生态环境材料

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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

生态环境材料研究与发展

生态环境材料研究与发展

科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·52·文章编号:2095-6835(2016)24-0052-01生态环境材料研究与发展张 喆,王 捷,孙学超(天津工业大学,天津 300387)摘 要:生态环境材料以其优越的使用性能、与环境的相协调性受到人们的关注,并被广泛应用于各领域。

主要对生态环境材料的定义、优势、特点等进行了简要的介绍,通过对比得出生态环境材料与传统材料的生态化改造是今后材料行业发展的趋势这一结论。

关键词:生态环境;环境协调性;材料设计;新工艺中图分类号:TB39 文献标识码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2016.24.0521 生态环境材料的概念和特点1.1 生态材料的概念生态环境材料是指具有良好的实用性和环境协调性的材料。

协调性指消耗少、污染小、循环利用率高。

生态环境材料充分考虑了人与自然社会的协调性,能够改善环境质量,是未来材料发展的必然趋势,也是材料可持续发展的必由之路。

1.2 生态材料的特点生态环境材料的特点主要有:①先进性。

能开拓更广阔的活动范围和环境,发挥其优异性能。

②环境协调性。

协调人类的活动范围与外部生态环境,减轻环境负担,实现资源循环利用。

③舒适性。

能使人类生活环境更加舒适。

2 生态环境材料的产生与发展曾经的材料领域忽略了材料对于生态环境的影响,着重于最大限度地发挥材料的性能。

20世纪90年代初期,日本教授山本良一首次提出了生态环境材料的概念,国际上由此开展了广泛的研究。

生态环境材料的出现不仅仅是材料自身的发展需求,也是生态环境、社会全体、人类生存发展的需求。

目前各种无毒的涂料、环境净化材料、生态资源材料环境修复材料及环境降解材料已经被相继开发。

任何材料在经过改造后可达到节约资源、与生态环境相协调,均可视为生态环境材料。

3 环境协调性评价与生态设计根据1997年修订的ISO14000标准引入生命周期评价。

生态环境材料的设计思路

生态环境材料的设计思路

生态环境材料的设计思路材料是社会发展和国民经济的先导和物质基础,是人类发展史的里程碑。

材料的使用、发现和发明,使得人类在与自然界的斗争中,走出了混沌蒙昧的落后时代,发展到科学技术高度发达的今天。

可以说,我们的现代文明就是一个大量地生产和使用材料、能源的过程.然而,在这一过程中,人们过多地追求了材料的使用性能,而对材料的生产、使用和废弃过程中需要消耗大量的资源和能源却没有节制,其结果必然是给环境带来的压力越来越大,对环境造成的污染越来越严重.各种统计数字已经表明,传统材料及其制品的制造、使用和废弃过程是造成当今世界能源短缺、资源过度消耗和枯竭以及环境污染的主要原因之一.随着人类文明进程的不断发展和“可持续发展战略”的提出,客观现实要求人类从环境保护角度出发,重新认识和评价人类过去在材料研究、材料开发、材料使用和材料回收等方面的行为,绿色设计和绿色制造成为人们关注的话题。

1.环境友好材料的概念环境友好材料也称生态环境材料,简称环境材料,是1990年10月在一次关于材料服务于人类生活、行为的未来状况与环境关系的讨论会上,由日本材料科学家和工程师提出来的.目前,对于环境材料的概念国际上仍没有统一的说法,不过经过近20年的研究,材料工作者较为普遍接受的观点认为,环境友好材料是指在材料的整个寿命周期中,同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性,或者能够改善环境的材料.环境友好材料是从原材料采集、加工、使用或者再生循环利用以及废料处理等环节乃至废弃的整个生命周期中,资源和能源消耗最少、对生态环境影响最小、再生循环利用最高或可分解、安全处理的具有优异使用性能的材料.简言之,它是指在加工、使用和再生过程中具有最大使用功能及最低环境负荷的环境友好型材料.环境友好材料对减少材料生产和使用过程中的废弃物排放量、减少资源和能源的浪费、保护环境起着至关重要的作用,也是实现材料可持续发展的唯一途径。

环境友好材料实质上是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料,它是由材料工作者在环境意识指导下,或开发新型材料,或改进、改造传统材料所获得的.它一般具有以下特征:先进的功能性、良好的工艺性、合理的经济性、协调的环境性和舒适性。

生态环境材料

生态环境材料

有机高分子材料再生循环技术
回收技术 再生循环技术 土理处理
高分子结构与降解性的关系
易降解高分子结构 直链 柔软 脂肪族 低相对分子量 亲水性 表面粗糙 难降解高分子结构 侧链、支链、 侧链、支链、交联 晶态 芳香族 高相对分子量 疏水性 表面光滑
第四讲
生物资源高分子材料
利用可再生资源代替广泛使用的石油是保护环 境的一个长远的发展方向。 利用生物资源合成环境材料是当前环境材料化 学的重要内容 。
生态环境材料学的研究内容
材料的环境负荷评价方法( 材料的环境负荷评价方法(LCA)和标 ) (ISO14000)的建立 准(ISO14000)的建立 材料的新技术设计(生态、可循环再生、 材料的新技术设计(生态、可循环再生、 可拆卸) 可拆卸) 建立教育体系
生态材料物流和能流循环再生
由于资源的 有限性和环 境容量的有 限性,21世 纪的材料应 当是可循环 再生的。
生态环境材料的特征
从材料本身性质来看,生态环境材料的主要特征是: (1)无毒无害、减少污染,包括避免温室效应和臭氧层破 坏等; (2)全寿命过程对资源和能源消耗小; (3)可再生循环利用、容易回收; (4)材料的高使用效率等。 材料产业的发展必须走与资源、能源和环境相协调 的道路才是可持续发展的,“生态环境材料”概念,是 材料科学与工程研究发展的必然趋势。
新的溶剂法再生纤维素纤维
CH2 H3C N O
Lyocell
Newcell Tencel
CH2 O
CH2
CH2
N—甲基吗啉—N—氧化物:NMMO
有关Lyocell纤维素纤维的发展历程1
有关Lyocell纤维素纤维的发展历程2
有关Lyocell纤维素纤维的发展历程3

生态环境材料和设计

生态环境材料和设计

didaii@
• 波音747 寿命30年 • 未來10年 8000架退休 • 机队回收协会、机场处理废机、法国中 部夏特洛市、美国亚利桑纳州 • 载具生命终结管制法:废车拆解的成本 由汽车制造厂负责 • 波音787,50%使用碳纤 回收只需20分钟
didaii@
1.2 环境状况
didaii@
2.1对Ecomaterials的不同理解 • 环境材料 • 环境协调材料 • 环境意识材料 • 生态材料 • 绿色材料 • 环保型材料
didaii@
2.2生态环境材料学
原料制备
产品制造
使用及再生利用 废弃物处理
didaii@
环境负荷最小 有利于人类健康
didaii@
因应之道
◎优先保护地球生物圈 “所有生物形成生命共同体” (以CO2 循环为例) ●对地球生物圈的保护、对生态系统(相互依 存的一大群生物)的保护高于一切的原则 ●超越个人生命价值,至高无上的“生命伦理 观念” ●建立维持地球生物圈为大前提的“环境伦理 ” 生态用水 ※人类属于地球 但地球不单单属于人类 didaii@
◎从追求物质丰富、生活舒适 转至与环境协调共存
工业生态学 减轻地球环境负担
科学技术 制造业-研发清洁制程(减少环境负担) -开发资源能夠持久利用的产品 消費者-环保标志产品 ●材料和产品的完全循环利用 ●环境协调型产业-绿色产业 21世纪发展方向 didaii@ 环境材料-支撑21世纪高度文明的物质基础
从1970年至1995年的25年间,人类消 耗了地球自然资源的1/3。现实要求人类 从节约资源和能源、保护环境和社会可持 续发展的角度出发,重新评价以往研究、 开发、生产和使用材料的活动;改变单纯 追求高性能、高附加值的材料而忽视生存 环境恶化的做法;探索发展既有良好性能 或功能,又对资源和能源消耗较低,并且 与环境协调较好的材料及制品。 图为材 料的“生命周期’’示意图。

生态环境材料

生态环境材料

生态环境材料集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#高分子材料论文题目生态环境材料学院理学院年级 2013级专业材料化学姓名魏佳学号生态环境材料魏佳(甘肃农业大学理学院材料化学专业,甘肃兰州,730070)摘要:90年代初,在可持续性发展理论和应用的推动下,国际材料界出现了一个新的领域——环境材料,在这种材料的研究和开发的过程中,既要追求良好的使用性能,又要深刻认识到自然资源的有限性和尽可能降低废弃物排放量,并在材料的提取、制备、使用直到废弃与再生的整个过程中都尽可能地减少对环境的影响。

它在生产的过程中对资源和能源的消耗量比较少,废弃后能够回收再生利用的可能性比较大,其从生产使用到回收的全过程对周围的生态环境的影响也最小。

因而它可以称为“绿色材料”或者“生态材料”。

关键词:环境;生态;发展;材料生态环境材料的研究内容比较广泛,归纳起来可以概括为材料的环境协调性评价,生态环境材料的设计,材料在制备加工中的环境协调技术包括零排放和零废弃加工技术,以及材料在使用过程中的环境协调性技术如制备环境协调性制品等等。

具体从材料的性能上来说主要包括以下几个方面:再生利用型材料,包括再生的可以降解的塑料、在家用电器中能够加以回收利用的电路基板,在生产和使用过程中污染较少并且能够回收再生的纸张等。

能够经自然界微生物分解或者能够自动降解的材料如新型的包装袋,由天然材料加工成的高分子材料等。

为净化环境和防止污染而设计的材料如新型的不释放有害气体的墙体材料,高吸油性树脂等。

替代传统有污染的材料的新型材料如冰箱内的全无氟制冷剂等。

与洁净能源相关并且能够利用它们的材料,如燃料电池中的储氢材料。

环境材料有区别于传统材料的特点。

环境材料的主要特点就是在保证了它们具有良好的使用功能的前提下,在其生产、使用和回收处理过程中对资源的利用率很高并且在上面的三个过程中对生态环境无副作用。

而传统材料在上面三个方面的效果往往是比较差的。

生态环境矿物功能材料

生态环境矿物功能材料

背景
目前,生态环境材料已经成为了全球材料科学领域的研究热点之一。然而, 生态环境材料在发展过程中也面临着许多问题,如技术难度大、成本高、推广困 难等。因此,进一步推动生态环境材料的研究和应用,对于解决环境问题、促进 可持续发展具有重要意义。
主题1:生态环境材料的基本概 念和特点
主题1:生态环境材料的基本概念和特点
谢谢观看
1、生态环境矿物功能材料的主要功能和特点
(4)生物功能材料:主要包括生物活性矿物,如生物玻璃、生物陶瓷等。这些 材料具有良好的生物相容性和活性,可用于生物医学工程、药物载体等领域。
2、生态环境矿物功能材料的制 备方法、选择依据和优缺点
2、生态环境矿物功能材料的制备方法、选择依据和优缺点
(1)制备方法:主要包括物理法、化学法和生物法。物理法包括机械研磨、热 处理等;化学法包括溶胶-凝胶法、水热法等;生物法则利用微生物或植物提取 物进行合成。
(2)环境监测:生态环境矿物功能材料可应用于环境监测领域,如利用磁性矿 物和生物活性矿物等建立环境传感器,实时监测环境中的有害物质。
3、生态环境矿物功能材料的应用领域和实例
(3)能源开发:生态环境矿物功能材料在能源开发领域也有广泛应用,如利用 光功能材料和电功能材料开发太阳能电池和超级电容器等。
3、生态环境矿物功能材料的应用领域和例
背景
背景
生态环境矿物功能材料是指具有特定物理、化学、生物性能的天然或人工矿 物材料,能在生态环境中发挥重要作用。这些材料在环境保护、资源开发、能源 利用及医药卫生等领域具有广泛应用前景。
正文
1、生态环境矿物功能材料的主 要功能和特点
1、生态环境矿物功能材料的主要功能和特点
(1)光功能材料:主要包括各种荧光矿物,如稀土元素掺杂的荧光矿物。这些 材料具有独特的光学性质,可用于光催化降解有机物、光能转化等领域。

生态环境材料第三章2011

生态环境材料第三章2011

寿命循环过程。1993年。
ISO的定义:LCA 是对某一产品系统在整个寿命周期中的输入、和 环境影响进行评价。这里的产品系统是指具有特定功能的、与物 质和能量相关的操作过程单元的集合,该产品系统既包括产品的 生产过程,也包括服务过程。寿命周期是指产品系统中连续的和 相互联系的阶段,从原材料的获得或天然资源的投入一直到最终 产品的废弃为止。1997年。
点在于环节概念清楚, 且将材料的生命过程作为一个整体进行分类 研究。
投入
原料 能源
材料制造与加工 原料获得
排出
排往大气 排往水中
再 生 循 环
产品生产
排往其他 环境 固态废弃物
使用 流通 消费
作用,有用的 产品
在整个寿三节
LCA 的方法学框架及评价过程
一、LCA 的方法学框架
σ
-1

400 360 1000
150 193 495
73~292 348.9 125.3
194~ 776 650.7 253.1
510 400
300 500 190 960 86 50 38 100 14 5
86000 37300
26000 26000 17500 45000 2850 1680 10000 30000 4500 2000
60Cu/40Zn 板
铝 板 杜拉铝板 镁合金棒 6Al-4V钛棒 尼龙66A-100棒 PVC(R)板 钢筋水泥梁 玻璃 硬木材 软木材
二、常见的环境指标及其表达方法 1、能源评价法:在材料的生产过程中, 单纯用所耗能源的 多少来衡量材料对环境的影响。举例来说, 如生产同样 1t重的
钢、 铝、水泥材料时, 分别要消耗掉31.8、36.7、142.4 百万

高分子生态环境材料的研究进展及应用

高分子生态环境材料的研究进展及应用

【高分子生态环境材料的研究进展及应用】1. 引言高分子生态环境材料是近年来备受关注的领域。

随着人们对可持续发展和环境保护意识的增强,对替代传统塑料、降解塑料废弃物的研究和应用也愈发重视。

本文将就高分子生态环境材料的研究进展及应用展开讨论,并对其相关概念、技术和未来发展方向进行深入探讨。

2. 高分子生态环境材料的定义和特点高分子生态环境材料是指能够通过生物降解、可循环再生或对环境产生较小影响的材料。

与传统塑料相比,高分子生态环境材料具有可持续发展、资源节约、环境友好等特点。

这些材料从材料的设计、生产、使用、处理到最终的环境归结过程都可以减少对环境的影响,具有广阔的应用前景。

3. 高分子生态环境材料的研究进展在高分子生态环境材料的研究领域,目前已有众多研究机构和企业进行了深入的研究和应用。

美国卡耐基梅隆大学的研究团队成功研发出一种具有生物降解性质的高分子材料,可以完全降解为水和二氧化碳。

我国科学院等国内外研究机构也在高分子生态环境材料的领域取得了重要突破。

通过不断的研究和实践,高分子生态环境材料在材料学、化工、环境科学等领域的应用逐渐扩大,为解决塑料污染等环境问题提供了新的解决方案。

4. 高分子生态环境材料的应用领域高分子生态环境材料的应用领域非常广泛,主要包括包装材料、一次性餐具、农业覆盖膜、医疗器械、纺织品等。

其中,包装材料是高分子生态环境材料的主要应用领域之一。

生物降解包装袋、可降解的塑料膜等在食品包装行业得到了广泛应用。

高分子生态环境材料还被应用于医疗器械领域,如生物降解性吸收缝合线、注射器等,为医疗健康领域带来了新的机遇和挑战。

5. 个人观点和展望高分子生态环境材料的研究和应用是一个不断发展的领域,具有较高的创新性和应用价值。

从长远来看,高分子生态环境材料将在环境保护、资源替代等方面发挥重要作用。

随着材料科学、环境科学等学科的不断发展,相信高分子生态环境材料在未来会有更广阔的应用前景,为全球环境可持续发展贡献力量。

生态环境材料

生态环境材料

研制出可循环利用和再塑形的新塑料
目前的塑料制品,要被加热到200摄氏度或是更高温度 时才能够充分软化,以进行再塑形。消耗大量能源、环境污 染,且破坏塑料的聚合体链,降低塑料的强度,使其不能进 行循环再利用。
据新一期《自然》杂志报道,麻省理工学院的安妮·梅斯 等人在硬度较大的聚苯乙烯和另一种比较柔软的塑料的混合 物中找到了一种新型塑料,在室温及标准制造压力下可进行 循环利用和再塑形,可以重复利用达10次,其韧性强度始终 保持不变。解决“白色污染” 。
(2)陶瓷可切削技术
一般陶瓷很难切削,少数可切削陶瓷力学性能较差。 最近,日本大阪大学新原皓一教授,通过巧妙的微观 结构设计,能够将优良的力学性能和可切削性统一起来。 将纳米h-BN颗粒分散在 Si3N4基体中而制备。 由于六方BN易于解理,再加上良好的分散性,因此可 对该材料进行切削加工;又由于是纳米级的BN,解理仅发 生于局域,远小于临界裂纹尺寸,使材料能够保持较高的 强度,该材料弯曲强度大于1100 MPa 。
排放各种粉尘及有害气体
排放含金属离子及有 毒化学品的废水
(1)矿物资源及土 地消耗; (2)排放固体废弃 物
(1) 矿物资源及土 地消耗; (2)土地退化
钢铁 有色金属
(1)排放含铅、砷、镉、铬、 铜、汞、镍、硒、锌的粉尘, 以 及 含 有 机 物 、 酸 雾 、 H2S、 HCl的废气; (2)紫外线辐射
(1)排放固体废弃 物; (2)土地退化
研究内容: A 理论研究:
1.对材料的环境性能的评价。
生命周期评估(life cycle assessment, LCA):采用数理方法和实 验量化方法,评价某种过程、产品和事件的资源、能源消耗,废物排放 等环境影响,并寻求改善的可能。

生态环境材料的特征

生态环境材料的特征

生态环境材料的特征
生态环境材料,也称环境友好材料或可持续发展材料,是按照绿色发展原则开发而成的新一代环保型新材料。

它具有很多优秀的特征,更贴近自然、更加友好环境,为绿色发展做出了重大贡献。

首先,生态环境材料具有耐久性强的特点,特别是其对外界环境条件的强烈抗性。

它采用高科技合成工艺制作,能抵抗气温、日晒、电火花等毁坏性因素,有效地延长了半导体产品的使用寿命和工程预期寿命。

其次,生态环境材料为低功耗设计并具备高性能的优势,为电子产品的降低故障率做出积极贡献,极大地提高了系统可靠性。

并且,生态环境材料也可以提高设备的散热性,使电路的结构变得紧凑,能够较好地满足多样化的应用场景。

最后,生态环境材料具有出色的可回收性能。

它采用专业技术和环保工艺进行回收,几乎不会污染环境,是节能环保的代表。

由此可见,生态环境材料具备许多优良的特性,能够有效地减少环境污染,切实地促进绿色发展,受到社会的普遍认可。

作为一种十分重要的材料,它极大发挥了环保功能,为面临的各种环境挑战提供有效解决方案。

第一章生态环境材料绪论资料

第一章生态环境材料绪论资料
时间
20世纪50年代
判据数
0
判据
只考虑数量
20世纪60年代
20世纪70年代 (1978后)
1
2
性能
性能、经济
20世纪90年代 (1996后)
5
性能、经济、资源、能源、环保
16
自然生态资源
可再生资源
不可再生资源
可循环再生资源
森 林 资 源
农 牧 业 资 源 纺 织 材 料 等
水 矿金 矿从1970 矿 非 年至 1995 年的 25 资 物 属 物 物金 源 材材 能年间,人类消耗了地球 材属 料料 源 料材 物 料 自然资源的 1 /3。 质 石 油 煤 天 然 气 金 属 材 料 无 机 材 料 陶 瓷
12
恶化的生态环境
温室效应 大气臭氧层破坏
酸雨的产生
各类固体废弃物数量巨大 水污染越来越严重
13
1秒钟世界的变化
人口的增长 石化燃料CO2放出 大气中的CO2蓄积 2.4人/秒 733吨/秒 250吨/秒
大气中O2的减少
主要金属的生产
690吨/秒
20吨/秒
因金属生产带来的总物质
汽车生产
203吨/秒
太 阳 光 照 资 源
…….
…….
木 材
高分子材料能源
17
三、材料加工和使用过程中的资源 和能源消耗
原煤1.35t 钢1t 材料产业支撑着人类社会的发展,为人类带 尾矿2.6t 水资源 49t 来了便利和好处,但材料的生产、处理、循 废水11t(部分重复利用) 环、消耗、使用、回收和废弃的过程中也带 炼钢过程 1.4×104标煤 CO2 2.56×104m3 来了沉痛的环境负担,需要消耗大量的资源 铁矿石 4t 和能源,同时排放的大量废气、废水和废渣 SO2 183m3 也会造成环境污染和生态破坏,威胁人类的 粉尘、废渣 其它0.5t 生存和健康。

生态环境材料概述

生态环境材料概述

富山 骨痛病

1972年3月 日本富山
关节、神经、 全身骨痛、骨 骼萎缩、食含 镉的米、水
炼锌厂 含镉废 水
其它化学污染
事件 发生时间、地点 致害原因及严重后果
河面着火
~1970年 美国俄亥俄州 Cuyahoga河
严重化学污染引起河面 着火
化学中毒
1984年印度 Bhopal化工厂
甲基异氰酸大量泄漏致 死约4000人,伤者无数。
第一章 生态环境材料概述
第一节 材料可持续发展的产物—生态环境材料 第二节 生态环境材料的内涵与定义 第三节 生态环境材料的研究与应用发展 第四节 生态环境材料的发展趋势
第一节 材料可持续发展的产物
—生态环境材料
当今社会发展最重要的是什么?
和谐的,可持续的发展
据统计: 当今世界在每一秒钟内人口增加2.4人, 化石燃料CO2气体排放762t、 空气中CO2浓度增加250t、 空气中的氧减少670t、 温度升高0.000 000 000348C、 热带森林减少6000m、 中国的沙漠化扩大78m、
东京大学的山本良一教授等提出了生态环境材料 的英文名称ecomaterial,由environmental conscious material或ecological material缩写而成,按英文字 面含义可理解为环境意识的材料或生态材料,业 绩环境友好性材料或环境协调性材料
近年来“eco-friendly”(优化生态环境的)已成为 既简洁明了、又符合西方人表达习惯而令人感觉 亲切,体现当今社会重视生态、重视环保的流行 术语
人类的破坏已经引发一系列的苦果:
工业各给人类带来了更先进的物质文明, 同时也加速了自然资源和能源的过度消耗, 引起生态环境的严重失衡,世界范围内污 染源的70%来自于工业,由于工业废料的大 量排放,造成了诸如全球气候变暖、酸雨、 臭氧层破坏、生物物种锐减等权且性灾难。

生态环境材料的特征

生态环境材料的特征

生态环境材料的特征
1.可再生性:生态环境材料采用的是可再生资源,如天然植物纤维、
竹木等。

这些材料能够在短时间内再生,不会对资源造成过度消耗和破坏,有利于资源的持续利用。

3.低碳排放:生态环境材料的生产和使用过程中产生的碳排放较低。

这些材料来自自然生态系统,生产工艺相对简单,不需要大量的能源消耗,因此对环境的碳排放较为友好。

4.循环利用:生态环境材料可以通过循环利用来减少资源的消耗和环
境的污染。

例如,废弃的植物纤维可以用于制造生态环境材料,这样既能
减少对天然资源的需求,又能减少废弃物的排放。

5.可降解性:生态环境材料在使用过程中容易分解和降解,不会对环
境造成长期的污染。

这些材料一旦进入自然环境,能够迅速被微生物分解,最终归还给土壤,并为自然生态系统提供养分。

6.健康环保:生态环境材料不含有对人体健康有害的有毒物质,使用
过程中不会产生有害气体或污染物。

对人体和环境的安全性具有保障。

7.经济可行性:生态环境材料的生产成本相对较低,且能通过一系列
的技术和管理手段来提高生产效率和质量。

这为生态环境材料的推广和应
用提供了一定的经济支持。

总之,生态环境材料具有可持续发展的特征,可以减少资源消耗,降
低环境压力,并保护生态环境的健康。

通过广泛应用生态环境材料,可以
实现经济、社会和环境的和谐发展。

生态环境功能材料领域的研究进展及学科发展展望

生态环境功能材料领域的研究进展及学科发展展望

生态环境功能材料领域的研究进展及学科发展展望一、本文概述随着全球环境问题的日益严重,生态环境功能材料的研究与应用已成为解决环境问题的关键手段之一。

本文旨在全面综述生态环境功能材料领域的研究进展,包括新型材料的开发、性能优化以及在实际应用中的效果评估等方面。

同时,本文还将深入探讨生态环境功能材料学科的未来发展趋势,为相关领域的研究者提供有价值的参考信息。

本文将回顾生态环境功能材料的发展历程,梳理出该领域取得的主要成就和存在的问题。

在此基础上,重点分析近年来生态环境功能材料在污水处理、大气治理、土壤修复等方面的应用案例,揭示其在实际应用中的优势和挑战。

本文将探讨生态环境功能材料领域的研究热点和发展趋势。

随着科学技术的不断进步,生态环境功能材料的种类和性能也在不断更新和完善。

本文将关注新型生态环境功能材料的研发进展,如纳米材料、生物基材料、复合材料等,并分析这些材料在解决环境问题方面的潜力和应用前景。

本文将对生态环境功能材料学科的未来发展进行展望。

结合全球环境问题的变化趋势和科学技术的发展趋势,预测生态环境功能材料领域未来的研究方向和发展重点。

同时,本文还将提出促进生态环境功能材料学科发展的建议,以期为推动全球环境问题的解决贡献智慧和力量。

二、生态环境功能材料领域的研究现状生态环境功能材料作为跨学科的研究领域,近年来得到了广泛的关注和发展。

在全球环境保护和可持续发展的背景下,该领域的研究显得尤为重要。

生态环境功能材料旨在通过材料的科学设计和应用,改善和优化生态环境,实现环境修复、能源节约、污染控制等目标。

环境修复材料:这类材料主要针对土壤、水体等环境的污染问题,通过吸附、分解、转化等方式,去除或降低环境中的有害物质。

例如,纳米级吸附材料、光催化材料等在重金属离子和有机污染物的去除方面表现出良好的应用前景。

节能与能源转化材料:随着全球能源危机和环境问题的日益严重,节能与能源转化材料的研究成为热点。

这包括太阳能电池材料、热电材料、储能材料等,它们能够将太阳能、热能等转化为电能或化学能,实现能源的高效利用。

《生态环境材料》课件

《生态环境材料》课件

种类与制备方法
种类分类
生态环境材料可以分为绿色建筑材料、环保交通材 料等多个种类。
制备方法
生态环境材料的制备方法包括生物技术、循环再生 和绿色合成等多种途径。
应用实例
建筑应用
生态环境材料在建筑领域中的应用,例如绿色建筑 材料的使用。
工业应用
生态环境材料在工业领域、特别是污水处理中的应 用。
未来发展
1
趋势与未来发展趋势
生态环境材料的未来发展趋势是越来越注重可持续性和环境友好性。
2
创新与研发方向
创新和研发是推动生态环境材料发展的关键,例如生物可降解材料和智能材料等。
结论
生态环境材料对环境保护做出了重要贡献,同时也有着广阔的市场前景和发 展潜力。
《生态环境材料》PPT课 件
概述
生态环境材料是指那些在使用过程中对环境影响较小的材料,具有可持续发 展的特点。了解其定义、发展历程和应用领域。
特点与需求
1 具备的特点
生态环境
随着环境保护意识的提高和法规政策的支持,生态环境材料市场前景广阔。

概述生态环境材料利用

概述生态环境材料利用

生态环境材料目前全球的环境情况越来越不容乐观,污染问题日益加剧,例如化学品污染、塑料污染、工业废料的大量排放,造成了诸如酸雨、臭氧层被破坏、生物物种锐减等全球性灾难,人类的过度开垦和砍伐森林造成土地的沙漠化日益严重等。

所以在1992年,国际上首次提出了生态环境材料(Ecomaterials)的概念,生态环境材料是20世纪90年代国际上材料发展的最新趋势之一。

1 、生态环境材料概念生态环境材料是一种具有与环境协调的特殊功能材料,是指在设计、制造、加工、使用以及废弃时均考虑到资源、环境、生态等因素的材料,生态环境材料应该是同时具有优异的使用性能和优良的环境协调性, 或者是能够改善环境的材料。

所谓的环境协调性是指对资源和能源消耗少, 对环境污染小和循环再生利用效率高。

2、发展生态环境材料的意义人类的生产过程从材料的生产-使用-废弃的过程来看,可以说是将大量的资源提取出来,又将大量废弃物排回到自然环境的循环过程,人类在创造社会文明的同时,也在不断的破坏人类赖以生存的环境空间。

传统的材料研究、开发与生产往往过多的追求良好的使用性能,而对材料的生产、使用和废弃过程中需消耗大量的能源和资源,并造成严重的环境污染,危害人类生存的严峻事实重视不够。

生态环境材料的研究进展将有助于解决资源短缺、环境恶化等一系列问题,促进社会经济的可持续发展,并已逐渐兴起了全球性的生态环境材料的研究、开发和实施热潮。

4、生态环境材料评价目前通常采用环境协调性评价,也称为生命周期评价(LCA,Life Cycle Assessment),这是对产品系统在整个寿命周期中的(能量和物质的)输入、输出和潜在的环境影响的汇编和评价。

环境材料学主要研究在材料加工和使用过程中如何减少对环境的破坏;建立定量的评价材料环境负担性的生态循环评估方法(LCA),将环境负荷作为一个考核材料的新指标,用于指导开发具有环境意识的绿色材料和产品。

生态环境材料应该具有以下特点:一是具有先进性, 能够为人类开拓更广阔的活动范围和环境;二是具有良好的环境协调性, 即对外部环境尽可能的协调;三是舒适性, 使人们生活的环境更加美好、舒适。

生态环境材料与资源循环利用道客巴巴

生态环境材料与资源循环利用道客巴巴
生态环境材料与资源循环利用
9.1环境、资源与污染
9.1.1 21世纪人类面临的三大问题 9.1.2 我国当前环境与资源 9.1.3材料与环境的污染 9.1.4发展循环产业解决环境污染与资源枯竭
9.2 生态环境材料
9.2.1金属类生态环境材料 9.2.2无机非金属类生态环境材料 9.2.3高分子类生态环境材料
资源现状
●森林储存量15894.1万公顷世界 第5位人均占有量为0.12公顷,世 界第137位 ●煤储存量6000亿吨世界第3位人 均占有量为462吨,世界第53位 ●水储存量第6位世界第6位人均占 有量为550立方米,世界第82位 ●石油储存量880亿吨世界第8位 人均占有量为10吨,世界第41位 ●耕地储存量18亿亩世界第4位人 均占有量为0.8亩,世界第126位 我国总资源
9.3 资源循环环利用
9.3.1金属材料再生 9.3.2无机非金属材料再生
9.3.3高分子材料再生
资源枯竭
自然资源分为无限资源和有限资源 无限资源如空气、风、太阳 有限资源又分为可再生资源与非再生资源 可再生资源如生物体、水 非再生资源如煤、 铁能
森林锐减和物种灭绝
生物多样性的世界正发生着严重的危机。研究表明(IIED,1987),在人类活动 干扰以前,全世界约有森林和林地60亿hm2。到1954年世界森林和林地面积减少 到40亿hm2,其中温带森林减少了32%~33%,热带森林减少了15%~20%。近 30年来,世界森林,特别是热带森林的减少速度明显加快,平均每年减少800万 hm2。中美洲由1950年的1.15亿hm2减到1983年中0.71亿hm2。非洲森林减少更 快,从1950年的9.01亿hm2减至1983年的6.9亿hm2。 世界森林的不断减少直接导致生物品种多样化的消失和物种灭绝。据估计,地球 上曾经有5亿个物种,目前尚有500~1000万个物种,其中占压倒多数是无脊椎动 物和植物(IIED,1987)。一些专家推测,当前每年消失的物种已达数千种之多。 森林锐减和生物物种的大量减少对人类社会和经济发展将产生巨大影响。特别是 森林植被的大量减少,大大改变了碳、氮等微量元素的源、汇分布,使得微量元 素在地球系统中的循环遭到破坏,并迫使其从原有的平衡态向新的平衡态过渡, 从而给人类社会和自然生态系统带来巨大影响。

生态环境材料及生物医用材料简介

生态环境材料及生物医用材料简介
近年来,为了节约贵金属资源,开始研究 利用过渡金属、稀土元素部分替代或全部替代 贵金属,进行汽车尾气净化处理,取得了很好 的效果。
2、仿生物材料
人工制造的具有生物功能、生物活性,或与生物体相容的 材料成为仿生物材料。
3、绿色包装材料
包装废物和环境污染
一些包装材料难以回收和处理, 或回收管理不利,以及人们的环境 意识还很差,随意丢弃废弃物,造 成了极其严重的环境污染。
常见的包装废弃物主要有纸质、 玻璃、陶瓷、金属、塑料和复合材 料等几类。
3、绿色包装材料
绿色包装材料是指在制备、生产、使用、废弃以及 回收处理再利用的整个生命周期过程中,对环境和人体 不会造成危害,能节约资源和能源,废弃后能迅速自然降 解或再利用,不会破坏生态平衡,而且来源广泛,耗能低, 易回收且再生循环利用率高的材料或材料制品。
医用高分 子材料
生物陶 瓷材料
生物医学 复合材料
1、医用金属材料
生物医用金属材料是用于生物医学材料的金属或合金,又称 外科用金属材料,是一类惰性材料。
此类材料具有高机械强度、抗疲劳和易加工等优良性能,是 临床应用最广泛的承力植入材料。
此类材料的应用非常广泛,涉及硬组织、软组织、人工器官 和外科辅助器材等各个方面。
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01
环境工 程材料
02
仿生物 材料
03
04
绿色包 装材料
生态建材
1、环境工程材料
环境净化材料
水污染控制材料,大气污染控制材料等其他的环境控制材料
水污染控制材料
利用吸附剂的物理吸附、离子交换、 络合等特点,能够去除水中的各种金属 离子,主要用于处理含重金属元素的废 水。
天然沸石由于来源广泛、处理效果 好、不产生二次污染等优点,目前已逐 渐替代传统的活性炭吸附剂成为主要的 水处理吸附剂
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Xag0001 新型金属注射成形催化脱脂型粘结剂的催化快速分解研究。

AXag0002 金属零件激光快速成型技术研究详细介绍了金属零件激光快速成型的原理,技术特点、系统组成及国外最新研究成果。

我们建成了金属零件激光快速成型的专用系统,研究了663锡青铜及316L 不锈钢的激光快速成型工艺及零件的组织性能,成功制备出具有一定复杂外形的零件,所制零件组织致密,力学性能与铸造及锻造退火态相当,显示出广阔的发展前景。

AXag0003 新型生物医用金属材料的研究和进展目前用于临床的生物医用材料主要包括生物医用金属材料、生物医用有机材料(主要指有机高分子材料)、生物医用无机非金属材料(主要指生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料)以及生物医用复合材料等。

与生物陶瓷及生物高分子材料相比,生物医用金属材料,如不锈钢、钴基合金、钛和钛合金以及贵金属等具有高的强度、良好的韧性及抗弯曲疲劳强度、优异的加工性能等许多其它医用材料不可替代的优良性能。

生物医用金属材料在应用中面临的主要问题,是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散以及植入材料自身性质的退变,前者可能导致毒副作用,后者可能导致植入失效。

因此研究和开发性能更优、生物相容性更好的新型生物医用金属材料依然是材料工作者和医务工作者共同关心的课题。

AXag0004 电磁场作用下的金属凝固与成形综述了电磁场在金属凝固成形过程中的主要应用及其基本原理,指出了应用计算数值模拟方法求解材料电磁加工问题重要性及其今后的发展方向。

对金属的凝固成形过程进行控制是获得高性能优质铸件的关键。

对凝固过程进行控制,一方面是要获得晶粒细小、组织致密、性能优良的产品;另一方面是综合利用各种手段开发新的凝固成形工艺,改进金属的熔炼、凝固、成形过程,以满足不同情况下的特殊要求。

AXag0005 自蔓延离子法研究在分析离心法、自蔓延高温合成技术的发展和优缺点的基础上,对自蔓延离心法在铸管业中的发展和应用进行了分析和论述。

离心铸造法具有设备简单,生产效率高,可指生产,能制备高致密度、高稳定性材料等特点。

多年来一直为人们所采用,在生产过程中,由于合金元素密度不同,铸件易产生偏析现象,力学性能因此发生明显变化。

洛和三雄研究含 1.5%Cu 的铸钢发现,离心力使Cu偏析增加0.15%,力学性能比普通铸造提高15%。

铃木章等也发现,离心铸造的铝青铜组织中铜产生1%偏析的同时,力学性能也发生明显变化。

竹内宏昌等进下研究含4.5%Cu的铝合金离民铸造组织,发现沿铸件内外径方向产生宏观偏析,且力学性能与普通铸件相比有了明显变化。

显然,单一的离心铸造管很难满足冶金、化工和矿山的各种需要。

随着自蔓延高温合成技术(Self-propagating High-tem-perature Synthesis,简称SHS,美、日又称燃烧合成,Com-bustion Synthesis,简称CS)的出现,在离心法的基础上,逐步发展成SHS-离心法,或称铝热-离心法铸造工艺。

自蔓延离心法是制备复合的一种新方法,与传统的轧制复合、烧结复合、爆炸复合相比,具有简单、节能的特点;成本仅为传统方法的1/3。

SHS---离心法根据需要可进行陶瓷---钢管、不锈钢---钢管、陶瓷----陶瓷管的复合,其中前两个已产业化或接近产业化。

本文对SHS-离心法的发展、研究现状及应用进行扼要介绍与论述。

AXag0006 电磁技术在冶金中的应用回顾了电磁冶金的发展,论述了电磁在冶金中的应用原理,着重说明了电磁在熔炼、铸造、制动和净化方面的应用,并对电磁冶金的前景作了展望。

AXag0007 韧性双相材料研究进展韧性双相合金问题是近年来人们感兴趣的问题之一。

回顾了有关韧性双相合金研究的情况,包括韧性双相合金的力学行为、细观力学模型及复相材料的组织设计,并对各种观点进行了初步的评述。

AXag0008 MoSi2材料摩擦损特性的研究与发展金属间化合物二硅化钼(MoSi2)兼具金属和陶瓷材料的双重特性,成为开发和研究的重点。

从耐磨性角度出发,重点评述了MoSi2基复合材料以及MoSi2增强陶瓷材料的摩擦磨损性的研究现状,并展望了MoSi2材料作为耐磨材料的前景。

AXag0009 喷射成形技术产品的研究现状喷射成形是一种快速凝固近终成形材料制坯技术,利用该技术制备的材料具有优异的性能,喷射成形技术产品在特定的领域中正在逐步取代一些传统材料,简要阐述了喷射成形技术和产品的研究发展现状。

AXag0010 新型金属材料及其加工技术的研究进展论述了当前金属材料及其加工工艺的最新研究和应用进展。

指出了目前需要进一步开展新型材料的基础研究和应用研究,不断完善其制备工艺,开发产品,使新型材料的性能得到充分、广泛的发挥和应用。

金属材料具有优越的性能价格比,且资源丰富,对国民经济发展起着极大的推动作用,因而受到世界各国的普通重视,应用非常广泛。

同时,金属材料及其制备技术的发展也为现有的高技术产业开发了市场,因此世界各国都把金属材料的研究列入首要发展的对象。

随着科学技术突飞猛进的发展,材料科学家们不断地研制开发了越来越多的新型金属材料及其制备和成形工艺。

如复合材料、功能材料,以及半固态合金铸造技术和快速凝固技术,等等。

本文主要讨论近些年新型金属材料研究应用的现状及前景。

AXag0011 反向凝固连铸薄带技术及其若干基本问题探讨简述了反向凝固薄带连铸技术的工艺原理,了反向判罪技术的特点、竞争力,介绍了其研究现状,讨论了反向凝固技术所涉及的若干基本问题。

近二十年来,钢铁工业最重要的进展之一是研究开发成功了更薄的鹿茸平材连铸技术----近终形连铸技术。

最先在工业规模意义上获得成功的近终形连铸技术,是1989年6月美国Nucor Co.在其Crawforsville厂采用的CSP薄板坯连铸技术。

如今作为成熟的先进工艺,薄板坯连铸技术已发展有CPS、ISP、FTSP、CONROLL等工艺形式。

与薄板坯连铸相比,采用薄带连铸技术可以生产出更接近于最终产品形状的钢带,例如可以将钢水直接浇铸出1~10mm厚的钢带,不经热轧或销经热轧(1~2个机架),即可进入冷轧机轧成冷轧带钢。

与其它扁平材连铸生产工艺技术相比,由于薄带连铸技术在投资、工艺流程的紧凑化、生产成本、高性能材料的开发以及环保等方面具有或可能具有更大的竞争潜力,所以几乎世界各主要钢铁强国都在薄带连铸技术研究领域中投入巨资,现已开发出多种实验室或半薄带连铸技术,如双辊法、单辊法、辊带法等。

80年代末德国的大学、研究机构和钢铁企业开始从事实验室研究,联合开发反向凝固连铸薄带技术,目的在于以一种比目前已有的近终形连铸技术更短的流程、生产成本更低的工艺技术制造薄带。

反向凝固连铸技术思想突破了传统的连铸和轧制模式,其原理简单,可实现性高,可望成为连续生产薄带的革命性工艺。

AXag0012 金属在液固两相流中的冲刷腐蚀液固两相流体的冲刷腐蚀行为较单相流体更为复杂、在相同液相介质的情况下,其冲刷腐蚀对材料的破坏程度更为严重。

综述了国内外对液固两相流的冲刷腐蚀体系开展的研究,对冲刷腐蚀的过程有了进一步的认识,对冲刷腐蚀的影响规律和危害性进行了论述,从而为材料的选用提供了一定的参考依据。

AXag0013 金属材料的开发及应用简要叙述了金属材料发展方向及应用,主要介绍了微合金钢、超高强度钢、不锈钢、空冷贝氏体钢、非晶态体钢、非晶态合金、粉末治金黄色材料及超塑性合金的开发及应用。

AXag0014 PVC金属板贴塑技术及其应用AXag0015 影响黄铜化学转化膜质量的因素采用碱式碳酸铜-氨水溶液对黄铜制品进行化学氧化。

介绍了氧化工艺参数,前、后处理工作,黄铜基体材质状况等对黄铜化学转化膜质量的影响。

AXag0016 液态金属双频电磁约束成形过程研究利用高频-超音频和双高频的电磁场实现了液态金属双频电磁约束成形的工艺过程,达到了固态试样无接触加热熔化、初步约束成形和复杂无模壳电磁成形的目的。

在双频电磁成形过程中发现:高频-超音频双频电磁成形控制不仅优于单频电磁成形,而且比双磁成形控制容易,2种频率的电磁不同加热熔化和电磁成形功能都能加以发挥,并可单独加以调节。

在试验中利用高频-超音频双频电磁成形工艺过程成功获得了扁椭圆截面和弯月截面复杂开头的双频无模电磁盛开样件。

AXag0017 人工模拟体液中pH值对离子注N人体医用合金腐蚀行为的影响采用电化学测试技术研究了在人工模拟体液中pH值变化对离子注N人体用SUS316L不锈钢,Co-Cr合金,工业纯Ti和Ti-6Al-4V合金腐蚀行为的影响。

结果表明,随着pH值的降低,试样的腐蚀电位负移,SUS316L不锈钢和Co-Cr 合金的点蚀电位与缝隙腐蚀电位降低,使材料发生局部腐蚀的提高;工业纯Ti 和Ti-6Al-4V合金的腐蚀电流密度增大,提高离子释放速度,加工对人体的潜在生理危害。

AXag0018 金属功能材料"十五"市场需求分析预测了十五期间某些金属功能材料例如彩管材料、集成电路引线框架用Ni42Fe合金、稀土永磁、音频和计算机硬盘驱动器用磁头材料、非晶和纳米晶软磁材料以及贮氢合金等的市场需求。

AXag0019 喷射沉积及熔体雾化领域研究展望首届"喷射沉积及熔体雾化国际会议"(Spray Deposition and Melt Atomization)于2000年6月26~28日在德国布来梅大学成功举行。

这次会计旨在交流各国喷射沉积及熔体雾化领域最新的科研成果,侧重点在基础研究和应用基础研究方面。

这和英国Ospray(Neath,UK)公司每逢单年组织的喷射沉积成形材料研讨会侧重生产性应用研究有较大的区别。

AXag0020 熔体温度处理细化金属凝固组织的研究进展随着凝固技术和团簇物理学的发展,人们越来越关注熔体的结构对最终凝固组织的影响,发现液态结构变化对凝固以后材料的组织、性质和质量有着直接、重要的影响,对凝固过程的研究已逐步延伸到凝固开始前的液态金属结构对凝固组织的作用上来。

随着人们对生态环境保护的日益重视,目前生产中一直沿用的化学法细化凝固组织工艺逐渐暴露出弊端,因此人们正在致力于寻求一种工艺更简单、成本更低廉、对环境影响更小的细化金属凝固组织的生产工艺。

基于此,本文综述了一种新型的凝固组织细化工艺---熔体温度处理工艺的研究现状和应用前景。

AXag0021 微波瓷用金水的研制分析了微波瓷用金水研制的原理,研究了复合改剂、增黄剂及树脂的作用,研制了能在750-850℃烧烤的微波金水。

AXag0022 Nd2Fe12P7单相合金的制备及晶体结构采用机械合金化方法得到了Nd-Fe-P3元合金,然后用盐酸(1:1)进行后处理,得到Nd2Fe12P7单相粉粒。

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