功能性多孔丝素材料地制备及性能.doc

功能性多孔丝素材料的制备及性能 1、相关定义 1.1、多孔材料的基本概念 多孔材料作为一种 20 世纪以来研究领域的热门材料,其定义是对比于普通密实材 料而提出的,通常这类材料大都具有重量轻、密度小、阻尼性能好、比力学性能高及比 表面积大的特点。这些优异的物理、力学性能即使多孔材料具有功能属性,又使其具有 结构属性,已成为了优秀的工程材料并具有巨大的应用潜力。近年来,随着多孔材料的 迅速发展,其应用范围越来越广泛,已涉及生活的方方面面,如工业、建筑业、医疗行 业、节能环保事业,甚至于高精尖的科技领域等。 多孔材料的多孔性能是由填充于材料固相骨架中的孔隙所造成的,流体相包含于孔 隙之中,而流体相可以是气体或液体,通常情况下为气体。由于多孔材料具有的特殊结 构使其在其应用领域能够起到支撑结构、缓冲减震、过滤分离、隔热保温、吸声降噪等 各种各样的作用。但是并不是所有含有孔隙的材料都能被成为多孔材料。那些在材料使 用过程中所遇到的裂隙、孔洞等以孔隙的形态存在在材料中,成为使得材料的使用性能 降低的缺陷,这是设计者想尽量避免的,因此这些材料就不被成为多孔材料。多孔材料 必须满足以下两点:一是大量孔隙存在于材料中;二是材料中所含有的孔隙能够被用来 满足其被期待达到的某些性能使用指标。因此真正的多孔材料能够为材料的性能起到优 化作用。 1.2、多孔金属材料的定义 多孔材料(Porous Materials)可以定义为由大量的几何尺寸基本属于同一量 级颗粒所构成的、存在孔洞或空隙的固体材料,其物理性质介于松散体和致密连 续体之间[17]。采用粉末冶金技术和喷射沉积技术制备的材料,微观上都具有一定 的孔隙度。文献[18]中把相对密度为 40%—70%的烧结材料称为多孔材料,文献[19-22] 中把相对密度为 64.8%—87.8%的烧结材料称为多孔材料,文献[23]中把相对密度 为 78%—92.4%的烧结材料称为多孔材料。喷射沉积态材料的相对密度约为 82%— 90%,因此在论文中也把喷射沉积材料归类为多孔材料。不论是粉末冶金材料还 是喷射沉积材料,都是介于松散体与连续致密体之间的一类材料,都需要一定量 的后续塑性变形来获得理想的组织与性能。由于孔洞的存在,该类材料的后续塑 性变形完全不同于致密金属材料的后续变形,因此致密材料的塑性变形理论不再 适用于多孔材料的塑性变形。多孔材料的致密化和塑性变形理论是一门前沿科学, 主要包括致密化理论、塑性变形理论、断裂理论及粉末体流变理论等。研究多孔 材料的致密化与塑性变形,更好地认识多孔材料的变形规律,对于粉末冶金和喷 射沉积多孔材料的产业化具有重要的实践指导意义。 1.3、多孔材料概念 和数量的孔隙结构的材料,通常孔隙度较大,孔隙结 构作为有用的结构存在。孔隙的尺寸、数量和分布是影响多孔材料性能的主要因素,而 这些特征可以通过制备工艺来调整控制。多孔材料是功能和结构一体化的新型材料,因 其独特孔状结构而具有特殊的物理、化学和力学性能。在功能材料方面,泡沫金属具有 减震、阻尼、吸音、隔热、散热、电磁屏蔽等物理性能,是一种的多功能兼容的新型材 料;在结构材料方面,具有密度小、轻质、高比强度的特点。但是并不能把含孔隙的材 料就称为多孔材料。比如在材料使用中遇到的孔洞和裂纹,这些孔洞和裂纹降低了材料 的使用性能,是我们不希望出现的,因而这些材料就不能叫做多孔材料。所谓多孔材料 必须具备以下两个要素: (1)材料中含有大量的孔隙。 (2)孔隙被用来满足某种或某些设计要求以达到所期待的使用性能指标。 1.4、材料的定义 “材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材 料是人类赖以生存和发展的物质基础[4]。”在壁画艺术领域的材料就是绘画的媒材, 是一种多形态的元素,不同的材料在置于不同的建筑形制、光照条件,等客观环 境时会产生不同的视觉效应,比如在光照下呈现出粗糙与细腻,光泽与无光泽, 反光强与反光弱,质地硬与质地软,透明与不透明,纹理的规则与不规则等,不 同的材料又体现出不同的文化渊源,一些传统材料如刺绣、丝绸绚丽的色彩,细 腻光滑的表面体现出中华民族所特有的富丽堂皇,陶片和石雕则体现出古朴原始 的气息。 “材料”被艺术家当作最为直接的表现思想与观念的媒介是在抽象主义之后, 这一表现手法的出现使材料具有了全新和独立的价值,它揭示出”材料”在未来 艺术发展过程中将成为不可或缺的重要角色。从石器时代、陶器时代、青铜时代、 工业时代到今天丰富多彩的信息时代,每一次新技术、新材料的出现都给人类的 发展带来了质的变化,同时也为艺术家提供了创新和探索的广阔舞台[5]。 7 1.5、概念书材料 概念书的出现,在材料的选择上完全打破了传统的思维,改变了只能用纸做书的观 念,在材料的运用上呈现