在“雙碳”目標背景下,傳統(tǒng)化石資源利用逐漸由“燃料”向“材料”轉變,化工新材料迎來的發(fā)展機遇。公開信息顯示,中國石油于近日在江蘇成立藍海新材料(通州灣)有限責任公司,注冊資本80億元,經營范圍包括石油制品制造、化工產品生產、合成材料制造、產業(yè)用紡織制成品銷售、電氣設備銷售、機械設備租賃等。此外,中國石化也于近期成立中石化(廣東)材料研究院有限公司,主要圍繞新材料技術研發(fā)、新興能源技術研發(fā)、工程和技術研究和試驗發(fā)展、創(chuàng)業(yè)空間服務等展開經營。
企業(yè)的種種動作并非偶然。在業(yè)內看來,作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)重要組成部分,化工新材料正迎來“風口”。
復合新材料使用的歷史可以追溯到古代。沿用的稻草增強粘土和已使用上的鋼筋混凝土均由兩種材料復合而成。20世紀40年代,因航空工業(yè)的需要,發(fā)展了玻璃纖維增強塑料(俗稱玻璃鋼),從此出現(xiàn)了復合材料這一名稱。50年代以后,陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強度和高模量纖維。70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。這些高強度、高模量纖維能與合成樹脂、碳、石墨、陶瓷、橡膠等非金屬基體或鋁、鎂、鈦等金屬基體復合,構成各具特色的復合材料。分子量聚乙烯纖維的比強度在各種纖維中,尤其是它的抗化學試劑侵蝕性能和性能優(yōu)良。它還具有優(yōu)良的高頻聲納透過性和耐海水腐蝕性,許多國家已用它來制造艦艇的高頻聲納導流罩,大大提高了艦艇的探雷、掃雷能力,在國內思嘉新材料開發(fā)的復合新材料代表了國內的較高水平。除在軍事領域,在汽車制造、船舶制造、醫(yī)療器械、體育運動器材等領域分子量聚乙烯纖維也有廣闊的應用前景。該纖維一經問世就引起了世界發(fā)達國家的興趣和重視。
超導材料
有些材料當溫度下降至某一臨界溫度時,其電阻完全消失,這種現(xiàn)象稱為超導電性,具有這種現(xiàn)象的材料稱為超導材料。超導體的另外一個特征是:當電阻消失時,磁感應線將不能通過超導體,這種現(xiàn)象稱為抗磁性。
一般金屬(例如:銅)的電阻率隨溫度的下降而逐漸減小,當溫度接近于0K時,其電阻達到某一值。而1919年荷蘭科學家昂內斯用液氦冷卻水銀,當溫度下降到4.2K(即-269℃)時,發(fā)現(xiàn)水銀的電阻完全消失,
超導電性和抗磁性是超導體的兩個重要特性。使超導體電阻為零的溫度稱為臨界溫度(TC)。超導材料研究的難題是突破“溫度障礙”,即尋找高溫超導材料。
物化性能 納米顆粒的熔點和晶化溫度比常規(guī)粉末低得多,這是由于納米顆粒的表面能高、活性大,熔化時消耗的能量少,如一般鉛的熔點為600K,而20nm的鉛微粒熔點低于288K;納米金屬微粒在低溫下呈現(xiàn)電絕緣性;鈉米微粒具有的吸光性,因此各種納米微粒粉末幾乎都呈黑色;納米材料具有奇異的磁性,主要表現(xiàn)在不同粒徑的納米微粒具有不同的磁性能,當微粒的尺寸某一臨界尺寸時,呈現(xiàn)出高的矯頑力,而低于某一尺寸時,矯頑力很小,例如,粒徑為85nm的鎳粒,矯頑力很高,而粒徑小于15nm的鎳微粒矯頑力接近于零;納米顆粒具有大的比表面積,其表面化學活性遠大于正常粉末,因此原來化學惰性的金屬鉑制成納米微粒(鉑黑)后卻變?yōu)榛钚缘拇呋瘎?br />
擴散及燒結性能 納米結構材料的擴散率是普通狀態(tài)下晶格擴散率的1014~1020倍,是晶界擴散率的102~104倍,因此納米結構材料可以在較低的溫度下進行有效的摻雜,可以在較低的溫度下使不混溶金屬形成新的合金相。擴散能力提高的另一個結果是可以使納米結構材料的燒結溫度大大降低,因此在較低溫度下燒結就能達到致密化的目的。
力學性能 納米材料與普通材料相比,力學性能有顯著的變化,一些材料的強度和硬度成倍地提高;納米材料還表現(xiàn)出超塑性狀態(tài),即斷裂前產生很大的伸長量。
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