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梯度性材料:复合材料的未来

发布时间:2017-12-03 阅读:

  渐变材料:复合材料的未来

  合材料在工业中得到了广泛的应用,人们对于一种特殊的材料更加熟悉。俄罗斯科学院化学物理研究所的阿伯丁在着名俄罗斯科学杂志“科学与生活”2005年第一期文章中指出,21世纪将是复合材料发展的一个渐变。目前,人造复合材料比天然复合材料要差得多。所以人类还有很多学习自然的地方。 \\ u0026阿伯林指出,人类使用不同材料创造的工作工具在社会进步中发挥了重要作用。比如石头,青铜和铁等。近二三十年来,在聚合物纤维基材上开发的复合材料得到了迅速的发展。因此,从某种意义上说,今天的社会是复合材料的时代,复合材料具有独特的性质:一方面可以承受相当大的压力,另一方面它们具有很高的粘度,即说现代航空技术,太空火箭技术,不用复合材料的造船技术是不可想象的,例如,俄罗斯着名的“白杨-M”导弹是由复合材料制成的,甚至还有火箭发动机固体燃料由复合材料组成。 \\ u0026 Aberrin认为,复合材料是在零部件制造过程中生产的,因为新材料需要新的设计思路。第二次世界大战期间使用塑料玻璃制造飞机机翼,后来用来制造扫雷艇。然而,塑料玻璃在军事和民用领域的广泛应用只是在20世纪70年代以后才开始的。然而,未来的复合材料将朝着梯度复合材料发展。复合材料从一点到另一点的梯度性质发生变化。例如,由天然有机聚合物制成的玫瑰刺,即基本上由软质材料构成,由于玫瑰的结构不均匀,具有无褶皱,高强度的特点。例如,哺乳动物的骨头也是分级的复合材料,它们在外面很硬,但在内部是大孔的。人类已经开发出类似的复合材料,但是大自然比人类创造的要好得多。所有自然界的结构材料,包括坚硬的和软的结构材料,都是根据复合材料的原理构建的。例如,木材由天然聚合物纤维组成。因此,有很多地方人们从大自然学习! \\ u0026 Aberlin认为,智能材料将在21世纪的前30年进一步发展,材料的性质将随着环境的变化而变化。这种材料已经在航空工业中使用过,但是目前这种材料很小,而且还没有得到广泛的应用。此外,塑料瓷砖仍然是研究人员探索的理想材料。普通的瓷砖,也就是瓷砖非常脆,这使得它的使用受到很大的限制。目前,包括俄罗斯科学院化学物理研究所在内的许多研究机构正在开发无机材料用塑料,易于加工,大大降低其脆性。再过二三十年,无机高分子和无机 - 有机复合材料将取代许多现有的建筑材料和结构材料。 \\ u0026 Aberlin指出,目前几乎所有的有机聚合物都是由石油和少量的天然气生产的。然而,石油和天然气储量是有限的。因此,21世纪前30年的一个重要方向就是利用可再生原料来获得高分子材料。例如化学纸浆和木纤维,但是它们的再加工是一个环境污染的过程。这就需要开发新的环保型后处理技术。与25年前相比,更严重的问题之一是聚合物材料的降解。全球聚合物产量已超过金属总产量,如何应对塑料包装材料的使用?合成聚合物不像天然材料那样天然降解和分化,并且被微生物食用。因此,高分子材料科学发展的方向有两个方向:一是开发一种在光热作用下能被微生物降解的材料;其次是对所使用的高分子材料进行后处理,例如对已经使用过的轮胎进行后处理,但同时希望在后处理过程中不会完全破坏其化学性质,例如加工成粉末,来自粉末的新材料。 [此帖被wcguo94于2007-03-18 10:50重新编辑]

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