有机高分子材料特点篇1

1.1授课内容强调基础性高分子材料与机械类学生通常接触到的金属材料在结构、性能、制备工艺等方面有很大的区别。向机械类学生讲授高分子材料，主要目的是让他们对高分子材料有最基本的了解。在短短4学时内，不可能也没必要将高分子材料相关的全部内容压缩讲授。这就决定了机械工程材料课程中高分子材料部分必须侧重于基础性知识，对于理论性、专业性太强的知识点必须舍弃。基础性内容应当包括高分子材料的基本概念、分类、结构特点及常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡胶及工程纤维)的基本力学性能。

1.2授课目标偏向工程性高分子材料不仅可作为结构材料使用，也可以作为功能材料使用。对于非材料类专业的学生，特别是机械类专业的学生，更关心材料的力学性能和应用范围。因此，在课程内容的安排上，应以与机械工程有关的机械性能为主，给出常用工程高分子材料的基本力学性能指标及适用领域。

1.3授课过程重视学生的先修知识大多数高校的机械工程材料课程以金属材料为主线，在学习高分子材料之前，学生对金属材料已经有基本了解。高分子材料与金属材料之间存在较大差异，例如：高分子材料的聚集态结构以非晶结构为主，而金属材料则以晶体结构为主；许多高分子材料，特别是橡胶类的高分子材料具有金属材料所不具备的优良弹性等。学生先修知识的习惯思维在他们学习高分子材料时可能会引起冲突，因此在授课时必须对金属材料与高分子材料的差异予以考虑。采用与金属材料对比的方法学习高分子材料，有利于帮助学生澄清概念，更好地掌握高分子材料的知识。

1.4教学方式应具有高效性高分子材料课程涉及的概念繁多，容易混淆，对于机械类学生而言比较抽象，难以理解。在短短的4学时内，要想让学生尽可能多的掌握高分子材料的相关基本概念，必须摒弃照本宣科或一味讲授的教学方式。通过高效的教学方式，充分调动学生的积极性、主动性，引导学生思考，方能达到理想的教学效果。

1.5提供扩展知识的参考书由于高分子材料的性能、结构、制备工艺以及表征与金属材料和陶瓷材料完全不同，而且目前在机械工程材料中高分子材料部分比例很少。为解决这一矛盾，在章节后面列出了比较系统的高分子材料性能、内容、结构、制备工艺以及表征方面的书籍，以供学生参考。

2高分子材料教学改革

根据以上原则，我们在2013年度的授课过程中对高分子材料的讲授进行了调整，具体如下：(1)授课内容及学时安排：高分子材料的基本概念(高分子、单体、链节，0.5学时)，高分子材料的分类方法(按用途分类，按热行为分类，按反应类型分类，按主链结构分类，0.5学时)，高分子材料基本结构(简单介绍近程结构、远程结构、聚集态结构的概念，0.5学时)及物理状态(玻璃态、高弹态和粘流态，0.5学时)，典型工程塑料的力学性能和应用(1学时)，典型合成橡胶的力学性能和应用(1学时)。(2)重点讲授常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡胶及工程纤维)的基本力学性能及典型工程高分子材料的适用领域。(3)授课过程中通过列表等方式将高分子材料的相关内容与金属材料进行对比，一方面避免概念混淆，另一方面突出高分子材料与金属材料的不同之处。(4)采用启发式教学模式，通过设问、模拟实验、举例、探究等方法引导学生思考；在多媒体课件中，采用丰富的图片、动画激发学生学习的积极性和主动性。

3结束语

有机高分子材料特点篇2

关键词：半导体，超晶格，集成电路，电子器件

1.半导体材料的概念与特性

当今，以半导体材料为芯片的各种产品普遍进入人们的生活，如电视机，电子计算机，电子表，半导体收音机等都已经成为我们日常所不可缺少的家用电器。半导体材料为什么在今天拥有如此巨大的作用，这需要我们从了解半导体材料的概念和特性开始。

半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质，在某些情形下具有导体的性质。半导体材料广泛的应用源于它们独特的性质。首先，一般的半导体材料的电导率随温度的升高迅速增大，各种热敏电阻的开发就是利用了这个特性；其次，杂质参入对半导体的性质起着决定性的作用，它们可使半导体的特性多样化，使得PN结形成，进而制作出各种二极管和三极管；再次，半导体的电学性质会因光照引起变化，光敏电阻随之诞生；一些半导体具有较强的温差效应，可以利用它制作半导体制冷器等；半导体基片可以实现元器件集中制作在一个芯片上，于是产生了各种规模的集成电路。这种种特性使得半导体获得各种各样的用途，在科技的发展和人们的生活中都起到十分重要的作用。

2.半导体材料的发展历程

半导体材料从发现到发展，从使用到创新，也拥有着一段长久的历史。在20世纪初期，就曾出现过点接触矿石检波器。1930年，氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用，使半导体材料开始受到重视。1947年锗点接触三极管制成，成为半导体的研究得到重大突破。50年代末，薄膜生长技术的开发和集成电路的发明，使得微电子技术得到进一步发展。60年代，砷化镓材料制成半导体激光器，固溶体半导体材料在红外线方面的研究发展，半导体材料的应用得到扩展。1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研究成功，使得半导体器件的设计与制造从杂志工程”发展到能带工程”，将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。90年代以来随着移动通信技术的飞速发展，砷化镓和磷化铟等半导体材料得成为焦点，用于制作高速、高频、大功率及发光电子器件等；近些年，新型半导体材料的研究得到突破，以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出其超强优越性，被称为IT产业新的发动机。

3.各类半导体材料的介绍与应用

半导体材料多种多样，要对其进一步的学习，我们需要从不同的类别来认识和探究。通常半导体材料分为：元素半导体、化合物半导体、固溶体半导体、非晶半导体、有机半导体、超晶格半导体材料。不同的半导体材料拥有着独自的特点，在它们适用的领域都起到重要的作用。

3.1元素半导体材料

元素半导体材料是指由单一元素构成的具有半导体性质的材料，分布于元素周期表三至五族元素之中，以硅和锗为典型。硅在在地壳中的含量较为丰富，约占25%，仅次于氧气。硅在当前的应用相当广泛，它不仅是半导体集成电路、半导体器件和硅太阳能电池的基础材料，而且用半导体制作的电子器件和产品已经大范围的进入到人们的生活，人们的家用电器中所用到的电子器件80%以上元件都离不开硅材料。锗是稀有元素，地壳中的含量较少，由于锗的特有性质，使得它的应用主要集中于制作各种二极管，三极管等。而以锗制作的其他器件如探测器，也具备着许多的优点，广泛的应用于多个领域。

3.2化合物半导体材料

通常所说的化合物半导体多指晶态无机化合物半导体，即是指由两种或两种以上元素确定的原子配比形成的化合物，并具有确定的禁带宽度和能带结构的半导体性质。化合物半导体材料种类繁多，按元素在元素周期表族来分类，分为三五族（如砷化镓、磷化铟等），二六族（如硒化锌），四四族（如碳化硅）等。如今化合物半导体材料已经在太阳能电池、光电器件、超高速器件、微波等领域占据重要的位置，且不同种类具有不同的性质，也得到不同的应用。。

3.3固溶体半导体材料

固溶体半导体材料是某些元素半导体或者化合物半导体相互溶解而形成的一种具有半导体性质的固态溶液材料，又称为混晶体半导体或者合金半导体。随着每种成分在固溶体中所占百分比（X值）在一定范围内连续地改变，固溶体半导体材料的各种性质（尤其是禁带宽度）将会连续地改变，但这种变化不会引起原来半导体材料的晶格发生变化.利用固溶体半导体这种特性可以得到多种性能的材料。

3.4非晶半导体材料

非晶半导体材料是具有半导体特性的非晶体组成的材料，如α-硅、α-锗、α-砷化镓、α-硫化砷、α-硒等。。这类材料，原子排列短程有序，长程无序，又称无定形半导体，部分称作玻璃半导体。非晶半导体按键合力的性质分为共价键非晶半导体和离子键非晶半导体两类，可用液相快冷方法和真空蒸发或溅射的方法制备。在工业上，非晶半导体材料主要用于制备像传感器、太阳能电池薄膜晶体管等非晶半导体器件。

3.5有机半导体材料

有机半导体是导电能力介于金属和绝缘体之间，具有热激活电导率且电导率在10-10～100S·cm的负一次方范围内的有机物，如萘蒽、聚丙烯和聚二乙烯苯以及碱金属和蒽的络合物等.其中聚丙烯腈等有机高分子半导体又称塑料半导体。有机半导体可分为有机物、聚合物和给体-受体络合物三类。相比于硅电子产品，有机半导体芯片等产品的生产能力较差，但是拥有加工处理更方便、结实耐用、成本低廉的独特优点。目前，有机半导体材料及器件已广泛应用于手机，笔记本电脑，数码相机，有机太阳能电池等方面。

3.6超晶格微结构半导体材料

超晶格微结构半导体材料是指按所需特性设计的能带结构，用分子束外延或金属有机化学气相沉积等超薄层生产技术制造出来的具有各种特异性能的超薄膜多层结构材料。由于载流子在超晶格微结构半导体中的特殊运动，使得其出现许多新的物理特性并以此开发了新一代半导体技术。。当前，对超晶格微结构半导体材料的研究和应用依然在研究之中，它的发展将不断推动许多领域的提高和进步。

4.半导体材料的发展方向

随着信息技术的快速发展和各种电子器件、产品等要求不断的提高，半导体材料在未来的发展中依然起着重要的作用。在经过以Si、GaAs为代表的第一代、第二代半导体材料发展历程后，第三代半导体材料的成为了当前的研究热点。我们应当在兼顾第一代和第二代半导体发展的同时，加速发展第三代半导体材料。目前的半导体材料整体朝着高完整性、高均匀性、大尺寸、薄膜化、集成化、多功能化方向迈进。随着微电子时代向光电子时代逐渐过渡，我们需要进一步提高半导体技术和产业的研究，开创出半导体材料的新领域。相信不久的将来，通过各种半导体材料的不断探究和应用，我们的科技、产品、生活等方面定能得到巨大的提高和发展！

参考文献

[1]沈能珏,孙同年,余声明,张臣.现代电子材料技术.信息装备的基石[M].北京：国防工业出版社,2002.

[2]靳晓宇.半导体材料的应用与发展研究[J].大众商务,2009,(102).

[3]彭杰.浅析几种半导体材料的应用与发展[J].硅谷,2008,(10).

[4]半导体技术天地.http://www.2ic.cn/html/bbs.html.

有机高分子材料特点篇3

论文摘要：本文介绍了纳米技术、纳米材料的基本概念、原理、特征和各种纳米材料在涂料领域的应用；阐述了纳米材料在应用中所存在的技术问题，以及纳米技术在涂料领域的发展前景。

1纳米技术及纳米材料

1.1纳米技术

纳米技术是20世纪80年代末诞生且正在崛起的新技术，主要是在0.1-100nm尺度范围内，研究物质组成的体系中电子、原子和分子运动规律与相互作用，其研究目的是按人的意志直接操纵电子、原子或分子，研制出人们所希望的、具有特定功能的材料和制品。纳米科技将成为21世纪科学技术发展的主流，它不仅是信息技术、生物技术等新兴领域发展的推动力，而且因其具有独特的物理、化学、生物特性为涂料等领域的发展提供了新的机遇。

1.2纳米材料

纳米材料主要由纳米晶粒和晶粒界面两部分组成，其晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组成后有大量的界面（6×1025m3/10nm晶粒尺寸），晶界原子达15%～50%，且原子排列互不相同，界面周围的晶格原子结构互不相关，使得纳米材料成为介于晶态与非晶态之间的一种新的结构状态[1]。狭义上，纳米材料是指粒径在0.1-100nm范围内的或具有特殊物理化学性能的材料。广义上，纳米材料是指在三维空间中至少有一维长度在0.1-100nm范围内的或具有纳米结构的材料。按化学组成可分为:纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷、纳米玻璃、纳米高分子和纳米复合材料等。由于纳米材料具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和一些奇异的光、电、磁等性能，将其用于涂料中后，除了可以改性传统涂料外，更为重要的是可以制备各种功能涂料，如具有抗辐射、耐老化、抗菌杀菌、隐身等特殊功能的涂料。

2纳米材料在涂料领域中的应用

现阶段纳米材料在涂料中的应用主要为两种情况[2]：（1）纳米材料经特殊处理后，添加到传统涂料中分散后制成的纳米复合涂料（Nanocompositecoating），使涂料的各项指标均得到了显著的提高。将纳米离子用于涂料中所得到的一类具有抗辐射、耐老化、具有某些特殊功能的涂料称为纳米复合涂料。（2）完全由纳米粒子和有机膜材料形成的纳米涂层材料，通常所说的纳米涂料均为有机纳米复合涂料。目前，用于涂料的纳米粒子主要是某些金属氧化物（如TiO2、Fe2O2、ZnO等）、纳米金属粉末（如纳米Al、Co、Ti、Cr、Nd等）、无机盐类（CaCO3）和层状硅酸盐（如一堆的纳米级粘土）[3]。

2.1纳米TiO2在涂料中的应用

2.1.1随角异色效应

由于纳米二氧化钛晶体的粒径大约是普通钛白粉的1/10，远远低于可见光的波长，本身具有透明性，又对可见光具有一定程度的遮盖，透射光在铝粉表面反射与在纳米二氧化钛表面反射产生了不同的视觉效果。到1991年，全世界已有11种含超细二氧化钛的金属闪光漆。目前，福特、克莱斯乐、丰田、马自达等许多著名的汽车制造公司都已使用含有超细二氧化钛的金属闪光漆[4]。

2.1.2抗老化性能

提高材料抗老化性能的传统方法是添加有机紫外线吸收剂，纳米TiO2粒子是一种稳定的、无毒的紫外光吸收剂。因为用作涂料基料的高分子树脂受到太阳中紫外线的长期照射会导致分子链的降解，影响涂膜的物理性能，因此若能屏蔽太阳光中的紫外线，就可大幅提高漆膜的耐老化性能。郭刚[5]等研究发现利用金红石型纳米TiO2优异的紫外线屏蔽性能改性传统耐候型聚酯——TGIC粉末涂料可以大幅度地提高其耐老化性能。

2.1.3抗菌杀毒

纳米TiO2有抗菌杀毒作用，用于涂料是涂料发展中的一个重大成就。纳米二氧化钛具有高的光催化性，在紫外光的照射下能分解出自由移动的带负电的电子e-和带正电的空穴h+形成电子——空穴对，该电子——空穴对能与空气中的氧和H2O发生作用，通过一系列化学反应形成原子氧（O）氢氧自由基（OH），这种原子氧和氢氧自由基具有很高的化学活性，能与细菌中的有机物反应生成二氧化碳和水，从而达到杀灭细菌的作用。[6]

纳米TiO2的抗菌杀毒作用已成为国内外关注的焦点。日本已有不少企业开发出纳米TiO2光催化涂料并实现了商业化生产。目前，由于国内对于纳米TiO2的研究大多还处于实验阶段，在涂料性能的提高和完善方面还有大量的工作要做，因此，对纳米涂料的研究要不断深入，以提高我国涂料的工业水平，推动纳米涂料的发展和应用。

2.2纳米SiO2在涂料中的应用

纳米SiO2具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且还提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不变。在建筑内外墙涂料中，若添加纳米SiO2，可明显改善涂料的开罐效果，涂料不分层，具有触变性、防流挂、施工性能良好等优点，尤其是抗沾污性能大大提高，具有优良的自清洁能力和附着力。纳米SiO2还可与有机颜料配用，可获得光致变色涂料。

欲使纳米SiO2材料在涂料中真正地得到广泛应用，须解决纳米SiO2在涂料中的分散稳定性问题。通常的做法是加入表面活性剂包裹微粒或反絮凝剂形成双电层的措施。同时在分散时可配合使用超声波分散。

2.3纳米ZnO在涂料中的应用

纳米ZnO等由于质量轻、厚度薄、颜色浅、吸波能力强等优点而成为吸波涂料研究的热点之一。在阳光的照射下纳米ZnO在水和空气中具有极强的化学活性，能与多种有机物发生氧化反应（包括细菌中的有机物），从而把大多数细菌和病毒杀死。ZnO也具有良好的紫外线屏蔽作用，粒径60nm的ZnO对波长300-400nm的紫外线有良好的吸收和散射作用，因此可以作为涂料的抗老化添加剂。日本已经开发出用树脂包覆的片状ZnO紫外线屏蔽剂[7]。在涂料中添加纳米ZnO可改善它的抗氧化性能，使其具有抗菌性能。

2.4纳米氧化铁在涂料中的应用

纳米氧化铁作为颜料无毒无味，具有很好的耐温、耐侯、耐酸、耐碱以及高彩度、高着色力、高透明度和强烈吸收紫外光的优良性能，可广泛用于高档汽车涂料、建筑涂料、防腐涂料、粉末涂料，是较好的环保涂料。紫外线分解木材中的木质素而破坏细胞结构导致木材老化，纳米氧化铁颜料分散于涂层中，由于颗粒直径小不会散射光线、涂层成透明状态且吸收紫外线辐射，起到保护木材的作用。左美祥[8]等研究发现:在树脂中掺入纳米级的TiO2（白色）、Cr2O3（绿色）、Fe2O3（褐色）、ZnO等具有半导体性质的粉体，会产生良好的静电屏蔽性能。日本松下电器公司研究所据此成功开发了适用于电器外壳的树脂基纳米氧化物复合的静电屏蔽涂料。与传统的树脂基碳黑复合的涂料相比，树脂基纳米氧化物复合涂料具有更为优异的静电屏蔽性能，而且后者在颜色选择方面也更为灵活。用纳米级Fe3O4与树脂复合制成了磁性涂料，目前这方面的制备工艺已有所突破而进入产业化阶段。

2.5纳米CaCO3在涂料中的应用

纳米CaCO3作为颜料填充剂，具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点，随着纳米碳酸钙的粒子微细化，填料粒表面的原子数目占整个总原子数目的比例增大，使粒子表面的电子结构和晶体结构都发生变化，到了纳米级水平。填料粒子将成为有限个原子的集合体，表现出常规粒子所没有的表面效应和小尺寸效应，使纳米材料具有一系列优良的理化性能。它添加到涂料胶乳中，加强了透明性、触变性和流平性。触变性是纳米CaCO3改善胶乳涂料各项性能的主要因素。同时能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和防热老化的目的和增加涂料的隔热性。

杜振霞[9]等研究表明:在纳米CaCO3改性的涂料中，如果CaCO3固相体积分数达到20%时，涂料的粘度曲线存在低剪切稀化幂律特征区和高剪切牛顿两个区域，而且有明显的触变性。当乳胶漆聚合物乳液的粒径为10-100nm，表面张力非常低，有极好的流平性、流变性、润湿性与渗透性，表现超常规的特性。

2.6其它新型纳米涂料

纳米隐身涂料（雷达波吸收涂料）系指能有效地吸收入射雷达波并使其散射衰减的一类功能涂料。当将纳米级的羧基铁粉、镍粉、铁氧体粉末改性的有机涂料涂到飞机、导弹、军舰等武器装备上，可使这些装备具有隐身性能，使它们在很宽的频率范围内可以逃避雷达的侦察，同时也有红外隐身作用。美国研制的超细石墨纳米吸波涂料，对雷达波的吸收率大于99%，其他金属超细粉末如Al，Co，Ti，Cr，Nd，Mo等，也具有很好的潜力。法国研制出一种宽频微波吸收涂层，这种吸收涂层由粘结剂和纳米材料、填充材料组成，具有很好的磁导率，在50MHz-50GHz范围内具有良好的吸波性能。我国也有相关的研究，如不同粒径的Fe3O4在1-1000MHz频率范围对电磁波具有吸收性能，随着频率的增加，纳米Fe3O4吸收能效增加，且纳米粒径越小，吸收效能越高。

3纳米涂料研究中存在的技术问题

首先是纳米材料在涂料中的稳定分散问题。由于纳米粒子比表面积和表面张力都很大，容易吸附而发生团聚，在溶液中将其有效地分散成纳米级粒子是非常困难的。寻找合适的分散剂来分散纳米材料，并采用合适的稳定剂将良好分散的纳米材料粒径稳定在纳米级，是纳米技术在涂料改性中获得广泛应用必须解决的最关键问题。其次，纳米材料加入量的适度问题。一般而言，纳米材料的用量与涂料性能变化之间的关系曲线近似于抛物线，开始时随着纳米材料添加量的增加，涂料性能大幅度提高，到一定值后，涂料性能增幅趋缓，最后达到峰值：之后，随着纳米材料添加量的进一步增加，涂料的性能反而呈迅速下降的趋势，同时也增加了成本。因此，做好对比试验，选好纳米材料添加量也十分关键。最后，必须开展纳米涂料施工工艺的研究。纳米涂料就本身而言只是一个半成品，只有施工完毕后才真正成为最终产品，而现实情况是人们大都将注意力集中在纳米涂料产品本身，而忽略了施工工艺的研究，致使纳米涂料无法达到其应有的效果。

4纳米技术在涂料领域的应用展望

今后纳米涂料的发展主要将体现在以下几个方面:（1）新的纳米原材料的开发和商品化。即根据不同材料的物理化学性能，开发研制出新纳米改性材料，使之具有更多更新的功能。（2）研究纳米材料在涂料中的分散和稳定性。即探索纳米材料颗粒与涂料间的相互作用和混合机理，并根据纳米粉体在涂料中分散成纳米级和保持分散稳定性的原理，开发新的表面改性剂和稳定剂，以提高纳米材料在涂料中的改性效果。（3）加强纳米材料表征方法和测试技术的研究。即为了能更好地利用纳米材料的特殊性能，必须研究新的测试手段对纳米材料进行研究，并将传统纳米材料的测试方法进一步完善和标准化。降低成本，并逐渐实现纳米技术的工业化、商品化，从而改变我国高档、高性能涂料大量依赖进口的状况，是将来的研究重点。

参考文献

[1]Gleiter.H，Onthestructureofgrainboundariesinmetals[J].MaterialsScienceandEngineering，1982，（52）:91-102.

[2]卞明哲.纳米材料在建筑涂料中的应用[J].江苏建材，2001，（4）:11-12.

[3]柯昌美，汪厚植.纳米复合涂料的制备[J].涂料工业，2003，33（3）:14.

[4]张浦，郑典模，梁志鸿.纳米TiO2应用于涂料的研究进展[J].江西化工，2002，（4）:20-22.

[5]郭刚，汪斌华，黄婉霞.纳米TiO2的紫外光学特性及在粉末涂料抗老化改性中的应用[J].四川大学学报，2004，36（5）:54-61.

[6]MaryeAnneFox，MariaT，Dulay.Heterogeneousphototocatalys[J].ChemRev，1993，（93）:341-357.

[7]P.Stamatakis.OptionalParticlesSizeofTitaniumDioxideandZincOxideforAttentionofUltravioletRadiation[J].JCT，1990，62（789）:95.

[8]左美祥，黄志杰，张玉敏.纳米在涂料中的分散及改性作用[J].应用基础，2001，（29）:1-3.

有机高分子材料特点篇4

关键词：纳米材料；制备方法

1、纳米材料

纳米技术诞生于20世纪80年代末，是现代纳米科学和纳米技术相结合的产物。纳米技术是指在纳米尺寸范围内研究物质的组成，通过直接操纵和安排原子、分子而创造新物质。纳米科技的最终目标是直接以原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的新颖的物理、化学和生物特性制造出具有特定功能的产品，例如将电子器件体积极度缩小至纳米甚至单分子。纳米科技的诞生使人类改造自然的能力直接延伸到分子和原子，将全面开发物质潜在的信息和结构能力，使单位体积物质储存和处理信息的能力提高百万倍以上。纳米材料，从广义上讲，就是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度（1-100nm）范围内的材料或者是由他们作为基本单元组装而成的结构材料。按维数，可以分为三类：如果空间三维尺度均在纳米尺度，则为零维；如果空间中有二维尺度处于纳米尺度，则为一维；如果空间中只有一维处于纳米尺度，则为二维。纳米材料是纳米科技发展的重要基础，纳米材料结构的特殊性决定了纳米材料出现许多不同于传统材料的独特性能，进一步优化了材料的电学、热学及光学性能。

2、纳米材料制备

对纳米材料的制备方法目前主要有三种分类方法。第一种是根据制备原料状态分为固体法、液体法及气体法。第二种按反应物状态分干法和湿法。第三种为物理法、化学法和综合法。现今采用第三种分类方法较多。它又分为（i）化学法，分为水热法、水解法、熔融法等；（ii）物理法，分为蒸气冷凝法、爆炸法、电火花法、离子溅射法、机械研磨法、低温等离子体法等；（iii）综合法，分为等离子加强化学沉积法（PECVD）、激光诱导化学沉积（LICVD）等方法。

近年来虽然有关制备方法报导较多，但能够实用化批量生产的方法则很少。纳米材料的制备，某些方法颇具特色，但为减少篇幅，这里将以表1形式给出某些制备方法。下面对制备纳米材料具有某些特色的制备方法予以重点而详细的介绍。

2.1激光气相合成法

本世纪八十年代初由美国Haggery等人首先提出。目前用该法已合成出一批具有颗粒粒径小、不团聚、粒径尺寸分布窄等优点的超细粉，产率高，是一种可行的方法，具有工业化应用前景。如以C2H4作光敏剂，Ti（i-OC3H7）4/O2为原料，以CW-CO2激光为热解光源，在连续流动反应池中制备TiO2超微粒子。激光能量密度对纳米粒子制备影响的研究表明，在大气中用激光束直接加热Zn靶制备ZnO纳米粉，不同的激光能量密度可制备出形状结构不同的纳米粉。通常情况下，颗粒相互粘连为链状，条件合适时可得弥散状粉粒，而高能量密度激光加热可获得晶须结构粉粒。激光气相合成超细粉已成为世界各国关注的高新技术领域。

2.2冷冻干燥法

本法可较好地消除粉料干燥过程中的团聚现象。由于含水物料在结冰时可使固相颗粒保持在水中时的均匀状态。升华时，由于没有水的表面张力作用，固相颗粒之间不会过分靠近，从而避免了团聚产生。目前该法已制备出MgO-ZrO2及BaPb1-xBixO3超微粒子。

2.3机械合金化技术

该方法通过机械驱动力作用下非平衡相的形成和转变使粉末的组织结构逐步细化，达到不同组元原子互相渗入和扩散目的，发生反应。本法能够获得常规方法难以获得的非晶合金、金属间化合物、超饱和固溶体等材料，为纳米材料的制备提供了新途径。目前，机械合金化法应用范围还限于制备纳米金属和纳米合金材料领域，如已报导的有Al-Fe、A-Si3N4、Fe-B等合金纳米材料的制备。机械合金化法应适当控制球磨条件，控制O2含量，由于空气中氧存在易使产物形成多相体。

2.4高温气相裂解法

该法是由气相化学反应、表面反应、均相成核、非均相成核、凝并以及聚集或熔合六个部分组成。各基元步骤的相对重要性决定了产物粒子性能的差异。本法生产的TiO2超细粒子具有以下特点：粒度细、化学活性高、粒子呈球形、单分散性好、凝聚粒子小、可见光透过性好以及吸收紫外线以外的光能力强。因此本法生产的超微粒子（如TiO2）具有广泛实用价值，由于本法能实现连续生产而具有广阔工业前景。

2.5超声化学方法

它是利用超声空化能量加速和控制化学反应，提高反应率，引发新的化学反应的一门新兴边缘交叉学科，研究声能量与物质间的一种独特的相互作用。由于超声空化，产生微观极热，热续期间又非常短，可产生非常的化学变化。它不同于传统的光化学、热化学和电化学过程。超声空化现象存在于液体中的微气核（空化核），在声场的作用下振动生长和崩溃闭合的动力学过程。在空泡崩溃闭合时，泡内的气体或蒸气被压缩而产生高温及局部高压并伴随着发光、冲击波。利用超声空化原理，恰好为化学反应创造了一个独特的条件。本法已用于生产无定形铁、非晶态铁。该法只需低超声功率（～100瓦）而每小时可产生克数量级的超微粒，性能价格相比是目前尚无它法能与之媲美的具有潜在应用前景的好方法。

2.6醇盐水解法

本法通过金属盐的水解制备超微粒子，由于金属醇盐仅与水反应，因此杂质被引入的可能性很小。醇盐水解最大特点是从物质的溶液中直接分离制造所需的超微粒子，这样可得到纯度高、粒径细、粒度分布范围窄的超微粉末，该法具有制备工艺简单、化学组成能精确控制、粉体的性能重复性好以及得率高（～100%）特点。目前已合成出TiO2、NdO、Nd（OH）2、ZrO2（<10nm）。本法存在主要问题是原料成本偏高，如能降低原料之成本，则将具有极强的生命力。

2.7沉淀转化法

该方法理论依据是根据难溶化合物溶度积不同，通过改变沉淀转化剂的浓度、转化温度以及借助于表面活性剂来控制颗粒生长和防止颗粒团聚来获得单分散超微粒子。该法具有设备简单、原料成本低、工艺流程短、操作方便、产率高等优点，已制备出NiO，CuO，ZnO，Co3O4，Ni（OH）2，Co（OH）2，La（OH）3等超微粒子。

2.8共沉淀法

化学共沉淀法是一种最经济的制备氧化物粉体的方法。但是，沉淀在洗涤过滤和干燥时易产生团聚现象，已制备出纳米级Fe3O4、ZrO2-Y2O3、ZrO2。

2.9水热合成法

有关水热合成法的发展及在材料制备中的应用已有报道，但水热合成法用于制备纳米超微粒子则是近几年的事。目前已有SnO2、BaTiO3、Ni、镧锶铁氧体合成的报道。本法具有原料易得、粉末粒度较小以及成本相对较低的优点。该法可能用于工业化生产。

2.10其它方法

报导的方法尚有相转移法、配位沉淀法、气相蒸发法、热解法、气相反应法、微波等粒子体化学气相沉积法、机械化学法等制备纳米粒子方法，篇幅之限，此处只简要提及，不作展开。

参考文献

[1]颜停婷，张登松，施利毅.纳米结构材料的制备及应用.上海大学学报（自然科学版），2011，17（4）：447-454

有机高分子材料特点篇5

关键词：新型聚合物稳定碎石基层工程应用

中图分类号：U416.214文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）12（a）-0038-05

长期以来，我国道路基础设施建设面临着资源占用与能源消耗日趋严重的形势，承受着石油沥青资源紧张、价格提高以及在材料生产与筑路施工中碳排放环境污染、耗能增加的压力，继续沿用传统的筑路材料与方法，已不适应可持续发展的建设理念。考虑到当前道路建设大规模发展的需求，以及筑路技术创新的迫切要求，有必要研究确定道路的合理结构形式、改进优化筑路材料以及修筑技术方法，通过技术进步与科技创新手段，实现社会与经济效益的显著提高。

以往的道路建设过程中，沥青、水泥、石灰、粉煤灰等传统筑路材料在生产、运输和使用过程中都会产生较大的温室气体（二氧化碳为主）排放；同时这些传统筑路材料的大规模利用又消耗了大量不可再生的自然资源，在开采、运输过程中也会对自然环境造成破坏。

另一方面，为满足日益增长的交通负载的需要，决定了我国长期来奉行“强基、薄面”的方针，由此水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定材料成为最普遍的基层结构，且将沥青路面的承重层定位在半刚性基层上，沥青面层只起到表面功能的作用。但是，我国半刚性基层沥青路面结构导致的技术缺陷十分突出。（1）大量横向裂缝是我国公路主要早期病害类型之一，半刚性基层反射裂缝往往造成三层沥青层整体开裂，为结构性损坏。（2）半刚性基层排水性能差，是产生路面水损坏的主要原因。（3）半刚性基层沥青路面在高温条件下混合料模量降低和重载交通作用时产生剪切破坏，也容易形成沥青混合料流动性车辙。（4）半刚性基层施工若经过冬季还会产生冻胀松散损坏。（5）半刚性基层沥青路面使用寿命短，且一旦损坏需从基层开始翻修，这种维修养护方案实施困难，无机料基层的再生利用也较麻烦。

为此，新型聚合物材料稳定基层沥青路面应用技术的提出，旨在通过道路建筑材料与道路结构与设施的改进，采用新材料、新结构、新工艺替代传统材料、结构和工艺的技术方案，有效提高道路建设的环保效能，同时改善道路结构的部分技术品质。

结合常州城建学校新校区道路建设实体工程，通过实施水基高分子聚合物稳定基层等材料与结构新技术成果的应用与检验，对该项路用材料与结构改进技术进行技术经济可行性评估及应用技术研究。工程中所利用的高分子聚合物材料是一类有别于沥青的特殊结合料，以其修建路面基层，可以直接处理使用经济、来源广泛的当地土石材料，大量节省建筑砂石材料的开采运输成本，有效保护自然生态环境。这类柔性路面结构层，还可以克服以往采用无机料稳定基层材料易造成施工污染、工艺复杂、早期开裂现象严重等弊端。通过采用新型高分子聚合物稳定材料与技术，可以实现改善基层材料技术性能、优化路面结构的目的。

1新型高分子聚合物的特性分析

新型高分子聚合物（SRX）材料是近年来国际筑路工程中开始广泛应用的一种新型高分子树脂聚合物路用稳定剂，目前已经在30多个国家大量应用。SRX聚合物为水基的、以多种压力敏感性树脂、高强抗老化树脂聚合而成的特殊路用聚合物溶液，它并不是石油的衍生品，而是有别于沥青的特殊路用聚合物，SRX聚合物一般应用于道路基层，通过多种树脂及多种有机添加剂混合而成的共聚物溶液，它可溶于水并以水为传导介质，均匀分散到土石等稳定材料表面，经有效的压实和水分挥发过程，在道路结构层内部的土石固体颗粒表面形成有机粘膜，将其牢固的粘结成整体，形成强而韧性的柔性路面结构层。该聚合物溶液以水为基质材料，具备了环保、不燃、不爆、低挥发性的优点。

SRX聚合物稳定基层的主要特点表现在以下几方面。

（1）具有环保性。

SRX聚合物材料是一种无毒、无害、不腐蚀、无重金属的环保产品，对水源和土壤无任何污染，国外曾应用SRX的衍生产品作为饮用水水渠的防水材料。

（2）有效抑制路面产生裂缝。

SRX是多种树脂及多种有机添加剂混合而成的共聚物材料。它宜与（路基）土石材料或（路面）碎砾石材料稳固地粘结后，体现出强而韧的柔性稳定结构特性，具有良好的整体性，能有效解决半刚性基层路面难以避免的温缩裂缝、干缩裂缝的反射病害。疲劳性能试验表明经过SRX聚合物稳定的道路基层抗疲劳指标显著高于水泥等无机料稳定材料，尤其是对相对低应力水平的情况表现更加明显。这样就大大减少了道路疲劳反射裂缝的产生。

（3）避免产生车辙。

SRX聚合物材料稳定路面结构层高温稳定性优于常规沥青混凝土面层，其强度和韧性兼备的特性避免了路面高温车辙的产生。SRX半柔性基层模量变异性不大，一般不会有车辙病害产生。

（4）开放交通早，不需要洒水养生。

与半刚性材料不同的是SRX稳定路面结构施工不需要洒水养生，仅需常温条件养生即可。随着水分挥发，SRX聚合物材料胶结强度逐渐提高。结构层压实后可以保证相对短期内开放交通。尤其晴天日照充分时，压实后开放交通早。

（5）混合料存放时间长。

SRX混合料拌和后堆积存放保持水分的情况下可以在短期内继续使用，超过时限只需添加少量SRX和水重新拌和便可重新使用，这为道路施工创造了宽松的条件。

（6）防水能力好，不受雨季影响，水稳性好。

SRX在雨季也可以施工，只是要求具备适于碾压含水量即可，一旦压实成型，其抗水侵蚀能力显著，不会发生翻浆现象。

（7）施工快捷设备简单。

高等级道路采用厂拌法和摊铺机摊铺可以更好的提高效率和铺筑质量，一般道路也可采用路拌法施工。可以快速开放交通不需要洒水养生，SRX稳定层经日照，稳定层表面干燥后即可铺筑沥青面层，完成12m宽的公路，SRX稳定层拌和铺筑的时间一般只需2～3d/km。

（8）适用范围广。

SRX聚合物材料耐腐蚀、耐酸碱。可以稳定各种酸、碱性材料、盐渍土以及破碎的混凝土建筑垃圾、旧路铣刨破碎料等。

（9）SRX稳定层属半柔性结构，对重载车的轴载敏感性小，面层不要求很厚。

国外SRX柔性基层应用工程以印度、南非为例，交通条件既有重载也有大交通量，路面结构大多为4cm厚热沥青混合料面层，其下为15cm以上SRX聚合物处理基层，SRX聚合物掺加量多为0.5%～1.0%。

综上所述，SRX聚合物材料有别于沥青、水泥、石灰等常规半刚性稳定材料，在技术品质、适用条件、施工工艺以及综合经济造价等方面均具备突出的优势与创新性，经过国内外多项实体工程应用验证，将其作为水泥和沥青以外的另一类重要路用材料进行推广应用，对我国道路建设技术革新与进步、环境保护以及可持续发展具有重要意义。

根据ROMIX公司产品技术标准，水基聚合物SRX原材料应满足的技术要求如表1所示，该工程经检验试验样品符合相应技术要求。

2新型高分子聚合物稳定碎石基层配合比设计

SRX高分子聚合物稳定碎石材料结构强度与稳定性形成的前提是保证其混合料的密度，从而实现粒料材料嵌锁作用的同时，颗粒界面达到最大接触状态，使SRX高分子聚合物的结合效果最佳，这与常规道路材料通过压实，在最佳含水量下达到最大密实度的特性并无不同，SRX高分子聚合物稳定碎石材料压实特性分析可以借鉴常规道路材料击实试验方法。

该工程中采用的石料为37.5～9.5mm轧制碎石、9.5～4.75mm瓜米石以及4.75mm以下的石屑石粉等不同粒径的集料组配而成。其技术性能试验及合成级配分析结果如表2、表3。

SRX高分子聚合物稳定碎石材料成型标准要求的最佳含水量和最大干密度试验按照《公路土工试验规程JTGE40-2007》击实试验的方法进行确定。击实试验过程中，SRX高分子聚合物仍呈水基状态，故将其作为含水量的一部分考虑，根据规范要求，试验采用三层填料、每层击实98次的重型击实方法。对实验结果进行分析得到最佳含水量为5.5%（其中包含SRX高分子聚合物掺加量部分），最大干密度为2.358g/cm3。

道路基层混合料配合比组成设计一般均为基于某个或某些控制指标的稳定材料最佳掺加量的确定，SRX高分子聚合物稳定碎石配合比组成设计方法仍如此，只是根据SRX高分子聚合物的作用机理，随其掺加量的增加，聚合效果会愈加明显，相应的控制指标也会提高，因而从工程经济性考虑，SRX高分子聚合物的掺加量可以达到控制指标的规范要求为准。

长期以来，我国对常规半刚性基层材料的控制指标是7d无侧限抗压强度，对于粒料类柔性材料的控制指标是CBR值，这与国外基层材料结构强度控制指标一致。就SRX高分子聚合物稳定碎石而言，当聚合作用形成后，碎石的整体强度得到保证，抗水侵蚀能力得到改善，7d无侧限抗压强度随聚合物掺加量的提高而增加。相应无SRX聚合物稳定碎石材料，在经受1d浸水条件后会即刻坍散破坏。国内外多项研究证实，基层材料的无侧限抗压强度、CBR值的变化具有相关性。由于7d无侧限抗压强度测定方法简单成熟，该指标与常规半刚性基层材料控制指标具有一致性，利于进行比较分析，故仍基于7d无侧限抗压强度作SRX高分子聚合物稳定碎石配合比组成设计，必要时可以CBR值做验证。参考SRX高分子聚合物国外应用经验，掺加量在0.5%～1.5%间试配分析。

基于无侧限抗压强度的SRX高分子聚合物稳定碎石配合比组成试验结果表明，随SRX高分子聚合物掺加量的增加，7d无侧限抗压强度逐渐提高，这比所有粒料基层的整体强度有显著改善，若对照无机料稳定材料的强度标准，将其作为柔性材料和非水硬性刚性材料考虑，并借鉴国外柔性材料降低刚度的特点，强度标准达到无机料稳定材料低限即可，根据相关规范要求确定SRX高分子聚合物稳定碎石无侧限抗压强度以0.8MPa为度，对应的SRX高分子聚合物掺加量约为0.5%～1%，室内试验中均以0.5%掺加量为分析对象，该剂量下的CBR值平均为247%。需要说明的是，这里7d无侧限抗压强度养生条件为6d干燥养生（50℃）并1d饱水养生（20±2）℃。

3新型高分子聚合物稳定基层实体工程总结

结合常州建设高等职业技术学校新校区交通特点和该地区应用无机结合料稳定基层施工经验，在新校区道路建设项目中采用了石灰土底基层，上铺20cm新型聚合物稳定碎石柔性基层，及5cm沥青混凝土磨耗层的路面结构方案。路宽10m，主干路和环路总长2.5km左右，石灰土处理路基30cm。

由于工程中应用SRX聚合物稳定碎石基层的作用，可使得稳定粒料承载比强度CBR值提高到160%，并相对于无结合料粒料基层，显著提高基层材料的整体性、抗水损坏能力和抗疲劳寿命，再加上此聚合物材料对温度不敏感，抗干、冻缩能力强的特点，能够有效避免以往道路结构易产生的反射裂缝和车辙病害，提高了道路使用寿命。

考虑柔性结构路面柔韧性和消解动载能力强的原理，聚合物道路可减少沥青混凝土表面层厚度，易实现类似全厚式沥青路面强而韧结构特性的效果，优化了路面结构组合。

3.1工程特点

对国内外高分子聚合物SRX稳定级配碎石基层实体工程施工过程的技术管理经验表明，该新型材料稳定基层的施工过程及其技术要点体现出与常规半刚性基层比较具有如下突出的特点。

（1）生产设备简易。

SRX聚合物与级配碎石只需在常温下混拌，聚合物呈水基液态，便于拌和均匀，故目前工程中常用无机料拌合设备和摊铺压实设备即可完成各项施工工艺。但由于SRX聚合物掺加量相对较低，为保证材料用量和均匀性，拌和生产设备的配料计量系统需作适当改进。拌和场拌合设备装置见图3。

（2）混合料生产与施工过程的环境保护。

SRX聚合物一般呈中性，无挥发，湿态拌和，不会产生粉尘、有害气体、渗漏等对空气、水土的污染；生产与施工过程中，施工人员也无需穿戴特殊防护装备，对施工人员健康没有伤害。

（3）施工工艺简单和快捷。

不同于常规无机料稳定材料，混合料中不需要掺加石灰或水泥，无材料终凝前完成工艺过程的要求，SRX聚合物稳定材料在未压实前只需保持水分，可允许施工操作时间较长，一般在3～5d内均可使用，为施工时间的调整提供了充分的余地。

（4）干燥养生条件。

SRX聚合物稳定材料压实后不需要洒水养生，而是在自然环境中失水养生或风干。它的强度形成是依靠级配材料压实后的嵌挤力和聚合物水分挥发后的胶黏力来获得的。所以要求在最佳含水量的基础上压实基层获得最大密实度，以形成理想的嵌锁能力和结合膜聚合能力，使聚合物（SRX）稳定级配碎石基层强度和稳定性达到最大。

（5）工后限制条件不苛刻。

SRX聚合物稳定材料工后自然疏干无需洒水保湿，若进行封层或表面覆盖后可允许临时交通限速通行，除降雨情况外，疏干时间一般较短，尤其日照充分时养生时间显著节省。如果施工期间遇到降雨，则应停止施工，材料要进行遮盖，适当增加养生时间。

3.2施工流程

在SRX聚合物稳定材料施工过程中的集料级配控制、聚合物掺加量（掺配比控制）、含水量控制、拌和均匀性、压实工艺是施工中的重要工序和主要控制点。拌和法施工工艺如图4所示。

3.3实体工程施工中的问题与对策

虽然在施工前进行了较全面的技术研讨并制定了严格的工艺规程，但在实施中的实际操作环节仍存在疏忽之处，需采取相应措施处治，并作为工程技术指南中加以重视的技术要点起到借鉴作用。施工中存在的主要问题与解决对策如下。

（1）聚合物稳定碎石基层材料含土量较大。

聚合物稳定碎石孔隙率为3%～8%。细集料比例在40%，无水泥等自硬性材料，由于原材料不均匀，部分细集料中粘土比例偏高，造成碾压时含水量偏高造成局部碾压不实，基层局部弹软现象。

采取的措施包括：降低含水量至5%以及减少细集料中石粉的比例，1/2用量以石屑替代，问题解决效果明显。

（2）混合料压实过程中压实遍数与速度控制不严谨。

SRX聚合物稳定碎石基层的压实作业要求仍很严格，为保证压实度，有效的做法是压实遍数不少于、压实速度不大于规定。压实设备上以轮胎式压路机的压实功充分，利于达到压实效果良好。试验路工程初时未注意到压实控制特点，在压实度实时检测值偏低时进行了重新组织，得到了显著改善。

（3）养生期遇雨。

失水养生初期遇雨水天气。在充分压实后采取苫布遮挡处理，并于雨停2d内追加碾压一次，效果很好。

3.4工程经验

对试验路施工过程出现各类问题以及技术指标检测结果的分析，可以归纳出聚合物稳定基层施工经验如下。

（1）应确保粒料材料的级配组成与技术品质符合要求，尤其应据此调整聚合物的掺加量，以保证结构层的强度、整体性与稳定性。

（2）聚合物的掺加量应严格控制并进行有效的检测，同时应保证混合料成品的均匀性，这些需要在无机料拌合设备改装时做好设计，尤其注意在混合料湿拌前将计量准确的聚合物与水进行预先混合，这是保证均匀性的重要条件。

（3）聚合物稳定粒料材料压实含水量敏感性较高，含水量超过最佳会面临产生翻浆的风险，给后期处理带来麻烦，也对结构稳定性造成不良后果，根据现有压实设备重量可以充分满足的情况，施工时在最佳或略低含水量条件下上碾是适当的方案。

（4）压实是形成结构层强度与稳定性的主要环节，压实设备与压实方法的选择影响最终压实效果，除了严格按照常规“四先四后”的压实原则施工外，应注意静力、振动、胶轮压路机配合作业，其中胶轮压路机的追密作用不可忽略，控制低速碾压、满足压实遍数是保证压实效果的必要条件。

（5）聚合物稳定材料基层要求风干条件养护，如遇降雨应做好防护及排水，防护覆盖可采用多种形式。养护期间聚合物与粒料结合强度尚未完全形成，容易在外界的扰动作用下松散，因而要求养护期间尤其初期（2d内）注意控制交通，在后续施工作业（如路缘结构、地下管线等）中进行覆盖保护是必要的。如条件许可，封闭养护后即刻铺筑底面层形成保护结构。产生结构层表面扰动破坏后，浅层可清扫或喷洒聚合物水溶液重新压实，深层需挖补新混合料压实成型。

（6）聚合物稳定基层上部沥青面层施工前，应清扫干净表面浮渣尘土，以利透层油的层间结合作用的形成。

4结语

在分析研究国外应用SRX稳定基层材料聚合机理与技术特点的基础上，结合SRX稳定碎石基层原材料、混合料组成、混合料技术性能等方面的室内试验研究，并经过实体工程验证，对SRX稳定碎石基层在道路工程中的应用技术总结如下。

（1）以SRX稳定碎石基层构建的柔性路面是目前适用于道路建设实际条件的新型路面结构形式，SRX聚合物以水基状态常温环境下建筑稳定碎石基层，施工简便易控，能源消耗极低，加之以SRX稳定碎石基层构建的柔性路面相对我国常规的半刚性基层沥青路面可以切实降低收缩开裂缺陷，克服路面结构水损坏与耐久性不足的缺陷，维持沥青路面良好的使用性能，SRX稳定碎石基层在道路工程中的应用具有广阔的前景。

（2）SRX稳定碎石基层仍需通过压实形成整体结构强度，其压实性能指标与常规基层材料无差别，最佳含水量与最大干容重与粒料基层相近，在压实过程中聚合物以水基形态存在对混合料压实状态无特别影响，可采用常规压实工艺控制施工。而在养生成型时，鉴于水基聚合物失水后形成聚合作用的原理，干燥养生是SRX稳定碎石基层有别于目前常用半刚性基层材料养生条件的主要不同点。

（3）沿用目前常用半刚性基层材料组成设计原则，提出了SRX稳定碎石基层材料配合比设计方法，验证了符合强度要求的聚合物常用剂量为0.5%～1%。

（4）通过实体工程的实施表明，SRX稳定碎石基层与常规半刚性基层施工过程比较，具有其特殊性，包括对地材适用范围广、路拌厂拌法均可、无需特殊设备与方法，常温条件施工、工艺操作时间宽裕，施工环境污染少，自然风干养生等。SRX稳定碎石基层的技术性能良好，在经济性和工艺方法上具有充分的适用性和实际工程推广应用价值。

参考文献

[1]JTGF40―2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[2]JTJ034-2000，公路路面基层施工技术规范[S].

[3]JTGF10-2006，公路路基施工技术规范[S].

[4]JTGE51-2009，公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].

[5]JTGF80/1-2004，公路工程质量检验评定标准第一册（土建工程）[S].

[6]NationalLibraryofAustralia，GuidetotheSelectionandUseofPolymerModifiedBindersandMultigradeBitumens[S].2006.

[7]ROMIXHoldingsLimited.DesignCriteriaforSRXapplicationtoRoads[S].2009.

[8]ROMIXHoldingsLimited.路用水基-聚合物（SRX-VR系列）稳定胶结料施工技术规范（Q/T.ROM002-2008）[S].

有机高分子材料特点篇6

[关键词]无机非金属材料应用发展

中图分类号：TB321文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）04-0111-01

随着我国经济的不断的发展，各个领域对于能源的需求量不断地增大，无机非金属材料在各个行业的发展中的重要作用越来越凸显，无机非金属材料的良好的发展将对于我国经济发展有着非常重要的作用，所以要加快无机非金属材料的研究开发，为我国国民经济的发展做保障。

一、无机非金属材料行业的特点

无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。

（1）在晶体结构上，无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类？材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性，以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。

（2）无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异，通常把它们分为普通的和先进的无机非金属材料两大类。

普通无机非金属材料的特点是：耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外，水泥在胶凝性能上，玻璃在光学性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，它抗断强度低、缺少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。

特种无机非金属材料的特点是：①各具特色。例如：高匮趸物等的高温抗氧化特性；氧化铝、氧化铍陶瓷的高频绝缘特性；铁氧体的磁学性质；光导纤维的光传输性质等。②各种物理效应和微观现象。例如：光敏材料的光-电、热敏材料的热-电、压电材料的力-电、气敏材料的气体-电。③不同性质的材料经复合而构成复合材料。例如：金属陶瓷、高温无机涂层，以及用无机纤维、晶须等增强的材料。

（3）传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料；耐火材料与高温技术，尤其与钢铁工业的发展关系密切；各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大，用途广。其他产品，如搪瓷、磨料（碳化硅）、铸石（辉绿岩）、碳素材料、非金属矿（石棉、云母等）也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的，具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。

二、无机非金属材料行业存在的问题。

（1）基础研究和关键技术落后。我国无机非金属材料产品等级低。在传统无机非金属材料中，无论是水泥、玻璃还是陶瓷的产品等级普遍偏低。中国的无机非金属新材料是从试制起步的，发展过程也主要是随从于型号的需要进行。由于时间、人力的限制，加之中国长期以来对基础研究重视不够，投入较少，无机非金属材料的系统的基础非常薄弱。

（2）材料性能低、品种少、生产质量不稳定。虽然中国已基本建立了无机非金属材料的研究、开发与部分产品的生产体系，但材料的品种尚不齐全，一些重要工程的关键配套材料还需进口。产品性能低、质量差的问题仍然存在，而且在进行批量生产时质量不稳定、成品率低、效益差的问题严重。

（3）制备技术落后，资源利用率低。我国无机非金属新材料工业，不但制备技术落后，而且生产能力低，生产效率低，直接影响高科技产品质量、成本、能耗等三个方面。在资源的消耗方面，水泥和陶瓷工业更为突出。由于大量的无序开采，往往未能充分利用资源，从而造成了极大的浪费。

（4）技术装备落后。我国企业现有生产线单线生产规模小，落后工艺大量存在。在建筑材料的生产过程中，需要消耗大量的能源。中国无机非金属新材料制备技术与装备明显落后，造成研制周期长、新产品发展困难，预研成果不能及时进入工程化研究，即便生产也会出现成品率低、规模小，经济效率差等问题。

三、无机非金属材料的未来发展趋势。

近些年，随着科学技术的进步，无论是传统无机非金属材料，还是新型无机非金属材料都有了一些新的发展趋势。

（1）生态与环保意识加强，建立科学的评价体系，实现可持续发展。

西方发达国家在促进传统无机非金属材料产业健康、可持续发展方面的采取了许多重要措施。世界发达国家十分重视建材工业的可持续发展与绿色评价。生态评价也成为世界可持续发展的一个重要手段。目前，许多国家正在进行“生态城市”的建设与实践，推广建筑节能技术材料，使用可循环材料等，改善城市生态系统状况。由此，提出了绿色建材、环保建材与节能建材的概念，并开展了大量的研究与实践工作。与西方发达国家相比，我国还存在很大的差距，特别是缺乏立法支持与技术标准的指导以及相应组织的管理与监督，使我国的传统无机非金属材料工业发展还有很大的提升空间。面对资源和环境对我国经济发展的严峻考验，国民经济的可持续发展战略显得愈加重要。

（2）向着节能、降耗的方向发展。

传统的无机非金属材料工业是能源消耗大户，在世界能源口益短缺的今天，如何生产节能、降耗，以及如何生产出高质量的建筑节能、保温产品是建材工业发展的重要趋势。选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的发展方式。新型墙体材料、高质量门窗、中空玻璃将大量应用。向着提高材料性能、使用寿命的方向发展。低寿命设计、大量重复建设已经严制约城市建设的发展。现代化建筑需要高性能建筑材料的支持，而提高建筑的耐久性又对建筑材料的使用寿命提出了更高的要求。

（3）单线生产能力向大型化发展。

尤论是水泥工业、玻璃工业，还是陶瓷工业，单条生产线的生产能力有大型化的趋势。生产线的大型化可以有效提高产品的质量，降低能源消耗。

（4）向着智能化方向发展。

建筑的智能化需要建筑材料的支持。随着技术的进步和生活水平的提高，建筑材料的安全性智能诊断等智能技术将更多的应用于建筑中。

（5）向着复合化、多功能化方向发展。