新工程材料及其应用前景17.ppt

智能化材料在土木建筑工程中的应用 光纤传感器在混凝土固化监测中的应用 在混凝土大坝上的应用 在房屋建筑中的应用 智能自修复混凝土 智能化材料 所谓智能化材料是指材料本身具有自我诊断，预知破坏的功能，具有根据外界的作用情况进行自我调节的功能，在即将破坏时具有自我修复功能以及可重复利用性。 在混凝土大坝上的应用 在房屋建筑中的应用 智能自修复混凝土 调节湿度材料 高分子化合物由于分子量很大，分子间作用力的情况与小分子大不相同，具有特有的高强度、高韧性、高弹性等，从而可以作为材料使用。 功能高分子材料主要包括物理功能高分子材料及化学功能高分子材料。前者如导电高分子、高分子半导体、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等；后者如反应性高分子、离子交换树脂、高分子分离膜、高分子催化剂、高分子试剂及人工脏器等，此外还有生物功能和医用高分子材料，如生物高分子、模拟器、高分子药物及人工骨材料等。 高分子特性：同样由于高聚物的分子量很大，所以其力学性质、热性质、溶解性等与小分子化合物大为不同。 力学性质：低分子一般没有强度，是结晶性的硬固体。而高分子的性质变化范围很大，从软的橡胶状到硬的金属状。有很好的强度、断裂伸长率、弹性、硬度、耐磨性等力学性质。高分子的相对密度小(0.91-2.3)，因而其比强度可与金属匹敌。 热性质：低分子有明确的沸点和熔点，可成为固相、液相和气相。 高分子分热塑性和热固性两类，热塑性高分子加热时在某个温度下软化(或融解)、流动，冷却后成形；而热固性高分子加热时固化成网状结构而成形。 溶解性：低分子溶解很快，但高分子都很慢，通常要过夜，甚至数天才能观察到溶解。高分子溶解的第一步是溶胀，由于高分子难以摆脱分子间相互作用而在溶剂中扩散，所以第一步总是体积较小的溶剂分子先扩散入高分子中使之胀大。如果是线形高分子，由溶胀会逐渐变为溶解；如果是交联高分子，只能达到溶胀平衡而不溶解。因此一般来说，高分子有较好的抗化学性，即抗酸、抗碱和抗有机溶剂的侵蚀。 高分子的溶解性受化学结构、分子量、结晶性、支化或交联结构等的影响。总的来说有如下关系。分子量越高，溶解越难；结晶度越高，溶解越难；支化或交联程度越高，溶解越难。 合成橡胶(synthetic rubber) 合成橡胶是人工合成的高弹性聚合物，以煤、石油、天然气为原料，便宜易得，而且品种很多，并可按工业、公交运输的需要合成各种具有特殊性能(如耐热、耐寒、耐磨、耐油、耐腐蚀等)的橡胶，因此目前世界上合成橡胶的总产量已远远超过了天然橡胶。 顺丁橡胶原料 氯丁橡胶制成的扁平电缆 氟橡胶密封垫圈 合成纤维（synthetic fibre） 合成纤维是化学纤维的一种。以小分子的有机化合物为原料，经加聚反应或缩聚反应合成的线型有机高分子化合物，如聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺等。从纤维的分类可以看出它属于化学纤维的一个类别。 涂料与胶粘剂 轮胎帘子线（合成纤维）编制的子午线轮胎 涤纶面料 航天器用降落伞 纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100~102nm。它包括体积分数近似相等的两个部分：一是直径为几个或几十个纳米的粒子二是粒子间的界面。前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。??? 纳米材料 从材料的结构单元层次来说，它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。在纳米材料中，界面原子占极大比例，而且原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构成与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。 ?? 在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。 纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点，其相应发展起来的纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。  纳米材料的特性 纳米材料的表面效应　　纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。 纳米材料的量子尺寸效应　　 当纳米粒子的尺寸下降到某一值时，金属粒子费米面附近电子能级由准连续变为离散能级；并