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高性能纖維概述的論文
高性能纖維性能分析【摘要】分析了碳纖維、超高強(qiáng)聚乙烯纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚對(duì)苯撐苯并雙惡唑 (POB)纖維和 M5 纖維等高性能纖維的重要特性以及它們的應(yīng)用狀況。 【關(guān)鍵詞】高性能纖維;先進(jìn)復(fù)合材料;分子結(jié)構(gòu);重要特性;應(yīng)用 [中圖分類號(hào)]TS102，528 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1002-3348（2005）01-0054-04 高性能纖維 (High-Performance Fibers)是從 20 世紀(jì) 60 年代開始研發(fā)并推廣的纖維材 料， 它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)紡織工業(yè)產(chǎn)生了巨大變革。 所謂高性能纖維是指有高的拉伸強(qiáng)度和壓縮 3 強(qiáng)度、耐磨擦、高的耐破壞力、低比重(g/m )等優(yōu)良物性的纖維材料，它是近年來纖維高分 子材料領(lǐng)域中發(fā)展迅速的一類特種纖維。 高性能纖維可用于防彈服、 蹦床布等特種織物的加 工及纖維復(fù)合材料中的加固材料，其發(fā)展涉及許多不同的領(lǐng)域。本文分析和比較了碳纖維、 超高強(qiáng)聚乙烯纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚對(duì)苯撐苯并雙惡唑(PBO)纖維、M5 纖維等高性能 纖維的特性以及它們的應(yīng)用狀況。 1 高性能纖維 1·1 高性能纖維分類 無機(jī)纖維:碳纖維、硼纖維、陶瓷纖維等。 有機(jī)纖維:超高強(qiáng)聚乙烯纖維(HPPE)、芳香族聚酰胺纖維、聚對(duì)苯撐苯并雙惡唑(PBO) 纖維、M5 纖維等。 1·2 碳纖維 碳纖維的生產(chǎn)始于 20 世紀(jì) 60 年代末 70 年代初， 由有機(jī)纖維如腈綸(PAN)纖維、 粘膠纖 維或?yàn)r青纖維經(jīng)預(yù)氧化、 炭化和石墨化加工而成。 碳纖維的石墨六方晶體結(jié)構(gòu)決定了其強(qiáng)度 大、模量高等優(yōu)良性能，如日本東麗公司生產(chǎn)的 T-400 碳纖維，拉伸強(qiáng)度可達(dá) 4.2GPa，斷 裂伸長(zhǎng)率為 1.5%。碳纖維不燃燒，化學(xué)性能穩(wěn)定，不受酸、鹽等溶媒侵蝕。 1·3 超高強(qiáng)聚乙烯纖維 高強(qiáng)高模聚乙烯在 20 世紀(jì) 70 年代出現(xiàn)， 具有超高分子量， 高取向度， 且分子間距很近， 3 使纖維具備高強(qiáng)高模的特征， 其密度具有 0.97g/cm ， 是唯--能浮在水面上的高強(qiáng)高模纖維。 除此之外，其他機(jī)械性能亦比較突出，如良好的韌性和耐疲勞性能，耐高速?zèng)_擊性等。 1·4 芳香族聚酰胺纖維 20 世紀(jì) 70 年代，人們開始從事液晶態(tài)紡絲技術(shù)的研究，用于紡制高性能纖維，與普通 紡絲的分子結(jié)構(gòu)截然不同，液晶態(tài)紡絲時(shí)形成的分子鏈只有剛棒狀高取向的有序結(jié)構(gòu)。 圖 1 液態(tài)高聚物分子的構(gòu)型示意圖 (a)為典型普通大分子，為無規(guī)則線團(tuán);(b)為剛性大分子， 在沒有良好側(cè)向作用和導(dǎo)向情況下的狀態(tài);(c)為無規(guī)的棒狀 液晶;(d)為向列型液晶 芳香族聚酰胺是最為人所熟知的，通過液晶紡絲紡制的高性能纖維，如 Kevlar(聚對(duì)苯 二甲酰對(duì)苯二胺纖維)、 Twaron(聚對(duì)苯二甲酰間苯二胺纖維)、 Technora(聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯 二胺纖維)等，如圖 3 所示，為芳香族聚酰胺高結(jié)晶和高取向分子結(jié)構(gòu)。這類纖維性能比較 均衡，具有高強(qiáng)伸性能， 高韌性、耐腐蝕、耐沖擊、較好的熱穩(wěn)定性，不導(dǎo)電，除了強(qiáng)酸和強(qiáng)堿外，具有較強(qiáng)的抗化 學(xué)性能。 圖 3 芳香族聚酰胺晶體結(jié)構(gòu)圖 聚對(duì)苯撐苯并雙惡唑(PBO)纖維 1998 年國(guó)際產(chǎn)業(yè)纖維展覽會(huì)上，日本東洋紡展出了商品名為 Zylon 的 PBO 纖維，其化 學(xué)名為聚對(duì)苯撐苯并雙惡唑，化學(xué)結(jié)構(gòu)為: 1·5 PBO 纖維采用液晶紡絲法紡絲，由苯環(huán)和苯雜環(huán)組成的剛棒狀分子結(jié)構(gòu)以及分子鏈的高 取向度， 決定了它的優(yōu)良性能。 PBO 初紡普通絲(AS 絲-標(biāo)準(zhǔn)型)就具有 3.5N/tex 以上的強(qiáng)度 和 10.84N/tex 以上彈性模量， 經(jīng)熱處理后可得到強(qiáng)度不變、 模量達(dá) 176.4N/tex 的高模量絲 (HM 絲-高模量型)。PBO 作為一種新型高性能纖維，具有高強(qiáng)度、高模量、耐熱性、阻燃性 4 大特點(diǎn)，其強(qiáng)度與模量相當(dāng)于 Kevlar (凱夫拉)的 2 倍，限氧指數(shù)(L01)為 68，熱分解溫 度高達(dá) 650℃，在有機(jī)纖維中為最高，被認(rèn)為是目前具有最高耐熱性能的有機(jī)材料之一。 表 1 PBO 纖維的性能 性能 PBO 一 AS PBO—HM 密度(g/cm3) 1.54 1.56 抗拉強(qiáng)度(GPa) 5.8 5.8 拉伸模量(GPa) 180 280 斷裂延伸率(%) 3.5 2.5 熱分解溫度(℃) 650 650 L01(%) 68 68 表 2 PBO 纖維與其他纖維的主要性能比較 性能 PBO-HM Kevlar-49 宇航級(jí)碳纖維 密度(g/cm ) 纖維直徑(?m) 抗拉強(qiáng)度(Gpa) 拉伸模量(CPa) 斷裂延伸率(%) 3 1.56 24 5.8 280 2.5 1.45 12 3.2 115 2.0 1.80 6 3.58 230 0.5 熱分解溫度(℃) 650 550 一 1·6 M5 纖維 PBO 纖維推出的幾年后，阿克卓·諾貝爾(Akzo Nobel)公司開發(fā)了一種新型液晶芳族雜 環(huán)聚合物:聚[2,5-二烴基-1,4-苯撐吡啶并二咪唑]，簡(jiǎn)稱 "M5"或 PlPD，化學(xué)結(jié)構(gòu)為: M5 纖維的結(jié)構(gòu)與 PBO 分子相似——?jiǎng)偘艚Y(jié)構(gòu)。 M5 分子鏈的方向上存在大量的-OH 和-NH 在 基團(tuán)，容易形成強(qiáng)的氫鍵。如圖 4 所示，與芳香族聚酰胺晶體結(jié)構(gòu)不同，M5 在分子內(nèi)與分 子間都有氫鍵存在，形成了氫鍵結(jié)合網(wǎng)絡(luò)。 圖 4 為 M5 纖維沿分子鏈軸方向的晶體結(jié)構(gòu)，虛線為氫鍵。 圖 4 M5 晶體結(jié)構(gòu) 比較圖 3 與圖 4 可以清楚地看出，M5 大分子所形成的雙向氫鍵結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)，類似一個(gè) 蜂窩。這種結(jié)構(gòu)加固了分子鏈間的橫向作用，使 M5 纖維具有良好的壓縮與剪切特性，壓縮 和扭曲性能為目前所有聚合物纖維之最。 2 高性能纖維特性分析比較 碳纖維石墨層面上碳-碳共價(jià)交鍵的存在，使作用于碳纖維上的應(yīng)力，從一個(gè)石墨層轉(zhuǎn) 移到相鄰層面， 這些共價(jià)交鍵保證了碳纖維具有高的拉伸模量和壓縮強(qiáng)度。 但這些共價(jià)鍵為 純彈性鍵，一旦被打破，不可復(fù)原，即不顯示任何屈服行為。所以碳纖維受力時(shí)，應(yīng)力-應(yīng) 變曲線是線性關(guān)系，纖維斷裂是突然發(fā)生的。 有機(jī)纖維的性能取決于分子結(jié)構(gòu)、分子鏈內(nèi)鍵及分子鏈間結(jié)合鍵。如前所述，超高強(qiáng)聚 乙烯纖維、PBO 纖維都具有優(yōu)良的性能，但由于超高強(qiáng)聚乙烯纖維大分子鏈間的結(jié)合鍵為弱 的范德華鍵，使其纖維易產(chǎn)生蠕變，壓縮強(qiáng)力較低，另外超高強(qiáng)聚乙烯纖維耐熱性和表面粘 合性有限，因而不適合用作加固纖維。而 PBO 纖維也因大分子鏈間沒有形成氫鍵結(jié)合、作用 力較弱，使得其壓縮和扭曲性能較低，加之纖維表面惰性強(qiáng)，與樹脂的結(jié)合能力較差，在復(fù) 合材料成型過程中，有明顯的界面層，從而影響也限制了 PBO 的應(yīng)用。 芳香族聚酰胺纖維高結(jié)晶度、高取向度的分子結(jié)構(gòu)，使其具有高強(qiáng)伸性能，也是由于大 分子鏈間弱的作用力 (范德華鍵)，造成大分子鏈間剪切模量及壓縮強(qiáng)度低。芳香族聚酰胺 纖維由氫鍵結(jié)合成的薄片狀結(jié)構(gòu)在受壓縮載荷作用時(shí)易塑性變形， 薄片相對(duì)容易斷開， 在嚴(yán) 重過載時(shí)會(huì)出現(xiàn)原纖化，最終導(dǎo)致壓縮失效。 分子鏈間結(jié)合鍵以 M5 比較理想， M5 大分子間和大分子內(nèi)的 N-H-O 和 O-H-N 的雙向氫 在 鍵結(jié)構(gòu)，是其具有高抗壓性能的原因所在，熱處理后的 M5 纖維，拉伸模量可達(dá) 360GPa，拉 伸強(qiáng)度超過 4GPa，剪切模量和抗壓強(qiáng)度可達(dá) 7GPa 和 1.7GPa。此外 M5 而大分子鏈上含有羥 基，使它與樹脂基體的粘結(jié)性能優(yōu)良，采用 M5 纖維加工復(fù)合材料產(chǎn)品時(shí)，無需添加任何特 殊的粘合促進(jìn)劑，且具有優(yōu)良的耐沖擊和耐破壞性。有資料顯示，以 M5 為加固纖維的復(fù)合 材料，在壓縮過載的情況下，測(cè)試樣品仍能繼續(xù)承受顯著的(壓縮)載荷，與之相比，碳纖復(fù) 合材料會(huì)粉碎，而芳香族聚酰胺復(fù)合材料則會(huì)被擠成纖絲狀薄片(原纖化)。如圖 5、圖 6 分 別為一個(gè)碳纖維和一個(gè) MS 纖維復(fù)合材料的失效測(cè)試條，顯示了脆性與韌性失效之間的明顯 差異。此外，M5 纖維的剛棒結(jié)構(gòu)又決定了它有高的耐熱性和高的熱穩(wěn)定性，空氣中熱分解 溫度達(dá)到了 530℃，超過了芳香族聚酰胺纖維，與 PBO 接近，極限氧指數(shù)（LOI）為 59，在 阻燃性方面也優(yōu)于芳綸。 圖 5 碳纖維復(fù)合材料測(cè)試條的失敗 圖 6 M5 纖維料測(cè)試條的失敗 表 1 為幾種高性能纖維力學(xué)及物理特性。 表 1 高性能纖維的力學(xué)和物理特性 特性 高 強(qiáng) 度 超高強(qiáng)聚 高 模 量 芳 香 族 高 模 量 高模量 M5 纖 碳纖維 乙烯纖維 聚酰胺纖維 PBO 纖維 維（實(shí)驗(yàn)值） 抗拉強(qiáng)度(GPa) 伸長(zhǎng)率(%) 拉伸模量(GPa) 壓縮強(qiáng)度(GPa) 壓縮應(yīng)變(%) 密度(克/cm ) 標(biāo)準(zhǔn)回潮率(%) 限氧指數(shù)（LOI） 3 3.58 1.5 230 2.10 0.90 1.80 0.0 一 3.43 4.0 98.0 一 一 0.97 一 一 3.2 2.0 115 0.58 0.50 1.45 3.5 29 5.8 2.5 280 0.40 0.15 1.56 0.6 68 5.0 1.5 330 1.70 0.50 1.70 2.0 59 空氣中熱老化起 800 150 450 550 530 始溫度(℃) 從表 1 看，M5 纖維的各種性能指標(biāo)都接近或超過其它高性能纖維，為綜合性能優(yōu)良的 高性能纖維。 3 應(yīng)用與前景 目前超高強(qiáng)聚乙烯纖維的應(yīng)用主要是加工防彈用特種織物、防彈板、漁業(yè)用繩網(wǎng)、極低 溫絕緣材料、混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固用試驗(yàn)片材、光纜補(bǔ)強(qiáng)材料、降落傘繩帶、汽車保險(xiǎn)杠等。芳 香族聚酰胺纖維常見的品種 Kevlar、Twaron、Technora 纖維等，主要應(yīng)用有作為復(fù)合材料 的增強(qiáng)體、漁業(yè)工業(yè)等用繩網(wǎng)、防彈服、防彈板、頭盔、混凝土補(bǔ)強(qiáng)材料等。碳纖維的優(yōu)良 特性使其廣泛用于航空、航天、軍工、體育休閑等結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)用于宇宙機(jī)械、電波望遠(yuǎn)鏡 和各種成型品，還有直升飛機(jī)的葉片、飛機(jī)剎車片和絕熱材料、密封填料和濾材、電磁波屏 蔽材料、防靜電材料、醫(yī)學(xué)材料等。PBO 纖維從問世以來就受到人們的關(guān)注，其應(yīng)用主要有 防沖擊方面的加固補(bǔ)強(qiáng)材料、復(fù)合材料中的加固材料，用于防護(hù)的防彈服、防彈頭盔、消防 服、高性能及耐高溫傳動(dòng)帶、輪胎簾子線、光纖電纜承載部分、架橋用纜繩、耐熱墊材等。 與各種高性能纖維相比，M5 纖維的綜合性能更優(yōu)越，這使得它的應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛。尤 其是 M5 纖維的抗沖擊力和耐破壞性，使它在制造經(jīng)濟(jì)、高效的結(jié)構(gòu)材料方面有廣闊的應(yīng)用 前景，如應(yīng)用于航空航天等高科技領(lǐng)域，在高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中 M5 也具有很強(qiáng)的競(jìng) 爭(zhēng)力。當(dāng)前 M5 纖維的研究比較活躍，隨著研究的深人，其性能和應(yīng)用將得到不斷的提高和 拓展。 高性能纖維的不斷創(chuàng)新是高性能產(chǎn)業(yè)用紡織品及復(fù)合材料用纖維領(lǐng)域的重要進(jìn)步， 隨著 世界高新技術(shù)、纖維合成與紡絲工藝的發(fā)展，以及軍事、航空航天、海洋開發(fā)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的 迫切需要，高性能纖維的開發(fā)與應(yīng)用前景將更為廣闊。
新型高性能纖維M5的研究與應(yīng)用
摘要:本文介紹了一種新型液晶芳族雜環(huán)聚合物,聚(2,5-二羥基-1,4-苯撐吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纖維(簡(jiǎn)稱M5).簡(jiǎn)述了M5纖維的制作方法,M5纖維特殊的分子結(jié)構(gòu)特征,并通過與其它高性能纖維的比較,闡述了M5纖維優(yōu)良的性能,特別是其良好的壓縮與剪切特性.除此之外,M5纖維的高極性還使其更容易與各種樹脂基體粘接,這使M5纖維的綜合機(jī)械性能比目前其它高性能纖維都好.文中還展望了M5纖維的應(yīng)用前景.
前言
近年來,隨著對(duì)有機(jī)高性能纖維的不斷深入研究,在剛性高性能纖維領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展.但大多數(shù)高性能纖維,因分子間結(jié)合力的薄弱而導(dǎo)致某些力學(xué)性能上的不足,如PBO纖維大分子鏈間較弱的結(jié)合力,使其壓縮和扭曲性能較差.纖維材料的壓縮性能,主要取決于纖維大分子之間的相互作用程度[1,2].通常纖維扭轉(zhuǎn)模量可作維表征大分子之間相互作用程度的一個(gè)量度.因此,如何增強(qiáng)大分子鏈之間的相互作用,已成為進(jìn)一步強(qiáng)化剛性聚合物纖維力學(xué)性能的一個(gè)重要問題.
作為Akzo-Nobel實(shí)驗(yàn)室的研究成果,一種新型的高性能纖維,即著稱的M5已經(jīng)被研究出來.聚合物是聚(2,5-二羥基-1,4-苯撐吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纖維(簡(jiǎn)稱M5)[3].由于M5纖維沿纖維徑向即大分子之間存在特殊的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),所以M5纖維不僅具有類似PBO纖維的優(yōu)異抗張性能,而且還顯示出優(yōu)于PBO纖維的抗壓縮性能.
1高性能纖維M5
1.1 單體的選擇及M5的合成[4]
在M5聚合物的制備過程中,其關(guān)鍵步驟是單體2,3,5,6-四氨基吡啶(2,3,5,6-tertraaminopyridine,TAP))的合成.TAP可由2,6-二氨基吡啶(2,6diaminopyridine,DAP)經(jīng)硝化還原后制成,反應(yīng)方程式如下所示:
在M5的合成過程中,TAP需經(jīng)鹽酸化處理并以鹽酸鹽形式參與聚合反應(yīng).若TAP直接以磷酸鹽的形式參與反應(yīng),不但可以避免鹽酸腐蝕作用,還可以加快聚合反應(yīng)速度,但卻易發(fā)生氧化作用.
另一單體2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸(2,5-Dihydroxyterephthalicacid,DHTA)的合成也是制備M5聚合物的重要環(huán)節(jié),可由2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸二甲酯(2,5-dihydroxy-1,4-dimethylterephthalate,DDTA)水解后制得,反應(yīng)方程式如下所示:
M5纖維的聚合過程與聚對(duì)苯撐苯并二惡唑(poly(p-phenylenebenzobisoxazole),PBO)相似,可將TAP和DHTA兩種單體按一定的等當(dāng)比同時(shí)加入到聚合介質(zhì)多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)中,脫除HCI后逐漸升溫至180℃,反應(yīng)24h,得到M5聚合物,反應(yīng)方程式如下所示:
2 M5的分子結(jié)構(gòu)特征及聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)
2.1 M5的分子結(jié)構(gòu)特征
M5纖維在分子鏈的方向上存在著大量的-OH和-NH基團(tuán),容易在分子間和分子內(nèi)形成強(qiáng)烈的氫鍵.因此,其壓縮和扭曲性能為目前所有聚合物纖維之最.M5纖維的剛棒狀分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了M5纖維具有較高的耐熱性.由于M5大分子鏈上含有羥基,M5纖維的高極性使其能更容易與各種樹脂基體粘接.圖1熱處理后PIPD-HT單斜晶胞的雙向氫鍵網(wǎng)絡(luò)晶體結(jié)構(gòu)示意圖[5].圖2熱處理后PIPD單斜晶胞沿C軸的分子結(jié)構(gòu)示意圖[5].圖1和圖2都顯示了熱處理后PIPD纖維的微觀二維結(jié)構(gòu),即在大分子間和大分子內(nèi)分別形成了N-H-O和O-H-N的氫鍵結(jié)構(gòu),這種雙向氫鍵的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正是M5纖維具有高抗壓縮性能的原因在.
圖1 熱處理后PIPD-HT單斜晶胞的雙向氫鍵網(wǎng)絡(luò)晶體結(jié)構(gòu)示意圖
圖2 熱處理后PIPD單斜晶胞沿C軸的分子結(jié)構(gòu)示意圖
2.2 M5的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)
圖3 PIPD-AS沿C軸方向的分子結(jié)構(gòu)示意圖
如圖3所示,為含有21%左右水分子的PIPD-AS纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu).由于PIPD-AS纖維中存在著大量的水,因而使得PIPD-AS纖維有很大的質(zhì)量熱容,而且具有良好的耐燃性能.表2和表3所列出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了這一結(jié)論[16,19].
如圖4所示,為不同熱處理溫度的PIPD-AS纖維WAXD圖[16].從圖4可以看出,PIPD-AS纖維在熱處理過程中晶體中的水分被脫出,變成無水聚合物晶體,從而在垂直于纖維方向的平面內(nèi)形成二維氫鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).有實(shí)驗(yàn)表明,經(jīng)過熱處理后PIPD纖維的結(jié)晶度和取向度都有很大的提高.
圖4 不同熱處理溫度的PIPD-AS纖維WAXD圖
Klop EA等[22]通過PIPD晶體結(jié)構(gòu)的X射線衍射實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),因PIPD試樣的處理溫度不同,在PIPD的分子內(nèi)部可出現(xiàn)不同形式的結(jié)晶結(jié)構(gòu)—單斜結(jié)晶晶胞和三斜結(jié)晶晶胞(如圖5和圖6所示).單斜和三斜的晶胞參數(shù)分別為:
單斜結(jié)晶: a=12.49 ,b=3.48 ,c=12.01 ,=90°,=107°,=90°
三斜結(jié)晶:a=6.68 ,b=3.48 ,c=12.02 ,=84,=110°,=107°
Takahashi等[20,21]采用中子方法測(cè)得的PIPD-HT晶胞參數(shù)為:
a=13.33 ,b=3.462 ,c=12.16 ,=84°,=105.4°,空間結(jié)構(gòu)為P21/,
單斜晶胞區(qū)別于三斜晶胞的不同之處在于,三斜晶胞的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)僅僅是靠沿對(duì)角線平面的大分子連接的,而單斜晶胞可在垂直于纖維方向的平面內(nèi)形成了二維氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),顯然這種二維氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使得M5具有其它高性能纖維所無法比擬的高剪切強(qiáng)度,剪切模量和壓縮強(qiáng)度.
圖5 PIPD單斜晶胞在ab面和ac面上的投影 圖6 PIPD三斜晶胞在ab面上的投影
3 M5纖維的紡絲工藝[9,16]
3.1 M5纖維的成形
M5纖維的紡絲是將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18~20%左右的PIPD/PPA紡絲漿液(聚合物的MW為6.0×104~1.5×105)進(jìn)行干噴濕紡,空氣層的高度為5-15cm,紡絲溫度為180℃,以水或多聚磷酸水溶液為凝固劑,可制成PIPD的初生纖維.其中,實(shí)驗(yàn)用噴絲孔直徑范圍為65-200 m,噴頭拉伸比取決于噴絲空的直徑,可達(dá)70倍,所得纖維直徑為8-14 m.所得M5的初生纖維需在熱水中進(jìn)行水洗,以除去附著在纖維表面的溶劑PPA,并進(jìn)行干燥.
圖7 M5纖維的熱處理示意圖
3.2 M5纖維的熱處理
為了進(jìn)一步提高初生纖維取向度和模量,對(duì)初生纖維在一定的預(yù)張力下進(jìn)行熱處理,如圖7所示.在這一過程中,M5纖維取向度將伴隨著由其分子結(jié)構(gòu)的改變引起的剪切模量的增加而增大.對(duì)M5初生纖維進(jìn)行熱處理能夠改善纖維的微觀結(jié)構(gòu),從而提高纖維的綜合性能.M5初生纖維再進(jìn)一步用熱水洗滌除去殘留的多聚磷酸水溶液(PPA)和干燥后,在氮?dú)猸h(huán)境下于400℃以上進(jìn)行大約20s的定張力熱處理,最終可得到高強(qiáng)度,高模量的M5纖維.在此需要特別指出的是,如果熱處理溫度過低或處理時(shí)間過短,則PIPD-AS和PIPD-HT的轉(zhuǎn)變是可逆的.因此,熱處理溫度與熱處理時(shí)間對(duì)M5纖維的模量影響很大.
4 M5纖維的性能
4.1 力學(xué)性能
圖8 PIPD-AS和PIPD-HT纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖
如圖8所示,熱處理后的PIPD纖維同PIPD的初生纖維相比較,二者的力學(xué)性能截然不同,PIPD-AS纖維存在屈服,而PIPD-HT纖維不存在這種現(xiàn)象.Lammwers M[18]等研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過200℃熱處理的初生纖維壓縮強(qiáng)度由原來的0.7Gpa提高到1.7Gpa,而經(jīng)過400℃熱處理的初生纖維壓縮強(qiáng)度由原來的0.7Gpa提高到1.1Gpa.顯然對(duì)于PIPD的初生纖維來講,并非熱處理溫度越高越好.通過用偏光顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn):在400℃熱處理的纖維中存在裂紋,這可能是導(dǎo)致壓縮強(qiáng)度下降的原因,因此,熱處理溫度不宜太高.
表1[9-14]給出了幾種高性能纖維的力學(xué)性能和其它性能的對(duì)比數(shù)據(jù),其中的力學(xué)性能包括拉伸強(qiáng)度,斷裂伸長(zhǎng),模量以及抗壓縮強(qiáng)度等.與其它3種纖維相比,M5的抗斷裂強(qiáng)度稍低于PBO,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于芳綸(PPTA)和碳纖維,其斷后延伸率為1.4%;與其它高性能纖維相比,M5纖維的模量是最高的,達(dá)到了350GPa;M5的壓縮強(qiáng)度低于碳纖維,但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Twaron-HM纖維和PBO纖維,這歸因于M5的二維分子結(jié)構(gòu)[17].
表1 M5纖維與其它高性能纖維的比較
纖維
拉伸強(qiáng)獨(dú)/Gpa
斷裂伸長(zhǎng)/%
初始模量
/ Gpa
壓縮強(qiáng)度
/ Gpa
壓縮應(yīng)變
/ %
密度/(g.cm-3)
回潮率
/%
Twaron-HM
3.2
2.9
115
0.48
0.42
1.45
3.5
C-HS
3.5
1.4
230
2.10
0.90
1.80
0.0
PBO
5.5
2.5
280
0.42
0.15
1.56
0.6
M5
5.3
1.4
350
1.60
0.50
1.70
2.0
纖維
空氣中的熱穩(wěn)定性
/℃
LOI
/%
電導(dǎo)性
抗沖擊性
抗破壞性
編制性能
耐紫外性
Twaron-HM
450
29
-
++
+
+
-
C-HS
800
N/A
++
--
--
--
++
PBO
550
68
-
++
N/A
+/-
--
M5
530
50
-
++
++
+
++
M5纖維特殊的分子結(jié)構(gòu),使其除具有高強(qiáng)和高模外,還具有良好的壓縮與剪切特性,剪切模量和壓縮強(qiáng)度分別可達(dá)7GPa和1.6GPa,優(yōu)于PBO纖維和芳香族聚酰胺纖維,在目前所有聚合物纖維中最高.
圖9 M5纖維的軸向壓縮SEM圖
一般來講,當(dāng)高性能纖維受到來自外界的軸向壓縮力時(shí),其纖維內(nèi)部的分子鏈取向會(huì)因軸向壓縮力的存在而發(fā)生改變,即沿著纖維軸向出現(xiàn)變形帶結(jié)構(gòu).而對(duì)M5纖維來講只有當(dāng)這種軸向壓縮力很大時(shí)才會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)[11].如圖9所示,當(dāng)M5纖維受到外界的軸向壓縮力時(shí),壓縮變形后的M5纖維中也會(huì)出現(xiàn)一條變形帶結(jié)構(gòu),但與其它高性能纖維(如PBO)相比較,M5纖維的變形程度要小很多.
4.2 阻燃性能
表2 PIPD-AS和PIPD-HT纖維耐燃性能的重要參數(shù)[5]
試樣
PHRR①
(kWm-2)
TTI②
(s)
SEA③
FPI④
(sm2kW-1)
殘留量
(%)
PIPD-AS
43.7
77
224
1.760
61
PIPD-HT
53.7
48
844
0.890
62
PBO-HM
47.7
56
2144
1.170
72
Twaron
204.4
20
70816
0.098
11
Nomex
160.4
14
38670
0.087
24
PVC
253.0
14
113937
0.055
15
注:①熱量釋放最大速率(PHRR);②引燃時(shí)間(TTI);③比消光面積(SEA);④耐燃性能指數(shù)(FPI)
表2所列數(shù)據(jù)是熱量計(jì)熱流為75kW/m2時(shí)測(cè)得的,也就是在試樣表面溫度為890℃左右時(shí)測(cè)得的值.纖維試樣放在一塊1cm2的線網(wǎng)上.試樣原始重量在10.3g-11.5g之間.
從表2可以看出,PIPD-AS纖維熱量釋放最大速率(PHRR)為43.7kWm-2,也就是說單位時(shí)間內(nèi)PIPD-AS釋放出最小的熱量,與其它高聚物相比是一種較好的阻燃劑用材料.PIPD-AS纖維的點(diǎn)燃時(shí)間最長(zhǎng)為77s,遠(yuǎn)高于Nomex纖維.SEA是用來衡量單位物質(zhì)燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧量,PIPD-AS纖維達(dá)到了224m3/kg,而Nomex纖維為38670m3/kg,二者相比PIPD-AS纖維的SEA值遠(yuǎn)低于Nomex纖維,說明PIPD-AS纖維燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧量要遠(yuǎn)少于Nomex纖維.同表2中的其它高聚物相比,PIPD-AS纖維的耐燃性能指數(shù)(FPI)最高為1.76sm2kW-1.從表2中各項(xiàng)耐燃性能參數(shù)可以看出PIPD纖維在耐燃性方面,要好于其它高性能纖維,即PIPD纖維在耐燃性方面將具有較好多應(yīng)用前景.
M5纖維的剛棒狀分子結(jié)構(gòu)決定了它具有較高的耐熱性和熱穩(wěn)定性.從表2中可以看出,PIPD-HT纖維具有與聚對(duì)苯亞基苯并雙嗯哇(PBO)纖維相似的FPI值,但它在燃燒過程中更不容易產(chǎn)生煙.M5在空氣中的熱分解溫度為530℃,超過了芳香族聚酰胺纖維,與PBO纖維接近.M5纖維的極限氧指數(shù)(LOI)值超過50,不熔融,不燃燒,具有良好的耐熱性和穩(wěn)定性[7].
4.3 界面粘合性能
與PBO,聚乙烯或芳香族聚酰胺纖維相比,由于M5大分子鏈上含有羥基,M5纖維的高極性使其能更容易與各種樹脂基體粘接.采用M5纖維加工復(fù)合材料產(chǎn)品時(shí),無需添加任何特殊的粘合促進(jìn)劑.M5纖維在與各種環(huán)氧樹脂,不飽和聚酯和乙烯基樹脂復(fù)合成形過程中,不會(huì)出現(xiàn)界面層,且具有優(yōu)良的耐沖擊和耐破壞性[6,8].
4.4 熱力學(xué)性能
圖10 四種不同含水量M5纖維的DSC掃描圖
圖10為M.G.NoRTHoLIT[19]等用SetaramC80D熱量計(jì)測(cè)得的四種不同含水量M5纖維的DSC譜圖.研究發(fā)現(xiàn)將1g試樣材料放在一個(gè)開放的測(cè)試槽內(nèi),以0.2℃/min的速度,在30℃-200℃范圍內(nèi)得到一張掃描圖,如圖5所示.從DSC譜圖可以看出,四種不同含水量M5纖維的吸熱峰面積及位置與開放測(cè)試槽內(nèi)水分的蒸發(fā)有關(guān).從表3可以看出,含有結(jié)晶水的M5初生纖維的熱吸收值與不含結(jié)晶水的M5纖維的熱吸收值之間存在著較大的差別,而PIPD初生纖維和PIPD HT試樣的熱吸收值之間幾乎沒有什么差別.通過以上研究發(fā)現(xiàn)完全干燥的PIPD初生纖維的晶體結(jié)構(gòu)與PIPD-HT試樣結(jié)構(gòu)類似.
表3 不同含水量的PIPD纖維的熱吸收值
試樣
熱吸收值(J/g)
PIPD初生纖維(含水量20%)
637
PIPD初生纖維(干燥)
163
PIPD HT(含水量7%)
378
PIPD HT(干燥)
185
5 應(yīng)用及展望
作為一種先進(jìn)復(fù)合材料的增強(qiáng)材料,M5纖維具有許多其它有機(jī)高性能纖維不具備的特性,這使得M5纖維在許多尖端科研領(lǐng)域具有更加廣闊的應(yīng)用前景;M5纖維可用于航空航天等高科技領(lǐng)域;用于國(guó)防領(lǐng)域如制造防彈材料;用于制造運(yùn)動(dòng)器材如網(wǎng)球拍,賽艇等.
M5纖維特殊的分子結(jié)構(gòu)決定了其具有許多高性能纖維所無法比擬的優(yōu)良的力學(xué)性能和粘合性能,使它在高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力.與碳纖維相比,M5纖維不僅具有與其相似的力學(xué)性能,而且M5纖維還具有碳纖維所不具有的高電阻特性,這使得M5纖維可在碳纖維不太適用的領(lǐng)域發(fā)揮作用,如電子行業(yè).由于M5大分子鏈上含有羥基,M5纖維的高極性使其能更容易與各種樹脂基體粘接.
正是由于M5纖維具有許多其他高性能纖維所無法比擬的性能和更加廣闊的應(yīng)用前景,這使得眾多的科研工作者都積極地致力于M5纖維的研究.相信在不久的將來,隨著對(duì)M5纖維研究的進(jìn)一步深入,作為新一代的有機(jī)高性能纖維—M5纖維必將得更加廣泛的應(yīng)用.
納米復(fù)合材料與技術(shù)論文3000字
納米材料技術(shù)作為一門高新科學(xué)技術(shù)，納米技術(shù)具有極大的價(jià)值和作用。下面我給大家分享一些納米材料與技術(shù)3000字論文， 希望能對(duì)大家有所幫助！
納米材料與技術(shù)3000字論文篇一：《試談納米復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展及前景》
[摘要]納米材料是指材料顯微結(jié)構(gòu)中至少有一相的一維尺度在100nm以內(nèi)的材料。納米材料由于平均粒徑微小、表面原子多、比表面積大、表面能高，因而其性質(zhì)顯示出獨(dú)特的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等特性，具有許多常規(guī)材料不可能具有的性能。納米材料由于其超凡的特性，引起了人們?cè)絹碓綇V泛的關(guān)注,不少學(xué)者認(rèn)為納米材料將是21世紀(jì)最有前途的材料之一，納米技術(shù)將成為21世紀(jì)的主導(dǎo)技術(shù)。
[關(guān)鍵詞]高聚物納米復(fù)合材料
一、 納米材料的特性
當(dāng)材料的尺寸進(jìn)入納米級(jí)，材料便會(huì)出現(xiàn)以下奇異的物理性能：
1、尺寸效應(yīng)
當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸與光波波長(zhǎng)、德布羅意波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或投射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，晶體的邊界條件將被破壞，非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面附近原子密度減小，導(dǎo)致聲、光電、磁、熱、力學(xué)等特性呈現(xiàn)出新的小尺寸效應(yīng)。如當(dāng)顆粒的粒徑降到納米級(jí)時(shí)，材料的磁性就會(huì)發(fā)生很大變化，如一般鐵的矯頑力約為80A/m，而直徑小于20nm的鐵，其矯頑力卻增加了1000倍。若將納米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力學(xué)性能，甚至還可以賦予其新性能。
2、表面效應(yīng)
一般隨著微粒尺寸的減小，微粒中表面原子與原子總數(shù)之比將會(huì)增加，表面積也將會(huì)增大，從而引起材料性能的變化，這就是納米粒子的表面效應(yīng)。
納米微粒尺寸d(nm) 包含總原子表面原子所占比例(%)103×1042044×1034022.5×1028013099從表1中可以看出，隨著納米粒子粒徑的減小，表面原子所占比例急劇增加。由于表面原子數(shù)增多，原子配位不足及高的表面能，使這些表面原子具有高的活性，很容易與 其它 原子結(jié)合。若將納米粒子添加到高聚物中，這些具有不飽和性質(zhì)的表面原子就很容易同高聚物分子鏈段發(fā)生物理化學(xué)作用。
3、量子隧道效應(yīng)
微觀粒子貫穿勢(shì)壘的能力稱為隧道效應(yīng)。納米粒子的磁化強(qiáng)度等也具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢(shì)壘而產(chǎn)生變化，這稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應(yīng)。它的研究對(duì)基礎(chǔ)研究及實(shí)際 應(yīng)用，如導(dǎo)電、導(dǎo)磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意義。
二、高聚物/納米復(fù)合材料的技術(shù)進(jìn)展
對(duì)于高聚物/納米復(fù)合材料的研究十分廣泛，按納米粒子種類的不同可把高聚物/納米復(fù)合材料分為以下幾類：
1、高聚物/粘土納米復(fù)合材料
由于層狀無機(jī)物在一定驅(qū)動(dòng)力作用下能碎裂成納米尺寸的結(jié)構(gòu)微區(qū)，其片層間距一般為納米級(jí)，它不僅可讓聚合物嵌入夾層，形成“嵌入納米復(fù)合材料”，還可使片層均勻分散于聚合物中形成“層離納米復(fù)合材料”。其中粘土易與有機(jī)陽(yáng)離子發(fā)生交換反應(yīng)，具有的親油性甚至可引入與聚合物發(fā)生反應(yīng)的官能團(tuán)來提高其粘結(jié)。其制備的技術(shù)有插層法和剝離法，插層法是預(yù)先對(duì)粘土片層間進(jìn)行插層處理后，制成“嵌入納米復(fù)合材料”，而剝離法則是采用一些手段對(duì)粘土片層直接進(jìn)行剝離，形成“層離納米復(fù)合材料”。
2、高聚物/剛性納米粒子復(fù)合材料
用剛性納米粒子對(duì)力學(xué)性能有一定脆性的聚合物增韌是改善其力學(xué)性能的另一種可行性 方法 。隨著無機(jī)粒子微細(xì)化技術(shù)和粒子表面處理技術(shù)的 發(fā)展 ，特別是近年來納米級(jí)無機(jī)粒子的出現(xiàn)，塑料的增韌徹底沖破了以往在塑料中加入橡膠類彈性體的做法。采用納米剛性粒子填充不僅會(huì)使韌性、強(qiáng)度得到提高，而且其性價(jià)比也將是不能比擬的。
3、高聚物/碳納米管復(fù)合材料
碳納米管于1991年由S.Iijima 發(fā)現(xiàn)，其直徑比碳纖維小數(shù)千倍，其主要用途之一是作為聚合物復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。
碳納米管的力學(xué)性能相當(dāng)突出?，F(xiàn)已測(cè)出碳納米管的強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值為30-50GPa。盡管碳納米管的強(qiáng)度高，脆性卻不象碳纖維那樣高。碳纖維在約1%變形時(shí)就會(huì)斷裂，而碳納米管要到約18%變形時(shí)才斷裂。碳納米管的層間剪切強(qiáng)度高達(dá)500MPa，比傳統(tǒng)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
在電性能方面，碳納米管作聚合物的填料具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。加入少量碳納米管即可大幅度提高材料的導(dǎo)電性。與以往為提高導(dǎo)電性而向樹脂中加入的碳黑相比，碳納米管有高的長(zhǎng)徑比，因此其體積含量可比球狀碳黑減少很多。同時(shí)，由于納米管的本身長(zhǎng)度極短而且柔曲性好，填入聚合物基體時(shí)不會(huì)斷裂，因而能保持其高長(zhǎng)徑比。愛爾蘭都柏林Trinity學(xué)院進(jìn)行的研究表明，在塑料中含2%-3%的多壁碳納米管使電導(dǎo)率提高了14個(gè)數(shù)量級(jí)，從10-12s/m提高到了102s/m。
三、前景與展望
在高聚物/納米復(fù)合材料的研究中存在的主要問題是：高聚物與納米材料的分散缺乏專業(yè)設(shè)備，用傳統(tǒng)的設(shè)備往往不能使納米粒子很好的分散，同時(shí)高聚物表面處理還不夠理想。我國(guó)納米材料研究起步雖晚但 發(fā)展 很快，對(duì)于有些方面的研究 工作與國(guó)外相比還處于較先進(jìn)水平。如：漆宗能等對(duì)聚合物基粘土納米復(fù)合材料的研究;黃銳等利用剛性粒子對(duì)聚合物改性的研究都在學(xué)術(shù)界很有影響;另外，四川大學(xué)高分子 科學(xué) 與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的磨盤法、超聲波法制備聚合物基納米復(fù)合材料也是一種很有前景的手段。盡管如此，在總體水平上我國(guó)與先進(jìn)國(guó)家相比尚有一定差距。但無可否認(rèn)，納米材料由于獨(dú)特的性能，使其在增強(qiáng)聚合物 應(yīng)用中有著廣泛的前景，納米材料的應(yīng)用對(duì)開發(fā)研究高性能聚合物復(fù)合材料有重大意義。特別是隨著廉價(jià)納米材料不斷開發(fā)應(yīng)用，粒子表面處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，納米材料增強(qiáng)、增韌聚合物機(jī)理的研究不斷完善，納米材料改性的聚合物將逐步向 工業(yè) 化方向發(fā)展，其應(yīng)用前景會(huì)更加誘人。
參考 文獻(xiàn) ：
[1] 李見主編.新型材料導(dǎo)論.北京：冶金工業(yè)出版社，1987.
[2]都有為.第三期工程科技 論壇 ——‘納米材料與技術(shù)’ 報(bào)告 會(huì).
[3]rohlich J，Kautz H，Thomann R[J].Polymer，2004，45(7)：2155-2164.
納米材料與技術(shù)3000字論文篇二：《試論納米技術(shù)在新型包裝材料中的應(yīng)用》
【摘 要】作為一門高新科學(xué)技術(shù)，納米技術(shù)具有極大的價(jià)值和作用。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，納米科學(xué)得到迅速的發(fā)展，產(chǎn)生了納米材料學(xué)、納米化工學(xué)、納米機(jī)械學(xué)及納米生物學(xué)等，由此產(chǎn)生的納米技術(shù)產(chǎn)品也層出不窮，并開始涉及汽車行業(yè)。
【關(guān)鍵詞】納米技術(shù) 包裝材料
1 納米技術(shù)促進(jìn)了汽車材料技術(shù)的發(fā)展
納米技術(shù)可應(yīng)用在汽車的任何部位，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身、內(nèi)飾、車胎、傳動(dòng)系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等。例如，在汽車車身部分，利用納米技術(shù)可強(qiáng)化鋼板結(jié)構(gòu)，提高車體的碰撞安全性。另外，利用納米涂料烤漆，可使車身外觀色澤更為鮮亮、更耐蝕、耐磨。內(nèi)裝部分，利用納米材料良好的吸附能力、殺菌能力、除臭能力使室內(nèi)空氣更加清潔、安全。在排氣系統(tǒng)方面，利用納米金屬做為觸媒，具有較高的轉(zhuǎn)換效果。
由于納米技術(shù)具有奇特功效，它在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，提升汽車性能的同時(shí)延長(zhǎng)使用壽命。
2 現(xiàn)代汽車上的納米材料
(1)納米面漆。汽車面漆是對(duì)汽車質(zhì)量的直觀評(píng)價(jià)，它不但決定著汽車的美觀與否，而且直接影響著汽車的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。所以汽車面漆除要求具有高裝飾性外，還要求有優(yōu)良的耐久性，包括抵抗紫外線、水分、化學(xué)物質(zhì)及酸雨的侵蝕和抗劃痕的性能。納米涂料可以滿足上述要求。納米顆粒分散在有機(jī)聚合物骨架中，作承受負(fù)載的填料，與骨架材料相互作用，有助于提高材料的韌性和其它機(jī)械性能。研究表明，將10%的納米級(jí)TiO2粒子完全分散于樹脂中，可提高其機(jī)械性能，尤其可使抗劃痕性能大大提高，而且外觀好，利于制造汽車面漆涂料;將改性納米CaCO3以質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料的光澤、流平性、柔韌性及涂層硬度等。
納米TiO2是一種抗紫外線輻射材料，加之其極微小顆粒的比表面積大，能在涂料干燥時(shí)很快形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可同時(shí)增強(qiáng)涂料的強(qiáng)度、光潔度和抗老化性;以納米高嶺土作填料，制得的聚甲基丙烯酸甲酯納米復(fù)合材料不僅透明，而且吸收紫外線，同時(shí)也可提高熱穩(wěn)定性，適合于制造汽車面漆涂料。
(2)納米塑料。納米塑料可以改變傳統(tǒng)塑料的特性，呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能：強(qiáng)度高，耐熱性強(qiáng)，比重更小。隨著汽車應(yīng)用塑料數(shù)量越來越多，納米塑料會(huì)普遍應(yīng)用在汽車上。主要有阻燃塑料、增強(qiáng)塑料、抗紫外線老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃燒時(shí)，超細(xì)的納米材料顆粒能覆蓋在被燃材料表面并生成一層均勻的碳化層，起到隔熱、隔氧、抑煙和防熔滴的作用，從而起到阻燃作用。
目前汽車設(shè)計(jì)要求規(guī)定，凡通過乘客座艙的線路、管路和設(shè)備材料必須要符合阻燃標(biāo)準(zhǔn)，例如內(nèi)飾和電氣部分的面板、包裹導(dǎo)線的膠套，包裹線束的波紋管、膠管等，使用阻燃塑料比較容易達(dá)到要求。增強(qiáng)塑料是在塑料中填充經(jīng)表面處理的納米級(jí)無機(jī)材料蒙脫土、CaCO3、SiO2等，這些材料對(duì)聚丙烯的分子結(jié)晶有明顯的聚斂作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉強(qiáng)度、抗沖擊韌性和彈性模量上升，使塑料的物理性能得到明顯改善。
抗紫外線老化塑料是將納米級(jí)的TiO2、ZnO等無機(jī)抗紫外線粉體混煉填充到塑料基材中。這些填充粉體對(duì)紫外線具有極好的吸收能力和反射能力，因此這種塑料能夠吸收和反射紫外線，比普通塑料的抗紫外線能力提高20倍以上。據(jù)報(bào)道這類材料經(jīng)過連續(xù)700小時(shí)熱光照射后，其擴(kuò)張強(qiáng)度損失僅為10%，如果作為暴露在外的車身塑料構(gòu)件材料，能有效延長(zhǎng)其使用壽命?？咕芰鲜菍o機(jī)的納米級(jí)抗菌劑利用納米技術(shù)充分地分散于塑料制品中，可將附著在塑料上的細(xì)菌殺死或抑制生長(zhǎng)。這些納米級(jí)抗菌劑是以銀、鋅、銅等金屬離子包裹納米TiO2、CaCO3等制成，可以破壞細(xì)菌生長(zhǎng)環(huán)境。據(jù)介紹無機(jī)納米抗菌塑料加工簡(jiǎn)單，廣譜抗菌，24小時(shí)接觸殺菌率達(dá)90%，無副作用。
(3)納米潤(rùn)滑劑。納米潤(rùn)滑劑是采用納米技術(shù)改善潤(rùn)滑油分子結(jié)構(gòu)的純石油產(chǎn)品，它不會(huì)對(duì)潤(rùn)滑油添加劑、穩(wěn)定劑、處理劑、發(fā)動(dòng)機(jī)增潤(rùn)劑和減磨劑等產(chǎn)品產(chǎn)生不良作用，只是在零件金屬表面自動(dòng)形成純烴類單個(gè)原子厚度的一層薄膜。由于這些微小烴類分子間的相互吸附作用，能夠完全填充金屬表面的微孔，最大可能地減小金屬與金屬間微孔的摩擦。與高級(jí)潤(rùn)滑油或固定添加劑相比，其極壓可增加3倍-4倍，磨損面減小16倍。由于金屬表面得到了保護(hù)，減小了磨損，使用壽命成倍增加。
另外，由于納米粒子尺寸小，經(jīng)過納米技術(shù)處理的部分材料耐磨性是黃銅的27倍、鋼鐵的7倍。目前納米陶瓷軸承已經(jīng)應(yīng)用在奔馳等高級(jí)轎車上，使機(jī)械轉(zhuǎn)速加快、質(zhì)量減小、穩(wěn)定性增強(qiáng)，使用壽命延長(zhǎng)。
(4)納米汽油。納米汽油最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源和減少污染，目前已經(jīng)開始研制。該技術(shù)是一種利用現(xiàn)代最新納米技術(shù)開發(fā)的汽油微乳化劑。它能對(duì)汽油品質(zhì)進(jìn)行改造，最大限度地促進(jìn)汽油燃燒，使用時(shí)只要將微乳化劑以適當(dāng)比例加入汽油便可。交通部汽車運(yùn)輸節(jié)能技術(shù)檢測(cè)中心的專家經(jīng)試驗(yàn)后認(rèn)為，汽車在使用加入該微乳化劑的汽油后，可降低其油耗10%～20%，增加動(dòng)力性能25%，并使尾氣中的污染物(浮碳、碳?xì)浠衔锖偷趸衔锏?排放降低50%～80%。它還可以清除積碳，提高汽油的綜合性能。更令人注意的是，納米技術(shù)應(yīng)用在燃料電池上，可以節(jié)省大量成本。因?yàn)榧{米材料在室溫條件下具有優(yōu)異的儲(chǔ)氫能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在室溫常壓下，約2/3的氫能可以從這些納米材料中得以釋放，故其能替代昂貴的超低溫液氫儲(chǔ)存裝置。
(5)納米橡膠。汽車中橡膠材料的應(yīng)用以輪胎的用量最大。在輪胎橡膠的生產(chǎn)中，橡膠助劑大部分成粉體狀，如炭黑、白炭黑等補(bǔ)強(qiáng)填充劑、促進(jìn)劑、防老劑等。以粉體狀物質(zhì)而言，納米化是現(xiàn)階段橡膠的主要發(fā)展趨勢(shì)。新一代納米技術(shù)已成功運(yùn)用其它納米粒子作為助劑，而不再局限于使用炭黑或白炭黑，汽車中最大的改變即是，輪胎的顏色已不再僅限于黑色，而能有多樣化的鮮艷色彩。另外無論在強(qiáng)度、耐磨性或抗老化等性能上，新的納米輪胎均較傳統(tǒng)輪胎都優(yōu)異，例如輪胎側(cè)面膠的抗裂痕性能將由10萬次提高到50萬次。
(6)納米傳感器。傳感器是納米技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，隨著納米技術(shù)的進(jìn)步，造價(jià)更低、功能更強(qiáng)的微型傳感器將廣泛應(yīng)用在社會(huì)生活的各個(gè)方面。半導(dǎo)體納米材料做成的各種傳感器，可靈敏地檢測(cè)溫度、濕度和大氣成分的變化，這在汽車尾氣和大氣環(huán)境保護(hù)上已得到應(yīng)用。納米材料來制作汽車尾氣傳感器，可以對(duì)汽車尾氣中的污染氣體進(jìn)行吸附與過濾，并對(duì)超標(biāo)的尾氣排放情況進(jìn)行監(jiān)控與報(bào)警，從而更好地提高汽車尾氣的凈化程度，降低汽車尾氣的排放。我國(guó)納米壓力傳感器的研制已獲得成功，產(chǎn)品整體性能超過國(guó)外的超微傳感器，縮小了我國(guó)在這一技術(shù)領(lǐng)域與世界先進(jìn)國(guó)家存在的差距。有專家認(rèn)為，到2020年，納米傳感器將成為主流。
(7)納米電池。早在1991年被人類發(fā)現(xiàn)的碳納米管韌性很高，導(dǎo)電性極強(qiáng)，兼具金屬性和半導(dǎo)體性，強(qiáng)度比鋼高100倍， 密度只有鋼的1/6。我國(guó)科學(xué)家最近已經(jīng)合成高質(zhì)量的碳納米材料，使我國(guó)新型儲(chǔ)氫材料研究一舉躍入世界先進(jìn)行列。此種新材料能儲(chǔ)存和凝聚大量的氫氣，并可做成燃料電池驅(qū)動(dòng)汽車，儲(chǔ)氫材料的發(fā)展還會(huì)給未來的交通工具帶來新型的清潔能源。
結(jié)語
隨著材料技術(shù)的發(fā)展，納米技術(shù)已成為當(dāng)今研究領(lǐng)域中最富有活力，對(duì)未來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有著十分重要影響的研究對(duì)象。納米科技正在推動(dòng)人類社會(huì)產(chǎn)生巨大的變革，未來汽車技術(shù)的發(fā)展，有極大部分與納米技術(shù)密切相關(guān)，納米材料和納米技術(shù)將會(huì)給汽車新能源、新材料、新零部件帶來深遠(yuǎn)的影響。對(duì)于汽車制造商而言，納米技術(shù)的有效運(yùn)用，有效地促進(jìn)技術(shù)升級(jí)、提升附加價(jià)值。相信在不久的將來，納米技術(shù)必將在汽車的制造領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。
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納米材料與技術(shù)3000字論文篇三：《試談納米技術(shù)及納米材料的應(yīng)用》
摘要：本文主要論述了納米材料的興起、納米材料及其性質(zhì)表現(xiàn)、納米材料的應(yīng)用示例、納米材料的前景展望，以供與大家交流。
關(guān)鍵詞：納米材料;應(yīng)用;前景展望
1.納米技術(shù)引起納米材料的興起
1959年，著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后實(shí)現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個(gè)排列原子、制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米科技最早的夢(mèng)想。80年代初，德國(guó)科學(xué)家H.V.Gleiter成功地采用惰性氣體凝聚原位加壓法制得純物質(zhì)的塊狀納米材料后，納米材料的研究及其制備技術(shù)在近年來引起了世界各國(guó)的普遍重視。由于納料材料具有獨(dú)特的納米晶粒及高濃度晶界特征以及由此而產(chǎn)生的小尺寸量子效應(yīng)和晶界效應(yīng)，使其表現(xiàn)出一系列與普通多晶體和非晶態(tài)固體有本質(zhì)差別的力學(xué)、磁、光、電、聲等性能，使得對(duì)納米材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能及其應(yīng)用研究成為90年代材料科學(xué)研究的 熱點(diǎn) 。1991年，美國(guó)科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量?jī)H為同體積鋼的1/6，強(qiáng)度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級(jí)纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類對(duì)材料性能的發(fā)掘達(dá)到了新的高度。1999年，納米產(chǎn)品的年?duì)I業(yè)額達(dá)到500億美元。
2.納米材料及其性質(zhì)表現(xiàn)
2.1納米材料
納米(nm)是長(zhǎng)度單位，1納米是10-9米(十億分之一米)，對(duì)宏觀物質(zhì)來說，納米是一個(gè)很小的單位，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細(xì)胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級(jí);對(duì)于微觀物質(zhì)如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃。一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。
2.2納米材料的特殊性質(zhì)
納米材料高度的彌散性和大量的界面為原子提供了短程擴(kuò)散途徑，導(dǎo)致了高擴(kuò)散率，它對(duì)蠕變，超塑性有顯著影響，并使有限固溶體的固溶性增強(qiáng)、燒結(jié)溫度降低、化學(xué)活性增大、耐腐蝕性增強(qiáng)。因此納米材料所表現(xiàn)的力、熱、聲、光、電磁等性質(zhì)，往往不同于該物質(zhì)在粗晶狀態(tài)時(shí)表現(xiàn)出的性質(zhì)。與傳統(tǒng)晶體材料相比，納米材料具有高強(qiáng)度——硬度、高擴(kuò)散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數(shù)、低熱導(dǎo)率、強(qiáng)軟磁性能。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學(xué)性能環(huán)境、光熱吸收、非線性光學(xué)、磁記錄、特殊導(dǎo)體、分子篩、超微復(fù)合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結(jié)助劑、潤(rùn)滑劑等領(lǐng)域。
3.納米材料的應(yīng)用示例
目前納米材料主要用于下列方面：
3.1高硬度、耐磨WC-Co納米復(fù)合材料
納米結(jié)構(gòu)的WC-Co已經(jīng)用作保護(hù)涂層和切削工具。這是因?yàn)榧{米結(jié)構(gòu)的WC-Co在硬度、耐磨性和韌性等方面明顯優(yōu)于普通的粗晶材料。其中，力學(xué)性能提高約一個(gè)量級(jí)，還可能進(jìn)一步提高。高能球磨或者化學(xué)合成WC-Co納米合金已經(jīng)工業(yè)化?；瘜W(xué)合成包括三個(gè)主要步驟：起始溶液的制備與混和;噴霧干燥形成化學(xué)性均勻的原粉末;再經(jīng)流床熱化學(xué)轉(zhuǎn)化成為納米晶WC-Co粉末。噴霧干燥和流床轉(zhuǎn)化已經(jīng)用來批量生產(chǎn)金屬碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氫氣氛下液相燒結(jié)成塊體材料。VC或Cr3C2等碳化物相的摻雜，可以抑制燒結(jié)過程中的晶粒長(zhǎng)大。
3.2納米結(jié)構(gòu)軟磁材料
Finemet族合金已經(jīng)由日本的Hitachi Special Metals，德國(guó)的Vacuumschmelze GmbH和法國(guó)的 Imply等公司推向市場(chǎng)，已制造銷售許多用途特殊的小型鐵芯產(chǎn)品。日本的 Alps Electric Co.一直在開發(fā)Nanoperm族合金，該公司與用戶合作，不斷擴(kuò)展納米晶Fe-Zr-B合金的應(yīng)用領(lǐng)域。
3.3電沉積納米晶Ni
電沉積薄膜具有典型的柱狀晶結(jié)構(gòu)，但可以用脈沖電流將其破碎。精心地控制溫度、pH值和鍍池的成份，電沉積的Ni晶粒尺寸可達(dá)10nm。但它在350K時(shí)就發(fā)生反常的晶粒長(zhǎng)大，添加溶質(zhì)并使其偏析在晶界上，以使之產(chǎn)生溶質(zhì)拖拽和Zener粒子打軋效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。例如，添加千分之幾的磷、流或金屬元素足以使納米結(jié)構(gòu)穩(wěn)定至600K。電沉積涂層脈良好的控制晶粒尺寸分布，表現(xiàn)為Hall-Petch強(qiáng)化行為、純Ni的耐蝕性好。這些性能以及可直接涂履的工藝特點(diǎn)，使管材的內(nèi)涂覆，尤其是修復(fù)核蒸汽發(fā)電機(jī)非常方便。這種技術(shù)已經(jīng)作為 EectrosleeveTM工藝商業(yè)化。在這項(xiàng)應(yīng)用中，微合金化的涂層晶粒尺寸約為100nm，材料的拉伸強(qiáng)度約為鍛造Ni的兩倍，延伸率為15%。晶間開裂抗力大為改善。
3.4Al基納米復(fù)合材料
Al基納米復(fù)合材料以其超高強(qiáng)度(可達(dá)到1.6GPa)為人們所關(guān)注。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在非晶基體上彌散分布著納米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土(如Y、Ce)和過渡族金屬(如 Fe、Ni)。通常必須用快速凝固技術(shù)(直接淬火或由初始非晶態(tài)通火)獲得納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。但這只能得到條帶或霧化粉末。納米復(fù)合材料的力學(xué)行為與晶化后的非晶合金相類似，即室溫下超常的高屈服應(yīng)力和加工軟化(導(dǎo)致拉神狀態(tài)下的塑性不穩(wěn)定性)。這類納米材料(或非晶)可以固結(jié)成塊材。例如，在略低于非晶合金的晶化溫度下溫?cái)D。加工過程中也可以完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，晶粒尺寸明顯大干部份非晶的納米復(fù)合材料。典型的Al基體的晶粒尺寸為100～200nm，鑲嵌在基體上的金屬間化合物粒子直徑約50nm。強(qiáng)度為0.8～1GPa，拉伸韌性得到改善。另外，這種材料具有很好的強(qiáng)度與模量的結(jié)合以及疲勞強(qiáng)度。溫?cái)DAl基納米復(fù)合材料已經(jīng)商業(yè)化，注冊(cè)為Gigas TM。霧化的粉末可以固結(jié)成棒材，并加工成小尺寸高強(qiáng)度部件。類似的固結(jié)材料在高溫下表現(xiàn)出很好的超塑性行為：在1s-1的高應(yīng)變速率下，延伸率大于500%。
4.納米材料的前景趨向
經(jīng)過我國(guó)材料技術(shù)人員多年對(duì)納米技術(shù)的研究探索，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室操縱單個(gè)原子，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片、癌癥診斷、光學(xué)新材料和生物分子追蹤4大領(lǐng)域高速發(fā)展?？梢灶A(yù)測(cè)：不久的將來納米金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運(yùn)而生;用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝計(jì)算機(jī)將投入應(yīng)用;分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機(jī)器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來。
近年來還有一些引人注目的發(fā)展趨勢(shì)新動(dòng)向，如：(1)納米組裝體系藍(lán)綠光的研究出現(xiàn)新的苗頭;(2)巨電導(dǎo)的發(fā)現(xiàn);(3)顆粒膜巨磁電阻尚有潛力;(4)納米組裝體系設(shè)計(jì)和制造有新進(jìn)展。
橋梁工程論文3000字左右
寫作思路碳纖維論文3000字：可以根據(jù)現(xiàn)如今中國(guó)橋梁建設(shè)的發(fā)展水平進(jìn)行闡述碳纖維論文3000字，可以從技術(shù)創(chuàng)新體制建設(shè)方面這個(gè)角度出發(fā)進(jìn)行描述，中心要明確等等。
正文：
現(xiàn)如今，碳纖維論文3000字我國(guó)的橋梁建設(shè)事業(yè)飛速發(fā)展，如何利用現(xiàn)有的設(shè)備來滿足人民對(duì)交通便利的需求，成為橋梁建設(shè)所要面對(duì)的主要問題。相信隨著施工施工技術(shù)的發(fā)展、經(jīng)驗(yàn)的積累及計(jì)算軟件的普及，會(huì)出現(xiàn)更多更好的公路橋梁施工方法。
由于我國(guó)仍處于社會(huì)主義初級(jí)階段，我國(guó)橋梁施工單位與其碳纖維論文3000字他一些企業(yè)一樣，工作任務(wù)仍要靠上級(jí)直接下達(dá)命令，所要做的科研項(xiàng)目和技術(shù)改進(jìn)還要靠有關(guān)部門立項(xiàng)撥款才可進(jìn)行后續(xù)工作，而當(dāng)橋梁施工完成后又往往束之高閣，只有一小部分能產(chǎn)生應(yīng)有的可觀效益。自從中國(guó)加入世貿(mào)組織以來，由于受國(guó)際關(guān)系的影響，我國(guó)橋梁建設(shè)行業(yè)與真正的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求還是存在很大的距離。這使得企業(yè)在橋梁施工的技術(shù)創(chuàng)新方面的緊迫感和積極性都大打折扣。
首先，在技術(shù)創(chuàng)新體制建設(shè)方面出現(xiàn)碳纖維論文3000字了緩慢進(jìn)展的局勢(shì)。雖然國(guó)家有關(guān)部門已經(jīng)明令要求大型橋梁施工單位要建立以技術(shù)為中心的一種系統(tǒng)的創(chuàng)新體系，但僅僅有一小部分的企業(yè)響應(yīng)了國(guó)家的號(hào)召，大部分橋梁施工單位仍選擇維持舊有的施工技術(shù)體制，甚至有些企業(yè)僅僅在表面上建立了技術(shù)中心，而實(shí)際上卻沒有按新的體系運(yùn)行。
其次，橋梁施工單位對(duì)技術(shù)創(chuàng)新工作的重視程度還是不夠。由于施工建設(shè)市場(chǎng)的不完善和一些不良的施工風(fēng)氣的影響，許多人認(rèn)為只要能拿下橋梁施工工程就可以把一系列的任務(wù)都能完成，這也就造成了他們重經(jīng)營(yíng)輕技術(shù)問題的產(chǎn)生。
除了以上兩個(gè)方面，施工技術(shù)創(chuàng)新的投入還是不夠。這也就導(dǎo)致了技術(shù)創(chuàng)新的積極性不夠，多數(shù)橋梁施工單位對(duì)于科技的投入量不夠，技術(shù)進(jìn)步速度受到不同程度的影響，造成了產(chǎn)業(yè)升級(jí)相應(yīng)滯緩。
施工人員可以利用強(qiáng)制式來對(duì)混凝土的拌制，需要注意的是拌制時(shí)間一定要達(dá)到施工要求，拌制時(shí)間既不能太長(zhǎng)，也不能太短。因?yàn)閿嚢钑r(shí)間如果過短，那么混凝土的混合將不會(huì)均勻，而攪拌時(shí)間如果過長(zhǎng)，那么將會(huì)破壞混凝土原材料的結(jié)構(gòu)。
同時(shí)，在混凝土攪拌的過程中，一定要嚴(yán)格的控制加水量和外加劑的用量。只有科學(xué)的控制水灰比例，減少混凝土的干縮量。只有把混凝土拌制均勻，才能達(dá)到混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，從而滿足橋梁施工的需要。
良好的混凝土施工技術(shù)不僅能降低混凝土內(nèi)部的溫度，還能減少混凝土的內(nèi)外溫差，這樣會(huì)使由溫度造成的裂縫產(chǎn)生幾率得到降低。施工人員可以利用插入式振動(dòng)器的振實(shí)來進(jìn)行混凝土澆筑的過程，在這個(gè)環(huán)節(jié)，是不允許過振現(xiàn)象所導(dǎo)的混凝土表面粗、細(xì)集料離析而靠近模板的混凝土表面集料集中問題的出現(xiàn)，也要注意不可產(chǎn)生漏振而使混凝土表面產(chǎn)生麻面、蜂窩、孔洞、裂縫等質(zhì)量問題。
在每次地振搗部位振動(dòng)直到混凝土停止下沉不再冒出氣泡、表面呈現(xiàn)平坦泛漿，才可以徐徐提起振動(dòng)器。總之，混凝土的振搗應(yīng)引起施工人員足夠重視，只有混凝土振搗的結(jié)果符合要求，才能使橋梁的施工質(zhì)量得到保證。
裂縫是橋梁施工的主要病害，那么對(duì)于防止裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵在于混凝土的養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓諠{完成后應(yīng)及早進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面處于濕潤(rùn)的狀態(tài)。由于水泥在水化過程中產(chǎn)生很大的熱量，混凝土空心板在澆筑完成后必須在側(cè)模外噴水散熱，以免混凝土由于溫度過高，體積膨脹過大，在冷卻后體積收縮過大產(chǎn)生裂縫。
在橋梁工程的施工期間，預(yù)應(yīng)力的檢查結(jié)果一切正常。但在后期的相鄰標(biāo)段的現(xiàn)澆梁施工時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)梁頂面的高程出現(xiàn)異常，這很可能是由于邊墩頂內(nèi)側(cè)支座脫空造成的。在對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力問題的處理中，橋梁施工單位面臨著巨大的壓力， 橋梁的基礎(chǔ)、橋墩、現(xiàn)澆梁施工的各個(gè)工序都會(huì)造成預(yù)應(yīng)力問題的發(fā)生。
在橋梁可以通車后，氣溫回升會(huì)造成橋梁彎處梁不同程度發(fā)生了支座脫空現(xiàn)象, 使橋面伸縮縫受到嚴(yán)重的損害而使路面無法正常行車。支座脫空的處理方法是十分困難和復(fù)雜的，需要將箱梁整體起頂后進(jìn)行支座位移，同時(shí)要對(duì)墩帽及橋墩進(jìn)行加寬處理，基礎(chǔ)要增加鉆孔樁。匝道被迫封閉，處理時(shí)間長(zhǎng)達(dá)半年。
局部蜂窩問題的產(chǎn)生主要是因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大降低了結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性，其疏松的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度幾乎達(dá)到了最低點(diǎn)。在橋梁的使用過程中，如果發(fā)生局部蜂窩問題，會(huì)導(dǎo)致它所承受能力極大地減少，并且遭受腐蝕而造成重大的損傷的幾率更大，大大地降低了橋梁施工工程的承載力和耐久性。
現(xiàn)如今，我國(guó)的橋梁施工建設(shè)如火如荼，如何利用現(xiàn)有的施工技術(shù)來滿足人民對(duì)交通便利的需求成為橋梁建設(shè)所要解決的主要問題。相信隨著施工技術(shù)的發(fā)展、經(jīng)驗(yàn)的積累，會(huì)出現(xiàn)更多更好的橋梁施工方法，為國(guó)家和人民的財(cái)產(chǎn)安全提供更有效的保障。
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