生物质复合材料介绍
生物质复合材料

生物质复合材料生物质复合材料是一种由天然植物纤维(如木材、竹材、麻杆等)和高分子基体(如热固性树脂、热塑性树脂等)组成的材料。
它综合了天然纤维的优良性能和高分子基体的可塑性,具有轻质、高强度、环保等特点,被广泛应用于建筑、航空、汽车等领域。
生物质复合材料的制备一般包括纤维制备、基体制备和复合制备三个过程。
纤维制备可以通过切割、磨碎等方式将天然植物纤维加工成一定长度和宽度的颗粒,也可以通过酸碱处理、漂白等方式提高纤维的纯度和力学性能。
基体制备可以选择合适的高分子树脂,并通过聚合反应、交联反应等方式进行合成。
复合制备则是将纤维和基体按照一定的配比混合搅拌,再通过压制、模塑等方式将其成型。
生物质复合材料具有许多优点。
首先,它具有轻质的特点,比重一般在1.0以下,比传统金属材料轻很多。
这可以减轻结构负荷,减少能源消耗。
其次,生物质复合材料具有较高的强度和刚度,可以满足各种对机械性能要求较高的应用场景。
第三,它具有良好的可塑性和加工性,可以根据需要进行模压、注塑等成型工艺,制备各种形状的复合件。
第四,生物质复合材料来源广泛,资源丰富,具有很强的环保性,可以有效减少对传统化石能源的依赖,减少二氧化碳排放。
在建筑领域中,生物质复合材料可以用于制作墙板、地板、门窗等室内装饰材料。
它具有良好的隔热性能和耐候性能,具有一定的防火性能,可以提高室内空间的舒适度和安全性。
在航空领域中,生物质复合材料可以用于制作飞机和直升机等飞行器的结构件。
它的轻质高强特点可以减轻飞行器自重,提高飞行速度和载重能力。
在汽车领域中,生物质复合材料可以用于制作车身、座椅等零部件。
它的高强度可以提高汽车的安全性能,同时具有良好的吸音性能,提高驾乘舒适度。
综上所述,生物质复合材料是一种具有广泛应用前景的新型材料。
它的轻质、高强、环保等特点使其在建筑、航空、汽车等领域具有很大的潜力。
随着技术的不断进步和生产工艺的不断改进,相信生物质复合材料将会有更广阔的市场前景。
环保材料与技术应用指南

环保材料与技术应用指南第1章环保材料概述 (3)1.1 环保材料的定义与分类 (3)1.2 环保材料的应用领域 (4)1.3 环保材料的发展趋势 (4)第2章生物质材料 (4)2.1 生物质能源 (5)2.1.1 生物质能源的分类 (5)2.1.2 生物质能源的应用 (5)2.2 生物质降解材料 (5)2.2.1 生物质降解材料的分类 (5)2.2.2 生物质降解材料的应用 (5)2.3 生物质复合材料 (5)2.3.1 生物质复合材料的分类 (6)2.3.2 生物质复合材料的应用 (6)第3章无毒无害材料 (6)3.1 无毒无害的塑料 (6)3.1.1 生物降解塑料 (6)3.1.2 环保型非生物降解塑料 (6)3.2 无毒无害的涂料 (6)3.2.1 环保型水性涂料 (6)3.2.2 环保型粉末涂料 (7)3.3 无毒无害的建筑材料 (7)3.3.1 环保型板材 (7)3.3.2 环保型涂料 (7)3.3.3 环保型保温材料 (7)3.3.4 环保型防水材料 (7)第4章可再生能源材料 (7)4.1 太阳能材料 (7)4.1.1 硅材料 (7)4.1.2 化合物半导体材料 (8)4.1.3 有机太阳能材料 (8)4.2 风能材料 (8)4.2.1 叶片材料 (8)4.2.2 塔架材料 (8)4.2.3 磁材料 (8)4.3 地热能材料 (8)4.3.1 钻井材料 (8)4.3.2 换热材料 (8)4.3.3 保温材料 (9)第5章节能材料 (9)5.1 保温隔热材料 (9)5.1.2 聚氨酯泡沫 (9)5.1.3 玻璃棉 (9)5.2 节能玻璃 (9)5.2.1 低辐射玻璃 (9)5.2.2 中空玻璃 (9)5.2.3 遮阳玻璃 (9)5.3 节能照明材料 (9)5.3.1 LED照明 (10)5.3.2 稀土荧光粉 (10)5.3.3 纳米材料 (10)第6章污水处理材料 (10)6.1 污水处理吸附材料 (10)6.1.1 活性炭 (10)6.1.2 粉末活性炭 (10)6.1.3 生物活性炭 (10)6.2 污水处理膜材料 (10)6.2.1 聚合物膜材料 (10)6.2.2 陶瓷膜材料 (10)6.2.3 复合膜材料 (11)6.3 污水处理絮凝剂 (11)6.3.1 无机絮凝剂 (11)6.3.2 有机絮凝剂 (11)6.3.3 复合絮凝剂 (11)第7章空气净化材料 (11)7.1 室内空气净化材料 (11)7.1.1 活性炭 (11)7.1.2 纳米二氧化钛 (11)7.1.3 负离子材料 (11)7.2 工业废气处理材料 (11)7.2.1 硫酸亚铁 (12)7.2.2 氧化铝 (12)7.2.3 碳分子筛 (12)7.3 空气过滤材料 (12)7.3.1 玻璃纤维 (12)7.3.2 聚酯纤维 (12)7.3.3 熔喷无纺布 (12)第8章固废处理与资源化利用 (12)8.1 生活垃圾处理技术 (12)8.1.1 填埋技术 (12)8.1.2 焚烧技术 (13)8.1.3 厨余垃圾处理技术 (13)8.2 工业固废处理技术 (13)8.2.1 物理处理技术 (13)8.2.3 热处理技术 (13)8.3 电子废弃物资源化利用 (13)8.3.1 物理拆解技术 (13)8.3.2 化学提取技术 (13)8.3.3 焚烧处理技术 (13)8.3.4 废旧电池处理技术 (13)8.3.5 废旧电器电子产品处理技术 (14)第9章生态修复材料 (14)9.1 土壤修复材料 (14)9.1.1 生物降解材料 (14)9.1.2 物理修复材料 (14)9.1.3 化学修复材料 (14)9.2 水体修复材料 (14)9.2.1 水质净化材料 (14)9.2.2 生物修复材料 (14)9.2.3 水体生态修复材料 (14)9.3 森林植被修复材料 (15)9.3.1 土壤改良剂 (15)9.3.2 植物生长调节剂 (15)9.3.3 森林保水材料 (15)第10章环保材料在建筑领域的应用 (15)10.1 绿色建筑材料 (15)10.2 被动式节能建筑 (15)10.3 雨水收集与利用系统 (16)10.4 建筑废弃物资源化利用 (16)第1章环保材料概述1.1 环保材料的定义与分类环保材料,顾名思义,是指在生产、使用及废弃处理过程中对环境影响较小的材料。
环境友好型生物复合材料开发研究

环境友好型生物复合材料开发研究环境友好型生物复合材料的开发研究是当前材料科学领域的一个重要分支,它涉及到利用可再生资源和生物基材料,以减少对环境的负面影响,同时满足现代工业对高性能材料的需求。
以下是对环境友好型生物复合材料开发研究的一个概述。
一、环境友好型生物复合材料概述环境友好型生物复合材料是指那些在生产、使用和废弃过程中对环境影响较小的材料。
这类材料的开发旨在减少对化石燃料的依赖,降低温室气体排放,并促进循环经济的发展。
环境友好型生物复合材料的核心特性包括可再生性、生物降解性和环境兼容性。
1.1 环境友好型生物复合材料的定义与分类环境友好型生物复合材料可以定义为由生物基材料和/或可再生资源制成的复合材料,它们在生命周期的各个阶段都展现出较低的环境影响。
这些材料可以根据来源和组成被分为不同的类别,如基于植物的复合材料、基于微生物的复合材料和基于动物源的复合材料等。
1.2 环境友好型生物复合材料的应用场景环境友好型生物复合材料的应用场景非常广泛,包括但不限于包装材料、汽车零部件、建筑材料、纺织品和医疗设备等。
这些材料因其可再生和生物降解的特性,在减少环境污染和提高资源利用效率方面具有显著优势。
二、环境友好型生物复合材料的开发环境友好型生物复合材料的开发是一个多学科交叉的领域,涉及到材料科学、化学工程、生物学和环境科学等多个学科。
开发过程包括材料的选择、设计、制造和测试等环节。
2.1 生物基材料的选择与合成生物基材料的选择是开发环境友好型生物复合材料的第一步。
这些材料可以来源于植物(如纤维素、淀粉、木质素)、微生物(如聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯)或动物(如明胶、壳聚糖)。
合成这些材料通常涉及到生物化学和分子生物学的技术,如发酵、酶催化和基因工程。
2.2 复合材料的设计设计环境友好型生物复合材料需要考虑材料的性能要求、成本效益和环境影响。
设计过程中需要综合考虑材料的力学性能、热稳定性、化学稳定性和生物降解性等因素。
生物质复合材料介绍

生物质复合材料介绍篇一:生物质复合材料综述摘要:生物质炭复合材料是一种原材料价格低廉,制造成本合理,性能独特,具有广阔的开发应用前景的新型炭复合材料。
本文综述了生物质资源状况、竹炭的特性及研究现状,着重对多孔固体和生物质炭复合材料的结构与性能的研究进展进行了分析,并对生物质炭复合材料目前存在的问题进行了分析,对多孔固体材料和生物质炭复合材料的发展方向进行了展望。
关键词:生物质,复合材料,研究进展我国有比较丰富的生物质资源,据联合国粮农组织资料,我国每年有亿吨麦秸,居世界第一位。
具体到林业可利用生物质方面,我国目前拥有用材林7 万公顷,薪炭林2139万公顷,竹林万公顷。
每年约有亿吨森林采伐剩余物和木材加工产生的废弃物,每年约有1亿吨疏伐树木整枝生物质。
这些林业生物质资源为我国林产工业发展生物质产业提供了丰富的原料,展现了林化行业发展生物质产业的良好前景。
同时,在我国石油资源短缺、能源严重依赖进口、“白色污染”严重的背景下,作为可循环利用天然资源的生物质及其废弃物的资源化利用,具有良好的经济、社会和生态效益,已逐渐成为21世纪主要的新材料和新能源之一。
推动物质材料的应用,乃至催生一个新的生物质材料产业已成为我国新材料发展的一个重大方向。
1生物质资源概述生物质是指任何可再生的或可循环的有机物质,包括专用的能源作物与能源林木,粮食作物和饲料作物残留物,树木和木材废弃物及残留物,各种水生植物、草、残留物、纤维和动物废弃物、城市垃圾和其它废弃材料。
2003年11月在日本召开的第一届生物基聚合物国际会议上提出了可持续发展的生物基聚合物全新概念,对生物基聚合物定义为:生物基聚合物是由可再生资源(如淀粉、秸秆等)、二氧化碳等为原料生产的聚合物。
生物质资源在中国主要包括农业废弃物和能源生物资源(能源/化工专用动植物和藻类)。
目前,能源生物资源主要是指能源农业、能源林业种质资源,包括现有种质资源的挖掘、保护和开发及专用品种的培育。
生物质复合材料

生物质复合材料生物质复合材料是一种由天然生物质和合成树脂或其他增强材料混合而成的复合材料。
它具有轻质、高强度、耐腐蚀、可再生等特点,被广泛应用于汽车制造、建筑材料、家具制造等领域。
生物质复合材料的制备过程中,生物质作为增强材料,可以是木材、竹材、秸秆等,而合成树脂可以是环氧树脂、聚酯树脂等。
生物质复合材料的制备工艺包括原料处理、预处理、成型和后处理等环节。
生物质复合材料的优点之一是可再生性。
生物质作为主要原料,可以通过再生资源得到,有利于环境保护和可持续发展。
同时,生物质复合材料具有较低的成本,可以有效降低制造成本,提高产品的竞争力。
在汽车制造领域,生物质复合材料的应用可以减轻车身重量,提高燃油效率,降低尾气排放,符合现代社会对环保和节能的要求。
生物质复合材料在建筑材料领域也有着广泛的应用。
它可以替代传统的木材、钢材等材料,用于地板、墙板、天花板等部件的制造。
生物质复合材料具有较好的耐候性和防腐性能,可以有效延长建筑材料的使用寿命,降低维护成本。
同时,生物质复合材料的表面可以进行仿木纹、仿石纹等处理,美观大方,符合现代建筑的设计需求。
在家具制造领域,生物质复合材料也得到了广泛应用。
它可以制作成各种家具,如桌子、椅子、柜子等。
生物质复合材料不仅具有较好的强度和稳定性,还可以根据需要进行表面装饰,增加家具的美观性。
与传统的木质家具相比,生物质复合材料的生产工艺更加灵活,可以实现个性化定制,满足消费者多样化的需求。
总的来说,生物质复合材料作为一种新型、环保的材料,在各个领域都有着广阔的应用前景。
随着科技的不断进步和人们对环保的重视,相信生物质复合材料将会在未来得到更广泛的推广和应用。
通过不断的技术创新和工艺改进,生物质复合材料将会成为推动工业发展的重要力量,为人类创造更加美好的生活环境。
生物基复合材料的制备与性能分析

生物基复合材料的制备与性能分析在当今追求可持续发展和环境保护的时代背景下,生物基复合材料作为一种具有巨大潜力的新型材料,正逐渐引起广泛的关注和研究。
这类材料结合了生物质原料的可再生性和复合材料的优异性能,为解决传统材料面临的资源短缺和环境压力问题提供了新的思路和途径。
生物基复合材料的定义及分类生物基复合材料,顾名思义,是由生物基材料作为主要成分,并与其他材料复合而成的一类新型材料。
根据其组成和结构的不同,可以分为多种类型。
一种常见的分类方式是基于生物基成分的来源,如植物基复合材料(如以木质纤维为主要成分)、动物基复合材料(如以胶原蛋白为基础)以及微生物基复合材料(如利用微生物发酵产生的聚合物)。
另一种分类依据是复合材料的结构和性能,可分为纤维增强型生物基复合材料(如碳纤维增强生物树脂)、颗粒填充型生物基复合材料(如木粉填充生物塑料)以及层压型生物基复合材料等。
生物基复合材料的制备方法生物基复合材料的制备方法多种多样,每种方法都有其特点和适用范围。
挤出成型法是一种常用的制备技术。
将生物基聚合物和增强材料通过挤出机进行混合和塑化,然后挤出成型。
这种方法适用于大规模生产,能够制备出各种形状的制品。
注塑成型法则适用于制造复杂形状的零部件。
将预先混合好的生物基复合材料颗粒注入注塑机的料筒,加热熔融后注入模具中冷却成型。
此外,还有压缩成型、层压成型等方法。
压缩成型常用于制备板材和大型制品,通过在模具中对材料施加压力和温度使其成型。
层压成型则是将多层材料叠合在一起,通过加热和加压使其粘结成为一体。
在制备过程中,原材料的选择和预处理至关重要。
生物基聚合物的性能、增强材料的种类和尺寸,以及两者之间的相容性,都会显著影响最终复合材料的性能。
生物基复合材料的性能特点生物基复合材料具有一系列独特的性能优势。
在力学性能方面,通过合理的设计和制备工艺,可以使生物基复合材料具有较高的强度和刚度。
例如,纤维增强型生物基复合材料在某些情况下能够与传统的合成材料相媲美。
生物质基复合材料的制备与性能分析

生物质基复合材料的制备与性能分析一、生物质基复合材料的制备方法(一)物理共混法物理共混法是将生物质材料与其他材料通过简单的机械混合来制备复合材料。
这种方法操作简单、成本低,但往往存在着分散不均匀、界面结合力弱等问题。
例如,将木质纤维与聚合物在双螺杆挤出机中进行共混,可以制备出木质纤维增强聚合物复合材料。
然而,由于木质纤维与聚合物的相容性较差,需要对木质纤维进行表面处理,以提高其在聚合物中的分散性和界面结合力。
(二)化学改性法化学改性法是通过化学反应对生物质材料进行改性,以提高其与其他材料的相容性和界面结合力。
常见的化学改性方法包括酯化、醚化、接枝共聚等。
例如,通过对纤维素进行酯化改性,可以使其与聚酯等聚合物具有更好的相容性,从而制备出性能优异的复合材料。
化学改性法虽然可以有效地改善生物质材料与其他材料的界面结合,但往往存在着反应条件苛刻、过程复杂、成本高等问题。
(三)原位聚合法原位聚合法是将生物质材料分散在单体中,然后通过引发单体聚合来制备复合材料。
这种方法可以使生物质材料在聚合物基体中均匀分散,并且界面结合力较强。
例如,将纳米纤维素分散在环氧树脂单体中,然后通过加热引发聚合,可以制备出纳米纤维素增强环氧树脂复合材料。
原位聚合法具有反应条件温和、过程简单等优点,但对于单体的选择和聚合条件的控制要求较高。
二、生物质基复合材料的性能分析(一)力学性能生物质基复合材料的力学性能是其应用的重要指标之一。
一般来说,生物质材料的加入可以提高复合材料的强度、刚度和韧性。
例如,木质纤维增强聚合物复合材料的拉伸强度和弯曲强度可以比纯聚合物提高数倍。
然而,生物质材料的含量、尺寸、分布以及与基体的界面结合力等因素都会对力学性能产生影响。
因此,在制备生物质基复合材料时,需要优化这些因素,以获得最佳的力学性能。
(二)热性能热性能也是生物质基复合材料的重要性能之一。
生物质材料的热稳定性通常较差,但其与其他材料复合后,可以改善复合材料的热稳定性和耐热性。
利用生物质制备高性能纳米复合材料的研究

利用生物质制备高性能纳米复合材料的研究近年来,随着环境污染和资源枯竭的日益严重,绿色环保的生物质资源开始受到人们的关注。
生物质材料是指从森林、农田、畜牧场等采取的植物和动物残余物,具有可再生、生物降解、低成本等优点,被广泛应用于新型材料的制备领域。
而纳米复合材料则是由两种或多种不同物质制备而成的具有新的特殊性能的材料,具有很高的应用前景。
利用生物质制备高性能纳米复合材料是目前的热点研究之一。
生物质与纳米技术的结合,将使生物质资料在结构、物理、化学等性质方面发生明显的变化,从而克服其吸湿性大,机械、热稳定性差等缺点。
生物质材料本身的多孔性和可降解性使得其成为纳米复合材料加工的良好载体和界面。
利用生物质作为载体,将纳米颗粒与基质复合,不仅可以提高纳米颗粒的协同效应,还可以控制纳米颗粒在基质中的分布,从而实现完美的界面微观结构,使得新材料具有更加优异的性能。
生物质在纳米复合材料中的应用主要分为三个方面。
第一是利用生物质基材作为纳米材料的载体;第二是将生物质基材和纳米材料作为复合材料的构成材料;第三是利用纳米颗粒改性生物质本身。
这三种方式的研究和应用领域各异,都具有非常广阔的前景。
在生物质基材上添加纳米材料是利用纳米颗粒的高比表面积和优异物理化学特性来增强基体材料的性能。
这种纳米复合材料具有低成本、高效性、环保等优点。
例如,将纳米硅溶胶复合于木材表面可以增强木材的力学性能和稳定性,提高其抗炭化和耐腐蚀性。
此外,利用纳米金属颗粒、氧化物、纤维、碳纳米管和石墨烯等纳米材料对生物质基材进行改性,可以大幅改善生物质材料的性能,例如在生物质材料中加入碳纳米管,可以大幅提高材料的导电性,应用在生物传感器、生物检测和生物成像等方面。
另一方面,通过将生物质材料和纳米材料一起作为复合体制,在基体材料中形成规整的网络结构,可以形成均匀分布的纳米颗粒,达到高抗拉、高韧性和高强度等性质。
例如,利用纳米纤维素和生物质制备的木塑复合材料,可以获得均匀分布、机械性能良好的复合材料,并能有效地改善生物质塑料的物理力学性能和阻燃性能。
生物质材料及应用

生物质材料及应用
生物质材料是指从动植物组织分离或改性的物质,这些物质用于制造结构性材料,并被广泛应用于各个领域。
因其来源丰富、制备简单、容易获得、环境友好的特点,生物质材料在现代科技上可以更快更好地发挥作用。
一、特点
1. 优质:生物质材料一般是模具物,可以更大限度地改善产品质量。
2. 节约资源:生物质材料可以用更少的能源生产。
3. 环保:所使用的原料大多来自植物,比传统材料产生的污染小得多。
4. 成本低廉:生物质材料比传统材料更具成本优势,使得成本更低。
二、分类
1. 农作物材料:这类材料主要来源于玉米、小麦粒、玉米淀粉、大豆淀粉等农作物。
2. 海洋材料:这类材料主要来源于海洋动物,如海绵、藻类、海藻淀粉和鱼油等。
3. 树木材料:这类材料主要来自森林树木,比如木材纤维、木纤维素、木屑粉和壳料等。
三、应用
1. 生物质能源:使用生物质材料可以制造出可再生的生物质能源,如植物油、植物糖、淀粉及生物柴油等。
2. 包装材料:生物质材料可以用于制作各种包装材料,如消费品、药品、工业用品等。
3. 生物材料:生物质材料可以用于制作各种生物材料,如人造肉、肌肉组织、层状复合材料等。
4. 医疗类材料:生物质材料可以制作出可用于医学领域的材料,如人工器官、生物制剂及医疗器械等。
5. 其他材料:生物质材料还可用于制作航空、航天、电子、传感器等产品。
综上所述,生物质材料在当今时代是绿色环保、健康安全、低成本、回收利用等优点所共同构成的一种新兴材料。
它可以为社会和经济发展带来新机遇,将为社会尤其是大众生活带来全新的变化。
新型生物质材料的制备与应用

新型生物质材料的制备与应用随着人们对环保和可持续发展的重视,越来越多的研究者开始关注生物质材料的制备与应用。
生物质材料是以植物、动物等生物体为原料制备的材料,具有可再生、可降解、资源丰富等特点,是未来可持续发展的重要组成部分。
本文将介绍一些新型生物质材料的制备及其应用。
1. 生物基降解塑料生物基降解塑料是利用淀粉、纤维素、木质素等天然高分子合成的塑料,具有可降解、无毒、低碳等特点,是替代传统塑料的重要选择。
目前,生物基降解塑料的应用范围广泛,如塑料袋、保鲜膜、咖啡杯等,对环境保护具有重要意义。
2. 生物基纤维素材料生物基纤维素材料是以纤维素为原料制备的材料,具有高强度、低密度、良好的生物相容性等特点,是替代传统合成材料的重要选择。
目前,生物基纤维素材料的应用范围广泛,如包装材料、建筑材料、医疗器械等,对可持续发展具有重要意义。
3. 生物基碳材料生物基碳材料是利用天然高分子如淀粉、木质素、葡萄糖等制备的碳材料,具有优异的电化学性能和生物相容性,是替代传统石墨、金属等材料的重要选择。
目前,生物基碳材料的应用范围广泛,如电容器、超级电容器、柔性电子器件等,对新能源和电子技术的发展具有重要意义。
4. 生物基涂层材料生物基涂层材料是利用淀粉、脂肪酸等制备的材料,具有环保、耐热、耐水等特点,是替代传统涂层材料的重要选择。
目前,生物基涂层材料的应用范围广泛,如食品包装、汽车涂层、纸张涂层等,对环境保护和健康食品具有重要意义。
5. 生物基纳米复合材料生物基纳米复合材料是以天然高分子如淀粉、纤维素等为基础制备的材料,通过纳米技术制备出具有良好力学性能和增强效果的新型材料。
目前,生物基纳米复合材料的应用范围广泛,如医疗用材、包装材料、建筑材料等,对可持续发展和环境保护具有重要意义。
综上所述,生物质材料的制备与应用是未来可持续发展的重要组成部分,具有巨大的发展潜力和市场前景。
未来,随着技术的不断进步和应用的深入推广,生物质材料的制备与应用将会更加成熟和多样化,为构建绿色可持续发展的未来做出更加重要的贡献。
生物复合材料

• 强度、扭转强度和韧性较差。氧化铝、氧化锆等生物惰性陶瓷耐压、耐磨和 化学稳定性比金属、有机材料都好,但其脆性的问题没有得到解决。生物活 性陶瓷的强度则很难满足人体较大承力部位的需要。
• 二、胶原基生物材料的应用 • 心脏瓣膜 :目前已发展的有2类:一类是机械瓣膜,一类是生物瓣膜。用胶原 基材料制作成的生物瓣膜的缺点是植入人体后会产生钙化,一般在前10a使用 期内性能良好。现在,材料科学家正竭力合成新的医用瓣膜材料,目的是大幅 度延长材料的使用寿命,减少二次手术,减轻患者痛苦。 • 血管修复:由于心血管疾病日益增加,对替换血管装置的要求越来越多。应 用生物组织基心血管装置的主要优势,是直径小于5mm的心血管置换器。与 合成材料相比,生物材料的多样性为改善置换器的性能提供了有利条件,并且 胶原基装置还具有感染性低、宿主组织能向装置中渗入生长,而不需要高密 度孔结构,以及可与天然血管在物理性质上较好的匹配等优点。
不远的将来科学家有可能借助于生物材料设计和制造整个人体器官生物医用材料和制品产业将发展成为本世纪世界经济的一个支柱产由于传统的人工器官如人工肾肝不具备生物功能代谢合成只能作为辅助治疗装置使用研究具有生物功能的组织工程人工器:生物复合材料又称为生物医用复合材料,它是由两种或两种以上不同 材料复合而成的生物医学材料。制备此类材料的目的就是进一步提高或改善 某一种生物材料的性能。此类材料主要用于修复及替换人体组织、器官或增 进其功能。 • 分类: • 1、按材料组成和性质: • 医用高分子材料(聚乙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、硅橡 • 胶、聚乳酸、聚羟基乙酸); • 医用金属材料(不锈钢、钴基合金、钛和钛合金以及贵金属); • 医用陶瓷材料(羟基磷灰石材料); • 医用复合材料(金属基-陶瓷涂层体系等)
生物质高分子复合材料的制备、性能及用于柔性可穿戴电子器件的研究

生物质高分子复合材料的制备、性能及用于柔性可穿戴电子器件的研究生物质高分子复合材料的制备、性能及用于柔性可穿戴电子器件的研究随着科技的不断发展,人们对可穿戴电子器件的需求也越来越高。
然而,传统的电子材料通常具有脆性、重量大等缺点,限制了柔性可穿戴电子器件的应用。
为了克服这些问题,近年来,生物质高分子复合材料的研究和制备成为了一个热门领域。
生物质高分子复合材料是将生物质(如纤维素、淀粉、蛋白质等)与高分子材料进行混合,通过化学交联、改性处理等手段制备而成。
与传统的电子材料相比,生物质高分子复合材料具有许多优点。
首先,生物质高分子复合材料具有良好的柔性性能,可以轻松弯曲和拉伸,适应不同形状和尺寸的器件需求。
其次,生物质高分子复合材料具有较低的密度,可以减轻器件的负重,提高佩戴的舒适度。
此外,生物质高分子复合材料具有良好的生物相容性,对人体无害,可以安全可靠地应用于可穿戴电子器件。
在生物质高分子复合材料的制备过程中,首先需要选择合适的生物质和高分子材料。
生物质具有丰富的资源,如木材、纸浆、农作物残余物等,具有良好的可再生性和环境友好性。
而高分子材料具有丰富的种类和优异的性能,如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
选择合适的生物质和高分子材料是生物质高分子复合材料制备的基础。
制备生物质高分子复合材料的方法多种多样,常见的方法包括溶液浇铸、浸渍法、热压成型等。
其中,溶液浇铸是一种简单有效的制备方法,通过将生物质和高分子材料溶解在溶剂中,形成均匀的溶液,然后将溶液浇铸在模具中,经过固化处理,得到所需的复合材料。
浸渍法是将生物质材料浸渍在高分子材料溶液中,然后通过干燥、热处理等工艺步骤,使其形成复合结构。
热压成型是将生物质材料和高分子材料加热至一定温度,然后通过压力作用使其相互融合,最终制备出复合材料。
生物质高分子复合材料的性能主要包括力学性能、电学性能和光学性能等。
力学性能是材料的基本性能之一,对于柔性可穿戴电子器件尤为重要。
生物质基材料在建筑中的应用研究

生物质基材料在建筑中的应用研究随着全球对可持续发展的关注度不断提高,建筑行业也在积极寻求更环保、可再生的材料。
生物质基材料作为一种具有巨大潜力的新型材料,正逐渐在建筑领域崭露头角。
生物质基材料来源于生物质资源,如木材、植物纤维、农作物废弃物等,经过一定的加工处理后,可用于建筑的各个方面,为建筑行业带来了新的发展机遇。
一、生物质基材料的种类及特点1、木材木材是最常见的生物质基材料之一,具有良好的力学性能、保温性能和美观性。
不同种类的木材在强度、耐久性和纹理等方面有所差异,可以根据建筑的需求进行选择。
此外,经过防腐处理和改性的木材,其使用寿命和性能可以得到进一步提高。
2、植物纤维植物纤维包括麻纤维、竹纤维、椰壳纤维等。
这些纤维具有较高的强度和韧性,可以用于增强复合材料,如纤维增强混凝土、纤维增强塑料等。
同时,植物纤维还具有良好的吸声、隔热性能,可用于建筑的保温和声学处理。
3、农作物废弃物农作物废弃物如稻壳、麦秸、玉米芯等,通常含有大量的纤维素和半纤维素。
通过一定的技术处理,可以将其转化为生物质板材、生物质燃料等。
生物质板材具有轻质、保温、环保等优点,可用于建筑的隔墙、吊顶等部位。
生物质基材料具有以下几个显著特点:1、可再生性:生物质资源是通过植物的光合作用不断生成的,相较于传统的不可再生材料,如钢材、水泥等,具有更好的可持续性。
2、低碳排放:生物质基材料在生产和使用过程中,碳排放相对较低,有助于减少建筑行业对环境的影响。
3、良好的性能:一些生物质基材料具有优异的保温、隔热、吸声等性能,可以提高建筑的能源效率和舒适度。
4、成本较低:许多生物质资源来源广泛,价格相对较低,能够降低建筑材料的成本。
二、生物质基材料在建筑结构中的应用1、木结构建筑木结构建筑是生物质基材料在建筑结构中的传统应用形式。
现代木结构建筑采用了先进的工程木材产品,如胶合木、交叉层压木材(CLT)等,具有更高的强度和稳定性。
木结构建筑不仅美观舒适,而且施工速度快,对环境的影响小。
生物复合材料

生物复合材料生物复合材料是一种由生物质和其他材料混合而成的复合材料,具有生物可降解、环保、资源可再生等特点,被广泛应用于医疗、包装、建筑等领域。
生物复合材料的发展对于推动可持续发展和解决环境问题具有重要意义。
首先,生物复合材料的生物可降解特性使其成为替代传统塑料的理想选择。
传统塑料制品在使用过程中会产生大量的废弃物,对环境造成严重污染,而生物复合材料可以在一定条件下被微生物降解,降解产物对环境几乎没有污染,大大减少了对环境的负面影响。
其次,生物复合材料的资源可再生特性也是其独特之处。
生物复合材料的生产原料主要来自于生物质,如植物纤维、淀粉等,这些生物资源可以通过合理的种植和管理得到持续供应,相对于石油等化石能源,生物资源的可再生性更高,符合可持续发展的理念。
此外,生物复合材料在医疗领域的应用也备受关注。
生物复合材料可以用于制作可降解的缝合线、修复骨折的支架和植入体等医疗器械,不仅可以减少手术后的二次损伤,还可以避免二次手术取出植入物,大大提高了手术的成功率和患者的生活质量。
在包装领域,生物复合材料也展现出了巨大的潜力。
传统塑料包装制品在使用后往往成为环境污染的源头,而生物复合材料可以制成生物降解的包装制品,一旦被丢弃在自然环境中,可以迅速降解,减少对环境的污染。
最后,生物复合材料在建筑领域的应用也备受关注。
生物复合材料可以制成环保型的建筑材料,如生物复合木材、生物复合隔热材料等,不仅可以减少对木材等传统建筑材料的消耗,还可以提高建筑材料的环保性能,降低建筑对环境的影响。
综上所述,生物复合材料具有生物可降解、资源可再生、医疗应用、包装领域和建筑领域的广泛应用前景,对于推动可持续发展和解决环境问题具有重要意义。
我们应当加大对生物复合材料的研发力度,推动其在各个领域的应用,为建设资源节约型、环境友好型社会贡献力量。
生物质材料及应用

生物质材料及应用
一、介绍
生物质材料是以植物、动物、微生物等活生物或生物残渣为原料,经过加工制成的新型绿色材料。
它具有良好的环境友好性、可再生性、低成本和可持续性等优点,为可替代传统材料提供了新的思路。
目前,生物质材料已经在环境保护、医疗保健、家居消费等领域拥有多种应用。
二、种类
1、木材材料:它是最常用的一种生物质材料,具有自然可持续性,可以用于建造结构、家具、室内装饰等。
2、植物纤维:它以纤维素、蛋白质、矿物质等植物成分为原料,是一种可再生材料,也是目前受到广泛应用的生物质材料,用于制作制衣材料、包装材料、建筑材料等。
3、微生物材料:它以酵母、细菌、古菌等微生物培养液为原料,具有可再生性和环保性优点,可用于制造防护服、防护帽等。
4、动物毛发材料:它以动物毛发、皮革等动物活体产物为原料,用于制造家具、服装等绣花品。
5、动物骨骼材料:动物骨骼材料是以动物骨骼碳酸钙为原料,以碳酸钙粉末为主要成分,通常用于制造医用材料、塑料材料、涂料等。
三、应用。
生物质聚合物复合材料

生物质聚合物复合材料生物质聚合物复合材料是一种由生物质聚合物与其他材料混合而成的复合材料。
生物质聚合物是由可再生资源如植物纤维、木材、稻壳等制备而成的高分子化合物,具有良好的可塑性和可加工性。
而复合材料则是由不同种类的材料通过加工工艺相互结合而成,具有优异的综合性能。
生物质聚合物复合材料具有许多优点。
首先,生物质聚合物具有良好的可再生性,可以降低对有限资源的依赖,减少环境污染。
其次,生物质聚合物具有较低的密度和良好的机械性能,可以在一定程度上降低材料的重量,提高材料的强度和刚度。
此外,生物质聚合物还具有良好的耐热性和耐腐蚀性,能够适应复杂的工作环境。
生物质聚合物复合材料在各个领域都有广泛的应用。
在建筑领域,生物质聚合物复合材料可以用于制作地板、墙板等建筑材料,具有良好的防水性能和耐久性。
在汽车工业中,生物质聚合物复合材料可以用于制作车身零部件,如车门、车顶等,可以减轻车辆重量,提高燃油效率。
在包装领域,生物质聚合物复合材料可以用于制作环保包装袋、食品包装盒等,具有良好的可降解性,对环境友好。
生物质聚合物复合材料的制备方法多种多样。
通常,可以通过热压、注塑、挤出等工艺将生物质聚合物与其他材料进行混合,并通过加热或化学交联等方法使其相互结合。
同时,可以通过添加填料、增塑剂、增强剂等来改善材料性能。
例如,添加碳纤维可以提高材料的强度和刚度,添加纳米颗粒可以改善材料的导电性能。
生物质聚合物复合材料的研究和应用仍处于起步阶段,面临一些挑战。
首先,生物质聚合物的来源和制备方法还需要进一步优化,以提高材料的性能和降低成本。
其次,生物质聚合物复合材料的性能与组分、结构和制备工艺密切相关,需要深入研究。
此外,生物质聚合物复合材料的可持续性和环境友好性也需要进一步评估和改进。
生物质聚合物复合材料具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。
随着可持续发展理念的深入推进,人们对环境友好材料的需求日益增加,生物质聚合物复合材料将成为未来材料领域的重要研究方向。
新型绿色建材生物质复合材料知识

新型绿色建材生物质复合材料知识新型绿色建材生物质复合材料知识生物质材料具有可降解特性生物质材料是指主要含有纤维素、半纤维素和木素的可再生植物材料及其相关废料,可以在大自然中自然降解成无害有机物质被土壤吸收利用的材料。
可降解生物复合材料生产以及成为废品后的剩余物也不会造成二次污染。
此种生物质材料与使用合成树脂生产的木质复合材料相比,属于完全环保的复合材料,符合现代装饰材料的发展方向。
其利用后的废物在回收后可无害化处理,在一定的温度和湿度条件下可降解。
随着人们对生态环境保护与资源可持续利用的日益重视,可降解生物质复合材料研究将不断深入。
我国生物质材料的原材料资源丰富,为发展生物质材料提供了可靠的保障。
而可降解生物质复合材料也属于生物基的新材料,符合我国中长期环保政策和未来复合材料发展趋势。
现在一些一线大都市在建筑装饰领域开始试验绿色环保材料的综合利用方案,现代建筑及公共设施领域的室内装饰材料是应用的主要方向。
因为这些复合材料可完全降解的特性,可以用于各种对环境保护要求较高的城市发展需要。
生物质复合材料绿色环保生物质复合材料在建筑装饰行业应用范围大,无论是室内还是室外生物质复合材料都可应用。
典型的生物质材料主要是以木屑、竹子、麦秸、花生壳、棉杆等初级生物质材料为主原料,经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环利用、形态结构多样的基础性材料。
这些材料不仅不破坏环境,还能保护我们的森林资源,而且绿色无公害,没有毒害气体释放。
这些复合材料力学性能完全符合建筑装饰材料的要求,使用范围正不断扩大,不仅可以做建筑模板材料,也可以作为建筑装饰结构用材等。
在室内装饰中,可以作为吊顶材料、墙面材料和地板材料等。
几个主要特征可以概括为:1.利用效率高,其原材料实现了资源的综合利用和有效利用;2.适用范围广,可根据使用要求生产出不同性能和形状的制品;3.节能环保,木/塑基材、常用助剂以及产成品均安全环保;4.经济效益好,实现了低价值材料向高附加值产品的转移;5.可再生,其报废产品和回收废料均可100%再利用。
生物质复合材料学

生物质复合材料学是研究利用生物质作为基础材料,并与其他添加剂或增强材料相结合,形成具有特定性能和应用价值的复合材料的学科领域。
它结合了生物质资源的丰富性和可再生性,以及复合材料的轻量化、高强度和多功能性等优势。
生物质复合材料学涉及以下几个方面的研究内容:
生物质资源开发与利用:研究利用植物纤维、木质素、淀粉等可再生的生物质资源作为基础材料,通过物理、化学或生物方法进行提取、改性和加工,开发出具有特定性能的生物质基材料。
复合材料制备技术:研究开发生物质基材料与其他添加剂或增强材料的复合技术,包括混合、复合、浸渍等工艺,以实现材料的改性、增强和功能化。
复合材料性能与表征:研究生物质复合材料的物理、力学、热学、阻燃性能等,通过实验测试和表征手段评估材料的性能和特点。
复合材料应用领域:探索生物质复合材料在各个领域的应用潜力,包括建筑、汽车、航空航天、包装、电子等领域,寻求替代传统材料、提高材料性能和降低环境影响的解决方案。
生物质复合材料学的研究目标是开发可持续的、环境友好的材料,促进资源的有效利用和循环利用。
它在可持续发展和环境保护方面具有重要意义,并在新材料研发和应用中发挥着越来越重要的作用。
生物质复合材料教学大纲

生物质复合材料教学大纲生物质复合材料是一种具有广泛应用前景的新型材料,其由生物质基质和增强剂组成,具有轻质、高强度、环保等特点。
为了推动生物质复合材料的研发和应用,制定一份全面而系统的教学大纲是非常重要的。
一、引言生物质复合材料是近年来兴起的一种新型材料,它将生物质资源与增强剂相结合,既充分利用了生物质资源,又赋予了材料良好的性能。
本教学大纲旨在培养学生对生物质复合材料的理论和实践能力,为其未来的研究和应用提供基础。
二、基本概念与原理1. 生物质复合材料的定义和分类生物质复合材料是指将天然生物质与增强剂相结合形成的一类材料。
根据增强剂的不同,可以将其分为纤维增强型、颗粒增强型等。
2. 生物质复合材料的制备原理生物质复合材料的制备包括生物质基质的制备和增强剂的添加。
生物质基质可以通过热解、酸碱处理等方法获得,而增强剂则通过机械研磨、化学改性等手段进行添加。
三、生物质复合材料的性能与应用1. 机械性能生物质复合材料具有轻质、高强度、高刚度等优良机械性能,适用于制作车身、船舶等结构件。
2. 热学性能生物质复合材料具有较低的热导率和热膨胀系数,适用于制作隔热材料和热交换器。
3. 阻燃性能生物质复合材料可以通过添加阻燃剂来提高其阻燃性能,具有潜在的应用于建筑、电子等领域。
4. 环境友好性生物质复合材料以可再生资源为基础,具有良好的环境友好性,适用于替代传统的非可再生材料。
四、实验教学内容1. 生物质基质的制备实验通过热解、酸碱处理等方法制备生物质基质,并进行物理性能测试。
2. 增强剂的添加实验通过机械研磨、化学改性等方法添加增强剂,并测试复合材料的力学性能。
3. 复合材料制备与性能测试实验将生物质基质与增强剂充分混合,并通过压制、热压等方法制备复合材料,并测试其力学、热学、阻燃等性能。
五、教学方法与评估方式1. 教学方法采用理论授课、实验操作、案例分析等多种教学方法,培养学生的理论与实践能力。
2. 评估方式通过课堂测试、实验报告、综合评价等方式进行学生的评估,全面考察其对生物质复合材料的理解与应用能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
生物质复合材料介绍篇一:生物质复合材料综述摘要:生物质炭复合材料是一种原材料价格低廉,制造成本合理,性能独特,具有广阔的开发应用前景的新型炭复合材料。
本文综述了生物质资源状况、竹炭的特性及研究现状,着重对多孔固体和生物质炭复合材料的结构与性能的研究进展进行了分析,并对生物质炭复合材料目前存在的问题进行了分析,对多孔固体材料和生物质炭复合材料的发展方向进行了展望。
关键词:生物质,复合材料,研究进展我国有比较丰富的生物质资源,据联合国粮农组织资料我国每年有亿吨麦秸,居世界第一位。
具体到林业可利用生物质方面,我国目前拥有用材林7万公顷,薪炭林2139万公顷,竹林万公顷。
每年约有亿吨森林采伐剩余物和木材加工产生的废弃物,每年约有1亿吨疏伐树木整枝生物质。
这些林业生物质资源为我国林产工业发展生物质产业提供了丰富的原料,展现了林化行业发展生物质产业的良好前景。
同时,在我国石油资源短缺、能源严重依赖进口、“白色污染”严重的背景下,作为可循环利用天然资源的生物质及其废弃物的资源化利用,具有良好的经济、社会和生态效益,已逐渐成为21世纪主要的新材料和新能源之一。
推动物质材料的应用,乃至催生一个新的生物质材料产业已成为我国新材料发展的一个重大方向。
1生物质资源概述生物质是指任何可再生的或可循环的有机物质,包括专用的能源作物与能源林木,粮食作物和饲料作物残留物,树木和木材废弃物及残留物,各种水生植物、草、残留物、纤维和动物废弃物、城市垃圾和其它废弃材料。
2003年11月在日本召开的第一届生物基聚合物国际会议上提出了可持续发展的生物基聚合物全新概念,对生物基聚合物定义为:生物基聚合物是由可再生资源(如淀粉、秸秆等)、二氧化碳等为原料生产的聚合物。
生物质资源在中国主要包括农业废弃物和能源生物资源(能源/化工专用动植物和藻类)。
目前, 能源生物资源主要是指能源农业、能源林业种质资源,包括现有种质资源的挖掘、保护和开发及专用品种的培育。
同时也包括利用高效能源植物进行的规模化、商品化的生物质原料生产。
从国外研究情况来看,生物质能源为主的生物质资源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。
有许多国家都制定了相应的开发研究计划,如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。
其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国,多年来一直在进行各自的研究与开发,并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系,拥有各自的技术优势。
在国内,国家中长期科技发展规划(2005〜2020)中,“农林生物质工程”被列为重大专项之列,并作为国家能源战略的重要组成部分。
通过走农业工业化之路,解决农民的增收和“三农”问题。
生物质产业可望在未来15〜20年内为解决21世纪中国面临的能源短缺、环境污染、食品安全等重大社会经济问题,乃至全面建设“小康”社会作出重大贡献。
同时,在由中国工程院主办的2005年中国生物质工程论坛上活跃在生物质工程技术前沿领域的专家指出,我国发展生物质产业的时机已经成熟,要不失时机地利用我国在资源、技术、人才等方面的优势发展这一朝阳产业。
田野里不仅生产粮食,还能提供优质原料生产清洁能源和化工产品,显著改善生态环境。
但是,现实与远景还有很大差距。
生物质产业为我国提供了一次历史机遇生物质产业使农林废弃物和污染物无害化、资源化,这是继传统农业由初级农产品生产向农产品加工领域拓展之后,为农业和农民增收开辟的第三战场。
2复合材料概述复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各组元材料的优点,克服单一组元的缺陷。
复合材料按用途可分为结构复合材料和功能复合材料,根据基体种类可分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料和炭基复合材料等,按增强相可分为颗粒增强、晶须增强或纤维增强复合材料。
复合材料已广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、体育器材、医疗器械等领域,近几年更是得到了突飞猛进的发展。
复合材料使用的历史可以追溯到古代。
从古至今沿用的稻草或麦秸增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。
20世纪40年代,因航空工业的需要,发展了玻璃纤维增强塑料,从此出现了复合材料这一名称。
50年代以后,陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。
70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。
这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合,构成各具特色的复合材料。
现代高科技的发展离不开复合材料,复合材料对现代科学技术的发展,有着十分重要的作用。
复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模,已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。
进入21世纪以来,全球复合材料市场快速增长,亚洲尤其中国市场增长较快。
2003〜2008年间中国年均增速为15% 印度为% 而欧洲和北美年均增幅仅为4%。
2007年中国行业中,复合材料玻璃纤维产量160万吨,其中万吨用于玻璃钢工业;不饱和聚酯树脂产量135万吨,其中万吨用于玻璃钢领域、占51%乙烯基树脂产量12640吨,胶衣树脂产量15870吨。
2008年我国复合材料整个行业全年经济运行平稳,产量增长达12%左右。
行业规模以上企业全年实现工业增加值亿元,工业总产值258亿元,新产品产值亿元,销售产值253亿元。
现阶段,我国玻璃钢、复合材料行业面临一个新的大发展时期,如城市化进程中大规模的市政建设、新能源的利用和大规模开发、环境保护政策的出台、汽车工业的发展、大规模的铁路建设、大飞机项目等。
在巨大的市场需求牵引下,复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。
从2010年年初起,国家发改委、科技部、财政部、工信部四部委联合制定下发了《关于加快培育战略性新兴产业的决定》代拟稿,经过半年的意见征求,主要领域从7个扩为9个,其中“新材料”中分列了特种功能和高性能复合材料两项。
在“十大产业振兴规划”之后,“战略性新兴产业”已经被认为是振兴经济的又一重大举措,此后的政府大规模投资也被市场普遍期待,所以这也被认为是继国家“4万亿”投资计划之后又一个大型产业投资计划。
3复合材料领域的国际前沿热点及进展金属基复合材料金属基复合材料是包括颗粒、晶须、纤维增强金属基体的复合材料。
金属基复合材料兼具金属与非金属的综合性能,材料的强韧性、耐磨性、耐热性、导电导热性及耐候性能适应广泛的工程要求,且比强度、比模量及耐热性超过基体金属,对航空航天等尖端领域的发展具有重要作用。
在该类材料中,所用基体金属包括轻合金、高温合金与金属间化合物,以及钢、铜、锌、铅等;增强纤维包括炭、碳化硅、硼、氧化铝、不锈钢及钨等纤维;增强颗粒包括碳化硅、氧化铝、氧化锆、硼化钛、碳化钛、碳化硼等;增强晶须包括碳化硅、氧化硅、硼酸铝、钛酸钾等。
以上各种基体和增强体可组成大量金属基复合材料,但目前多数处于研发阶段,只有少数得到应用。
如硼、石墨纤维增强铝用于卫星、航天飞机结构、空间望远镜部件,碳化硅纤维与颗粒增强钛合金用于大推比飞机压气机部件,颗粒增强铝基复合材料广泛用于航空、航天及汽车、电子领域。
在金属基复合材料中颗粒增强铝基复合材料最具发展潜力。
该材料具有比强度和比模量高,耐磨性、阻尼性及导热性好,热膨胀系数小等优异性能。
其主要应用领域一是航空、航天和军事领域,二是汽车、电子信息和高速机械等民用领域。
发展目标是代替铝合金、钛合金、钢等用于制造高性能的构件,减重并提高性能和仪器精度。
电子器件用金属基复合材料使用性能要求高、用量大,将成为金属基复合材料最主要的发展方向之一。
汽车、高速列车和高速机械用金属基复合材料是当前及今后另一个重要研究方向。
铝基复合材料具有重量轻、导热性好和耐磨的特点,是一种新型的刹车盘、活塞、连杆材料,成为汽车及高速列车轻量化的关键新材料。
3. 2陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料(CMC)的增韧材料主要有碳纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维、氧化物纤维,以及碳化物和氧化物颗粒等,基体材料主要有氧化物陶瓷、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷等。
CMC 种类繁多,由于其“耐高温和低密度”特性优于金属和金属间化合物,因而美国、英国、法国、日本等发达国家一直把CMC列为新一代航空发动机材料的发展重点,而连续纤维增韧的CMC是重中之重。
Cf/SiC、SiCf/SiC 和SiCf/AI2O3等连续纤维增韧的CMC具有耐高温、密度低、耐腐蚀、类似金属的断裂行为、对裂纹不敏感和没有灾难性损毁的特点。
目前,Cf/SiC、SiCf/SiC 和SiCf/AI2O3 等连续纤维增韧的CMC已在推重比9〜10 一级的多种型号军用发动机和民用发动机中等载荷静止件上试验成功,主要试验应用的部位有燃烧室、燃烧室浮壁、涡轮外环、火焰稳定器和尾喷管调节片等。
实践表明,航空发动机采用CMC构件大大节约了冷却气量,提高了工作温度,降低了结构重量并提高了使用寿命。
美国、英国和法国在推重比5〜20发动机的研制中,CMC更成为不可缺少的材料,应用部位显著增加,目前已进行了大批试验和应用。
在CMC中碳化硅陶瓷基复合材料还是一种新型制动材料。
聚合物基复合材料聚合物基复材料是以热固性或热塑性树脂为基体材料和另外不同组成、不同性质的短切的或连续纤维及其织物复合而成的多相材料。
常用的增强纤维材料有玻璃纤维、碳纤维、高密度聚乙烯纤维等。
聚合物基复合材料密度低、比强度高,耐腐蚀、减振性能好,模量高和热膨胀系数低,是一种高性能工程复合材料,广泛应用于汽车、航空航天和军事等领域。
聚合物基复合材料应用于汽车,可显著减轻汽车自重,降低油耗,提高汽车安全舒适性,降低汽车的制造与使用综合成本。
另外聚合物基复合材料在交通、建筑、环保体育用品等方面的应用也日趋广泛,已占复合材材料天地47料用量的90%以上。
在民用领域,某些功能性聚合物基复合材料具有防静电、抗菌除臭的效果,市场上出现的抗菌冰箱,无菌塑料餐具等便是这种技术的应用。
自20世纪90年代以来,纳米技术和纳料材料得到飞速发展,科学家将具有纳米尺寸的金属或金属氧化物材料采用填充、共混、增强等技术分布于聚合物基体中,利用纳米材料独特的小尺寸效应、界面效应及量子效应引起的一系列特异的声、光、热、电等性能,开发出具有特殊功能的聚合物基纳米复合材料,能吸收和衰减电磁波、减少反射和散射,用于隐形飞机、隐形军舰等其他需要电磁波屏蔽场所的涂敷。
炭/炭复合材料炭/炭复合材料是以碳纤维增强炭基体的复合材料,其使用温度高达2000 C以上,密度低于/cm3,比强度是高温合金的5倍,是一种优秀的轻质高温结构材料。
从20世纪60年代美国NASA的Apollo登月计划实施以来,C/C复合材料已成为航空航天领域不可替代的热结构材料。
当今,无论是火箭发动机喷管、导弹的再入防护,还是航空刹车副,C/C 复合材料都是首选材料。