浅谈对高分子材料的认识 214——马欢欢
高分子材料，顾名思义，是指以高分子化合物为基本组成，加入适当助剂，经过一定的加工制成的材料。高分子材料与我们的生活息息相关。我们身边天然的高分子材料，例如棉花、毛、蚕丝和木材中的纤维素等，是我们生活中重要的一部分。随着社会的发展，开始出现了改性天然高分子材料和合成高分子材料，例如塑料、树脂等，极大地改善了我们的生活条件，推动了社会进步。下面我就简单谈一下我对于高分子材料的认识，主要是高分子材料的分类和应用。 高分子材料有很多种类。从来源来分，可以分为天然高分子材料、改性天然高分子材料和合成高分子材料。举例来说，蛋白质、天然橡胶、纤维素等属于天然高分子材料，改性淀粉、硝化纤维等为改性天然高分子材料，有机玻璃、涤纶、尼龙等为合成高分子材料。 如果根据使用性质来分，可以将高分子材料分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。 塑料是用途最广泛的合成高分子。人们常用的塑料是以合成树脂为基础，再加入塑料辅助剂（如填料、增韧剂、稳定剂、交联剂等）制得的。通常，按塑料的受热行为和是否具备反复成型加工性，可以将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料受热时熔融，可进行各种成型加工，冷却时硬化。再受热，又可熔融、加工，即具有多次重复加工性。如，PE,PET等。热固性塑料受热熔化成型的同时发生交联固化反应，形成立体网状结构，再受热不熔融，在溶剂中也不溶解，当温度超过分解温度时将被分解破坏，即不具备重复加工性。如果按照用途来分，可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料一般指产量大、用途广、成型性好、价格便宜、力学性能一般，主要作为非结构材料使用的塑料，如PE、PP、PVC、PS等。工程塑料具有较高的力学性能，能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，并且在此条件下能够长时间使用，且可作为结构材料。如PC、PPO、PPS等。特种塑料一般指具有特种功能，可用于航空航天等特殊应用领域的塑料，如氟塑料、有机硅等。 早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料，是一种高弹性的高分子化合物。橡胶按照来源可以分为天然橡胶和合成橡胶两大类。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶。合成橡胶又分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。通用合成橡胶是指部分或全部代替天然橡胶使用的胶种，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等，主要用于制造轮胎和一般工业橡胶制品。通用橡胶的需求量大，是合成橡胶的主要品种。
热固性复合材料与热塑性复合材料 1热固性树脂基复合材料 热固性树脂基复合材料是应用十分广泛的复合型材料，这种材料是经过复合而成，在多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中，其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能，减轻了飞机在飞行过程中的阻碍，热固性树脂具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展。 典型的热固性树脂复合材料分为以下几种： （1）酚醛树脂复合材料:随着对阻燃材料的强烈需求，美国西化学公司，道化学公司等一系列大型化学公司都先后研制成功了新一代的酚醛树脂复合材料。其具有优异的阻燃、低发烟、低毒雾性能和更加优异的热机械物理性能。在制备这种具有阻燃效果的材料上，研究人员重新设计思路，在加入不饱和键等其他基团条件下，提高了反应速度，减少了挥发组分。使酚醛树脂复合材料在其应用领域得到大力发展。 (2)环氧树脂复合材料:由于环氧树脂本身的弱点，研究人员对其进行了两面的改性研究，一面是改善湿热性能提高其使用温度;另一面则是提高韧性，进而提高复合材料的损伤容限。含有环氧树脂所制备的复
合材料己经大力应用到机翼、机身等大型主承力构件上。 (3)双马来酞亚胺树脂复合材料:在双马来酞亚胺树脂复合材料中，由于双马来酞亚胺树脂具有流动性和可模塑性，良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优异性能，所以这种树脂则会广泛运用在绝缘材料、航空航天结构材料、耐磨材料等各个领域中。(4)聚酰亚胺复合材料:聚酰亚胺复合材料具有高比强度，比模量以及优异的热氧化稳定性。其在航空发动机上得到了广泛应用，主要可明显减轻发动机重量，提高发动机推重比。所以在航天航空领域得到了大力的发展和运用。 2热塑性树脂基复合材料 热塑性树脂基复合材料:其自身中的基体是热塑性树脂，该类复合材料是由热塑性树脂基体、增强相以及一些助剂组成。在热塑性复合材料中最典型和最常见的热塑性树脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮类、热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚飒等。 而热塑性树脂复合材料具有很多的特点，以下概述了一些热塑性树脂复合材料的特点。
浅谈对高分子材料的认识 20132640214——马欢欢
高分子材料，顾名思义，是指以高分子化合物为基本组成，加入适当助剂，经过一定的加工制成的材料。高分子材料与我们的生活息息相关。我们身边天然的高分子材料，例如棉花、毛、蚕丝和木材中的纤维素等，是我们生活中重要的一部分。随着社会的发展，开始出现了改性天然高分子材料和合成高分子材料，例如塑料、树脂等，极大地改善了我们的生活条件，推动了社会进步。下面我就简单谈一下我对于高分子材料的认识，主要是高分子材料的分类和应用。 高分子材料有很多种类。从来源来分，可以分为天然高分子材料、改性天然高分子材料和合成高分子材料。举例来说，蛋白质、天然橡胶、纤维素等属于天然高分子材料，改性淀粉、硝化纤维等为改性天然高分子材料，有机玻璃、涤纶、尼龙等为合成高分子材料。 如果根据使用性质来分，可以将高分子材料分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。 塑料是用途最广泛的合成高分子。人们常用的塑料是以合成树脂为基础，再加入塑料辅助剂（如填料、增韧剂、稳定剂、交联剂等）制得的。通常，按塑料的受热行为和是否具备反复成型加工性，可以将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料受热时熔融，可进行各种成型加工，冷却时硬化。再受热，又可熔融、加工，即具有多次重复加工性。如，PE,PET等。热固性塑料受热熔化成型的同时发生交联固化反应，形成立体网状结构，再受热不熔融，在溶剂中也不溶解，当温度超过分解温度时将被分解破坏，即不具备重复加工性。如果按照用途来分，可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料一般指产量大、用途广、成型性好、价格便宜、力学性能一般，主要作为非结构材料使用的塑料，如PE、PP、PVC、PS等。工程塑料具有较高的力学性能，能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，并且在此条件下能够长时间使用，且可作为结构材料。如PC、PPO、PPS等。特种塑料一般指具有特种功能，可用于航空航天等特殊应用领域的塑料，如氟塑料、有机硅等。 早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料，是一种高弹性的高分子化合物。橡胶按照来源可以分为天然橡胶和合成橡胶两大类。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶。合成橡胶又分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。通用合成橡胶是指部分或全部代替天然橡胶使用的胶种，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等，主要用于制造轮胎和一般工业橡胶制品。通用橡胶的需求量大，是合成橡胶的主要品种。
碳纤维材料的性能及应用 摘要：介绍了碳纤维及其增强复合材料，详细介绍了碳纤维复合材料的分类和特性,着重阐述了碳纤维及其复合材料在高新技术领域和能源、体育器材等民 用领域的应用，并对未来碳纤维复合材料的发展趋势进行了分析。 关键词：碳纤维性能应用 0引言 碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减振性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能。以高性能碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化材料，不仅在国防战略武器建设中具有不可替代性，在绿色能源建设、节约能源技术发展和促进能源多样化过程中也将发挥极其重要的作用。若将先进碳纤维复合材料在国防领域的应用水平和规模视作国家安全的重要保证，则碳纤维复合材料在交通运输、风力发电、石油开采、电力输送等领域的应用将与有效减少温室气体排放、解决全球气候变暖等环境问题密切相关。随着对碳纤维复合材料认识的不断深化，以及制造技术水平的不断提升，碳纤维复合材料在相关领域的应用研究与装备不断取得进展，借鉴国际先进的碳纤维复合材料应用经验，牵引高性能碳纤维及其复合材料的国产化步伐，对于改变经济结构、节能减排具有重要的战略意义。 1碳纤维材料 1.1何为碳纤维材料 碳纤维是一种含碳量在9 2% 以上的新型高性能纤维材料, 具有重量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热和远红外辐射等多种优异性能, 不仅是21 世纪新材料领域的高科技产品, 更是国家重要的战略性基础材料, 政治、经济和军事意义十分重大。碳纤维分为聚丙烯睛基、沥青基和粘胶基 3种, 其中90 % 为聚丙烯睛基碳纤维。聚丙烯睛基碳纤维的生产过程主要包括原丝生产和原丝碳化两部分。用碳纤维与树脂、金属、陶瓷、玻璃等基体制成的复合材料, 广泛应用于航空航天领域体育休闲领域以及汽车制造、新型建材、
摘要：热塑性复合材料因具有韧性、耐蚀性和抗疲劳性高，成形工艺简单、周期短，材料利用率高，预浸料存放环境与时间无限制等优异性能而得到快速发展，并逐渐进入航空制造领域。尤其是近年来，在欧盟以及空客、福克航宇等航空制造企业的强力推动下，热塑性复合材料在民机上频频崭露头角，在一些部件上成为热固性复合材料的有力竞争对手。热塑性复合材料如果想继续扩大在民机上的应用，必须进入机体主承力构件，然而，热塑性应用于主承力构件还三个挑战，即原材料成本高，铺放工艺缓慢，以及预浸料粘性问题。 关键词：热塑性复合材料碳纤维机体内饰主承力结构 热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳烃纤维及其它材料增强各种热塑性树脂所形成的复合材料，因具有韧性、耐蚀性和抗疲劳性高，成形工艺简单、周期短，材料利用率高，预浸料存放环境与时间无限制等优异性能而得到快速发展，并逐渐进入航空制造领域。尤其是近年来，在欧盟以及空客、福克航宇等航空制造企业的强力推动下，热塑性复合材料在民机上频频崭露头角，在一些部件上成为热固性复合材料的有力竞争对手。 1 热塑性复合材料的民机应用潜质 以聚苯硫醚（PPS）,聚醚酰亚胺（PEI）,聚醚醚酮（PEEK）和聚醚酮酮（PEKK）为基体的先进增强热塑性复合材料（TPC），具备高刚度、低加工成本和重新加工能力，拥有良好的阻燃、低烟和无毒（FST）性能，固化周期可以以分钟记，且其成形过程是天生的非热压罐工艺。这些固有属性使其成为轻质、低成本航空结构的理想材料。为西科斯基公司直升机提供大型热塑性复合材料地板的纤维锻造公司提供了如下一组数据：热塑性复合材料比钢轻60%，硬度是其6倍；比铝轻30%；比热固性复合材料强韧2倍；比注射模塑塑料硬5倍；在生产中比板材少60%碎屑。 上述性能特点和数据对比表明，热塑性复合材料是一种天生的航空结构材料，并且在民机应用上拥有巨大的潜质，甚至可能在未来为航空复合材料制造带来一场热塑性革命。 2 热塑性复合材料在民机上的典型应用 目前，热塑性复合材料（TPC）在民机上的应用主要体现在机体结构件和内饰件上，这其中，碳纤维增强PPS的TPC占大多数。 2.1 机体结构件 机体结构件中，TPC主要应用在地板、前缘、控制面和尾翼零件上，这些零件都是外形比较简单的次承力构件。空客A380客机、空客A350客机、湾流G650公务机和阿古斯塔·韦斯特兰AW169直升机都是热塑性机体结构件的应用大户。 空客A380客机上最重要的热塑性复合材料结构件是玻璃纤维/PPS材料的机翼固定前缘。每个机翼有8个固定前缘构件，其中热塑性材料占到了整个用料的三分之二。在固定前缘蒙皮的纤维铺放中，制造商福克航空结构公司选择了先进的超声点焊作为铺放设备的加热系统。
第37卷第3期上海师范大学学报(自然科学版)Vol.37,N o.3 2008年6月J ou rnal of ShanghaiNor m alUn i versity(Natural S ci en ces)2008,J un 碳纤维及其复合材料的发展及应用 上官倩芡,蔡泖华 (上海师范大学机械与电子工程学院,上海201418) 摘要:叙述了碳纤维的结构形态、分类以及在力学、物理、化学方面的性能,介绍了碳纤维增强复合材料的特性,着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体的分类、选择和应用,指出了碳纤维及其复合材料进一步发展的趋势. 关键词:碳纤维;复合材料 中图分类号:O636文献标识码:A文章编号:1000-5137(2008)03-0275-05 碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能.此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1~3].碳纤维既可用作结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用.因此碳纤维及其复合材料近几年发展十分迅速.本文作者就碳纤维的特性、分类及其在复合材料领域的应用等内容进行介绍. 1碳纤维特性、结构及分类 碳纤维是纤维状的碳材料,由有机纤维原丝在1000e以上的高温下碳化形成,且含碳量在90%以上的高性能纤维材料.碳纤维主要具备以下特性:1密度小、质量轻,碳纤维的密度为1.5~2g/c m3,相当于钢密度的1/4、铝合金密度的1/2;o强度、弹性模量高,其强度比钢大4~5倍,弹性回复为100%;?热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千摄氏度的高温突然降到常温也不会炸裂;?摩擦系数小,并具有润滑性;?导电性好,25e时高模量碳纤维的比电阻为775L8/c m,高强度碳纤维则为1500L8/c m;?耐高温和低温性好,在3000e非氧化气氛下不熔化、不软化,在液氮温度下依旧很柔软,也不脆化;?耐酸性好,对酸呈惰性,能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀[4~7].除此之外,碳纤维还具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性. 碳纤维的结构取决于原丝结构和碳化工艺,但无论用哪种材料,碳纤维中碳原子平面总是沿纤维轴平行取向.用X-射线、电子衍射和电子显微镜研究发现,真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构,而是属于乱层石墨结构[8],如图1所示.构成此结构的基元是六角形碳原子的层晶格,由层晶格组成层平面.在层平面内的碳原子以强的共价键相连,其键长为0.1421n m;在层平面之间则由弱的范德华力相连,层间距在0.3360~0.3440n m之间;层与层之间碳原子没有规则的固定位置,因而层片边缘参差不齐.处于石墨层片边缘的碳原子和层面内部结构完整的基础碳原子不同.层面内部的基础碳原子所受的引力是对称的,键能高,反应活性低;处于表面边缘处的碳原子受力不对称,具有不成对电子,活性 收稿日期:2008-01-04 基金项目:上海市教委科研基金项目(06D Z034). 作者简介:上官倩芡(1974-),女,上海师范大学机械与电子工程学院副教授.
碳纤维增强复合材料概述 摘要：本文对碳纤维增强复合材料进行了介绍，详细介绍了其优点和应用。并对碳纤维复合材料存在的问题提出建议。 关键字：碳纤维，复合材料，应用 Abstract: In this paper, the carbon fiber reinforced composite materials are introduced, its advantages and application was introduced in detail. And puts forward Suggestions on the problems existing in the carbon fiber composite materials. Key words: carbon fiber, composite materials, applications 1.碳纤维增强复合材料介绍 复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料，按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料，到目前为止，主要的发展方向是结构复合材料，但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。通常将组成复合材料的材料或原材料称之为组分材料（constituent materials），它们可以是金属陶瓷或高聚物材料。对结构复合材料而言，组分材料包括基体和增强体，基体是复合材料中的连续相，其作用是将增强体固结在一起并在增强体之间传递载荷；增强体是复合材料中承载的主体，包括纤维、颗粒、晶须或片状物等的增强体，其中纤维可分为连续纤维、长纤维和短切纤维，按纤维材料又可分为金属纤维、陶瓷纤维和聚合物纤维，而目前用得最多的和最重要的是碳纤维[1]。 碳纤维是一种直径极细的连续细丝材料，直径范围在6～8 μm 内，是近几十年发展起来的一种新型材料。目前用在复合材料中的碳纤维主要有两大类：聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维，分别用聚丙烯腈原丝（称之为前驱体）、沥青原丝通过专门而又复杂的碳化工艺制备而得。通过碳化工艺，使纤维中的氢、
国内外碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势 自上世纪60年代碳纤维首次商业化以来，产业规模不断扩大，产品品质不断提高，2014年全球碳纤维产能（365天连续生产12K/24K 碳纤维丝束计算）已达到12.6万吨。尽管碳纤维与传统的玻璃纤维在价格上仍不能相比，但高性能碳纤维以其高比强度、高模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等突出特点，具有玻璃纤维所不能比拟的优势，已成为发展先进武器装备的关键材料，并在航空航天、国防军工、风能产业、土木工程、体育休闲等领域得到了广泛应用。 当前，国际复合材料产业呈现蓬勃发展态势，据估计，未来5年，先进复合材料将以每年5%的增速发展，而随着民用航空、汽车工业等领域的快速发展，全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达10%，亚太地区将会有更高的增长率，即碳纤维及其复合材料产业将面临前所未有的发展空间和机遇。 因此，在目前碳纤维产业快速发展的关键时期，我们更应该认清国际碳纤维产业的发展形势、对照国外先进企业找差距找问题，通过理性思考寻求解决途径，适时把握发展机遇，落实行动、注重实效，努力推进国内碳纤维及其复合材料产业的健康快速发展。 1、国外碳纤维产业现状及发展趋势 1）产业方面 根据前躯体原料的不同，碳纤维可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基碳纤维等。由于粘胶基碳纤维在制备过程中会释放出毒
性物质二硫化碳，且工艺流程长、生产成本高、整体性能不高，因此目前，国际碳纤维产业领域，前两种碳纤维获得了更大规模的生产和应用。其中，PAN基碳纤维又占据绝对优势，国际市场占有率超过90%。PAN基碳纤维的九大生产商包括：日本东丽、东邦、三菱丽阳、美国赫氏（Hexcel）、氰特（Cytec）、卓尔泰克（Zoltek，已被东丽收购）、台塑、土耳其阿克萨（AKSA）和德国西格里（SGL）。沥青基碳纤维的生产和应用居其次，主要生产企业三家，分别是Cytec、三菱塑料和日本碳素纤维。 PAN基碳纤维分为小丝束（1-24K）和大丝束（36K及以上）两类。全球小丝束碳纤维市场主要被日本东丽、东邦、三菱丽阳三家公司所垄断，而来自中国、土耳其和韩国的企业，正不断扩充小丝束的全球产能，同时也降低了三家日本公司的市场份额。 大丝束碳纤维生产商主要有Zoltek、SGL和三菱丽阳三家。另外，中国国企蓝星集团英国分公司拥有大丝束碳纤维原丝的供应能力，Cytec于2014年与德国腈纶企业合作开展低成本大丝束碳纤维的研制开发。预计在未来10年中，其它制造商也会陆续加入大丝束碳纤维生产领域。 为满足高速发展的航空航天与汽车市场对碳纤维的需要，几乎所有的碳纤维巨头都宣布了扩产计划。例如，日本东丽拥有以日本本土为核心的日美法韩4个生产基地，目前已形成11000～12000吨/年的T700S和4500吨/年的T800碳纤维生产能力，并宣布PAN基碳纤维的总产能于2015年达到27100吨，2020年扩大至50000吨。另外，Hexcel
浅谈人造血液与人造血管 王月悦化科院环科系08080402 摘要：简单介绍了人造血液与人造血管出现的必然性以及国、内外人造血液与人造血管的发展及研究现状。综述了它们的应用，指明了其发展的方向 关键词：人造血液、人造血管、必然性、现状、氟碳化合物 人工血液(Artificial blood)是指一类具有载氧能力的人造制剂,它能代替血液在组织中进行氧气和二氧化碳的交换[1]。 现实生活中，与血管有关的疾病往往是危及人生命的。比如,下肾主动脉、髂动脉以及下行的胸主动脉瘤的膨胀会导致血管扩张;动脉粥样硬化会导致动脉变窄甚至闭塞;颈动脉粥样硬化会导致中风;冠状动脉粥样硬化会导致心脏病,当血管由于动脉硬化老化或破损等原因而不能正常工作时,需进行血管移植。因此我们引入了人造血管的概念,人造血管在血管移植方面发挥着重要的作用[3]。 （一）人造血液与人造血管出现的必然性 众所周知,如果人体失血超过30%,必须进行输血抢救，但是,在早期的临床上输血往往失败。这又是什么原因呢？1 9 00年,奥地利33岁的生物学家兰特斯坦纳将同一个人的红细胞分别注入几个人的血清中,结果有的血清中发生了凝集反应,有的却没有反应。由此发现人血存在着3种基本组合,即A、B、O三种血型。以后进一步发现,人类的血型为A、B、O、A B四型,并发现一些亚型。血型的发现,奠定了血液分类学的基础,也揭开了输血之所以会失败的奥秘。从此临床上严格规定输血前必须进行血型鉴定。但是,由于血型的限制,血源的匾乏,以及输血前准备工作的繁琐,使科学家们对血液的研究转向研制人造血液。 （二）人造血液与人造血管的发展 人造血液的发展应该从本世纪30年代说起，那时候的生物学家将重点放在研究血红蛋白的结构上。但是,限于当时的条件,他们只能从人血中提出红细胞,进行脱氧、冷冻和干燥,制成血红素粉保存起来。到用时.用生理盐水配成血红素液,作为血液代用品。然而,这并非是人造血,实际上是人血的提取物。1 9 6 6年,美国医学博士克拉克在实验室里研究氟碳化合物溶液。一次一只老鼠意外地掉进了此溶液中。过了很久,克拉克才察觉这个不速之客,并将其捞出。结果.本应淹死的老鼠却抖抖身子一溜烟地逃之夭夭了。这是什么缘故呢?于是克拉克有意将一只白鼠浸入氟碳溶液中,经浸几小日寸后，捞上来的舀鼠仍安然无恙。克拉克进一步研究证明,氟碳溶液具有很强的含氧能力,其含氧量比水大10倍,是血液的2倍多。克拉克立即意识到它可能是人造血液的理想材料。这个发现开创了人造血液的研究方向。1968年,美国哈佛大学教授盖耶从一只经麻醉的老鼠身上抽去了90%的血液,代之以一种全氟碳乳液,然后将其放入密闭的玻璃罩内,再向罩内加注氧气,10分钟后,麻醉的老鼠不仅苏醒,而且存活了8个小时。这个试验是鼓舞人心的,但氟碳化合物在微细血管里会凝集成簇,产生血疲,堵塞血管,因而仍不具实用价值。1978年2月旧本医生内藤良一用全氟蔡烷和全氟三丙胺的混合物做原料,再经表面活性剂乳化,制得一种牛奶状的白色悬浮液。经动物试验后,又给自己身上
碳纤维复合材料 碳纤维增强复合材料(Carbon Fibre-reinforced Polymer, 简称CFRP)是以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料，简称碳纤维复合材料。 碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。 (1)密度低(1.7g/cm3左右)在承受高温的结构中，它是最轻的材料;高温的强度好，在2200oC时可保留室温强度;有较高的断裂韧性，抗疲劳性和抗蠕变性;而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料，纤维取向明显影响材料的强度，在受力时其应力-应变曲线呈现"假塑性效应"即在施加载荷初期呈线性关系，后来变成双线性关系，卸载后再加载，曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。 (2)热膨胀系数小，比热容高，能储存大量的热能，导热率低，抗热冲击和热摩擦的性能优异。 (3)耐热烧蚀的性能好，热烧蚀性能是在热流作用下，由于热化学和机械过程中引起的固体材料表面损失的现象,通过表层材料的烧蚀带走大量的热量,可阻止热流入材料内部, C-C材料是一种升华-辐射型材料。 复合原理它以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以碳或石墨化的树脂作为基体。 复合以后的这种材料在高温下的强度好，高温形态稳定，升华温度高，烧蚀凹陷性，平行于增强方向具有高强度和高刚性，能抗裂纹传播，可减震，抗辐射。 碳纤维增强尼龙的特色 碳纤维具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特色，与玻璃纤维比较，模量高3?5倍，因而是一种取得高刚性和高强度尼龙资料的优秀增强资料。碳纤维复合资料可分为长（接连）纤维增强和短纤维增强两大类。纤维长度可从300~400m 到几个毫米不等。曩昔10年中，大家在改善不一样品种的碳纤维复合资料加工办法和功能方面投入了许多的研讨。从预浸树脂到模塑法加工，从短纤维掺混塑料注射加工到层压成型，在碳纤维复合资料及制品制造方面积累了许多成功的经历。当前普遍认为，长（接连）纤维有高强、高韧方面的优越性，短切纤维有加工性好的特色。因而，长碳纤维复合资料在加工上完善成型技术、短碳纤维复合资料进一步进步力学功能是碳纤维复合资料开展的方向。 依据碳纤维长度、外表处理方式及用量的不一样，还能够制备归纳功能优秀、导电功能各异的导电资料，如抗静电资料、电磁屏蔽资料、面状发热体资料、电极资料等。碳纤维增
63 C H I N A V E N T U R E C A P I T A L TECHNOLOGY APPLICATION |科技技术应用 一、概述 气密性是指某一零件对液体或气体的泄漏程度，这一指标涉及很多零部件的制造质量，装配质量。例如：在变速箱中的机油；咖啡壶中的水；燃气炉；蓄电池。 气密性的标准值应由使用要求而定，如核工业和航天领域对气密性要求就比一般工业高，而检测方法也取决于检测值的大小。 二、应用领域1.汽车行业汽车整车，摩托车，发动机，大灯，减震器，继动阀，喇叭，变速箱，进排气门，化油器，水路、油路系统，气缸体，气缸盖，助力转向系统，电磁阀，蓄电池，空气过滤器，滤清器，喷油嘴，各种密封，制动总泵，水泵，液压泵，预热器，散热器，燃油管路，压力调节阀，阀座，空气悬挂系统，恒温器… 2.医疗行业 导管，透析设备，流量阀，毛细吸管，塑料阀，注射器，人造瓣膜… 3.各类容器 喷雾器，喷嘴，香水瓶，苏打罐，塑料瓶，烧瓶，食用袋，打火机… 4.家用器具 空调器，电冰箱，电池，燃气热水器，电水壶，卫浴器具，咖啡壶，高压锅，各类加热件，煤气灶，烫斗，烤箱，洗衣机… 三、气密性检测的方法 通常作气密性时用的方法是加压或抽真空，而作气密性检测的方法确实很多，从非常简单的水箱法到非常复杂的气体探测法，简单简介如下： 1.泡沫法：用肥皂液涂抹零件表面，再加气压，观察气泡。 2.空气/水法：对零件封堵，充入一定压力的空气，待气体稳定后测定压降，根据压降值判断密封性，这是最适合在工业生产中应用的方法，其可在线检测。浅谈气密性检测技术及影响检测的因素 南宁八菱科技股份有限公司 吴礼平 3.气体探测法：对一些不能用空气/空气法的领域（如泄漏量很小，大体积，需要知道泄漏点），气体探测法，然而因气体成本高，测试慢等因素，限制了这一方法的大规模使用。常用的气体探测法有两种： （1） 将被测件置于可探测的境地，抽真空，由进入探测器的气体量来判别被测件的泄漏量。 （2） 将被测件内部充入探测气体，然后在外部探测泄漏点及评估大小。此方式被探测极限取决于气体和探测器。很多气体都可选用，常用的是卤元素气体，而最灵敏的是氟利昂。 以气体压力变化为基本原理的测量越来越广泛的应用于工业生产中。由于其应用简单，自动化程度高，相对成本低，速度快，精度要，因而极适合装备在车间和自动生产线上。 气密性检测是一个较复杂的问题，需要丰富的经验，其难点主要是被测件自身的热力性和可靠的封堵。 四、气密性检测方法的选择 气密性检测方法很多，针对每种方法的优缺点不同，检测前应根据检漏要求、检漏环境、检测成本等选择合适的检漏方法。 选择气密性检测方法要考虑如下几个方面因素：1.确定实际的测试压力 测试压力通常选择零部件实际工作状态下的压力，也可根据实际情况调低；如是否有足够压力的气源、安全性、密封夹具设计的考虑及结合产品实际测试的弹性变形及承压情况等特点，选择相适宜的测试压力，该参数也可从验证产品在不同的检测压力下，选取最稳定的测试压力。 2.确定泄漏率 泄漏率可以是通过测量漏孔压力下降量。或者是单位时间的介质通过的容积。对于一定体积来讲，制定多大的泄漏率合适，是由你想防止什么样的物质（气体/液体）对该工件漏出/入来决定的。 3.确认泄漏检测的意图 摘 要：随着科学技术的不断进步，气密性检测技术得到迅速的发展，而且也得到了较为广泛的应用，如被应用于汽车工业中。文章简述了气密性检测常用技术的基本方法，阐述了气密性检测方法的选择、影响气密性测试的因素，并论述了气密性检测技术的发展趋势。 关键词：气密性测试；检测方法；检测影响因素 成纤维.2006,35(8):17-19. [7]朱清,张光先,张凤秀等.腈纶织物接枝大豆蛋白改性研究[J].纺织科技进展.2010,(2):20-24. [8]杜孟芳,闵思佳,张海萍等.用丝素蛋白涂覆涤纶织物的研究[J].蚕业科学.2007,33(3):427-432. [9]高素华,张光先,琚红梅等.涤纶表面接枝蛋清蛋白改性及其服用性能研究[J] .丝绸.2010(10):6-9. [10]张吉升.涤纶织物的丝胶改性和染色工艺研究[J].合成纤维.2010,39(7):44-47. [11]谢瑞娟,邢铁玲,谢丽莹.丝胶蛋白用于涤纶织物改性的研究[J].丝绸.2002,(11):14-16. [12]潘福奎,潘延松,谢莉青.利用丝胶改善涤纶织物服用性能研究[J].青岛大学学报.2005,20(1):61-63. [13]丁志文.一种胶原蛋白-聚丙烯腈复合纤维及其制备方法[P].中国专利:ZL03156292.2,2005-03-09. [14]吴炜誉,王雪娟,王玲等.高含量胶原蛋白/PVA复合纤维的结构与性能[J].合成纤维工业.2009,32(3):1-4. [15]高波,李守群,徐建军,等.胶原蛋白/聚乙烯醇复合维的初步探索 [J].合成纤维工业2005,28(3):10-12. [16]唐屹.不同连接剂复合的胶原蛋白/聚乙烯醇纤维结构与性能研究[D].四川大学:高分子科学与工程学院,2007. [17]陈武勇,林云周,叶光斗等.金属离子改性的胶原蛋白-聚乙烯醇复合纤维及其制备方法[P].中国专利:CN1696362,2005.5.12. [18]李闻欣,程凤侠,俞从正,等.一种改性胶原蛋白复鞣剂的研制及应用[J].皮革化工,2001,19(1):9-12. [19]Sionkowaska A. Molecular interaction in collagen an-dchitosan blends[J]. Biomaterials, 25(2004): 795-801. [20]华坚,王坤余,顾迎春,等.胶原蛋白-壳聚糖共混溶液的黏度与可纺性能[J].皮革科学与工程,2004,14(2):12. [21]但卫华,周文常,曾睿,等.胶原-壳聚糖共混纺丝液的制备[J].中国皮革,2006,35(7):35-38. [22] 余家会,杜予民,郑化.壳聚糖——明胶共混膜[J].武汉大学学报(自然科学版),1999(45):440-444.
阅读文章，回答问题。 碳纤维复合材料 ①2018年11月6日，两年一度的珠海航展上，中俄合作研制的280座远程宽体客机CR929，以1：1的展示样机首次亮相国际航展。在这款最新一代的大型飞机上，复合材料的使用比例有望．．超过50%。同样，在去年5月5日首飞的C919大客机上，使用的复合材料占到飞机结构重量的12%。这里的复合材料，主要就是碳纤维复合材料。 ②碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必 不可少的战略基础材料。它不存在腐蚀生锈的问题。由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量，因而可显著提高燃料效率。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的卫星、火箭等宇宙飞行器，噪音小，质 量小，动力消耗少，可节约大量燃料。 ③碳纤维还是让大型民用飞机、汽车、高速列车等现代交通工具 实现“轻量化”的完美材料。航空应用中对碳纤维的需求正在不断增多，新一代大型民用客机空客A380和波音787使用了约为50%的碳纤维复合材料。这使飞机机体的结构重量减轻了20%，比同类飞机可节省20%的燃油，从而大幅降低了运行成本、减少二氧化碳排放。碳 纤维作为汽车材料，最大的优点是质量轻、强度大。它的重量仅相当 于钢材的20%到30%，硬度却是钢材的10倍以上。所以汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的社会效益。 ④随着航空航天、汽车轻量化、风电、轨道交通等行业领域对碳
纤维的需求爆发，碳纤维工业应用开始进入规模化生产。业内预测， 预计到2020年，全球碳纤维需求量将超过16万吨，到2025年，将超过33万吨。面对如此巨大而重要的市场，国内企业既要通过掌握 关键技术来实现碳纤维的稳定批量生产和大规模工程化应用，同时也要瞄准国产新一代碳纤维及其复合材料及早研发和布局，2016年2月15日，中国突破日本管制封锁研制出高性能碳纤维。2018年2月，中国完全自主研发出第一条百吨级T1000碳纤维生产线，这标志着我国已经牢牢站稳全球高端碳纤维市场的一席之地。 101．阅读选文第①段和第③段，回答问题。 （1）选文第①段加点词“有望”能删去？请说出理由。 （2）选文第③段画线句运用了哪些说明方法？有何作用？ 102．随着科学技术的发展，请你设想一下生活中将会有哪些碳纤维 复合材料的产品。 【答案】 101．（1）不能删去，“有望”是有希望的意思，说明“在这款最新 一代的大型飞机上，复合材料的使用比例”未来有希望超过“50%”，该词体现了说明文语言的准确性和科学性。 （2）列数字、作比较，具体准确地说明了碳纤维作为汽车材料，最 大的优点是质量轻、强度大。 102．碳纤维复合材料制成的羽毛球拍、登山器械等体育休闲用品； 汽车、地铁等交通工具；以及碳纤维复合材料制成的衣服、家具等日
热塑性碳纤维复合材料成型工艺研究 碳纤维质量比金属轻，但是强度却高于钢铁，并且耐腐蚀，在非氧化环境下耐超高温，膨胀系数小且 具有各向异性，但是传统使用碳纤维除了用作隔热保温材料之外，一般是不会单独使用的，多是会作为增 强材料加入到金属、瓷器、树脂等材料中作为复合材料使用。碳纤维复合材料具有碳材料的固有本性特征，同时又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是一种力学性能优异的新一代增强纤维，可用作人工韧带、飞机结 构材料、火箭外壳、工业等等领域，市场需求巨大。 热塑性碳纤维复合材料是铝镁合金、钢铁等金属的理想替代材料，但是在基于国外技术封锁等原因，热塑性碳纤维复合材料在国内的发展时间并不是很长，国内的热塑性碳纤维复合材料发展缓慢。苏州挪恩 复合材料有限公司专注碳纤维相关技术的研究，在热塑性碳纤维增强PEEK复合材料、热塑性碳纤维增强PPS复合材料、热塑性碳纤维增强PEI复合材料、热塑性碳纤维增强PC复合材料方面苦心孤诣，与日本美国等知名企业的合作，也让挪恩拥有了成熟的产品生产经验。 现在国内的热塑性碳纤维复合材料成型工艺主要是由热固性树脂基复合材料和金属成型技术移植而来。按照设备的不同可以分为纤维缠绕成型、真空袋成型、模压成型、热压罐成型、双膜成型等等方法，其中 纤维成型缠绕型、真空袋成型、模压成型、双膜成型是目前用的较多的热塑性碳纤维复合材料成型方法。 1、纤维缠绕成型 纤维缠绕成型工艺是指浸过树脂的连续纤维按照一定的规律缠绕在芯模上，继而经过固化、脱模而得 的碳纤维复合材料制品。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，也可分为干法缠绕、半干法 缠绕和湿法缠绕三种。干法缠绕工艺最大的特点是生产效率比较高，制作环境卫生环境好，但是相应的干 法缠绕设备较贵，投资较大；半干法缠绕是利用纤维浸胶后至缠绕芯模的途中，多加了一套烘干设备，省 却了预浸胶的工序；湿法缠绕则是将纤维浸胶后直接缠绕在芯模上，在成本方面比干法缠绕可以降低约35%，纤维排列平行度也会更好，但是操作环境差、树脂浪费也是湿法缠绕的明显缺点。 2、真空袋成型 真空袋成型是将预浸料铺放在模具中，利用真空袋和密封胶将真空袋抽至真空状态，将模具加热，预 浸料即可在高温和大气压的作用下成型。 3、模压成型 将预浸料裁剪至合适的大小铺设在模具中升温加热，等温度升至可成型温度后，再在压机台面上加压，待温度降温后就可脱模取出。此时需要注意压机表面必须拥有较高的平行度和平整度，否则很容易导致产 品发生翘曲。 4、双膜成型 双膜成型是将裁剪后的预浸料放置于两层可变形的金属膜或树脂膜之间，在膜的四周做好密封，成型 的过程中需要将温度调至成型温度并施加一定的成型压力，最后冷却定型，需要注意的是，在双膜成型的 过程中需要处于密封环境中进行。
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用林德春潘鼎高健陈尚开 （上海市复合材料学会）（东华大学）（连云港鹰游纺机集团公司） 碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。具有十分优异的力学性能，与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。特别是在2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。此外，其还兼具其他多种得天独厚的优良性能：低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性,纺织加工性均优良等。因此，碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能,被应用于军事及民用工业的各个领域，在航空航天领域的光辉业绩，尤为世人所瞩目。 可以明显看出，在航空航天领域碳纤维的用量有大幅度增加，2006年比2001年增长约40%，2008年增长约76%，2010年和2001年相比增长超过100%。 本文将介绍碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在航空航天领域应用的新进展。 1 航空领域应用的新进展 T300 碳纤维/树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用，目前应用较多的 为拉伸强度达到5.5GPa，断裂应变高出T300 碳纤维的30％的高强度中模量碳纤维T800H 纤维。 （1）军品 碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。在战斗机和直升机上，碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能，数据显示采用复合材料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量31.5%，减少零件61.5%，减少紧固件61.3%；复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标——结构重量系数来衡量，国外第四代军机的结构重量系数已达到27～28%。未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右，其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机，已实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材。 美国在歼击机和战斗机上大量使用复合材料：F-22的结构重量系数为27.8%，先进复合材料的用量已达到25%以上，军用直升机用量达到50%以上。八十年代初美国生产的单人
热塑性复合材料成型工艺解析 热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性树脂的总称，国外称FRTP（Fiber Rinforced Thermo Plastics）。由于热塑性树脂和增强材料种类不同，其生产工艺和制成的复合材料性能差别很大。 从生产工艺角度分析，塑性复合材料分为短纤维增强复合材料和连续纤维增强复合材料两大类：（1）短纤维增强复合材料①注射成型工艺；②挤出成型工艺；③离心成型工艺。（2）连续纤维增强及长纤维增强复合材料①预浸料模压成型；②片状模塑料冲压成型；③片状模塑料真空成型；④预浸纱缠绕成型；⑤拉挤成型。 热塑性复合材料的特殊性能如下： （1）密度小、强度高热塑性复合材料的密度为1.1～1.6g/cm3，仅为钢材的1/5～1/7，比热固性玻璃钢轻1/3～1/4。它能够以较小的单位质量获得更高的机械强度。一般来讲，不论是通用塑料还是工程塑料，用玻璃纤维增强后，都会获得较高的增强效果，提高强度应用档次。 （2）性能可设计性的自由度大热塑性复合材料的物理性能、化学性能、力学性能，都是通过合理选择原材料种类、配比、加工方法、纤维含量和铺层方式进行设计。由于热塑性复合材料的基体材料种类比热固性复合材料多很多，因此，其选材设计的自由度也就大得多。 （3）热性能一般塑料的使用温度为50～100℃，用玻璃纤维增强后，可提高到100℃以上。尼龙6的热变形温度为65℃，用30%玻纤增强后，热形温度可提高到190℃。聚醚醚酮树脂的耐热性达220℃，用30%玻纤增强后，使用温度可提高到310℃，这样高的耐热性，热固性复合材料是达不到的。热塑性复合材料的线膨胀系数比未增强的塑料低1/4～1/2，能够降低制品成型过程中的收缩率，提高制品尺寸精度。其导热系数为0.3～0.36W(㎡·K)，与热固性复合材料相似。 4）耐化学腐蚀性复合材料的耐化学腐蚀性，主要由基体材料的性能决定，热塑性树脂的种类很多，每种树脂都有自己的防腐特点，因此，可以根据复合材料的使用环境和介质条件，对基体树脂进行优选，一般都能满足使用要求。热塑性复合材料的耐水性优于热固性复合材料。 （5）电性能一般热塑性复合材料都具有良好的介电性能，不反射无线电电波，透过微波性能良好等。由于热塑性复合材料的吸水率比热固性玻璃钢小，故其电性能优于后者。在热塑性复合材料中加入导电材料后，可改善其导电性能，防止产生静电。 （6）废料能回收利用热塑性复合材料可重复加工成型，废品和边角余料能回收利用，不会造成环境污染。 由于热塑性复合材料有很多优于热固性玻璃钢的特殊性能，应用领域十分广泛，从国外的应用情况分析，热塑性复合材料主要用于车辆制造工业、机电工业、化工防腐及建筑工程等方面。 1、注射成型工艺 注射成型是热塑性复合材料的主要生产方法，历史悠久，应用最广。其优点是：成型周期短，能耗最小，产品精度高，一次可成型开关复杂及带有嵌件的制品，一模能生产几个制品，生产效率高。缺点是不能生产纤维增强复合材料制品和对模具质量要求较高。根据目前的技术发展水平，注射成型的最大产品为5kg，最小到1g，这种方法主要用来生产各种机械零件，建筑制品，家电壳体，电器材料，车辆配件等。 2、挤出成型工艺 挤出成型是热塑性复合材料制品生产中应用较广的工艺之一。其主要特点是生产过程连续，生产效率高，设备简单，技术容易掌握等。挤出成型工艺主要用于生产管、棒、板及异型断面型等产品。增强塑料管玻纤增强门窗异型断面型材，在我国有很大市场。挤出成型复合材料制品的工艺流程如下：3、缠绕成型工艺 热塑性复合材料的缠绕成型工艺原理和缠绕机设备与热固性玻璃的一样，不同的是热塑性复合材料缠绕制品的增强材料不是玻纤粗纱，而是经过浸胶（热塑性树脂）的预浸纱。因此，需要在缠绕机上增加预浸纱预热装置和加热加压辊。缠绕成型时，先将预浸纱加热到软化点，再与芯模的接触点加