绿色材料选择——第三章讲解

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碳纤维还因为其环保、耐磨的特点而应用在刹 车片上，具有非常优秀的制动稳定性和热稳定性。
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根据相容性选择复合材料
PE PVC PS PC PP PA POM SAN ABS PE √ × × × √ × × × × PVC × √ × × × × × √ √ PS × × √ × × × × × × PC × O × √ × × × √ √ PP o × × × √ × × × × PA × × O × × √ × × × POM × × × × × × √ × ×
• 粉煤灰吸附材料还可用于处理 含氟废水、电镀废水与含重金 属例子废水和含油废水.
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净化空气的植物
• 吊兰、黛粉叶等，对装修后室内残存的甲醛、氯、苯 类化合物具较强吸收能力；
• 常青藤可吸收苯；
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仙人掌防辐射？？？
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绿色能源材料
绿色能源材料是指能够利用洁净的能源和废热能源的材料。
太阳 能
基础玻璃成分无毒，但可溶出有害物质，当用这 类玻璃容器盛装食品时，溶出的铅、砷等有害元素将 随食品进入人体。
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为了避免或减少玻璃容器中有害物质的溶出，首 先必须优化玻璃的化学成分。
* 在铅玻璃中加入一定数量的Al2O3并用Na2O代替K2O可减 少铅的溶出量,或者用BaO、ZnO、TiO2代替PbO制晶质玻璃。
颗粒态污染物
气体状态污染物
① 粉尘 ②烟 ③ 飞尘 ④ 黑烟 ⑤雾 ⑥铅 ① 硫氧化物 ② 氮氧化物 ③ 碳氧化物 ④ 挥发性有机物 ⑤ 硫酸烟雾 ⑥ 光化学烟雾 ⑦ 温室气体 ⑧ 持久性有机物 6
活性炭纤维材料
• 与颗粒活性炭相比，活性炭纤维 吸附容量大10倍以上，吸附速度 快100倍。
• 活性炭纤维成型好，不易粉化、 再生容易、再生速度快、易于加 工成毡、布、丝、纸等优点。
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“无氟”推广障碍
无氟空调贵两三成； 充氟价格贵四倍； R410A温室效应指数较高；
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选用易降解材料
韩国的环保牙签——以番薯、绿豆粉和玉米粉等可食 用的原料制成。
节约了大量木材，用后还可吃掉，不浪费粮食。
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竹纤维扬声器
日本Panasonic用竹纤维来作HiFi扬声器的震动板，它 同样可以保证提供高质量的音效。
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竹子是地球上最坚韧的绿色环保材料，比
钢铁还不易扯断。不少产品也开始用竹子
代替钢材和塑料来制造。
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聚乳酸
聚乳酸是由生物发酵产生的乳酸经人工化学合成而得 到的聚合物，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
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聚乳酸包装袋
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索爱手机
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聚乳酸适用于吹塑、热塑等各种加工方法。可用于加工从 工业到民用的各种塑料制品、包装食品、快餐饭盒、无纺 布、工业及民用布。
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活性炭纤维材料的应用
• 适用于二氧化硫、硫酸雾 、含汞、铬、铅等檄尘废ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气 的吸附
• 适用于氯气、氯化氢、含 氟废气 的吸附
• 适用于硫化氢废气的吸附
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膨胀石墨吸附材料
• 膨胀石墨：又称柔性石墨，是 一种疏松多孔的蠕虫状物质。 膨胀石墨对空气中的SO2的吸 附作用十分明显。
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离子交换树脂型材料
废热
绿色 能源
垃圾 发电
风能
水能
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太阳能电池材料
单晶硅太阳能电池
1、硅系太阳能电池 多晶硅薄膜太阳能电池
据
非晶硅薄膜太阳能电池
所
砷化镓III-V化合物
用 材
2、多元化合物薄膜太阳能电池 硫化镉
料 分
铜铟硒
3、聚合物多层修饰电极型电池
4、纳米晶化学太阳能电池
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太阳能电池材料
光电转换效率高 材料本身无污染 材料性能稳定 易于工业化生产
用热压铸成形法制成制品，所以采用
粉体成形，然后进行烧结的方法来生
产。
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纳米材料
纳米材料就是在微观尺寸上为纳米级的材料。 在原始材料中加入纳米材料，可以大大拓展性能。
纳米塑料
纳米金属
纳米布料
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绿色材料选择原则
减少材料使 用量
选用无毒、 无害材料
降低能耗 环境负荷 最小
选用可回收 或再生材料
选用能自然 降解的材料
高硬度 决定了它具有优异的耐磨性
高燃点 决定了它具有杰出的耐热性
高化学稳定性 决定了它具有良好的耐蚀性
陶瓷材料
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陶瓷材料
陶
瓷质无铅，无镉，绿色环保杯。
瓷 保
无任何重金属对人体造成的危害是绝
温 杯
对绿色环保的产品。
陶瓷中大半是烧结陶瓷，因为它 难以像金属和塑料那样使熔化的熔液
流入模型，靠本身的塑性变形性质而
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汽车轻量化
采用轻型材料(如镁、铝、塑料和复合材料等) 替换车身骨架及内、外壁板原有的钢材是汽车轻 量化的发展趋势。
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轻质材料发动机
采用铝合金或者镁合金降低发动机质量。
2008年2月22日，我国 第一款自主研发的全铝制轻 量化V12发动机在中国第一 汽车集团公司成功点火。
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轻质材料变速器壳体
绿色材料
循环材料
净化材料
绿色能源 材料
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循环材料
循环材料多是可再生材料，包括再生纸、再生塑料、 再生金属等。
再生纸
再生塑料
再生金属
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处理不会对 环境产生污
染。
可以多次重 复循环使用；
废弃物的处理消耗 能量少；
循环材料的特点
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净化材料
净化材料是能分离、分解或能吸收废气、
废液的材料。
空 气 污 染 物 的 类 型
减少零件数量-----零件合并示例
包裝材減量設計
補強設計 減量
小型化
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减少材料使用量
用空心黏土砖逐步替代实心黏土砖。
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采用轻量化的材料
材料轻量化是指在满足机械性能要求的前提 下，将材料重量减轻。一般通过采用轻量化的金 属和非金属材料实现。
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汽车轻量化
世界铝业协会的报告指出：汽车自重每减 少10％，燃油消耗可降低6％～8％。
• 离子交换树脂：主要处理含硫 烟气，常温下每10g产品可吸 附3—4g二氧化硫气体。
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沸石吸附材料
• 沸石及其合成制品独特 的吸附性和催化性, 可以 对废气进行吸附过滤以 防止被分离污染物的再 附着, 可以用于某些特殊 的脱硫或抗菌用途
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粉煤灰吸附材料
• 粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中 收捕下来的细灰，粉煤灰是燃 煤电厂排出的主要固体废物。
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LED
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一支普通的水银式玻璃体温计含有汞约1 克。由于所用容器的材质多为玻璃，若发生 破碎就容易导致汞泄露。
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红外线式体温计，不含汞，可以非接触测量 耳温和额温。
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含水银的用品打 破了该怎么办？
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1972年日本报纸上刊载了用铅晶质玻璃瓶装威士 忌酒,保存5年后,从酒中检测了0.05～1.2×10-6的铅。
绿色制造（Green Manufacturing ）
贺占蜀
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目录
第1章 绿色制造概述 第2章 绿色产品类型 第3章 绿色材料选择 第4章 绿色产品设计 第5章 绿色生产工艺 第6章 绿色包装技术 第7章 绿色回收与再制造
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绿色材料的概念
绿色材料是指在原料采取、产品制造、使用或者 再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小 和有利于人类健康的材料。
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热电材料
热电材料是：是一种实现热能和电能直接相互转换的 功能材料。
传统热电材料：Bi2Te3基合金、PbTe基合金、 SiGe合金 新型热电材料：方钴矿材料 、低维热电材料 、 氧化物热电材料 、准晶材料
热电材料
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热电材料
热电材料可用于热电发电、半导体制冷 、测 量温度 。
体积小
无需传动装置
无需介质
可靠性高
寿命长
无噪音
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常用的绿色材料
木材 竹材 陶瓷材料 纳米材料
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木材
优良的共 振性
易改造表 面
易加工
绝缘性
可塑性强
较高的强 重比
木材
耐久性
防火木材
人造板
胶压木材
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竹材
富弹性
较安全
加工容易
强度大
生长快
自重轻
竹材
较高的强 重比
竹材复合板
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陶瓷材料
陶瓷是采用粘土类及其它天然矿物原料经过粉碎加工、 成型、烧结等过程而得到的。
硅是地球上蕴含量第二丰富的元素；无毒性，且氧化物稳定 。
硅太阳能电池是最有发展前景。
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生物质能源材料
• 生物质(biomass)主要是指可再生或循环的有机物质。
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生物质能源材料
燃料乙醇——以玉米、小麦、薯类、糖蜜或植物等为 原料，经发酵、蒸馏而制成。它不单是一种优良燃料，而 且是一种优良的燃油品质改善剂。
注：√表示相容性好， O表示相容性一般， ×表示相容性差。
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卡扣连接示意图
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选用无毒、无污染材料
这款可口可乐罐，取消了可乐罐表面的有 害涂漆，而是把其标志设计成冲压凸起， 视觉效果同样震撼。
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索尼公司所销售的光存储产品，在整个的生产制造过程中 ，全程采用无铅焊接材料，限制使用普通电子产品中含有 的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯及多溴联苯醚等六项有 害物质。
镁铝变速器壳体
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全铝车身设计
奥迪A8 铝合金框架支撑着全铝合金车身 ，车身结构由挤压的铝部件及压铸件组成。
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塑料在汽车上的应用
碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚 度，可使汽车车身、底盘减轻重量40％～60％。
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塑料在汽车上的应用
法国跑车布加迪：整个车身采用了碳纤维材质打
造，而底盘则由蜂窝式结构的铝合金制成，底盘量 仅为70kg，车重仅有1330kg。
* 氧化砷在玻璃的制造中用作澄清剂，但其毒性较大。用 砷酸钠代替氧化砷,可使毒性减至1/60。
* 以无毒的二氧化铈和焦锑酸钠代替氧化砷。目前国内的 复合澄清剂为锑、砷、铈的氧化物配合而成，毒性较小。
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无氟空调/冰箱
何为“无氟”？
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“无氟”实际上是不含“氯”元素
• 氟利昂（氟氯烃）中所含的氯元素破坏臭氧层，而不是 氟元素。如市场上普遍采用的R22制冷剂。 • “R410a”制冷剂不含“氯”元素，不会破坏大气臭氧 层，被称为‘无氟新冷媒’，里面也有氟元素。
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卡车轮胎内胎制成的皮包。
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绿色设计
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电线缠绕着一个废弃的酒瓶制成台灯。
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聚乳酸在医药领域应用也非常广泛，如可生产一次性输液 用具、免拆型手术缝合线等，低分子聚乳酸作药物缓释包 装剂等。
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采用废弃原材料
粉煤灰是燃煤发电场的废弃物，可制成粉煤灰砖和粉煤 灰陶粒。
粉煤灰空心砌块 粉煤多孔砖
粉煤灰陶粒
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采用废弃原材料
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轮胎座椅
用经过加工的废弃轮胎搭建座椅。将轮 胎串起来，用柔软的织物填充坐垫，便 成了一款室内外皆宜的座椅
• 可以增加汽油的含氧量，使汽油燃烧更充分。 • 环保可再生。 • 可解决陈化粮问题，增加农民收入。
• 发展燃料乙醇的拦路虎
• 与人争粮、与人争地 • 技术、成本问题亟待解决
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生物质能源材料
生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换制造的脂 肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料。
减轻对石油的依赖； 低温启动性能好； 较好的润滑性能； 环境友好，尾气污染小；
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减少材料使用量
一架波音747客机机身外壳大部分油漆都刮掉并磨成银光色，只保 留飞机头部和尾部航空公司的LOGO，可以让飞机减轻约200公斤， 每年大概能节省燃油费用在150万元左右。
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减少材料使用量
南航为节省飞行成本，倡 导乘客在登机前如厕。
登机前如厕：每年节省4700万元。
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减少材料使用量