如下是可爱的编辑帮助大家整理的浅议建筑节能环保材料及应用【优秀6篇】，欢迎借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。
应用材料范文 篇一
关键词：相变材料；建筑材料；水泥混凝土路面；经济实用性；施工工艺
中图分类号：TU5文献标识码： A 文章编号：
1.相变材料的概念
相变材料(Phase Change Materials,简称PCM),又称为潜热储能材料，是利用相变过程中吸收或释放的热量来进行潜热储能的物质，具有在相变过程中将热量以潜热的形式储存于自身或释放给环境的性能，可以进行热能贮存和温度调节控制[1]。
相变材料以其贮热密度高、设备体积小、热效率高以及吸放热为恒温过程等优点，已应用于太阳能利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用、工业与民用建筑供暖和空调的节能以及航空航天、纺织工业等领域[3]。其中就建筑材料而言，相变材料已用于水泥混凝土、水泥砂浆、涂料，开发了相变温控混凝土、相变储能混凝土、相变蓄能围护结构、相变储能墙板、隔热涂料等，对控制大体积混凝土温度裂缝，调控建筑物室内温度，以及节能、降耗、环保等起到了积极作用。但相变材料在公路交通领域的应用，至今尚处于探索研究阶段。
2．相变材料分类及组成：
相变储能材料根据相变形式、相变过程主要分为固一固、固一液、液—气、固—气等4种相变储能材料；按照其成分又大致可分为无机物和有机物（包括高分子）储能材料。根据相变温度，材料可分为高温、常温、和低温材料，高温材料在200 ~ 1000摄氏度范围，主要是一些无机盐类，适用于一些特殊的高温环境。常低温材料在20 ~ 200摄氏度范围，主要是一些无机盐水合物、有机物、高分子。
通常，相变材料是出多组份构成的，包括主储热剂、相变点调整剂、防过冷剂、防相分离剂、相变促进剂等组份。
3.相变材料在水泥混凝土中的应用
3.1相变储能水泥混凝土路面融雪系统的设计及试件制备
3.1.1设计思想
相变储能路面融雪系统的设计思想与关键技术包括：采用热融化法，选择安全、理想、工程适用的发热体热源；引入相变材料，本文相变材料在水泥混凝土中的应用主要应用于城市中心广场等。
3.1.2试件制备
相变储能融雪系统以水泥混凝土为基础建立并制备。系统组成材料包括：水泥混凝土；热源；相变材料，相变点低的有机物质(石蜡)，固-液类材料，封装材料，以Ф30的钢质管状为宜；密封材料等。相变材料与热源结合构成相变储能发热体，发热体与水泥混凝土路面材料内结合构成路面融雪系统。
3.1.3实验原理
根据本文的研究设想将石蜡固体均匀放置于封装材料为Ф30的钢质管中，在钢质管中的进出口插入电极，通电后，电能转换为热能，被钢质管中的石蜡固体所吸收，随着时间的推移，石蜡逐渐由固态变成液态，从而实现储能效果。当遇到低温降雪天气时，储存在相变材料中的热量逐渐释放出来，石蜡由液态变成固态，实现放热过程。从而可以解决道路融雪问题。
3.1.4材料选取：
导热系数的大小表明金属导热能力大小，导热系数越大，导热热阻值相应降低，导热能力增强。在金属材料中，铜的导热系数较高，但是成本高，不好加工。铝的导热系数在铜和钢之间，但是强度不高。本文研究选择钢，主要在于其强度较高，生产加工容易，价格较便宜，故选择钢材。
表 1部分金属导热系数表
3.2相变储能路面融雪系统的水凝混凝土试验
3.2.1相变储能融雪体系水凝混凝土试件性能模拟试验
⑴为反映发热体对水泥混凝土抗压性能的影响，制作3 组水泥混凝土抗压强度标准尺寸试件（150×150×150mm）: a) 基准试件；b) 放置相变储能发热体的试件( 其中的相变材料封装管长度取 25 cm)；c) 放置热源（恒功率电伴热带）试件。
实验结果：发热体对水泥混凝土抗压性能b>a>c。
⑵为反映发热体对水泥混凝土抗折性能的影响，制作3组水泥混凝土抗折强度标准尺寸试件（150×150×600mm）: a) 基准试件； b) 放置相变储能发热体的试件( 其中的相变材料封装管长度取 25 cm) ; c) 放置热源（恒功率电伴热带）试件。为减小误差，每组试件为2块水泥混凝土抗折强度标准尺寸试件。
实验结果：发热体对水泥混凝土抗折性能b>a>c。
相变储能路面融雪系统将热融法路面除冰雪技术与相变材料的应用相结合，旨在改善路面材料体系的热稳定性， 提高融雪功效，减轻温度荷载对路面结构与材料的损害； 在满足融雪化冰供热的前提下，节能效果显著。
4.经济实用性及施工工艺
4.1根据国外相关工程的研究成果与经验，确定相变材料在混凝土路面中的施工工艺
下承层的准备----管线固定装置的安装----管线铺设----管线注水打压----道路材料的铺筑----主干线的连接-----开放交通[5]
在实体工程的运行实践总结得出，普遍存在以下几个方面的问题：
1．管材选取不合适，导致埋管系统产生过大的伸缩变形。
2．管道接头处连接处置不合理，导致管道接头处渗漏，从而引起不可弥补的现象。
3．热媒介质选择不合适，导致寒冷季节使用时由于液体粘度过大而导致系统产生工作的负荷。
因次，在此实体工程的设计中采取下述措施避免上述问题的发生：
1．选择热膨胀系数较小的材料------钢管。
2．埋设于路面内部的管线不设接头。在夏季气温较高时，进行接头的热熔处理，避免温度过高热熔接头不牢固。
3．采用低冰点的石蜡。
4.2效益分析
该技术初期投资提高120元每平方米，每次融雪费用消耗为每平方米每小时0.32元，融雪效果100%，该系统可以实现自动化控制管理，即可无人值守远程监控，根据天气预报和远程监控自动进行融雪。但综合考虑融雪剂的使用费用，减少路面冻融损坏维修费用，节约机械除雪和人工除雪对道路造成的损伤的维修费用，减少交通事故等造成的间接经济损失费用。最重要的是达到路面和现代化管理要求及节能环保的要求，该技术是一项长远有效的选择。
参考文献：
[1] 张寅平， 胡汉平， 孔祥冬， 苏跃红。 相变贮能理论和应用。 合肥： 中国科学技术大学出版社， 1996: 9- 22.
[2] 李雨红等。常低温相变储热材料的研究和应用[J].化学教育，2004，（10）:9-13.
[3] 张建军等。 太阳能学报，2000, 21( 4) : 399- 402.
应用材料范文 篇二
关键词：纳米材料；纳米技术；特性
纳米技术是上世纪出现的新技术，在当前社会的诸多领域都得到了广泛应用。纳米材料则是纳米技术的重要组成部分，从上世纪八十年代纳米技术问世以来，在之后的技术发展速度比较迅速，对应用领域的进一步发展起到了积极促进作用。通过从理论上加强纳米技术的研究分析，对纳米材料的实际应用就能提供理论支持。
1.纳米材料的特性以及制备的方法分析
1.1纳米材料的特性分析
纳米材料的类型是多样化的，在使用的常规材料方面尺寸都相对比较大，材料有着宏观陛。而纳米材料则与之不同，倘若是三维方向是几个纳米长的就是3D纳米微晶，在二维方向则是纳米级。从纳米材料的制造方法角度来看，只要是人工方式进行制造的就是人工纳米材料。纳米材料有着比较特殊的物理化学性能，由于其特殊性能，就在高分子材料领域有着广泛应用。从纳米材料的表面效应层面来看，主要是纳米粒子表面原子数和总原子数比会随着粒子粒径减小从而大幅度增大。在纳米粒子的表面能与表面的张力也会随之增加，这样就使得纳米粒子的性质有着很大变化，比较容易和其它的原子趋于稳定，这一材料的吸附特性也比较突出。
纳米材料的量子尺寸效应特性方面，在纳米粒子热能以及电能和磁场能等能级比平均的能级问还要小的时候，纳米材料就和宏观物质的特性有着不同。在量子隧道效应特性层面，纳米材料有着波粒二象性，所以就会有着隧道效应。当前的改性涂料使用的纳米材料通常是纳米半导材料。
除此之外，纳米材料的小尺寸效应特性也比较鲜明。在纳米材料的晶体尺寸和光波的波长以及传导电子德布罗意波长等物体特征尺寸相当以及比其小的时候，这样一般的固体材料就会以成立的周期性边界条件，将破关以及声和热等电磁特征显示出小尺寸的效应。
1.2纳米材料制备的方法分析
对纳米材料的制备过程中，需要在方法上科学应用。纳米材料的制备的方法比较多，其中的气相法就是比较突出的方法，是直接将气体以及通过各种手段把物质变成气体，然后在气体状态下发生物理变化以及化学反应。气相法的应用方法类型也比较多，比较重要的有化学气相反应法以及气体中蒸发法等。气体中蒸发法重要是在惰性气体或者是在活泼气体当中把金属以及合金等蒸发汽化，接着和惰性气体进行冲突以及冷却等从而就形成了纳米微粒。采用这一气体冷凝法进行制备纳米微粒表面清洁以及粒径分布相对比较窄。
通过液相法的应用也能对纳米材料进行制备，这一方法的应用主要是通过均相溶液作为出发点的，然后在各种途径的实施下，将溶质和溶剂进行分离，这样溶质就能形成相应形状以及大小的微粒。对溶胶以及凝胶的方法应用是比较多的，这是对纳米材料制备的特殊性工艺，对微粉以及纤维等复合材料能加以制备。由于这一方法的应用相对比较简单，对设备的应用要求也比较低，在未来的应用前景比较广阔。
纳米材料制备方法中的化学气相凝聚法也是比较重要的方法，这是上世纪末提出的新型纳米微粒合成技术。这一方法应用中，主要是通过气态原料在气相当中通过化学反应来形成的基本粒子，以及实施冷凝合成纳米微粒。当前采用这一方法对碳化硅以及二氧化锆等纳米微粒进行了合成。
2.纳米材料的应用领域
纳米材料在当前的应用领域比较多样，其中将纳米材料在建筑涂料中的应用，对建筑涂料的性能改变有着影响，能起到抗老化以及耐候性的作用效果。涂料的康老虎以及耐候性主要是涂膜受到紫外线以及阳光照射等因素影响出现的褪色以及变色等，在纳米材料的应用下，就能将SiO2、TiO2、ZnO、Fe2O3等都是在实际中比较优良的抗老化剂，对建筑涂料的抗老化以及耐候性的性能提高有着积极促进作用。
纳米材料应用到化学电源当中也比较广泛。纳米材料其庞大表面积以及特异电催化性能在化学电源当中的开发应用比较突出，纳米轻烧结体是电池电源的性能质量提高的重要保障，这是将纳米微粒构成的密度只有原物质十分之一块状海绵体作为化学电池以及燃料电池电极，从而能有效增加以及电解质溶液和反应气体接触表面和对效率有效提高。
例如：镍和银的轻烧结体作为化学电池等的电极在实际当中已经得到了应用。TiO2纳米微粒的烧结体作为光化学电池和锂电池的电极得到了广泛的研究和开发。通过纳米材料和电源相结合，就能创造出新的电源类型，在电源的性能方面也能有效提高。
纳米材料在结构材料中的应用也比较广泛，纳米结构材料应用主要是对纯金属纳米材料的研究，在当前的多元合金和纳米复合材料的应用发展也比较突出。在纳米陶瓷材料的应用上就是比较重要的，其耐高温以及高强度性能在生活中的应用比较广泛，将其在高温发动机当中加以应用在当前已经得到了实现，对燃料的热效率增加也起到积极作用，对污染就能有效降低。
可以将纳米材料作为光催化剂加以应用。在半导体的光催化效应的发挥上比较突出，在光照下价带电子跃迁到导带以及价带空穴能将周围环境中烃基电子夺过来，从而烃基就成为了自由基，能作为强氧化剂加以应用。
应用材料范文 篇三
[关键词]节能；建筑材料
文章编号：2095-4085（2015）05-0027-02
我国城镇化速度正在加快，对建筑材料的使用量很大，对资源造成了很大浪费，使用节能材料势在必行。既节能，又环保，还能降低成本。
1重要性及应用分析
1.1重要性分析
建筑施工中应用节能材料，能够有效降低资源消耗，对环境保护及资源节约至关重要。建筑施工中，材料消耗能源的占比较大，节能材料进行应用十分必要，在满足建筑使用功能的前提下，要在价格以及使用效果上都能够得到充分的体现。建筑节能材料中相变节能材料的应用比较广泛，在节能以及温度的控制等方面发挥着着重要作用，将相变材料在建筑材料有效应用能够保障建筑质量以及环保性能。
1.2应用趋势分析
建筑节能材料的具体应用对建筑的质量有着比较好的效果，随着相关技术的进一步发展，节能材料的应用将会得到进一步的提升。目前，由于在实际应用中，建筑材料应用施工的水平不够及工序不正确等，造成了对节能建筑材料的应用效果不佳，针对这一情况，就要在建筑节能材料进行推广的过程中构建一套设计标准。要加大对节能材料研发的鼓励力度，使节能建筑材料理论和技能实际相结合，达到更深层的应用。
2具体应用分析
2.1建筑外墙保温材料
对建筑节能材料的实际应用要从多个结构进行分析，对建筑外墙保温材料的应用主要是聚苯乙烯泡沫塑料及对岩棉的应用，对聚苯乙烯节能材料，其性能优质，聚苯乙烯的主要原材料是树脂，经过发泡而制成的内部带有封闭微孔的材料，导热系数相对比较小，吸水率也相应较小，有着比较好的防震和吸声等诸多优点。将聚苯乙烯节能材料在建筑的外墙施工中加以应用，能够起到节能环保的效果。
2.2加气混凝土砌块
节能材料在建筑墙体当中进行有效应用也能够起到良好的环保效果，加气混凝土砌块的应用相对比较广泛，在材质上较为稳定，强度较高。砌块材料在建筑墙体施工中进行有效应用，能够起到很好的隔热保温作用。混凝土空心砖的应用也很重要，这是当前应用较为广泛的新型建筑材料，其原材料主要是以水泥作为胶结料，将砂石等作为主要集料，通过粉煤灰等进行混合搅拌而成，能够起到理想的节能环保效果，墙体的热阻得到有效增加。
2.3门窗的材料
对建筑施工中的节能门窗，是建筑物内外部实施能量交换的重要通道，也是建筑物热交换以及热传导较多的部分。建筑门窗材料在整个建筑施工过程中所占据的比例相对较大，对节能建筑门窗材料进行应用，不仅能够起到环保效果，在质量上也能够得到有效保障。对门窗节能材料的应用要根据门窗材质以及种类来确定，对与之相匹配的密封条也要精心选择，使缝隙完全密封。
2.4玻璃
玻璃在建筑施工节能材料中的应用应当得到充分重视，当下，比较常用的是泡沫玻璃及真空玻璃。真空玻璃被广泛应用，效果比较好，真空玻璃的间隙最小化，真空度也达到相应标准，使玻璃间的传导热接近零，在保温效果上比较好。泡沫玻璃作为节能材料，主要是把废弃的玻璃以及含有玻璃的物质为主要原料，并添加相应的发泡剂以及促进剂等而制成的节能材料，导热系数上比较小，有耐腐蚀的特性，密度较小，对建筑的结构质量有效降低，从而有效扩大使用面积。
2.5其他节能材料
建筑施工中节能材料的应用，还有其他材料，例如通过钢结构以及钢结构的混凝土，在建筑中是主体材料，这一结构在质量上相对较轻并能进行回收利用，对环境保护以及能源的节约上能起到很好作用。进行推广使用非常必要。
应用材料范文 篇四
关键词：先进复合材料；航空航天领域；飞船；卫星；火箭；飞机 文献标识码：A
中图分类号：V257 文章编号：1009-2374（2016）13-0039-04 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.13.019
1 概述
现阶段，我国航空航天事业得到前所未有的发展，航空航天领域对材料的要求不断提升，为了满足航空航天领域对材料性能的要求，应该研发新型、高性能的材料，先进复合材料应运而生，其具有多功能性、经济效益最大化、结构整体性以及可设计性等众多特点。将先进复合材料应用在航空航天领域，能够有效地提高现代航空航天器的性能，减轻其质量。和传统钢、铝材料相比，先进复合材料的应用，能够减轻航天航空器结构重量的30%左右，在提高航空航天器性能的同时，还能降低制造和发射成本。现阶段，先进复合材料已经成为飞船、卫星、火箭、飞机等现代航空航天器的理想材料，同时，先进复合材料已经和高分子材料、无机非金属材料及金属材料并列为四大材料。因此，文章针对先进复合材料在航空航天领域应用的研究具有重要的现实意义。
2 我国先进复合材料发展现状
自20世纪70年代开始，我国就开始了对复合材料的研究工作，经过40多年的研究与发展，我国先进复合材料的技术水平不断提高，并且取得了可喜的进步。现阶段，我国先进复合材料在航空航天领域中的应用，逐渐实现了从次承力构件向主承力构件的转变，被广泛地推广和应用在军机、民机、航空发动机、新型验证机和无人机、卫星和宇航器、导弹以及火箭等领域，即先进复合材料已经进入到实践应用阶段。但是，我国先进复合材料技术的发展和研究成果与国外发达国家的水平还具有一定的差距，现阶段我国先进复合材料的设计理念、制备方法、加工设备、生产工艺以及应用规模等都相对落后。例如，我国军用战斗机中复合材料的用量低于国外先进战斗机的复合材料用量，仅有少数的军用战斗机超过20%，例如J-20其复合材料的用量约为27%。我国成功研制的C9型民用飞机，单架飞机的先进复合材料的用量超过16吨，标志着我国先进复合材料在航空航天领域的应用水平在不断提高。
3 先进复合材料简介
3.1 先进复合材料的组成
复合材料是由金属、无机非金属、有机高分子等若干种材料采用复合工艺组成的新兴材料，先进复合材料不仅能够保留原有组成材料的特点，还能够对各种组成材料的优良性能进行综合，各种材料性能的相互补充和关联，能够赋予新兴复合材料无法比拟的优越性能。先进复合材料简称ACM，指的是碳纤维等高性能增强相增强的复合材料。先进复合材料的多种性能都优于普通钢、铝金属材料，在航空航天领域的应用，能够有效地减轻航空航天设备的重量，同时赋予航空航天设备特殊的性能，例如吸波、防热等。
3.2 先进复合材料的特性
先进复合材料的特性主要表现为：
3.2.1 多功能性。先进复合材料经过多年的发展，结合了众多优异的物理性能、力学性能、生物性能以及化学性能，例如防热性能、阻燃性能、屏蔽性能、吸波性能、半导性能、超导性能等，并且不同的先进复合材料的组成不同，其功能性存在一定的差别，综合性、多功能性复合材料已经成为先进复合材料发展的必然趋势之一。
3.2.2 经济效益最大化。先进复合材料在航空航天领域的应用，能够减少产品部件数量。由于复杂部件的连接不需要进行铆接、焊接，因此对连接部件的需求量降低，有效地减少了装配材料成本、装配和连接时间，进一步降低了成本。
3.2.3 结构整体性。先进复合材料可以加工成整体部件，即采用先进复合材料部件能够替代若干金属部件。某些特殊轮廓和表面复杂的部件，用金属制造的可行性较低，采用先进复合材料能够很好地满足实际需求。
3.2.4 可设计性。采用树脂、纤维、复合结构方式，能够获得不同形状、不同性能的复合材料，例如选择合适的材料、铺层程序，能够加工出膨胀系数为零的复合材料，并且复合材料的尺寸稳定性优于传统金属材料。
4 先进复合材料在航空领域的应用
传统的飞机制造以钢、铝、钛合金为主要材料，而传统飞机上应用比例最大、构成轻质结构主体的铝合金正在被越来越流行的复合材料所替代。我们所指的复合材料主要是以高性能纤维作为增强体，用树脂作为基体将纤维粘结在内部并固化成型的高性能塑料。随着复合材料的迅速发展和广泛应用，当前先进的复合材料在飞机上的关键应用部位和用量的多少，已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。由于碳纤维材料具有耐高温、密度低、强度大等特点，目前在航空航天领域运用最为广泛。与密度达到2.8g/cm3左右的铝合金相比，先进的碳纤维复合材料密度一般在1.45～1.6g/cm3左右；而拉伸强度可以达到1.5GMPa以上，超过铝合金部件的3倍，接近超高强度合金钢制部件的水平。这种密度低、强度刚度高的优势，使飞机的复合材料结构部件在获得与先进铝合金部件在强度刚度等综合性能方面相当的水平时，重量可以大幅减少20%～30%。复合材料在飞机结构中的应用情况大致可以分为三个阶段：第一阶段是应用于受载不大的简单零部件，可减重20%；第二阶段是应用于承力大的部件，可减重25%～30%；第三阶段是应用于复杂受力部位，如中机身段、中央翼盒等，可减重30%。复合材料主要用于制造航空器的外饰和内饰部件，如飞机的一次构造材料：主翼、尾翼、机体，二次构造材料，副翼、方向舵、升降舵、内装材料、地板材、桁梁、刹车片等及直升飞机的叶片。根据统计，小型商务机和直升飞机的碳纤维复合材料用量已占55%左右，军用飞机占25%左右，大型客机占20%左右。
4.1 军机上的应用
为满足新一代战斗机对高机动性、超音速巡航及隐身的需求，20世纪90年代后，西方战斗机全部大量采用复合材料结构。先进的复合材料也大大增加了军用运输机的有效载重，增大了军用飞机的载油量，克服常规材料在高超声速飞行器研制中存在的瓶颈问题。因此，先进复合材料被广泛地应用在军机上，例如，碳纤维增强树脂基复合材料，在军机主结构、次结构以及特殊部位等方面的应用，有效地提高了军机的耐腐蚀性、抗疲劳性，同时还具有明显的减重效果；再如，F22由于存在超声速巡航需求，飞机外表面会长时间与空气高速剧烈摩擦，因此在机翼复合材料上放弃了环氧基树脂，而使用双马来酰亚胺树脂基体以获得260℃的最大工作温度。
4.2 民机上的应用
民机和军用飞机不同，民用飞机作为以载客飞行和运营为目的的交通工具，对安全可靠性和经济性要求更加严格。复合材料在飞机上大量应用的时间还比较短，在对材料工艺稳定性和有关试验数据尚不十分充分的情况下，应用较多含量的复合材料需要大量时间和实践的积累。民航上的复合材料应用受限，使用分为两类：结构件用复合材料、舱内材料。
以波音787为例，每架飞机的结构比例中有50%是重约35吨的复合材料，这意味着它从材料密度上就减轻了15吨左右的重量。而空客也不甘示弱，新的A350客机改名为A-350 XWB，XWB意为超宽机身，复合材料的比例达到了52%，是现在所有大型商用飞机中最高的。A-350XWB的机体比B-787还宽13cm。作为世界上仅有的两个大型商用飞机研制巨头，波音、空客先后推出复合材料占结构比例50%的主力型号，这意味着大型客机结构设计以复合材料为主要材料的时代已经拉开序幕。波音787等新一代复合材料飞机上实现的性能提升，并不仅仅是依靠低密度材料减重得来。实际上复合材料在工艺、结构力学设计上，都有着传统金属材料所完全无法比拟的优势，比如复合材料可以做出超大尺寸的整体结构部件，而且尺寸大小不会随着温度高低而产生变化。
国产大飞机在复合材料的应用上还比较保守，公开的报道显示，复合材料的使用量约占C919飞机结构重量的20%。飞机上使用的复合材料主要是碳纤维增强树脂基复合材料，它们具有高耐腐蚀、质量轻等特点，在这些性能上的确要超过一般的金属材料。通常复合材料的价格大约是常规铝合金材料的几十倍，即便是我们看起来已经很金贵的铝锂合金材料，其价格也比复合材料低得多，所以C919仅为波音737价格的1/2左右。
4.3 航空发动机上的应用
对于航空领域，特别是发动机的结构设计制造而言，高性能系统所需的轻质和耐高温等特性越来越重要。航空发动机产业是指涡扇/涡喷发动机、涡轴/涡桨发动机和传统传动系统以及航空活塞发动机的集研发、生产、维修保障服务于一体化产业集群。新的材料和工艺不断研发以应对新一代航空发动机的发展趋势，尤其是先进复合材料的应用，GE-AEBG公司、惠普公司在制造飞机发动机零部件时都采用了先进复合材料，主要包括风扇出风道导流片、风扇罩、推力反向器等部位。先进复合材料在航空发动机上的应用具体表现在以下两个方面：
4.3.1 陶瓷基复合材料的应用。陶瓷基复合材料是将碳化硅陶瓷纤维与碳化硅基底材料复合后，再涂覆一层专用涂层提升其性能，密度仅为金属材料的三分之一。由于陶瓷基复合材料具有的耐高温属性，因此在发动机流道中使用空气代替，在发动机高温区只需要较少甚至不需要冷却气体，涡轮扇发动机大幅减重，意味着发动机运转效率更高，提高了发动机的性能、耐久性、燃油经济性和高推重比。F-35战斗机使用的F135发动机是有史以来战斗机上安装过的推力最大的喷气式发动机，F135使用了陶瓷基复合材料（CMC），主要用在F135-PW-600喷管的外侧部分。
以GE航空集团为例，陶瓷基复合材料在GE航空集团的技术路线图上是一条关键路径。通用电气航空集团将于2016年新建两个复合材料制造厂，用于碳化硅和陶瓷基复合材料的批量制造，这两种复合材料都是制造喷气式发动机零部件的必备材料。GE公司是所有厂商中第一个决定使用CMC制造旋转叶片的，通过把陶瓷基复合材料叶片安装在发动机上试车，它们已经证明了旋转CMC叶片的性能，这是一个重要的里程碑。
4.3.2 树脂基复合材料的应用。树脂基复合材料具有降噪能力强、耐腐蚀性强、耐疲劳能力好、比模量高、强度高等众多优点。通过将树脂基复合材料应用在航空发动机的冷端结构、反推力装置以及发动机短舱等结构上，不仅能够降低发动机的重量，还能够提高发动机的耐腐蚀性、抗疲劳性以及强度等。例如，JTAGG验证机的进气机匣利用PMR15树脂基复合材料，该种先进复合材料的应用比传统铝合金进气机匣的重量降低了25%。
4.4 新型验证机及无人机上的应用
现代战争理念的改变，使无人机倍受青睐，无人战斗机是未来航空武器的一个重点发展方向。无人机除在情报、监视、侦察等信息化作战中的特殊作用外，还能在突防、核战、化学和生物武器战争中发挥有人军机无法替代的作用。无人机的发展方向是飞行更高、更远、更长，隐身性能更好，制造更加简便快捷，成本更低等，其中关键技术之一就是大量采用复合材料，超轻超大复合材料结构技术是提高其续航能力、生存能力、可靠性和有效载荷能力的关键。和传统的铝合金混合结构相比，以复合材料为结构的无人机，例如“全球鹰”“捕食者”等无人机都采用先进复合材料。以“全球鹰”为例，该种无人机的机翼、尾翼都采用石墨/环氧复合材料，采用该种复合材料制造的无人机，和传统铝合金混合结构的重量相比降低了65%。再如，诺斯罗普・格鲁门公司研发的X-47无人战斗机，为了满足生存力、机动性、隐身性能等特殊要求，该无人机除了接头部位采用了少量的铝合金外，几乎整个机体都采用先进复合材料。依靠复合材料，设计师还可以做出传统金属材料所无法达成的气动力学设计，比如超声速飞行的前掠翼飞机。
5 先进复合材料在航天领域的应用
5.1 卫星和宇航器结构材料
卫星结构的质量会影响对运载火箭的要求以及卫星功能，卫星结构的轻型化设计已经成为卫星结构发展的趋势之一。国际通讯卫星中心的推力桶采用先进复合材料，该种推力桶质量比传统铝结构的质量降低了30%左右，降低的重量可以增加460条电话线路，同时还能够有效地降低卫星的发射费用。欧美国家卫星结构的质量为总质量的1/10，其原因就是大量的应用了先进复合材料。现阶段，我国神州系列飞船、风云二号气象卫星等都采用碳纤维/环氧复合材料，有效地降低了总体重量，同时发射成本也显著降低。
5.2 导弹用结构材料
现阶段，美国已经将先进复合材料作为导弹弹头结构壳体、级间段、仪器舱等部件的主要材料，洛克希德导弹与宇航公司指出，采用碳纤维/环氧复合材料制造的导弹比传统铝结构导弹的重量减轻40%。现阶段，采用先进复合材料的导弹发射筒也被国外发达国家应用在战术、战略型号上，例如，俄罗斯的“白杨M”导弹、美国的“MX”导弹都采用复合材料发射筒。因为先进复合材料导弹发射筒和传统金属结构相比，其结构质量显著降低，能有效地提高战略、战术导弹的灵活性。在战术导弹领域，先进复合材料结构的导弹发射筒更加灵活、应用范围更加广泛。现阶段，我国也研发了先进复合材料结构的战略导弹和导弹发射筒，还研发了先进复合材料仪器舱，有效地提高了战略导弹的灵活性和机动性，应用效果良好。
5.3 运载火箭结构材料
国外发达国家于20世纪50年代开始应用纤维缠绕成型的玻璃钢壳体代替传统的钢壳，例如，美国的“北极星A-3”潜地导弹，采用纤维缠绕成型的玻璃钢壳体，其重量比采用传统钢壳的“A-1”轻了55%左右，随后研发的“MX”“三叉戟1”的三级发动机壳体，全部都采用芳纶/环氧复合材料，该种结构形式的壳体质量比纤维缠绕成型玻璃体壳体的重量减轻了50%左右。随着先进复合材料的发展，其在运载火箭发动机壳体中的应用优势越来越明显，并且先进复合材料被应用在三叉戟Ⅱ、德尔塔Ⅱ-7925运载火箭等型号中。现阶段，我国运载火箭发动机壳体制造业逐渐的开始应用先进复合材料，虽然起步较晚，但是经过40多年的发展获得了巨大的进步，经过多年的研发，已经成功地将芳纶/环氧复合材料、玻璃纤维/环氧复合材料应用在运载火箭发动机壳体中。先进复合材料在运载火箭结构设计中的应用，有效地降低了运载火箭发动机的重量，同时提高了运载火箭发动机的性能。
6 复合材料在航空航天领域的发展前景
先进复合材料的应用已经成为评价航空航天器水平的重要标准，同时也是提高航空航天器结构先进性的重要物质基础和先导技术。由于我国先进复合材料的应用水平和国外发达国家还存在一定的差距，但是我国已经进行大量投入来强化先进复合材料方面的研究，其发展前景良好。未来先进复合材料的发展主要表现在以下四个方面：
6.1 智能化
智能型先进复合材料和结构的研究，能够创造巨大的经济效益和社会效益，智能型先进复合材料在航空航天器外表的应用：在未来航空器表面增加各种传感器，能够对周围环境进行实时、全面、智能的检测，同时为通讯系统、电子战以及雷达系统提供瞬时模态，以此保证航空器能够安全、稳定地飞行。
6.2 多功能化
在减小航空航天器体积的基础上，为了提高航空航天器的突防能力，许多结构部件需要具备多种功能，多功能先进复合材料的应用能够赋予航空航天器新的功能，现阶段，多功能先进复合材料的研究已经从双功能型向三功能型方向转变。
6.3 质量轻、性能高
目前，我国先进复合材料能够减轻航空航天器的质量占总重的20%左右，和国外25%以上的减重效率还存在一定的差距。导致该种现状的原因是我国先进复合材料的整体性能较低，并且结构的整体性相对较差。因此，在未来的发展过程中，应该加强对复合材料强度、韧性以及整体性等方面的研究，研发整体性好、强度高和韧性高的先进复合材料，同时使复合材料的减重率超过25%。
6.4 低成本
成本较高是限制先进复合材料在航空航天领域应用和发展的主要原因之一，为了解决该问题，应该对先进复合材料的制造工艺进行研究，采用科学的制造工艺进行先进复合材料结构、尺寸以及形状的加工和制造，同时采用先进的质量控制技术、自动化技术、机械化技术等，提高先进复合材料的生产效率，提高其成品率，以此降低先进复合材料的成本。
7 结语
综上所述，经过40多年的发展，我国先进复合材料工业逐渐形成了一个完整的体系，并且部分先进复合材料已经成功地应用在航空航天器生产实践中，获得了良好的效果。但是，从整体上来说我国先进复合材料技术水平和发达国家还存在一定的差距。因此，我国先进复合材料研究、研发人员和生产企业应该加快先进复合材料结构、制造技术、生产工艺等方面的研究，同时借鉴国外的先进技术和经验，解决我国先进复合材料在航空航天领域应用的各种难题，以此提高我国航空航天器的各种性能，进一步促进我国航空航天领域的全面、高速发展。
参考文献
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应用材料 篇五
1碱性锌锰电池材料
11纳米级γ-MnO2
夏熙等利用溶胶凝胶法、微乳法、低热固相反应法合成制得纳米级γMnO2用作碱锰电池正极材料。发现纯度不佳，但与EMD以最佳配比混合，可大大提高第2电子当量的放电容量，也就是可出现混配效应。若制得的纳米γMnO2纯度高时，本身的放电容量即优于EMD。
12掺Bi改性纳米MnO2
夏熙等通过加入Bi2O3合成得到改性MnO2,采用纳米级和微米级改性掺BiMnO2混配的方法，放电容量都有不同程度的提高，并且存在一个最佳配比。通过掺Bi在充放电过程中形成一系列不同价态的BiMn复合物的共还原和共氧化，有效抑制Mn3O4的生成，可极大地改善电极的可充性。
13纳米级α-MnO2
采用固相反应法合成不含杂质阳离子的纳米αMnO2,粒径小于50nm,其电化学活性较高，放电容量比常规粒径EMD更大，尤其适于重负荷放电，表现出良好的去极化性能，具有一定的开发和应用潜力。
14纳米级ZnO
碱锰电池中的电液要加入少量的ZnO,以抑制锌负极在电液中的自放电。ZnO在电液中的分散越均匀，越有利于控制自放电。纳米ZnO在我国已应用于医药等方面。由于碱锰电池朝着无汞化发展，采用纳米ZnO是可选择的方法之一。应用的关键是要注意纳米ZnO材料的表面改性问题。
15纳米级In2O3
In2O3是碱锰电池的无机代汞缓蚀剂的选择之一，目前已开发并生产出无汞碱锰电池用高纯纳米In2O3,该材料具有比表面积大，分散性好，缓蚀效果更佳的特点，应用于无汞碱锰电池具有良好的抑制气体产生的作用。
2在MH/Ni电池中的应用
21纳米级Ni(OH)2周震等人用沉淀转化法制备了纳米级Ni(OH)2,并发现纳米级Ni(OH)2比微米级Ni(OH)2具有更高的电化学反应可逆性和更快速的活化能力。采用该材料制作的电极在电化学氧化还原过程中极化较小，充电效率高，活性物质利用更充分，而且显示出放电电位较高的特点。赵力等人用微乳液法制备纳米βNi(OH)2,粒径为40～70nm。该方法较易控制纳米颗粒粒径大小，并且所制得的纳米材料呈球型或椭球形，适用于某些对颗粒状有特殊要求的场合，如作为氢氧化镍电极的添加剂，按一定比例掺杂，可使Ni(OH)2的利用率显著提高，尤其当放电电流较大时，利用率可提高12%。22纳米晶贮氢合金
陈朝晖等利用电弧熔炼高能球磨法制备出纳米晶LaNi5[6],平均粒径约20nm,采用该材料制备的电极与粗晶LaNi5制备的电极相比，具有相当的放电容量，更好的活化特性，但其循环寿命较短。
3锂离子电池材料
31阴极材料———纳米LiCoO2
夏熙等用凝胶法制备的纳米LiCoO2,放电容量为103mAh/g,充电容量为109mAh/g,长平台在39V处，有明显提高放电平台的效果，循环稳定性也大为提高，但未见有混配效应。低热固相反应法合成纳米LiCoO2,发现了混配效应：以一定比例与常规LiCoO2进行混配，做成电池测试，充电容量可达132mAh/g,放电容量为125mAh/g,放电平台在39V,由于纳米颗粒增大了比表面积，令Li+更易嵌入和脱出，削弱了极化现象，循环性能比常规LiCoO2明显提高，显示出较好的性能。
32纳米阳极材料
中国科学院成都有机化学研究所“碳纳米管和其它纳米材料”的研究工作取得了阶段性成果。制得的碳纳米管层间距离为034nm,略大于石墨的层间距0335nm,这有利于Li+的嵌入和脱出，它特殊的圆筒状构型不仅可使Li+从外壁和内壁两方面嵌入，而且可防止因溶剂化Li+的嵌入引起石墨层剥离而造成负极材料的损坏。实验表明，用该材料作为添加剂或单独用作锂离子电池的负极材料均可显著提高负极材料的嵌Li+容量和稳定性。中国科学院金属研究所等用有机物催化热解法制备出单壁纳米碳管和多壁纳米碳管。他们的研究表明用纳米碳管作为电极，比容量可达到1100mAh/g,且循环性能稳定。香港科技大学用多孔的沸石晶体作载体，首次成功研制出尺寸最小，全球最细且排列规整的04nm单壁纳米碳管，继而又发现在超导温度15℃以下呈现出特殊的一维超导特性。电容器材料
由可充电电池和电容器共同组合的复合电源系统引起了人们的浓厚兴趣，特别是环保电动汽车研究的兴起，这种复合电源系统可在汽车启动、爬坡、刹车时提供大功率电源，因而可以降低电动车辆对蓄电池大功率放电的限制要求，大大延长蓄电池循环使用寿命，从而提高电动汽车的实用性。近年来以纳米碳管为代表的纳米碳材料的研究和作为电极材料的应用，为更高性能的电化学超级电容器的研究开辟了新的途径。清华大学用催化裂解丙烯和氢气混合气体制备碳纳米管原料，再采用添加粘结剂或高温热压的工艺手段制备碳纳米管固体电极，通过适当的表面处理，制得的碳纳米管电极具有极高的比表面积利用率。用纳米碳管和RuO2的复合电极制备双电层法拉第电容器，在纳米碳管比表面积为150m2/g时，电容量可达20F/g左右。清华大学已经制备出电容量达100F的实验室样品。在充分利用纳米材料的表面特性和中空结构上，纳米碳管是目前最理想的超级电容器材料。
5结束语
a材料的先进性必然会推动电池的先进性，因此纳米材料技术在电化学领域具有十分广阔的前景，不仅可使传统的电池性能达到一个新的高度，更有望开发出新型的电源。
应用材料范文 篇六
对废旧高分子材料进行处理可谓是一把双刃剑，运用得好能够节约资源，保护环境，如果没能够处理好，就会给我们的生产生活带来一定的负面影响，甚至还会是出现毒有害现象。将废旧材料应用到建筑建设当中，既可以进一步降低高分子材料给我们的生产生活带来的影响，还可以为建筑工程提供更多更好的建筑材料的来源。随着科学技术的发展、社会的进步，会有更多新型的高分子材料问世，从而提高整个建筑行业的经济效益，实现环境效益、社会效益、环境效益的有机统一。我国处理废弃的高分子材料的技术还相对比较落后，绝大部分处理方法也只是简简单单的再生及复合再生。在这种情况下，大批量的废弃高分子材料就会被当成垃圾，随意丢弃，大量的废旧高分子材料给我们的日常生活带来了极大的影响，严重污染了我们的环境，例如：分散在土壤中塑料地膜，很容易导致土质板结，不利于农作物对氧、空气、水分、光的吸收；地面上飞散的薄膜碎片也容易导致相关建筑引起火灾；再降解的过程中，部分废旧高分子材料会释放对人们身体健康非常有害的毒素。现阶段，我们迫切需要处理好这些废旧的塑料、纤维、橡胶等问题。
2.废旧高分子材料在建筑材料中的应用
当今的世界是一个充满高分子材料的世界，我们在一方面享受高分子材料给我们的生产生活带来极大的便利的同时，还要考虑废旧高分子的处理问题。处理废旧高分子材料有益也有弊，废旧材料处理得好，则有利于降低高分子材料给我们带来的危害，不仅如此，还能够帮助我们降低生产生活成本；如果处理不好，就会危害环境，给我们的身体健康造成损害。将废旧高分子材料作为一种建筑材料，能够有效解决废旧材料无法处理的难题，一方面可以降低废旧高分子材料的危害，另一方为工程建设提供了一条新的建筑来源。随着科学技术的进一步发展，新型材料将会一项接着一项的问世，最终达到经济效益、环境效益和社会效益的统一。首先，废旧高分子材料在建筑当中可以当做墙体材料来应用。随着我国相关使用粘土砖禁令的进一步公布，我国建筑工程行业已经开始进一步加强了新型墙体材料的开发和应用，因此，回收废旧高分子材料具有非常重要的意义，极大的支持了墙体材料的进一步创新。现阶段，新墙体材料的相关技术已经日益成熟，并逐步应用到生产实际当中，与我们的生产生活密不可分，具体来说，主要包括以下几个方面：一是将塑料同玻璃有机结合成在一起形成的样品砖。现阶段，我国已经研制出了将玻璃和塑料复合而成的样品砖，这种样品砖并得到了极大的应用。二是金属橡胶混凝土。金属橡胶混凝土材料的性能较强，有利于解决混凝土的各种结构问题，例如我们通常见到的隔音差以及抗震性能不够等。三是聚苯乙烯泡沫塑料生产混凝土保温砌块。这种砌块的规模通常比较小，且具有很强的隔音效果以及抗压强度较高，属于高质量的、质量较轻的墙体材料。在实际工作过程中，砌块的聚苯乙烯泡沫塑料外部包裹的水泥浆层起着重要的骨架作用，因此，基本上泡沫塑料不受外力的作用。四是利用粉煤灰和废旧塑料制作成的建筑用瓦，这种瓦的研制，一方面能够极大的降低成本，另一方面还可以消除白色污染。五是充分利用废泡沫材料制作新型的保温砖，这种保温砖具有防火性能好、造价低廉等特点。
其次，废旧高分子材料在建筑装饰材料中的应用。每一个建筑材料中都不能缺少建筑材料，如果建筑当中缺乏装饰材料则会极大的影响我们日常的生产和生活，甚至还会对人们的身体健康带来极大的影响，更有甚至，还会引发重大的疾病。因此，我们可以将废旧高分子材料应用到建筑装饰材料中，一方面能够降低整个建筑的建设成本，另一方面还提高了安全性能，减少了环境污染，可以说是一举多得。具体来说，可以进行以下几个方面的运作：一是，充分利用废旧塑料来生产建筑装饰板材。现阶段，我国相关部门已经对这方面给予了研究，取得了一定的成绩。该技术的主要原理在于是用色素添加剂、废旧塑料、增强剂等原料，以重量为基本单位，现将废旧塑料清洗干净，将其晒干后，进行融化成为细颗粒，再次融化的同时，添加增强剂以及色素添加剂，并将其冷却成为我们需要的形状，在此基础上，涂上鲜艳的色彩，将其制作成成品。二是，利用废旧高分子材料制作组织燃烧的一种废旧材料。根据相关报道，通过在一些废旧塑料和锯粉末中加入一定添加剂的方式，可以制作有效阻止燃烧的一种建筑装饰材料。经过试验证实，这种材料的阻燃性非常强，因此，完全可以应用到建筑当中，一方面能够为建筑装饰建材提供更多的种类，另一方面还能够保护环境，为美化环境做贡献。再次，废旧高分子材料在其他建筑材料当中的应用。近些年来，废旧高分子材料逐步应用到建筑材料中得到了广泛的应用。具体来说，包括以下几个方面：一是废旧聚苯乙烯泡沫塑料和粉煤灰共同制造的防水材料。以普通硅胶为材料，添加少量防腐剂，从而形成质量良好的保温防水材料，该材料能够将防水和保温隔热有机的融为一体，该保温防水材料的强度较高、密度相对较低、保温隔热性能极好，可以说，是一个非常理想的屋面保温材料。二是，利用废聚烃类树脂生产塑料地板，现阶段，我国已经研究出该项产品，并取得了极大的成功。在世界塑料家族中，“PVC”的产量相对较高，制品也比废品相对较多。由于“PVC”是一种含卤物质，因此，想要回收该材料受到很多因素的限制，运用这项技术能够生产出很多建筑材料产品，我们常见的有用废农膜、碳酸钙、剂、稳定剂、色浆适量，经混合、密炼等一系列加工可制成塑料地板。总而言之，废旧高分子材料在建筑当中的应用，一方面降低了建筑的建设成本，另一方面还保护了环境，可以说是，一举多得。近些年来，我国对该方面的研究，也取得了一定的成效，并获得了极大的成功。
3.结语
