10第七章 非金属材料与新型材料(简介)

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第七章无机非金属类生态环境材料

第七章无机非金属类生态环境材料
(2)采用组合式结构,将拉应力状态尽可能地转化为较软的应 力状态。
五、无机非金属材料生态化改造实例
1.成分设计实例—新型粘土质复相陶瓷
粘土的主要成分是SiO2和Al2O3,假定的化学通式为 Al2O3·2SiO2·2H2O,此外还含有Fe、Ti、Mg、Ca等氧化物
3C+SiO2SiC+2CO 煅烧在氮气保护下进行,则最终制成Si3N4和Al2O3。
2)粉煤灰、煤矸石制备高性能陶瓷
2.建筑废料、废混凝土、废陶瓷
3.高炉渣、钢渣
7.4 生态建材
水泥、混凝土、建筑玻璃、建筑装饰装修材料等 一、建筑材料与环境
1)建筑材料对地球环境的影响 2)地球环境对建筑材料的影响 3)建筑材料对人类居住环境的影响
二、生态建材基本概念
生态建材就是赋予优异环境协调性的建 筑材料,故又称环境协调建材,这一类材 料环境协调性好,既具有优异性能,又有 益于人体健康。
材料品种示例传统无机非金属材料水泥和其他胶凝材料硅酸盐水泥铝酸盐水泥石灰石膏等陶瓷粘土质长石质滑石质和骨灰质陶瓷等耐火材料硅质硅酸盐质高铝质镁质铬镁质等玻璃硅酸盐硼酸盐氧化物硫化物和卤素化合物玻璃等搪瓷钢片铸铁铝和铜胎等铸石辉绿石玄武岩铸石等研磨材料氧化硅氧化铝碳化硅等多孔材料硅藻土沸石多孔硅酸盐和硅酸铝等碳素材料石墨焦炭和各种碳素制品等非金属矿粘土石棉石膏云母大理石水晶和金刚石等新型无机非金属材料高频绝缘材料氧化铝氧化铍滑石镁橄榄石质陶瓷石英玻璃和微晶玻璃等铁电和压电材料钛酸钡系锆钛酸铅系材料等磁性材料锰锌镍锌锰镁锂锰等铁氧体磁记录和磁泡材料等导体陶瓷钠锂氧离子的快离子导体和碳化硅等半导体陶瓷钛酸钡氧化锌氧化锡氧化钒氧化锆等过渡金属元素氧化物系材料等光学材料钇铝石榴石激光材料氧化铝氧化钇透明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维等高温结构陶瓷高温氧化物碳化物氮化物及硼化物等难熔化合物超硬材料碳化钛人造金刚石和立方氮化硼等人工晶体铌酸锂钽酸锂砷化镓氟金云母等生物陶瓷长石质齿材氧化铝磷酸盐骨材和酶的载体等无机复合材料陶瓷基金属基碳素基的复合材料无机非金属材料的分类二制备无机非金属材料的原料及其生态化改造对策地壳中硅酸盐和铝硅酸盐占明显优势它们和其他一些氧化物矿物是制备无机非金属材料的最主要原料

工程材料-非金属材料

工程材料-非金属材料

橡胶
橡胶是一种有机非金属材料, 具有弹性好、耐磨损、耐腐蚀
等特点。
橡胶的种类繁多,常见的有天 然橡胶、合成橡胶等,广泛应 用于轮胎、减震器、密封件等
领域。
橡胶的加工性能较好,可以通 过压延、挤出等工艺制成各种 形状和大小的制品。
橡胶制品在使用过程中容易老 化,需要采取相应的防护措施 。
03
非金属材料的发展趋势
THANKS
感谢观看
04
非金属材料面临的挑战与 解决方案
技术创新
• 总结词:通过技术创新,非金属材料能够提高性能、降低成本并满足更多应用 需求。
• 详细描述:随着科技的不断发展,非金属材料的制备技术也在不断进步。例如 ,通过先进的合成技术,可以制备出具有优异性能的非金属复合材料,这些材 料具有轻质、高强、耐磨等特点,广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
高性能化
增强非金属材料的强度、硬度、 耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能, 以满足工程应用的高性能要求。
开发新型非金属复合材料,通过 多种材料的组合,实现优异的综
合性能。
探索非金属材料的微观结构和性 能之间的关系,为高性能化提供
理论支持。
低成本化
01
寻找低成本、高效率的制备工艺,降低非金属材料的生产成 本。
• 总结词:资源节约是非金属材料可持续发展的重要方向之一,有助于减少对自 然资源的依赖并降低生产成本。
• 详细描述:在非金属材料的生产和应用过程中,应注重资源的节约和循环利用 。例如,采用可再生资源替代不可再生资源,可以保证资源的持续供应。此外 ,通过优化设计和生产工艺,可以减少原材料的消耗和废品的产生,从而降低 生产成本并提高经济效益。
工程材料-非金属材 料
目录

高一化学第七章第三节无机非金属材料课件[整理] .ppt

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什么是材料?
材料是人类赖以生存和发展的物 质基础,是人类 进步的一个重要里程碑。
材料的分类
无机非金属材料 材 料 金属材料
水泥、玻璃、陶瓷等
高温结构陶瓷、光导纤维等 Fe、Cu、Al、合金等
传统无机非金属材料 新型无机非金属材料
高分子材料:塑料、合成橡胶、合成纤维
一、硅酸盐材料 (传统无机非金属材料)
洛阳蓝地钢化玻璃厂
淄博嘉利玻璃工业有限公司简介
淄博嘉利玻璃工业有限公司是世界上最大的玻璃器皿跨国 集团——新加坡嘉丰集团在中国投资兴建的合资企业。 公司总投资1600万美元,由美国、德国、意大利等国 引进了世界一流的设备与技术,配以进口合金钢模具,是目前 国内唯一全部采用进口设备的玻璃生产企业。公司生产多种规 格型号的玻璃砖及玻璃器皿,具有年产玻璃砖700万块,玻 璃器皿1000万件的生产能力,年产值9500万元。 公司拥有进出口自营权,产品销遍全国各地,并远销美国 、澳大利亚、韩国、日本、泰国、埃及、秘鲁、希腊等三十多 个国家和地区,深受国内外用户欢迎。
(二)玻璃
自学提纲: ①制造玻璃的设备,主要原料,主要成分, 有关反应原理 ? ②了解玻璃的分类和主要用途。 原料 设备 反应原理
主要反应
成分
有色玻 璃(红 色)
种类
有色玻 璃(兰 色)
种类
特殊 之处
石英 玻璃
光学 玻璃玻璃 纤维Fra bibliotek钢化 玻璃
1、原料 2、成分:
主要原料:纯碱、石灰石和石英。 Na2SiO3, CaSiO3, 4SiO2 或Na2O · CaO · 6SiO2
几种特种玻璃
种类 特 性 用 途
普通玻璃 在较高温度下易软化
窗玻璃、玻璃瓶、玻璃杯等

非金属材料

非金属材料

非金属材料非金属材料是指在常温下不具有金属性质的材料,主要包括陶瓷材料、高分子材料和复合材料等。

陶瓷材料是一种以无机非金属材料为主要成分的材料,具有很高的硬度和耐热性。

陶瓷材料可以分为结晶体陶瓷和非晶体陶瓷两大类。

结晶体陶瓷由结晶颗粒组成,如氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等,具有较高的强度和抗磨性能,广泛应用于机械零件、刀具等领域。

非晶体陶瓷由非晶体或微晶体组成,如玻璃、陶瓷线圈等,具有较好的透明性和绝缘性能,常用于电子器件的封装和绝缘材料。

高分子材料是由长链状分子组成的一类大分子材料,具有较高的延展性和可塑性。

根据聚合方式不同,高分子材料可以分为线性聚合物(如聚乙烯、聚丙烯等)、交联聚合物(如橡胶)和网状聚合物(如树脂)等。

高分子材料具有较好的绝缘性、耐腐蚀性和吸震性能,广泛应用于塑料制品、橡胶制品、纤维材料等领域。

复合材料是由两种或多种不同材料组成的材料,通过各材料的优势互补,具有独特的综合性能。

常见的复合材料包括纤维增强复合材料、层合板和粉末冶金复合材料等。

纤维增强复合材料由纤维增强体和基体组成,如碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料等,具有较高的强度和刚度,常用于航空航天、汽车工业等领域。

层合板由多层薄板材料组成,具有较好的强度和稳定性,广泛应用于建筑、器械制造等领域。

粉末冶金复合材料由金属和非金属粉末组成,具有较高的耐高温和耐磨性能,常用于摩擦材料、刀具等领域。

非金属材料具有较好的绝缘性、耐腐蚀性和吸震性能,在电子器件、化工管道、建筑材料等领域有着广泛的应用前景。

然而,由于非金属材料的强度和韧性较差,易受热膨胀、收缩和化学侵蚀等因素影响,在一些特殊环境下需要采取合适的防护措施,以确保其使用寿命和安全性。

材料学概论非金属材料课件

材料学概论非金属材料课件
循环利用与回收
非金属材料的循环利用和回收技术将得到进一步发展,降低资源消耗 和环境污染。
挑战
性能稳定性 生产成本
技术更新换代 市场接受度

非金属材料在某些特定环境下性能稳定性不足,需要加强研究 以提高其稳定性。
部分非金属材料的生产成本较高,限制了其广泛应用。降低生 产成本是亟待解决的问题。
随着科技的发展,非金属材料的制备技术和应用领域也在不断 更新换代。需要不断跟进新技术、新工艺的研究和应用。
材料学概论非金属材料 课件
目录 CONTENT
• 非金属材料的定义与分类 • 非金属材料的特性与应用 • 非金属材料的生产工艺与技术 • 非金属材料的未来发展与挑战
01
非金属材料的定义与分 类
定义
总结词
非金属材料是指除金属材料之外的所有材料的总称,包括无机非金属材料和有 机非金属材料。
详细描述
化工行业
在化工行业中,非金属材料被用 作反应容器、管道、阀门等,能 够承受各种化学物质的腐蚀和压 力。
03
非金属材料的生产工艺 与技术
生产工艺
生产工艺是指将原材料转化为成品的过程,包括原料的准备、加工、成型、表面处理等步骤。对于非金属材料,常见的生产 工艺有压制、烧结、溶融、聚合等。
压制工艺是将物料放入模具中,施加压力使其成型的过程。烧结工艺是将物料加热至高温,使其发生物理和化学变化,从而 获得致密的材料。溶融工艺是将物料加热至高温熔融状态,然后进行冷却和固化。聚合工艺则是通过化学反应将小分子聚合 成高分子材料的过程。
非金属材料是指除金属材料之外的所有材料的总称,包括无机非金属材料和有 机非金属材料。无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料等,而有机 非金属材料则包括塑料、橡胶、木材等。

高二化学新型无机非金属材料

高二化学新型无机非金属材料

光 学 纤 维 胃 镜
光纤光缆
普通电缆
信息量大,每根光缆上理论 8管同轴电缆每条通话1800 上可同时通过10亿路电话 路
原料来源广(石英玻璃), 节约有色金属
质量小,每km27g,不怕腐 蚀,铺设方便
成本低,每km 10 000元左 右
性能好,抗电磁干扰保密性 强 ,能防窃听,不发生电辐 射
铝酸三钙 3CaO.Al2O3
C3A 0.07~0.15
铁铝酸四钙 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 0.10~0.18
符号C表示CaO,S表示SiO2 ,A表示Al2O3 , F表示Fe2O3。
二、玻璃
(glass)
(1)普通玻璃(钠玻璃)
是用石英砂、纯碱和
石灰石共熔而制得的 一种无色透明的熔体:
水泥 沙子 和水 的 混合物
2.混凝土又是什么做成的?
水泥 沙子 和 碎石混合而成
水泥
水泥是最常用的建筑材料下图是1949—— 1998年我国水泥产量示意图
硅酸盐水泥熟料 、矿物组成及含量
组分
化学式
符号 质量分数
硅酸三钙 3CaO.SiO2
C3S 0.37~0.60
硅酸二钙 2CaO.SiO2
C2S 0.15~0.37
Na2CO3+CaCO3+6SiO2=Na2O.CaO.6SiO2+2CO2
(2) 有色玻璃
在玻璃原料中加入某些金 属氧化物,可制成有色玻 璃。如玻璃中加入CoO 呈蓝色 加入Mn2O3 呈紫色
加入Cr2O3 呈绿色 加入Cu2O 呈红色
(3)钢化玻璃
• (4)防弹玻璃
又称为夹层玻璃。当受到 外部撞击的时候,夹层可 将受到的力发散开来,减 少了子弹等武器的冲击力, 进而保护了受保护者的安 全!

《非金属材料简介》课件

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《非金属材料简介》PPT 课件
探索非金属材料的奇妙世界!将介绍非金属材料的分类、特点、应用以及制 备方法,并探讨其未来发展趋势、环境和健康影响,以及可持续发展问题。
什么是非金属材料
非金属材料是指不具备金属性质的材料,通常以共价键和离子键结合,少数以金属键结合。它们在各个 行业中发挥着重要作用。
非金属材料的分类
硅酸盐材料
被广泛用于吸湿、除湿、催化 和增强材料等。如硅胶、水泥、 玻璃等。
有机非金属材料的特点
1 轻质且易加工
有机非金属材料通常具有较低的密度和良好的可塑性,便于加工和制造各种形状的产品。
2 良好的绝缘和耐腐蚀性
有机非金属材料在电子、化工和环保领域中具有卓越的绝缘和耐腐蚀性。
3 优异的机械性能
有机非金属材料具有较好的强度、韧性和耐磨性,适用于各种机械设备的制造。
被广泛应用于船舶、建筑、风 力发电等领域。如玻璃纤维船 体、建筑结构件等。
石墨烯复合材料
被用于电池、传感器、电子器 件等领域。如石墨烯电池、石 墨烯传感器等。
2 多样化的性能调控
通过改变复合材料中各组分的比例和结构,可以调控材料的力学、热学和电学性能,满 足不同需求。
3 减轻重量和节能
复合非金属材料可以代替传统金属材料,减轻重量,提高机械效能,实现节能减排。
复合非金属材料的应用
碳纤维复合材料
玻璃纤维复合材料
被广泛应用于航空航天、汽车、 体育器材等领域。如碳纤维车 身、碳纤维飞机部件等。
有机非金属材料的应用
1
聚合物塑料
广泛应用于包装、建筑、汽车和电子等领域。如塑料袋、塑料桶、塑胶零件等。
2பைடு நூலகம்
合成纤维
被用于制造服装、家纺和工业材料。如涤纶、尼龙、氨纶等。

非金属材料简介

非金属材料简介
金属材料用途
1轻质、高强度的结构材料被用来制造手轮、手柄、支架、 罩壳、仪表板等一般轻质结构件,也可用来制造飞机机 翼和叶片、整体船艇、汽车车身和传动轴、高速纺织综 框、高压容器等高强度结构件 2减摩、耐磨材料如因硬度高而耐磨的用金刚石、 碳化硅、 刚玉等制作的砂轮、砂布(纸)、油石、研磨剂和刀具,可 供磨削和切削之用。减少摩擦和磨损如塑料、石墨、氮 化硅等制成的轴承、导轨、活塞环、密封圈等机械零件, 能在无油干摩擦或少油润滑条件下安全运行,这对忌油 脂或不便供给油润滑的场合特别有利。
陶瓷、碳、石墨、石棉
木材、皮革、胶粘剂和高分子合成 材料
高分子树脂基复合材料 井盖及发动机周边部件
三、非金属材料起源及发展
1、在公元前6000~前5000年中国发明了原始陶器。 2、18世纪以后钢铁工业的兴起,促进耐火材料向多 品种、耐高温、耐腐蚀方向发展。 3、18世纪工业革命以后,无机非金属材料有了较快 的发展,出现了电瓷、化工陶瓷、金属陶瓷、平板 玻璃、化学仪器玻璃、光学玻璃、平炉和转炉用的 耐火材料以及快硬早强等性能优异的水泥。同时, 发展了研磨材料、碳素及石墨制品、铸石等。 4、20世纪新技术的兴起促进了特种无机非金属材料 的迅速发展。至今,又出现了变色玻璃、光导纤维、 电光效应、电子发射及高温超导等各种新型无机材 料。
四、非金属材料用途(续一)
3耐腐蚀材料:如陶瓷、搪瓷、石墨、铸石、塑料等 的大多数品种,这些材料适于制造化工用的容器、 塔器、鼓风机、泵、管、阀等机械设备和零部件。 4密封材料:如橡胶、塑料、石棉和柔性石墨等因有 良好的柔性和弹性而适于制造动态和静态的密封零 件,如压缩机的活塞环、密封填料、O型和V型密封 圈等。20世纪60年代以来,还出现了一种以树脂或橡 胶为基体、称为液体密封胶的密封材料,适用于各 种静态密封,使用方便。

非金属材料

非金属材料

非金属材料引言在材料科学中,材料通常可分为金属材料和非金属材料两大类。

非金属材料是指那些由非金属元素或其化合物制成的材料,具有不同于金属的特性和应用。

非金属材料广泛应用于各个领域,包括建筑、电子、医疗等。

本文将介绍非金属材料的种类、特性以及应用领域。

非金属材料的种类陶瓷材料陶瓷材料是一类具有特殊的化学成分和结构的材料。

它们通常由氧化物和非氧化物组成,具有高熔点、高硬度、耐腐蚀等特点。

陶瓷材料可分为普通陶瓷和工程陶瓷两大类。

普通陶瓷广泛应用于日常生活中的瓷器、砖瓦等;工程陶瓷则用于高技术领域,如电子器件、机械零件等。

聚合物材料聚合物材料是由高分子化合物组成的材料,具有轻质、绝缘、可塑性好等特点。

聚合物材料可分为热塑性和热固性两大类。

热塑性聚合物可在一定温度下融化并再次固化,而热固性聚合物在加热过程中不可逆地固化。

聚合物材料广泛应用于塑料制品、纤维材料等领域。

复合材料复合材料由两种或多种不同性质的材料组合而成。

通过合理地组合不同的材料,复合材料可以充分发挥各种材料的优点,同时弥补材料的缺点。

常见的复合材料有纤维增强复合材料、金属基复合材料等。

复合材料在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用,具有重量轻、强度高等优点。

玻璃材料玻璃材料是由玻璃原料经过高温熔化后快速冷却而成的无定形材料。

玻璃材料具有透明、坚硬、耐热等特点,广泛应用于建筑、光学、仪器等领域。

随着科技的发展,玻璃材料的种类越来越多,如光纤、液晶玻璃等。

非金属材料的特性非金属材料具有以下几个特性:1.绝缘性:非金属材料通常具有较好的绝缘性能,能够有效阻止电流的传导,因此广泛应用于电子领域,如绝缘子、电容器等。

2.耐热性:部分非金属材料具有出色的耐热性能,在高温环境下仍能保持稳定的性能。

例如,陶瓷材料在高温下不易软化、熔化,可用于制作耐火材料、炉具等。

3.耐腐蚀性:非金属材料通常具有出色的耐腐蚀性能,能够抵御酸、碱等腐蚀介质的侵蚀。

例如,聚合物材料在酸碱环境中具有较好的稳定性,可用于制作化学容器等。

非金属材料

非金属材料

无机
非金属材料18世纪工业革命以后,随着建筑、机械、钢铁、运输等工业的兴起,无机非金属材料有了较快的 发展,出现了电瓷、化工陶瓷、金属陶瓷、平板玻璃、化学仪器玻璃、光学玻璃、平炉和转炉用的耐火材料以及 快硬早强等性能优异的水泥。同时,发展了研磨材料、碳素及石墨制品、铸石等。
新型无机材料
20世纪以来,随着电子技术、航天、能源、计算机、通信、激光、红外、光电子学、生物医学和环境保护等 新技术的兴起,对材料提出了更高的要求,促进了特种无机非金属材料的迅速发展。30~40年代出现了高频绝缘 陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷、铁氧体(又称磁性瓷)和热敏电阻陶瓷(见半导体陶瓷)等。50~60年代开发了碳 化硅和氮化硅等高温结构陶瓷、氧化铝透明陶瓷、β-氧化铝快离子导体陶瓷、气敏和湿敏陶瓷等。后来又出现 了变色玻璃、光导纤维、电光效应、电子发射及高温超导等各种新型无机材料。
特点
特点
非金属材料耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外,水泥在胶凝性能上,玻璃在光学性能上,陶瓷在 耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性,为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材 料相比,它抗断强度低、缺少延展性,属于脆性材料。与高分子材料相比,密度较大,制造工艺较复杂。 特种 无机非金属材料的特点是:
耐火材料
18世纪以后钢铁工业的兴起,促进耐火材料向多品种、耐高温、耐腐蚀方向发展。公元前3700年,埃及就 开始有简单的玻璃珠作装饰品。公元前1000年前,中国也有了白色穿孔的玻璃珠。公元初期罗马已能生产多种形 状的玻璃制品。1000~1200年间玻璃制造技术趋于成熟,意大利的威尼斯成为玻璃工业中心。1600年后玻璃工 业已遍及世界各地区。公元前3000~前2000年已使用石灰和石膏等气硬性胶凝材料。随着建筑业的发展,胶凝 材料也获得相应的发展。公元初期有了水硬性石灰,火山灰胶凝材料,1700年以后制成水硬性石灰和罗马水泥。 1 8 2 4 年 英 国 J . 阿 斯 普 丁 发 明 波 特 兰 水 泥 ( 见 水 泥 ) 。 上 述 陶 瓷 、 耐 火 材 料 、 玻 璃 、 水 泥 等 的 主 要 { H o t Ta g } 成 分 均 为硅酸盐,属于典型的硅酸盐材料。

新型材料简介

新型材料简介

1、新型材料的要紧特点1)取得途径:新型材料取得途径与传统(一般)材料不同,新型材料是过去不曾有、自然界中亦不存在的人造材料。

新型材料是人类在研究并把握了物质结构、转变规律的基础上,依照人类的需要,通过对源子、分子等的选择、组合,并制造必要的环境条件了取得的具有预期性能的物质,因此是人正合成或人工制造的2)、新型材料的显现是多种学科彼此交叉、渗透和相互增进,综合研究和进步的功效;是基础学科(如物理、化学、生物:数学等)与理化专业技术(如微电子、运算机、冶金学等)新功效交织在一路的功效。

3)、新型材料具有高新性能,能知足尖端技术和设备制造的需要新型材料,是高新技术、高新设备得以完成和实现的重要条件和保证。

4).新型材料进展的驱动力由军事需求向经济需求转变5).新型材料的开发与应用联系加倍紧密6).新型材料应注重与生态环境及资源的和谐性2、材料的成份、结构、与性能之间的关系。

材料科学的重要研究领域是材料的成份、结构、性能与应用之间的关系。

材料的化学成份对其强韧化的阻碍有直接作用和间接作用,且以间接作用为主。

一样而言,材料的组成元素与其含量的改变对材料的强韧化作用是通过材料结构的改变来实现的。

因此材料的化学成份或化学组成是其结构的要紧决定因素之一。

材料的结构是指材料的组元及其排列和运动方式,它包括形貌、相组成、晶体结构和缺点等内涵。

通经常使用来表示材料结构的名词有宏观组织、显微组织、晶体结构、原子结构等。

原子结构与电子结构是研究材料特性的两个最大体的物质层次。

当材料的化学成份或化学组成一按时,可通过变更不同的加工工艺(如改变热处置工艺,进行冷、热变形加工等)来改变材料的组织结构,从而致使材料在力学性能上有较大的不同。

另一阻碍材料性能的要紧因素是原材料的质量或冶金质量,如钢材在生产进程中要通过冶炼、铸造、轧制(或锻造)等工序,最后成材,由这些工艺进程所操纵的质量,一样称冶金质量(它包括疏松、气孑L、偏析、白点、带状组织及非金属夹杂物等)。

非金属材料及其他新型材料PPT

非金属材料及其他新型材料PPT
详细描述
为了降低非金属材料生产成本,研究者们致力于研究新的低成本制备技术和回收再利用方案。例如,利用3D打印 技术可以实现定制化、小批量生产,降低生产成本;同时,对使用过的非金属材料进行回收再利用,也可以有效 降低生产成本。
非金属材料的可持续性问题挑战
总结词
非金属材料在生产、使用和处理过程中 对环境的影响日益受到关注,其可持续 性成为重要挑战。
详细描述
陶瓷材料广泛应用于工业、建筑、航空航天等领域,如陶瓷刀具、陶瓷轴承、 陶瓷绝缘子等。其制备工艺主要包括原料制备、成型、烧成等步骤。
玻璃材料
总结词
玻璃材料是一种无机非金属材料,具有光学性能优异、化学 稳定性好等特点。
详细描述
玻璃材料广泛应用于建筑、电子、光学等领域,如窗户玻璃 、眼镜片、显示屏等。其制备工艺主要包括原料混合、熔化 、成型和退火等步骤。
污水处理膜
非金属材料如聚乙烯(PE) 和聚丙烯(PP)用于制造 污水处理膜,实现废水的 过滤和净化。
土壤修复材料
非金属矿物如沸石和膨润 土用于土壤修复,改善土 壤质量,降低污染风险。
非金属材料在其他领域的应用
生物医学材料
建筑领域
非金属材料如钛和钛合金用于制造人 工关节、牙种植体等生物医学植入物, 提高医疗效果。
详细描述
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、 建筑等领域,如碳纤维复合材料飞机、 玻璃纤维复合材料汽车外壳等。其制 备工艺主要包括层压法、缠绕法、喷 射法等。
03
新型非金属材料介绍
石墨烯
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料,具有极高的热导率和电导率,被广泛 应用于电子器件、传感器、电池和复合材料等领域。
气凝胶
Байду номын сангаас01

新型无机非金属材料

新型无机非金属材料

新型无机非金属材料新型无机非金属材料是指那些不含金属元素的无机材料,通常包括陶瓷材料、玻璃材料、高分子材料等。

在现代工业和科学技术领域,新型无机非金属材料具有广泛的应用前景和重要的研究价值。

首先,新型无机非金属材料具有优异的物理化学性能。

例如,陶瓷材料具有高温稳定性、耐腐蚀性和硬度高等特点,可以用于制造高温工具、化工设备和结构材料;玻璃材料具有透明、绝缘和耐热性能,可用于制造光学器件、电子元件和建筑材料;高分子材料具有轻质、柔韧和绝缘性能,可用于制造塑料制品、纤维材料和橡胶制品等。

这些优异的性能使得新型无机非金属材料在工程技术中有着广泛的应用。

其次,新型无机非金属材料具有丰富的资源和环保特性。

相比于金属材料,新型无机非金属材料通常采用原料资源更为广泛,且在生产过程中产生的废弃物和污染物较少,对环境的影响较小。

例如,陶瓷材料通常采用的原料包括石英、长石、粘土等,这些原料在地球上广泛分布,且开采过程对环境影响较小;玻璃材料通常采用的原料包括石英砂、碳酸钠等,这些原料也较为丰富。

因此,新型无机非金属材料在资源利用和环保方面具有明显的优势。

再次,新型无机非金属材料在科学研究和技术创新中发挥着重要作用。

例如,陶瓷材料的超导性能、光学性能和力学性能等方面的研究,对于超导材料、光学器件和结构材料的发展具有重要意义;玻璃材料的光学特性、热学特性和化学稳定性等方面的研究,对于光学玻璃、光学纤维和特种玻璃的应用具有重要意义;高分子材料的合成方法、结构性能和功能应用等方面的研究,对于塑料制品、纤维材料和橡胶制品的改性和应用具有重要意义。

因此,新型无机非金属材料的研究和应用对于推动科学技术的发展和推动产业的进步具有重要意义。

总之,新型无机非金属材料具有优异的物理化学性能、丰富的资源和环保特性,对于科学研究和技术创新具有重要的意义。

未来,随着科学技术的不断进步和工业化的深入发展,新型无机非金属材料必将发挥越来越重要的作用,为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。

非金属材料与新型材料简介

非金属材料与新型材料简介

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3、 工程陶瓷
在工程结构上使用的陶瓷。主要在高 温下使用,因此也称为高温陶瓷。具有在 高温下优越的力学,物理和化学性能,在 某些科技场合和工作环境往往是唯一可用 的材料。有氧化铝,氮化硅,碳化硅和增 韧氧化物等材料。
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4.3.1 复合材料的分类
以高分子材料、陶瓷材料、金属材料为
基体,以粒子、纤维和片状为增强体组成。
按基体材料的不同可将复合材料分为两类:非 金属基复合材料(塑料基、橡胶基、陶瓷基等)和 金属基复合材料(如铝基、铜基等)。
zjianchuang@
按增强材料的不同可将复合材料分为三类:
2)按应用范围分为通用塑料,工程 塑料和其他塑料(如耐热塑料):
A、通用塑料:产量大,用途广,价格低。聚乙烯、 聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料 B、工程塑料:主要用于制作工程结构,机器零件, 工业容器和设备。有聚酰胺(尼龙)、ABS、聚甲 醛、聚碳酸酯 C、其他塑料:如耐热塑料,工作温度>100℃,有 聚四氟乙烯(F-4)、聚三氟乙烯、环氧树脂、有 机硅树脂 zjianchuang@
4.1.3 工程塑料
1、塑料的组成:
基料:合成树脂,对塑料性能起决定性作用 辅料:(添加剂) 填充剂、增塑剂、 固化剂、 稳定剂(防老化剂)。此外还 有阻燃剂、发泡剂、着色剂、 抗 静电剂等 改善性能,补充性能 zjianchuang@
2、塑料的分类:
1)按树脂的热性能分为热塑性塑料和热固性塑料: (1) 为热塑性塑料 :加热时软化、熔融、冷却时 凝固,变硬,可反复进行。如聚乙烯、聚氯 乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺(尼龙)、 ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、有机玻璃等。 (2) 热固性塑料:密网型分子链结构。酚醛塑料、 氨基塑料、环氧树脂、有机硅树脂、不饱和 聚酯树脂。不可再生使用。 zjianchuang@

非金属材料及新型材料

非金属材料及新型材料
• 非金属材料是指除金属材料以外的其他一切材料的总称,主要包括: 高分子材料、陶瓷、复合材料及新型材料等
• 非金属材料具有金属材料所不及的一些特异性能,如塑料的质轻、 绝缘、耐磨、隔热、美观、耐腐蚀、易成型;橡胶的高弹性、吸震、 耐磨、绝缘等;陶瓷的高硬度、耐高温、抗腐蚀等;非金属材料来源广 泛,自然资源丰富,成型工艺简便,故在生产中的应用得到了迅速发 展,在某些生产领域中已成为不可取代的材料;由几种不同材料复合 而成的复合材料,不但保留了各自优点,而且能得到单一材料无法比 拟的、优越的综合性能,成为一类很有发展前途的新型工程材料。
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7.2 高分子材料
• (4)吹塑又称中空吹塑和中空成型,是借助压缩空气的压力使闭合的 模具中的热的树脂型坯吹胀为空心制品的一种方法,吹塑包括吹塑薄 膜及吹塑中空制品两种方法。用吹塑法可生产薄膜制品,各种瓶、桶、 壶类容器及儿童玩具等
• (5)压延是将树脂和各种添加剂经预期处理(捏合、过滤等)后,通过 压延机的两个或多个转向相反的压延辊的间隙加工成薄膜或片材,随 后从压延机辊简上剥离下来,再经冷却定型的一种成型方法。压延是 主要用于聚氯乙烯树脂的成型方法,能制造薄膜、片材、板材、人造 革和地板砖等制品。
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7.2 高分子材料
• 由分子量很大一般1 000以上)的有机化合物为主要组成部分组成的材 料,称为高分子材料。高分子材料主要有塑料、橡胶、纤维、胶粘剂 等
• 7. 2. 1塑料 • 1.塑料及工程塑料 • 塑料是以合成树脂为主要成分,加入各种添加剂,在加工过程中能
塑制成型的有机高分子材料。其具有质轻、绝缘、减摩、耐蚀、消音、 吸振、价廉、美观等优点,已成为人们口常生活中不可缺少的材料之 一,并且越来越多的应用于各工业部门及各类工程结构中。按使用范 围分类分为通用塑料和工程塑料。 • (1)通用塑料产量大,用途广,价格低廉,主要指通用性强的聚乙 烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料等6大品种, 占塑料总产量的3/4以上 •

新型无机非金属材料PPT

新型无机非金属材料PPT
蚀部件。
碳化硅陶瓷的制备与应用
要点一
碳化硅陶瓷的制备
碳化硅陶瓷的制备工艺主要包括原料选择、配料、混合、 成型、烧结等步骤。其中,原料的选择是关键,需要选择 高纯度、粒度分布均匀的原料。在烧结过程中,需要控制 温度和气氛,以获得致密化的碳化硅陶瓷。
要点二
碳化硅陶瓷的应用
碳化硅陶瓷具有高强度、高硬度、优良的耐磨性和高温稳 定性等优异性能,因此在许多领域有广泛应用。例如,在 汽车领域中,碳化硅陶瓷可以用于制造刹车片、密封件等 部件;在能源领域中,碳化硅陶瓷可以用于制造太阳能电 池板、燃气轮机叶片等部件。此外,碳化硅陶瓷还可以用 于制造耐腐蚀部件和高温炉具等。
精密零部件材料
新型无机非金属材料具有高精度、 高稳定性和低膨胀系数等特点, 可用于航空航天领域精密零部件 的制造,如石英晶体、单晶硅等。
在新能源领域的应用
太阳能电池材料
新型无机非金属材料具有高光电转换效率和长寿命等特点,可用于太阳能电池 的制造,如硅基太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池等。
核能材料
新型无机非金属材料具有高耐辐照性和优异的中子传输性能等特点,可用于核 反应堆的结构材料和热工材料的制造。
微乳液法是一种制备无机非金属材料的特殊方法。该方法利用微乳液模板,通过控制微乳液的相变和 化学反应,制备出具有特定结构和组成的无机非金属材料。微乳液法制备的材料具有高纯度、高分散 性和高稳定性等优点,广泛应用于催化剂、吸附剂、光电器件等领域。
燃烧合成法
总结词
利用燃烧反应制备无机非金属材料的方 法
VS
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分类
新型无机非金属材料可根据其组 成和用途分为陶瓷材料、玻璃材 料、水泥材料、石墨材料等。
特性与优势
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来源、性能 结构和用途 三、 分类和命名 可以按照来源 性能 结构 用途 来源 性能、结构 用途等分类。 按高分子材料的不同来源可分为天然 天然高分子材料与合成 合成高分子 天然 合成 材料。按照高分子材料的性能和产品用途的不同,可分为塑料 塑料、 塑料 橡胶、纤维 高分子合金、粘合剂 涂料等。按照高分子材料 纤维、高分子合金 粘合剂及涂料 橡胶 纤维 高分子合金 粘合剂 涂料 的热行为及成型工艺特点分为热塑性 热塑性高分子材料和热固性 热固性高分 热塑性 热固性 子材料。按高分子的几何构型分为线型 线型高聚物、支链型 支链型高聚物 线型 支链型 和网体型 网体型高聚物。常用的高分子材料命名方法主要有两种: 网体型 一种是根据商品的来源或性质确定它的名称 根据商品的来源或性质确定它的名称,例如,电木、 根据商品的来源或性质确定它的名称 有机玻璃、维尼纶、塑料王等。这种命名方法的优点是简短、 通俗,但不能反映高分子化合物的分子结构和特性。 另一类是根据单体原料名称进行命名 根据单体原料名称进行命名,并在单体名称的前面 根据单体原料名称进行命名 加一个“聚”字,如由乙烯加聚反应生成的聚合物就叫聚乙烯。 由氯乙烯加聚反应生成的聚合物就叫聚氯乙烯,对于缩聚反应 和共聚反应生成的聚合物,在单体名称后面加“树脂”或“橡 胶”。许多聚合物化学名称的英文缩写简单易记,也被广泛使 4/18 用。
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3.胶粘剂 凡能把同种的或不同种的固体材料连接在一起的媒介物质称 .
为胶粘剂(或粘合剂 为胶粘剂 或粘合剂)。胶粘剂可代替传统的铆接、焊接和螺纹联接等,使各 或粘合剂 种不同材质的零件或结构件牢固地连接在一起。 (1)胶粘剂的组成 当今的胶粘剂大都是采用合成高分子化合物作为主剂,配 胶粘剂的组成 合各种固化剂、增塑剂、稀释剂、填料以及其他助剂等配制而成。主剂也 主剂也 称为基料或粘料,是胶粘剂中的主要组分,对粘料的要求是对被粘合的固 称为基料或粘料 对粘料的要求是对被粘合的固 体物料表面有良好的粘附性和润湿性。用作粘料的材料有合成树脂、合成 体物料表面有良好的粘附性和润湿性 橡胶、天然高分子物质等,如热固性树脂、热塑性树脂、氯丁橡胶、淀粉、 蛋白质等。 固化剂是使低分子化合物或线型高分子化合物交联成网体型网状结构,成 固化剂 为不熔的坚固胶层的化学药剂。为了促进固化反应,有时加入促进剂以加 速固化反应速度或降低固化反应温度。热固性树脂一般需要固化剂才能固 化。 增塑剂和增韧剂 增韧剂可以增加胶层的柔韧性,提高胶层的抗冲击韧性,改善胶 增塑剂 增韧剂 粘剂的流动性。 填料可以改善胶粘剂的力学性能并降低胶粘剂的成本。 填料 特定的添加剂,如防老化,防霉变助剂等,改善胶粘剂某方面的性能。 特定的添加剂 (2)胶粘剂的选用 只有根据被粘合材质的性质选用正确的粘接剂和粘接工 ) 艺才能获得牢固的结合面。
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二、高聚物的合成
高聚物由一种或几种单体化合物聚合而成。聚合反应有两种类 型,加聚反应 缩聚反应 加聚反应和缩聚反应 加聚反应 缩聚反应。 1 加聚反应 由一种单体或几种单体聚合反应而形成高聚物的 反应。 由一种单体进行聚合反应,称为均聚反应,如聚乙烯由乙烯发 由一种单体进行聚合反应,称为均聚反应 生均聚而形成。 由两种或两种以上的单体聚合反应,称为共聚反应,如ABS塑 由两种或两种以上的单体聚合反应,称为共聚反应 料是由丙烯腈(A)、丁二烯 (B)、苯乙烯(S)三种单体发生共聚 反应而形成的共聚物。 2 缩聚反应 它也是由一种或几种单体之间发生的聚合反应, 但在生成高聚物的同时,还析出水、氨、醇等低分子物质,故 高聚物的结构单元与单体原料不完全相同。与加聚反应相类似, 由一种单体进行的缩聚反应称为均缩聚反应 均缩聚反应;由两种或两种以 均缩聚反应 上的单体进行的缩聚反应称为共缩聚反应 共缩聚反应。 共缩聚反应子链节在空间排列的几 、 何形状,分为线形 支链型 网体型 线形、支链型 网体型三种形状 线形 支链型和网体型 (图7—1)。线型和支链型,具有加热能变软、而 图 冷却能变硬的可逆的物理特性,称为“热塑性 热塑性”。 热塑性 经交联的三维网状(又称网体型结构)聚合物结构 稳定性很高,不易溶于溶剂,加热时不熔融,具 有良好的耐热性和强度,但其弹性差、塑性低、 脆性大,只能在形成网状结构之前进行一次成型, 不能重复使用。这种性质称为“热固性 热固性”。 热固性 2、聚集态 高聚物是由许多个大分子借分子间 、 作用力而聚集在一起的,分为晶态 晶态(分子链在空 晶态 间规则排列)、部分晶态 部分晶态(部分规则排列)和非晶 部分晶态 非晶 态(无规则排列,亦称玻璃态)三种形态,如图7-2 图 所示。通常线型 线型聚合物在一定条件下可以形成晶 晶 线型 态或部分晶态,而网体型 网体型聚合物为非晶态 非晶态。 态或部分晶态 网体型 非晶态 聚合物晶区所占比例定义为结晶度 结晶度。结晶度 结晶度 大,强度硬度刚度高,弹性韧性延伸率低。
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四、高分子材料的力学状态 聚合物在外力作用下发生形变的状态被称为高分子的力学状态,可用形变-温度 力学状态, 力学状态 曲线表征。非晶态和晶态聚合物有着不同的力学状态。 线型无定形非晶态聚合物在不同的温度下可以呈现出三种不同的力学状态, 即玻璃态、高弹态和粘流态。图7-3为非晶态聚合物在恒定应力作用下,形 变与温度的关系曲线。图中Tx称为脆性温度;Tg称为玻璃化温度;Tf称为粘 流化温度;Td称为分解温度。通常把Tg大于室温的高聚物称为塑料,把Tg 小于室温的高聚物称为橡胶,常温下处于粘流态的高聚物称为流动性树脂。 一些高聚物的玻璃化温度如表7-1。 对橡胶而言,要保持高弹性,Tg是工作温 度下限(耐寒性的标志),故选Tg低, Tf高 的材料,这样弹性的温度范围宽。如天然橡 胶Tg为-73 ℃,Tf为180-200 ℃;硅橡胶Tg为 -109 ℃ , Tf为250℃, Tf- Tg差值大,硅 橡胶耐热耐寒更好。 塑料和纤维在玻璃态下使用, Tg是工作上 限(耐热标志),越高越好。同时作为塑料 应易于加工并很快成型,则Tf- Tg差值要小; 表7-1 线形无定形聚合物形变-温度曲线 因此,对成型Tf低好,对耐热性Tf高好。
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六、常用高分子材料
1.工程塑料 .
塑料 是指以有机合成树脂为主要成分,添加多种起不同作用的添加剂,然 后经过加热塑化压制成形的产品。树脂是纯聚合物,塑料是以树脂为主的聚 合物制品。 塑料的组成—树脂+添加剂。为了对塑料进行改性而特意加入的物质称为 (1)塑料的组成 。 塑料添加剂。常用的添加剂有:填料、增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂 ; 填料、 填料 增塑剂、固化剂、稳定剂、 其他有阻燃剂 着色剂 、发泡剂 抗静电剂 阻燃剂、着色剂 发泡剂 抗静电剂等,以满足使用性能的要求。 发泡剂、抗静电剂 阻燃剂 (2)塑料的分类 品种繁多,分类方法有多种。 按树脂受热后的变化分:热固性(一次成型不能回用)和热塑性(多次反 复加热使用)。 按树脂应用分类:有通用、工程、一般、特种塑料。 按树脂结构分类:有聚烯羟类、乙烯基类、聚酰氨类、聚脂类等。 工程塑料是指力学性能和热性能均较好,可在承受机械 (3)常用工程塑料 工程塑料 应力和较为苛刻的化学及物理环境下使用,并可作为工程结构件的塑料。 常用的热塑性和热固性工程塑料分别见表7-2与7-3。
第七章 非金属材料与新型材料简介
非金属材料主要包括高分子 非金属 高分子材料和陶瓷 陶瓷材料和复合 复合材料。 高分子 陶瓷 复合 高分子材料又称聚合物材料,主要成分为碳和氢。按其用途 高分子材料 和使用状态又分为橡胶 塑料 合成纤维 胶粘剂 橡胶、塑料 合成纤维和胶粘剂 橡胶 塑料、合成纤维 胶粘剂等四大类型。 陶瓷材料是指硅酸盐、金属与非金属元素的氧化物、氮化物、 陶瓷材料 碳化物等。主要包括普通陶瓷 特种陶瓷 金属陶瓷 普通陶瓷、特种陶瓷 金属陶瓷三大类。 普通陶瓷 特种陶瓷和金属陶瓷 复合材料是把两种或两种以上的不同性质或不同组织结构的 复合材料 材料以微观或宏观的形式组合在一起而构成的。它不仅保留了 组成材料各自的优点, 而且具有单一材料所没有的优异性能。 复合材料通常分为三大类:树脂基 树脂基复合材料、金属基 金属基复合材料 树脂基 金属基 和陶瓷基 陶瓷基复合材料。 陶瓷基
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2.橡胶 (1)组成 橡胶为小交联线型聚合物。突出特点是在很宽的温度 .
(-40~150℃)范围内具有高弹性,所以又称高弹体,它还有较好的抗撕裂、耐 疲劳特性,在使用中经多次弯曲、拉伸、剪切和压缩不受损伤,并还具有不 透水、不透气、耐酸碱和绝缘等性能:橡胶材料在工程装备中被广泛应用于 密封、防腐蚀、防渗漏、减振、耐磨、绝缘及安全防护等方面。橡胶一般不 耐油、不耐溶剂、不耐强氧化性介质,而且容易老化。 合成橡胶由生胶(人工合成高分子聚合物,橡胶主成分)和配料(硫化剂、 增强填料、软化剂、增塑剂等,用于调节改善橡胶性能)组成 组成。 组成 天然橡胶和合成橡胶 (2)分类 按照原料来源橡胶可分为天然橡胶 合成橡胶 ) 天然橡胶 合成橡胶两大类。 按使用性能和环境又可分为通用橡胶 特种橡胶。 通用橡胶和特种橡胶 通用橡胶 特种橡胶 通用橡胶主要用于生产各种工业制品和日用杂品。 通用橡胶 特种橡胶是在特殊环境(高低温、酸碱、油类、辐射等)条件下使用的橡胶。 特种橡胶 (3)常用橡胶 常用橡胶的特性和用途如表7-4。通用橡胶产量最大、应用 ) 最广的是丁苯橡胶(SBR),由丁二烯单体和苯乙烯单体共聚而成。牌号为; 丁苯—XX(苯乙烯单体%),其百分数越大,硬度耐磨性越高,弹性耐寒性 下降。
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五、高聚物的性能特点
1、力学性能 高聚物与金属相比具有高弹性 粘弹性 、 高弹性和粘弹性 高弹性 粘弹性。弹性模量只有金 属的1/1000,而弹性变形量却超过金属的1000倍,这就是高聚物的高弹 高聚物的高弹 粘弹性指材料的弹性变形不仅与外力有关,还随着时间呈现出一定的 性。粘弹性 变化规律。这种弹性材料称为粘弹性材料;材料的粘弹性行为表现有蠕变、 蠕变、 蠕变 应力松弛、滞后及内耗 内耗等。蠕变 蠕变是指材料在一定温度和在恒定载荷的作用 应力松弛、滞后 内耗 蠕变 下,随着时间的延长形变逐渐增加的现象。 “应力松弛 应力松弛”指在恒温下, 应力松弛 保持高聚物的变形量不变,高聚物中的内应力随着时间的延长而逐渐衰减 的现象。滞后 滞后指高聚物受到交变载荷作用时,出现应变落后于应力变化的 滞后 应变落后于应力变化的 现象。滞后产生的原因是分子间的内摩擦。能量消耗于分子的内摩擦,转 。 化为热能,这部分热能称为内耗 内耗。内耗导致物体温度的升高,加速老化。 内耗 高聚物的比强度比金属高,硬度比金属低。 2、其他性能 良好的减磨性,电绝缘性和化学稳定性。 缺点是热导低,容易老化。(因内外因素作用,使其逐步发生物理化 学性质变化,物理力学性能变坏最后丧失使用价值的过程,称为老化 老化。) 老化 通常要采取抗老化措施(如表面防护、加防老剂、改性等)。
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