生态环境材料
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科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·52·文章编号:2095-6835(2016)24-0052-01生态环境材料研究与发展张 喆,王 捷,孙学超(天津工业大学,天津 300387)摘 要:生态环境材料以其优越的使用性能、与环境的相协调性受到人们的关注,并被广泛应用于各领域。
主要对生态环境材料的定义、优势、特点等进行了简要的介绍,通过对比得出生态环境材料与传统材料的生态化改造是今后材料行业发展的趋势这一结论。
关键词:生态环境;环境协调性;材料设计;新工艺中图分类号:TB39 文献标识码:A DOI:10.15913/ki.kjycx.2016.24.0521 生态环境材料的概念和特点1.1 生态材料的概念生态环境材料是指具有良好的实用性和环境协调性的材料。
协调性指消耗少、污染小、循环利用率高。
生态环境材料充分考虑了人与自然社会的协调性,能够改善环境质量,是未来材料发展的必然趋势,也是材料可持续发展的必由之路。
1.2 生态材料的特点生态环境材料的特点主要有:①先进性。
能开拓更广阔的活动范围和环境,发挥其优异性能。
②环境协调性。
协调人类的活动范围与外部生态环境,减轻环境负担,实现资源循环利用。
③舒适性。
能使人类生活环境更加舒适。
2 生态环境材料的产生与发展曾经的材料领域忽略了材料对于生态环境的影响,着重于最大限度地发挥材料的性能。
20世纪90年代初期,日本教授山本良一首次提出了生态环境材料的概念,国际上由此开展了广泛的研究。
生态环境材料的出现不仅仅是材料自身的发展需求,也是生态环境、社会全体、人类生存发展的需求。
目前各种无毒的涂料、环境净化材料、生态资源材料环境修复材料及环境降解材料已经被相继开发。
任何材料在经过改造后可达到节约资源、与生态环境相协调,均可视为生态环境材料。
3 环境协调性评价与生态设计根据1997年修订的ISO14000标准引入生命周期评价。
生态环境材料的设计思路材料是社会发展和国民经济的先导和物质基础,是人类发展史的里程碑。
材料的使用、发现和发明,使得人类在与自然界的斗争中,走出了混沌蒙昧的落后时代,发展到科学技术高度发达的今天。
可以说,我们的现代文明就是一个大量地生产和使用材料、能源的过程.然而,在这一过程中,人们过多地追求了材料的使用性能,而对材料的生产、使用和废弃过程中需要消耗大量的资源和能源却没有节制,其结果必然是给环境带来的压力越来越大,对环境造成的污染越来越严重.各种统计数字已经表明,传统材料及其制品的制造、使用和废弃过程是造成当今世界能源短缺、资源过度消耗和枯竭以及环境污染的主要原因之一.随着人类文明进程的不断发展和“可持续发展战略”的提出,客观现实要求人类从环境保护角度出发,重新认识和评价人类过去在材料研究、材料开发、材料使用和材料回收等方面的行为,绿色设计和绿色制造成为人们关注的话题。
1.环境友好材料的概念环境友好材料也称生态环境材料,简称环境材料,是1990年10月在一次关于材料服务于人类生活、行为的未来状况与环境关系的讨论会上,由日本材料科学家和工程师提出来的.目前,对于环境材料的概念国际上仍没有统一的说法,不过经过近20年的研究,材料工作者较为普遍接受的观点认为,环境友好材料是指在材料的整个寿命周期中,同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性,或者能够改善环境的材料.环境友好材料是从原材料采集、加工、使用或者再生循环利用以及废料处理等环节乃至废弃的整个生命周期中,资源和能源消耗最少、对生态环境影响最小、再生循环利用最高或可分解、安全处理的具有优异使用性能的材料.简言之,它是指在加工、使用和再生过程中具有最大使用功能及最低环境负荷的环境友好型材料.环境友好材料对减少材料生产和使用过程中的废弃物排放量、减少资源和能源的浪费、保护环境起着至关重要的作用,也是实现材料可持续发展的唯一途径。
环境友好材料实质上是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料,它是由材料工作者在环境意识指导下,或开发新型材料,或改进、改造传统材料所获得的.它一般具有以下特征:先进的功能性、良好的工艺性、合理的经济性、协调的环境性和舒适性。
生态环境材料集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#高分子材料论文题目生态环境材料学院理学院年级 2013级专业材料化学姓名魏佳学号生态环境材料魏佳(甘肃农业大学理学院材料化学专业,甘肃兰州,730070)摘要:90年代初,在可持续性发展理论和应用的推动下,国际材料界出现了一个新的领域——环境材料,在这种材料的研究和开发的过程中,既要追求良好的使用性能,又要深刻认识到自然资源的有限性和尽可能降低废弃物排放量,并在材料的提取、制备、使用直到废弃与再生的整个过程中都尽可能地减少对环境的影响。
它在生产的过程中对资源和能源的消耗量比较少,废弃后能够回收再生利用的可能性比较大,其从生产使用到回收的全过程对周围的生态环境的影响也最小。
因而它可以称为“绿色材料”或者“生态材料”。
关键词:环境;生态;发展;材料生态环境材料的研究内容比较广泛,归纳起来可以概括为材料的环境协调性评价,生态环境材料的设计,材料在制备加工中的环境协调技术包括零排放和零废弃加工技术,以及材料在使用过程中的环境协调性技术如制备环境协调性制品等等。
具体从材料的性能上来说主要包括以下几个方面:再生利用型材料,包括再生的可以降解的塑料、在家用电器中能够加以回收利用的电路基板,在生产和使用过程中污染较少并且能够回收再生的纸张等。
能够经自然界微生物分解或者能够自动降解的材料如新型的包装袋,由天然材料加工成的高分子材料等。
为净化环境和防止污染而设计的材料如新型的不释放有害气体的墙体材料,高吸油性树脂等。
替代传统有污染的材料的新型材料如冰箱内的全无氟制冷剂等。
与洁净能源相关并且能够利用它们的材料,如燃料电池中的储氢材料。
环境材料有区别于传统材料的特点。
环境材料的主要特点就是在保证了它们具有良好的使用功能的前提下,在其生产、使用和回收处理过程中对资源的利用率很高并且在上面的三个过程中对生态环境无副作用。
而传统材料在上面三个方面的效果往往是比较差的。
【高分子生态环境材料的研究进展及应用】1. 引言高分子生态环境材料是近年来备受关注的领域。
随着人们对可持续发展和环境保护意识的增强,对替代传统塑料、降解塑料废弃物的研究和应用也愈发重视。
本文将就高分子生态环境材料的研究进展及应用展开讨论,并对其相关概念、技术和未来发展方向进行深入探讨。
2. 高分子生态环境材料的定义和特点高分子生态环境材料是指能够通过生物降解、可循环再生或对环境产生较小影响的材料。
与传统塑料相比,高分子生态环境材料具有可持续发展、资源节约、环境友好等特点。
这些材料从材料的设计、生产、使用、处理到最终的环境归结过程都可以减少对环境的影响,具有广阔的应用前景。
3. 高分子生态环境材料的研究进展在高分子生态环境材料的研究领域,目前已有众多研究机构和企业进行了深入的研究和应用。
美国卡耐基梅隆大学的研究团队成功研发出一种具有生物降解性质的高分子材料,可以完全降解为水和二氧化碳。
我国科学院等国内外研究机构也在高分子生态环境材料的领域取得了重要突破。
通过不断的研究和实践,高分子生态环境材料在材料学、化工、环境科学等领域的应用逐渐扩大,为解决塑料污染等环境问题提供了新的解决方案。
4. 高分子生态环境材料的应用领域高分子生态环境材料的应用领域非常广泛,主要包括包装材料、一次性餐具、农业覆盖膜、医疗器械、纺织品等。
其中,包装材料是高分子生态环境材料的主要应用领域之一。
生物降解包装袋、可降解的塑料膜等在食品包装行业得到了广泛应用。
高分子生态环境材料还被应用于医疗器械领域,如生物降解性吸收缝合线、注射器等,为医疗健康领域带来了新的机遇和挑战。
5. 个人观点和展望高分子生态环境材料的研究和应用是一个不断发展的领域,具有较高的创新性和应用价值。
从长远来看,高分子生态环境材料将在环境保护、资源替代等方面发挥重要作用。
随着材料科学、环境科学等学科的不断发展,相信高分子生态环境材料在未来会有更广阔的应用前景,为全球环境可持续发展贡献力量。
Xag0001 新型金属注射成形催化脱脂型粘结剂的催化快速分解研究。
AXag0002 金属零件激光快速成型技术研究详细介绍了金属零件激光快速成型的原理,技术特点、系统组成及国外最新研究成果。
我们建成了金属零件激光快速成型的专用系统,研究了663锡青铜及316L 不锈钢的激光快速成型工艺及零件的组织性能,成功制备出具有一定复杂外形的零件,所制零件组织致密,力学性能与铸造及锻造退火态相当,显示出广阔的发展前景。
AXag0003 新型生物医用金属材料的研究和进展目前用于临床的生物医用材料主要包括生物医用金属材料、生物医用有机材料(主要指有机高分子材料)、生物医用无机非金属材料(主要指生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料)以及生物医用复合材料等。
与生物陶瓷及生物高分子材料相比,生物医用金属材料,如不锈钢、钴基合金、钛和钛合金以及贵金属等具有高的强度、良好的韧性及抗弯曲疲劳强度、优异的加工性能等许多其它医用材料不可替代的优良性能。
生物医用金属材料在应用中面临的主要问题,是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散以及植入材料自身性质的退变,前者可能导致毒副作用,后者可能导致植入失效。
因此研究和开发性能更优、生物相容性更好的新型生物医用金属材料依然是材料工作者和医务工作者共同关心的课题。
AXag0004 电磁场作用下的金属凝固与成形综述了电磁场在金属凝固成形过程中的主要应用及其基本原理,指出了应用计算数值模拟方法求解材料电磁加工问题重要性及其今后的发展方向。
对金属的凝固成形过程进行控制是获得高性能优质铸件的关键。
对凝固过程进行控制,一方面是要获得晶粒细小、组织致密、性能优良的产品;另一方面是综合利用各种手段开发新的凝固成形工艺,改进金属的熔炼、凝固、成形过程,以满足不同情况下的特殊要求。
AXag0005 自蔓延离子法研究在分析离心法、自蔓延高温合成技术的发展和优缺点的基础上,对自蔓延离心法在铸管业中的发展和应用进行了分析和论述。
离心铸造法具有设备简单,生产效率高,可指生产,能制备高致密度、高稳定性材料等特点。
多年来一直为人们所采用,在生产过程中,由于合金元素密度不同,铸件易产生偏析现象,力学性能因此发生明显变化。
洛和三雄研究含 1.5%Cu 的铸钢发现,离心力使Cu偏析增加0.15%,力学性能比普通铸造提高15%。
铃木章等也发现,离心铸造的铝青铜组织中铜产生1%偏析的同时,力学性能也发生明显变化。
竹内宏昌等进下研究含4.5%Cu的铝合金离民铸造组织,发现沿铸件内外径方向产生宏观偏析,且力学性能与普通铸件相比有了明显变化。
显然,单一的离心铸造管很难满足冶金、化工和矿山的各种需要。
随着自蔓延高温合成技术(Self-propagating High-tem-perature Synthesis,简称SHS,美、日又称燃烧合成,Com-bustion Synthesis,简称CS)的出现,在离心法的基础上,逐步发展成SHS-离心法,或称铝热-离心法铸造工艺。
自蔓延离心法是制备复合的一种新方法,与传统的轧制复合、烧结复合、爆炸复合相比,具有简单、节能的特点;成本仅为传统方法的1/3。
SHS---离心法根据需要可进行陶瓷---钢管、不锈钢---钢管、陶瓷----陶瓷管的复合,其中前两个已产业化或接近产业化。
本文对SHS-离心法的发展、研究现状及应用进行扼要介绍与论述。
AXag0006 电磁技术在冶金中的应用回顾了电磁冶金的发展,论述了电磁在冶金中的应用原理,着重说明了电磁在熔炼、铸造、制动和净化方面的应用,并对电磁冶金的前景作了展望。
AXag0007 韧性双相材料研究进展韧性双相合金问题是近年来人们感兴趣的问题之一。
回顾了有关韧性双相合金研究的情况,包括韧性双相合金的力学行为、细观力学模型及复相材料的组织设计,并对各种观点进行了初步的评述。
AXag0008 MoSi2材料摩擦损特性的研究与发展金属间化合物二硅化钼(MoSi2)兼具金属和陶瓷材料的双重特性,成为开发和研究的重点。
从耐磨性角度出发,重点评述了MoSi2基复合材料以及MoSi2增强陶瓷材料的摩擦磨损性的研究现状,并展望了MoSi2材料作为耐磨材料的前景。
AXag0009 喷射成形技术产品的研究现状喷射成形是一种快速凝固近终成形材料制坯技术,利用该技术制备的材料具有优异的性能,喷射成形技术产品在特定的领域中正在逐步取代一些传统材料,简要阐述了喷射成形技术和产品的研究发展现状。
AXag0010 新型金属材料及其加工技术的研究进展论述了当前金属材料及其加工工艺的最新研究和应用进展。
指出了目前需要进一步开展新型材料的基础研究和应用研究,不断完善其制备工艺,开发产品,使新型材料的性能得到充分、广泛的发挥和应用。
金属材料具有优越的性能价格比,且资源丰富,对国民经济发展起着极大的推动作用,因而受到世界各国的普通重视,应用非常广泛。
同时,金属材料及其制备技术的发展也为现有的高技术产业开发了市场,因此世界各国都把金属材料的研究列入首要发展的对象。
随着科学技术突飞猛进的发展,材料科学家们不断地研制开发了越来越多的新型金属材料及其制备和成形工艺。
如复合材料、功能材料,以及半固态合金铸造技术和快速凝固技术,等等。
本文主要讨论近些年新型金属材料研究应用的现状及前景。
AXag0011 反向凝固连铸薄带技术及其若干基本问题探讨简述了反向凝固薄带连铸技术的工艺原理,了反向判罪技术的特点、竞争力,介绍了其研究现状,讨论了反向凝固技术所涉及的若干基本问题。
近二十年来,钢铁工业最重要的进展之一是研究开发成功了更薄的鹿茸平材连铸技术----近终形连铸技术。
最先在工业规模意义上获得成功的近终形连铸技术,是1989年6月美国Nucor Co.在其Crawforsville厂采用的CSP薄板坯连铸技术。
如今作为成熟的先进工艺,薄板坯连铸技术已发展有CPS、ISP、FTSP、CONROLL等工艺形式。
与薄板坯连铸相比,采用薄带连铸技术可以生产出更接近于最终产品形状的钢带,例如可以将钢水直接浇铸出1~10mm厚的钢带,不经热轧或销经热轧(1~2个机架),即可进入冷轧机轧成冷轧带钢。
与其它扁平材连铸生产工艺技术相比,由于薄带连铸技术在投资、工艺流程的紧凑化、生产成本、高性能材料的开发以及环保等方面具有或可能具有更大的竞争潜力,所以几乎世界各主要钢铁强国都在薄带连铸技术研究领域中投入巨资,现已开发出多种实验室或半薄带连铸技术,如双辊法、单辊法、辊带法等。
80年代末德国的大学、研究机构和钢铁企业开始从事实验室研究,联合开发反向凝固连铸薄带技术,目的在于以一种比目前已有的近终形连铸技术更短的流程、生产成本更低的工艺技术制造薄带。
反向凝固连铸技术思想突破了传统的连铸和轧制模式,其原理简单,可实现性高,可望成为连续生产薄带的革命性工艺。
AXag0012 金属在液固两相流中的冲刷腐蚀液固两相流体的冲刷腐蚀行为较单相流体更为复杂、在相同液相介质的情况下,其冲刷腐蚀对材料的破坏程度更为严重。
综述了国内外对液固两相流的冲刷腐蚀体系开展的研究,对冲刷腐蚀的过程有了进一步的认识,对冲刷腐蚀的影响规律和危害性进行了论述,从而为材料的选用提供了一定的参考依据。
AXag0013 金属材料的开发及应用简要叙述了金属材料发展方向及应用,主要介绍了微合金钢、超高强度钢、不锈钢、空冷贝氏体钢、非晶态体钢、非晶态合金、粉末治金黄色材料及超塑性合金的开发及应用。
AXag0014 PVC金属板贴塑技术及其应用AXag0015 影响黄铜化学转化膜质量的因素采用碱式碳酸铜-氨水溶液对黄铜制品进行化学氧化。
介绍了氧化工艺参数,前、后处理工作,黄铜基体材质状况等对黄铜化学转化膜质量的影响。
AXag0016 液态金属双频电磁约束成形过程研究利用高频-超音频和双高频的电磁场实现了液态金属双频电磁约束成形的工艺过程,达到了固态试样无接触加热熔化、初步约束成形和复杂无模壳电磁成形的目的。
在双频电磁成形过程中发现:高频-超音频双频电磁成形控制不仅优于单频电磁成形,而且比双磁成形控制容易,2种频率的电磁不同加热熔化和电磁成形功能都能加以发挥,并可单独加以调节。
在试验中利用高频-超音频双频电磁成形工艺过程成功获得了扁椭圆截面和弯月截面复杂开头的双频无模电磁盛开样件。
AXag0017 人工模拟体液中pH值对离子注N人体医用合金腐蚀行为的影响采用电化学测试技术研究了在人工模拟体液中pH值变化对离子注N人体用SUS316L不锈钢,Co-Cr合金,工业纯Ti和Ti-6Al-4V合金腐蚀行为的影响。
结果表明,随着pH值的降低,试样的腐蚀电位负移,SUS316L不锈钢和Co-Cr 合金的点蚀电位与缝隙腐蚀电位降低,使材料发生局部腐蚀的提高;工业纯Ti 和Ti-6Al-4V合金的腐蚀电流密度增大,提高离子释放速度,加工对人体的潜在生理危害。
AXag0018 金属功能材料"十五"市场需求分析预测了十五期间某些金属功能材料例如彩管材料、集成电路引线框架用Ni42Fe合金、稀土永磁、音频和计算机硬盘驱动器用磁头材料、非晶和纳米晶软磁材料以及贮氢合金等的市场需求。
AXag0019 喷射沉积及熔体雾化领域研究展望首届"喷射沉积及熔体雾化国际会议"(Spray Deposition and Melt Atomization)于2000年6月26~28日在德国布来梅大学成功举行。
这次会计旨在交流各国喷射沉积及熔体雾化领域最新的科研成果,侧重点在基础研究和应用基础研究方面。
这和英国Ospray(Neath,UK)公司每逢单年组织的喷射沉积成形材料研讨会侧重生产性应用研究有较大的区别。
AXag0020 熔体温度处理细化金属凝固组织的研究进展随着凝固技术和团簇物理学的发展,人们越来越关注熔体的结构对最终凝固组织的影响,发现液态结构变化对凝固以后材料的组织、性质和质量有着直接、重要的影响,对凝固过程的研究已逐步延伸到凝固开始前的液态金属结构对凝固组织的作用上来。
随着人们对生态环境保护的日益重视,目前生产中一直沿用的化学法细化凝固组织工艺逐渐暴露出弊端,因此人们正在致力于寻求一种工艺更简单、成本更低廉、对环境影响更小的细化金属凝固组织的生产工艺。
基于此,本文综述了一种新型的凝固组织细化工艺---熔体温度处理工艺的研究现状和应用前景。
AXag0021 微波瓷用金水的研制分析了微波瓷用金水研制的原理,研究了复合改剂、增黄剂及树脂的作用,研制了能在750-850℃烧烤的微波金水。
AXag0022 Nd2Fe12P7单相合金的制备及晶体结构采用机械合金化方法得到了Nd-Fe-P3元合金,然后用盐酸(1:1)进行后处理,得到Nd2Fe12P7单相粉粒。