粉末冶金与材料研究前沿专题学习报告
粉末冶金是用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作为原料，经过成形和烧结制造金属材料或复合材料以及各种类型制品的工艺过程，粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此也叫金属陶瓷法。
图1粉末冶金产品
粉末冶金(P/M)技术是一门重要的材料制备与成形技术，被称为是解决高科技、新材料问题的钥匙。高性能、低成本、净近成形一直以来是粉末冶金工作者重要研究课题之一。粉末冶金法能实现工件的少切削、无切削加工，是一种高效、优质、精密、低耗节能制造零件的先进技术。进入20世纪80年代许多行业，特别是汽车工业比以往任何时候更加依赖于粉末冶金技术，尽可能多地采用粉末冶金高性能的零部件是提高汽车尤其是轿车在市场中的竞争能力的一种有力手段。高密度的P/M产品是保证其具有优异的力学性能的关键因素。因此，为扩大粉末冶金P/M零部件的应用范围，必须提高其密度以获得力学性能优异的粉末冶金零部件。[1]
粉末冶金技术所以得到迅速发展是与其技术上和经济上的特点分不开的粉末冶金法是一种少，无切削工艺，可减少零件加工量，节约材料并提高劳动生产率最主要的是通过粉末冶金法可以生产出其它工艺方法无法制造，或者难以制造的各种材料和零件，其技术优点如下：
1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。
2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产时，金属的损耗可能会达到80%。
3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不怕混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不怕氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。
4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。
5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品，特别是齿轮等加工费用高的产品，用粉末冶金法制造能大大降低生产成本。
粉末冶金工艺缺点：
1:在没有批量的情况下要考虑零件的大小.
2:模具费用相对来说要高出铸造模具.
1粉末冶金国外研究进展
粉末冶金方法起源于公元前三千多年，制造铁的第一个方法实质上采用的就是粉末冶金方法然而粉末冶金作为近代工业问世，是从炽热灯丝工业生产的研究开始的，是综合研究的成果。
1897年，澳大利亚的韦尔斯巴克发明了用粉末冶金烧结法制取白炽灯丝用的0s丝，以后有人研制过Ta，Zr，V，W等丝。1910年出现了库利寄的可锻性钨，同年5月17日库利奇发表了可锻钨的制造论文，这个日子被称为近代粉末冶金的诞生日。从此近代粉末冶金进入了工业生产，可锻钨的发明者库利奇被誉为近代粉末冶金之父。直到今天，工业上仍用他的方法生产钨丝，继这一发明之后，1911年他在柏林制成Mo及w，1926年于泰洛尔制成Ta，Ca以后又制成了火花塞用W的接触圆盘，还从应用出发研制了具有耐磨性和导电性的电气零件，制成了称为复合材料的新的烧结零件，直到1909年库利奇(w.D.Cool记ge)的电灯钨丝问世后，粉末冶金才得到了迅速的发展。下表1扼要说明现代粉末冶金材料和制品的发展史。[2]
表1粉末冶金的发展
近几年来，世界各国粉末冶金机械零件工业发展很快。现粉末冶金机械零件生产企业，西欧约100家，北美约140家，日本约5家。[3]
2粉末冶金国内发展现状
我国现代粉末冶金产业主要起源于20世纪初近年来采用粉末冶金方法制备的白炽片精磨顶锤轧辊等增长很快2002年增长了27%其中涂层刀片增长了97%这说明我国硬质合金行业正朝着高技术含量高附加值的方向发展。[4]
近几年中国和世界粉末冶金的快速发展与汽车工业的发展密切相关因为汽车是粉末冶金零部件的最大应用领域之一。
随着国家863项目国产水雾化铁粉生产线在山东莱芜建成投产我国的粉末雾化技术也得到较大提高。
纳米粉末近几年发展也很快相对而言氧化物纳米粉体如氧化硅氧化铝氧化钛等的产业化进程要比金属纳米粉体快一些。我国的纳米粉体技术和产业化水平与国际基本同步在氧化物和金属纳米粉末的制备方面都取得了重要进展。[5]
3粉末冶金工艺的研究热点
3.1粉末制备技术的发展
粉末冶金材料和制品不断增多，质量不断提高，要求提供的粉末的种类也越来越多。为
了满
足对粉末的各种要求，出现了各种各样生产粉末的新方法。从过程的实质来看，现有制粉方法大体上可归纳为两大类，即机械法和物理化学法。从工业规模而言，应用最广泛的是还原法、雾化法和电解法。但随着科技的发展，越来越多的新技术在粉末的制备过程中正起着越来越重要的作用。[6]
3.1.1机械合金化(Mechanical Alloying，MA)
机械合金化是由Benjamin等提出的一种制备合金粉末的高能球磨技术。它是在高能球磨条件下，利用金属粉末混合物的反复变形、断裂、焊合、原子间相互扩散或发生固态反应形成合金粉末。
3.1.2喷雾干燥(SprayDrying)
喷雾干燥是指用雾化器将一定浓度的原料液喷射成雾状液滴，并用热空气(或其它气体)与雾滴直接接触的方式使之迅速干燥，从而获得粉粒状产品的一种粉末制备过程。
3.2粉末冶金成形技术的发展
目前，粉末冶金技术正向着高致密化、高性能化、集成化和低成本等方向发展。近年来，一系列粉末冶金新的成形技术层出不穷，并呈现出加速发展态势，粉末注射成形、温压成形、流动温压成形、喷射成形、高速压制成形等新技术不断涌现，使得粉末高致密化成形技术得到了很大的发展。
3.2.1粉末注射成形(Powder InjectionMolding，PIM)
粉末注射成形是传统粉末冶金技术和先进塑料注射成形相结合而发展形成的一门新型粉末冶金近净成形技术。它的基本工艺过程是:：首先将金属或陶瓷粉末与有机粘结剂均匀混合，用注射成形机成形，然后将成形坯中的粘结剂脱离，最后经烧结致密化得到最终产品。
图2粉末注射成型仪器
3.2.2温压成形(WarmCompaction)
温压成形是从20世纪90年代新发展起来的一项新技术。它是采用特制的粉末加热、粉末输送和模具系统，将加有特殊润滑剂的混合粉末和模具加热至130~150e温度进行刚性模压，最后采用传统的烧结工艺进行致密化的技术。
3.2.3喷射成形(SprayForming)
喷射成形(SprayForming)技术，也称为喷射沉积(Spray Deposition)或喷射铸造(Spray Casting)技术，这是20世纪80年代以来工业发达国家在传统快速凝固P粉末冶金(RSPPM)工艺基础上发展起来的一种全新的先进材料制备与成形技术。喷射成形技术的基本原理是用高压惰性气体将金属液流雾化成细小液滴，并使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行，在这些液滴尚未完全凝固之前，将其沉积到一定形状的接收体上成形。这样，通过合理地设计接收体的形状和控制其运动方式，便可以从液态金属直接制备出具有快速凝固组织特征，整体致密的
圆棒、管坯、板坯、圆盘等不同形状的沉积坯。
3.2.4高速压制成形(HighVelocity Compaction，HVC)
高速压制技术是瑞典H&ogan&as AB公司在2001年推介的一种新技术。高速压制生产零件的过程和传统的压制过程工序相同;混合粉末加进送料斗中，粉末通过送粉靴自动填充模腔压制成形之后，零件被顶出并转入烧结工序。[7]
4我校在粉末冶金方向的贡献和特色
我校的粉末冶金研究所，有时称作粉末材料研究所，是北科大材料科学与工程学院的一个研究所，同时也是北京科技大学新材料技术研究院下属的研究所，主要从事先进粉末冶金技术、产品和设备的研究。北京科技大学是中国开设粉末冶金专业最早的大学之一，也是中国粉末冶金专业的第一博士点。
研究所主要从事包括粉末注射成形技术、微注射成形技术、高速压制成形技术以及熔渗技术等在内的多种先进粉末冶金成形技术的基础与应用研究。这些先进粉末冶金成形技术都是现代科学技术与粉末冶金技术的有机融合，是材料学、冶金学、物理学、化学、计算机技术、电子技术等多学科的集成，是当今世界粉末冶金领域的主要研究与发展与方向。本研究所现有教授6名，副教授6名，讲师3人。近年获得国家级0项，省部级5项；成果鉴定10余项；获得发明专利50余项；在国内外刊物发表论文600余篇；出版专著和教材10余部。
粉末冶金研究所为科大永兴下属的粉末冶金事业部的依托事业技术单位，拥有一系列具有国内外先进水平的粉末冶金工艺设备和检测仪器，并形成了批量生产能力。已发展成为集人才培养、科学研究、新产品和新技术开发于一体的粉末冶金学科综合基地，是“北京市先进粉末冶金材料与技术重点实室”，“中关村西三旗新材料产业及的粉末注射成形技术研究开发中心”和“中国金属学会粉末冶金专业委员会”的依托和挂靠单位。
在粉末注射成形技术、燃烧合成技术、温压成型技术、军工配套新材料、新型电子封装材料、电节点材料、磁性材料、超细和纳米硬质合金、高性能钨基合金、粉末冶金铝基复合材料、耐热粉末合金及铁基结构零件的研究和开发方面的做出了出色成绩，形成了自己的特色。
5参考文献
[1] 王伏生, 赵慕岳. 高密度钨合金及其在军事工业中的应用[J]. 粉末冶金材料科学与工程, 1997, 2 (2): 114~120.
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[3] 王尔德, 胡连喜. 机械合金化纳米晶材料研究进展[J].粉末冶金技术, 2002, 20 (3): 135~139.
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[7] 陈进, 黄伯云, 赵慕岳. 发展我国粉末冶金的一些思考[J]. 粉末冶金工业, 1994, (1): 8~13
隐身斗篷的研究进展及存在问题 摘要：隐身斗篷，由硅纳米材料制造而成，利用该特殊材料折射或吸收大部分光线，从而达到隐形的目的。本文主要总结归纳现如今应用于隐身斗篷的各种主要材料，详细论述了基于超材料特殊电磁特性的隐身技术，简单介绍部分材料应用原理。 关键词：影身斗篷，超材料，限元分析软件，均匀介质 1. 隐身斗篷的应用前景 隐形斗篷我其实是在电影Harry Potter 中第一次知道，它常被哈利拿来干一些从霍格华兹魔法学校里偷跑出来如此的事情。现实中科学家们也一直在研究它。在不远的将来，隐身斗篷将会真的存在于现实世界中了。而且隐身斗篷的应用前景非常广。隐身技术在外科手术，军事航空等多个领域中获得广泛的应用。例如， “地震斗篷”——能够让冲击波、暴风浪或者海啸在所遮蔽的物体面前变成“瞎子”，进而达到保护建筑物的目的。同时为提高战场生存能力, 隐身技术越来越多地应用于军用装备上。随着军用探测技术的不断进步, 对军用装备隐身性能的要求不断提高, 传统的隐身技术已经不能满足要求。 2. 隐身材料及其隐身原理 2.1 超材料 众所周知,介电常数和磁导率是用于描述物质电磁特性的基本物理量,决定着电磁波在物质中的传播特性。迄今为止,自然界中天然物质的介电常数和磁导率均大于或等于1。2000年,Smith 等人利用金属铜的开环共振器和导线组成2 维周期性结构,首次在实验室制造出微波频段具有负介电常数和负磁导率的介质材料,引起科学界的轰动。随后,双负材料、单负材料、手性材料、理想磁导体和理想电导体等材料成为科学研究的热点，并将这些材料统称为超材料(metamaterials)。由于超材料具有一系列特殊的电磁特性,因而具有广阔的应用前景。 2.1.1超材料椭圆柱电磁斗篷 文献[1] 利用有限元分析软件Comsol Multip hysics 分析了超材料介电常数偏差、磁导率偏差 和损耗对电磁斗篷场分布的影响,并讨论了在电 磁斗篷内放置不同电磁特性的物体后斗篷外电 场分布的变化。 图1 为TE 波辐射下超材料椭圆柱电磁斗篷 的计算模型。超材料椭圆柱是沿z 轴放置的无限 长空心柱,其横截面为xOy 平面,椭圆中心为坐标 原点,内外径短轴分别为a 和b ,长轴分别为ka 和 kb ,其中, k 为长轴与短轴之比,仿真时取k = 6 , a =0. 1 m ,b = 0. 2 m 。在图1 所示的左边完全匹配 层( PML) 的内表面施加沿z 轴方向电流,激励起 沿x 轴方向(水平) 传播的频率为2 GHz 的TE 波。计算区域四周是PML 吸收层,斗篷内外均为空气。 通过文献[1]计算可知，超材料介电常数和磁导率空间分布如图2所示。图2 (a) 为介电常数分量在xOy 平面上的空间分布,由图可以看出,在x = 0 或y = 0 的平面上 xx 最小,同时在两图1 TE 波辐射下超材料椭圆柱电磁斗篷的计
中国在超疏水材料研究方面的进展 分子一班 张雷 3013207391 Abstract ： 摘要：具有超疏水性、超双疏性等的微纳复合材料在人们的日常生活和国民生产各个部门都有着广泛的应用前景，因而也引起科学界的广泛关注。由于固体表面的浸润性决定于其表面的化学组成和表面形貌，因此通过改变固体的表面自由能和表面形貌可以实现对固体材料表面浸润性控制。近些年来，这方面的研究吸引了许多科学家和课题组的注意。可以说，超疏水、超双疏材料的制备正成为一个研究的热点问题。本文在查阅有关文献的基础上，分析中国在超疏水、超双疏材料制备方面的进展。 关键词：超疏水、超双疏、表面改性、润湿性
1、背景： 表面润湿性是指液体(通常为水)在固体材料表面的铺展能力。它是固体表面的重要性质之一, 许多物理化学过程，如吸附、润滑、黏合、分散和摩擦等均与表面的润湿性密切相关1。研究表明, 固体表面的润湿性是由其化学组成和微观几何结构共同决的, 定外场如光、电、磁、热等对固体表面的润湿性也有很大的影响2。固体表面的润湿性通常用水滴在其表面上形成的接触角来衡量, 接触角小于9 0°的表面称为亲水表面,大于9 0°的表面称为疏水表面, 而超疏水固体表面是指与水的接触角为1 5 0°以上的表面。 自然界中存在很多超疏水表面, 最典型的如以荷叶为代表的多种植物叶子表面(荷叶效应Lotus-effect)、蝴蝶等鳞翅目昆虫的翅膀以及水鸟的羽毛等3。受这些自然界中现象的启发，许多课题组都开展了超疏水材料制备方面的研究。 2、超疏水材料制备方法分类： 2.1 模板法： 江雷课题组组报道了一种以多孔氧化铝为模板制备超疏水材料的方法2。具体是将一定孔径的氧化铝模板覆盖在聚碳酸酯（PC）膜上，然后加热PC膜将其溶化并将其压入模板的孔内，最后除去模板即可得到纳米棒状的阵列结构。将模板制备成圆筒状重复上述过程可以得到大面积的阵列PC纳米棒。
超材料行业行动计划产业投资建设规划
超材料指的是一些具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料，是21世纪以来出现的一类新材料，具备天然材料所不具备的特殊性质。其在声学、电学、磁学或光学等方面的材料特性是由基体和基体中的微结构共同决定的，而且微结构在其中起到了决定性的作用。超常的物理特性使得超材料的应用前景十分广泛，其应用范围覆盖了工业、军事、生活等各个方面。例如，电磁超材料可以用于隐身衣、电磁黑洞、慢波结构等元器件的制作，适用于吸波材料、智能蒙皮、雷达天线、通信天线，对未来的雷达、通信、光电子/微电子、先进制造产业以及隐身、探测、核磁、强磁场、太阳能及微波能利用等技术将产生深远的影响。 当前我国正处于全面建设小康社会的关键发展阶段，国内国际环境总体上都有利于我国加快发展。相关产业作与国民经济关联度比较高，随着推进工业化和城镇化进程，都将拉动相关产业的快速发展。 为加快区域产业结构调整和优化升级，依据国家和xx省产业发展规划，结合区域产业xx年发展情况，制定该规划，请结合实际情况认真贯彻执行。 第一部分规划思路
以产业转型升级为发展主线；以质量效率型、集约增长型为主要 发展方式；以创新驱动为主要发展途径。促进区域产业总体保持中高 速增长，产业迈向中高端水平，实现产业发展质量和效益全面提升。 第二部分原则 1、坚持融合发展。推进业态和模式创新，促进信息技术与产业深 度融合，强化产业与上下游产业跨界互动，加快产业跨越式发展。 2、协同发展，实现互利共赢。加强区域产业集中谋划，统筹产业 协同发展。创新产业合作模式，打破市场壁垒，推动要素自由流动， 构建多层次、宽领域的产业融合发展机制，实现优势互补、互利共赢。 3、因地制宜，示范引领。着眼区域实际，充分考虑经济社会发展 水平，逐步研究制定适合区域特点的能效标准。制定合理技术路线， 采用适宜技术、产品和体系，总结经验，开展多种示范。 第三部分产业发展分析 超材料指的是一些具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具 备的超常物理性质的复合材料，是21世纪以来出现的一类新材料，具 备天然材料所不具备的特殊性质。其在声学、电学、磁学或光学等方 面的材料特性是由基体和基体中的微结构共同决定的，而且微结构在 其中起到了决定性的作用。
手性超材料研究进展 钟柯松 2111409023 物理 1. 引言 超材料是有特殊电磁性质的人造结构性材料，其中一个典型的性质就是负折射率。第一种负折射率材料1两个部分组成：一个是连续的金属线，它来实现负介电常数2，另一个是开环谐振器，来实现负的磁导率3。在同时实现复介电常数和负磁导率的时候，负折射率就是实现了。后来，人们大多数以这个原则4-5来设计负折射率材料。虽然负磁导率在微波段很容易实现，但是在光频区域却极其困难7,8。与此同时，Pendry9，Tretyakov10,11和Monzon12等人从理论上提出了另一种利用手性实现负折射率的途径。而手性材料层作为完美透镜也从理论上实现了9-13。在这些报告中，Pendry提出了一种3D螺旋线结构来实现负折射率的手性超材料9。Tretyakov等人则在理论上研究了在手性和偶极粒子手性复合材料中得到负折射率的可能性11。理论表明，负折射率是可以在以3D螺旋对称为晶格的金属球超材料中可以得到14。同时也表明，周期上的手性散射是3D和各向同性负折射率的原因15。实际上，Bose曾经在1898年利用螺旋结构研究了平面偏振电磁波的旋转16。Lindman也是研究微波段人造手性介质的先驱17。最近，Zhang等人在实验上实现了一个3D手性超材料在THz波段的负折射率18。Wang等人则在微波段同时实现了3D手性超材料的负折射率和巨大的光学活性和圆二色性19,20。但是，这些提到的3D手性超材料都很难构建。同时，平面手型超材料显示了光学活性也被报道了21-24。这里需要指出的是，平面手性结构是正真的3D手性结构是不同的。Arnaut和Davis第一次把平面手性结构引入到了电磁波的研究中25,26。一个结构如果被定义为手性结构，那么它应该是在任何平面是没有镜面对称的，然而，一个平面结构被认为是手性的，则它是不能和它在该平面上的镜像重叠的，除非它不在这个平面上。实际上，一个平面手性结构还是和镜像镜面对称的。在垂直入射的情况下，在光传播方向上镜面对称的结构是没有光学活性的27。除非在这个结构上增加衬底来打破传播方向上的镜面对称，这样光学活性就能得到了22-24。然而，手性在这些结构是非常微弱的。后来，Rogacheva等人进一步地提出了双层的手性结构，展现出了很强的光学活性28。这个两层的花环状的平面金属层相互平面扭和在两个平面中，它们也不像3D手性原胞一样连接在一起18-20，二是通过电磁场来相互耦合。它的光学活性强到了整个结构都显示出了负折射率。在这个开创性的工作下，一些不同的双层手性结构，从微波段到近红外波段被相继的提出。如双层花环结构29,30，双层十字线结构31,32，金属切线对33，卍字结构34，四个‘U’型结构35-37，互补性手性结构38等等。另外，多层的平面手性结构也被提了出来29,39。它表明，在构建体手性超材料时，邻近原胞之间的耦合效应也应该考虑在内。由于存在这个耦合效应，体手性超材料和单原胞手性超材料的性质存在差异39。当手性超材料在负折射率带中工作是，品质因素（FOM）来评估它的损耗级别40。FOM被定义为折射率实部和虚部比值的绝对值。在一个波长对应的介质中波振幅衰竭为exp（-2π/FOM)。为了得到高的FOM，一种复合的手性超材料在最近提了出来41。另外，可调节的手性超材料也有报道42。 基于传输和反射参数的有效折射率的提取是一种在表征设计的超材料是的方便有用的手段43-47。随着手性超材料研究的进展，负折射率用其他提取方法中也得到了18,29,48,49。Zhao 等人总结了这些提取方法，简练出了几个简单的公式，这在手性超材料的研究中是非常有用的50。非互易式传输在信息处理中起到了至关重要的作用，点偶极子就是一个典型的例子，它在电
迄今为止,已见报道的树脂种类达到上万种,实现工业化生产的也不下千余种。塑料材料的选用就是在众多的树脂品种中,选择一个合适的品种。初看起来,可供我们选择的塑料品种太多,有眼花缭乱的感觉。但实际上并不是所有的树脂品种都获得了具体应用。我们所指的塑料材料的选用,并不是漫无边际的选择,而是在常用的树脂品种中选用。 塑料材料的选用原则: 一.塑胶材料的适应性; 1.各种材料的性能比较; 2.不宜选用塑料的条件; 3.选用塑料的适宜条件。 二.塑料制品的使用性能 1.塑料制品的使用条件 a.塑料制品的受力情况; b.塑料制品的电性能; c.塑料制品的尺寸精度要求； d.塑料制品的渗透性要求; e.塑料制品的透明性要求; f.塑料制品的外观要求。 2.塑料制品的使用环境 a.环境温度; b.环境湿度; c.接触介质; d.环境的光、氧及辐射. 三.塑料的加工性能 1.塑料的可加工性; 2.塑料的加工成本; 3.塑料加工的废料处理.
四.塑料制品的成本 1.塑料原料的价格; 2.塑料制品的使用寿命; 3.塑料制品的维护费用. 五.塑料原料的来源。 在实际选用过程中,有些树脂在性能上十分接近,难分伯仲。究竟选择哪一种更为合适?需要多方考虑、反复权衡,才可以确定下来。因此说塑胶材料的选用是一项十分复杂的工作,可遵循的规律并不十分明显。有一点需提醒大家特别注意,从各种书刊上引用的塑料材料性能数据,都是在特定条件下测定的,这些条件可能与实际工作状态差别较大。如不吻合则要将所引数据转换成实际使用条件下的性能或按实际条件重新测定。 面对一个要开发制品的设计图纸,选材应遵循如下步骤。 首先要确定这个产品是否可选用塑料材料制造；其次,如果确定可用塑料材料来制造,究竟选用那种塑料材料是进一步需要考虑的因素。 根据产品精度选择塑料材料: 不同塑料材料对应的产品精度 精度等级可用塑料材料品种 1级无 2级无 3级 PS、ABS、PMMA 、PC、PSF、PPO、PF、AF、EP、UP、 F4 UHMW、30%GF增强塑料等,其中以30%GF增强塑料的精度最高. 4级 PA类、氯化聚醚 HPVC等 5级 POM 、PP、HDPE等 6级 SPVC、LDPE、LLDPE等 衡量塑料制品耐热性能好坏的指标有热变形温度、维卡软化点和马丁耐热温度三种,其中以热变形温度最为常用. 从下表中可以看出，塑料的最高使用温度一般不超过400°C，而且大多数塑料的使用温度都在100到260°C范围内；只有不熔聚酰亚胺、液晶聚合物、聚苯酯（AP）、聚苯并咪唑（PBI）、聚硼二苯基硅氧烷（PBP）的热变形温度可大于300°C。因此，如果使用环境的温度长时间超过400°C，几乎没有塑料材料可供选用；如果使用环境的温度短期超过400°C，甚至达到500°C以上，并且无较大的负荷，有些耐高温塑料可短时使用。不过以碳纤维、石墨或玻璃纤维增强的酚醛等热固性塑料很特别，虽然其长期耐热温度不到200°C，但其瞬时可耐上千度高温，可用作耐烧蚀材料，用于导弹外壳及宇宙飞船面层材料。
超疏水材料的研究进展 2015年5月3日
超疏水材料的研究进展 摘要：超疏水性材料因为它独特的性质，而在很多方面得到了广泛的应用。近年来，许多具有特殊润湿性的动植物表面同样受到关注。通过研究这些表面微观结构，人们成功地仿生制备出各种功能化超疏水表面，从而更好地满足工业中实际应用的需要。该综述简单地介绍了表面润湿的基本原理和一些自然界中的超疏水表面现象，重点介绍近几年超疏水表面应用的最新研究进展。最后，对超疏水表面研究的未来发展进行了展望。 关键词：超疏水、仿生、润湿、功能化表面 自然界中，经亿万年的自然选择，许多生物的表面都表现出优良的超疏水性能，比如荷叶、花生叶、莲叶等植物表面和水黾、鲨鱼表皮、沙漠甲虫、蝴蝶翅膀等动物体表。一直以来，这类自然现象都启发着各领域的科学工作者们，尤其是近几十年，仿生超疏水表面以其优越的防腐蚀、自清洁、防覆冰、抗菌等性能，在防腐、自清洁、建筑防水、流体减阻、防污等领域都有广泛的应用[1]。因此，对超疏水材料进行总结和展望，对这种材料的发展有重要的意义。 1超疏水原理 超疏水表面的定义可以从字面意思上进行理解，即指难以湿润的表面，固体表面的湿润性作为固体表面重要的特性之一，不仅受到固体表面粗糙度的影响，还受固体表面化学成分的影响，我们可以用液体与固体的接触角θ来作为是否湿润的判断依据。接触角越大，表面的疏水效果越好，反之亦然[2]。当θ=0°时，所表现为完全湿润；当θ<90°时，表面为可湿润，也叫做亲液表面；当θ>90°时，表面则为不湿润的疏离表面；当θ=180°时，则为完全不湿润。一般θ>150°被称为超疏水表面[3]。 接触角是衡量表面疏水性涂层湿润性的主要指标，但并不是唯一指标，在实际应用中还可以根据前进角、后退角的大小来考虑其动态过程。前进角与后退角是液滴前进或后退时与固体表面所成的临界角度。但是如果不断增加或减小固体
智能材料的结构及应用 学院：班级： 姓名：学号： 摘要：材料的智能化代表了材料科学发展的最新方向，智能材料是一种能通过系统协调材料内部各种功能并对时间、地点和环境作出反应和发挥功能作用的材料。且能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。本文旨在简要介绍智能材料的结构的基础之上，介绍一些它在当今社会不同领域的应用。 关键词：智能材料、结构、应用 材料的发展从之前的单一型、复合型和杂化型，发展为异种材料间的不分界的整体式融合型材料。而近几年所兴起的智能材料更是不同于以往的传统材料，它的仿生系统具有传感、处理和响应功能，而且与机敏材料相比更接近于生命系统。它能够根据外界环境条件的变化程度实现非线性响应从而达到最佳适应的效果。对于智能材料我结合自己听课的内容、书籍及网上资料的查阅写下对智能材料的认识。 智能材料不同于传统的结构材料和功能材料，它模糊了两者之间的界限并加上了信息科学的内容，实现了结构功能化功能智能化。一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。即： （1）基体材料：基体材料担负着承载的作用，一般宜选用轻质材料。一般基体材料首选高分子材料，因为其重量轻、耐腐蚀，尤其具有粘弹性的非线性特征。其次也可选用金属材料，以轻质有色合金为主。 （2）敏感材料：敏感材料担负着传感的任务，其主要作用是感知环境变化（包括压力、应力、温度、电磁场、PH值等）。常用敏感材料如形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色材料、电流变体、磁流变体和液晶材料等。 （3）驱动材料：因为在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负着响应和控制的任务。常用有效驱动材料如形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。可以看出，这些材料既是驱动材料又是敏感材料，显然起到了身兼二职的作用，这也是智能材料设计时可采用的一种思路。 （4）其它功能材料：包括导电材料、磁性材料、光纤和半导体材料等。
Plastics. Computers. Metamaterials? 塑料。电脑。超材料？ Almost half a century after Dustin Hoffman was taken aside in “The Graduate” and given the famous “one word” line about the future, it may be time to update the script again. And metamaterials appear to have the same potential to transform entire industries. Over the past 15 years or so, scientists have learned how to construct materials that bend light waves, as well as radar, radio, sound and even seismic waves, in ways that do not naturally occur. 在电影《毕业生》(The Graduate)中，有人将达斯汀·霍夫曼(Dustin Hoffman)叫到一旁，对他说出了那句著名的“一个词”未来预言。现在距离电影上映已过去将近半个世纪，或许是时候更新剧本了。超 材料似乎也具有那种可以改变整个产业的潜力。在过去大约15年的时间里，科学家已经学会如何制造能够以非自然的方式使光波、雷达波、无线电波、声波，甚至地震波 弯曲的材料。 First theorized in 1967 by the Russian physicist Victor Veselago and invented in 1999 by a group led by the physicist David R. Smith, the new design approach was first seen as a curiosity that hinted at science fiction applications like invisibility cloaks. 俄罗斯物理学家维克托·韦谢拉戈(Victor Veselago)于1967年首次在理论上提出设想，物理学家戴维·R·史密斯(David R. Smith)领导的研究小组于1999年将理论转变为现实。 这种新方法起初被视作科幻小说中提到的稀奇之物，比如隐形披风。 But today, researchers have gained a better understanding of the science and are generating innovations in an array of fields, including radio antennas, radar, cosmetics, soundproofing and walls that help protect against earthquakes and tsunamis. 但如今，研究人员已经更好地了解了这项技术，正在各个领域进行创新，制造产品，比如无线电天线、雷达、化妆品、隔音材料，以及能抵御地震和海啸的墙壁。 Last year, the aircraft manufacturer Airbus announced that it was joining with Lamda Guard, a Canadian company, to test a metamaterial-based coating for cockpit windows to protect pilots in commercial aircraft from being blinded by laser pointers. 去年，飞机制造商空客(Airbus)宣布将与加拿大Lamda Guard公司合作，测试一种由 超材料制成的驾驶舱窗户保护层，以使商用飞机飞行员的视力免受激光指示器的影响。 A key innovation behind metamaterials is that they are constructed with subcomponents that are smaller than the wavelength of the type of radiation they are designed to manipulate. The precise, often-microscopic patterns can then be used to manipulate the waves in unnatural ways. 超材料背后的关键创新在于他们是
手性表面活性剂的研究进展 摘要：简介手性表面活性剂的分类、结构，重点综述胆汁盐类、皂苷类手性表面活性剂的研究与应用，以及氨基酸型、季铵盐型、烷基糖苷型和松香型手性表面活性剂的合成与研究现状。 关键词：手性表面活性剂；进展；手性分离；立体合成 手性表面活性剂(chiral surfactant)是指一类性质上具有一般表面活性剂特性——具有油水两亲性，结构上含有手性中心的手性分子。由于分子结构中有手性中心的存在，该类表面活性剂具有良好的区域选择性、不对称催化能力和手性识别能力。尤其是在特定的手性拆分中的手性识别能力，使得手性两亲分子在立体选择性合成和手性药物分离领域逐渐成为一大热点。此外，近年来，在无机材料科学方面，利用手性表面活性剂合成无机介孔材料的研究也有迅速的进展。 随着医药科学和材料科学等领域的发展，手性表面活性剂由于其独特的分子结构特性而具有的不可替代性使得它的需求日益增加，因而引起了化学、材料等学科对手性表面活性剂的普遍关注。 目前获得手性两亲分子的途径还比较少，而且只局限于应用已有的手性源来合成，因此手性表面活性剂的类型并不多。主要可从来源分为天然手性表面活性剂和合成手性表面活性剂两大类。 1.天然手性表面活性剂 天然手性表面活性剂可细分为胆汁盐类和皂苷类两类。 1.1胆汁盐(Bile salts)类 胆汁（酸）盐类手性表面活性剂属于阴离子表面活性剂，具有光学活性，可用于手性对映体的拆分，最早由Terabe等[1]在1989年应用在几种氨基酸和药物的胶束电动色谱（MEKC 法）手性分离中。其基本结构式如图1，主体结构由四个饱和稠环构成。表1列举了几种常见的胆汁盐类手性表面活性剂。 图1 胆汁盐类结构式 表1 几种常见的胆汁盐类手性表面活性剂
超疏水材料制备及其在油水分离中的应用研究进展 摘要随着世界机械化以及工业化的发展，全球的水资源污染逐渐严重，人民群众对于水资源的供应以及淡水资源的处理越发关注，且为水资源处理技术的发展做出了较大贡献。作为水资源净化技术的重要组成部分，油水分离净化技术水平不仅关系着淡水资源的提供质量，而且对于人民群众的身体健康也具有重要影响。基于此，本文将超疏水材料制备及其在油水分离中的应用作为主要研究内容，通过对超疏水材料进行简单阐述，进而对超疏水材料的应用以及其在油水分离中的应用进行详细的研究与分析。本文旨在为超疏水材料在油水分离中的应用研究提供几点参考性建议，并为水资源的净化处理技术发展提供积极的推动作用。 关键词超疏水材料制备；油水分离；应用研究 前言 由于工业化的发展导致海洋中的水资源污染情况越加恶劣，有大量的油产品以及机溶剂污染流入海洋中，对海洋中的水资源产生了严重破坏，进而为水资源净化技术提出了更高的要求，对人类生存与发展也产生了威胁。基于此种宏观环境，本文对超疏水材料在油水分离中的应用进行详细的研究与分析。 1 超疏水材料概述 超疏水材料主要是利用其中较为独特的化学结构以及其本身的润湿性能来作为水资源净化技术中的一种使用材料。由于该种材料在材质表面上具有润湿性的特殊原理，并能够作为超疏水材料而应用至油水分离的水资源净化中，其还具有两方面的特征。第一方面，表面为微纳米结构。第二方面，表面具有低表面能的特色。同时，在该种材料的制备过程中还具有成本较低以及制备材料环保的优势。因此，在油水分离的水资源净化中被广泛使用。但在超疏水材料的具体制备中还有耗时周期长的缺点，而该种缺点与实际制备中的优势相比并不对超疏水材料的实际应用构成威胁[1]。 2 超疏水材料的应用 由于超疏水材料在近几年的广泛使用中其本身的特殊性能受到各领域研究人员的关注，进而推动着超疏水材料在多个研究领域以及生活领域被应用。本文将超疏水材料的应用特性总结为以下五个方面。第一方面，自清洁的特性应用。由于超疏水材料本身具有良好的润湿性，在其进行使用的过程中能够对自身的灰尘与脏污进行自行清理。在具体的应用中，将超疏水材料的特性应用在城市高楼的建设中，利用超疏水材料的自清洁特性减少建筑玻璃清洁的次數，降低楼房玻璃清洁的成本，并在一定程度上节约水资源[2]。第二方面，抗冰雪的特性应用。由于在冰天雪地的寒冷地区，电线、航行等方面均会有风雪粘粘，进而导致电力能源的传输问题，并对正常的航行产生困扰。而应用超疏水材料的抗冰雪特性将
站在材料的路口，展望人生 ——学科导论小论文引论 为了新生了解材料学科并加深对其的认识，学院特意开设了四次学科导论课程，其中最为感兴趣的是第一堂课所讲的材料的定义、发展历程、未来发展方向。因为作为一个大一新生，入学选择这个专业是因为兴趣所在，但是对于这个专业的理解并不是很深，连以后主要的发展方向都是一知半解。通过这堂课我不仅仅在时空上了解了材料的发展、材料学科的发展，更是从宏观角度上看到了材料的发展方向，最为重要的是得到了院长提到的“物理脑，化学手，工程心”这一材料学科的最佳学习方法，能让我在今后的学习中更好的掌握知识，并应用于实践。 对材料的理解 材料，即人类用于制造机器、构件和产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。（课堂笔记）。综合四次课程，我对材料学科的理解是探索物质本源，宏观上分析物质结构，探索合成工艺，提高使用性能；微观上剖析材料性质，分析最小基本组成单元之间的联系。 选择方向——超导材料 一、学院概况： 目前学院共有三个专业：材料科学与工程，高分子材料与工程，新能源材料与器件，其中材料科学与工程又分为金属与非金属方向。 二、个人选择： 为了今后选择个人发展方向的时候少些迷茫，在四次课程结束以后，我通过网上了解相关材料，结合学院老师的研究方向，我选定的发展方向为超导材料。 三、超导材料简介： 超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。当下主要研究方向有：非常规超导体磁通动力学和超导机理；强磁场下的低维凝聚态特性研究；强磁场下的半导体材料的光、电等特性强磁场下极微细尺度中的物理问题；强磁场化学。（以上简介摘自百度百科） 四、选择理由： 第一：超导材料应用领域： 未来必定是电子材料的世界，超导材料的研究必定在材料研究领域占据重要地位；
赵治亚：超材料高端装备 7月28日，中国电科发展战略研究中心与远望智库联合举办了“新挑战、新理念、新技术——未来战争研讨会”，来自权威机构共13名专家，对前沿科技和未来战争相关问题，进行全面深入解析，展开广泛交流和探讨。来自军方、国防工业部门以及科研院校近600人参加了会议。超材料高端装备赵治亚深圳光启高等理工研究院（在未来战争论坛上的报告） 感谢中国电科发展战略研究中心和远望智库提供这么好的 一个平台，我们大家进行思维的交流和互动。我们一直是从事于超材料的技术及装备的研究，我们想在这里从超材料，从材料的这个角度以及在国内外的应用情况和对未来战争 的影响。从这块跟大家分享一下我们的心得。概述 这块的特殊之处，因为超材料整个从概念到技术它还是一个相对来讲比较新的程度。而且它的成熟度尤其是以2006年开始为一个起点。所以从这个角度上来讲大家从美国也好，从中国也好，大家的起跑的时间是一致的。尤其是我们的几位院长，原来在美国的这个领域研发的核心团队，所以在这块我们更看重的是这个里面的发展的时间窗口。谁能更有效地把握住时间窗口，还有像上午专家所说的，更快地进行研究里面的迭代，谁就更有可能去把握先机影响到未
来的战场。图1 下面的报告想从三个方面跟大家简要地介绍一下。第一个可能大家对于超材料从原理到技术到应用可能还不是很熟悉。想对超材料进行一个电磁材料进行一个介绍。第二个主要是从国内外的超材料的发展还有超材料武器装备上面的发展 进行介绍，尤其是以国外的武器装备发展的情况为主。还有第三个也想简要地介绍一下我们对于未来装备发展，尤其是我们超材料能够在未来装备发展里面所产生的作用和影响。part 1 超材料介绍图2 图2比较好地介绍了超材料的基本的原理。根据我们的国家标准GJB 32005-2015这个标准里面的描述，超材料的定义是什么呢？就是一种特殊的复合材料或者是结构，通过对于材料的关键物理尺寸上进行有序的结构设计，来使它进行常规材料所不具备的这种超常物理性质。如果是针对电磁波的频谱，我们可以根据电磁波频谱工作的波长取这个波长的四分之一到二十分之一波长这 样的一个尺寸。比如在厘米级和毫米级的这样的一个尺寸我们对它进行人工的拓扑结构和排布方式进行一个设计，可以看到比如说类似于这样的二维的柔性的超材料，和三维的这种超材料的设计，从而达到一个传统的介质材料所不能达到的，对于电磁波的调控的影响。所以它的整个的超材料的核心就是针对于我所要工作的这个波长进行有序的结 构和排布设计，从而达到我们可以人工定制化地去调制电磁
1原料选用的原则：a原料的质量要求：成分、粒度、REDOX值、含水率等。B易于加工处理c成本低廉、储量丰富、供应可靠、d对耐火材料的侵蚀要小；引入二氧化硅原料：石英砂、砂岩；引入氧化铝原料：长石；引入氧化钠原料：纯碱或芒硝；引入氧化镁和氧化钙的原料：白云石、石灰石、方解石、白垩石。 2影响玻璃澄清的因素：a配合料中的气体率：气体率过大、溶质泡沫多延长澄清时间；气体率过小，玻璃液难以形成强烈翻滚气泡难以消除b澄清温度：温度低、澄清时间不足、温度高、澄清时间长c窑压：窑内需保持微正压或微负压：负压大，使冷空气吸入产生大量气泡。正压大，不利于气体的排除。 3影响均化的因素：a玻璃液中不均匀体的溶解与扩散：温度粘度。B玻璃液的表面张力：表面张力小，条纹和不均匀体容易被均化。C玻璃液的对流d玻璃液中的气泡上升：气泡上升有利于均化e玻璃液强制均化的应用：鼓泡、搅拌。 4玻璃液的五个阶段：a硅酸盐的形成阶段：在800到1000摄氏度进行，变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明结构，硅酸盐形成速度取决于配合料性质和加料方式。B玻璃形成阶段：在1200摄氏度，硅酸盐和石英粒完全溶解，成为大量可见气泡、条纹在温度上和化学成分上不够透明的玻璃液c玻璃液的澄清阶段：1400到1500摄氏度玻璃粘度降低、气泡大量排出到完全排除e玻璃液的均化阶段：由于对流、扩散熔解等作用，玻璃液中条纹逐渐消除化学组成和温度逐渐趋向均一，此阶段结束时温度略低于澄清温度f玻璃液冷却阶段：将澄清和均化了的玻璃均匀降温使玻璃液成型所需要的黏度。 5什么是熔制制度？简述不同的温度制度各有什么特点？ A山形曲线：热点突出，热点与1#小炉及末对小炉间的温差大，泡界线清晰稳定。 B 桥形曲线：有一个热点热点前后两对小炉的温度与最高温度相差不大，温度曲线似拱桥形，其特点是融化高温带较长，有利于提高玻璃配合料熔化速率和玻璃液的澄清。 C 双高曲线：a配合料较多的1、2#小炉投入较多燃料使配合料在此基本熔化b适当减少处在泡沫稠密区的3#，4#小炉的燃烧量以降低此处耐火材料热负荷c增加5#小炉燃料量，以利于强化玻璃液的澄清和均化作用d6#小炉半开或开小，以适应成型需要。 6泡界线的含义是什么？在生产中有什么作用？ 泡界线是指泡沫稠密区与清净玻璃之间形成的一条整齐明晰的分界线，在线的里面玻璃形成反应激烈的进行，液面有很多的泡沫而在线外，液面像镜子一样明亮。作用：通过泡界线位置、形状、澄清度来判断熔化作业正常与否。 7如何保证锡槽气密性？ A使锡槽内气体保持微正压b锡槽的材料不能有连通性气孔且内衬耐火材料外包钢罩c锡槽端部和操作孔处要有气封装置。D在出口端设置一道或多到耐火挡帘 8什么是二次气泡？ 由于物理或化学的原因，是溶于玻璃液中的气体重新析出而形成的气泡。原因：硫酸盐和其他盐类的继续分解；溶解气体的析出；耐火材料气泡；玻璃液流股间的化学反应；电化学反应。 9简述窑压波动的原因 烟囱的抽力：烟囱抽力大，窑压小；烟囱抽力小窑压大。 气体沿程阻力：如蓄热格子砖倒塌严重，格子体堵塞和漏气 10窑炉气氛的设定，芒硝应如何应用 为保证芒硝的高温分解，必须添加煤粉做还原剂：a1#2#小炉需要还原焰、不使碳粉烧掉b3、4#小炉是热点区需要中性焰，否则液面会产生致密的泡沫层，使澄清困难；c5# 6#小炉是澄清均化区，为烧去多余的碳粉不使玻璃着色需用氧化焰。 11什么叫做平板玻璃池窑前脸墙？常用的玻璃池投料机有几种类型？
超疏水材料研究进展 摘要:本文介绍了超疏水材料的性质、应用、转变、制备以及存在的问题等。详细介绍了超疏水材料在流体减阻中、抗腐蚀中、建筑防污耐水等领域内、微流体控制方面的应用和常用的几种制备方法。 关键词:超疏水材料；超疏水应用；制备 1 引言 近年来，超疏水材料引起了人们的普遍关注。所谓超疏水材料，就是指水在材料平面上的接触角大于150°的材料。超疏水材料的特性最初是在荷叶上发现的，荷叶表面的超疏水特性赋予了它们非常好的自清洁效应，污染物很容易被水滴带走[1]。有关超疏水的基础理论研究始于上世纪50年代，因其优异的自洁性有望在国防、众多工业领域和日常生活等方面有广阔的应用前景，研究工作备受各国重视。固体表面的润湿性是由其化学组成和表面微观结构共同决定的。目前，通过对荷叶表面自洁性的仿生研究表明，因其层级微、纳米结合的双微观结构和覆盖在上面的低表面能物质的协同效应而表现出完美的疏水性[2]。 人们通常用液体在材料表面的接触角来表征材料表面的润湿性。按照水滴在材料表面接触角大小的不同，我们可以将材料进行如下分类当接触角小于90o时，我们认为这种材料是亲水材料；如果水滴在材料表面的接触角小于5o，那么这种材料是超亲水材料，例如经浓硫酸和双氧水（体积比为7：3）处理过的硅片，水滴在它的上面会立刻铺展开，展示出超亲水的性质；当材料表面接触角大于90o时，我们认为这种材料是疏水材料；如果材料的表面接触角大于150o那么我们认为这种材料是超疏水材料，例如我们前面所提到的荷叶，水滴在其表面的接触角大于150o，不能稳定停留，极易滑落，因而造就了它“出淤泥而不染”的性质。如图1所示，（a）为亲水，（b）为疏水。 (a) (b)
跟材料学有关的论文 浅析导电高分子材料及其应用 摘要：自从1977年来，导电高分子材料的研究受到了普遍的重视和发展。介绍了导 电高分子材料的分类、导电机制、在各领域中的应用及研究进展。 关键词：高分子材料;导电机理;导电塑料;用途 20世纪70年代，白川英树、Heeger和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜，后 来又经掺杂发现了可导电的高聚物，这就是导电高分子材料。导电高分子材料的发现，改 变了人们对传统塑料、橡胶等高分子材料是电、热的不良导体的观念，经过40多年的发展，导电高分子材料也从最初的聚乙炔发展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等数十种高分子材料，成为金属材料和无机导电材料的优良替代品。而今这种导电高分子材料已广泛应用于 电子工业、航空航天工业之中，并对新型生物材料和新能源材料的开发产生巨大的影响。 1 高分子材料的分类及导电机理 导电高分子材料通常是指一类具有导电功能包括半导电性、金属导电性和超导电性、 电导率在10-6 S/cm以上的聚合物材料。这类高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、 可大面积成膜，以及电导率可在绝缘体-半导体-金属态10-9到105 S/cm的范围里变化。这种特性是目前其他材料所无法比拟的。按照材料结构和制备方法的不同可把导电高分子材料分为结构型或本征型导电高分子材料和复合型导电高分子 材料两大类。 1.1 结构型导电高分子材料 结构型导电高分子材料是指高分子本身或少量掺杂后具有导电性质的高分子材料，一 般是由电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子受体或供体进行掺杂后制得的。结构型导 电高分子材料具有易成型、质量轻、结构易变和半导体特性。最早发现的结构型高分子聚 合物是用碘掺杂后形成的聚乙炔。这种掺杂后的聚乙炔的电导率高达105 S/cm。后来人们又相继开发出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等导电高分子 材料。这些材料掺杂后电导率可达到半导体甚至金属导体的导电水平。 1.1.1 聚乙炔 纯净聚乙炔掺进施主杂质碱金属Li、Na、K等或受主杂质卤素、AsF5、PF5等后才能 导电。与半导体不同的是，掺杂聚乙炔导电载流子是孤子。 聚乙炔中孤子是怎样形成的呢?反式聚乙炔结构有两种形式，互为镜像，如图1所示： A相和B相能量相等，都是基态。如果原来整个反式聚乙炔处于A相，通过激发可以 变为B相，中间出现的过渡区域，称为正畴壁，反之称为反畴壁。正畴壁称为孤子，反畴
超材料是通过在材料关键物理尺寸上的结构有序设计，突破某些表观自然规律的限制，获得超出自然界原有普通物理特性的超常材料的技术。超材料是一个具有重要军事应用价值和广泛应用前景的前沿技术领域，将对未来武器装备发展和作战产生革命性影响。 新型材料颠覆传统理论 尽管超材料的概念出现在2000年前后，但其源头可以追溯到更早。
1967年，苏联科学家维克托·韦谢拉戈提出，如果有一种材料同时具有负的介电常数和负的磁导率，电场矢量、磁场矢量以及波矢之间的关系将不再遵循作为经典电磁学基础的“右手定则”，而呈现出与之相反的“负折射率关系”。 这种物质将颠覆光学世界，使光波看起来如同倒流一般，并且在许多方面表现出有违常理的行为，例如光的负折射、“逆行光波”、反常多普勒效应等。这种设想在当时一经提出，就被科学界认为是“天方夜谭”。 随着传统材料设计思想的局限性日渐暴露，显著提高材料综合性能的难度越来越大，材料高性能化对稀缺资源的依赖程度越来越高，
发展超越常规材料性能极限的材料设计新思路，成为新材料研发的重要任务。 ● 2000年，首个关于负折射率材料的报告问世； ● 2001年，美国加州大学圣迭戈分校的科研人员首次制备出在微波波段同时具有负介电常数和负磁导率的超材料； ● 2002年，美国麻省理工学院研究人员从理论上证实了负折射率材料存在的合理性； ●2003年，由于超材料的研究在世界范围内取得了多项研究成果，被美国《科学》杂志评为当年全球十项重大科技进展之一。 此后，超材料研究在世界范围内取得了多项成果，维克托·韦谢拉戈的众多预测都得到了实验验证。 现有的超材料主要包括：负折射率材料、光子晶体、超磁材料、频率选择表面等。与常规材料相比，超材料主要有3个特征： 一是具有新奇人工结构； 二是具有超常规的物理性质； 三是采用逆向设计思路，能“按需定制”。 负折射率材料具有介电常数与磁导率同时为负值的电磁特性，电磁波在该介质中传播时，电场强度、磁场强度与传播矢量三者遵循负
齿轮材料的选择原则 齿轮的材料及其选择原则 由轮齿的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断能力。因此，对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬、齿芯要韧。 (一)常用的齿轮材料 1(钢 钢材的韧性好，耐冲击，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面的硬度，故最适于用来制造齿轮。 (1)锻钢 除尺寸过大或者是结构形状复杂只宜铸造者外，一般都用锻钢制造齿轮，常用的是含碳量在0. 15%~0.6%的碳钢或合金钢。 制造齿轮的锻钢可分为: 1)经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢。、 对于强度、速度及精度都要求不高的齿轮，应采用软齿面(硬度?350 HBS)以便于切齿，并使刀具不致迅速磨损变钝。因此，应将齿轮毛坯经过常化(正火)或调质处理后切齿。切制后即为成品。其精度一般为8级，精切时可达7级。这类齿轮制造简便、经济、生产率高。 2)需进行精加工的齿轮所用的锻钢。 高速、重载及精密机器(如精密机床、航空发动机)所用的主要齿轮传动，除要求材料性能优良，轮齿具有高强度及齿面具有高硬度(如58~ 65 HRC)外，还应进行磨齿等精加工。需精加工的齿轮目前多是先切齿，再做表面硬化处理，最后进行
精加工，精度可达5级或4级。这类齿轮精度高，价格较贵，所用热处理方法有表面淬火、渗碳、氮化、软氮化及氰化等。所用材料视具体要求及热处理方法而定。 合金钢材根据所含金属的成分及性能，可分别使材料的韧性、耐冲击、耐磨及抗胶合的性能等获得提高，也可通过热处理或化学热处理改善材料的力学性能及提高齿面的硬度。所以对于既是高速、重载，又要求尺寸小、质量小的航空用齿轮，就都用性能优良的合金钢(如20CrMnTi、20Cr2Ni4A等)来制造。 由于硬齿面齿轮具有力学性能高、结构尺寸小等优点，因而一些工业发达的国家在一般机械中也普遍采用了中、硬齿面的齿轮传动。 (2)铸钢 铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经退火及常化处理，必要时也可进行调质。铸钢常用于尺寸较大的齿轮。 2(铸铁 灰铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性都较差，但抗胶合及抗点蚀的能力较好。灰铸铁齿轮常用于工作平稳，速度较低，功率不大的场合。 3(非金属材料 对高速、轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料(如夹布塑胶、尼龙等)做小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制造。为使大齿轮具有足够的抗磨损及抗点蚀的能力，齿面的硬度应为250—350 HBS。 常用的齿轮材料及其力学性能列于表10 -1。