复合材料损伤论文

文关键词：金属基复合材料有效性能结构拓扑优化论文摘要：金属基复合材料综合了作为基体的金属结构材料和增强物两者的优点，具有高的强度性能和弹性模量、良好的疲劳性能等特点。由于制作工艺相对容易，和价格低廉，颗粒增强金属基复合材料体现出了广泛的商业价值，金属基复合材料首先在航天和航空上得到应用，随着其价格的不断降低，它们在汽车、电子、机械等工业部门的应用也越来越广。为此全球各大公司和研究机构对它的研究和应用开发正多层次大面积地展开。笔者阅读了大量相关文献，进而综述了近些年来国内外学者对金属基复合材料的研究，具有一定的现实意义。一、颗粒随机分布金属基复合材料有效性能研究九十年代中期Povirk, Gusev等人就研究证明了可以用一个有限体积的代表体元来代替整体复合材料，模拟其细观结构，从而建立复合材料的宏观性能同其组分材料性能及细观结构之间的定量关系。随着计算机技术的高速发展，数值分析方法在复合材料力学分析中成为不可缺少的工具，在做计算数值模拟时，建立合适的数学模型，是进行数值模拟计算复合材料等效性能的基础。基于有限元法的多尺度等效性能计算是目前一种行之有效的研究复合材料细观结构与宏观力学行为之间关系的重要方法。采用这种方法的前提是建立复合材料的有限元模型，包括随机颗粒分布区域的几何建模和网格剖分，然后才能进行多尺度计算。对于复合材料等效性能计算的数值方法，国内外已经发展了名目繁多的各种数值方法。一般来说，可以分为反分析法、直接分析法。其中反分析法实质就是根据现场观测结果，来反演复合材料力学参数。反分析法主要依赖于材料程的实测位移、本构模型以及材料参数的假定。由于现场观测资料的获取受客观条件影响和对复合材料认识上的不足，往往造成模型和材料参数假定与实际差异很大，因而该方法在实际应用中遇到了一些困难。为此，人们试图选择另一种途径---直接分析法来预测复合材料的力学参数。由于离散元元方法没有很好解决对复合材料离散后的计算结果的误差，因此基于离散单元法计算宏观力学参数的研究较少目前主要是基于有限元法的数值分析法，其计算过程是首先建立颗粒材料的统计模型，然后模拟出不同尺度的复合材料"试件";这样得到的复合材料"试件"，可以视为由基体和增强颗粒两部分组成，其力学参数可以在实验室分别确定，然后应用有限元方法进行分析，进而得到颗粒统计力学参数即。这一方法计算结果的正确性取决于颗粒统计模型的正确性以及有限元算法的合理性，这一过程虽然有误差，但是误差不会比原位实测更大。该方法的不足之处在于为避免尺寸效应，模拟不同尺度"试件"时，增加了计算成木，并且当计算尺度增大时，"试件"内的颗粒数目明显增加，给有限元的剖分和计算带来了困难。还有学者基于有限元方法，基于等效观点，对颗粒增强复合材料的等效性能进行了研究，即根据一定的等效原则，宏观地考虑颗粒对材料力学特性的影响，将整个颗粒增强复合材料均匀化、连续化，然后用有限元计算得到等效力学特性.按等效方式来分，主要有材料参数等效法、能量等效法等，这些等效方法有其适用的一面，但仍有一定局限性，例如等效体的尺寸效应问题等.关于材料参数的均匀化理论.作为一种研究复合材料宏观性质的新方法，数学家们已进行了大量的研究，例如、等针对小周期结构问题的渐进分析，给出了均匀化材料系数的概念；等对具有小周期结构的均匀化理论和一阶渐进分析理论进行了深入研究；和陈志明等在此基础上给出了一阶渐进展开有限元的理论估计；崔俊芝等针对小周期结构提出了双尺度祸合算法。针对具有对称性的基本胞体给出了高阶渐进展式和有限元估计，并把此方法运用到工程计算中，从而使的均匀化从理论分析进入了数值计算。阶段和实际应用阶段，使得微观构造十分复杂的非均质材料的宏观力学参数计算成为现实，并且给出了计算周期性编制复合材料的等效力学参数的双尺度方法。在进行等效计算时，首先需建立材料的单胞模型，如二维单胞模型、二维多颗粒单胞模型、三维单胞模型、三维多颗粒单胞模型及代表体单元模型。武汉理工大学的瞿鹏程教授等，根据扫描电镜试样截面细观图，建立了有限元模型，并且成功预测出了SiC颗粒增强Al基复合材料等效弹塑性力学性能特征曲线。Soppa根据体积含量10%Al2O3,增强6061Al基复合材料的实验细观图，构件有限元分析模型，观察残余热应力对PRMMCs变形和破坏的影响。Han等人采用三维多颗粒单胞模型研究PRMMCs的力学性能和裂纹的产生。二、复合材料微结构拓扑优化研究结构拓扑优化是结构形状优化的发展，是布局优化的一个方面。当形状优化逐渐成熟后，结构拓扑优化这一新的概念就开始发展，现在拓扑优化正成为国际结构优化领域一个最新的热点。以Roderick Lakes（1987，1993）提出的具有负泊松比系数的泡沫材料以及对通过不同组分材料的复合可以获得任何单相材料无法比拟的极端材料特性(如零膨胀系数、零剪切性能)新发现的阐述为标志，材料微结构的优化设计被纳入拓扑优化领域。特别是由Sigmund于九十年代中期提出来的，现在己经成为材料研究领域的前沿课题之一。而在2002年的第9届AIAA年会上Kalidindi等人提出了"微结构灵敏设计(MSD-Microstructure Sensitive Design)"概念，进一步完善与发展了微结构构型与组分优化设计的思想与体系。这些开创性的工作为复合材料与结构的拓扑优化设计奠定了坚实的基础，进一步促进了材料微结构的优化设计。复合材料的宏观性能可由微结构单胞使用均匀化技术得到，通过对微结构单胞进行拓扑优化设计可获得具有良好特性的复合材料，例如负的泊松比、负的热膨胀系数、零剪切性能以及良好压电特性的压电材料。对单胞的拓扑优化设计，问题可分为两类:一是满足本构模量等于给定值的最小体积百分含量问题;二是满足一系列体积约束和对称条件的极值材料常数问题。Silva基于均匀化方法展开了具有极端性能的二维和三维压电材料的优化设计;国内袁振、吴长春进行了极端性能的弹性材料优化设计，杨卫等采用优化准则法进行具有特定性能的微结构设计，实现了具有负泊松比的材料设计。基于传热性能的微结构优化设计目前还处于初期阶段，张卫红等基于均匀化方法进行材料的热传导性能预测，在给定材料用量下进行复合材料的设计，得到具有极端热传导性能的复合材料。拓扑优化兼有尺寸优化和形状优化的复杂性，微结构最终拓扑形式是未知的。以最小柔度作为目标函数的微结构拓扑优化而得到的蜂窝状结构，为标准的规则正六边行蜂窝结构。三、小结金属基复合材料是近年来迅速发展起来的一种高技术新型工程材料，以其优越的性能受到国内外的高度重视。SiC颗粒增强铝基复合材料是目前复合材料中最引人注目的体系之一，不论是在理论上还是在实验上均是理想的复合材料研究对象。本文综述了国内外对金属基复合材料的有效性能研究和复合材料微结构拓扑优化，对金属基复合材料研究具有一定的知道意义。

股骨骨折病人切开复位内固定材料的选择世界先进的切削刀具材料指南——碳氮化物、陶瓷、PCD和PCBN(二)电子显微镜技术与物理学和材料科学骨形成蛋白复合材料的研究进展铁路工程建设材料预算价格(一九八八年度)勘误表(第二批)法国碳/碳、陶瓷/陶瓷复合材料的现状与进展添加剂—磷酸及其盐类对柔性石墨材料的影响上海市高校实验室管理研究会举办材料仓库计算机管理培训班玻璃钢材料在含硫气田凝析油罐上的应用膨胀机阀杆密封材料改用浸腊线绳国家“七五”重点科技攻关项目——“彩管用阳极帽材料研究”在沪通过冶金部鉴定不同退火气氛对Fe基非晶材料交流损耗的影响“抗恶劣环境开关电源用高频扼流圈材料”通过冶金部鉴定金属基复合材料的韧性(下)无机功能晶体材料的发展陶瓷材料科学的几个前沿问题应用价值工程技术 降低吨煤材料费用测定粘弹性材料性能的改进的振动梁法纤维增强复合材料非金属基的应用理论半导体光电化学法测定半导体材料的物理参数硅铝炭黑—聚氯乙烯材料性能研究弥散硬化Cu-AI_2O_3复合材料的组织及性能的研究两种颅骨修补材料的对照观察适航性对金属材料的要求电阻应变计在材料机械性能测试中的几个问题图象分析技术在材料分析中的应用玻璃钢学会全国玻璃钢工业调查及《玻璃钢/复合材料》编委会会议侧记陶瓷基复合材料概况镜面GFRP模具的制作及材料矿用玻璃纤维网假顶材料的耐腐蚀性能模拟试验PEK-C/连续碳纤维复合材料的研究连续玻璃纤维缠绕复合材料截顶圆锥壳体的稳定性分析海岛调查文件材料 质量管理流程初析725例脑卒中尸检材料的病因分析水泥土材料力学特性的探讨缠绕复合材料喷管静力分析新型耐温导电性高分子复合材料的研究光电子学与光电子产业专题系列介绍 光-电子晶体材料和器件的发展趋势从基础研究到高技术产业——三环公司发展钕铁硼永磁材料的探索匣钵材料在熔模铸造中的应用加强材料管理 努力降低消耗煤矿井下爆破材料库防护门的设计与应用分区混合有限元法计算反平面复合材料切口应力强度因子复合材料加筋壁板的优化设计材料非线性对复合材料层合板热自由边界效应的影响求半透明材料导热系数的复合换热反问题真空断路器用铜铬触头材料的研制攀钢转炉炉衬耐火材料抗渣性能研究高温超导材料电阻转变的微分曲线《机电工程金属材料手册》评介新型档案材料保护问题的初步调查用于高性能发动机的烧结材料气门座新型二苯基乙炔非线性光学材料《〈中国的人权状况〉学习材料》出版Mises材料弹塑性有限元分析的新途径国家教委举办全国《国际贸易》课程教学大纲教师讲习班 讲座材料之三 国际贸易与经济发展同一材料中的波型转换实例填充聚四氟乙烯材料的试验和应用电子工业防潮浇注密封材料——DO4透明硅橡胶浇注-胶粘剂氟化高分子材料的光学特性及其应用牛心包作为胸壁重建材料的临床应用水泥厂常用的金属材料运用系统工程方法 加速墙体材料改革——建材节能综合工程简介之一光热法实现材料的在线检测与分选异质材料(ZGMn13+16Mn)的焊接异质结材料及其表面金属膜的俄歇能谱研究锻造用Al-Si系合金的材料特性和用途的开发(2)耐火材料的强化和韧化苏联耐火材料工业发展状况微细颗粒对镁质耐火材料结构性能的影响炭结合刚玉—莫来石—氧化锆材料的高温性能国外特种纤维及其复合材料的开发现状YBCO体材料的制备与临界电流密度混杂复合材料受压状态下的基体剪切破坏有机涂装材料酸值的测定包装材料的计算机最优化排料冲击波在不同材料隔板中的衰减特征服装材料与服装设计聚氨酯-肝素接枝共聚反应和材料表面的初步分析不同材料拼接的半平面裂纹问题各向异性材料的表面张力消光玻璃纤维用于绝缘和编织过滤材料技术复合化开发出高性能的非织造布过滤材料糁肽泡沫包装材料带圆孔复合材料层合板的孔边层间应力研究正交各向异性材料应力应变关系的表述形式材料力学中强度理论内容的历史演变和最新发展第六届全国复合材料学术会议在京召开碳氮化物超微粉体陶瓷材料的研制及应用有机和聚合物非线性光学材料研究与展望高温后混凝土及其组成材料性能研究高分子生物复合材料修补颅骨缺损测定快凝材料凝结时间的新仪器第十七届欧洲人工器官大会会议文摘 意大利 波伦亚1990年9月19—22日生物材料部分生物材料消息和市场信息环氧改性牦牛心包材料的力学性能PPTA/尼龙1010分子复合材料的结晶与熔化行为粉末压实材料的自延续高温(燃烧)合成碳纤维增强铜基复合材料绘画的依托材料——关于底子的技术鲁本斯的技法和材料《工程材料》复习要点材料力学期末复习PP及其改性材料的拉伸体膨胀测量与微观形变机理分析氢与先进的航天材料热塑性复合材料的耐化学腐蚀性能碳纤维的冷等离子体连续表面接枝工艺及其复合材料性能的研究碳毡/碳复合材料的组织与高温退化利用平面上表面波模型研究吸收材料对表面波的作用具有c轴丝结构的YBa_2Cu_3O_(7-δ)体材料的制备SiC晶须/Y-TZP复合材料的研究微机化声显微镜及其在材料科学研究中的应用冲天炉修炉材料的改进稀土钙钛矿型乙醇敏感材料的特性我国著名的无机非金属涂层和非晶态半导体材料科学家程如光同志逝世复合缺陷对钛酸锶铋材料介电特性的影响非线性光学中的新型有机和聚合分子材料Bi/Pb比和退火温度对Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O系超导材料的T_c(R=0)和高T_c相形成的影响全国生物材料研讨会无宏观缺陷的水泥基复合材料导电性高分子复合材料铁淦氧的机械化学抛光(第三报)——适用于多晶体及多晶积层体材料材料专业学会第二届年会论文述评材料学的结构论金属材料循环应变硬化/软化瞬态响应的数学模型Ce—TZP陶瓷材料马氏体相变内耗的研究准分子激光的材料表面改性形状记忆材料的实验研究电子给体化合物对聚乙烯醇-甲基紫精光色互变材料光色行为的研究尼龙6短纤维-NR/SBR复合材料的研究碳酸钙增强聚丙烯复合材料的断裂韧性北京航空材料研究所先进复合材料研究室复合材料损伤与断裂的动态无损评价金属基复合材料的研究进展国外航空材料动态和科技动态试谈材料数据库的现状、发展及对策发展材料工程 振兴航空工业——北京航空材料研究所建所35周年回顾与展望正硅酸乙酯粘合剂在耐火材料中的应用介绍一种遗传学教学实验材料——油菜临床检验材料处理不当使法医学鉴定复杂化一例报道含裂隙材料的空洞化损伤金属材料物理性能金属及金属间化合物中结构缺陷、杂质及其复合体的电子结构与材料物理性能的研究倾斜功能材料1990年小汽车材料的典型构成放射性碘在地质材料中吸附和迁移的研究含裂纹板的复合材料胶贴修补分析第六届全国复合材料学术会议在北京举行短脉冲载荷下金属材料的层裂破坏高压下BiPbSrCaCuO超导陶瓷材料的显微结构第一届国际复合材料变形与断裂会议题录(英国曼彻斯特大学理工学院1991年3月26-27日)SiCw/6061Al复合材料冲击破坏行为SiCw/Al复合材料滑动磨损的微观机制C/SiC复合材料的制备及性能研究复合材料胶粘剂固化反应及工艺参数的研究纤维长径比对环氧复合材料动态力学性能的影响过渡区应力集中对复合材料强度试验准确度的影响复合材料层板圆形分层的屈曲复合材料层板+θ/-θ层间断裂韧性研究短纤维复合材料刚度特性的有限元随机能量法预报基质发光材料Na_5Eu(MoO_4)_4和NaEu(MoO_4)_2的制备和发光玻璃钢杆的纵向波速及材料的内阻尼实验研究绘画材料的发展有关SiC材料的生产实践芒果套袋材料筛选世界先进的切削刀具材料指南——碳氮化物、陶瓷、PCD和PCBN(一)新型密封材料B-PVC防水卷材铁路工程建设材料预算价格(一九八八年度)勘误表关于补充《铁路工程建设材料预算价格》材料项目的通知介绍招标中处理材料价差的一种方法 试行核定料差百分率的作法耐高温碳—石墨密封材料的研究碳石墨材料高温氧化防护的研究粘合剂与金属氧化物/石墨复合材料气孔率的关系建立计算机多用户系统改善材料仓库管理一种新型隔声吸声材料航天逆变电源磁芯罩壳的材料选择与工艺设计某型导弹舱体材料分析倾斜功能材料的发展现状复合树脂补牙材料性能测试和应用对改性有机硅封装材料自熄性的研究“七五”期间国家皮革化工材料重大科技成果简介(续)材料表面条痕对铝深冲杯的减薄拉深加工性的影响金属基复合材料的韧性(上)铝-高聚物层压减振材料的研制磨料水射流切割脆性材料的实验研究蚕丝纤维织物是汽车、飞机的良好的内装饰材料用表面光压(SPV)法确定异型外延材料中的少子扩散长度混凝土变电架构用高分子材料修补和加固空间展开天线的结构工艺和材料浅谈材料力学课程改革土石坝松散体模型材料研究的新进展30CrMnSiNi2A材料瞬态应力应变曲线的数学描述甘蓝型油菜质不育材料微量花粉问题研究 1.微量花粉发生规律的观察“七五”攻关项目“用沸腾炉灰渣研制煤矿井下密闭充填材料”通过技术鉴定在p~+GaAs体单晶材料上进行的NEA活化实验复合材料内部脱粘的红外检测及理论分析工业企业材料核算的帐务处理方法——红字分离法纤维增强复合材料的损伤粘弹性本构方程一种新的气敏光纤传感材料TiO_2-V_2O_5系材料感湿特性与微结构的研究高级复合材料在未来桥梁建设工程中的应用聚合物材料的增强增韧及其评价新方法复合材料自动化成型和加工工艺在航天技术中的应用(续)复合材料结构的损伤与修补复合材料层合板的柱面弯曲耦合刚度系数CC材料在电视节能改造中的应用外贸进出口业务文件材料的收集与整理我国感光材料工业发展的特点、难点及对策复合材料选层板的非线性动力稳定性理论夹心复合材料宽带超声换能器的研制各向异性压电陶瓷材料位置灵敏原子探针在材料研究中的新应用光电子学与光电子产业专题系列介绍 超分子光化学与有机光电功能材料高温超导材料的抗磁比率采用计划价格进行材料核算的后进先出法和先进先出法幂硬化材料加载条件的确定及表达光电子集成电路材料制作工艺的进展考虑破坏时复合材料结构的分析真空断路器铬铜触头材料及其应用Cu-Cr触头材料添加第3种成分后的工频和高频真空电弧熄灭特性铝合金轴承材料档案材料上的曲霉菌及其危害复合材料固化应力模型新型非线性光学材料[Cd(POM)_2Br_2]的二次谐波效应与晶体结构的关系高Jc Ag-Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O超导材料含随机空穴材料的屈服行为YBa_2Cu_3O_(7-x)超导材料的(001)畴界和晶界“新型纺织材料PBT及其差别化纤维系列产品”在沪通过鉴定如何从提供的片断材料中摄取需要的信息?怎样进行相同类型材料的比较阅读?填充保温材料空心砌块的经济评价强化土地管理 加强部门协作 大力推进墙体材料革新和建筑节能工作明确任务 推动乡镇墙体材料革新光致变色存储材料研究高 T。超导材料的制备、结构性能与化学键LW化灌材料在大坝基础帷幕补强加固中的应用碳化硅增强铝基复合材料的超塑性《兵器材料科学与工程》1991年总目录(总第112～124期)Lanxide技术与Lanxide材料装甲材料不可压缩动力学效应及其应用第三届中国青年材料科学研讨会在大连召开碳纤维复合材料电火花加工(EDM)机理究研复合材料层压板疲劳特性的试验研究复合材料加筋板后屈曲强度工程分析方法探讨复合材料机翼的动强度研究复合材料层压板的安全系数与可靠度若干复合材料计算机程序评介复合材料飞机结构损伤容限和耐久性设计初探复合材料层压板稳态湿度场及应力场分析低速冲击下复合材料层板的损伤研究复合材料薄壁圆柱壳体的稳定性混杂纤维复合材料吸湿行为研究铸造碳纤维增强铝基复合材料铺层顺序对复合材料层合结构承载的影响复合材料旋翼桨叶的结构优化与振动控制复合材料盒段颤振特性试验研究干涉对复合材料叠层板螺栓连接疲劳强度的影响怎样组织综合材料的写作工作采用金刚石砂轮磨削高硬度非金属材料负成果文件材料也应归档干部档案材料分类新探复合材料圆锥壳体的外压稳定性等离子体源离子注入——一种材料表面改性的新技术第七届全国磁学及磁性材料会议简讯对材料科学发展的认识钛与铋系高温超导材料界面相互作用的X射线光电子能谱研究复合材料构件手动C扫描无损检测仪器的研制利用蛋白质笼制造纳米级材料铝电解槽惰性阴极材料的研究进展羟基磷灰石材料充填牙槽窝及颌骨囊肿术后骨腔的临床观察心包替代材料的动物实验研究Ni-Al-Mo复合材料的力学性能含金属间化合物的金属基复合材料的生产应用霍普金森压杆技术进行材料动态断裂韧性研究日本研制出新型非晶态光-磁记录材料SiC_w/Al复合材料尺寸稳定化工艺的研究利用SOI材料提高触觉传感阵列的性能用于制备SOI材料的RF-ZMR技术研究复变函数与数值法相结合计算复合材料层合板的应力场柠檬酸盐法合成钙钛矿型复合氧化物纳米固体材料LaFeO_3我厂应用国产耐磨涂层材料的情况题目——文章的名片——浅谈典型材料主标题的制作中小锅炉制造中的材料质量、检验标准、焊接等有关问题技术讨论会全国铸造材料设备仪器成果展览及技术转让会谈文件材料的再收集收集林业科技文件材料三法街道办事处文件材料的归档范围空间材料加工的商业利益关于材料已到无款付帐,月终如何进行会计处理的问题解答材料内部缺陷的红外检测一种可获正负图像的重氮感光材料氧化物超导材料的制备方法聚并苯导电高分子材料研究的进展金属有机化合物用于形成半导体材料方面的新进展防水材料的新秀——隔热镁水粉发展新型建材 推进墙体材料革新总结经验提高认识 运用系统工程方法 努力推进墙体材料革新和建筑节能工作石墨材料在出铝真空包内衬上的应用驻极体研究——电子材料和换能器领域的重要分支材料的热膨胀性质与屈服应力功能梯度材料评价方法的进展装甲材料的进展日本研制出耐腐蚀的铬-钽-钴磁记录材料化学灌浆材料及技术MBE GaAs/Si材料应力性质的研究某些生物和材料样品的质子活化分析浅谈完善公路养护单位材料的核算和管理汽车行业铸件凝固数值模拟——美国第18届汽车材料研讨会介绍高锰钢铸件用三元复合造型材料的研究刍议强化干部档案材料的管理将用于材料加工的苏联航天器低维材料与光电子学的发展无明胶重铬酸盐全息记录材料及实时特性日本东北大学金属材料研究所的科研特色国家教委举办全国《国际贸易》课程教学大纲教师讲习班 讲座材料之二 联合国国际贸易法委员会等机构近几年来的主要立法活动“妇好墓”玉器材料探源从省级卫生防疫站的调查材料探讨小型专业图书情报机构的体制改革电缆密封新型材料——JY-12密封腻子西德LSV34—7127环氧注射用涂层材料特性及应用无划伤长寿命无心夹具支点材料的研究硬脆材料钻孔加工技术的研究低压电器统一企业标准——材料部分审查会低压电器用发热电阻材料Co-Cr-Mo微孔材料对骨组织生化组成影响的研究Kevlar、BF-2及 GD414材料充电性能研究浅论提高氯镁质材料的性能光致各向异性材料中偏振全息图的分析一种新型的电光显示材料——PDLC功能高分子活性材料硫酸根离子选择电极的研制磁力轴承材料选择及磁力轴承电度表的结构设计中华医学会口腔科学会第二次口腔材料学术交流会在上海召开先天性心血管畸形节段分析——文献复习与130例尸检材料甲基纤维素作为粘稠物质手术材料的实验研究磁性材料在微特电机中应用技术与市场信息会议稀土超磁致伸缩材料的发展连铸用中高档耐火材料的研究开发和使用锻造用Al-Si系合金材料的特性和用途的开发(1)浅谈铝用碳素材料焙烧炉的发展方向钴对NdFeB永磁材料磁学性能和微观组织的影响第三代稀土永磁材料的发展现状镍对C/Cu复合材料界面特性影响的研究肝素化抗凝血材料的键合方式与肝素释放速率间的关系热塑性聚氨酯(TPU)和聚氯乙烯(PVC)共混材料的研制船用大型螺旋桨材料研究的进展(YBa_2Cu_3O_(7-y))_(1-x)Ag_x体材料的超导性质宾主型黑色液晶的配制及宾主材料对其性能的影响新型保温材料——远红外纤维用连续激光射线强化金属材料中的几个问题国内外建筑防水和材料的现状及发展趋势我国汽车材料发展的几点史实和车辆用材的某些考虑一种“新型不定形锆质耐火材料”有机硅材料在整形、美容上的应用和进展体外器官培养法评价四种高分子材料毒性新型植入生物材料的生物相容性高性能玻纤增强聚酰亚胺绝缘材料PP—EPDM—云母三元共混复合材料的研究复合材料的Ⅲ型动态断裂力学分析新型铅钙板栅合金材料的研究耐高温的多晶金刚石拉丝模材料西南两省酸雨对材料腐蚀的经济损失估算不同材料在高温碱液中的腐蚀行为高分子材料时-温等效性的研究——(Ⅰ)时-温等效理论的现状和非线性松弛活化能谱理论的提出连续碳纤维增强聚醚砜复合材料的形态与力学性能日本制成高导磁率磁记录材料兵器材料动态力学专业委员会成立大会暨学术研讨会在歙县召开材料韧性的评定材料的工程性能与材料选择高抗冲尼龙材料的新设计《宇航材料工艺》1990年总目录复合材料双向应力实验述评喷射沉积工艺与快速凝固材料小麦抗源材料对白粉病菌的抗性遗传分析退火对GD a-SiN_x∶H材料光电导的影响掺Si对Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O体材料的超导电性和微结构的影响两种材料组成空间的弹性力学基本解新技术领域中的硅酸盐材料用自凝牙托材料制作铸型标本的实验研究医用高分子纤维增强材料颅骨成形术二氧化硫的电化学氧化过程——Ⅰ.电极材料的影响稀土掺杂γ—Fe_2O_3气敏材料研究高压下ZnS荧光材料中锰与稀土的相互作用人体关节盘和二种人工关节盘材料的粘弹特性分析复合型断裂中K_1和K_3的耦合效应对材料断裂韧性的影响“普适发展判据"对热弹性材料的适用条件结构增韧材料在裂纹扩展中的韧度增值新颖温敏玻璃材料——实用型光纤温度传感器激光光声光谱术研究碳—碳基复合材料的密度分布光纤智能材料系统与结构的研究发展评述肌肉模拟材料热学参数测定YBa_2Cu_3O_(7-δ)高温超导材料微波表面阻抗的研究金属基高温超导体复合材料临界电流密度的估算超高压处理对Bi_()Pb_()SrCaCu_2O_y超导材料的影响第一届梯度功能材料国际研讨会召开两种抗氧化碳/碳复合材料的高温氧化行为烧蚀复合材料的热分析检测芳香族热塑性树脂基复合材料的力学性能材料学会第二届年会论文题目选新型材料及材料科学与技术的新进展红泥聚氯乙烯(RM-PVC)复合材料的形态结构与稳定性关系纳米固体材料的物理力学问题冷压状态方程计算的新方法和材料相图的研究激光与材料相互作用研究中的气体物理学聚乙烯自增强材料结构与性能的研究热致性液晶芳香族共聚酯增强材料的合成及加工用镀Cu-Fe碳纤维制备的铜基复合材料发展中的双马来酰亚胺型先进复合材料基体树脂国外航空材料与科技动态从第七届国际急冷材料会议看急冷技术的研究现状及发展趋势熔铸锆刚玉(AZS)耐火材料特性的异常现象抗菌剂温浸引种材料玉米枯萎菌消毒技术研究黑色覆盖材料在直接吸收式太阳能干燥器中作用的研究水力旋流器锥套材料磨损的试验研究上海纺研院研制成复合材料用隔离布碳石墨材料科技发展战略预测研究通过成果鉴定金属材料物理性能表面粗糙度对金属材料硬度测试数据的影响新型耐蚀材料和防护金属涂层粒子冲击下材料动态硬度的研究我国研制真空快淬非晶微晶材料取得重大突破——真空快淬炉在京研制成功柳州地区建筑材料放射性水平及其致居民剂量金属相变储热材料的量热研究对称角铺层复合材料层板在反平面变形情况下分层问题的解析—广义变分解法纤维增强复合材料层合板分层破坏的研究三种复合材料在低温下的断裂性质含有流动液体的复合材料管道的振动铸造高强度C/Al复合材料不同表面状态的芳纤增强环氧基复合材料固化过程的研究——固化行为、三T状态图及固化反应动力学分析HDPE导电复合材料的交流开关效应研究M_yM′_(1-y)FCl_xBr_(1-x):Sm~(2+)材料制备光谱性质和光谱烧孔延性材料层裂的数值模拟地下河连通试验的两种新型材料材料变形特性研究新成果在塑性力学中的应用涂敷型吸波材料电磁特性的预测粘弹性材料中的热量生成率函数及温度场控制方程新型磁胶根充材料的生物相容性评价——体外细胞毒性的研究云南墙体材料改革势在必行稀土在功能材料中的应用正常型与矮型肉种鸡杂交配套试验(矮型肉鸡的利用研究材料之三)中日两国学者聚会羊城探讨高分子科学与材料有机高分子绝热材料保温工程的火灾和预防几种铸铁材料副在油润滑条件下滑动磨损特性的研究考虑空穴多级形核的损伤材料内时本构关系普通力学实验室自制光测聚碳酸酯模型材料的可行方法正交异性复合材料单向板非弹性主方向的裂纹尖端应变与位移台湾粮食生产及储运信息——台大教授在天津财经学院的座谈材料用沥青制造碳素材料的方法碳纤维/铜基复合材料热膨胀行为的初步研究南开大学吸附分离功能高分子材料实验室用提高环境温度法测定材料高温导热系数大型合成氨厂开工加热炉盘管材料膨胀失效原因的分析提高材料利用率是节能的有效措施工业发达国家摩擦材料发展动态国外焊接材料的近况道路标志材料精细钢与金属材料的开发金属间化合物结构材料的研究开发现状和应用前景方波极谱法测定Pb、Sn基钎焊材料中的In玻璃钢/复合材料在拱桥补强工程中的应用新型双马来酰亚胺树脂的合成及其碳纤维复合材料性能的研究“七五”期间国家皮革化工材料重大科技成果简介九十年代皮革化工材料展望联帮德国工业标准——气门材料供货技术条件现代汉语书面辅助表达材料和手段浅说(一)锌基复合材料的激光表面处理齐翠珍和她的热收缩材料平行线法测量材料热物性的原理和方法关于连接器接触材料的试验与检测柔性石墨——值得推广的密封材料用非银盐感光材料制备彩虹片材料断口中的分形(英文)铁电材料电畴结构的扫描电镜成象复合材料结构的修理方法复合材料构件装配费用概观液态阻尼材料材料科学与工程在美国高分子材料用于文物复制的工艺与研究家蚕微粒子病母蛾抽样检验方法的研究 Ⅰ、适合于育种材料、保育品种的混合分检方法洛阳船舶材料研究所隆重召开第三届科技工作会议金属内耗及其测量在阻尼材料研究中的应用舰船材料应用研究及其“八五”展望水蓼——一种好的生物实验材料泡沫塑料材料的密度与其缓冲性能复合材料自动化成型和加工工艺在航天技术中的应用玻璃钢/复合材料桥的探讨及发展前景碳/环氧复合材料锥壳的研制复合材料汽车副簧两端的防磨设计C/SiC复合材料热性能及抗氧化性能的研究陶瓷人工关节材料的磨损特性高级沥青路面面层和基层材料的应用技术问题分析金刚石薄膜材料的应用与合成技术民间文学集成文件材料归档范围与整理CSF复合材料用于制作造纸烘缸旋转接头中国金属学会热能与热工学会第六届年会暨第二次不定形耐火材料应用专题学术会论文目录中国金属学会热能与热工学会第六届年会暨第二次不定形耐火材料应用专题学术会会议纪要50万t线材加热炉用耐火材料的生产铝蜂窝复合材料x、y方向低温有效热导率的测试与研究氧化铝短纤维增强ZL109铝合金复合材料的组织与性能的研究微波声学材料的性能声表面波器件用零温度系数基片材料硝酸盐热反应法制备Y-Ba-Cu-O系超导材料的反应条件与性能关系型壳耐火材料对无余量定向凝固叶片铸件质量的影响四氧化二氮与卫星贮箱材料的长期相容性研究生物压电陶瓷复活种植材料研究九十年代集成电路材料FR系列金属材料热变形防护润滑剂铸造铝硅合金及其含石墨的复合材料与GCr15钢干滑动摩擦时金属转移特性之研究高温用镶嵌型固体润滑材料的研制及其摩擦磨损性能的考察WC-Ni-PbO高温自润滑金属陶瓷材料的研究新型注浆材料——粘土水泥浆液小麦远缘杂种材料中_4、中_5的抗旱生理特性单原子层超晶格材料软氮化处理的铸铁材料的滑动磨损抗力书写材料对汉字形体、结构的影响一种蠕变模型材料的试验研究YBaCuO超导材料降温过程的声发射研究我国火电超临界机组的材料中央电大外国档案工作课程辅导材料日本企业档案室的新型材料——日本国立史料馆安泽秀一博士在第十一届国际档案大会上的报告复合氧化物C_2H_5OH敏感材料的研究不燃性保温材料应用于船舶冷藏系统混杂纤维复合材料的剪切特性(一)——夹芯结构中、大功率塑封晶体管采用丝状Pb-In-Ag合金作粘接材料硅上异质外延材料和器件的研究动向N—(4—硝基苯)—3—氨基—1—丙醇晶体材料的合成奇异函数在材料力学中的应用及其计算程序用液态金属制作金属基复合材料石棉摩阻材料摩擦性能测试及热影响规律在《建筑材料》授课

纳米材料技术作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。下面我给大家分享一些纳米材料与技术3000字论文， 希望能对大家有所帮助！纳米材料与技术3000字论文篇一：《试谈纳米复合材料技术发展及前景》 [摘要]纳米材料是指材料显微结构中至少有一相的一维尺度在100nm以内的材料。纳米材料由于平均粒径微小、表面原子多、比表面积大、表面能高，因而其性质显示出独特的小尺寸效应、表面效应等特性，具有许多常规材料不可能具有的性能。纳米材料由于其超凡的特性，引起了人们越来越广泛的关注,不少学者认为纳米材料将是21世纪最有前途的材料之一，纳米技术将成为21世纪的主导技术。 [关键词]高聚物纳米复合材料 一、 纳米材料的特性 当材料的尺寸进入纳米级，材料便会出现以下奇异的物理性能： 1、尺寸效应 当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或投射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光电、磁、热、力学等特性呈现出新的小尺寸效应。如当颗粒的粒径降到纳米级时，材料的磁性就会发生很大变化，如一般铁的矫顽力约为80A/m，而直径小于20nm的铁，其矫顽力却增加了1000倍。若将纳米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力学性能，甚至还可以赋予其新性能。 2、表面效应 一般随着微粒尺寸的减小，微粒中表面原子与原子总数之比将会增加，表面积也将会增大，从而引起材料性能的变化，这就是纳米粒子的表面效应。 纳米微粒尺寸d(nm) 包含总原子表面原子所占比例(%)103×1042044××1028013099从表1中可以看出，随着纳米粒子粒径的减小，表面原子所占比例急剧增加。由于表面原子数增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，很容易与 其它 原子结合。若将纳米粒子添加到高聚物中，这些具有不饱和性质的表面原子就很容易同高聚物分子链段发生物理化学作用。 3、量子隧道效应 微观粒子贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化，这称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。它的研究对基础研究及实际 应用，如导电、导磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意义。 二、高聚物/纳米复合材料的技术进展 对于高聚物/纳米复合材料的研究十分广泛，按纳米粒子种类的不同可把高聚物/纳米复合材料分为以下几类： 1、高聚物/粘土纳米复合材料 由于层状无机物在一定驱动力作用下能碎裂成纳米尺寸的结构微区，其片层间距一般为纳米级，它不仅可让聚合物嵌入夹层，形成“嵌入纳米复合材料”，还可使片层均匀分散于聚合物中形成“层离纳米复合材料”。其中粘土易与有机阳离子发生交换反应，具有的亲油性甚至可引入与聚合物发生反应的官能团来提高其粘结。其制备的技术有插层法和剥离法，插层法是预先对粘土片层间进行插层处理后，制成“嵌入纳米复合材料”，而剥离法则是采用一些手段对粘土片层直接进行剥离，形成“层离纳米复合材料”。 2、高聚物/刚性纳米粒子复合材料 用刚性纳米粒子对力学性能有一定脆性的聚合物增韧是改善其力学性能的另一种可行性 方法 。随着无机粒子微细化技术和粒子表面处理技术的 发展 ，特别是近年来纳米级无机粒子的出现，塑料的增韧彻底冲破了以往在塑料中加入橡胶类弹性体的做法。采用纳米刚性粒子填充不仅会使韧性、强度得到提高，而且其性价比也将是不能比拟的。 3、高聚物/碳纳米管复合材料 碳纳米管于1991年由 发现，其直径比碳纤维小数千倍，其主要用途之一是作为聚合物复合材料的增强材料。 碳纳米管的力学性能相当突出。现已测出碳纳米管的强度实验值为30-50GPa。尽管碳纳米管的强度高，脆性却不象碳纤维那样高。碳纤维在约1%变形时就会断裂，而碳纳米管要到约18%变形时才断裂。碳纳米管的层间剪切强度高达500MPa，比传统碳纤维增强环氧树脂复合材料高一个数量级。 在电性能方面，碳纳米管作聚合物的填料具有独特的优势。加入少量碳纳米管即可大幅度提高材料的导电性。与以往为提高导电性而向树脂中加入的碳黑相比，碳纳米管有高的长径比，因此其体积含量可比球状碳黑减少很多。同时，由于纳米管的本身长度极短而且柔曲性好，填入聚合物基体时不会断裂，因而能保持其高长径比。爱尔兰都柏林Trinity学院进行的研究表明，在塑料中含2%-3%的多壁碳纳米管使电导率提高了14个数量级，从10-12s/m提高到了102s/m。 三、前景与展望 在高聚物/纳米复合材料的研究中存在的主要问题是：高聚物与纳米材料的分散缺乏专业设备，用传统的设备往往不能使纳米粒子很好的分散，同时高聚物表面处理还不够理想。我国纳米材料研究起步虽晚但 发展 很快，对于有些方面的研究 工作与国外相比还处于较先进水平。如：漆宗能等对聚合物基粘土纳米复合材料的研究;黄锐等利用刚性粒子对聚合物改性的研究都在学术界很有影响;另外，四川大学高分子 科学 与工程国家重点实验室发明的磨盘法、超声波法制备聚合物基纳米复合材料也是一种很有前景的手段。尽管如此，在总体水平上我国与先进国家相比尚有一定差距。但无可否认，纳米材料由于独特的性能，使其在增强聚合物 应用中有着广泛的前景，纳米材料的应用对开发研究高性能聚合物复合材料有重大意义。特别是随着廉价纳米材料不断开发应用，粒子表面处理技术的不断进步，纳米材料增强、增韧聚合物机理的研究不断完善，纳米材料改性的聚合物将逐步向 工业 化方向发展，其应用前景会更加诱人。 参考 文献 ： [1] 李见主编.新型材料导论.北京：冶金工业出版社，1987. [2]都有为.第三期工程科技 论坛 ——‘纳米材料与技术’ 报告 会. [3]rohlich J，Kautz H，Thomann R[J].Polymer，2004，45(7)：2155-2164. 纳米材料与技术3000字论文篇二：《试论纳米技术在新型包装材料中的应用》 【摘 要】作为一门高新科学技术，纳米技术具有极大的价值和作用。进入20世纪90年代，纳米科学得到迅速的发展，产生了纳米材料学、纳米化工学、纳米机械学及纳米生物学等，由此产生的纳米技术产品也层出不穷，并开始涉及汽车行业。 【关键词】纳米技术 包装材料 1 纳米技术促进了汽车材料技术的发展 纳米技术可应用在汽车的任何部位，包括发动机、底盘、车身、内饰、车胎、传动系统、排气系统等。例如，在汽车车身部分，利用纳米技术可强化钢板结构，提高车体的碰撞安全性。另外，利用纳米涂料烤漆，可使车身外观色泽更为鲜亮、更耐蚀、耐磨。内装部分，利用纳米材料良好的吸附能力、杀菌能力、除臭能力使室内空气更加清洁、安全。在排气系统方面，利用纳米金属做为触媒，具有较高的转换效果。 由于纳米技术具有奇特功效，它在汽车上得到了广泛的应用，提升汽车性能的同时延长使用寿命。 2 现代汽车上的纳米材料 (1)纳米面漆。汽车面漆是对汽车质量的直观评价，它不但决定着汽车的美观与否，而且直接影响着汽车的市场竞争力。所以汽车面漆除要求具有高装饰性外，还要求有优良的耐久性，包括抵抗紫外线、水分、化学物质及酸雨的侵蚀和抗划痕的性能。纳米涂料可以满足上述要求。纳米颗粒分散在有机聚合物骨架中，作承受负载的填料，与骨架材料相互作用，有助于提高材料的韧性和其它机械性能。研究表明，将10%的纳米级TiO2粒子完全分散于树脂中，可提高其机械性能，尤其可使抗划痕性能大大提高，而且外观好，利于制造汽车面漆涂料;将改性纳米CaCO3以质量分数15%加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料的光泽、流平性、柔韧性及涂层硬度等。 纳米TiO2是一种抗紫外线辐射材料，加之其极微小颗粒的比表面积大，能在涂料干燥时很快形成网络结构，可同时增强涂料的强度、光洁度和抗老化性;以纳米高岭土作填料，制得的聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合材料不仅透明，而且吸收紫外线，同时也可提高热稳定性，适合于制造汽车面漆涂料。 (2)纳米塑料。纳米塑料可以改变传统塑料的特性，呈现出优异的物理性能：强度高，耐热性强，比重更小。随着汽车应用塑料数量越来越多，纳米塑料会普遍应用在汽车上。主要有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃烧时，超细的纳米材料颗粒能覆盖在被燃材料表面并生成一层均匀的碳化层，起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用，从而起到阻燃作用。 目前汽车设计要求规定，凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准，例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套，包裹线束的波纹管、胶管等，使用阻燃塑料比较容易达到要求。增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等，这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升，使塑料的物理性能得到明显改善。 抗紫外线老化塑料是将纳米级的TiO2、ZnO等无机抗紫外线粉体混炼填充到塑料基材中。这些填充粉体对紫外线具有极好的吸收能力和反射能力，因此这种塑料能够吸收和反射紫外线，比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上。据报道这类材料经过连续700小时热光照射后，其扩张强度损失仅为10%，如果作为暴露在外的车身塑料构件材料，能有效延长其使用寿命。抗菌塑料是将无机的纳米级抗菌剂利用纳米技术充分地分散于塑料制品中，可将附着在塑料上的细菌杀死或抑制生长。这些纳米级抗菌剂是以银、锌、铜等金属离子包裹纳米TiO2、CaCO3等制成，可以破坏细菌生长环境。据介绍无机纳米抗菌塑料加工简单，广谱抗菌，24小时接触杀菌率达90%，无副作用。 (3)纳米润滑剂。纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑油分子结构的纯石油产品，它不会对润滑油添加剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂和减磨剂等产品产生不良作用，只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个原子厚度的一层薄膜。由于这些微小烃类分子间的相互吸附作用，能够完全填充金属表面的微孔，最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦。与高级润滑油或固定添加剂相比，其极压可增加3倍-4倍，磨损面减小16倍。由于金属表面得到了保护，减小了磨损，使用寿命成倍增加。 另外，由于纳米粒子尺寸小，经过纳米技术处理的部分材料耐磨性是黄铜的27倍、钢铁的7倍。目前纳米陶瓷轴承已经应用在奔驰等高级轿车上，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长。 (4)纳米汽油。纳米汽油最大优点是节约能源和减少污染，目前已经开始研制。该技术是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂。它能对汽油品质进行改造，最大限度地促进汽油燃烧，使用时只要将微乳化剂以适当比例加入汽油便可。交通部汽车运输节能技术检测中心的专家经试验后认为，汽车在使用加入该微乳化剂的汽油后，可降低其油耗10%～20%，增加动力性能25%，并使尾气中的污染物(浮碳、碳氢化合物和氮氧化合物等)排放降低50%～80%。它还可以清除积碳，提高汽油的综合性能。更令人注意的是，纳米技术应用在燃料电池上，可以节省大量成本。因为纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力。根据实验结果，在室温常压下，约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放，故其能替代昂贵的超低温液氢储存装置。 (5)纳米橡胶。汽车中橡胶材料的应用以轮胎的用量最大。在轮胎橡胶的生产中，橡胶助剂大部分成粉体状，如炭黑、白炭黑等补强填充剂、促进剂、防老剂等。以粉体状物质而言，纳米化是现阶段橡胶的主要发展趋势。新一代纳米技术已成功运用其它纳米粒子作为助剂，而不再局限于使用炭黑或白炭黑，汽车中最大的改变即是，轮胎的颜色已不再仅限于黑色，而能有多样化的鲜艳色彩。另外无论在强度、耐磨性或抗老化等性能上，新的纳米轮胎均较传统轮胎都优异，例如轮胎侧面胶的抗裂痕性能将由10万次提高到50万次。 (6)纳米传感器。传感器是纳米技术应用的一个重要领域，随着纳米技术的进步，造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在社会生活的各个方面。半导体纳米材料做成的各种传感器，可灵敏地检测温度、湿度和大气成分的变化，这在汽车尾气和大气环境保护上已得到应用。纳米材料来制作汽车尾气传感器，可以对汽车尾气中的污染气体进行吸附与过滤，并对超标的尾气排放情况进行监控与报警，从而更好地提高汽车尾气的净化程度，降低汽车尾气的排放。我国纳米压力传感器的研制已获得成功，产品整体性能超过国外的超微传感器，缩小了我国在这一技术领域与世界先进国家存在的差距。有专家认为，到2020年，纳米传感器将成为主流。 (7)纳米电池。早在1991年被人类发现的碳纳米管韧性很高，导电性极强，兼具金属性和半导体性，强度比钢高100倍， 密度只有钢的1/6。我国科学家最近已经合成高质量的碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究一举跃入世界先进行列。此种新材料能储存和凝聚大量的氢气，并可做成燃料电池驱动汽车，储氢材料的发展还会给未来的交通工具带来新型的清洁能源。 结语 随着材料技术的发展，纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力，对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革，未来汽车技术的发展，有极大部分与纳米技术密切相关，纳米材料和纳米技术将会给汽车新能源、新材料、新零部件带来深远的影响。对于汽车制造商而言，纳米技术的有效运用，有效地促进技术升级、提升附加价值。相信在不久的将来，纳米技术必将在汽车的制造领域得到更广泛的应用。 参考文献 [1]肖永清.纳米技术在汽车上的应用[J].轻型汽车技术，. [2]潘钰娴，樊琳.纳米材料的研究和应用[J].苏州大学学报(工科版)，2002. [3]周李承，蒋易，周宜开，任恕，聂棱.光纤纳米生物传感器的现状及发展[J].传感器技术，2002，(1)：18～21 纳米材料与技术3000字论文篇三：《试谈纳米技术及纳米材料的应用》 摘要：本文主要论述了纳米材料的兴起、纳米材料及其性质表现、纳米材料的应用示例、纳米材料的前景展望，以供与大家交流。 关键词：纳米材料;应用;前景展望 1.纳米技术引起纳米材料的兴起 1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。80年代初，德国科学家成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后，纳米材料的研究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能，使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的 热点 。1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。 2.纳米材料及其性质表现 纳米材料 纳米(nm)是长度单位，1纳米是10-9米(十亿分之一米)，对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级;对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。 纳米材料的特殊性质 纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。 3.纳米材料的应用示例 目前纳米材料主要用于下列方面： 高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料 纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和;喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末;再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂，可以抑制烧结过程中的晶粒长大。 纳米结构软磁材料 Finemet族合金已经由日本的Hitachi Special Metals，德国的Vacuumschmelze GmbH和法国的 Imply等公司推向市场，已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的 Alps Electric Co.一直在开发Nanoperm族合金，该公司与用户合作，不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。 电沉积纳米晶Ni 电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份，电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布，表现为Hall-Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为 EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍，延伸率为15%。晶间开裂抗力大为改善。 基纳米复合材料 Al基纳米复合材料以其超高强度(可达到)为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土(如Y、Ce)和过渡族金属(如 Fe、Ni)。通常必须用快速凝固技术(直接淬火或由初始非晶态通火)获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化(导致拉神状态下的塑性不稳定性)。这类纳米材料(或非晶)可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100～200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为～1GPa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为Gigas TM。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑性行为：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500%。 4.纳米材料的前景趋向 经过我国材料技术人员多年对纳米技术的研究探索，现在科学家已经能够在实验室操纵单个原子，纳米技术有了飞跃式的发展。纳米技术的应用研究正在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪4大领域高速发展。可以预测：不久的将来纳米金属氧化物半导体场效应管、平面显示用发光纳米粒子与纳米复合物、纳米光子晶体将应运而生;用于集成电路的单电子晶体管、记忆及逻辑元件、分子化学组装计算机将投入应用;分子、原子簇的控制和自组装、量子逻辑器件、分子电子器件、纳米机器人、集成生物化学传感器等将被研究制造出来。 近年来还有一些引人注目的发展趋势新动向，如：(1)纳米组装体系蓝绿光的研究出现新的苗头;(2)巨电导的发现;(3)颗粒膜巨磁电阻尚有潜力;(4)纳米组装体系设计和制造有新进展。