因此这种研究结果能够使原位聚合型阻燃尼龙6的性能得到更好地发挥和应用[1]。
一、原位聚合型阻燃尼龙6的性能
（一）拉伸性能。改变复合材料中纤维的含量，能够对它的拉伸性能造成一定的影响。据相关的科学研究表明，复合材料中的纤维含量在1%的时候，其拉伸强度是最大的，当纤维含量大于1%的时候，复合材料的拉伸强度与纤维含量是成反比关系的，会随着纤维含量的增加而减弱；当纤维含量小于1%的时候，情况是正好相反的，此时增加纤维含量至1%以下，能够提高复合材料的拉伸强度，使其具有更好的拉伸性能。
（二）冲击性能。原位聚合型阻燃尼龙6的抗冲击性能与纤维含量成反比关系，当在复合材料中增加纤维含量的时候，其冲击强度会变弱。对纤维的处理不同，其减弱情况也是不同的。纤维在经过碱化处理后，与没有经过碱化处理的纤维相比，复合材料冲击强度的下降情况更加平缓，而对纤维进行接枝处理后，冲击强度的下降趋势是最为平稳的。三种不同处理结果对尼龙6的抗冲击性能影响是不同的，根据实际需求，在复合材料中添加适量纤维，对纤维进行合适的处理，能够增强尼龙6的冲击性能。
（三）热性能。材料的耐热性能可以通过维卡软化点的变化情况来，研究数据表明，复合材料的纤维含量在2.5%的时候，维卡软化点会达到最高；复合材料的纤维含量在大于2.5%的时候，维卡软化点会随着纤维含量的增加而降低，但是变化不明显；当复合材料的纤维含量小于2.5%的时候，维卡软化点会发生明显的升高，所以在利用复合材料热性能的时候，一定要对纤维的含量进行把控。
（四）吸水性能。复合材料的吸水率与纤维含量是成反比关系的，当增加纤维含量的时候，复合材料的吸水率会变低，相应的其吸水性能会变弱，经过实验研究得知，复合材料的吸水率大约为3%，在对纤维进行处理后，复合材料的吸水率不会发生明显的变化。
二、原位聚合型阻燃尼龙6的应用
（一）纳米复合材料可纺性能。经过相关研究得知，当复合材料中添加的阻燃剂含量为7.3%以及9.5%左右时，其可纺性能与经过水解处理过的纤维所组成的复合材料，都是比较良好的；当在复合材料中添加9.5%左右的阻燃剂之后，也不会造成纤维的断丝现象，其可纺性能也是比较良好的，与纯尼龙进行比较，外观颜色几乎是相同的，可以对其进行很好的应用。
（二）纤维相容性。在对原位聚合型阻燃尼龙6的纤维相容性进行研究的时候，在经过透射电镜处理之后，与消光尼龙6 进行比较，发现消光尼龙6中的钛白粉颗粒与尼龙6树脂基体间存在明显的间隔，而在阻燃尼龙6中，阻燃剂颗粒没有明显的显露出来，很好的相容于树脂基体，具有良好的相容性，应用范围十分广泛。
（三）纤维力学性能。通过使用单纤维电子强力仪，可以对纤维的力学性能进行研究，发现阻燃尼龙6的拉伸性能要稍微弱于纯尼龙，并且随着复合材料中的阻燃剂含量的增加，其纤维力学性能会逐渐减弱。
（四）阻燃性能。复合材料的极限氧指数决定了其阻燃性
能，利用相关仪器对阻燃尼龙6的极限氧指数进行测定，发现其经向和纬向的极氧指数都是大于35%的，通过增加其中阻燃剂的含量，能够提高极氧指数，使其拥有更好的阻燃性能。
结束语：在市场经济体制下，尼龙的性能还会随着科技的发展而不断地完善。通过在尼龙中添加相应的物质，能够增强尼龙在某一方面的特性，进而可以根据用户需求制造出不同性能的尼龙产品。鉴于尼龙的各种良好性能以及使用优势，在未来的市场上预计将会有更加广阔的发展前景。所以说，加强对原位聚合型阻燃尼龙6的研究，对其性能和应用情况进行科学地深入分析，能够更好地满足不同层面的需要，使其得到更好的应用。
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关键词： 《复合材料》课程 教学改革 教学体系 教学内容
为了适应新世纪经济、政治、文化发展的需要，高等教育在不断地进行改革和创新，素质教育已成为教育改革和发展的必然。高等院校的专业课是培养专门技术人才过程中重要的教育环节，要求学生掌握本专业必备的基础理论、专业技能，具备从事本专业实际工作的基本素质和初步能力，从而适应社会对高科技人才能力日益提高的要求。因此，如何适应新的形势要求，探索专业课教学中的新内容、新方向、新形势已成为高校教师必须面对的课题。
“复合材料”课程是江苏大学无机非金属材料专业的平台课程、专业课，也是一门承接性很强的关键课程之一。主要讲授各种复合材料的基体材料和增强材料的性能、组成及复合材料的设计和制备方法等系统知识［1］。由于该课程所涉及的理论和原理较多，在以往的教学中，学生普遍觉得这门课琐碎，难以理解；而复合材料的设计和制备等方面与实际联系比较紧密，学生本来比较感兴趣，但由于实验室条件所限，学生无法直观地了解。我们在从近些年的教学实践中深深体会到：教师要将课程讲得生动，促进学生主动听讲，必须理论联系实践，增强课堂教学的趣味性，培养学生的综合能力及创新能力，才能更好地激发学生的学习兴趣。
1.教学体系与教学内容的改革
1.1教学体系与教学内容改革的方向。
教学体系和内容的改革应有3个方向：一是适应科学技术发展的需要，实现教学内容体系现代化；二是适应市场经济要求，注重调整学生的知识结构；三是增强理论的适应性和实践性。在教学内容组织中突破复合材料传统的教学模式。可以打破传统结构框架，不必追求课程理论的纵向完美，而是注重课程知识的横向应用。突出复合材料研究问题的思路和解决问题的方法。不仅要让学生掌握本学科的基本知识，而且要培养学生解决工程问题的基本素质。在教学内容上要做到：经典内容更加简练，通过贯通融合及互相渗透的方法，大大减少相关课程之间的诸多重叠现象；适当引进新的科学技术成果，使教学内容更加丰富，以适应新世纪发展的要求。
1.2教学体系与教学内容改革的具体措施。
1.2.1增加课堂教学的趣味性。
如在《复合材料》课程的开篇――绪论，一般要向学生讲述该课程的性质、教学任务、研究的范畴，这正是展示这门课魅力的时机，不可一带而过。我们在教学中可以用视频的素材，把实际生产中某些实例展示在学生面前，如玻璃纤维轮船的完成需要哪几步操作过程，并阐明在此生产过程中涉及的复合材料的知识；还可以把生活中的实例引入教学中，比如竹子、蚌壳、牙齿等都是复合材料，并且粗略讲解这些材料的性能和复合理论及原理，以此说明课程的重要性，使学生在第一感观印象中，认为这门课的知识是和我们的生活息息相关的，是十分有用的，引发学生上课的兴趣。
1.2.2取生活中平凡小事，提高学生发现问题、解决问题能力。
复合材料原理的基本理论在生产、科研和生活中的应用非常广泛。如果能在工业生产和科研中找到更多更好的成功及失败的案例，不仅能够培养学生的学习兴趣，而且可以提高学生学习主动性与创造性［2］。例如，结合科研中的实例，让学生解决如何提高碳纤维与金属基体的界面相容性的问题。针对这样的问题，学生很快就会理解界面的特点、纤维表面处理的作用，以及对碳纤维进行处理时应该注意的主要问题。这样，学生很快会发现解决问题的关键之处，并能够应用所学知识加以解决。
1.2.3教学内容的创新。
对大学教学来说，教科书在某种程度上只是主要的参考书，教师的授课内容不应局限于此，而必须具有一定的开放性、时代性和实践性，这对于培养学生的创新意识非常重要。可适当地删去传统的教材中的一些内容如：水泥、陶瓷材料的介绍，增加学科的前沿知识，如纳米复合材料、仿生复合材料。但是纳米复合材料的许多知识是微观领域的，单靠语言和文字描述，学生是很难理解的，因此需要更多地运用一些多媒体和实验的方法，使学生更为直观地认识到纳米复合材料的特殊性能，加强对课程内容的理解。
2.教学手段和教学方法的改革
2.1培养学生学习的兴趣，提高课堂教学的质量。
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。仅仅学习课本知识是远远不够的，为此开设实验课及组织学生进行专业实习也是该课程学习中一个必不可少的部分。学生通过实验，以及到工厂、企业的参观实习，提高动手能力，亲身体验材料制备的工艺流程，并处理相应的专业问题［3］。
2.2改变教学思路，培养学生理解、分析和解决问题的能力。
复合材料是一门内容较多，概念性强，逻辑严密，应用广泛的技术基础课，每章针对一种复合材料，相互联系又相互独立，学起来比较容易。但作为一门课程整体性则比较差，知识显得比较松散，学生感到茫然，无法把握住重点和关键，分不清主次，造成了学生对工程实际问题不知所措。针对此实际问题，在讲课时一定要思路清楚，重点突出，我在上课时做了如下改革：讲授按“一线”讲，内容分四块。所谓一线便是突出主线即“发展史设计原理合成方式性能应用发展前景”。“四块”就是将教学内容分为四个模块：基础块、理解块、了解块、工程实践块。对于基础块一定要精选课堂教学内容，对重点，难点要讲清、讲深、讲透，将启发式教学贯穿于全过程。
2.3用生动活泼的教学方式使课堂变得生动有趣。
充分利用多媒体技术，结合复合材料的发展，丰富教学课件，做到图文并茂、有声有色、生动形象，调动学生的好奇心，如在讲界面的形成、结构、特点等时，使用动画素材，可以逼真地呈现复合材料的形成过程，并可以清楚地看到界面的结构等内容。这种效果是“黑板+粉笔”的传统教学方式所无法达到的。这样在轻松愉悦的教学环境中，就能把知识不知不觉地传授给学生。多媒体教学的最大优点是：信息量大、教学效果生动形象，可以实现抽象问题的直观表达。然而由于多媒体教学的速度要比传统的讲课快，学生跟不上笔记，课后容易忘记。板书却具有示范性、直观性、简洁性等特点，因此在每节课的知识点和难以理解的地方，可将多媒体和传统的板书授课方式相结合，强化教学效果。
2.4改进考核方法，调动学生积极性。
创新教育必须在原有教育教学评价体制方面大力革新，使教育在学生创新能力的培养过程中真正发挥出导向功能。每个学生的最终成绩都由教师和学生共同评定，提高学生在成绩考核、评价过程中的参与程度，具体做法是：（1）形式应服务于内容，考试形式包括闭卷和开卷两大类，前者有助于学生加强记忆，但由于复合材料学涉及的定义、概念较多，往往会导致学生死记硬背，而开卷考试更能激发学生的学习热情，并且更利于培养学生查阅文献数据和综合分析等方面的能力。（2）成绩由学生和教师共同确定，首先，由教师和各个组对某一组的讲课内容、组织方式、组员参与程度、授课效果等进行评分；其次，根据每个组员在备课、授课、听课及整个学习过程的表现，由教师和组员对该组内每个成员评分。结果表明，这种不拘泥于形式的考试方式，能充分调动学生的积极性与创造性，更是对学生综合素质与能力的检验。
3.结语
不断完善教育教学内容与方法，是复合材料课程改革的智能更要内容。作为从事复合材料教学的教师，我们将继续深入探索并不断总结经验，使复合材料的教学不断适应新形势发展的要求，培养社会需要的优秀人才。
参考文献：
［1］周曦亚.复合材料［M］.长沙：化学工业出版社，2004.
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关键词：纳米技术；纳米材料；新型混凝土
中图分类号：G642.3 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）32-002-01
一、纳米技术概述
随着社会经济发展的加速，建筑物如雨后春笋般矗立在祖国的大地上。而混凝土作为土木工程最基本的材料之一，其需求量越来越大，质量和功能的要求越来越高，所以传统的混凝土已经远不能满足如今的需要，使用新技术改良传统混凝土的性能成为建筑业首要的研究方向。
纳米技术是上个世纪八十年代兴起的新型技术，是指在纳米量级范围内，通过操纵原子、分子、原子团或分子团使其重新排列组合成新物质的技术，其产物纳米材料也是纳米技术发展的基础。纳米材料通常指的是颗粒尺寸在纳米量级也就是（1nm～100nm）之间超细材料，具有独特的光学、电学、热力学和磁能学的性能。所以纳米技术广泛的运用于建筑、军事、医药、半导体、通讯等领域，并起到了很重要的作用，是重要的组成部分之一。
二、混凝土概述
混凝土是如今用途最广、用量最大的建筑材料之一， 在1830年问世以后，持续使用了170多年。而且混凝土拥有耐火性强、使用方便、制作简易、抗压性好等优点，所以一直被人们沿用下来。不过混凝土的成分组成表明了其韧性和抗拉能力的不足，要想解决这样的问题必须去改变混凝土的组成成分。
三、纳米材料在新型混凝土材料中的应用
上面说到要想解决旧的混凝土材料的缺点，必须改变其组成成分。所以经过收集，现在新型混凝土材料有如下几类：
1、纳米复合水泥混凝土结构材料
经测量普通水泥颗粒粒径大约在 7微米～ 200微米之间，我们要向其中加入一种水化硅酸钙凝胶的原料，其尺寸经过精密测量在纳米级范围。然后在这种胶凝材料中引入纳米矿粉（主要包括纳米 SiO2、纳米CaCO3和纳米硅粉等），能够使其大大地提高水泥混凝土硬化浆体的性能和凝固后的耐久性，不过这种新型混凝土仍有不足，就是其成本相对比较高，制约了其广泛应用。需要继续探究其更广阔的发展前景。
2、纳米材料在光催化混凝土中的应用
实验表明TiO2具有净化空气的性质，所以锐钛型纳米TiO2具有洁净空气、灭菌、除臭、自洁等特殊功能，可以用于制备光催化混凝土，使其对污染空气进行净化。不过要注意光催化混凝土和催化剂的寿命问题，使其更长久。
3、纳米金属粉末在屏蔽混凝土中的应用
经发现纳米金属粉末有两项功能，第一是纳米金属粉末的硬度较高，而且在晶粒粒径减小的条件下，硬度不断提高，同时韧性更好；第二是纳米金属粉末可以吸收电磁波，可以起到很好的信号屏蔽作用，可以广泛运用去军用设施的建设。
4、纳米氧化物在多功能混凝土中的应用
氧化物的种类一般包括金属氧化物和非金属氧化物，其中以金属氧化物占据大部分。纳米金属氧化物具有一般纳米材料都具有的性质，而且其吸收电磁波的能力要强于纳米金属粉末。最重要的一点，纳米金属氧化物对环境变化非常敏感，周围环境的改变会引起氧化物表面电荷的变化，达到传递信号的目的。所以除了利用纳米金属氧化物材料屏蔽电磁外，利用其良好的传感作用还可以可以制备具有自动报警功能的水泥混凝土。用于检测建筑物结构情况，还有道路上的车重和车速等。
5、聚合物/无机纳米材料在功能混凝土中的应用
与传统材料相比，聚合物/无机纳米材料具有很多优点，具有很好的增强性、增韧性、耐热性、热稳定性和导电性等。由于这些优异的性能，使这种材料的应用研究成为复合材料中的大热门，关于这种材料的理论辩论也很多，如果将其应用与混凝土当中，不仅改良了旧混凝土的缺点，还能达到其他功用。
四、发展前景
在建筑行业飞速发展的今天，混凝土成为非常有前景的项目之一，因为混凝土使用广泛，数量庞大。在工程施工中，对混凝土的应用要求越来越高。而且目前，新型混凝土在市场的应用和推广越来越广泛。越来越多的建筑商建立了专门的研究部门，开始自主研发新型混凝土或与之相关的仪器设备。随着科学的发展，新型混凝土性能的不断提高，越来越体现出新型混凝土的优越性，所以，使得混凝土在工程中的应用越来越重要。
随着经济发展越来越快，科技成为第一生产力的同时，城市建设进程的不断加快，这直接带动了我国新型混凝土产业的发展和应用，然后新型混凝土产业不断进步的同时也带动了生产力的发展。在市场竞争中，新型混凝土的质量和性能也能保证工程的顺利进行，节省了资源。所以我们要更加努力的去探究，将纳米材料更好的应用在新型混凝土材料中。
参考文献：
[1] 王山峰.张文辉.土建混凝土施工技术问题浅析[J].科技创新与应用.2012.（17）.
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【关键词】碳纳米管；气体传感器；室内环境监测
随着我国国民经济快速发展发展和人民生活水平的提高，人们对办公和居室的环境越来越崇尚舒适化和高档化，室内装饰装修成为一种新时尚，建筑材料、家具制品和装修材料得到大量的应用，致使多种化学物质进入室内环境，造成室内环境质量恶化，室内环境污染及其所带来的危害也越来越显著。同时，由于人类80%―90%的时间是在室内度过的，尤其是婴幼儿、老弱病残者在室内的时间更长。因此，针对室内环境污染情况进行检测十分必要。传统现场采样、实验室分析的环境监测方法存在成本高、效率低等问题，而且由于没有及时检测样品，中途发生的变化以及样品传输过程中的污染都会影响到检测结果的客观性。因此，基于传感器技术的在线式环境监测技术、现场快速监测技术及仪器成为了研究和应用的热点。
1.室内环境污染主要因素及分类
室内环境污染主要危害因素分为4个类别，分别是化学性、物理性、生物性和放射性[1]。其中，物理性因子为温度、湿度、空气流速和新风量；化学性因素为甲醛、氨气、苯系物等13类；生物因素为菌落总数；放射性因素为氡222。其中，号称室内空气中四大隐形杀手的危害因素是甲醛、苯、氨气和总挥发性有机物。这类挥发性有机气体在室内空气污染物中最为广泛，危害最大。
传感器[2]是一种能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器一般分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器3种类型。其中，涉及到室内环境污染的主要应用的是化学量气体传感器。本文就碳纳米管气体传感器技术在室内环境监测方面的研究现状进行了综述，对传感器新技术在室内环境监测中的应用前景进行了展望。
2.碳纳米管气体传感器
在1991年，日本NEC公司的饭岛纯雄[3]（Sumio Iijima）在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子，即碳纳米管。碳纳米管按照层数，可分为单层碳纳米管和多层碳纳米管，直径2～20nm之间，多层碳纳米管的之间的间距约为0.34nm。碳纳米管具有一维纳米结构、高表面吸附能力、良好的导电性和电子弹道传输特性等优异的力学、电学、物理和化学性能，成为制作纳米气体传感器的理想材料之一[4]。近年来，国内外研究者开展了大量碳纳米管气体传感器的研究，并取得很多成果。研究表明，碳纳米管气体传感器具有灵敏度高、响应速度快、尺寸小、能耗低和可在室温下工作等诸多特点，可检测空气中甲醛、氨气、氮氧化物、甲醇、乙醇、苯系物、二氧化硫等多种有害气体。
2.1单层碳纳米管研究现状
单层碳纳米管含有丰富的空隙结构，大的比表面积，因此吸附性能较佳，吸附气体分子时，单层碳纳米管和气体分子之间将会形成杂化轨道，从而引起了单层碳纳米管表面能带的弯曲，表面电荷分布发生改变，其电阻、电容等电学性质发生了改变。因此，可以利用其电学性质的改变进行检测气体的成分和浓度。由于纯净单层碳纳米管是由多根的管束组成，管束之间相互纠缠，没有终端，所以降低了很多方面的应用。所以在实际应用方面，通常采用各种修饰、改性方法用来改善单层碳纳米管的分散性、稳定性及相容性，使其在声、光、电方面具备新的特性。
李兴辉[5]在柔性聚对二甲苯C基底上制作了基于单壁碳纳米管的气体传感器，使用介质电泳集成碳管束，并利用单链脱氧核糖核酸修饰增强器件灵敏度，实现了检测空气中含量低至4.3×10-6的甲醇，并且在相当宽的体积分数范围有清晰的分辨能力。[6]以氯化铜为催化剂前驱体，利用化学气相沉积方法在基底表面生长水平定向单壁碳纳米管阵列。然后制作了电容式和场效应式两种基于水平定向单壁碳纳米管的气敏传感器。该传感器经过氧等离子体处理和Pd修饰后，响应信号明显变大，对苯分子的检测浓度可达0.1ppm，取得了很好的实验效果。但是，由于目前单壁碳纳米管的合成效率较低，分离提纯难度较大，缺少成熟的工艺，不利于规模生产制造，也限制了单层碳纳米管的进一步的应用。
2.2多层碳纳米管研究现状
多层碳纳米管由几个到几十个单层碳纳米管同轴组合而成，各层之间的排列是无序的，而且各层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷，因而多层管的管壁上通常布满了微小的缺陷。因此，多层碳纳米管更容易通过修饰实现不同类型的气体传感作用。
首先，采用传统贵金属掺杂修饰的方法可明显增加多层碳纳米管选择性和灵敏度，如吕品[7]采用化学还原沉积法制备了经贵金属钯（Pd）修饰的多壁碳纳米管（MWCNTs）作为敏感材料，并将其涂覆在石英微振天平（QCM）表面，从而制成了QCM甲醛传感器。在室温条件下，该气体传感器对甲醛气体具有较明显的响应，线性范围为1.3～65mg/m3，检出限可达0.026mg/m3。对13mg/m3甲醛气体的响应为262.4 Hz，响应时间约为120s，恢复时间约110s。该传感器具有可重复性、较好的使用寿命和一定选择性。方向生[8]等对多壁碳纳米管进行Pd和Cu的掺杂，制备成电流型气敏传感器。该传感器在常温下对甲醛、苯、甲苯、二甲苯具有较高的灵敏度和重复性，金属粒子的掺杂使传感器的灵敏性和选择性都有较大的改变，灵敏度提升4-8倍。
其次，采用接枝、与其他材料复合等新型手段的多层碳纳米管传感技术大幅度的提升了传感器的性能，促进了碳纳米管传感器的实用化发展。如盛长浩[9]采用乙二胺接枝的多壁碳纳米管制作了有毒气体碳纳米管传感器，并以甲醛、甲苯为例进行了研究，结果发现接枝之后的碳纳米管对有害物的响应有了明显提高。在甲醛浓度为20ppb条件下，18.19%接枝率碳纳米管敏感膜对甲醛的响应是纯多壁碳纳米管的13倍，而且显示了良好的选择性、重复性，十二胺和苄胺接枝的敏感膜对甲苯的响应分别是纯碳纳米管的3倍和5倍。廉超[10]等采用多壁碳纳米管和硅橡胶制备多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料，并制作成湿度传感器。发现经过化学修饰的多壁碳纳米管传感器在相对湿度在11%-98%的范围灵敏度为0.03469/%RH，而且该复合材料具有响应时间短和重复性好的特点，是比较理想的新型湿度敏感材料，可以在多种湿度环境的检测中获得广泛的应用。李春香[11]等使用原位聚合法使苯胺单体以碳纳米管为核心进行聚合反应，运用介电泳法制备得聚苯胺/多壁碳纳米管气敏复合膜的氨气传感器，该传感器对10×10-6氨气的响应灵敏度为3.4，响应时间15s。张仁彦[12]等，利用甲醛脱氢酶和羧基化多壁碳纳米管修饰的丝网印刷电极，制备了基于还原型辅酶Ⅰ检测的甲醛生物传感器，响应时间约为20s，检出限为0.2μmol/L（S/N=3）。文常保[13]等以128°YX―LiNbO3晶体上实现的双声路声表面波（SAW）器件为载体，在器件的测量声路上制作了对SO2气体具有敏感作用的碳纳米管聚苯胺薄膜，并制作了基于碳纳米管聚苯胺薄膜的SAW-SO2气体传感器。该传感器在SO2输入体积分数为1×10-6时，传感器的响应灵敏度约为8.3kHz，比单一聚苯胺薄膜高1.8kHz。
最后，通过采用等离子体放电直接对多层碳纳米管表面改性，也能提高多层碳纳米管的敏感度，如王晓静[14]等采用大气压介质阻挡放电等离子体对多壁碳纳米管（MWNTs）进行了表面改性。发现改性时间为60s的MWNTs对H2S在灵敏度和响应时间方面都有较大幅度的改善。原因是经DBD等离子体处理后的MWNTs表面变粗糙，缺陷增加，其表面引入了羟基、羧酸根和C-O等含氧基团，从而改善了MWNTs的灵敏度。
3.结论
综上所述，碳纳米管制作的传感器检出限较低，选择性和重复性等性能均高于传统气体传感器，特别是在湿度检测、氨气检测、苯系物检测方面，已表现出优异的性能。但还未达到符合室内空气质量标准的规定的最低检出限要求。另外是现在制作成本较高，制备工艺还仅仅停留在实验室阶段，不适合大规模生产制造，距离实用还较远。但随着电子及MEMS工艺的发展，碳纳米管传感器凭借其特有的性能，未来有可能会发展成为低成本、高精度、反应灵敏绿色节能的智能传感器，进而走入各类公共场所、家庭，为环境保护和保障广大人民身体健康做出更大的贡献。
参考文献：
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[2]赵志诚，李妍君，唐祯安.传感器专用术语[S].GB7665-2005.
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[5]李兴辉， Selvarasah Selvapraba，Liu Yu.柔性高灵敏单壁碳纳米管气体传感器研究[J] 传感器与微系统，2011（7）：38-41.
[6].基于定向碳纳米管的场效应晶体管及其苯检测的应用研究[D].辽宁大学，2012.
[7]吕品.基于多壁碳纳米管的QCM甲醛传感器的研究[J]. 仪器仪表学报，2011（12）： 2768-2773.
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[9]盛长浩， 基于碳纳米管敏感膜的有毒气体传感器的研究，华东理工大学[D] 2013.
[10]廉超，黄英，高峰.多壁碳纳米管/硅橡胶复合材料的湿度敏感特性[J]，功能材料，2012（6）： 704-707.
[11]李春香，陈大竞，陈玮.氨气检测的聚苯胺碳纳米管复合敏感膜的研究与应用[J]，传感技术学报，2012（3）：302-305.
[12]张仁彦，张学骜，贾红辉.基于碳纳米管修饰电极的甲醛生物传感器[J]，分析化学，2012（6）： 909-914.
[13]文常保，朱长纯，巨永锋等.碳纳米管聚苯胺薄膜SAW SO2传感器的实验研究[J]， 压电与声光，2009（2）： 157-160.
[14]王晓静，张晓星，孙才新.大气压介质阻挡放电对多壁碳纳米管表面改性及其气敏特性[J]，2012（1）：223-229.
篇8
为实现“小康住宅”目标，“十五”期间全国城镇每年新建住宅3亿平方米，另有大量城建住宅需要按成套要求进行不同程度的改造；全国农村平均每年需要建设住宅7亿平方米；而随着内地经济的高速发展，中国正在进一步加快城市建设和旧城改造的速度；全国城镇每年需要建造2亿平方米公共和生产性建筑。这些都为新型建材市场发展带来机遇。
预计2010年前，中国新型建材年增长率约20%左右，以2000年新型建材年产值达1000亿元以上计算，2010年应达6250亿元。
业内人士预测，新型建材业将成为21世纪建筑市场一个新投资亮点。
新型建材：风景这边独好
中国目前不断发展的建筑业对带动相关产业的作用是非常大的，尤其是带动建材、室内装饰、家电、钢铁等相关行业的发展。近年来，中国建筑业占GDP比重不断上升，上个世纪90年代后期接近7%。根据趋势分析，今后这种比重还会继续加大。
同时，建筑业的发展更为新型建材工业的发展带来机遇。住宅与家庭装修业将是今后中国国民经济增长与市场消费的热点。据了解，全国将新建20万套客房的高级宾馆和涉外饭店，现有的2600多家涉外宾馆的40万套客房需做不同程度的装修，21万家旅馆将进行大规模更新换代，2400多万个商业设施和20万家娱乐场地也将陆续装修改造。
建材专家介绍，新型建筑材料是在传统建筑材料基础上产生的新一代建筑材料，主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料。中国新型建材工业从1979年开始发展。经过20多年的发展，新型建材工业基本完成了从无到有、从小到大的发展过程，在全国范围内形成了一个新兴的行业，成为建材工业中重要产品门类和新的经济增长点。目前，全国新型建材企业星罗棋布，在市场需求的带动下，已经形成了全国范围的机关报型建材流通网；大部分国外产品中国已能生产，三星级宾馆所需的新型建筑材料国内已能自给；不同档次、不同花色品种装饰装修材料都有长足的发展。中国已经形成了新型建材科研、设计、教育、生产、施工、流通的专业队伍。
可以说，新型建材是建材行业的重要组成部分，其技术合量高，功能多样化；生产与使用节能、节地，综合利用废弃资源，有利于生态环境保护；适应先进施工技术，改善建筑功能，降低成本，具有巨大市场潜力和良好发展前景。
未来投资重点在哪里？
新型建材门类很多，如内外墙装饰类有：高档内外墙涂料，金属装饰材料，铝材、铝塑板，玻璃纤维墙布，幕墙玻璃等产品，企业在进行投资与发展时，必须选择市场前景看好，工艺技术成熟、具有高科技含量、能够填补内地空白或替代进口、经济效益好的新材料、新装备，以及有利于可持续发展的生态环保材料。
第一，企业应投资和发展关联度高、能带动行业发展、对促进结构调整作用比较大的产品。如低辐射镀膜玻璃产品具有传热系数低和反射远红外热的特点，可将冬季室内暖气、家电和人体的热量反射回室内，并降低玻璃自身的热传导，寒冷地区可使太阳中的近红外热辐射到室内，从而获得很好的节能效果（夏季可以减少阳光向室内的辐射，降低室内温度），其市场发展空间不可小看。
第二，投资具有国际、国内先进水平，填补内地空白或能够提升国际竞争力的建材高新技术产品。世界新材料领域发展迅速，中国新型建材的发展要跟踪世界最新发展动向，坚持高起点、高技术含量，开发生产具有国际先进水平和市场前景的建材及延伸产品。比如液晶显示屏用玻璃、覆铜板、光导纤维、特种陶瓷、耐碱玄武岩纤维、生物工程材料以及复合材料产品将来都有很大发展空间。此外，据预测，汽车、石化等工业部门的发展和结沟调整对高性能摩擦材料、绝缘材料、密封材科、蓄电池隔极、CNG气瓶、工程塑料功能填料的需求将不断增长。
第三，可大力投资节能、节约土地、综合利用资源、低污染的绿色建材产品和环保矿物材料。21世纪是环保世纪，为绿色建材产品的开发生产应用提供了广阔的发展空间。北京“绿色奥运、人文奥运、科技奥运”的理念，对优质绿色建材产品的需求和对绿色建材发展的影响不仅仅体现在奥运场馆、设施的建设中，而且将为今后非奥运建筑的建设起到示范作用，可以说是新型建材的发展机遇。应该重点投资利用江河淤泥、工业废弃物、农作物秆茎生产新型建筑材料，支持非金属环保矿物材料和特种纤维等产品的产业化水平。这些材料都是用途很广的环保材料，不仅可以用于空气、废水、粉尘的过滤、净化，而且可以作为医用过滤材料，社会需求量很大。建筑涂料等装修材料的污染问题已成为严重的社会问题，因此企业应该加大对无毒、无害、耐油污、自洁净、耐候性和耐久性优良的高档内外墙涂料的开发生产能力。
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2008年席卷全球的金融危机使得人们意识到传统产业发展模式已经难以持续，不断发酵的欧美日债务危机更是宣告传统的消费模式已经破产。面对全球金融危机，中国于2009年提出了发展新兴战略性产业来拉动经济增长。2010年10月，国务院提出计划用20年时间来重点培育和发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大产业，促进整体创新能力和产业发展水平达到世界先进水平，为经济社会可持续发展提供强有力的支撑。
2新产业投资环境分析
“十二五”期间，国家经济平稳较快发展将是整个宏观环境，加快转变经济增长方式和调整经济结构的发展方向，中央和地方政府的政策导向与积极支持是新产业发展的重要支撑。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》明确提出：到2015年，战略性新兴产业增加值占国内生产总值的比重力争达到8％左右；到2020年，战略性新兴产业增加值占国内生产总值的比重力争达到15％左右。节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造产业成为国民经济的支柱产业；新能源、新材料、新能源汽车产业成为国民经济的先导产业；创新能力大幅提升，掌握一批关键核心技术，在局部领域达到世界领先水平；形成一批具有国际影响力的大企业和一批创新活力旺盛的中小企业；建成一批产业链完善、创新能力强、特色鲜明的战略性新兴产业集聚区。再经过10年左右的努力，战略性新兴产业的整体创新能力和产业发展水平达到世界先进水平，为经济社会可持续发展提供强有力的支撑。
3新产业选择原则
3．1绿色、环保、可持续发展
提倡绿色消费，即低能耗、低碳排放的消费已成为主流，人们的消费观念也发生了转变，在注重产品质量的同时，越来越注重环境保护与可持续发展。因此选择需要着力培育的战略性新兴产业时，就要遵循这样的原则，选择那些具有广阔市场前景，能源资源消耗低、带动系数大、就业机会多、综合效益好的产业领域，进行重点培育和拓展。
3．2市场需求大
市场需求是产业生存、发展和壮大的必要条件，所选产业产品应在国内甚至国际市场具有较大的、长期的需求。
3．3技术先进
所选择的产业产品必须特别重视技术进步的作用，能够集中体现技术进步的主要方向和发展趋势，从而提高产业的劳动生产率，增加产品的技术附加值，在市场竞争中获得优势。
3．4防范产业发展风险
目前新产业发展前景大，市场格局尚未成型，但已呈现出高投资、高收益、高风险的特征。应避免一哄而起，浪费资源的现象。各行业发展都有其规律和周期性，因此，在选择新产业、制定产业发展政策时，需要系统地考虑其产能过剩、核心技术、产业政策、宏观经济等风险，并趋利避害地做好应对风险的准备工作。
4新材料产业投资前景分析
4．1国家政策支持
《新材料产业“十二五”发展规划》已正式出台，包括新能源材料、功能膜材料、碳纤维材料、复合材料、稀土功能材料等将会在“十二五”期间得到国家政策的大力扶持。
4．2市场规模
2010年全球新材料市场规模已超过8000亿美元，由新材料带动而产生的新产品和新技术则是更大的市场。《规划》提出了“十二五”期间年均增长率超过25％，到2015年达到2万亿元总规模的目标。与2010年约6500亿元的产业规模相比，新材料产业“十二五”末的产业规模将是“十一五”末的3倍。
4．3准确把握发展方向
从《决定》看出，政府对新材料产业发展的扶持力度具有明显的优先次序：“大力发展”稀土功能材料、高性能膜材料、特种玻璃、功能陶瓷和半导体照明材料；“积极发展”高品质特殊钢、新型合金材料、工程塑料等先进结构材料；“提升”碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高性能纤维及其复合材料发展水平；“开展”纳米、超导、智能等共性基础材料研究。当前新材料发展呈现出高性能化、高功能化、高智能化；复合化；环境化等趋向特点。因此，准备把握政府支持的发展方向重点，认清当前产业发展形势是企业选择新材料产品的重要前提。
4．4进入新材料产业的公司定位
拥有核心高新技术的公司，融资能力强的公司，能获得国家政策支持的节能环保类公司，具有独特市场渠道的公司，拥有核心人力资源保障的公司。
篇10
【关键词】复合材料微波工程金红石陶瓷一玻璃
伴随着科学技术的蓬勃发展，地球上原有的材料已经不能满足人类的需求，正是在这种情况下，复合材料应运而生。复合材料通过将两种以及两种以上的物质进行融合而产生出一种新型的可以被人类运用的材料。伴随着复合材料性能的不断改善以及功能的不断变化，一部分复合材料已经可以被运用到微波工程领域之中，并对微波工程起到巨大的作用。
一、微波及微波的特性
微波是电磁波的一种。微波的波长在1毫米到1米之间，微波的频率为300MHz―300GHz。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。相较于其它波段的电磁波，微波具有以下几个显著的特征：（一）微波的穿透性。区别于其它辐射加热的电磁波，如红外线、远红外线等，微波的波长更长，具有更强的穿透性。微波透入物体时，能与物体分子相互作用使分子产生震动，当微波频率为2450兆赫兹时，可使物体的分子每秒产生24亿次以上的震动。动能转化为热能，从而使物体的温度达到整体上的同时升温，避免了物体在进行热传导时的热量损耗。同时，由于物体在加热过程中不会出现热传导现象，从而大大缩短了物体的加热时间。（二）微波对不同的物体体现出不同的加热效果。由于微波穿越不同物质时，微波对于不同物质的震动会产生不同的影响，这就使得了微波在加热过程中具备了加热选择性的特征。当微波穿越玻璃、塑料和瓷器等物体时，微波几乎是穿越而不被吸收；当微波穿越水和食物等物体时，这些物体会受到微波的影响而自身产生热量；当微波穿越金属类物体时，微波则会被完整的反射回来。家中常用的微波炉加热物体正是利用了这种原理。微波炉的外壳采用金属类物体，避免了微波炉加热时，微波穿透微波炉外壁对周围的物体产生影响；加热的物体大多含有丰富的水分子，保证了物体整体的热量；盛放物体的容器大都为塑料和瓷器类物体，当微波穿越这些物体是，几乎不会被吸收。可见，微波对不同的物体体现出不同的加热效果。（三）微波的信息性。相比较于低频无线电波，由于微波具有非常高的频率，这就使得在狭小的相对带宽下，微波可用的频带非常广，可以达到数百甚至上千兆赫兹。这就意味着在同样的条件下，微波可以携带的信息容量要远远大于低频无线电波。因此，目前国际上所使用的现代多路通信系统，包括卫星通信系统，几乎无例外都是工作在微波波段。同时，微波信号还可以提供相位信息、极化信息以及多普勒频率信息，这些信息可以帮助人类更好的对目标进行检测和对遥感目标的特征进行分析。
二、复合材料的定义
复合材料（Composite materials），是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
三、复合材料在微波工程中的应用
（一）金红石陶瓷一玻璃复合介质
金红石陶瓷结构作为应用的最广泛的微波介质正被广泛的应用于各种微波工程之中。金红石陶瓷结构本身所具有的相对介电常数大、微波插人损耗小以及温度稳定性好等特性也是微波工程选用此类结构的主要因素。但是单组分金红石陶瓷结构本身较为疏松，其机械强度较差，基本上不能对其进行机械加工，因此以前该结构的运用受到了很大的限制。
随着复合材料技术的不断进步，一种新型的可以提高金红石陶瓷结构致密度，同时可以改善其机械强度，使其能进行机械加工的复合材料被研发出来。其基本指导思想如下：由于微波具有穿透性的特点，当微波遇到玻璃、塑料和瓷器的物体时，微波几乎是穿越而不被吸收，如果能将金红石陶瓷与玻璃进行复合，则可以在不降低金红石陶瓷结构本身正常工作的情况下，提高金红石陶瓷结构致密度并改善其机械强度，其达到能进行机械加工的目的。
首先，将CaO， B2O3和SiO2按一定比例进行配料、球磨后，在1320℃的高温下烧结后制成玻璃粉；然后把制成的玻璃粉与由ZnO和SiO2在1320℃的高温下生成的硅酸锌粉按一定比例混合并进行球磨、过筛，生成玻璃相；最后将玻璃相与TiO2、ZnO、CaF2、BaCO3以及ZrO2等按配方配制，经过严格的工艺流程、球磨、成型以及在940℃的温度下烧结，生成金红石陶瓷一玻璃复合介质。这种复合介质既保留了金红石陶瓷的特征，又有好的机械强度和硬度。这种材料的相对介电常数约为100，当部分填充工作在米波波段的高功率微波终端时，能使高功率微波终端沿传输方向300mm的几何长度就能获得约2.5m的电长度，有效地缩小了体积，满足了微波工程的实际应用需要。
（二）铁氧体-陶瓷复合材料。雷达作为现代最重要的通信工具诞生于20世纪40年代。其工作原理是：雷达发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的信息。
为确保雷达在某一时点向某一方向发射电磁波时，不会同时向其它方向发射电磁波，这就需要在发射电磁波方向的反方向具有很强的吸收微波作用的物质。在雷达运用的早期，通常选用锰锌软磁铁氧体和镍锌软磁铁氧体作为吸波材料。两种材料在雷达工作时具有高磁导率、高电阻率、低损耗等特点，且成本低廉。
然而，由于锰锌和镍锌都属于金属类产品，对微波具有反射作用，而影响到微波吸收率，从而干扰到雷达电波的准确程度。
随着复合材料的发展，人们逐渐意识到：如果能够使用几乎对微波不会产生任何影响的陶瓷取代传统的铁氧体材料，这种局面也许能打破，一种新型的铁氧体-陶瓷复合材料应运而生。这种复合材料的微波阻抗在很宽的频带范围内几乎不发生变化，使用这种新型材料设计制造的天线和微波类传输线等器材在实际应用中都产生了非常好的使用效果。
（三）选择性透波复合材料
随着我国经济的发展，我国的综合国力得到了显著的增强。我国的航空航天事业及军工事业也得到了非常快速的发展。在此基础上，我国对于透波材料的需求，尤其是选择性透波复合材料的需求也不断上升。透波材料在航空航天领域中具有重要的地位，是航空航天器材所不可缺少的重要外部材料。当航空飞行器在遇到恶劣飞行气候或是在通信环境非常恶劣的条件时，透波材料可以保证航空飞行器的通讯、遥测等系统的正常运转。同时在运载火箭、宇宙飞船等领域也有重要的作用。伴随着技术的进步，新型的选择性透波复合材料正成为业界所关注的重点。选择性透波复合材料是对频率选择表面技术同复合材料相结合，从而产生的一种新型的材料工艺。选择性透波复合材料对行器的隐形技术有着重大的贡献，它可以在保证飞行器自身通讯正常工作的情况下，屏蔽其他外来电磁波对飞行器的侦查和干扰等。结论：随着复合材料技术的不断进步，各种穿透性好、透波性能好的复合材料相继问世。由于纳米材料的研制成功及其应用技术的发展，新型功能剂不断出现，，透波、吸波性能越来越高。这些都极大地提高了复合材料在微波工程中的使用范围，增强了微波工程的使用效果。相信在不就的将来，复合材料在微波工程中的应用将越来越广泛，复合材料所起到的效果也将越来越重要。
参考文献
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