纳米材料研究现状分析

纳米材料研究现状分析（精选12篇）

纳米材料研究现状分析 第1篇

随着科学技术的迅速发展,高聚物材料广泛应用于各个领域,与人们的生活密切相关,直接影响着人们的工作生活。然而,大多数高聚物材料属于可燃、易燃材料,它们在燃烧时热释放速率大,热值高,火焰传播速率快,不易被扑灭,绝大多数聚合物燃烧时还会产生浓烟和有毒气体,造成对环境的严重危害,对人们的生命财产安全形成巨大的威胁。近些年来世界上发生的火灾,相当大一部分都与高聚物材料的燃烧有关。因此,如何提高高聚物材料的阻燃性能已成为全世界十分关注的消防问题。

高聚物材料的常规阻燃方法是添加卤系、磷系或无机阻燃剂等。对于卤系阻燃剂,因聚合物中含有卤素,一旦燃烧会释放出大量的卤化氢气体,并产生很多烟雾,导致二次灾害,不仅严重腐蚀装备、设施,还会危害人体健康和环境。少用或不用卤系阻燃剂已为阻燃界所认同。对于磷系阻燃剂,由于其毒性、热稳定性、迁移性、发烟量、添加量等方面的不足,也限制了其应用范围。对于无机阻燃剂,如氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)、金属氧化物、玻纤等,一般来说这些无机填料热稳定性好,不产生腐蚀性及有毒气体,难挥发,因而得到了广泛应用。但是由于无机阻燃填料阻燃效果差,添加量大,对材料的加工性能、成型性能、物理机械性能和电气性能有较大不良影响。目前虽已采取了一些措施加以改善,如超细化和表面改性,但差距仍然很大。所以迫切需要开发出高性能、高效能、环保型的新型阻燃聚合物材料。

新型阻燃高聚物材料的发展方向要求阻燃体系不仅具有良好的阻燃性能,还应满足以下要求:(1)阻燃效能高、成本低;(2)添加的阻燃剂与基体相容性好,不影响材料的物理机械性能、着色性以及加工性能;(3)无毒或低毒,使用或回收处理过程中不危害环境或人体健康;(4)燃烧发烟量少[1]。纳米材料在传统阻燃技术中的应用为开发高性能材料和对现有材料性能进行改善开辟了一个新的途径,聚合物/层状硅酸盐(PLS)纳米复合材料是一种有希望同时满足上述要求并具有较好阻燃性能的新型高分子材料。研究PLS纳米复合材料具有重大的现实意义。

2 聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料

2.1 PLS纳米复合材料的研究概况

纳米复合材料是指由两种或两种以上的固相(其中分散相至少有一维达到纳米级别,即小于100nm)组合而成的复合材料[2]。在聚合物纳米复合材料的研究领域中,有机聚合物基/无机物纳米复合材料由于其优异的综合性能,引起了广泛关注。其中以层状结构的硅酸盐为纳米分散相的有机聚合物基/无机物纳米复合材料的研究最多,同时它也是最有希望实现工业化的聚合物/无机物纳米复合材料。当前美国Cornell大学以及美国国家标准与技术研究所(NIST)在纳米复合阻燃聚合物的研究方面处于领先地位。

对于PLS纳米复合材料的制备、结构及性能的研究约始于20世纪80年代末。1987年,日本丰田公司中央研究所首次报道用聚合插层法制备了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料并成功工业化生产。自此以后,PLS纳米复合材料逐渐成为各国研究和开发的热点。日本的大日本油墨公司、美国的Cornell大学、Michigan州立大学和中国科学院化学研究所等机构均进行了大量的研究,并制备出了以PA、PS、PET、PBT、PP、环氧树脂、硅橡胶等聚合物为基质、以层状硅酸盐为无机物的纳米复合材料,并在其基础理论和应用方面取得了一系列进展[3]。

2.2 PLS纳米复合材料的特点

由于纳米粒子尺寸小,彼此间距离非常近,具有特有的量子尺寸效应、表面效应、界面效应、体积效应、隧道效应、小尺寸效应和超塑性等特点,使PLS纳米复合材料具有独特的物理、力学性能和阻燃性能。

PLS纳米复合材料与传统阻燃体系相比,有许多优点:(1)添加量少,一般为3%～8%(质量),就可使聚合物阻燃性能明显改善,添加量少意味着对基材的物理、机械及加工性能影响小;(2)力学性能得到改善,其纳米分散的硅酸盐片层结构在二维方向对聚合物起着增强增韧作用;(3)优良的气体阻隔性能;(4)燃烧过程污染少,对环境友好;(5)材料的透明度不受影响,纳米尺度分散的硅酸盐片层厚度约为1nm,与可见光波长相当,光波可以直接通过[2]。

3 PLS纳米复合材料的阻燃性

3.1 PLS纳米复合材料阻燃性评价方法

PLS纳米复合材料的阻燃性主要表现在以下方面:(1)热变形温度的提高;(2)热释放速率峰值的降低;(3)炭层结构的变化;(4)炭层渗透性的降低;(5)质量损失速率的降低;(6)自熄倾向[1]。

测定PLS纳米复合材料阻燃性的方法有锥形量热仪法(CONE)、热重分析(TGA)、氧指数(LOI)试验、垂直燃烧试验和水平燃烧试验等。锥形量热法是最有效的表征方法,它可以提供与燃烧条件相近的热流强度,并可利用其外部热源辐射装置模拟火灾规模大小,测量出一些与材料阻燃性有关的参数,如热释放速率(HRR)及其峰值(PHRR)、CO产量、比消光面积(SEA)、质量损失速率(MLR)以及燃烧热(Hc)等。利用这些数据可对聚合物阻燃材料的降解行为、阻燃性能、抑烟作用等进行综合研究。热重分析可研究阻燃材料的热降解行为,能够提供关于材料热稳定性、混入复合材料中的有机物以及残炭量方面的信息。LOI、垂直和水平燃烧试验可用以比较相同类型材料阻燃性的好坏,其优点是使用方便,数据重现性好。

3.2 PLS纳米复合材料的燃烧性能

PLS纳米复合材料与常规微米复合材料相比,它具有更好的热稳定性;同常规的聚合物/无机填料复合体系相比,具有更好的阻隔性能,可有效的阻止传热、传质过程的进行。

PLS纳米复合材料的燃烧性能有很大提高,主要来自以下两个方面[4]:

(1)在聚合物基体中以纳米尺寸分散的层状硅酸盐片层对聚合物分子链的活动性具有显著的限制作用,从而使聚合物分子链在受热分解时比完全自由的分子链具有更高的分解温度。此外,层状硅酸盐片层的物理交联作用,使得复合材料在燃烧时更容易保持初始的形状,因而表现出好的阻燃性能;

(2)由于分布在聚合物基体中的层状硅酸盐片层具有良好的气体阻隔性能,当PLS纳米复合材料燃烧时,位于表面的层状硅酸盐片层就可以阻隔聚合物分解而产生的可燃气体向燃烧区域的迁移,同时它们也可以阻碍外界的氧气向燃烧界面内部迁移,从而延缓燃烧的进行,起到阻燃的作用。

3.3 PLS纳米复合材料的阻燃机理

高聚物材料的阻燃机理主要有以下几种类型:(1)气相阻燃机理,即销毁自由基,抑制燃烧反应中的链传递过程,从而发挥阻燃作用;(2)凝聚相阻燃机理,即在固相中阻止聚合物的热分解和减少可燃气体的释放;(3)中断热交换机理,即将聚合物产生的热量带走而不反馈到聚合物上,使聚合物不再不断分解[5]。

PLS纳米复合材料的阻燃机理尚处于研究中,目前普遍认为其阻燃性的提高主要是源自于层状硅酸盐片层对分子链的限制作用和在聚合物基体中的阻隔作用。有研究发现,某些PLS纳米复合材料在燃烧过程中,表面形成了一种高性能的碳化物/硅酸盐结构[6],这种结构能够有效地阻止聚合物凝聚相降解产生的可燃气体进入气相,减少了气相燃烧产生的热量,同时对材料未燃部分起到了隔热和分离作用,降低了材料的质量损失速率,从而起到了阻燃效果,这里说明凝聚相阻燃机理占主导地位。关于PLS纳米复合材料,可能还存在一些其他的阻燃机理,报道中也有部分其他的说法,但还不成熟。另外,不同种类PLS纳米复合材料的阻燃机理也可能有所不同。

4 PLS纳米复合材料的阻燃研究

目前国内外已经研究合成了许多种PLS纳米复合阻燃材料,其中有些已经商业化生产,也有不少新材料申请了专利。本章介绍了PA/黏土纳米复合阻燃材料的阻燃研究的情况。

早在1976年,日本就有关于尼龙6(PA-6)插层蒙脱土纳米复合材料的专利报道。近年来,国内外对尼龙6纳米复合材料的研究很多。

Gilman等人[7]采用插层复合法制备了尼龙6/黏土复合材料,并使用锥形量热仪研究了其阻燃性能,表1给出了其测试结果。可以看出,当黏土含量比仅为2%和5%时,尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的PHRR就分别下降32%和63%。

(表引自Gilman,1997a)

从表1中数据还可看出:尼龙66与氧化三苯磷的阻燃共聚物(尼龙66-PO),在磷含量比(4%)与黏土含量比(5%)相当的条件下,二者PHRR的下降幅度相差不大。但是,尼龙66-PO比尼龙66的平均熄灭比表面增大7倍;CO的产率增大16倍。虽然尼龙66-PO的质量损失速率比尼龙66低50%,其熄灭速率(熄灭比表面质量损失速率)和CO的生成速率仍将比尼龙66分别高出4倍和10倍。因此,将尼龙/黏土纳米复合材料与其他常规阻燃尼龙相比,更体现出了其优异的阻燃性能。

此外,中科院化学所工程塑料国家重点实验室制备的尼龙6/5%蒙脱土纳米复合材料,与纯尼龙6相比,发其机械性能包括弯曲强度、拉伸强度、冲击强度和弯曲模量得到了大幅度提高,尤其是其热变形温度提高了一倍以上[8]。

由此可见,PA/黏土纳米复合材料不仅提高了PA的阻燃性能,同时对其机械性能也有很大的改善。另外,PA/黏土纳米复合材料表现出了远优于常规阻燃PA的阻燃性能。

5 结束语

5.1 PLS纳米复合材料在阻燃研究中存在的问题

目前,PLS纳米复合材料的研究已经取得了不少成果,对硅酸盐层状结构、性能、插层理论与方法、复合材料的制备过程都有了一定的认识,但该领域中还存在以下一些需要进一步研究解决或改进的问题:

(1)层状硅酸盐的筛选及改性。黏土材料及黏土的有机改性处理对聚合物材料的阻燃性能有较大影响,寻找最适宜的硅酸盐及最有效的改性剂,将使得硅酸盐在聚合物基体中形成的分散体系更为均匀稳定,纳米复合材料的性能也将更优异;

(2)黏土加入量与复合材料阻燃性能的关系。黏土含量对不同聚合物阻燃性的影响各异,找出其各自最佳添加量对PLS纳米复合材料的阻燃设计意义非凡;

(3)PLS纳米复合材料阻燃机理、热力学和动力学的研究。进一步弄清各种复合材料的微结构、形成机理及其阻燃机理,将有利于指导PLS纳米复合材料制备;

(4)PLS纳米复合材料阻燃性能的研究大多集中在热塑性聚合物上,以后应该拓展对其他非热塑性聚合物的研究;

(5)PLS纳米复合材料与传统阻燃剂的协同使用。深入研究PLS纳米复合材料与多种传统阻燃剂之间的协同效应,有希望使材料获得更理想的阻燃效果;

(6)PLS纳米复合材料的加工成本较高,仍然不能满足工业化生产的需求。因此还需要加强PLS纳米复合材料制备技术的研究,更多的降低其成本。

5.2 PLS纳米复合材料的前景展望

PLS纳米复合材料的研究近年来发展很快,随着研究的不断深入,PLS纳米复合材料的种类将会不断增多,其性能将不断改善。

PLS纳米复合材料除了具有较好的阻燃性能以外,还具有优异的综合性能:其热稳定性好、强度高、模量高、气体阻隔性好,可广泛应用于航空、汽车、家电、电子、室内装饰材料、电缆材料、管道等阻燃要求高的领域。另外还可制备具有防火、防腐、防渗漏、耐磨、抗老化的多功能环保涂料。同时它还具有污染小的优点,是一种绿色环保的阻燃材料。因此PLS纳米复合材料拥有很广阔的开发应用前景。

参考文献

[1]刘向峰,于健,张军.聚合物/层状硅酸盐纳米复合阻燃材料的研究进展[J].青岛化工学院学报,2003(3):233-237.

[2]贾修伟.纳米阻燃材料[M].北京:化学工业出版社,2005:316-319.

[3]欧育湘.实用阻燃技术[M].北京:化学工业出版社,2002:444.

[4]彭冶汉.材料阻燃新技术新品种[M].北京:化学工业出版社,2004:223-227.

[5]王永强.阻燃材料及应用技术[M].北京:化学工业出版社,2003:14.

[6]Porter D,Metcalfe E,Thomas M J K.Nanocompositesfire retardants-review[J].Fire and Materials,2000(24):45-52.

[7]Gilman J W,Kashwagi T,Lichtenhan J D.Nanocom-posites:a revolu-tionary new flame retardant approach[J].Proceedings of 42nd International SAMPE Symposi-um,1997(4):40.

材料表面纳米化研究现状 第2篇

摘要：金属材料的表面纳米化处理是近几年表面强化方法研究的热点之一。这种技术将纳米晶体材料的优异性能与传统工程金属材料相结合，在工业应用上具有广阔的应用前景。通过对表面纳米化的基本原理、制备方法、结构特征和功能特性的综述 ,提出要实现这种新技术的工业应用需要解决的问题，如影响因素，表面纳米化形成动力学等。

关键词：表面纳米化；金属材料；研究现状

1、介绍

表面工程是21世纪工业发展的关键技术之一，它是先进制造技术的重要组成部分，同时又可为先进制造技术的发展提供技术支撑。表面工程，是经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态等，以获得所需要表面性能的系统工程。表面工程的最大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，赋予零件耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能。这层表面材料与部件的整体材料相比，厚度薄、面积小，但却承担着工作部件的主要功能[1-3]。

从19世纪80年代表面工程的诞生到现在，经历了三个发展阶段，第一代表面工程是指传统的单一表面工程技术，包括热喷涂、电刷镀、、激光熔覆、PVD(物理气相沉积)技术、CVD(化学气相沉积)技术以及激光束、离子束、电子束三束表面改性等[4-5]。第二代表面工程又称复合表面工程，是指将两种或多种传统的表面技术复合应用，起到“1+l>2”的协同效果[6]。例如，热喷涂与激光(或电子束)重熔的复合，热喷涂与电刷镀的复合，化学热处理与电镀的复合，多层薄膜技术的复合等。第三代表面工程即纳米表面工程，是指纳米材料和纳米技术有机地与传统表面工程的结合与应用。

纳米表面工程是以纳米材料和其他低维非平衡材料为基础，通过特定的加工技术或手段，对固体表面进行强化、改性、超精细加工或赋予表面新功能的系统工程。简言之，纳米表面工程就是将纳米材料和纳米技术与表面工程交叉、复合、综合并开发应用[7-9]。

在服役环境下，金属材料的失效多始于表面，因此只要在材料上制备出一定厚度的纳米结构表层，即实现表面纳米化，就可以通过表面组织和性能的优化提高材料的整体性能和服役行为。与其它纳米材料制备方法相比，表面纳米化技术

和表面纳米化材料有许多独特之处:①表面纳米化采用常规表面机械处理方法(或对其进行改进)即可实现，且对所有金属材料均具有普适性，在工业上应用不存在明显的技术障碍；②表面纳米化在明显提高材料表面和整体的力学性能及化学性能的同时，不损害材料的韧性，从而有效地解决了纳米材料强度升高与韧性明显下降之间的矛盾；③材料高性能纳米结构表层与基体之间的结构和性能均呈梯度变化，二者之间不存在明显的界面，因此在使用过程中不会因为温度和应力等的变化而发生剥层和分离等；④表面纳米化在材料表面产生的高体积分数界面为扩散提供了理想的通道，能大幅度地降低化学处理的温度和时间，解决了低温化学处理这一技术“瓶颈”，使得精密零部件的化学处理成为可能；⑤表面纳米化可以制各出表面为纳米晶、晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度结构，这种结构反映出材料通过塑性变形由粗晶逐渐演变成纳米晶的过程，据此可以探索出形变诱发的纳米化机理，并可以排除制备条件(包括方法和参数)和材料内部缺陷(如空隙、裂纹和污染等)的影响，在一块样品上研究宽尺寸范围内(从微米到纳米量级)的组织与性能的关系[11]。

2、表面纳米化的制备方法及基本原理

在金属材料表面获得纳米结构表层的主要途径有三种[12]：表面涂覆或沉积、表面自身纳米化、混合纳米化。如图 1 所示，以下分别作以介绍。

2.1表面面涂层或沉积

首先制备出具有纳米尺度的颗粒，再将这些颗粒固结在材料的表面，在材料上形成一个与基体化学成分相同(或不同)的纳米结构表层。这种材料的主要特征是：纳米结构表层内的晶粒大小比较均匀，表层与基体之间存在着明显的界面，材料的外形尺寸与处理前相比有所增加，图 1(a)。

3对表面纳米化的展望

近些年来，已经有文献报道了关于在不同金属表面上成功制备表面纳米层及对表面纳米层组织结构的研究，所研究的金属材料包括纯铁[7]、不锈钢[12](如:AISI304、316L、OCrl8NigTi等)、低碳钢(如:SM400、55400等)、低合金钢(如:16MnR等)、高锰钢[15]、中碳钢及中碳低合金钢(如:40Cr等)以及铝合金、工业纯钦等有色合金[16-18]。研究表明，材料表面纳米化后性能得到极大的提高，如强度、硬度、耐磨性以及防腐性能等。此外，材料表面纳米化后，氮化过程中氮化速率高，氮化温度明显降低等。

表面纳米化为将纳米技术与常规金属材料的结合提供了切实可行的途径，这种表面被赋予独特的结构和良好性能的新材料在工业上有着巨大开发应用潜力。它既着眼于目前的科学技术水平，又面向实际工程应用，因此有可能为利用纳米技术明显地提高传统工程金属材料的性能和使用寿命提供一条切实可行的途径。目前表面纳米化的研究还处于起步阶段，要想实现这种新技术的工业应用，需要解决以下问题：①加工工艺、参数及材料的组织、结构和性能对纳米化的影响；②表面纳米化的微观机制及形成动力学；③纳米结构表层的组织与性能的关系；④纳米结构表层的热稳定性与化学性能。

参考文献

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对我国建筑装饰材料现状分析 第3篇

【关键词】建筑装修材料；现状；发展趋势

建筑装饰材料主要是指整个建筑工程，在所有配套设施完成之后，对其内部所进行的美化、装饰等工作中所使用到的建筑材料，从本质上来说，建筑材料是属于工业制造产品和艺术相结合的物品。能够对建筑的内部提供较为良好的保护作用，同时加强建筑结构的物理性能。下文主要针对我国当前建筑装饰材料的现状进行了全面详细的分析。

一.我国建筑装饰装修材料的发展现状

1.我国的装修材料已经初具规模，并且形成了比较齐全的门类体系

自从上世纪80年代以来，我国的装修材料的研制和进口已经开始慢慢的发展起来，并且形成了一定的规模。首先，我国在装修材料的自我研制方面取得了很大的成功。经过我国的相关的研究人员的努力，生产出了一大批比较新兴的建筑装饰装修材料。其次，我国从国外引进了一大批建筑装饰装修材料。并且还有大量的生产技术和生产设备。这些生产设备在我国发挥了极大的作用，随着生产的产品相继投入了市场，我国的建筑装饰装修材料的发展向国际先进水平靠近了一大步。到现在为止，我国的墙纸以及墙布的生产已经达到了每年4亿m2的水平，建筑涂装涂料已经有每年80万吨的生产能力等等。这一些数据都说明我国的建筑材料生产水平已经达到了一定的高度，一个比较完整的工业体系也建立起来。

2.我国的建筑装饰装修材料的生产还存在一定的问题

（1）生产的产品质量不稳定。我国当前建筑装饰材料市场上，说流通的材料质量基本无法得到有效的保障，基本上处于一个较为混乱的状态。我国建筑装饰材料之所以出现质量参差不齐的现象，是由于多个方面的因素所导致，在这其中，最为严重的一个问题便是企业在进行生产的过程中，不严格按照相关规范进行制造，而另外一部分原因则是由于装饰材料生产厂家在进行生产的过程中，没有采取科学合理的生产方式。

（2）产品的生产结构不合理。我国的新型地面材料近年来有了一定的发展，并且达到了相当的水平。与发达国家的相关市场上的产品相互比较，就会发现我国的这些产品无论在档次上以及品种和用量等等方面还有很大的差距。根据相关的数据统计，目前我国的地面装饰材料中，有60%左右是陶瓷材料，10%是大理石或者是花岗岩材料。还有其余的塑料地板和木地板等等的材料。但是在这个比例的构成中，有机类的材料与无机类的材料的比例是2：8。这个比例在发达的工业国家所采取的比例是相反的。也就是说在一定的程度上我国的地面装饰的材料的产业结构相对来说不是十分的合理。很多的时候我们仍然在走一条高耗能以及大运输量但是生产的效率偏低的道路。

（3）产品的更新换代的问题。我国的很多地区市场中所流行的装修材料，与发达国家相比档次还有配套性以及款式等等方面，都没有很强的国际竞争力。在国外的建筑装修材料纷纷将目光投入到了市场的需要以及顾客对材料的要求的时候。我国的建筑材料的市场中还流行这很久以来的一些旧款式所充斥。并且在材料的配套使用方面以及材料的有机性方面根本没有达到最基本的要求。比如我国的墙纸、墙布的生产，在近些年的相关企业的努力发展的背景下，我国的相关生产工艺以及生产的款式已经有了一定的发展，但是与国外的相关产品相比，花色品种相对还是比较少，款式上也很陈旧。其主要的原因就在于国内的相关企业在进行生产的过程中，不能根据市场的需要及时更新相关的技术和生产的花型。因此，在国内的很多建筑材料的门类中，产品的可供选择性比较差，在很大的程度上根本满足不了更高层次的需要。更不用说要参与国际的市场竞争了。

二.建筑装饰材料的发展趋势

社会不断发展的过程中，人们对于环保的意识在逐渐的加强，尤其是在自身居住环境进行材料选择的过程中，更加的注重对环保材料的选择。通过这一方式不但能够起到对大自然进行保护的作用，还能够使得居住环境更加的健康安全。但对当前市场上的建筑装饰材料进行实际调查后，明显发现市场上绝大多数材料都是通过人工的方式合成，并且其中还参杂着一些对人体有害的物质，所以居住环境内如果使用了不恰当的建筑装饰材料，就会带来较为严重的后果。

1.建筑装饰材料的有害污染物质

在当前市场上绝大部分装修材料之中，能够对人体产生较大危害影响的物质，主要是其中所存在的化学品。

（1）甲醛。甲醛是一种浓郁在空气中溶解并且带有强烈的刺激味道，该气体是全世界都公认的致癌气体。如果说居住环境内大量使用了含有甲醛的装修材料，人们在长久生活的过程中会吸入大量从装饰材料中释放出来的甲醛，极易导致呼吸道出现问题，并且人体自身的免疫能力也在逐渐的下降。除此之外，甲醛还是一种导致人体出现各类癌症的气体。例如，在以往传统的装修材料中细木工板和胶合板中就含有着大量的甲醛。

（2）苯。苯可以在很大的程度上抑制人的造血功能，从而造成血小板和白红血球的减少。人们在吸入了苯这种物质之后，会产生很多的不良反应，主要有恶心、头晕等等。严重的还会导致直接昏迷。传统的建材中的合成纤维、塑料等等的合成材料中都含有苯这种物质。

（3）氡。氡是一种天然的放射性的气体。氡能够影响人的血细胞和神经系统，在严重的时候还会引起癌症的发生。氡主要来源于花岗岩等等天然的石材。

（4）二甲苯。二甲苯是一种可以导致中枢神经麻痹的物质。长时间的接触这种物质会出现头晕、恶心以及法力等等现象。二甲苯的主要来源是油漆涂料等的涂装材料。

因此，在现在人们对于装修的要求越来越高的情况下，很多的人开始不仅仅注重装修的美观性和舒适性。在很多的情况下人们开始更多的关心装修的材料选择的安全性以及健康型。

三.结语

综上所述，在我国社会经济不断发展的情况下，人们生活水平在持续提升的同时，也对自身居住环境中所涉及到的装饰材料更为关心。并且在未来持续发展的过程中，装饰材料必然会逐渐向着更加个性化、美观化、智能化的多方面同步发展，其材料所涉及到的原材料也会在绿色环保意识之下向着更加健康、绿色的方向发展。因此，我国装饰材料企业在大力发展自身产品的过程中，必须要对装饰材料行业的发展趋势加以把握，从而使得企业自身的产品能够在装饰材料行业中占有更大的市场份额。

参考文献

[1]郑慧英.居室环境的污染与防治[J].科技资讯，2011，（08）

[2]赵丹.浅析建筑防水材料发展趋势[J].天津科技，2011，（01）

[3]周海燕.解决家庭装修问题的研究与探索[J].科技信息，2011，（05）

[4]马超.室内空气污染净化技术的现状与发展趋势[J].科技资讯，2011，（10）

纳米材料研究现状分析 第4篇

1模型材料研究现状

1.1 概述

根据相似理论, 在模型试验中应采用模型材料来制作模型[4]。模型材料的选择、配比以及试验模型的制作方法对材料的物理力学性质具有很大的影响, 对模型试验的成功与否起着决定性作用。在模型试验研究中, 选择合理的模型材料及配比具有重要意义。模型材料的选择必须兼顾各个方面, 应考虑到所有可能影响试验结果的因素, 权衡轻重, 力求把因材料性质而导致的材料畸变减至最低。对于地下工程, 应对原型材料的物理力学性能进行全面了解, 尤其对工程地质条件以及室内和现场原位试验的结果都应了解清楚, 使相似材料的研究有针对性。

1.2 国内外研究现状

意大利等国家的科研单位采用的地质力学相似材料有两类:一类是采用铅氧化物和石膏的混合物为主料, 以砂子或小圆石作为辅助材料;另一类主要以环氧树脂、重晶石粉和甘油为组分, 其强度和弹性模量均高于第一类相似材料, 但是需要高温固化, 其固化过程中散发的有毒气体也会危害人体的健康[6]。

目前, 国内使用的模型材料主要有以下几种:1) 采用重晶石粉为主料, 以石膏、机油、石蜡或凡士林作为胶结剂, 其他材料如石英砂、铁粉、膨润土粉等作为调节容重和弹模的辅助材料[7,8,9]。2) 采用砂、石膏作为主要材料, 其余材料为添加剂[10,11,12,13]。3) 以加膜铁粉和重晶石粉为骨料, 以松香为胶结剂[14]。4) 隧道衬砌的模拟主要采用石膏、滑石粉、铁丝等[15,16]。

2常见模型材料的特点

1) 纯石膏材料。

它属于气硬性矿物胶结料, 这种胶结料通过水化作用的化学反应实现硬化。它的主要特性与石膏粉的磨细度、掺水量、初凝时间和终凝时间等有关。所有这些都对相似材料的性质有着本质的影响。它的性质与混凝土比较接近, 均属于脆性材料, 抗压强度大于抗拉强度, 泊松比为0.2左右, 通过配比调节可以得到E=1×103 MPa～5×103 MPa的材料。该材料具有成型方便、加工容易、性能稳定等特点, 最适宜做线弹性应力模型。此外, 石膏材料还具有取材容易, 价格低的优点。但石膏材料有以下主要缺点:a.在天然环境中容易吸收空气中的水分, 一旦吸湿受损, 就会降低材料强度;b.相似材料对石膏用量敏感, 在小比例模型中模拟低强度材料时, 石膏用量不易控制。

2) 石膏混合材料。

应用较多的是砂—石膏材料。该材料的特点是强度比相当大, 其抗压强度与抗弯强度之比为3～4, 抗压强度与抗拉强度之比为5～8, 而强度本身的大小对这些比例关系的影响不大。湿度的增大会导致强度的显著下降。

3) 以石蜡为粘结剂的模型材料。

这类材料的外加料有重晶石粉、细石英砂、云母、黏土等。该材料有如下优点:各向同性;由于在受热状态下具有较大塑性, 制模时便于各层压实;模型在最后一层压实后2 h～3 h即可进行试验;材性不受湿度影响;模型加工制作方便;试验后材料可重复使用;材料力学性质稳定。该材料的缺点为:压、剪和压、拉强度之间的相关性不太好;有时与要求的相似指标相比弹性模量过低;塑性较大;液体石蜡价格较高。

4) 以机油为粘结剂的相似材料。

以机油为粘结剂的相似材料强度的时间效应比较明显。试件的成型初期, 材料一般表现出较低的强度, 由于机油有挥发性, 随着机油的挥发, 材料强度将有显著提高, 同时材料强度随时间的增长呈明显的非线性, 因此较难预期了解其强度的变化 (见表1) (吴梦军, 2007年) 。

5) 以松香为粘结剂的相似材料。

武汉大学以韩伯鲤等为首的团队研制出了MIB材料[4]。该相似材料有重矿石粉末和重金属粉末。在重矿石粉末中, 主要有石英砂和重晶石粉。在重金属粉末中, 以铁粉作为粗骨料使用较为理想。但须选用新近制作的铁粉, 且须进行防锈处理。胶粘剂宜采用弱胶结性的胶结剂, 从多种高分子胶粘剂中进行筛选, 认为松香较好, 松香属于树脂类胶结剂, 是一种脆性材料, 能溶于酒精, 对材料不起塑化作用, 且胶结强度可由松香酒精溶液的浓度来调整, 本身性能稳定, 又价廉易得, 是一种合适的胶结剂。

6) NIOS模型材料。

含有主料磁铁矿晶矿粉、河砂、粘结剂石膏或水泥、拌合用水及添加剂。作为一种新型的地质力学相似材料, NIOS相似材料可以模拟较大的容重, 其弹性模量和抗压强度等主要力学指标可以在比较大的范围内进行调整, 配制也比较方便, 并且其物理化学性质比较稳定, 成本低廉, 没有毒性, 对操作人员的身体健康和环境没有危害, 是一种很有前途的相似材料。但干燥太慢是其最主要的缺点[18,19,20]。

3相似材料力学特性的测试

3.1 相似材料弹性常数的测定

对于均匀的、各向同性的材料而言, 弹性模量E和泊松比μ完全可以确定材料的弹性性质。对于这两个参数, 可以使用电测法和机械式量测两种方法。在实际科研中, 为了节省经费和节约时间, 在选择相似材料的初期阶段, 由于试件多, 试验量大, 可先用百 (千) 分表量测, 在基本确定相似材料后, 再用电测法较为精确的测定材料的E, μ值。每组试验的试件不得少于5个。

3.2 单轴抗压强度的测定

试验在压力机上进行。测试前预先估计一个破坏荷载, 然后控制加载速率, 使破坏发生在1 min左右。每组试验的试件不得少于5个。

3.3 单轴抗拉强度的测定

由于相似材料的抗拉强度一般较低, 难以用直接拉伸试验量测, 因此通常采用间接拉伸试验进行测试。目前使用较多的间接拉伸试验是劈裂试验, 又称为巴西试验。劈裂试验的试件为一圆盘, 它是将经加工的圆盘状 (或正方形板状) 试件横置于压力机的承压板间, 并在试件的上、下承压板之间各放置一根硬质钢丝作为垫条, 然后加载使试件受压, 试件沿径向产生张拉破坏, 以求其抗拉强度。

3.4 抗剪强度指标的测定

相似材料的抗剪强度指标c, ϕ, 可用直剪试验或三轴压缩试验进行, 这里介绍直剪试验。

直剪试验在土力学直剪仪上进行, 计算公式为:

τ=σtanϕ+c。

具体作法是:对同一配比的试件, 施以不同的正压力σ, 得到相应的抗剪强度τ, 以σ为横坐标, τ为纵坐标, 标出σ和τ;过各点重心作直线, 该直线与σ轴的夹角即为材料内摩擦角ϕ, 在下轴上的截距为材料内聚力c。

也可根据上式用最小二乘法对所测数据进行拟合, 直接得到c, ϕ。每种配比的直剪试验试件为5个～8个。

4结语

材料--国内外研究现状 第5篇

1.2.1国内研究现状近年来对我国大学生助学资助的研究逐渐增多，主要有以下几个方面:(l)对我国大学生资助政策的研究从资助政策的理论方面进行研究有:赵琦的《高校贫困生资助问题的政策学分析》从教育政策学的角度对高校贫困生资助问题进行了研究，他以托马斯B.史密斯的影响政策执行因素理论为基本依据，尝试从政策方案、执行机构、目标群体、环境等四方面，对影响高校贫困生资助政策执行的诸因素进行分析，通过探讨这些因素对于政策执行影响的结果，使我们在实际政策执行过程中，消除不利于政策执行的因素，以促使政策的顺利实施[3]。从实证方面进行调查研究的有:赵国健和乔锦忠的《高校贫困生及受资助情况调查分析与建议》通过对1999年秋教育部教育管理信息中心在全国范围进行的有关高校贫困生分布和高校贫困生受资助情况调查统计，受调查的大部分高校贫困生比例为10%一20%之间，平均为15.5%，贫困生的比例呈逐年上升之势，19%年和1997年贫困生比例分别比上年增加了15%和12.9%。并得出结论:奖学金对贫困生的资助作用有限，高等教育成本分担的有效途径是实行缴费加学生贷款的方法[4J。从系统地剖析目前大学生资助政策存在的问题并提出建议方面进行研究的著作有:李庆红和沈红的《我国大学生资助政策的优化与重构》中通过回顾我国大学生资助政策的形成与发展，提出了大学生资助政策中存在的问题，并认为现今我国大学生资助政策目标定位不清是问题的症结所在，进而提出大学生资助政策优化重构的建议:基于贫困生的特点和院校特征，大学生资助政策要贯彻“一个原则”和“两个区分”，并实现资助信息共享[5]。辜胜阻和李俊杰的《助学贷款制度与贫困生资助体系研究》中通过介绍我国高校贫困生不断增加，要求进一步完善助学贷款制度和贫困生资助体系，阐述了国家助学货款作为助学的主渠道，具有自身特点，但在制度上仍存在缺陷，必须完善相关制度设计，使其更符合我国国情。同时，要构建政府、高校、银行、社会资助贫困生的立体体系，发挥助学货款和高校资助体系的良好效用[6]。糜静的《资助高校贫困生的现状及对策建议》，她认为当前高校贫困生资助体系存在的问题主要有:高校在对贫困生的认定中出现偏差;学习优秀的学生与贫困生并不是一个对应度很高的群体;无息贷款还款机制不健全，学生自觉、按时还贷的意识不够，缺乏相应的制约机制，主要靠学校的政策强迫追还贷款，而且无息贷款的回收率低;高校内部能够提供的勤工助学岗位有限，难以满足贫困生的要求;困难补助与减免学费覆盖面小，金额相对较少，只能部分解决贫困生问题;国家助学贷款政策出台后，虽然社会反响强烈，但工作启动却不够理想，进展缓慢[7]。从资助政策中助学贷款专题方面进行研究的有:沈红和李文利在提交给联合国教科文组织亚太教育局(UNESCoBangkok)的课题报告《AReviewofthestudentLoansSchemeinChina》中，分析和研究了我国学生贷款的背景和历史发展、目的和意义、组织管理、公平性和有效性等，指出了我国学生贷款中存在的主要问题有:学生获得贷款的机会不平等，信用体系尚未建立，学生还贷意识较差，高校参与指导不够等，并提出了诸如设立担保基金、延长还贷期限、明确核销程序等政策建议。研究方法上除了描述分析以外还采用了模拟分析等方法。这是研究我国国家助学贷款的一份比较全面深入综合性的研究报告。沈红和张慧在《国家助学贷款:银行的风险与机遇》一文中认为开展国家助学贷款银行既有较大的风险又有较大的利益，银行要积极开展学生贷款工作，又要注意防范和化解风险[8]。尹洪斌的《从制度绩效看我国高等等学校助学贷款制度的选择和创新》中从制度经济学的角度对我国的国家助学贷款措施进行了梳理和回顾。他认为目前我国的助学贷款措施虽然取得了一定的成效，但是存在着绩效低、成本大、制度设计方案有缺陷等问题。他认为，在国家助学贷款的制度变迁过程中，要高度重视社会文化心理在制度创新中的作用，同时要进一步完善制度设计，克服路径依赖，寻找新的突破口，以实现制度的最佳绩效I9]。李萍在《国家助学贷款实施阻滞的原因与对策》一文中指出影响国家助学贷款政策顺利实施的主要原因是成本与收益预期失衡，责任混淆，缺少独立有效的监督以及各方利益的冲突。推动国家助学贷款政策实施的对策是完善助学贷款政策的方案，健全责任追究和监督机制，整合和兼顾各方利益【’0]。邹立柱在《高等教育“助学贷款”运作机制的设计》中对当前的国家助学贷款政策进行了批评，认为目前以商业银行为主的助学贷款不利于助学贷款的长远发展。他认为理想的助学贷款模式应该采用基金的模式。来源于财政注入和社会捐助的基金，既可以保证贷款本金的充裕，又可以避免银行的“惜贷”现象。如果能够做到管理的透明，也可以很好地解决资金的安全问题，如果建立了较完善的还款约束机制，还能够保证学生及时归还借于基金的贷款[1’]。赵观石的《我国高校国家助学贷款:问题、原因、对策》中认为完善国家助学贷款要有一个全局性的眼光，要从如下几个方面入手:加强对国家新的助学贷款措施的宣传力度，尤其是惩罚力度的宣传;确定全国统一的贫困生界定制度;完善高校贫困生资助体系，缓解国家助学贷款的压力;建立全国大学生诚信网;实行生源地贷款，帮助新生顺利入学等。只有这些措施的合力才能使国家助学贷款实现持续、健康的发展112](2)关于国外资助政策的研究张民选的《理想与抉择一大学生资助政策的国际比较》主要研究了大学生资助理念的演变，大学生资助的方法的变化趋势，认为学生贷款在学生资助体系中具有越来越重要的地位，对学生资助的模式进行了探讨，对学生贷款的运作技术进行了分析。最后在回顾我国大学生资助政策发展历程的基础上，提出了“吸引银行、社会保险机构和其他金融机构参与贷学金事业，解决本金来源’，、“通过社会保险机构回收资金”等建议，并暗示了我国大学生资助政策改革和完善所能抓住的机遇【’3】。对美国大学生助学政策进行研究的主要有:张民选的《美国大学生资助政策研究》主要总结了美国的学生资助理念，种类繁多的学生贷款计划等l’4]。高篙的《当代美国联邦政府大学生资助政策研究》阐述了自二战后美国联邦政府大学生资助政策诞生以来，经历了三次重大调整:资助理念由国家利益至上向满足个人需要、高等教育机会均等变化，运作机制由以基于市场机制的商业银行管理为主、学校管理为补充向联邦教育部宏观直接管理、商业银行管理、学校管理并行的多元格局的调整，资助方式由以传统的助学金和贷款项目为主向“以税抵费”和减免税收政策为主、其他方式为辅的方向的转变【‘5]。另外还有赵立卫的《美国大学生资助的“资助包”制度》中详细介绍了美国大学生资助体系的多元化【’“}，袁连生的《美国大学生资助需求公式及对中国的启示》中介绍了美国大学生资助需求公式(EFC)及其理论基础、基本结构和核心内容以及对中国的启示【’7]，张生、王敬波的《美国高校资助制度及其借鉴》中阐述了美国高校学生资助的基本理念及多层次的资助体系，及其对我国助学资助体系的借鉴意义等【‘8]。

国外研究现状

一书中，提出了著名的“成本分担”理论，为实施学生贷款提供了理论基础。成本分担理论认为高等教育成本应该由多方负担，包括政府(纳税人)、学生、家长、高校和捐赠人等，他们可以用过去的收入(如存款)、现在的收入和未来的收入来分担成本。学生贷款为学生用他们未来的收入承担现在接受的高等教育提供了可能。《高等教育成本分担》还专门论述了学生贷款的意义，即比助学金更能降低政府的开支、使成本与收益的分配更为公平、使高校对学生更负责任，学生更珍惜学习机会[24]。世界银行专家萨哈拉波罗斯(GPsachar叩oulos)长期致力于教育投资收益率研究，他在这方面有以下结论:①教育投资的社会收益率随着教育阶段的上升而下降;②高等教育的个人收益率大大高于社会收益率;③欠发达国家的人力资本投资收益远远高于物资资本投资收益。基于上述结论，他主张高等教育要进行成本补偿，让接受高等教育的人承担成本。但同时要对那些希望上大学而又缺少资金、无法完成学业的贫困学生进行资助，最好的办法就是向他们提供学生贷款，因为学生贷款“综合了商业活动中的所有优点”。公平理论认为，高等教育免费或“普遍的慷慨资助”无助于高等教育机会均等的目标的实现，而只会增加高收入阶层子女接受高等教育的机会，让他们占有过多的高等教育资源。学生贷款政策是既公平又有效率的高校学生资助形式。学生贷款的目标主要有以下几点:①为高等教育筹集更多的私人资本;②促进教育机会均等，消除或减轻经济困难对不利群体学生在入学、选择学校及专业方面的影响;③提高高校的管理效率及教育质量。(3)关于学生贷款有效运行机制方面的研究Ronald5.Fecs。和BenjaminF.King在其著作《学生经济资助项目的质量》中从效率的角度出发对美国大学生经济资助的运行程序、管理活动等进行了考察，并提出了相关的改进措施[25I。学生贷款研究专家伍德霍尔(woodhall)在《高等教育学生贷款》中，总结非洲国家的学生贷款的经验教训后提出学生贷款有效管理的几个要件:一是要有良好的组织管理结构;二是要有学生贷款的法律保障;三是要有选择资助目标的有效机制;四是要有有效的贷款回收机制;五是要进行广泛宣传，让人们理解和接受学生贷款的基本原则[26]。两位学生贷款专家从不同侧面提出了学生贷款成功运行的要诀，但有两点是共同的，即:贷款要瞄准贫困学生而不应面向全部学生，强调了学生贷款中的政府责任。约翰斯通指出，发展中国家的学生贷款要切实可行必须要满足以下几个基本条件:①要贷给经济上有需要的学生，这就必须进行家庭经济状况调查(means一testing);②政府要对学生贷款进行较多的补贴，这样对学生来说可以降低贷款成本，使贫困学生“敢借”、“愿还”;③政府要为学生贷款提供担保，降低贷款机构的风险，使商业银行敢将钱贷出去。两位专家都认为学生贷款在发展中国家也是可行的。国外的研究结论和研究方法有其本国的历史和经济文化背景，不一定适合我国的国情，但可以开阔我们的视野，有很多东西我们可以借鉴参考。

1.2.3简要评价综观国内外学者对大学生助学已有的研究，我们可以看到，研究者们已从不同的侧面和角度对大学生助学资助问题进行了研究，这些研究和措施对帮助贫困大学生顺利成才起到了十分积极的作用。但是从国内学者对大学生助学资助的研究情况看，笔者认为主要存在以下几方面问题:第一，对我国高校大学生资助政策研究的系统性不够，研究内容有不同程度的缺失，如多数学者都是从助学贷款方面进行研究，对奖学金、减免学费、特别困难学生补助等方面的研究很少;第二，对我国大学生资助政策的研究工作大多停留在经济资助层面，从立足于贫困大学生发展、成才层面的全面、系统、深入的研究不足;第三，对现行大学生资助政策运行中存在的问题研究有很多相似之处，研究的深度也不够，没有真正抓住问题的关键和实质。第四，对改革现行贫困生资助政策的研究不够深入，更多的是停留在理论的层面上，缺少实践和信息反馈的环节，政策建议的可操作性不强，研究成果一般只能提供理论参考;第五，缺乏对如何建立动态互补的大学生助学体系，使助学资助政策能够在实际运用中取得更好的效果方面进行研究。

综观国内外学者对大学生助学已有的研究，我们可以看到，研究者们已从不同的侧面和角度对大学生助学资助问题进行了研究，这些研究和措施对帮助贫困大学生顺利成才起到了十分积极的作用。教育作为一种社会现象，受经济、政治、文化等多种因素的制约，主客观条件的变化都会给教育带来不同程度的影响，因此，教育比较研究应随着现实的变化而不断地进行，不断地完善以指导和服务于教育实践和教育对象。同时，不同国家的贫困生资助模式都有着与其本国实际相结合的具体情况。我国应根据我国的实际，建立和健全符合我国国情的贫困生资助体系，进一步完善高等学校贫困生资助体系。在今后的研究中，应加强对外国大学生资助政策相关资料的收集，并加强对我国大学生资助政策的实证调研，使理论与实践更好的相结合。

纳米材料研究现状分析 第6篇

关键词：生物医学材料；研究现状；生物活性；发展趋势

中图分类号：R318.08 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）12-0053-01

科学技术的发展，各种新型生物医学材料被研制出来，并在医学领域中得以应用。到2000年为止，在全世界高达1600亿美元的医疗市场中，医用生物材料所占比率已经达到了一半，且以20%的增长速度递增。二十世纪80年代是新型生物医学材料辈出的时代，进入到二十世纪90年代，以珊瑚为原材料的骨移植材料、人工皮肤、猪心脏瓣膜在医学领域中得以应用。二十世纪，美国采用新型聚氨酯材料研制出人造血管。中国在生物医学材料的研制方面起步较晚，但是应医学领域需要而对各种生物医学材料有所应用。随着国家对生物医学材料研究的重视，国家开始启动医学生物材料项目，并将生物医学材料纳入到优先发展的产业当中[3]。在中国的“十二五”规划中，还特别指出要将重点发展新型口腔植、人工关节、新型人工血管、人工心瓣膜以及各种人工修复材料等等生物医学材料。

一、生物医学材料研究现状

（一）金属生物材料。

在医学领域中，医学金属材料是较早采用的，且应用材料非常广泛，包括不锈钢材料、钛合金材料等等。其中，不锈钢材料具有较强的耐腐蚀性，因此应用效果非常好。由于人体内为较为复杂的电解环境，随着316L不锈钢的应用，解决了这一问题，但是，却不具备生物相容性。钛合金具有良好的耐腐蚀性和生物相容性，具有一定的生物材料强度。钛合金的抗拉强度介于500兆帕至1100兆帕之间，使钛合金的弹性与人体的骨骼弹性更为接近，以使材料植入到人体后，与人的骨骼更为匹配。

（二）高分子生物材料。

医用高分子材料的出现，使得医用材料可以用于对损伤的人体器官以修复，以增强器官的恢复功能。目前所使用的医用高分子材料分为可生物降解和非降解的高分子材料。可生物降解的高分子材料植入人体后，可以降解被为对人体无毒无害的CO2、H2O等对人体不会产生刺激性的物质。可生物降解的高分子材料可以是胶原蛋白或者纤维蛋白等等天然材料，也可以是聚乳酸等人工合成高分子材料。非降解的高分子材料属于是惰性的高分子材料。聚乳酸在医学上用于外科缝合线和药物释放的载体。由于其具有可降解性能，当伤口愈合后，就会被人体组织吸收。聚乳酸可以在降解的过程中，将药物释放到人体中，使药物发挥作用。

（三）复合生物材料。

复合生物材料用于医学领域中已经获得了长足发展，但是，由于材料植入人体后，会对人体的生理环境产生抵抗力，因此会存在一些问题有待进一步研究。目前医学领域中所采用的复合生物材料包括有三类，即生物陶瓷复合材料、金属基医用复合材料和高分子复合材料。生物陶瓷复合材料植入到生理环境中后，并不会产生毒性反应，且具有良好的生物活性和生理环境相容性。金属基医用复合材料在医学领域中应用，金属具有单一的生物活性，可以采用生物涂层技术，以提高金属表面的耐磨性和生物相融合。高分子复合材料是一种接近人体自然骨骼的高分子复合材料。人体骨骼本身就是一种层状的复合材料，采用这种复合材料替代，虽然可以起到治疗作用，但是其韧性明显要低于人体自然骨骼。

（四）无机非金属生物材料。

无机非金属生物材料具有良好的化学稳定性和生物相容性，主要包括生物活性陶瓷和惰性的无机材料。生物活性陶瓷材料主要用于关节、牙齿等等的硬组织修复。但是，该种材料不会与人体的活体组织结合，从而影响治疗效果。惰性的无机材料以医用碳素材料为主。该种材料具有较高的耐磨性，韧性和强度都非常高，特别是具有良好的抗疲劳性，可以与人体自然骨骼相匹配。骨骼损伤者选择这种材料可以获得良好的治疗效果[2]。此外，医用碳素材料在人体的生理环境中并不会产生毒副作用，良好的化学稳定性和人体亲和性，且具有抗血栓性和抗溶血性。如果对患者执行人工心脏瓣膜手术，医用碳素材料是优先选择的材料。

二、生物医学材料研究的发展趋势

生物医用材料的发展进程中，从简单的结构模仿发展为组织诱导再生，使生物医用材料的单一性能逐渐向综合性能发展。简单的结构与外观的仿制，向智能化仿生发展，使材料的应用已经与现代的医疗技术融合，并共同发展。根据目前医学领域的发展程度，生物医用材料的研究空间还很大，并会涉及到多种学科，包括材料学、工程学、控制论以及生物技术等等，这些学科都会对生物医学的发展产生推动作用。特别是各种新技术、新方法的应用，将生物技术引入到智能化发展的思路，使生物材料不再局限于实验室研究，而会在临床上得以广泛应用，以为医疗做出贡献。

结论：

综上所述，生物医学材料属于是交叉学科，为材料学和医学等等多种学科相互结合而形成。作为一门应用于医学领域的新兴学科，所研制的是用于医学组织工程领域的各种新型的人工材料。根据技术含量的不同，生物医学材料可以被划分为金属生物、高分析生物、复合生物和无机非金属生物材料。随着生物医学材料研究的发展，使得生物医用材料智能化发展。

参考文献：

[1]李慧.生物医学材料研究现状及进展[J].临床医学工程，2012，19（11）：2081-2082.

[2]馬捷，李蓉，王英华，孟繁敏，王淼，李明霞.浅析国内外生物医学材料专利技术发展趋势[J].中国医药生物技术，2011，6（06）：466-470.

调湿材料的研究现状 第7篇

现时社会中环境保护已经成为公众话题,相对于绿色无污染、可持续性发展等环保概念而言,湿度调节显得陌生且往往容易被忽略。近年来,湿度的作用和危害在国内日益受到关注,因此关于湿度控制和调节的研究也越来越受到重视。

空气湿度是表示空气中水汽多少亦即干湿程度的物理量。过高或者过低的湿度影响人居环境与人体健康,对物品的保存、仪器的寿命等等具有严重的危害性。湿度由过高(低)至过低(高)交替变化时的危害更为严重。

图1是加拿大学者Anthony V.Arundel等[1]考虑各种因素后,推荐的最佳相对湿度范围:相对湿度在40%~60%之间,可使环境中细菌、病菌、霉菌、寄生虫的总数量最少,将呼吸道感染和过敏症、气喘病、化学作用的可能性降至最小,且能保证空气中臭氧的一定发生率,使空气清新净化。

2 目前调节湿度的办法及展望

外界温度变化是引起湿度变化的主要原因之一,通过对温度与湿度之间相互关系的研究表明[2]:如果在密闭系统中没有任何吸附与解析水份的物质,当短时间内温度由10℃~40℃变化时,会使系统内相对湿度降低到原来的1/6的水平,反过来同样如此。

目前,实现湿度调节较为普遍的方法是利用当今先进的空调技术,但是常用的空调技术要消耗大量能源,除直接或间接引起大气污染(如:温室效应)、热污染、破坏生态平衡外,还会引发“室内空气质量”和“建筑综合症(SBS)”等问题。从可持续发展战略考虑,使用机械技术控制湿度并非长久的根本方法,而只能作为辅助手段来调节室内热湿环境。

在日益要求与地球环境相协调、有效地利用有限资源为核心、建设可持续发展社会为目标、促进科学技术发展的形势下,对具体实现具有自我修复、自我诊断、环境应答或学习功能等特点,与人为善的、可信赖的、节能的、省资源的智能化材料的期待日益高涨。研究具有自动温湿调节能力的材料具有重大的现实和历史意义[3]。使用调湿材料是调节湿度的另一种方法,国内早期大多采用变色硅胶[4],但因其价格较贵,且存在只能吸湿的不可逆现象,不能广泛使用。国内目前关于调湿材料的研究仍然处于初级阶段。

未来系统建筑的智能型调湿材料特点就是智能化。智能调湿建材在周围空气中的水蒸汽浓度上升时,自身可感知并开始吸收水蒸汽,防止室内湿度的上升,相反湿度下降产生过干燥时,材料自身可感知并开始放出水蒸汽,防止室内过干燥,从而能够很好地将空气湿度保持在比较适于人生存的范围内。

3 湿度调节材料的研究现状

具有调湿功能的材料大多为一些多孔材料,以及通过化学反应来调节水份含量的一些化学材料,或者是两者的复合材料。调湿材料首先是在日本发展和应用起来。图2是近十几年来每年批准的直接关于湿度调节方面的专利数目,资料源于欧洲专利网[5]。

从图中可以看出湿度调湿的研究从1982年开始逐步趋于热门,在1990、1991年达到一个高峰,随后热度慢慢下降。直到1998年,关于湿度调节方法及材料的研究突然再次热门,并维持着较高热度直到现在。

3.1 调湿材料的分类及作用机理的研究现状

调湿材料的作用机理因种类差别而不同,调节湿度材料主要分为4类:无机调湿材料、有机高分子调湿材料、生物质调湿材料和复合调湿材料。无机调湿材料和生物质调湿材料主要用于建筑材料,硅胶和有机高分子调湿材料主要用于工业和食品包装。硅胶调湿材料虽然吸湿能力比较大,但放湿再生能力较差;有机高分子调湿材料的吸放湿能力都比较强,但容易对环境造成污染;生物质调湿材料吸湿量较强,放湿能力较弱;无机调湿材料的吸湿量有限,放湿再生能力比较强。故研究考虑采用不同孔道结构和尺寸的无机调湿材料进行匹配,以达到高效吸放湿并快速再生的目的。

无机非金属调湿材料的调湿能力主要依靠内部较多的孔道与极大的比表面产生的水分子吸附、脱附作用。吸附现象主要有3类:物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。

有机高分子调湿材料的吸湿性主要取决于其本身的化学结构和物理结构,渗透分子进入高分子内取决于两个因素:(1)在聚合物内有合适的孔径;(2)渗透分子与高分子之间的作用力。由于水分子是极性分子,高分子极性越大,与吸附物质水分子的作用力也就越大,吸湿量也越大;反之,如果是非极性分子,则吸湿量几乎为零。理论上分子结构中含有羧基、胺基、羟基等亲水基团的高分子材料都可以作为调湿剂,亲水基团越多,吸湿量就越大[6]。按照有关高分子结构单元物理结构中最重要的因素是结晶度,分子越规整就越不利于吸湿[7]。

1997年,渡材信治等对国际化学联合会(IU-PAC)所划分的等温吸附曲线种类进行分析,并用开尔文关于毛细管凝结理论,以两端开口的圆柱毛细孔为模型,考虑到吸附与脱附毛细管中弯月面有所不同,得出:孔径在3.0nm~7.4nm之间且分布均匀的材料,在相对湿度40%~70%之间具有最佳的调湿性能[8]。

3.2 调湿材料研究的现状

事实上,任何无机或有机多孔材料都具有或多或少的吸放湿性能,生物质材料尤其是木材在我国古代就已经得到了相当广泛的应用。最近十多年来,人们开始注意到了传统材料(包括无机材料及生物质材料)的调湿性能。直到现在,一些传统材料依然作为调湿材料而进行改进使用。传统材料的吸放湿量有限,即平衡含湿量低,尤其是放湿能力较弱。同时,还存在着吸放湿速度慢,耐久性和耐腐蚀性较差的问题。因此,开发新型的调湿材料势在必行。

3.2.1 国内的研究现状及趋势

新型无机非金属类调湿材料的研究,起源并主要集中在日本。国内关于调湿材料的研究仍然停留在初级阶段,1990年7月清华大学土木系建材研究室开展了调湿材料的研究。上海博物馆罗曦芸(1997)论述了调湿材料的开发[7],详细介绍了特种硅胶、无机盐类、蒙脱土类及有机高分子类调湿材料的调湿特性,并初步研究其作用机理。华侨大学建筑系冉茂宇(2001)研究了硅胶的吸放湿性能,同时探讨了材料的吸湿机理[9]。2003年河北工业大学梁金生、梁广川等人利用海泡石、木质纤维、复合磷酸盐、纤维素、活性炭、无机抗菌剂及防霉剂通过海泡石族矿物的酸洗、活化以及各组分的混合、制浆、成型、焙烧和破碎等工艺制成了一种具有自调湿功能的建材添加剂[10]。吕荣超等(2005)以纯海泡石和白水泥为主复配成的样品可使10L密闭容器内部湿度控制在47%~51%[11]。侯国艳、冀志江等(2007)利用硅藻土与海泡石配制出一种调湿腻子粉,与普通腻子相比吸湿能力高5%,放湿能力高7%[12]。

总的来说,国内的研究中目前被用做湿度调节的材料有海泡石、高岭土、蒙脱土、沸石等,但都没有形成较大的研究气候和成熟的建材产品。

3.2.2 国外的研究现状及趋势

从1980年开始至1987年,日本在大约近百项工程中使用了调湿材料,对文物及重要的美术书刊的保护与保管起了很大的作用。近几年日本的调湿材料研究专利呈上升的趋势,主要是无机调湿材料。日本的INAX公司(2002)用石灰、铝英矾土、砂等通过混炼制成湿度控制抹面材料;国立产业综合技术研究所前田雅喜将水玻璃和氢氧化铝与高岭土经800℃~1150℃共同烧结成型,制成具有湿度调节功能的铝基调湿材料;JANIS公司(2002)利用海泡石、硅藻土、沸石和轻质混凝土的一种或几种和无机粘结剂为原料,经过成型干燥制成湿度控制材料。日本INAX公司最近研制开发出一种"健康建材",不仅降低了有害化学成分的含量,且更具有调节室内湿度作用[13]。此外,日本还申请了多项关于湿度调节或控制材料的专利,奠定了日本作为调湿材料研究领域的主导地位。近几年来美国在调湿薄膜方面的研究报道,主要是用做航天器的冷凝器涂层,用于水分回收。西班牙F.Caturla和M.Molina-Sabio(2003)对海泡石以及与活性炭复合材料做为调湿材料进行了研究[14]。Rogatkin,M.V.Malle等学者对蒙脱土类调湿材料也作了较为详细的研究[15,16]。

4 结语

国外关于调湿材料的研究远远领先于国内,日本的研究又远远领先于其他的国家,尤其在基础理论的研究上更是拥有相对先进的理论基础,在所能查阅到的资料看来,欧美的国家对调湿材料的机理做的研究远不如日本来的详细和具体。目前,日本所选用的湿度调节建材有硅藻土、沸石、海泡石、蛭石、水铝英石等等。目前,具有湿度调节建筑材料的种类有地板、墙体隔板、天花板、墙体材料等。但从当前国内市场的实际应用情况来看,既经济又具备良好调湿性能的建材的出现仍需科研工作者进一步努力。

摘要：本文阐述了发展调湿材料的意义,简要介绍了调湿材料的调湿机理以及国内外研究的现状。指出需进一步加快调湿机理的理论研究以及发展经济且性能良好的调湿建材产品。

纳米材料在农业上的应用现状研究 第8篇

1 纳米技术在农业生产上的应用

1.1 在农药上的应用

纳米生物农药是利用植物源农药使其粒子纳米化,使原始中药类复杂成分所表现的粒子组、部分固相沉积、部分挥发油漂浮、相当一部分不溶于水的复杂非均相体系,变为了高分散、极易溶于水的稳定均相体系,其物理、化学和生物学也随之发生突变。运用纳米技术促使植物细胞壁破壁,使有效的脂溶性和水溶性的杀虫物质有效释放并直接作用于害虫,极大地提高了药效。并且纳米物质的表面效应(粒度越小,比表面就越大)充分降低用药量,从而在使用经济性上得到突破。像烟碱进行纳米技术加工后制备成的对人畜完全无毒副作用的纳米生物农药其杀虫效果达到普通农药的3倍,而生产成本相当于普通农药的一半[2]。

1.2 在植物种子上的应用

运用纳米技术处理种子是应用纳米“FLM”材料的能量转换性能,增强种子活力,提高植物种子体内酶的活性,从而促进植物生长,在原有品种农艺性状的基础上进一步提高植物的抗虫、抗病以及各种抗逆性能力[3]。

1.2.1 提高出苗率

用纳米技术处理过的种子能将吸收的自然界的光波转化为电磁波,从而使体内大分子团分裂成小分子团,在空间不变、分子数增加的情况下,分子团的运动速度加剧,相互碰撞的几率加大,活性也随之增加,能量也就增强,种子破土的能力也就大大的提高。

1.2.2 幼苗长势快,根系发达

用纳米技术处理种子可调节植物体内的新陈代谢,提高抗逆性,促进根系生长,根系活力可提高82.09%。

1.3 纳米助长剂

由方程纳米公司研制生产的纳米助长营养剂,是由多种微量元素和氨基酸组成的纳米复合粉末,其最小粒度50 nm,最大粒度2.5 μm,呈梯度分布,其水溶液呈弱酸性[4]。将其用水稀释后喷洒在农作物上,具有杀灭病菌、植物浸根、缩短作物生长成熟期的功能;应用在浸种催芽、田间灌水、施用肥料、喷施农药、浇灌用水等环节,可全方位提高种植效益。

1.4 在农业的其他方面的应用

1.4.1 改良盐碱地

盐碱地改良技术主要是将以纳米技术制造的盐碱地改良剂“纳米碳液”兑水后,均匀地喷洒在盐碱地上,通过纳米离子的有机活动,吸附土壤中的盐、碱离子,形成疏松、透气、pH为中性的隔离层,从而达到盐碱地有效改良的目的。

1.4.2 果蔬保鲜

运用纳米二氧化钛和纳米银分散到树脂中制成保鲜袋和保鲜膜,在紫外线的照射下以及在无光的情况下也能发挥其良好的杀菌效果,以及有效的分解果蔬产生的乙烯和环境中有害有机物,不使用任何药剂就能起到良好的保鲜效果。

1.4.3 净化空气

把纳米材料应用于绢花制作过程中,就是在绢花的基础上进行纳米材料处理,使绢花除了单一的欣赏功能外,赋予更多新的功能与用途,使纳米绢花具有消除环境臭味与烟味,还可对新装修的房间进行空气净化,并且还能源源不断向空气中释放有利人体健康的负离子,从而创造出一个清新的空气环境。

1.4.4 纳米农用增抗剂

它是纳米技术与生物技术相结合的高科技成果,通过使植物细胞表面生成纳米晶体而增强对外界侵害的抵抗力,适用于花果、蔬菜、草坪及大田作物。它在全国治沙、防治草原草场退化、城市绿地等生态环境保护工程和农业生产中具有广阔的应用前景。

2 纳米技术在食品工业中的应用

纳米技术在食品产业有巨大的发展潜力。纳米食品加工、纳米包装材料、纳米检测技术等方面的研究尤为活跃。纳米食品是指在生产、加工或包装过程中采用了纳米技术手段或工具的食品[5]。纳米食品不仅仅意味着就是原子修饰食品或纳米设备生产的食品,而是指用纳米技术对食物进行分子、原子的重新编程,某些结构会发生改变,从而能大大提高某些成分的吸收率,加快营养成分在体内的运输,延长食品的保质期。纳米食品具有提高营养、增强体质、防止疾病、恢复健康、调节身体节律和延缓衰老等功能。目前的纳米食品主要有钙、硒等矿物质制剂、维生素制剂、添加营养素的钙奶与豆奶、纳米茶和各种纳米功能食品等[6,7,8]。

在食品包装领域,纳米技术的应用可以改善包装材料的性能,延长其使用寿命,实现包装的抗菌透气性。近几年来,国内外研究较多的纳米包装材料是聚合物基纳米复合材料(PNMC),根据不同食品的特性与包装要求,已有多种PNMC(如纳米Ag/PE 类、纳米TiO2/PP 类、纳米蒙脱石粉/PA类等)用于食品,如啤酒、饮料、果蔬、肉类、奶制品等的包装,取得了较好的包装效果。研究结果表明,与普通包装材料相比,纳米包装材料在某些物理、化学、生物学性能上有大幅度提高,如可塑性、稳定性、阻隔性、抗菌性、保鲜性等。

另外,纳米技术与生物学、电子材料相结合,可以制备新型的传感器件纳米生物传感器。例如与生物芯片等技术结合,可以使分子检测更加高效、简便。纳米生物传感器已应用在微生物检测、食品检测和体液代谢物监测等方面。

3 纳米技术在畜牧养殖业中的应用

纳米技术与转基因技术的结合并应用在培育新品种方面取得了突破性的进展。通过纳米技术先将DNA染色体全部分解为单个基因,然后根据需要进行组装,转基因整合成功率几乎可达100%[9]。研究成果表明,科研人员可以让单个DNA分子链展现出其内部的精细结构,并可以操纵它实现分子结构性能改进,进而形成纳米结构或图形,使人类得以在更小的世界范围内、更深的层次上探索生命的奥秘。

在饲料开发中将饲料原料颗粒粉碎到纳米水平的超细产品,具有较大的比表面积和孔隙率,因而具有很强的吸附性和很高的活性,更易被消化和吸收。科研人员利用纳米技术对植物花粉进行粉碎及破壁,使花粉中的有效成分得以充分的释放,并能够完全被吸收和利用。采用纳米技术来处理茶叶废弃物并对其加以利用,对茶叶进行粉碎,制成纳米级茶叶粉,其中的大多数营养物质能够直接被动物消化吸收。

4 结论

纳米技术在农业种植业、食品工业、畜牧业及环境保护等领域都有广泛的应用并取得了较好的效果,但是目前纳米科技还处于研究和开发阶段,研究成果广泛的产业化应用还有相当长的距离,纳米技术应用于我国农业领域的切入点也仅仅主要存在于以上几个方面,仍然有大部分空白领域有待研究。因此,纳米技术的发展和应用在我国农业的现代化发展方面有十分广阔的前景。

参考文献

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[7]关荣发,钱博,叶兴乾,等.纳米技术在食品科学中的最新研究[J].食品科学,2006,27(2):270-273.

[8]高尧来,温其标.超微粉体的制备及其在食品中的应用前景[J].食品科学,2002,23(5):157-160.

建筑节能材料质量检测现状分析 第9篇

近几年, 在社会经济、科技高速发展带动下, 人们对住房质量、功能等方面也提出了新的要求。房产业、建筑业是我国重要的支柱型产业, 各级政府也在积极推崇, 绿色、节能型的建筑工程, 在生态环境逐渐恶化的背景下, 绿色节能已经成为了势必推行的政策。文章就针对建筑外墙构造, 探究了其相关节能材料的质量检测现状, 并提出了一些建议。

1 建筑节能构造与材料

1.1 建筑外墙外保温

这类保温结构结合相关类别, 主要可以划分为保温板、保温砂浆外墙外保温两种系统。对于前者这种系统来讲, 现阶段, 建筑行业中应用比较广泛的有模塑板、复合发泡水泥板等系统, 采用的通常都是基层墙体、抹面层, 以及粘结层等的保温构造;而对于保温砂浆系统来讲, 通常采用的都是无机轻集料、膨胀聚苯颗粒等类型的保温砂浆, 其主要为界面层、抗裂层等构造[1]。

1.2 建筑外墙内保温

对于这类保温结构来讲, 其通常采用的都是砂浆类的保温形式, 一般都是以辅助形式而存在的, 具体来讲就是说, 对于一个节能建筑工程来讲, 要想符合设计要求, 不仅要做好工程外墙保温, 还要注重内墙保温。对于内墙保温来讲, 其与外墙大致相同, 在具体建设中, 应采用耐碱网格布来作为内墙结构的增强网, 且与外墙相比, 内墙保温采用的饰面通常都比较单一的内墙涂料等。

通过上述分析可以大致了解到, 节能建筑的外墙保温系统通常都是以基层、界面、保温层, 以及抹面层与饰面层这五大部分组成的。对此, 相关检测机构在进落实各项节能材料的质量检测工作过程中, 对于第二、三、四部门中材料各种性能的质量检测应给予足够重视[2]。

2 材料质量检测现状分析

现阶段, 对于上文探究的几部分建筑材料、主要配件的质量检测涉及到很多国家、行业标准, 而对于相关检测机构来讲, 在缺乏明文规定的基础上, 理解、实施各项检测标与工作过程中往往都会出现一些误差。目前, 节能材料质量检测工作中面临的问题主要涉及到以下几个方面:

首先, 在选择检测判定依据上。当前, 相关部门发布的相关检测规范, 对于建筑节能工程常用的一些材料未提出标准的技术指标, 涉及到的性能指标内容也比较模糊, 这也在某种程度上为相关检测机构落实各项工作带来了诸多不便, 是否采用其相关检测规程来进行判定, 或者是怎样进行判定, 都没有为其提供统一的参考规定, 不仅不利于各项检测工作的高效、顺利落实, 也会导致最终的检测结果五花八门。再加上节能材料使用的系统、规范与标准都各不相同, 对相同样品也会提出不同的技术要求, 很难保障其质量检测工作的有效性[3]。

其次, 在选择检测依据与方法上。结合上述探究内容来讲, 可能也有一些部门会针对此类现象, 进行相关通知的补发, 也有一些检测机构也在按照检测规程相应的附录内容在安排、落实检测工作, 但要具体实施起来仍会产生诸多不便之处。同时, 针对检测方法也未作出明确规定, 但是由于节能材料往往都会涉及较多的标准规范, 面对相同的样品, 若使用的保温系统不同, 便需要采用不同的检测方法, 从而经常会出现在一种判定标准背景下, 出现多种检测依据的情况。

比如, 针对抗裂砂浆拉伸粘结强度方面的试验来讲, 我国2013年相关部门发布的规定当中要求的养护方式为“试件制作完成后, 应立即运用聚乙烯薄膜进行封闭, 并在标准的试验条件下, 养护7d左右”而2011发布的相关规定中则强调“实验应运用聚乙薄膜进行覆盖, 然后养护大约14d左右, 且还要在去掉薄膜之后, 继续养护到28d”这两种养护方式, 避免会获得较大差距的检测结果, 先步探究这种差距会对检测结果带来的影响, 仅从检测的严谨、准确性层面来考虑, 采用不同的检测方法, 却按照统一的标准来进行质量质量判定, 这种判定结果显然是不合理、不科学的, 不仅会给整个检测工作造成阻碍, 也会给节能建筑工程建设带来不利影响[4]。

再者, 材料送检人员专业素质方面。作为材料质量检测工作的源头, 材料送检也是一个极其重要的环节。现阶段, 大多数建筑工程都配备了专门的送检建筑材料的工作人员, 且通常都拥有比较丰富的工作经验, 但是对于这类工作人员来讲, 节能材料通常都是一种新型失去, 其人员通常都认为自己的工作任务就只要将样品送到检测机构即可, 因此, 经常会出现送检量不足、不熟悉保温系统, 以及关键参数缺乏等一系列现象, 进而为检测工作的顺利开展造成一定阻碍。

3 检测节能材料质量的建议

针对上文探究的相关问题, 根据以丰富工作经验, 以及相关标准的检测规范、规程等方面提出的要求来讲, 相关部门可以为省内检测机构, 发布一个可以进行统一参照执行的固定, 从而有效避免频频产生各自为营的现象, 主要可以从以下几方面入手:

首先, 规定只要是涉及到相关部门发布的规程中给出的材料内容的, 相关检测单位必须要按照其材料对应的指标来进行判定, 也就是说只要在本省内, 不论是新建、扩建, 还是在建的一系列建筑节能工程, 建设中需要材料使用的材料无论是怎样的保温系统, 都要满足其规程提出的各项要求。但前提是, 作为地方标准的制定, 其所有技术指标都要充分满足国家、相关行业提出的标准要求。此外, 在具体实施过程中, 相关部门还应结合规程中某些材料的技术指标进行不断修订, 进一步优化材料品质[5]。

其次, 要求相关材料质量检测单位, 采用的建筑节能材料检测出项目、批次也要严格根据其规程中提出的标准要求来执行, 这样不仅可以有效实现与质量验收的统一进行, 也能够为各项工作的落实提供有力保障。同时对于检测方法、判定依据来讲, 其检测单位应针对工程特点与实际检测需要来选择, 具体来讲, 就是该节能工程采用的是那种系统, 就选择对应的国家、行业标准规定来制定, 若国家标准规程中未针对该工作的某些参数提出相应的技术指标, 则要有由送检单位提供相关设计值, 并将其作为重要的判定依据。

最后, 相关主管部门在落实各项检测工作过程中, 可以适当参考施工管理中, 施工员、安全员等方面的管理制度, 对施工、业主单位的建筑节能材料人员实施严格的培训, 以及上岗考核, 从而使其可以熟练掌握最基本的建筑节能工行才能, 以及经常涉及到的一系列检测常识, 以此来为各项节能材料质量检测工作的高效、有序开展提供有力保障。

4 结束语

综上所述, 不论是对于那类建筑工程, 质量都是其工程的关键, 也是建筑节能行业在进行每一项工程建设过程中, 必须关注的部分。而要想建设出真正高品质的节能工程, 首先, 就必须要采用符合标准要求的节能材料, 之后才是对施工技术、工艺等方面的探究, 工程质量检测部门应联合其他部门, 充分发挥自身的监督作用, 认真、严谨的落实好每项检测工作。

摘要：作为建筑技能工程中的关键组成部分, 建筑节能材料质量的高低对工程整体保温节能效果的好坏有着直接影响, 所以, 作为节能工程质量验收的关键环节, 节能材料质量检测工作的开展应给予足够重视。但就当前建筑节能工程来讲, 在材料质量检测过程中还存在诸多有待解决的问题, 为了建设出更多高品质的节能建筑, 必须要对其检测做出进一步探究。

关键词：建筑节能材料,质量检测,现状分析

参考文献

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[3]潘林, 许剑兰.常用建筑节能保温材料及其质量检测[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013 (3) .

[4]阿布都艾尼·阿布都肉苏力.浅议常用建筑节能保温材料及其质量检测[J].中国化工贸易, 2015 (20) :171.

纳米铜颗粒的研究现状 第10篇

1 纳米铜颗粒的制备技术

纳米铜颗粒的制备方法很多,主要包括机械球磨法、离子溅射法、电爆炸法、微乳液法、液相还原法和水热法。

1.1 机械球磨法

图1为机械球磨法制备金属纳米的工艺示意图[4]。在该法中,要将待球磨的固体大颗粒与许多钢球同时放入密闭的容器中,然后旋转、振动或摇动该密闭容器[4]。制备纳米金属颗粒是将大晶粒转变为小晶粒的过程,在球磨过程中,大颗粒内部不断有晶格缺陷产生,导致晶界的重新组合从而形成小晶粒[4]。

1.2 离子溅射法

离子溅射法一般需要在溅射室内通入惰性气氛(通常使用Ar),将高达几百伏的直流电压加在阴阳两极。放电过程中,离子撞击到的阴极靶上,惰性气体将冷却靶材蒸发出来的原子,继而形成纳米颗粒[5]。该方法制备的纳米颗粒粒度较整齐。

1.3 电爆炸法

电爆炸法是基于脉冲放电技术迅速沉积能量在导体丝上的一种新型制备纳米材料的物理方法。其工作原理(如图2所示)是,导体丝在极短的时间内完成固相-液相-气相-等离子体的相转变,最后冷凝结晶为纳米粉体。将惰性气体Ar气通入电爆炸室内,作为保护气体,施加高电压于两电极之间的导体丝,导体丝在极短的时间熔化并爆炸[6]。此时形成的纳米粉体颗粒悬浮在爆炸室,纳米粉体颗粒通过不断与爆炸室内的低温的保护气体Ar气碰撞交换能量,从而逐渐冷却沉积形成纳米粉体。

1.4 微乳液法

微乳液法是指在表面活性剂的作用下,将两种互不相容的反应物形成比较均匀的微乳液体系,并从微乳液中析出纳米粉体颗粒一种方法。在乳液微泡中,纳米颗粒的生成经历了成核、聚结、团聚和热处理过程[7]。微乳液法常用的表面活性剂:如十六烷基三甲基溴化铵、硬脂酸、琥珀酸二辛酯磺酸钠(AOT)、聚氧乙烯醚类等。微乳液法制备纳米颗粒的操作简单,能耗低,粒径分布窄,粒子不易团聚(粒子表面有表面活性剂作为包覆层)[4]。董春法[7]在不通入任何保护气体的情况下,以硫酸铜为铜源、水合肼为还原剂、阿拉伯树胶(GA)为保护剂,得到单分散的纳米铜溶胶。

1.5 液相还原法

液相还原法是基于氧化还原反应机理的一种化学方法。将铜盐制成溶液作为铜源,然后直接向铜源中加入还原剂,从而制备出纳米铜粒子。液相还原法使用较为广泛,主要是该法能高效快速获得产物,且工艺简单,成本低,合成颗粒的形貌可控是该法的最大优点[4]。目前使用最多的还原剂有一缩二乙二醇、硼氢化钠[8]、柠檬酸亚铁、水合肼[9]等。Wu和Chen在十六烷基三甲基溴化铵溶液中,在水合肼的还原作用下,成功合成了铜纳米粒子[9]。主要反应式如下:

通过反应式可以看出,反应过程中产生了氮气,可防止纳米铜颗粒与空气中的氧气反应生成铜的氧化物。

1.6 水热法

水热法是一种在高温髙压下,以水为溶剂,在密封的压力容器(通常是可承受高温高压的钢制釜体,即高压釜)中进行有关的化学反应从而制备出纳米颗粒的方法[4]。水热法的基本原理是在高温高压的环境下,水溶液能够溶解那些在大气压下难溶或不溶的物质,通过控制高压釜内的溶液温差产生对流来实现形成过饱和溶液,从而析出晶体的方法[10]。Zhang等[10]即采用水热法成功制备出金属Cu纳米颗粒。

2 纳米铜颗粒的应用

纳米铜颗粒的比表面积大且表面活性中心数目多,因此在电学、生物、光学、催化等领域的具有很大的应用潜力。

2.1 纳米铜颗粒在电学方面的应用

由于铜的电阻低,仅高于金属银,价格却远低于银,所以纳米铜颗粒在电路中的使用得到越来越多的关注。Wiley等对所制备的铜纳米线进行了电学性能的测试,结果显示其导电性能很好,预测其在薄膜太阳能电池、平板电视以及柔性显示器中应用前景广阔[4]。原子开关的诞生基于量子导电的特性,主要原理是纳米金属材料一般都存在晶格缺陷,量子干涉效应会引起电子振荡,电子传输就能跨越一个缺陷的距离。

2.2 纳米铜颗粒在光学方面的应用

目前最常见的纳米金属颗粒在光学方面的应用之一是UV光谱测试。由于纳米金属颗粒具有等离子体共振(SPR)的光学性能,因而在光学检测、成像、传输等方面的应用得到越来越多的关注[4]。金属纳米颗粒在荧光吸收[12]、表面增强拉曼光谱吸收[13]等方面也得到了重要的应用。Qusai等[12]通过飞秒分辨的光谱图分析发现,30 nm热电子的能量释放(能量释放时间为0.51 ps)速度慢于12 nm热电子的能量释放(能量释放时间为0.37 ps)。

2.3 纳米铜颗粒在热学方面的应用

纳米金属颗粒的晶化温度、初始烧结温度和熔点远远低于常规的粉体颗粒,因而使得纳米金属颗粒具有重要的热学特性。E.Ide课题组[4]已经将纳米金属材料的这种热学特性应用于低温焊接方向,使用纳米银颗粒粘结铜。纳米铜成本低,资源比银丰富等特点使得铜纳米在实际应用中具有更广阔的前景。

2.4 纳米铜颗粒在催化方面的应用

纳米金属颗粒的比表面积大、吸附能力强和表面活性高等优异特性,使得纳米金属颗粒具有较高的催化效率,在化工催化方面有重要而广泛的使用价值[14,15,16]。纳米铜因具有选择性强、反应活性高而逐渐被研究者们作为新型催化剂使用[4],比如在蒸气的转化[14]、脱氢作用[15]、甲醇的合成[16]、CO和烃类化合物的氧化等方面作为催化剂,大大提高了反应速率。Wei等采用热分解法制备了金属铜纳米,并将金属铜纳米作为炔基偶联反应的催化剂,金属铜纳米表现出了良好的催化活性[17]。

3 结语

随着工业与经济的高速发展,关系到人类可持续发展问的环境问题成为人类社会的重大问题。纳米金属颗粒量子尺寸效应以及高催化性能,使其在催化技术方面的理论研究与应用得到越来越多的关注。由于金属铜的电阻极低,仅高于银,而价格远远低于银,所以纳米铜颗粒具有极好的发展前景。目前,纳米铜颗粒的制备技术日趋完善,但实际应用研究并不成熟。随着纳米技术的全面发展,纳米铜颗粒将逐渐走进人们的生活中。

摘要：纳米铜颗粒具有量子尺寸效应、高导热率、电阻低以及高效的催化活性等优异特性,在诸多领域具有重要的应用价值。本文介绍了纳米铜颗粒的制备方法,主要包括机械球磨法、离子溅射法、电爆炸法、微乳液法、液相还原法和水热法。同时,综述了纳米铜颗粒在电学、光学、热学以及催化方面的应用现状以及相关机理,并讨论了纳米铜颗粒在催化方面的发展前景。

纳米材料研究现状分析 第11篇

摘要：

21世纪以来，随着中国经济的飞速发展和人民物质生活水平的不断提高，人们由过去的追求吃饱穿暖开始向享受型环保型过渡，特别是建筑装修装饰行业显得尤为明显。近些年来，我国生产力的发展和物质精神生活的丰富，人们对建筑装饰装修材料提出了更高的要求，我国建筑装修装饰行业不断兴起壮大，并且朝着不同于传统装修装饰市场方向发展。通过对我国建筑装饰装修材料的现状分析，从而对其未来发展趋势做出合理的预测与分析。

关键词：建筑装饰材料；现状；发展趋势

随着国家节能减排政策的推行与人们环保意识的不断增强，走绿色环保道路的装饰装修材料正成为建筑行业中的朝阳产业及新的经济增长点。

一、我国建筑装饰装修材料的发展现状分析

20世纪70年代以来，我国加大对建筑装饰装修材料研发与进口的投入力度，从而形成了一定的市场规模。首先，在建筑材料的研发方面，我国高级科研人员通过不懈努力与拼搏，研制出了一大批新型、高端的建筑装饰装修材料，取得了非常大的进展与突破，在一定程度上达到了国际的水准。其次，我国从国外引进先进的技术、人才、设备、材料，大量的要素投入推动了我国建筑装饰装修材料的快速发展，使装饰材料行业更加充实、强大。

二 、我国的建筑装饰装修材料的生产存在的问题分析

（一）产品的质量不稳定

随着市场经济的发展，各市场主体在市场经济活动中处于激烈的竞争地位，从而导致市场主体的无序、不正当竞争，在建筑装饰装修材料行业表现为质量的混乱。我国装修装饰材料的质量问题，究其原因是多个环节的漏洞所致，主要原因在于生产厂家的产品配方管理不严格，生产者出于生产陈本或其他利益考虑不按照生产标准进行生产，企图通过偷工减料来获取更大的利益。加之相关部门缺乏监管或监管不到位等因素也导致所生产的装饰装修材料质量不合格。

（二）产品的市场结构不科学

尽管近些年来国内在建筑装修装饰材料方面取得了不菲的成绩，不论是建筑装修装饰材料的技术发展还是相关设备、资金、人才的投入都获得了相当大的进步，特别是高端新型材料的研发成功，但这些所有的突破都是相比较于我国过去传统建筑材料行业而言。在装修材料的市场构成上，我国与国外存在较大的差别，我国建筑装饰装修材料的市场构成存在不均衡发展的趋势，以高能耗为主要发展模式，缺乏对新型、集约、环保材料的研发与投入。

（三）产品的更新换代不及时

随着中国加入世贸组织和“走出去”战略以后，世界各地的联系与交流更加紧密，市场竞争也越发激烈。许多国外的建筑装饰材料流进国内建筑市场，从顾客的购买力度与销售额我们不难发现，某种程度上外国的建筑产品更加物美价廉，更容易受国内消费者的青睐。追其原因我们可以看到，国内建筑装饰材料在产品的更新换代上存在滞后与不及时，当国外企业把眼光放在以顾客需求为导向庞大市场需求的时候，国内企业仍不能根据市场潮流改变生产策略，依旧把目光放在国内仅有的市场需求及旧款式上；并且国内有相当多的企业在生产配备及有机材料的投入力度仍旧不足。

三 、我国建筑装修装饰材料未来发展的趋势分析

我国建筑装修装饰材料的发展随着市场及人们的消费观念不断升级变化，由于现在环境问题的严重与土地资源的相对紧张，人们选择建筑装修装饰材料更注重于环保、绿色、轻型、高端化等特点。加之人们审美观念的提升与社会发展的需要，更多的消费者追求现代装修材料的国际化标准。因此，我国建筑装修装饰材料未来发展的趋势可以集中概括为以下三点：

（一）化学含量降低化

随着当前环境污染的加剧与现代人对健康重视度的提高，更多的人开始追求家居装修装饰材料的安全化。然而，目前市场上流通的装饰材料大多是人工化学合成，纯天然的材料极少。大多数的装饰材料在一定程度上对人体具有负面作用，破坏人体的免疫系统或是人类患上病症，例如：甲醛、苯、 氡、 二甲苯等等。所以，未来建筑装修材料化学污染物含量的降低必然是一个发展趋势。

（二）追求标准国际化

随着中国改革开放政策的全面深入，加强国际联系与世界接轨是必然的历史发展要求，从而促使中国更好的融入国际市场。主要体现在两个方面，第一是建筑装饰材料生产的国际化，国外在中国的大市场进行投资建厂，生产建筑装饰装修材料。第二是各国交流合作增多的国际化，更多的企业为利益冲破国界走到一起进行合作，制定一定的标准总而达成一致。不仅促进了各国资本的流动，而且从根本上推动合作国家建筑装修装饰材料行业的革新与发展。

（三）注重节能环保化

随着近些年来人们对地球资源的不断挖掘，人类各项活动的频繁，环境污染问题越来越严重。特别是近几年地震、洪涝、雾霾等自然灾害的不断发生，关注环保被提上很高的议程。建筑装饰装修材料行业作为环保改造的重点行业，国家在法律和制度上都出台了一列政策来来治理，在一定程度上取得了可喜的成效，但距离西方发达国家的环境标准还有一定的距离。特别是中国作为联合国常任理事国之一，承担了更过的国际职责与任务，节能减排更是我国长期奉行的国策。因此，今后我国的建筑装饰装修材料行业更要走环保节能的道路，抛弃过去的粗放型发展方式，改走新型产业化道路。在市场准入方面将来更加严格，在保质保量的同时更加追求节能环保，这就要求生产企业树立环保节能的大局观念，更好地把节能减排落到实处。

四、结语

随着我国经济的发展和人们物质精神生活水平的提高，人们越来越开始关心自己生活所接触的建筑装修装饰材料。因此，企业只有认识到未来装饰材料发展的大方向，才能更好地在市场中立足长青。

【参考文献】

[1]林伟军.浅谈我国建筑装饰装修材料的现状及发展趋势[J].现代装饰（理论），2012，05：135-136

[2]庄剑英.我国建筑装饰装修材料消费现状及需求预测[J].新型建筑材料，2005，06：37-41

[3]庄剑英.我国建筑装饰装修材料的现状及发展趋势[J].建材发展导向，2005，01：73-78

[4]王少南.我国建筑装饰装修材料的现状与发展[J]. 建筑技术，1997，07：486-490

纳米材料研究现状分析 第12篇

然而,TiO2的内禀属性使其投入实际应用存在局限性, 例如TiO2禁带较宽(3~3.2eV),仅在紫外区域有光吸收, 这导致其对到达地球表面太阳能利用不足5%,掺杂在降低禁带宽度的同时使载流子复合率增 加,从而降低 了量子效 率[5]。因此,研究逐渐转向寻找其他性能优于TiO2的化合物(如多金属氧化物、硫化物、氮氧化物及卤氧化物等)[4]及基于其他物理效应的设计(表面等离基元共振、PN异质结等)[4,6]。其中,表面等离基元共振增强光催化材料由于大幅度提高了可见光吸收,引起了人们的关注。

如图1(a)所示,表面等离基元共振,是指一些金属颗粒在特定频率(与金属固有频率耦合)的光辐射下,其价电子抵抗正电荷回复力的集体震荡从而导致附加光吸收峰[7]。当拥有这种效应的金属粒子与半导体光催化剂形成复合颗粒时,通过电子注入(图1(b))、局域电磁场增强(图1(c))或者多次光散射机理(图1(e))可以大幅度增强活性及效率[6]。 考虑到金属粒子的化学稳定性、消光截面、响应频段以及载流子密度等因素,Pt、Au及Ag的纳米粒子被认为适合实际应用[6,7,8,9]。AgX在光照下能够原位生成与母体紧密接触的金属Ag,并且其具有很高的光催化活性,因而在这一系列材料中是主要研究的对象之一。AgX制备方法多样并各有优劣及适用范围。制备方法和工艺是影响这种纳米复合颗粒的形貌结构及光催化活性的主要因素。因此本文针对Ag@ AgX及其相关的纳米复合材料的最常用制备方法进展进行了介绍,并简要提及其对形貌结构及相关性能等的影响,最后以Ag@AgCl为例介绍了光催化剂的光生载流子迁移、氧化还原反应的模型。

1Ag@AgX纳米光催化材料的制备

1.1沉积-沉淀法

沉积-沉淀法是利用可溶性金属盐或其配合物与沉淀剂作用来制备纳米材料。在Ag@AgX的情况下,Ag+一般由可溶性的银 盐或Ag+的配合物 如AgNO3、CH3COOAg和 [Ag(NH3)2]+等提供,沉淀剂X-一般由含有X原子的可溶有机物如CTAB等或者含有X-的可溶性无机试剂如HCl和NaCl等提供[7,10,11,12]。沉积-沉淀法是制备含有Ag、Au及Ag@AgX(X=Cl,Br,I)的纳米光催化材料最常用的方法,通常需要后续的洗涤和光还原配合[7]。除了工艺简便、设备要求低外(图2),沉积-沉淀法的另一个特点是,当有载体物质存在时,在一些表面活性剂如CTAC、PVP等的配合下,沉积到载体物质上的贵金属粒子尺寸小(小于5nm)、粒径分布窄而且在基底上的分布比较均匀,一些载体物质如石墨烯本身亦可以起到表面活性剂的作用控制AgX的形貌和粒径[11,13]。

Zhang Hui等[11]利用沉淀 法在氧化 石墨烯上 沉积了AgCl,后续光还原得到Ag@AgCl/reduced GO (RGO)纳米复合体,图3为合成步骤及相应的SEM及TEM图片。在合成过程中,GO的功能基团锚定Ag+并随后生成AgCl,因此AgCl粒径小且高度弥散;由于GO的表面活性剂作用,随着GO的含量从0.22%提高至4.32%(质量分数),AgCl的粒径减小,但在GO浓度较高时,AgCl的粒径几乎不再变化。

无载体物质存在时,控制溶液中离子的类型和浓度或者利用表面活性剂、离子络合剂及微乳液技术等可以调控粒子形状、尺寸及暴露晶面等形貌因素,提高比表面积、使具有高表面能的晶面在晶体生长中保留下来[14,15,16,17]。

Wang Hua等[14]利用PVP作为封端 剂沉淀制 备出以 {111}面曝露的AgBr纳米片。{111}面相对其他的常暴露晶面(如{100}和{110})具有更高的表面能,因此制备出的纳米片比不规则的AgBr降解速率高约4倍。图4为AgBr纳米片的SEM、TEM及SAED图片,可以验证所制备出的纳米片是以{111}面暴露的。该研究进一步提出了PVP对这种形貌形成的调控机理:由于PVP吸附在{111}上,使得其表面能大大降低因此能在晶体生长中被保留下来。

表1为涉及沉积-沉淀法的若干例子。

1.2光致还原法

在合成Ag@AgX类表面等离子体增强光催化材料过程中,光致还原往往是其中一个必备步骤,配合其他先行方法如沉淀法、水热法及离子交换法等,以原位还原出金属Ag从而得到Ag@AgX纳米粒子。其原理是,半导体AgX在能量大于带隙的光子作用下发生电子跃迁,跃迁至导带中的电子与晶格中的Ag+作用下生成Ag纳米颗粒。其优点是贵金属的沉积率比较高且不需要后续烧结,这避免了金属纳米粒子的聚集;然而缺点是可重复性不强[7]。

图5为Kuai Long等[22]利用光致还原法制备Ag@AgBr纳米粒子的示意图。从Ag@AgBr及纯AgBr的紫外-可见漫反射光谱(图6)可以明显看出,金属Ag的表面等离基元共振现象显著增加了样品在可见频段的吸收强度。

1.3离子交换法

离子交换法,是指在固有的纳米AgM或者NX(M和N是指其他离子或离子团,Ag和X分别指银离子和卤离子)粒子中,利用溶液中AgX较小的溶解度,通过X-或者Ag+置换出M或N离子,从而在原固相表面生成纳米AgX颗粒。 当目标产物的溶解度小于固相的反应前驱物溶解度时,离子交换法是可行的。利用离子交换法的优点是可以将具有均匀粒径的卤化银粒子均匀弥散(尤其有表面活性剂存在时) 地沉积在载体物质上[7]。

Wang等[23]利用离子交换法制备了Ag8W4O16/AgCl核壳结构纳米棒,平均粒径为5~15nm的AgCl被均匀分散沉积在Ag8W4O16表面,制备过程示意图如图7所示。

表2为涉及离子交换法的若干例子。

1.4原位氧化法

原位氧化法在生成相的顺序上有所不同,一般是在制备了Ag的纳米颗粒或者纳米线后,利用氧化剂将金属Ag氧化成为Ag+并与X(X=Cl,Br等)结合得到沉积在Ag表面的AgX纳米颗粒[12,27,28,29,30],制备过程如图8所示。

根据氧化还原反应的热力学判据,需要氧化剂及其对应的还原产物组成的氧化还原电对具有比Ag+/Ag更高的参比氢电极电 位,其差值则 可以影响 氧化速率 从而影响 形貌[29]。原位氧化过程又称作刻蚀,控制刻蚀时间可以控制Ag与AgX相的比率,时间足够长可得到Ag-AgX的核壳结构[28]。原位氧化法中,纳米Ag既是前驱物也是模板。原位氧化法的溶液环境中往往需要加入可溶性的有机试剂,合适的有机试剂可以使生长在Ag表面的AgX颗粒形貌得到控制,例如可以得到均匀、细小且规则的颗粒,这是因为有机试剂吸附在Ag表面,改变了氧化性离子扩散到Ag表面的动力学过程,从而影响形核及生长。

表3为涉及原位氧化法的若干例子。

Ye Jinhua等[29]利用原位氧化法制备了Ag/AgCl核壳结构纳米线,研究了加入PVP、CTAC及无添加时对其形貌的影响,并利用不同的卤离子、氧化性金属离子验证了氧化还原电位差值对形貌存在影响。图9为相应产物的SEM图片(FeBr3溶液(a),NaI和Fe(NO3)3溶液(b),CuCl2溶液 (c),SnCl4溶液(d))。

1.5水热法或溶剂热法

水热法制备Ag@AgX纳米光催化材料的过程相对其他方法简便。水热法的优点是得到的纳米粒子粒径均匀且纯度较高[32]。引入微波辅助合成,利用离子液体作为溶剂、模板或离子源及选择合适的其他前驱物作为离子源等方法可以有效对材料的形貌进行控制[33,34,35]。

Han Lei等[35]利用PVP并以CH2Cl2作为Cl源可以有效控制形貌得到立方状的Ag@AgCl。Liao Juan等[36]通过简单的水热法得到心形的Ag@AgCl。Huang Baibiao等[37]利用C16MimCl离子液体作为溶剂获得近球形的Ag@AgCl, 并通过控制CxMimCl中的x值实现了不同形貌Ag@AgCl的制备。图10为Huang Baibiao等[37]利用离子液体为溶剂的水热法及传统水热法制备出的Ag@AgCl。离子液体抑制了{001}晶面的台阶机制生长,由于高表面能晶面的存在,使得近球形的纳米粒子相比立方状的纳米粒子有更高的光催化活性,图11(a)为N-TiO2、立方状及近球形Ag@AgCl降解MO的分解率-照射时间曲线。图11(b)为Ag@AgCl降解MO的重复试验,可以看出制备的Ag@AgCl在降解反应过程中能够保持稳定。

另外,Xu等[34]在其研究工作中通过图示(图12)介绍了被普遍接受的Ag@AgCl纳米粒子的光生载流子转移及表面面反反应应模模型型。

2结语

当今,环境污染问题如水体污染等日益严重,同时太阳能作为可再生能源其利用技术引起人们的兴趣,光催化材料的出现为利用太阳能治理水污染提供了可能,而其中基于表面等离基元共振增强的纳米Ag@AgX(X=Cl,Br,I)及其相关纳米复合材料相比传统的TiO2显著提高了光催化活性及效率。其制备方法及工艺决定了形貌结构及性能,未来的研究应该从以下几个方面着手:

(1)设计和制备出具有更高活性和效率的纳米结构。

(2)实现尺寸、形貌及成分的精确控制。

(3)开发更加绿色、流程简便且成本低廉的制备方法。

(4)深入研究Ag@AgX(X=Cl,Br,I)体系的稳定性和选择性等问题。

(5)可以开展活性相与载体的协同耦合作用及载体对纳米尺度活性相性能的影响问题。