新型矿物纤维在摩擦材料中的应用
--辉绿岩及其纤维的性能与特点
文懿
（清远市博尔纤维有限公司，广东清远，511533）
摘要：辉绿岩的硬度适中，高熔点使其具有很好的耐温性能，所制成的矿物纤维柔韧性高，易分散，非纤维物质含量低，是适用于制动系统的良好材料。
关键词：辉绿岩辉绿岩纤维耐温性分散非纤维物质
Applications of New Type Mineral Fibres Used in Friction Matereial ----Performances & Properties of Diabase and Its Fibres
Wen Yi
(Qing Yuan Boer Fibre Co.,Ltd. Qingyuan, Guangdong, 511533) Abstract: Diabase has a moderate hardness, its high melting point makes it a very good temperature tolerance performance. Mineral fibres which are made from this kind of material has excellent properties on flexility, dispersion, non-fibrous material etc. It is a favorable material for manufacturing brake systems.
Keywords: Diabase Diabase Fibre Temperature Tolerance Performance Dispersion Non-fibrous Material
一、前言
石棉种类繁多，应用范围广，且性能较稳定。根据美国职业安全与健康协会(OSHA)做出的测试，每进行一次常规性的摩擦试验，刹车片就会产生数百万之多的石棉纤维散发到空气中，而且这种纤维远远小于人的头发，是肉眼无法观察到的，所以一次呼吸可能吸人成千上万的石棉纤维而人们却毫无察觉。细小的石棉纤维被吸入人体后，没有被排出体内并沉积在肺部的纤维会造成石棉肺、胸膜、皮间瘤等疾病。鉴于越来越多的论证表明长期使用石棉对人体存在危害，一些发达国家如欧洲、北美等地区自20世纪70年代起就开始逐步禁用石棉，如1972年，美国环保局颁布了有关禁止喷涂含石棉纤维的耐火涂料的条例。2001年11月10日，我国被批准加入世界贸易组织（WTO），并于30天后，即2001年12月10日起正式生效。对于一直被认为是我国入世后最容易受冲击的产业—汽车产业，在应对得当的情况下，进口汽车严重冲击国内汽车产业的情况并未出现。2003年，我国汽车产量首次超过400万辆，其中轿车产量超过200万辆，成为世界第四大汽车生产国。随着国际合作机会与市场贸易机会的增多，无石棉材料代替石棉材料是大势所趋。只有各厂
家、各企业同心协力实现无石棉化生产，才能迎合局势的发展、提高自身竞争力、扩大出口量。
由于摩擦材料对纤维存在着一定的要求，如摩擦材料制品处于长期高温下作业，一般有机纤维无法承受这种高温条件，因此摩擦材料中多数使用无机纤维。其中包括天然矿物纤维类，如石棉纤维、海泡石等；金属纤维类，如钢纤维、铜纤维等；人造矿物纤维和无机纤维类，如陶瓷纤维、岩棉纤维、复合矿物纤维等。
所谓的人造矿物纤维是由天然矿石（辉绿岩、玄武岩、白云石等）经过高温炉熔融后，采用适宜的成纤工艺，再经过后期处理而成。目前市场主要有：辉绿岩纤维、硅酸铝纤维、玻璃纤维等……此篇为笔者对辉绿岩及其纤维的性能与特点的分享。
二、辉绿岩与辉绿岩纤维的特点
辉绿岩矿石属于岩浆岩中的基性岩矿石，其化学组成比较稳定，二氧化硅含量较玄武岩稍高，氧化钾、氧化钠含量较玄武岩少，含有微量的二氧化钛。辉绿岩与玄武岩、辉长岩可不添加任何配合料而直接将其熔制成纤维。辉绿岩冷却较慢，形成一些隐晶和微晶质结构，其结晶程度高于玄武岩，所以比玄武岩难熔，辉绿岩的熔化温度一般在1450℃-1500℃左右。因此，辉绿岩熔体质量纯，制得的纤维化学稳定性好，生产出的纤维较细，一般可控制在5-7微米范围内，抗拉强度较高[1]。此外，辉绿岩的熔融比重 2.95—3.05, 硬度6—7, 膨胀系数小于钢铁, 耐酸度极强。辉绿岩经熔融制作成铸石后, 耐磨强度比钢铁要大15—20 倍, 是一种用途广效果好性价比高的非金属材料, 尤其是在石油、化工工业设备上被广泛应用[2]。
辉绿岩纤维是以辉绿岩为原料，经高温熔融后，采用高速离心法或喷吹法等工艺制成的棉丝状无机纤维。其生产工序如下所示：
辉绿岩开采→称重→熔融→成纤(喷吹法/ 高速离心法)→收集→除渣→后期处理→包装
天然矿物纤维一般均含有结晶水，因此在高温制动时容易出现脱水现象，造成刹车片的高温摩擦性能减退，并影响其磨损性能。如石棉纤维加热到110℃，2/3的吸附水被析出，纤维的抗拉强度降低10%左右；温度超过368℃时，吸附水全部析出。纤维的抗拉强度降低20%左右，此过程纤维质量损失约3%-4%；当加热温度在510℃以上时，以OH-存在的这部分结构水，将逐渐全部逸出。逸出的结构水不可能再恢复，失去水分的石棉纤维会变脆，机械强度也全部丧失，直接影响纤维的使用效果[3]。
而辉绿岩矿物纤维的熔融温度高达1600℃，所以，辉绿岩矿物纤维不含结晶水。
三、摩擦材料与辉绿岩纤维的关系
1、摩擦材料要求纤维材料具备的性能
1.1 耐温性好，在摩擦工作温度下，不会发生熔融、碳化与热分解现象；
1.2 吸咐性能好
1.3 易分散
1.4 非纤维物质含量低，以免产生制动噪声及损伤制动盘或鼓；
1.5 稳定
1.6 耐磨
1.7 工艺操作性好
2、辉绿岩纤维满足摩擦材料要求的性能：
2.1 不含石棉的无机物
2.2 适当的长径比：有利的保证到纤维的强度及分散性能
2.3 良好的高温稳定性
2.4 摩擦系数适宜且稳定
2.5 极低的非纤维物质含量，减小噪音，
2.6 良好的适应性：柔软度佳、分散性优良、与树脂的结合力好、对皮肤的刺激性小，方便工人的搬运、使用及配方的设计
2.7 环保
以上提到的所谓非纤维材料，即是矿物纤维在成纤过程中从熔体的成纤粘度范围在一瞬间上升至脆性粘度范围。在这一瞬间中大部分熔体被牵引而成纤维状的矿物纤维，但仍有一部分的熔体还来不及变成纤维而变成了粒状、块状及棒状物，即指俗称矿物纤维中的“渣球”。
渣球与纤维的化学成分相同，对摩擦产品用纤维所含渣球过多不利于增强效果，磨损率容易变大，并且粗粒的渣球会刮伤摩擦对偶及容易产生制动噪音。然而纤维中含有一定比例的粒径小于125微米的渣球是允许的（通过120目筛），因为它具有一定的增摩性，并阻碍球粒的形成，且具有较好的混料工艺性能。
四、如何通过理化性能区分辉绿岩纤维？
1．物理特性
1.1物理性能方面的区分：
名称颜色耐火度耐火性耐水性耐腐蚀性纤维直径分散性纤维韧性
辉绿岩纤维绿/灰 780℃好稳定强细易分散柔韧
矿渣棉纤维白/偏
650℃较差不稳定弱粗难分散较脆
黄色
1.2外观特性
辉绿岩纤维表面光滑、端部断面多平坦呈玻璃棒折断状；
矿渣棉多呈绒毛状、表面常见纵向解理。
2．化学特性
2．1化学成分方面的区分：
（1）辉绿岩纤维中SiO2 + Al2O3 + CaO + MgO的总量为86%-92%（矿渣棉纤维的以上四种化学成分的总量高达95%以上）；
（2）辉绿岩纤维的Fe2 O3 + FeO的合量为5%-12%（矿渣棉纤维的以上化学成分的合量为2%以下）
备注: 铁含量有助于提高纤维的使用温度、耐热性能、介电性能、力学性能、纤维柔软性能及工艺的稳定性。
五、衡量岩棉的重要参数—酸度系数、pH值
1、酸度系数—化学稳定性
化学稳定性一般指矿物纤维的水解性能，这一特性决定了矿物纤维在大气条件下（特别是潮湿区域和环境）的使用价值，习惯上称这之为耐水性。
酸度系数对岩棉、矿渣棉而言是一个衡量其化学耐久性的特定参数。
酸度系数表示配方成分中所含酸性氧化物和碱性氧化物的质量比，常用符号M k来表示。
W SiO2+W Al2O3
M k=
W CaO+W MgO
一般来讲，酸度系数越大，则岩棉和矿渣棉的化学耐久性越好。矿渣棉的酸度系数一般控制在1.2-1.4之间，岩棉的酸度系数则控制在1.5-2.5之间较好。当M k过高时，制成的纤维可能较长，化学稳定性得到改善，使用温度提高，但较难熔化，纤维较粗。辉绿岩稍加碱性调节辅料，酸度系数就可以达到成纤要求。
2、pH值与其计算式：
pH值是衡量矿物棉化学稳定性（抗大气、抗水）较准确的指标，pH值的计算完全是从大量试验中总结出来，pH值越高，抗水性越差。按国外资料显示：pH值＜4是最稳定的，pH值＜5是稳定的，pH值＜6是中等稳定的，pH值＜7是不太稳定的，pH值＞7则是最不稳定。pH值可以用计算方法从成分得出[4]。
pH=-0.0602W SiO2-0.120W Al2O3+0.232W CaO+0.120W MgO+0.144W Fe2O3+0.21W Na2O
六、材料检测反馈
图一辉绿岩纤维放大3000倍电镜图，图中可以看到纤维很纯净，其表面较光滑。为了提高纤维与树脂等基料的粘合力, 需对其进行表面处理。
图二辉绿岩纤维的电位图，其中横座标表示电位属性，纵座标表示分子的集中度，其曲线主要集中在横座标中间“零”的左侧，即纤维的电性为负。
图三辉绿岩矿物分析图，可以看出此材料含有铁堇青石、钠镁磷酸盐水化物等物质，不含石棉。
七、辉绿岩纤维的测试结果概况：
辉绿岩纤维作为增强纤维制成盘式刹车片，测试配方如下：
材料配比 (%)
辉绿岩纤维10-25
其它纤维5-13
酚醛树脂10-15
填料30-50
摩擦性能调节剂15-30
按GB5763-1998标准，在D-MS定速摩擦试验机试验结果
温度（℃）100 150 200 250 300 350
摩擦系数
→0.36 0.38 0.39 0.38 0.37 0.35
←0.39 0.37 0.38 0.39 0.36
磨损率0.13 0.17 0.16 0.15 0.16 0.19
从以上图中可以直接看出，在温度每上升到某个程度时，材料的摩擦系数和磨损率都比较平稳，没有过大的偏差，材料的性能比较稳定。
八、结束语
以上是笔者对辉绿岩及其纤维在性能与特点上的分享，如有疏漏，敬请指教。
参考文献：
[1]孙宝珑、改性辉绿岩纤维生产及其在前盘式刹车片中的应用，2005，第28卷第5期
[2]范世琦、辉绿岩棉的性能特点与生产，1998年第5期
[3]高惠民、石棉的结构与性能、矿物复合摩擦材料，2007，化学工业出版社：156
[4]张耀明、李巨白、姜肇中，岩棉、矿渣棉、玄武岩纤维生产工艺及其制品、玻璃纤维与矿物棉全书，2001，化学工业出版社：634-635
纳米纤维的研究应用及其成型技术 闫晓辉化工学院材料学110030324 摘要：当聚合物纤维的尺度从微米或亚微米级降至纳米级时，就会显示出某些奇特的物理和生化性能。本文阐述了纳米纤维的基本特性，列举了相关的一些前沿应用进展，并介绍了制备纳米纤维的几种成型工艺。 关键词：纳米纤维，应用，成型技术 一、纳米纤维的概述 纤维对大家来说是十分熟悉的，如日常生活中作为服装材料用的羊毛、蚕丝、亚麻、棉花等都是天然纤维；20世纪出现的化学纤维工业，为人类提供了各种各样的合成纤维和人造纤维；还有金属纤维、矿物纤维和陶瓷纤维等。作为纤维有两个明显的几何特征：第一是纤维有较大的长度/直径比，例如蚕丝和化学纤维的长丝都可认为长度/直径比趋于无穷大；第二是纤维的直径必须比较细，这是出现一定柔韧性所必需的。传统普通纤维材料的直径多为5～50μm；最新开发的超细纤维直径可达0.4～4μm。由此可见，超细纤维也仅是与蚕丝直径相当或稍细的纤维，其直径绝对值只能达到微米或亚微米级，还不是真正意义上的超细纤维。 纳米是一个长度单位，1nm=10-9m。纳米量级一般是指1～100nm的尺度范围。纳米科技的发展，将会给纤维科学与工程带来新的观念。对纳米纤维定义其直径是1～100nm的纤维，即一维纳米材料。纳米纤维按获取途径可以分为天然纳米纤维和人造纳米纤维。纳米纤维(nanofiber)从广义上讲包括纤维直径为纳米量级的超细纤维，还包括将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维。后者是目前国内外开发的热点；采用性能不同的纳米颗粒，可开发阻燃、抗菌、抗静电、防紫外线、抗电磁屏蔽等各种功能性纤维[1]。而对于前者，才是真正意义上的纳米纤维（一维纳米材料），由于其极大的比表面积和表面积－体积比所表现出的特殊性能，日益引起科学家们的重视。天然纳米纤维由生物体产生。生物体内的大分子，如核酸（DNA 及RNA）、蛋白质、纤维素及多糖，在生命活动中起着决定作用。一些科学家认为，阐明生命科学中的高分子化学基础或者高分子化学模拟是高分子化学今后的主要研
超细微粒、超细粉末，这些其实都是纳米材料的别称。它具有自己的一些性能特点，同时应用范围较广，例如生物医药、能源环保、化工等等行业。本文就给大家详细介绍一下。 一、应用 由于纳米颗粒粉体具有电、磁、热、光、敏感特性和表面稳定性等性能，显著不同于通常颗粒，故其具有广泛的应用前景。经过多年探索研究，已经在物理、化学、材料、生物、医学、环境、塑料、造纸、建材、纺织等许多领域获得广泛应用。下面为大家例举几个纳米材料的应用实例。 （1）纳米材料的用途十分的广泛，比如目前在许多医药领域使用了纳米技术，这样能使药品生产非常的精细，它直接利用原子或者分子的排布制造一些有特殊功能的药品。由于纳米材料所使用的颗粒比较小，所以这种药品在人体内的传输是相当方便的，有些药品会采用多层纳米粒子包裹，这种智能药物到人体后可直接并攻击癌细胞或者对有损伤的组织进行修复。纳米技术也可以用来监测诊少量血液，通过对人体中的蛋白质的分析诊断出许多种疾病。 （2）在家电方面，选用那么材料制成的产品有许多的特性，如具有抗菌性、防腐抗紫外线防老化等的作用。在电子工业方面应用那么材料技术可以从扩大其
产品的存储容量，目前是普通材料上千倍级的储器芯片已经投入生产并广泛应用。在计算机方面的应用是可以把电脑缩小成为“掌上电脑”，使电脑使用起来更为方便。在环境保护领域未来将出现多功能纳米膜。这种纳米膜能够对化学或生物制剂造成的污染进行过滤，从而改善环境污染。在纺织工业方面通过在原始材料中添加纳米ZnO等复配粉体材料，再通过经抽丝、织布，然后能够制成除臭或抗紫外线辐射等特殊功能的服装，这些产品可以满足国防工业要求。 （3）纳米材料技术现在已广泛应用于遗传育种中，该技术能够结合转基因技术并且已经在培育新品种方面取得了很大的进展。这种技术是通过纳米手段将染色体分解为单个的基因，然后对它们进行组装，这种技术整合成的基因产品的成功率几乎可以达到100%。经过实践证明，科研人员能够让单个的基因分子链展现精细的结构，并可以通过具体的操纵其实现分子结构改变其性能，从而形成纳米图形，这样就能使人们可以在更小的世界范围内、更加深的一种层次上进行探索生命的秘密。 （4）纳米材料技术在发动机尾气处理方面的应用，目前有一种新型的纳米级净水剂有非常强的吸附能力，它是一般净水剂的20倍左右。纳米材料的过滤装置，还能有效的去除水中的一些细菌，使矿物质以及一些微量元素有效的保留下来，经过处理后的污水可以直接饮用。纳米材料技术的为解决大气污染方面的问题提供了新的途径。这种技术对空气中的污染物的净化的能力是其它技术所不可替代的。 二、特点 当粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。比方说：被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉，其吸收带边界和发光光谱的
(一)棉纤维得吸湿性能 棉纤维就是一种多孔性物质,由于纤维素大分子上存在很多得游离亲水性基团(羟基),所以能从潮湿空气中吸收水分与向干燥空气放出水分,这种现象称为棉纤维得吸湿性。棉纤维得吸湿性,对其她各项物理性能都有影响。如棉纤维吸湿后,重量增加,密度先增大后减小,强伸度增加,导电性能增强,纤维膨胀等。因此,在籽棉加工、农商交接、纤维性能测试以及纺织生产等过程中,都要规定并控制棉纤维得吸湿量。 棉纤维得吸湿就是比较复杂得物理化学现象。棉纤维含水得原因,主要有纤维本身结构以及大气温度与相对湿度等。 1.影响棉纤维吸湿得内部因素 亲水基因:棉纤维得主要成分就是纤维素。纤维素大分子上每个葡萄糖剩基上有3个羟基,它们属于亲水基因,对水分子有相当得亲与力,所以棉纤维分子结构中得自由羟基得数目越多,棉纤维得吸湿能力就越大。 棉纤维内得纤维素大分子上除羟基直接吸附水分以外,已被吸附得水分子,由于它本身也具有极性,帮也可吸附其她水分子,使后来吸附得水分子积聚在上面,称为间接吸附得水分,这些水分子排列不定,结合力也比较弱,存在于纤维内部得微小间隙成为微毛细水;当温度很高时,这种间接吸收得水分可以填充到纤维内部较大得间隙中,成为大毛细水。随着微毛细水与大毛细水得增加,棉纤维发生溶胀可以拆开分子间得一些联结点,使得更多得自由羟基与水分子结合。 分子排列:棉纤维中纤维素分子链相互间排列不匀,存在着结晶区与非结晶区。在结晶区,纤维素分子链排列整齐,分子间距较大,仅在少数点联结,结合力弱,就是一种松弛得网状结构,大多数自由羟基都向水分子开放,水分子很容易进入,所以棉纤维得吸湿主要发生在非结晶区。因此棉纤维得结晶度越低,吸湿能力越强。对单根棉纤维来说,初生层得非结晶区比次生层得多,不成熟得棉纤维非结晶区所占得比例比成熟棉纤维得大。因此,不成熟得低级棉常含有较高得水分。 除了结晶度影响纤维得吸湿性外,在同样得结晶度下,微晶体得大小对吸湿性也有影响。一般说来,晶体小得吸湿性较大。另外,大分子得取向度一般对吸湿性得影响较小,但聚合度有时对纤维得吸湿能力有一定得影响。 表面吸附:棉纤维暴露在大气中,就会在纤维表面吸附一定量得水汽与其她气体,这一般称为物理吸附。表面吸附能力得大小与纤维比表面积有一定得关系。单位体积得棉纤维所具有得表面积,叫棉纤维得比表面积。棉纤维愈细,棉纤维中缝隙孔洞愈多,比表面积愈大,吸湿性也要大一些。所以棉纤维得比表面积得大小,也就是影响吸湿性得一个因素。例如,在同样条件下,成熟差得棉纤维比成熟好得棉纤维比表面积大,其吸湿性也较大。 纤维素伴生物:棉纤维除主要成分就是纤维素外,还有少量得果胶、蛋白质、多缩戊糖、脂肪与蜡质、以及某些无机盐类等伴生物。脂肪与蜡质就是疏水物质,能保护棉纤维不易受潮。果胶、蛋白质、多缩戊糖,以及无机盐类中得氧化铁、氧化镁、氧化钙等就是亲水物质,能使棉纤维得吸湿性增强。因此,棉纤维中纤维素伴生物得性质与含量,也影响棉纤维得吸湿程度。另外,棉纤维在采集与初加工过程中还保留一定数量得杂质,这些杂质往往具有较高得吸湿能力。因此,棉纤维中含杂得多少,对棉纤维得吸湿性也有一定得影响。 2.影响棉纤维吸湿得外部因素 与棉纤维含水有关得外部因素有大气压力、温度与相对湿度。由于地球表面上大气压力得变化不大,这里主要讨论空气温度与相对湿度对棉纤维吸湿能力得影响。 相对湿度:棉纤维含水大小与空气得相对湿度密切相关。在一定得大气压力与温度下,相对湿度愈高,空气中水蒸气分压愈大,即单位体积内得空气中水分子数目愈多,水分子进入棉纤维中得机会愈多,其吸湿时就愈大。反之,当空气中水蒸气分压与相对湿度降低时,棉纤
服装纤维的种类与特点 班级：服装设计与工程3班姓名：潘冬林学号：222008323022083 纺织纤维是构成面料的基本材料，它有两大类：天然纤维与化学纤维。 1、天然纤维。 常规的天然纤维有棉、麻、丝、毛，随着科学技术的发展，新的天然纤维又有出现，比如菠萝叶纤维与现在普遍使用的竹纤维。它们都是大自然奉献给我们的优质纺织纤维原料。棉、麻、竹、菠萝叶纤维是天然纤维素纤维，用火点燃很快炭化为灰烬，伴随着烧草的气味。毛、丝纤维是天然动物纤维，点燃后变焦并有烧头发的气味，其中丝纤维是投入使用的唯一的一种长纤材料，可长达几百米，现在正在研究中的蜘蛛丝纤维应该也是长纤，但没有投入实际使用。 2、化学纤维。 化学纤维是随着化工行业的发展兴起的，目前已经成为纺织纤维的主体。它分为两大类，一类是合成纤维，一类是再生纤维。 A、合成纤维是以石油为原料，经化学聚合而成，主要纤维材料有涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶、氨纶等。它们可以根据需要切割成不同长度或直接使用长丝。其统一的燃烧特点是熔融成滴。涤纶纤维刚性较好，有很好的保型性与挺括性，常与棉、毛等混纺。 锦纶又称尼龙，是一种较有弹性的纤维材料，并且最为耐磨，常用做服装的“三口”，并在袜类产品中经常使用，最近几年常见锦纶与粘胶纤维交织，形成锦粘交织面料。 腈纶是保暖性最好的合成纤维，俗称合成羊毛，常用做毛衫材料。 维纶吸湿性能是合成纤维中最好的，服用性能接近棉纤维，民用较少，档次很低，通常用于工业产品，如绳索、水龙带、鱼网等。 丙纶质地最轻，比重为0。91，是目前纺织纤维中最轻的一种材料，耐磨、耐穿、不起球。氯纶不易燃烧，常用做针织内衣、毛线等民用产品，还用于工业滤布、工作服、绝缘布、安全帐篷等。 氨纶是弹性最高的一种纤维材料，高伸长、高弹性，常用做紧身产品，但由于不着色、强力最低，所以一般很少裸丝使用。 B、再生纤维，也叫做人造纤维，是利用天然材料经制浆喷丝而成，有再生纤维素与再生蛋白质之分。其中最常用的是粘胶纤维（再生纤维素纤维），它具有棉、麻的主要特性，但强力低于棉麻，且湿态强力更小。再生蛋白质使用较少，甲壳质纤维已经很成熟的用于当今医学领域。 3. 纺织纤维的特点 纺织标准状态与纤维回潮率 纺织材料由于具有一定的吸湿能力，这种能力在不同的状态下是不同的，为了使纺织材料的吸湿有一定的可比性，同时便于统一计量纺织材料的重量，一般我们规定标准大气状态，标准状态的规定国际上是统一的，只是允许误差范围略有不同。 我国规定的标准状态为：湿度65%±3%，温度20℃1±3℃。 含水率：纤维含水重量占纤维湿重的百分比，即：含水率=（纤维湿重-纤维干重）/纤维湿重 回潮率：纤维含水重量占纤维干重的百分比，即：回潮率=（纤维湿重-纤维干重）/纤维干重 标准回潮率：不用的大气状态纤维的回潮率是不同的，标准回潮率就是指纤维在标准状
纳米材料的研究属于一种微观上的研究，纳米是一个十分小的尺度，而一些物质在纳米级别这个尺度，往往会表现出不同的特性。纳米技术就是对此类特性进行研究、控制。那么，关于纳米材料的特性及相关应用有哪些呢？下面就来为大家例举介绍一下。 一、纳米材料的特性 当粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。比方说：被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉，其吸收带边界和发光光谱的峰的位置会随着晶粒尺寸减小而显著蓝移。按照这一原理，可以通过控制晶粒尺寸来获得不同能隙的硫化镉，这将大大丰富材料的研究内容和可望获得新的用途。我们知道物质的种类是有限的，微米和纳米的硫化镉都是由硫和镉元素组成的，但通过控制制备条件，可以获得带隙和发光性质不同的材料。也就是说，通过纳米技术获得了全新的材料。纳米颗粒往往具有很大的比表面积，每克这种固体的比表面积能达到几百甚至上千㎡，这使得它们可作为高活性的吸附剂和催化剂，在氢气贮存、有机合成和环境保护等领域有着重要的应用前景。对纳米体材料，我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。“更轻”是指借助于纳米材料和技术，我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件，减小器件的体
积，使其更轻盈。如现在小型化了的计算机。“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等)，对纳米陶瓷来说，纳米化可望解决陶瓷的脆性问题，并可能表现出与金属等材料类似的塑性。 二、纳米材料的相关应用 1、纳米磁性材料 在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。 2、纳米陶瓷材料 传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使
凉爽纤维 凉爽纤维 凉爽纤维是一种新型的降温散热纤维，凉爽纤维的散热性能是通过对合成纤维改性或织物结构设计、后整理加工等方式产生的，使汗水迅速迁移至织物表面并发散，从而达到吸湿、散热、保持人体皮肤干爽的目的，其中包含采用凉爽纱作为吸湿排汗纱线制成的纤维。 凉爽纤维及其制品主要特征是具有瞬时凉爽和吸汗快干的舒适性。其功能性主要体现在：（1）导热性好，能迅速将身体的热量散出，使穿着者有清凉的感觉；（2）导湿性好，产生的汗液能快速发散、汽化，与皮肤相接触的布料保持干爽，给人舒适的感觉。 1.云母冰凉纤维 2009 年问世的一种新型降温散热纤维。是一种新型的降温散热纤维。云母的吸水性好，因此云母冰凉纤维具有降温的作用，同时纳米云母在纤维或纱线中呈同向性排列，此时云母薄膜层厚度减小，边界散射效应对热传导的影响逐渐显著，使得垂直于薄膜方向的热传导系数降低，但横向的热传导系数却逐步上升，于是热传导在横向上速度变快，因此，云母冰凉纤维的导热性能优异。
云母的化学性能较稳定，其导热性、吸水性、吸附性和绝缘性较好，被广泛运用于装饰化妆、防火建材、电子工业、涂料造纸等方面。 目前市场上有以涤纶或锦纶为载体融入纳米云母，利用其天然的层状结构和“导热+ 含水”双重功效开发的云母冰凉纤维，两者制备方法类似。 云母冰凉纤维是2009年，山东德棉集团开发了精梳棉/云母纤维针织用纱线并投入市场，该纱线条干均匀、强伸性能大、毛羽少、产品外观光泽亮丽、质感柔软。 此外，中山合成纤维公司还开发了云母锦纶冰凉纤维长丝，产品规格为77 dtex /48 f 和44 dtex /34 f，可供针织和机织用。 目前在市场上已经出现一些采用云母冰凉纤维制成的塑身内衣、袜子、T 恤等夏季各类纺织品。如露莎莉和黛安芬推出的云母冰凉纤维塑身美体裤，浪莎袜业推出的云母冰凉纤维包芯丝绢感觉加裆连裤袜等，其市场价格比普通袜子稍高，许多消费者对其评价较高。 从消费市场上看，我国对云母冰凉纤维的开发刚刚起步，其市场空缺较大，若能充分利用其导热吸水性好等优点开发一系列的夏季服装，则其市场前景应较好。另外，从环境保护方面来看，环境污染和气候变化越来越成为人类关心的问题，服装面料追求环保、推崇低碳经济已成为一种不可遏制的趋势。从面料发展趋势上看，生活水平的提高带动了人们寻求科技含量较高且更舒适的面料，云母冰凉纤维及其纺织品的出现可以在炎热的夏季带给人们凉爽的感受，使人们减少对空调的过分依赖，在达到低碳环保要求的同时也使人们获得较好的
磁性纳米材料的应用 磁性纳米颗粒是一类智能型的纳米材料，既具有纳米材料所特有的性质如表面效应、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应、偶连容量高，又具有良好的磁导向性、超顺磁性类酶催化特性和生物相容性等特殊性质，可以在恒定磁场下聚集和定位、在交变磁场下吸收电磁波产热。基于这些特性，磁性纳米颗粒广泛应用于分离和检测等方面。 （一）生物分离 生物分离是指利用功能化磁性纳米颗粒的表面配体与受体之间的特异性相互作用（如抗原-抗体和亲和素 -生物素等）来实现对靶向性生物目标的快速分离。 传统的分离技术主要包括沉淀、离心等过程，这些纯化方法的步骤繁杂、费时长、收率低，接触有毒试剂，很难实现自动化操作。磁分离技术基于磁性纳米材料的超顺磁性，在外加磁场下纳米颗粒被磁化，一旦去掉磁场，它们将立即重新分散于溶液中。因此，可以通过外界磁场来控制磁性纳米材料的磁性能，从而达到分离的目的，如细胞分离、蛋白质分离、核酸分离、酶分离等，具有快速、简便的特点，能够高效、可靠地捕获特定的蛋白质或其它生物大分子。此外，由于磁性纳米材料兼有纳米、磁学和类酶催化活性等特性，不仅能实现被检测物的分离与富集，而且能够使检测信号放大，具有重要的应用前景。 通常磁分离技术主要包括以下两个步骤：（ 1）将要研究的生物实体标记于磁性颗粒上；（2）利用磁性液体分离设备将被标记的生物实体分离出来。 ①细胞分离：细胞分离技术的目的是快速获得所需的目标细胞。传统的细胞分离技术主要是根据细胞的大小、形态以及密度差异进行分离，如采用微滤、超滤和超滤离心等方法。这些方法虽然操作简单，但是特异性差，而且纯度不高，制备量偏小，影响细胞活性。但是利用磁性纳米材料可以避免一定的局限性，如在磁性纳米材料表面接上具有生物活性的吸附剂或配体（如抗体、荧光物质和外源凝结素等），利用它们与目标细胞特异性结合，在外加磁场的作用下将细胞分离、分类以及对数量和种类的研究。 磁性纳米材料作为不溶性载体，在其表面上接有生物活性的吸附剂或其它配体等活性物，利用它们与目标细胞的特性结合，在外加磁场作用下将细胞分离。 温惠云等的地衣芽孢杆菌实验结果表明，磁性材料 Fe3O4 的引入对地衣芽孢杆菌的生长没有影响；Kuhara等制备了人单克隆抗体anti-hPCLP1,利用 anti-hPCLP1 修饰的磁纳米颗粒从人脐带血中成功分离了成血管细胞，PCLP1 阳性细胞分离纯度达到了 95%。 ②蛋白质分离：利用传统的生物学技术（如溶剂萃取技术）来分离蛋白质程序非常复杂，而磁分离技术是分离蛋白分子便捷而快速的方法。 基于在磁性粒子表面上修饰离子交换基团或亲和配基等可与目标蛋白质产生特异性吸附作用的功能基团 , 使经过表面修饰的磁性粒子在外加磁场的作用下从生物样品中快速选择性地分离目标蛋白质。 王军等采用络合剂乙二胺四乙酸二钠和硅烷偶联剂KH-550寸磁性Fe3O4粒 子进行表面修饰改性 , 并用其对天然胶乳中的蛋白质进行吸附分离。结果表明 , 乙二胺四乙酸通过化学键合牢固地结合在磁性粒子表面 , 并通过羰基与蛋白质反应, 达到降低胶乳氮含量的目的。 ③核酸分离 经典的DNA/RN分离方法有柱分离法和一些包括沉积、离心步骤的方法，这些方法的缺点是耗时多，难以自动化，不能用于分析小体积样品，分离不完全。
纳米纤维的技术进展 赵婷婷 张玉梅 (东华大学纤维材料改性国家重点实验室,上海,200051) 崔峥嵘 (辽阳石化分公司,辽阳,111003) 王华平 (东华大学纤维材料改性国家重点实验室,上海,200051) 摘 要:本文简单介绍了纳米纤维的定义、特点和应用,主要讨论了纳米纤维的制备方法,包括传统纺丝方法(如:静电纺丝法、复合纺丝法和分子喷丝板法)的改进以及新兴的生物合成法和化学合成法。 关键词:纳米纤维,技术,进展,生物合成,化学合成 中图分类号:TS1021528 文献标识码:A 文章编号:1004-7093(2003)10-0038-05 1 前言 纳米纤维是直径1nm～100nm的纤维,此为狭义的纳米纤维的定义。广义地说,零维或一维纳米材料与三维纳米材料复合而制得的传统纤维,也可以称为纳米复合纤维或广义的纳米纤维。更确切地说,这种复合纤维应称为由纳米微粒或纳米纤维改性的传统纤维。纳米纤维最大的特点就是比表面积大,导致其表面能和活性的增大,从而产生了小尺寸效应、表面或界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等,在化学、物理(热、光、电磁等)性质方面表现出特异性。纳米纤维广泛应用在服装、食品、医药、能源、电子、造纸、航空等领域。 一方面,纳米纤维的广泛应用,对纳米纤维的制备技术提出了新的要求,同时也为纳米纤维制备技术的发展提供了新的发展空间;另一方面,纳米纤维制备技术的不断创新与发展,也使得纳米纤维的种类不断推陈出新,其性能和功能也得以进一步的体现和应用。本文主要讨论一维纳米纤维制备技术的进展情况。 收稿日期:2003-05-20 作者简介:赵婷婷,女,1980年生,在读硕士研究生。主要从事细菌纤维素的研究。2 传统纺丝方法的改进 2.1 静电纺丝法[1～4] 静电纺丝技术是目前制备纳米纤维最重要的基本方法。这一技术的核心,是使带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动并发生形变,然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化,于是得到纤维状物质,这一过程简称电纺。 目前电纺技术已经用于几十种不同的高分子,即包括大品种的采用传统技术生产的合成纤维,如:聚酯、尼龙、聚乙烯醇等柔性高分子的电纺,包括聚氨酯弹性体的电纺以及液晶态的刚性高分子聚对苯二甲酰对苯二胺等的电纺。此外,包括蚕丝、蜘蛛丝在内的蛋白质和核酸(DNA)等生物大分子也进行过电纺实验。尽管所用的材料十分广泛,但是目前电纺纤维总是以在收集板负极上沉积的非织造布的形式而制得的,其中单纤维的直径可以随加工条件而变化,典型的数值为40nm～2μm,甚至可以跨越10nm～10μm的数量级,即微米、亚微米或纳米材料的范围。 电纺纤维最主要的特点是所得纤维的直径较细,新形成的非织造布是一种有纳米微孔的多孔材料,因此有很大的比表面积,有多种潜在用途。但是,目前的电纺技术在推广上存在一定技术问题:第一,由于静电纺丝机设计的构型,此法得到的只能是非织造布,而不能得到纳米纤维彼此可
纳米材料的制备技术及其特点 一纳米材料的性能 广义地说,纳米材料是指其中任意一维的尺度小于100nm的晶体、非晶体、准晶体以及界面层结构的材料。当小粒子尺寸加入纳米量级时,其本身具有体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。从而使其具有奇异的力学、电学、光学、热学、化学活性、催化和超导特性,使纳米材料在各种领域具有重要的应用价值。通常材料的性能与其颗粒尺寸的关系极为密切。当晶粒尺寸减小时, 晶界相的相对体积将增加,其占整个晶体的体积比例增大,这时,晶界相对晶体整体性能的影响作用就非常显著。此外,由于界面原子排列的无序状态,界面原子键合的不饱和性能都将引起材料物理性能上的变化。研究证实,当材料晶粒尺寸小到纳米级时,表现出许多与一般材料截然不同的性能,如高硬度、高强度和陶瓷超塑性以及特殊的比热、扩散、光学、电学、磁学、力学、烧结等性能。而这些特性主要是由其表面效应、体积效应、久保效应等引起的。由于纳米粒子有极高的表面能和扩散率,粒子间能充分接近,从而范德华力得以充分发挥,使得纳米粒子之间、纳米粒子与其他粒子之间的相互作用异常激烈,这种作用提供了一系列特殊的吸附、催化、螯合、烧结等性能。 二纳米材料的制备方法
纳米材料从制备手段来分,一般可归纳为物理方法和化学方法。 1 物理制备方法 物理制备纳米材料的方法有: 粉碎法、高能球磨法[4]、惰性气体蒸发法、溅射法、等离子体法等。 粉碎法是通过机械粉碎或电火花爆炸而得到纳米级颗粒。 高能球磨法是利用球磨机的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击,研磨和搅拌,将金属或合金粉碎为纳米级颗粒。高能球磨法可以将相图上几乎不互溶的几种元素制成纳米固溶体,为发展新材料开辟了新途径。 惰性气体凝聚- 蒸发法是在一充满惰性气体的超高真空室中,将蒸发源加热蒸发,产生原子雾,原子雾再与惰性气体原子碰撞失去能量,骤冷后形成纳米颗粒。由于颗粒的形成是在很高的温度下完成的,因此可以得到的颗粒很细(可以小于10nm) ,而且颗粒的团、凝聚等形态特征可以得到良好的控制。 溅射技术是采用高能粒子撞击靶材料表面的原子或分子交换能量或动量,使得靶材表面的原子或分子从靶材表面飞出后沉积到基片上形成纳米材料。常用的有阴极溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、离子束溅射以及电子回旋共振辅助反应磁控溅射等技术。 等离子体法的基本原理是利用在惰性气氛或反应性气氛中
新型纤维综述 一、常规纺织纤维的类别和特征（举例） 1.植物纤维：棉、麻 棉：吸湿性好，穿着舒适，光泽较暗，手感柔软，风格朴实，耐用耐洗，物美价廉，易折皱，服装保形性欠佳，耐碱不耐酸。 麻：吸湿散湿性好，干爽利汗，风格粗犷，有光泽，粗硬，弹性差，易折皱。耐碱不耐酸。 2.动物纤维：羊毛、蚕丝 羊毛：吸湿性强，手感丰满柔软，光泽柔和莹润，因表面有鳞片具有独特的缩绒性，保暖性能好，干燥时抗皱弹性好，湿态易皱，易虫蛀，耐酸不耐碱。 蚕丝：吸湿透气，舒适性极佳，滑爽柔软，光泽优雅悦目，风格高雅华丽，变形时弹性好，悬垂性好，湿态易皱，不耐汗，耐光性差，多晒会泛黄变脆，耐酸强于耐碱。 3.人造纤维：粘胶 粘胶：吸湿性好，穿着舒适，光滑明亮，柔软，悬垂性好，易皱，水洗易变形，缩水严重，湿强低，耐碱不耐酸。 4.化学纤维：锦纶、涤纶、腈纶 锦纶：耐用性，弹性好 涤纶：洗可穿的佼佼者 腈纶：最不怕光的合成羊毛 共性：强度高，不易起皱，悬垂性好，服装保形性好，易洗快干，不缩水，不霉不蛀，热定型性能好，可形成稳定造型，吸湿性差，易产生静电，易起毛起球。 二、新型纤维的种类和特性（举例） 1.天然纤维：（竹纤维）植物纤维、（蜘蛛丝）动物纤维、（银纤维）金属纤维及其他 竹纤维：竹原纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。竹再生纤维素纤维不具抗菌功能。 用途：竹纤维纱线用于服装面料、凉席、床单、窗帘、围巾等，如采用与维纶混纺的方法可生产轻薄服装面料。与棉、毛、麻、绢及化学纤维进行混纺，用于机织或针织，生产各种规格的机织面料和针织面料。机织面料可用于制作窗帘、夹克衫、衬衫、床单和毛巾等。针织面料适宜制作内衣、汗衫、T恤衫、袜子等。竹原纤维含量30%以下的竹棉混纺纱线更适合于内裤、袜子，还可用于医疗护理用品。 蜘蛛丝：高强度，高弹性，高断裂功，低密度，有良好的耐温及耐紫外线性能，有良好的生物相容性，理化性质优，每根蜘蛛丝的抗拉强度是钢材的五倍，弹性也比人造纤维好，开发前景广阔。
纳米纤维概述 1.纳米纤维的概念 纳米纤维是指直径处在纳米尺度范围(1～100nm)内的纤维，根据其组成成分可分为聚合物纳米纤维、无机纳米纤维及有机/无机复合纳米纤维。纳米纤维具有孔隙率高、比表面积大、长径比大、表面能和活性高、纤维精细程度和均一性高等特点，同时纳米纤维还具有纳米材料的一些特殊性质，如由量子尺寸效应和宏观量子隧道效应带来的特殊的电学、磁学、光学性质[1]。纳米纤维主要应用在分离和过滤、生物及医学治疗、电池材料、聚合物增强、电子和光学设备和酶及催化作用等方面。 2.纳米纤维的制备方法 随着纳米纤维材料在各领域应用技术的不断发展,纳米纤维的制备技术也得到了进一步开发与创新。到目前为止，纳米纤维的制备方法主要包括化学法、相分离法、自组装法和纺丝加工法等。而纺丝加工法被认为是规模化制备高聚物纳米纤维最有前景的方法,主要包括静电纺丝法、双组份复合纺丝法、熔喷法和激光拉伸法等。 2.1静电纺丝法 静电纺丝法是近年来应用最多、发展最快的纳米纤维制备方法[2-4]，其原理是聚合物溶液或熔体被加上几千至几万伏的高压静电，从而在毛细管和接地的接收装置间产生一个强大的电场力，随着电场力的增大，毛细管末端呈半球状的液滴在电场力的作用下将被拉伸成圆锥状，即泰勒锥。当外加静电压增大且超过某一临界值时，聚合物溶液所受电场力将克服其本身的表面张力和黏滞力而形成喷射细流，在喷射出后高聚物流体因溶剂挥发或熔体冷却固化而形成亚微米或纳米级的高聚物纤维，最后由接地的接收装置收集。利用静电纺丝法可制备得到多种聚合物纳米纤维,而采用不同的装置可收集获得无序排列的纳米纤维毡或定向排列的纳米纤维束,也可制备空心结构、实心结构、芯--核结构的纳米纤维,满足其在不同领域的应用需要。 2.2双组份复合纺丝法 双组份复合纺丝法制备超细纤维主要以海岛型和裂片型复合纤维为主[5-7]，其原理是将两种聚合物经特殊设计的分配板和喷丝板纺丝，制备海岛型或裂片型的复合纤维。将海岛型复合纤维中的“海”组份利用溶剂溶解去除或者将裂片型复合纤维进一步裂解后，即得到超细纤维。双组份复合纺丝法的关键技术是喷丝板的设计，选择不同规格的喷丝板，能够制备得到不同形态和尺寸的超细纤维[8]。Fedorova等[9]以PA6为“岛”，PLA为“海”，利用复合纺丝法制备得到PA6/PLA 复合纤维，然后选择溶剂将作为“海”组分的PLA基体相去除，最终获得尺寸为微纳米级的PA6纤维。研究发现，当“岛”的数量增加至360个时，制备所得纳米纤维的直径为360nm。 海岛型纺丝法要求设备精度比较高，要求海与岛组分要在同一个轴向上，而且海的组分的聚合物溶出也影响纤维成型的品质。但海岛纺丝机成本较高、较复杂，匹配的海、岛纤维也不易找寻，目前为止还无法大批量生产。
近些年来新型纤维的特点及应用 摘要：介绍了近年来几种新型天然纤维和新型合成纤维的主要特点，并对它们的应用情况及研究进展进行了概述。 关键词：新型天然纤维；新型合成纤维；纤维特点；发展概况 1新型天然纤维的特点及其发展概述 竹纤维就是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，是继棉、麻、毛、丝之后的第五大天然纤维。竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。 1.1.1竹纤维的特点 竹纤维中含有一种名为“竹琨”的抗茵物质，具有天然抗菌、防螨、防臭的药物特性，竹沥有广泛的抗微生物功能，竹纤维中的叶绿素和叶绿素铜钠具有较好的除臭作用。经高科技工艺制作的竹纤维织品可有效地抑制细菌生长，清洁人体周围空气，预防传染病。其抑菌功能经反复洗涤后也不会衰减”。在正常温度条件下，竹纤维及其纺织品很稳定，但在一定环境下竹纤维可以分解为水和二氧化碳。 1.1.2竹纤维的应用 竹纤维织物的天然抗茵、抗紫外线作用在经多次反复洗涤、日晒后，仍能保证其原有的特点，对人体皮肤无任何过敏性不良庋应，并对人体皮肤具有保健作用。现已大量应用于口罩、绷带、手术服、护士服等医用防护品和毛巾、袜子、内衣、床上用品等亲肤日用品。另外，竹纤维与其他材料融合的应用也非常广阔。比如，用竹纤维制备的经济墙板综合了竹纤维和水泥两者的良好特性，具有防火、隔音、隔热、耐水、防蛀及安装简便、经济实用等 优点。用竹纤维与玻璃纤维复合建筑材料为主体骨架的模板组成的活动房屋，具有以下几个优点：减轻建筑物的自重：节约能源；可靠性高；经久耐用。此外，它还具有耐腐蚀、不怕风吹雨淋及雨水浸泡、防火性强等特点。用竹纤维和树脂复合制作的竹纤维增强塑料的强度相当高，可以作为许多土建工程的主、次承力构件，耐腐性比钢材好，也可以应用于交通运输、建筑、家具等行业。1.2海藻纤维 从广义上来说，将含有海藻成分的纤维统称为海藻纤维。海藻酸纤维又称碱溶纤维、藻蛋白酸纤维，其原材料来自天然海藻中所提取的海藻多糖。海藻多糖
纳米材料的特性和应用 摘要本文简要介绍了纳米材料的分类及特性，并对纳米材料在化工、生物医学、环境、食品等领域的应用进行了综述，最后对纳米材料的发展趋势进行了展望。关键词纳米材料；分类；特性；应用；发展 1 引言 有科学家预言, 在21 世纪纳米材料将是“最有前途的材料”, 纳米技术甚至会超过计算机和基因学, 成为“决定性技术”。国际纳米结构材料会议于1992 年开始召开(两年一届) , 并且目前已有数种与纳米材料密切相关的国际期刊。德国科学技术部预测到2010 年纳米技术市场为14 400 亿美元, 美国政府自2000 年 克林顿总统启动国家纳米计划以来, 已经为纳米技术投资了大约20 亿美元。同时, 欧盟在2002～2006 年期间将向纳米技术投资10 多亿美元。日本2002 年的纳米技术开支已经从1997 年的1. 20 亿美元提高到7. 50 亿美元。 2 纳米材料及其分类 纳米材料（nano- material）又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。粒子尺寸范围在1-100 nm 之间，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。根据三维空间中未被纳米尺度约束的自由度计，将纳米材料大致可分成四种类型，即零维的纳米粉末（颗粒和原子团簇）、一维的纳米纤维（管）、二维的纳米膜、三维的纳米块体。 3 纳米材料的特性1 3.1 小尺寸效应 当纳米晶粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时, 周期性的边界条件将被破坏, 使其磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等与普通粒子相比都有很大变化。如银的熔点约为900℃, 而纳米银粉熔点仅为100℃, 一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%～50%。 3.2 表面效应 纳米晶粒表面原子数和总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质变化。纳米晶粒的减小, 导致其表面热、表面能及表面结合能都迅速增大, 致使它表现出很高的活性,如日本帝国化工公司生产的T iO2平均粒径为15 nm , 比
醋酸纤维的制备工艺、结构性能及发展前景 天津工业大学 纺科1201 游兵 1210110115 摘要：介绍了醋酸纤维的制备工艺、结构、性能以及研究未来的发展趋势，并对醋酸纤维的国内外生产情况和市场需求，应用前景做了详细分析。 关键词：醋酸纤维、制备工艺、结构性能、发展趋势 一、概述 醋酸纤维，化工产品，英文名cellulose acetate，简称CA。又称醋酸纤维素、乙酸纤维或乙酸纤维素纤维。醋酸纤维分为二醋酯纤维和三醋酯纤维，是人造纤维的一种。是用纤维素为原料，经化学成法转化成醋酸纤维素酯制成的化学纤维。首次制备于1865年，是纤维素的乙酸酯。纤维素以醋酸或醋酐在催化剂作用下进行酯化，而得到的一种热塑性树脂，纤维素分子中羟基用醋酸酯化后得到的一种化学改性的天然高聚物。其性能取决于乙酰化程度。 二、醋酸纤维的制备工艺 1. 工艺分类 醋酸纤维生产有干法纺丝、二步湿法和一步湿法三种纺丝工艺路线, 因湿法纺丝缺点较多, 目前国外主要醋酸纤维生产企业都采用干法纺丝。 2.主要流程 活化后的纤维素进人硫酸、醋酸配组成的乙酰化剂中进行乙酰化, 在对乙酞化后的三醋酸纤维素部分皂化, 以改善纤维素在丙酮溶液中的溶解性, 同时使纤维素分子量有一定程度的下降, 经皂化后的混合液, 加人一定量的沉淀剂使二醋酸纤维素酯沉淀, 再蒸去溶剂使二醋酸纤维素酯析出, 经洗涤去除残留的醋酸, 再经稳定化处理除去残留的硫酸, 最后经压榨、干燥、粉碎制得二醋酸纤维素酯
3.纺丝及后处理 纺丝原液通过每个纺丝位的计量泵、烛型滤器、调温器, 从喷丝帽中喷出, 借助纺丝甫道中的热空气加热, 使原液中的丙酮蒸发出来, 其自身则固化成形。固化的丝条由纺丝甫道的底部出来, 经集束后卷绕在丝筒上, 经加捻后处理得到成品醋醋长丝。 经集束后投人对流的水中, 再经切断、皂洗、压榨、干燥, 即得到醋醋短丝。 三、醋酸纤维的结构性能与用途 1．醋酸纤维素的结构 1.1醋酸纤维素分子式：(C6H7O2)(OOCCH3)3n ●式中x=1.8(醋酸含量为46%)为一醋酸纤维素 ●式中x=2.4(醋酸含量为54.8%)为二醋酸纤维素 ●式中x=3.0(醋酸含量为62.5%)为三醋酸纤维素 1.2醋酸纤维的纵向和截面形态 1.2.1纵向纤维表面形态光滑,较为均一,有明显的沟槽;由其截面形态可看出,纤维无皮芯结构,呈苜蓿叶形,周边较为光滑,少有浅的锯齿。 1.2.2在醋酸纤维的分子结构中，纤维素葡萄糖环上的羟基被乙酰基取代，
棉纤维的性能及其应用 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
课文翻译： 吸湿性和良好的吸湿排汗性能使棉纤维的一个更舒适的一个比较高的水平。因为在纤维素的羟基基团，棉花对水有很强的吸引力。当水进入纤维棉，膨胀，其截面变得更圆。水分和膨胀时湿让棉花吸收水的重量约四分之一的高亲和力的能力。这意味着，在炎热的天气里，身体的汗会吸收棉织品，沿运纱布的外表面和蒸发到空气中。因此，身体会帮助维持其温度。 不幸的是，棉花的亲水性使得它容易受到水渍。如在咖啡或葡萄汁的水溶性色素会渗入纤维随着水；当水分蒸发，着色剂是困在纤维。也许主要的缺点，棉织品是他们的倾向，皱纹和去除皱纹的困难。棉纤维的刚度降低纱线抗起皱能力。当纤维弯曲的一种新的配置，氢债券持有的纤维素链在一起破裂和分子滑动以减少纤维中的应力。在新的位置的氢键的改革，所以当破碎力去除纤维保持在新的位置。这是氢键，有助于保持皱纹的断裂和改革，使棉织品要熨。 棉花是具有良好的耐磨性和尺寸稳定性好，中等强度的纤维。这是抵抗酸，碱和有机溶剂，通常提供给消费者。但由于它是一种天然物质，它是受攻击的昆虫，霉菌和真菌。最突出的是棉花霉烂的倾向，如果允许存在潮湿。 棉花抗太阳光和热，虽然直接暴露于恒定的强烈的阳光会引起黄的最终降解纤维。变黄时也可能出现在气干燥器干燥棉织品。颜色的变化是一种化学反应的纤维素和氧或氮氧化物之间在热空气中干燥的结果。棉花将保留其白度较长时，线干或在电干燥器中干燥。 主要感兴趣的是事实，棉纱时干时湿比。此属性的宏观和微观结构特征的纤维的结果。当水被吸收，纤维膨胀，其截面变得更圆。通常这种大量的外来物质的吸收会导致内部应力较高，导致纤维弱化。然而，棉花，水的吸收导致的内部应力减少。因此，减少内部应力来克服，肿胀的纤维变得更强。同时，在纱线溶胀纤维按对彼此更强烈。的内部摩擦增强纱线。此外，所吸收的水作为一个内部润滑剂，赋予纤维较高水平的灵活性。这说明棉花衣服更容易熨潮湿时。纯棉织物易收缩不利于洗涤。 也许比任何其他纤维，棉满足服装，家居家具，休闲的要求，和工业用途。它提供了强大的，面料轻薄，柔软，易干燥，易清洗。在服装，棉提供服装，舒适，容易干燥，在明亮的，持久的色彩，容易照顾。主要的缺点是一种棉纱和棉布收缩起皱的倾向。收缩可以由应用程序的控制防缩整理。免烫性能可以通过化学处理或由棉纤维混纺传授更多的抗皱，如涤纶。 在居家摆设，耐用是棉花，织物一般服务。虽然他们可能缺乏来自其他纤维材料的形式出现，棉织品提供一个舒适，温馨的环境。棉织物一直是几十年来的床单和毛巾的支柱，因为他们是舒适，耐用，和吸湿剂。涤/棉混纺织物提供没有铁的床单和枕套，保持一个清晰的现代消费，新鲜的感觉。 用于娱乐用途，棉花已被用于帐篷和野营装备，船帆，运动鞋和运动服。棉花是特别适合的帐篷。一个帐篷织物必须能够“呼吸”，让居住者不被自己的二氧化碳。此外，与外界空气交换减少湿度在帐篷和使它变得闷。机织物棉可以打开足够舒适，提供良好的透气性。帐篷也流下的水，当被雨水打湿，棉纱膨胀，降低纱线和抗水渗透之间的间隙。今天，然而，沉重的帆布齿轮被取代的轻质尼龙检测设备。
纳米材料的热学特性 【摘要】：纳米材料的应用及其广泛，涉及到各个领域。本文将从纳米材料的热容，晶格参数，结合能，内聚能，熔点，溶解焓，溶解熵及纳米材料参与反应时反应体系的化学平衡等方面对纳米材料的热学性质的研究进行阐述，并对纳米材料热学的研究和应用前景进行了展望。 【关键词】：纳米材料热学特性发展前景 【正文】： （一）纳米材料 纳米材料是一种既不同于晶态，又不同于非晶态的第三类固体材料，通常指三维空间尺寸至少有一维处于纳米量级( 1 n m～1 0 0 n m)的固体材料。由于纳米材料粒径小，比表面积大，处于粒子表面无序排列的原子百分比高达l 5 ～5 0 ％。纳米粒子的这种特殊结构导致其具有不同于传统材料的物理化学特性。 纳米材料的高浓度界面及原子能级的特殊结构使其具有不同于常规块体材料和单个分子的性质，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等，从而使得纳米材料热力学性质具有特殊性，纳米材料的各种热力学性质如晶格参数，结合能，熔点，熔解焓，熔解熵，热容等均显示出尺寸效应和形状效应。可见，纳米材料热力学性质在各方面均显现出与块体材料的差异性，研究纳米材料的热力学性质具有极其重要的科学意义和应用价值。 （二）热学特性 一热容 1996年，在低温下测定了纳米铁随粒度变化的比热，发现与正常的多晶铁相比，纳米铁出现了反常的比热行为，低温下的电子比热系数减50 %。1998年，通过研究了粒度和温度对纳米粒子热容的影响，建立了一个预测热容的理论模型，结果表明:过剩的热容并不正比于纳米粒子的比表面，当比表面远小于其物质的特征表面积时，过剩的热容可以认为与粒度无关。2002年，又把多相纳米体系的热容定义为体相和表面相的热容之和，因为表面热容为负值，所以随着粒径的减小和界面面积的扩大，将导致多相纳米体系总的热容的减小，二.晶格参数，结合能，内聚能 纳米微粒的晶格畸变具有尺寸效应，利用惰性气体蒸发的方法在高分子基体上制备了1. 45nm 的pd纳米微粒，通过电子微衍射方法测试了其晶格参数，发现Pd 纳米微粒的晶格参数随着微粒尺寸的减小而降低。结合能的确比相应块体材料的结合能要低。通过分子动力学方法，模拟Pd 纳米微粒在热力学平衡时的稳定结构，并计算微粒尺寸和形状对 晶格参数和结合能的影响，定量给出形状对晶格参数和结合能变化量的贡献研究表明:在一定的形状下，纳米微粒的晶格参数和结合能随着微粒尺寸的减小而降低，在一定尺寸时，球形纳米微粒的晶格参数和结合能要高于立方体形纳米微粒的相应量。 三纳米粒子的熔解热力学 熔解温度是材料最基本的性能，几乎所有材料的性能如力学性能，物理性能以及化学性能都是工作温度比熔解温度( T /Tm )的函数，除了熔解温度外，熔解焓和熔解熵也是描述材料熔解热力学的重要参量；熔解焓表示体系在熔解的过程中，吸收热量的多少，而熔解熵则是体系熔解过程中熵值的变化。几乎整个熔解热力学理论就是围绕着熔解温度，熔解熵和
醋酸纤维长丝 以棉浆和木浆为原料，提取其中的纤维素，漂白后的纤维素与酸和催化剂混合后生产三乙酸纤维素，再经过稀释和沉淀生成固体白色薄片称醋酸纤维素。薄片溶解于丙酮，形成粘稠溶液，溶液通过喷丝头被挤压出。液体流过养护室，暖气使丙酮蒸发，形成固体醋酸长丝，拉在一起成为连续的长丝纱线。 从生产过程来说，相对于需要大量酸、碱液和会产生含重金属废液的粘胶纤维和铜氨纤维，醋酸纤维在对环境的友好性上更胜一筹。通过对丙酮等辅料的回收利用，也在成本管理上具备一定的优势。同时，与粘胶纤维、铜氨纤维相同的原料使得醋酸纤维也具有可降解的环保属性，增加了与真丝的相似度。 目前全球醋酸纤维产量基本保持在 74 万吨左右，其中烟用丝束总产量增加至约 70 万吨，纺织用醋酸纤维全球产能只余约4 万吨。后者的生产企业目前主要集中在美国伊士曼、日本三菱等企业，其中伊士曼占比在 60%以上，是全球最大的醋酸长丝制造商。 可以发现虽然醋酸纤维的整体产能规模仍在，但主要是应用更为简单的烟用丝束的占比有了极大的提高，纺织用纤维长丝的产量仅存 1/5，成为了名副其实的高端稀缺纺织原料，以至于在聚酯纤维盛行多年的现在，尤其是中国，已经少有纺织业人士了解，或者听说过这种纤维。目前醋酸纤维仅在欧美和日韩有相对稳定的市场应用。
虽然醋酸纤维的整体产能规模仍在，但主要是应用更为简单的烟用丝束的占比有了极大的提高，纺织用纤维长丝的产量仅存 1/5，成为了名副其实的高端稀缺纺织原料，以至于在聚酯纤维盛行多年的现在，尤其是中国，已经少有纺织业人士了解，或者听说过这种纤维。目前醋酸纤维仅在欧美和日韩有相对稳定的市场应用。 醋酸长丝的性能 首先，醋酸长丝的干强度几乎是所有纤维中最低的，因此其织物上容易出现断纹，影响整体的美观度，这对于织造、印染等工序的技术难度较大；另一方面，其织物也更不耐磨。同样，其湿强度的数据也并不优越，而据了解，目前已有生产企业在着手改善这方面的指标，计划逐步将干强度提高至 1.5-1.6，甚至是 2.0 或更高，同时提高湿强度数据。 第二，醋酸长丝的撕裂伸长率和湿态伸长率相对偏大，这意味着其弹性，或者说韧性较好，在这方面更为接近蚕丝，其织物具有柔软的手感。 第三，醋酸长丝的回潮率介于粘胶长丝和涤纶之间。通常粘胶被称为“会呼吸的纤维”就是因为其回潮率保证了良好的吸湿透气性能，涤纶面料则透气性差但能快干，而醋酸长丝的面料则既保持了良好的吸水吸湿性能和抗静电性，又保留了洗水后快速脱去的特点，是一个独特的优势。 第四，与真丝相近的密度让醋酸纤维面料具有神似真丝织物的