新材料应用范文

新材料应用范文（精选12篇）

新材料应用 第1篇

1 建筑节能的概念

建筑节能是社会发展的需求, 它有利于缓解能源紧缺问题;建筑节能是环境保护的需求, 它有利于减轻大气污染现状;建筑节能是建筑业进步的需求, 它有利于巩固企业市场地位。

我们这里所说的建筑节能是指在满足人们正常生活, 学习和工作需要的前提下, 在建筑规划设计、建筑材料生产、建筑物施工及使用过程中, 采用新材料、新技术, 合理设计建筑围护结构的热工性能, 提高采暖、制冷, 照明、通风、给排水和管道系统的运行效率, 降低能耗, 合理、科学、有效的利用能源, 从而达到提高建筑舒适性及节约能源的目的。简单来说, 就是用尽量少的能源, 过尽量舒适的日子。

2 新材料在建筑节能中的应用

2.1 节能墙体的应用

我国传统围护结构墙多为无机材料组成, 如砖石砌体、混凝土、水泥砂浆等, 如今为了节能保温的需要, 引入了大量有机保温材料如模塑聚苯乙烯泡沫板、挤塑聚苯乙烯泡沫板、硬泡聚氨酯等, 因为这些有机保温材料的保温性能要比传统墙体材料的保温性能强, 所以有机保温材料在建筑围护结构节能中广泛应用, 形成了一种无机材料与有机材料复合墙体。这样就对施工工艺提出了新的要求。典型的保温墙体, 是有机与无机材料相间复合而成, 而这种墙体除传统的承重、隔声要求外, 还增加了保温隔热的要求。要求无机材料和有机材料组合成一个整体, 在自然环境中能共同作用, 因此对组成墙体的材料性能及施工工艺有了新的要求。

最新发明的新型环保阻燃蜂窝复合墙体材料是利用煤渣、水稻秸秆等废料生产而来, 其是将废料同水泥、粘合剂经过混合搅拌压缩而成, 该种节能砖既减少了废物排放又能实现清洁生产, 同时其具有能耗低、重量轻、所需钢筋水泥量小等优点而具有广阔的发展前景。

防裂性是墙体保温工程要解决的关键技术之一, 因为一旦保温层、抗裂防护层发生开裂, 墙体保温性能就会发生很大改变, 非但满足不了节能要求, 甚至还会危及墙体的安全。影响抗裂的因素很多, 由抹面砂浆与增强网构成的抗裂防护层对整个系统的抗裂性能起着较关键的作用。抹面砂浆的柔韧极限拉伸变形应大于最不利情况下的自身变形 (干缩变形、化学变形、湿度变形、温度变形) 及基层变形之和, 从而保证抗裂防护层抗裂性要求。复合在抹面砂浆中的增强网 (如玻纤网格布) , 一方面能够有效地增加抗裂防护层的拉伸强度, 另一方面由于能有效分散应力, 可以将原本可能产生的较宽裂缝 (有害裂缝) 分散成许多较细裂缝 (无害裂缝) , 从而形成其抗裂作用。表面涂塑材质及涂塑量对玻纤网格布的早期耐碱性具有较重要的意义, 而玻纤品种对长期耐碱性具有决定意义。

2.2 节能门窗的应用

门窗是建筑物内外进行能量交换的主要通道, 因此门窗的节能对整体建筑节能具有很大意义, 建筑门窗的节能除了从提高玻璃和框扇本身的热工性能和尽量使用中空玻璃并保证中空玻璃的密闭性外, 还应该从玻璃和边框接缝以及门窗框扇搭接处的严密程度着手, 因为各搭接处严密才能保证空气流通量的减少。门窗节能从设计、施工、材料等方面应做到门窗安装必须采用预留洞口的施工工艺, 严禁采用边安装边砌口或先安装后砌口;根据门窗不同材质来决定采用焊接、膨胀螺栓等工艺进行门窗固定, 无论采用何种工艺均应保证其安装牢固;设计时应尽量增加其开启缝隙的搭接量从而减少开启缝隙宽度;根据门窗材质选用各种密封条进行密封, 保证外窗的气密性;对金属框门窗在保证足够空间的条件下采用塑料、橡胶等隔热材料进行断桥处理, 断桥的长度及宽度均应保证, 并应保证其在安装配件时不破坏断桥;外门窗四周与墙体连接处缝隙采用聚苯板或聚氨酯等材料嵌填而不得采用水泥砂浆嵌填, 以保证其严密性等。

2.3 节能屋面的应用

通常屋面保温是将容重低、导热系数小, 吸水率低, 有一定强度的保温材料设置在防水层和屋面板之间, 按此种正铺法, 可选择的保温材料很多, 板块状有加气混凝土块、水泥或沥青珍珠岩板、水泥聚苯板、水泥蛭石板, 聚苯乙烯板、各种轻骨料混凝土板等;散料加水泥等胶结料现场浇注的有珍珠岩, 蛭石、陶粒、浮石, 废聚苯粒、炉渣等;采用松散料直接或袋装设置在尖顶屋面下或吊顶上部的有膨胀珍珠岩、玻璃棉、岩棉、废聚苯粒等;现场发泡浇注的有硬质聚氯脂泡沫塑料和粉煤灰、水泥为主料的泡沫混凝土等。反铺法主要将防水层置于保温层以下, 可有效保护防水层, 方便施工检修, 但由于造价较高, 住宅建筑尚未大量使用。

2.4 其他方面的节能应用

现代建筑中主体材料主要为钢筋混凝土结构及钢结构等, 针对钢筋混凝土结构而言提高其强度和耐久性延长建筑物使用寿命则是节能的重要途径。因此新建的绿色建筑应采用高耐久性的高性能混凝土为出发点, 试验证明, 6层以上的钢混结构中受力钢筋使用HRB400级或以上钢筋、混凝土竖向承重结构采用C50或以上等级的混凝土, 建筑物的强度、耐久性及使用寿命可大幅度提高;钢结构由于具备自重轻、高强度、施工取土量少等系列优点, 同时使用钢结构有利于环境保护并且其建筑材料回收率高。因此, 在今后建筑中应广泛采用钢结构而取代原来的钢混结构。

在夏季较热的地区采用建筑遮阳的方式, 同样能达到建筑节能的目的, 而且是一个自然降低能耗的、经济实用且效益又不错的好方法。在设计遮阳时应根据地区的气候特点和房间的使用要求以及窗口所在朝向把遮阳做成永久性或临时性的遮阳装置。永久性的即是在窗口设置各种形式的遮阳板:临时性的即是在窗口设置轻便的布帘、各种金属或塑料百叶等。在永久性遮阳设施中, 按其构件能否活动或拆卸, 又可分为固定式或活动式两种。活动式的遮阳可视一年中季节的变化、一天中时问的变化和天空的阴暗情况, 任意调节遮阳板的角度。在寒冷季节, 为了避免遮挡阳光, 争取日照, 这种遮阳设施灵活性大, 还可以拆除。遮阳措施也可以采用各种热反射玻璃如镀膜玻璃、阳光控制膜、低发射率膜玻璃等, 因此近年来在国内外建筑中普遍采用。

太阳能作为无污染、无止尽能源近年来在建筑物中得到越来越广泛的应用, 总的来讲, 其在建筑节能中的应用主要包括太阳热能应用和光电应用两方面, 本文不再进行详细阐述。

3 结语

随着我国科学技术的飞速发展, 可持续发展战略思想深入人心, 建筑节能技术发展空间广阔, 对新的节能材料的开发与应用势必成为今后研究的焦点, 通过建筑节能新材料应用研究最终达到节省消耗, 节约能源的目的。

摘要：随着我国经济的飞速发展, 能源紧缺问题日益加剧, 可持续发展战略思想深入人心, 这就为建筑节能新材料的发展及应用创造了机会。文章论述了建筑节能概念, 从墙体, 门窗, 屋面及主体材料等几个方面总结了新材料在建筑节能中的应用。

关键词：建筑节能,新材料,可持续发展

参考文献

[1]蔚鹏飞.建筑节能新材料和新技术的应用[J].科技创新导, 2008, (12) :125-125.

[2]刘素平.从不同的角度谈建筑节能[J].建材技术与应用, 2007 (2) :43-44.

新材料在通信领域的应用前景 第2篇

一·光纤通信用新材料——氟化物玻璃

电通信是以电作为信息载体实现的通信，而光通信则是以光作为信息载体而实现的通信。所谓光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信之目的。要使光波成为携带信息的载体，必须对之进行调制，在接收端再把信息从光波中检测出来。光纤通信作为一门技术，其出现，发展的历史至今不过30~40年，但它已经给世界通信的面貌带来了巨大的变化，起深刻而长远的影响恐怕还在后头。我国在光纤通信的高技术领域中已取得一定成功,上海光纤年生产能力可望达到2万公里,“七五”期间光纤通信技术将在上海实现实用化。光纤通信技术诞生于五十年代中期。当时开发的硅酸盐玻璃光纤束至今还在医学和工程上用于照明、传送图象和内窥器。六十年代以后开发了有机聚合物制成的塑料光纤,优良的型号可用于数百米以上的光通信。七十年代开始了石英玻纤的制造,把光通信技术推向成熟阶段。这种纤维,如使用10～30公里间距的。光纤通信有以下特点：

（1)通信容量大、传输距离远；一根光纤的潜在带宽可达20THz。采用这样的带宽，只需一秒钟左右，即可将人类古今中外全部文字资料传送完毕。目前400Gbit/s系统已经投入商业使用。光纤的损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，这比目前任何传输媒质的损耗都低。因此，无中继传输距离可达几

十、甚至上百公里。(2)信号干扰小、保密性能好；(3）抗电磁干扰、传输质量佳，电通信不能解决各种电磁干扰问题，唯有光纤通信不受各种电磁干扰。(4）光纤尺寸小、重量轻，便于铺设和运输；(5）材料来源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜。(6）无辐射，难于窃听，因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。(7)光缆适应性强，寿命长。(8）质地脆，机械强度差。(9）光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。（10）分路、耦合不灵活。(11）光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）(12）有供电困难问题。

利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式．由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，光纤通信中的光波主要是激光，所以又叫做激光－光纤通信。

通信光缆芯的材料根据不同的材质，有以下几种材质： 石英光纤、氟化物玻璃光纤 硫系玻璃光纤 单晶玻璃光纤 多晶光纤 光子晶体光纤 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)塑料光纤 聚苯乙烯塑料光纤 聚碳酸酯塑料光纤和耐热塑料光纤。由此我就详细介绍一下光纤通信用新材料——氟化物玻璃。

科学界普遍认为，卫星技术和光导纤维技术将是新世纪的两大中心技术，而氟化物玻璃将在光导纤维技术中发挥奇特的作用。氟化物光导纤维的出现，大煞了石英光纤昔日的威风。因为在远距离通讯、尤其在海底通讯中，氟化物光导纤维由于其损耗极小，可在数千公里范围内免除一切中继站，无疑，这具有重大的科学和经济意义。

氟化物玻璃除用于远距离通讯外，在医学、国防等领域也将发挥巨大的作用。例如用它制成的测温计，不但能精确地测量高温，还能出色地测量低温，这就使目前常用的石英测温计大为逊色。

用氟化物玻璃制成的呼吸气体分析仪，可用来对处于麻醉状态下的患者所呼出的气体的浓度进行即时分析，以尽可能减少手术中的危险率。更神奇的是，氟化物玻璃还可用来治疗癌症：因为当癌细胞的温度略低于周围正常细胞的温度时，癌细胞就会被破坏。因此，只需找到一种方法，例如采用透红外线的氟化物光导纤维医疗器械，精确地控制周围细胞内部的注入能量，使其温度略高于癌细胞的温度，就能取得治疗癌症的效果。

氟化物玻璃的诞生，犹如在光纤技术世界发现了新大陆，引起了国际科学界的关注。法国稳拿了“氟化物玻璃发明者”的桂冠，并在制造工艺上取得了捷足先登的成就。以氟锆酸盐玻璃为代表的氟化物玻璃以其从紫外到中红外极宽的透光范围,无毒及较好的物理化学性质成为最有希望的超长波段通信光纤材料。

二·光纤陶瓷插芯

2013年7月18日，由石家庄市投资促进局、藁城市人民政府、石家庄经济技术开发区主办的“战略性新材料—通信用陶瓷插芯项目启动仪式”在河北四方通信设备有限公司园区内隆重举行。此举标志着由我省光纤产业领军企业“四方通信”引领建设的新一代信息技术产业光纤产业集群第一个子项目正式落地，为我省加快转型升级、发展战略性新兴产业拉开了序幕。

四方通信承担将上海交通大学科技成果转化为现实生产力的责任，上海交通大学为河北省以光纤产业为“龙头”的新一代信息技术产业的建设与发展提供技术来源和技术支撑。下面详细介绍陶瓷插芯项目基本情况介绍

1、陶瓷插芯简介及用途

光纤陶瓷插芯(英文名称：ceramic ferrule)，光纤连接器插头中精密对中的圆柱体，中心有一微孔，用作固定光纤。光纤连接器是把光纤的两个端面精密地对接起来，使发射光纤输出的光能量最大限度地耦合到接收光纤中。陶瓷插芯是这种光纤连接器的核心部件，它是一种由纳米氧化锆(ZrO2)材 料经一系列配方、加工而成的高精度特种陶瓷元件，其孔径、真圆度误差为0.5靘。所制成 的连接器是可拆卸、分类的光纤活动连接器，使光通道的连接、转换调度更加灵活，可供光 通系统的调试与维护。

光纤陶瓷插芯的主要应用领域之一是光纤活动连接器，光纤活动连接器是实现光纤之间非固定性连接的光无源器件，它具有光纤与光纤、光纤与有源器件、光纤与其它无源器件以及光纤与仪表之间活动连接的功能。光纤活动连接器的核心部件就是光纤陶瓷插芯，陶瓷插芯的品质决定了连接器的插入损耗、回波损耗、重复性、互换性等技术指标的优劣。2 光纤陶瓷插芯的工艺技术

·(1)纳米氧化锆粉体注射成型材料配方和成形工艺技术；(2)内孔直径为0.125mm?、长度为12～15mm的细长微孔成形技术；(3)精度误差为0.1μm的精密陶瓷加工技术；(4)烧结晶粒亚微米化的工艺控制方法；(5)低损耗的光通信部件，其插入损耗≤0.2dB，回波损耗≥40dB。

3、陶瓷插芯项目建设背景

目前，陶瓷插芯后道加工生产分布地区主要在中国、日韩和欧美，其中以中国为最，日韩次之，欧美有部分生产厂商，但产量规模较小。由于发达国家光纤入户工程起步较早，市场空间较小。2010年日本的陶瓷插芯生产厂商还占据较大市场份额，而近两年所占比例呈逐年下降趋势，目前仅占全球市场份额的15%左右。

2010年全球主要陶瓷插芯厂家月产量总和在3000万支/月左右，2012年超过6000万支/月，两年时间产量翻一倍，而这一轮扩张的主力军来自中国。

导致陶瓷插芯在国内市场一直处于热销状态的原因主要表现在两个方面：一方面是国家三网融合、4G牌照发放、住建部与工信部共同颁发的《住宅区和住宅建筑内光纤到户施工及验收规范》出台、国务院关于印发“宽带中国”战略及实施方案的通知、国务院印发《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》、智慧城市建设等系列利好政策的出台，连接器市场的需求量将逐步扩大;另一方面受到整个行业插芯产能的限制，导致供应量紧张。

作为光纤产业集群的第一个子项目，陶瓷插芯项目具有其独特的优势： 陶瓷插芯项目具有新一代信息技术、战略性新材料，两个属性是填补国内空白和实现“无中生有”的重大战略性新兴产业项目。三`硅光子芯片

传统光通信模块是将三五族半导体芯片、高速电路硅芯片、被动光学组件及光纤封装而成，其中成本主要来自三五族半导体芯片及系统封装。虽然其传输速度可达40Gbit/s以上，但比起用电缆传输而言，价格却相对昂贵许多，因此近几年来，高速硅光电(Silicon Photonic)组件变成一项相当热门的研究题材，主要研究动机是想藉由芯片量产技术降低芯片生产成本、提升良率，另一方面，经由缩小硅光电、光学组件的尺寸，进一步和后端电路整合在一起，降低封装成本。

现阶段硅光电技术应用于光连结大致可分为三大领域——主动式光缆(Active Optical Cable)、热插入光电传收模块(Plug-in Optical Transceiver Module)及芯片内链接(On-chip Optical Interconnect)。

主动式光缆的研发以Luxtera为代表，其于数个光纤的两侧封装硅光电传收芯片，首先在芯片上直接制作被动光纤耦合器、高速硅光学调制器、硅锗光侦器、驱动电路及转阻放大器，最后再将光纤及电射晶粒组装于芯片上。其双向传输速度为40Gbit/s、传输长度4,000公尺，并可将速度提升至112Gbit/s。由于光纤已和芯片封装在一起，可免去在使用上光学对准的问题，然而每条光缆的成本价格相对较高。

另一做法是将硅光电传收芯片直接组装至硬件电路板上，然后藉由一热插入装置和光纤光缆连接。此概念和英特尔发展的Lightpeak技术架构相同，也是目前英特尔硅光子研究团队未来可能的发展方向。基本上，该做法和主动式光缆唯一的差别在于，硅光电传收芯片整合在硬件信号传输端上而不在光缆上。

此外，为倡议在芯片内部传输比特率的提升，IBM也提出光子芯片光互连系统，但由于硅元素本身材料特性，导致开发光源时会有较低的发光效率，虽然已有学术文章致力探讨硅奈米结构量子局限效应，而有四个数量级提升的发光效率，但目前而言，距离成为具商业化阶段的产品仍有相当的努力空间。因此，在硅光子领域的光源开发有一部分是利用三五族半导体激光二极管直接整合硅光电组件进而形成混成激光(Hybrid Laser)的技术。多核CPU内联机应用

硅光电技术于光连结最高极致的应用是在多核心中央处理器(CPU)芯片的内联机系统。一般来说，如果单一信道数据传输量达到10Gbit/s以上，金属导线的信号传输质量就会严重下降，其主要的原因为高频信号随着传输距离急遽衰减、高频信号的电磁干扰以及信号的损耗使芯片的温度增高。

利用光连结取代电连结可有效解决高速芯片传输信息量的限制。随着积体光学技术的发展，光学组件的整合性已不输给电子组件。以硅线波导为例，其高度及宽度约在数百奈米大小左右，可弯曲半径也在10微米(μm)以内，再加上愈趋成熟的光信号处理技术(如分光、多任务及光切换等)，许多原先必须仰赖芯片运算的功能也可由光积电路取代。

该领域的研究以IBM、惠普(HP)及甲骨文(Oracle)的投入最多。图4是IBM所提出的硅光子芯片光互连系统，其中光链接层可利用三维(3D)垂直整合技术加入至多核心运算层，形成一所谓“超级芯片”架构。IBM目前已开发标准90奈米制程的初步硅光连结层，该光链接层上有被动光纤耦合器、多任务器、解多任务器、高速硅光学调制器、硅锗光侦器、驱动电路及转阻放大器，藉由多波长分工概念，每个硅波导数据传输量可达25Gbit/s，但如何整合光源、降低组件消耗功率仍是一大挑战。

调制器带宽达40GHz 高速通讯/全光计算近了

此外，2004年，英特尔整合金属氧化半导体电容(Metal-oxide-semiconductor Capacitor)与硅基光波导结构，成功制作出硅基全光快速相位调制器(High-speed Optical Phase Modulator)，并且将该相位调制器用于硅基马赫曾德调制器(Mach-Zehnder Interferometer)，其3dB调制带宽可达1GHz，当时的研究成果发表于国际期刊《Nature》。当顺向偏压施加于组件时，这时在闸极的氧化层(Gate Oxide)会出现电荷累积的现象，由于硅材料拥有折射率随载子浓度变化的特性，这些在氧化层与硅基波导接口的电荷浓度会改变硅基光波导的折射率，进一步影响光相位特性。因此，透过该物理特性，将此用于马赫曾德调制器，适当的调整电压大小与波导长度，便可轻易的调整光场相位的变化，即控制输出光场建设性或破坏性的干涉，以达到光信号的调制。

建筑防水新材料的实际应用 第3篇

【关键词】建筑工程；新型防水材料；防水工程

建筑工程的防水功能关系到建筑物的使用价值、卫生条件等，对人们日常的生产活动、生活质量产生了重要的影响。随着现代社会人们生活条件的不断提高，人们越来越重视自己的生活质量，对建筑防水的要求也越来越高。在建筑防水工程中，对于防水材料的选择及应用，都将直接影响整个建筑的质量安全，是保障建筑免受水危害的重要工程，下面本文就针对建筑工程中防水材料的选择及应用进行简要分析。

1.建筑工程中常见的防水新材料

建筑工程中防水材料的好坏对影响防水工程的重要因素，故此建筑中应该对防水材料有深入的了解才行，以下介绍在防水工程中新的防水材料，从防水材料上来提高建筑防水工程的质量。

1.1防水卷材

防水卷材主要分为高聚物质改性的沥青卷材以及合成高分子的防水卷材等等。在实际工程应用过程中，主要以前者为主，高聚物质的沥青卷材可以有效改善沥青耐高温的功能，增强低温弹性，扩大卷材应用的温度范围，提高沥青的延展度以及卷材的抗老化能力，大大提高了卷材的使用时间[1]。并且高分子合成材料就是以合成橡胶、合成树脂为主要物质，并加入其它的辅助材料而配制的单，比起常用的防水材料显得较为新型。高分子合成材料常温下是粘稠状液体，当涂刷在基层表面后，会因为发生化学反应而形成坚韧的防水膜，从而在建筑中起到防水、防潮的作用[2]。

1.2防水涂料

防水涂料一般都是可流动的粘稠液体，在现场涂刷以后会固化形成没有接缝的防水层，和防水卷材相比，其防水性能更好，黏度更高，且便于维修。现阶段，新型的防水涂料主要有：①聚合物—水泥防水涂料，这是一种挥发固化类型的涂料，分为Ⅰ型和Ⅱ型两种，其中Ⅰ型主要成分是聚合物的乳液，假如些许无机活性粉料，然后固化会形成一层薄薄的柔性涂膜。Ⅱ型的主要成分是无机活性粉料，加入适量的聚合物乳液涂料，凝固以后会形成弹性的水泥涂膜[3]。②丙烯酸酯类防水涂料，比较适合迎水面防水，其具有良好的耐候性，适合用在外露的部位。③聚氨酯防水涂料，这是一种固化类型的涂料，在凝固以后，形成的涂膜强度较高、弹性和粘结的密封性都比较好，延伸率很大，但是在选用时要注意使用无毒的溶剂，并且要严格控制用量。除此之外，还存在无机型防水涂料等，新型的防水涂料能够广泛用在地下防水工程、屋面防水层以及墙面防水中，也可充当防水工程的维修使用材料。

2.建筑防水材料的选择及应用

2.1建筑防水材料的选择

在建筑工程中防水材料是保证建筑不受水侵扰的物质基础，是衡量建筑防水质量的重要因素。故此，建筑防水工程中防水材料的好坏将直接影响防水工程的治疗，只有选择正确的防水材料才能使建筑的防水工程得到事半功倍的效果。下面就介绍建筑工程中防水材料的选择：

2.1.1建筑工程中屋面防水材料的选择

在建筑中对于屋面的防水施工，应该将屋面会受到的力学、物理、化学等综合性因素进行分析，然后再选择适合屋面施工的防水材料。因为屋面会受大气、热胀冷缩、冻融交替、干湿变化、阳光、紫外线等的作用影响，所以在屋面的防水工程中应该选择抗老化性能好，并具有延伸性和耐热度高的防水材料，故此，对于建筑中屋面的防水工程我们可选择沥青油毡、聚脂胎改性沥青卷材、三元乙丙片材等防水材料。

2.1.2建筑中地下防水材料的选择

在建筑的地下工程中，对于防水材料的选择，应该考虑到地下工程施工的环境因素，故此可以选用具有抗渗能力高、耐霉烂、耐腐蚀性、寿命长的柔性防水材料，可使用高分子防水基材的防水材料，如聚氨醋、硅橡胶防水涂料等[4]。

2.1.3卫生间防水材料的选择

在建筑防水工程中，对于卫生间防水材料的选择，由于卫生间面积小，折角也多，因此防水材料应该满足卫生间管道铺设和不渗水性的无接缝整体涂膜，使卫生间的防水工程既不仅影响空间面积，也能起到很好的防水防渗效果。

2.2建筑防水材料的应用

2.2.1防水施工技术之分格缝的设置

在建筑防水工程中，选好了防水材料就是进行防水施工了，防水施工技术中分格缝的设置技术，也就是在屋面板的支撑端设置分格缝，这是为了防止屋面转折处、防水层以及突出屋面的交接处，因水层温差、砼干缩结构变形等原因造成的防水层裂缝，将其集中在分格缝中，避免板面开裂[5]。在防水施工技术中，防水层应选择在5℃以上施工，防水施工技术中也应将分格缝间距设置在适宜位置，如果大于6米时可在中部设一"v" 形分格缝，分格缝的深度也要贯穿整个防水层。如果分格缝要同时用作排气道，可以适当加宽分格缝，专门设计排气孔出气；在建筑屋面选用沥青、油毡或者石油材料充当防水层时，把分格缝的宽度设置为（200-300）毫米较合适，并且在分格缝中填满油膏，再用沥青胶单边进行点贴。这样才能达到防水的目的。

2.2.2防水施工技术之屋面找平层

在建筑工程的防水施工技术中，对于屋面防水应采用建筑找坡与结构找坡结合的做法。在结构层上以1：6的水泥炉渣和水泥膨胀砼石来找坡，以25毫米厚的1：2.5 水泥砂浆找平层；建筑找坡时，要找准泛水坡度以及流水方向，并将最高点和泄水口间用鱼线拉直，浇砌时也要用滚筒、尺方滚等压赶使其密实，这样才能达到防水的目的。其次，在选用刚性防水材料时，注意严格检查材料的质量，水泥不能低于32.5级别的硅酸盐水泥，也能够采用矿渣硅酸盐材质的水泥。同时应该选用中砂，其含沙量不能大于3%，泥土的含量应低于1%，选用卵石，其粒径应保持在（5-40）mm左右。在使用掺合料时，需要明确其等级，使之符合要求。

2.2.3屋面隔离层中新型防水材料的应用

建筑中防水工程的施工讲求因地制宜、取长补短的原则，故此在屋面隔离层的防水施工中，可以将屋面上防水层放在找平层与刚性层之间，这样不仅使防水层起到隔离层的作用，也可以避免防水层老化。比如：在建设水立方、鸟巢等一些特殊的建筑物时，就需要用到高聚物质改性的沥青卷材、聚合物—水泥防水涂料等新型防水材料。在对这些建筑物屋面隔离层施工中，要先在涂刮基层处理剂，等干燥不粘手后才能铺贴防水卷材，防水卷材也应该按照水流方向来搭接，当防水卷材铺妥之后，要立即全面压实，对于垂直部位也应用橡胶榔头敲实，提高建筑防水工程的质量。其次，当把卷材搭接粘结压密实以后，掀开搭接部位，用油漆刷把搭接处的粘结剂均匀地涂刷后，然后掀开两个接头间的粘接面，当涂后表面干燥，用手摸不会感到粘时，立即进行黏合，然后再用榔头敲实，以避免出现开缝漏水的不良情形[6]。最后，在进行防水层施工时，适合把温度选择在5度以上，防水工程属于建筑施工中的隐蔽工程，能够有效保证工程质量，现阶段的防水材料虽然有了很大程度的改进，但是仍旧不能满足工程发展的需求。

3.结束语

总之，在建筑工程中，防水材料的选择和应用都将直接影响整个建筑工程的质量安全，因此应该在建筑中加强对防水材料的重视，降低建筑工程中防水施工的安全隐患，提高防水工程的质量。总之，在社会发展之下应抓紧提高建筑中防水工程的质量，不断改进创新防水材料和施工技术，从而保证防水工程的质量，满足建筑工程的建设要求。 [科]

【参考文献】

[1]吴德标.建筑工程中新技术及新材料的应用[J].中国新技术新产品，2010，4（22）：436-437.

[2]谢赞辉.建筑防水工程中使用材料的选择[J].广东建材，2010，5（07）：358-359.

[3]王广臣.浅析建筑防水材料的应用及其施工技术[J].民营科技，2011，5（06）：302-303.

[4]段俊生.浅析建筑防水工程中常用材料及施工技术[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010，3（05）：128-129.

[5]刘金周，徐昱峰，葛元峰等.建筑防水工程中常用材料及相关施工技术[J].科技致富向导，2010，4（26）：568-569.

车用新材料及其应用进展 第4篇

汽车工业经历了100多年的发展历史, 已经从最初的简单代步工具演变成集当代科技精华于一身的高科技产物。越来越多的新材料及新工艺的出现, 使汽车的轻质化、低成本、智能化水平越来越高, 因此材料与技术的发展对汽车工业的进步有着不可磨灭的贡献。汽车材料是汽车品质的基础, 而汽车技术的发展在很大程度上依托于汽车材料的发展, 为此要研制更经济、更能够适应各种环境的汽车, 科技含量高的合成材料必不可少。

车用新材料概述

汽车材料的发展是汽车技术发展的重要方面。在研制更经济、更安全和更轻便的汽车中, 材料是汽车质量保障的基础是关键的一环。随着科学技术的飞速发展, 现代汽车制造材料的构成发生了很大的变化, 高密度材料比例下降, 低密度材料大幅增长。从20世纪90年代开始, 汽车材料向轻量化、节省资源、高性能和高功能方向发展。铝合金、镁合金、塑料和纳米材料等在汽车领域的应用, 对汽车的发展产生了重大的影响。

1. 钢铁材料

汽车用钢主要分为两大类, 一类是车身构件用钢板, 另一类是传动系统零部件用特殊钢棒材。汽车用钢主要包括高强度钢板材料、结构用钢、不锈钢、高强度铸铁材料、铁基粉末冶金材料以及粉末冶金材料。

汽车钢板在向高强度、超深冲、涂镀层发展的过程中, 最具发展潜力的是高强度IF钢、双相钢DP、相变诱导塑性TRIP钢等, 这些材料具有高强度、高塑性、可成形、可焊接及抗冲击的优点。高强度钢是汽车钢铁材料今后的主要发展方向之一。目前汽车使用的高强度钢主要为板材与管材, 取代普钢、铸铁, 用于车身零件和其他结构件。采用液压成形生产的高强度钢构件越来越多, 如发动机托架、散热器支架、仪表板横梁、座椅骨架以及轻型车后桥壳和车架等。高强度钢已成为颇具竞争力的汽车轻量化材料, 在抗碰撞性能、耐蚀性能和成本方面较其他材料具有较大的优势。

2. 非铁金属材料

非铁合金在汽车上应用的快速增长是汽车材料发展的大趋势。

(1) 铝合金铝合金是汽车上应用最早最广的轻金属。铝合金铸件主要应用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、空压机连杆、传动器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、把手及罩盖壳体类零件等。变形铝合金指铝合金板带材、挤压型材和锻造材, 在汽车上主要用于车身面板、车身骨架、发动机散热器、空调冷凝器、蒸发器、车轮、装饰件和悬架系统零件等。铝基复合材料, 在连杆、活塞、气缸体内孔、制动盘、制动钳和传动轴管等零件上的试验或使用显示出了卓越的性能。

(2) 镁合金镁比铝同体积重量轻约1/3, 使用镁合金有利于汽车轻量化的节能和减排。镁合金大部分以压铸件的形式在汽车上应用。镁压铸件的生产效率比铝高30%!50%。镁铸件在汽车使用最早的实例是车轮轮辋, 目前已大批量应用镁的主要是车身和底盘零件, 如仪表盘骨架与横梁、座椅骨架、转向盘、进气歧管, 以及各种支架、罩盖等。镁在汽车中应用的下一目标是发动机等动力系统零件。

(3) 钛合金用α+β系钛合金制造的发动机连杆, 强度相当于45调质钢的水平, 而重量可以降低30%;β系钛合金 (Ti-13V-11Cr-3Al等) 经强冷加工和时效处理, 强度可达2000MPa, 可用来制造悬架弹簧、气门弹簧和气门等。与抗拉强度为2100MPa的高强度钢相比, 钛弹簧可降重20%。日本汽车上的钛合金主要用于以下部件:发动机的气阀、连杆和曲轴, 排气管, 悬簧, 消声器, 车体和紧固件等, 可达到减重、防腐蚀和提高燃烧效率等目的。其中, 使用钛制造的排气系统 (排气管和消声器) 和悬挂弹簧可为设计者提供两种最大减轻重量的方法, 而钛气阀使用相对广泛, 主要是因为加工方法简单, 成本低廉。

(4) 泡沫金属泡沫塑料是一种多孔轻质材料, 具有密度低、比模量和比强度高等优点, 具有减振和吸能的特性。常用作结构泡沫基材的有聚氨酯、环氧树脂、尼龙和玻璃纤维复合材料等。目前结构泡沫材料被当作加强内衬, 广泛用于轿车车架中的某些关键部位, 如低速碰撞下前保险杠缓冲泡沫材料。

3. 复合材料

汽车上使用复合材料的零件主要有仪表板、门护板、顶盖内护板、地毯、座椅及包裹架护板, 它们基本上是由表皮、隔音减振部分和骨架部分组成。这类零件除满足一定的使用功能外, 能使人感到舒适美观。复合材料生产工艺简单、成本低廉、适用性强而且发展比较迅速, 将是汽车内饰材料的主要发展方向。汽车用复合材料有汽车橡胶制品、塑料、工程塑料、玻璃纤维、碳纤维以及内饰材料。

(1) 橡胶橡胶工业是汽车工业的重要配套产业, 汽车工业也是橡胶制品的主要市场。一辆汽车除了钢材之外, 还使用了许多橡胶制品, 约占汽车总成本6%左右。全球每年消耗生胶量的70%以上用于汽车行业, 其中60%用于轮胎, 40%用于非轮胎橡胶制品, 即汽车橡胶制品, 包括各种胶管、传动带 (V带、同步带) 、密封制品 (油封、密封条、垫圈等) 、减振橡胶及安全制品等多种橡胶配件。每辆汽车需要的橡胶配件100～200种, 数量200!500个。近年来, 特种橡胶如氟橡胶 (FKM) 在汽车上的推广应用, 使其成为汽车用特种橡胶中用量增长最快的胶种之一。在汽车工业中, FKM主要用于发动机阀杆密封、气缸套密封、离合器密封、燃油泵密封及燃油胶管内层胶等。氢化丁腈橡胶 (HNBR) 耐热、耐油性能优异, 并耐老化及耐多种介质, 是丁腈橡胶 (NBR) 的换代产品, 目前在高性能汽车配件中应用日益广泛, 主要用于汽车同步带底胶、高性能V带底胶、汽车各种胶管内层胶、接触燃油的密封件等。丙烯酸酯橡胶 (ACM) 价格较为适中, 耐热油和热氧老化性能优良, 近年来成为汽车工业着重开发推广的一种密封材料, 主要用于耐高温油封、减振部件和液压胶管。TPE在汽车上的最大用途是密封条。

(2) 塑料塑料由于重量轻、耐腐蚀、易加工, 一直被汽车工程界所重视。塑料主要应用于汽车衬套、装饰件及车身某些部件上。汽车用塑料的主要类型包括通用工程塑料、塑料合金和增强塑料。塑料在汽车中用于仪表板、车门内板、顶棚、副仪表板、杂物箱盖、座椅及各类护板等内装件, 而后逐渐向外装件、结构件和功能件扩展, 如车身外板、后阻流板、保险杠、车轮罩、前后翼子板、举升门, 以及油箱、散热器水室、风扇叶片、发动机进气管和气门室罩盖等。

(3) 工程塑料工程塑料尤其是高性能工程塑料具有良好的力学性能, 耐热、耐腐蚀、寿命长、可靠性好, 越来越广泛地用于汽车工业, 前景非常看好。

(4) 玻璃钢玻璃钢具有很多优点, 广泛用于保险杠、车顶盖、导流板、遮阳罩、电瓶托架、挡泥板、前脸部件、裙边部件及车身壳体等, 玻璃纤维的应用有进一步扩大的趋势。

(5) 改性PP材料车身非金属材料中, 目前使用最多的是改性PP系列材料。使用部件包括仪表板、车门护板、装饰面板等大型内饰部件和保险杠、水箱面罩、挡泥板等外装部件。以改性PP为主的聚烯烃材料占车用塑料使用量的50%以上。

(6) ABS类材料ABS的品种多, 表面处理效果好, 价格低, 因此在车身材料中一直很受欢迎。

(7) SMC等玻纤增强材料SMC综合性能远超过其他工程塑料, 并且是可以在线喷漆的材料, 在商用车车身开发中一直占有重要的位置。

4. 陶瓷新材料

工程陶瓷目前有氮化硅 (Si3N4) 、碳化硅 (SiC) 、硅化钨 (WSi2) 、二氧化锆 (Zr O2) 、三氧化二铝 (A12O3) 等。工程陶瓷主要应用在发动机上。工程陶瓷不是不堪一击的普通陶瓷, 它具有良好的综合性能, 因此用它代替金属材料能大幅度提高热机效率, 降低能源消耗, 从而达到汽车轻量化效果。目前, 工程陶瓷已用于制造发动机和热交换器零件。

特种陶瓷具有各种优异、独特的性能, 应用在汽车上, 对减轻车辆自身质量、提高发动机热效率、降低油耗、减少排气污染、提高易损件寿命以及完善汽车智能性功能都具有积极意义。车用陶瓷已引起工程材料科学领域的关注, 主要应用为陶瓷发动机、热敏陶瓷传感器、车用催化净化器的陶瓷载体、尾气净化蜂窝陶瓷材料载体、柴油车排气净化陶瓷蜂窝过滤器和陶瓷汽车制动器刹车片以及车用陶瓷轴承等, 车用陶瓷新材料的研究和开发应用前景广阔。

汽车上使用的智能陶瓷产品, 包括功能材料、驱动系统与反馈系统相结合的智能材料系统或结构。由于其综合性功能的发挥, 可使汽车产品在行驶时感知与响应外界环境的变化, 使汽车产品拥有自检、自测、自诊断、自修复和自适应等诸多性能。

5. 纳米材料

汽车工业应用纳米材料和技术的范围很广, 从内部到外部, 从发动机到轮胎, 从结构件到装饰件, 从照明到防护漆, 涉及到的纳米材料超过100种。GM、丰田汽车等都在积极地研发用于汽车车身和车架的纳米材料。这些纳米材料由于轻且强度高, 作为车身和车架材料, 不仅能提高强度, 而且能够减轻汽车的重量。

日本大发汽车公司在确保车用发动机后处理装置尾气催化转化器的高效净化性能的同时, 采用纳米技术使贵金属催化剂的使用量与原来相比减少了70%。这种车用汽油机用新型催化剂由于采用纳米材料, 具有“自再生”的功能, 所以又称为智能催化剂, 并且应用在超低排放车 (ULEV) 及2002年日本市场销售的微型轿车上。

6. 其他新材料

(1) 生态塑料丰田公司最新研发的生态塑料, 已经使用在防擦板、汽车顶棚、座位衬垫及其他汽车内饰上。

(2) 新型氟材料大金工业株式会社开发出一种新型氟材料。该材料有弯曲、扭曲等可动材料需要的柔软性, 同时对汽车燃料中含有的碳氢 (HC) 等具有低渗透性, 主要用于汽车燃料软管中的橡胶。与该公司生产的氟氯橡胶相比, 该产品可将汽车燃料的渗透量降低约1/20。

(3) 玻璃随着汽车安全性的提高, 除了使用钢化玻璃和防止飞散的夹层玻璃外, 还给汽车部件赋予了新的功能。比如:下雨天, 所附着的水滴形状均匀且具很高滑落性的不粘水玻璃;夏天车内温度升高, 可切断红外线照射的IR玻璃;防晒和防止内饰材料老化的可切断紫外线的UV玻璃。尤其是在雨天, 为了确保良好的视野, 不仅给车门后视镜赋予了憎水性能和亲水性能, 而且还给车门玻璃赋予了憎水性能。由于考虑到材料的可回收性, 采用了无铅层, 在夹层玻璃的中间膜处采用可回收再利用的新技术。

国内外汽车用新材料研究现状

1.国外汽车用新材料研究现状

20世纪90年代, 国外汽车节能环保的热塑性弹性体 (TPE) 材料用量增长很快, 一些原来用氯丁橡胶 (CR) 、三元乙丙橡胶 (EPDM) 制造的橡胶部件已经或正在改用TPE制造。

国外汽车内装件的塑料化已基本实现, 今后的重点发展方向是开发结构件、功能件、外装件用的高性能树脂材料, 增强塑料复合材料、塑料共混物与塑料合金, 同时对废旧塑料回收再生予以高度重视, 并逐步将其发展成为一个新兴产业。从品种上看, 聚烯烃材料密度小、性能好且成本低, 最近有把汽车内饰和外装材料统一到聚烯烃材料的趋势, 因此其用量会有较大的增长。

2.国内汽车用新材料研究现状

我国汽车工业正飞速发展, 汽车零部件国产化进程也在积极推进中, 采用TPU配件可有效减小车身质量, 提高汽车性能, TPU在汽车工业领域的发展不可低估。

目前我国汽车材料体系已初步形成, 技术含量高的新产品发展开始加速;汽车用高性能钢板、塑料对进口的依赖程度逐年下降;铝合金 (除板材外) 及其成形技术基本上能满足当前汽车工业需求;镁合金的开发及应用已有一个良好的开端, 汽车镁铸件的生产具有一定的规模。

近年来, 国内在汽车用高强度钢的开发与应用方面取得较大进展。国内各大钢铁公司纷纷将汽车用钢, 尤其是高强度钢作为优先发展的重点方向, 并投入了较大的资金和力量, 发展汽车工业所需的新产品。

汽车用新材料的应用

1.碳纤维材料在汽车上的应用

碳纤维 (CF) 是纤维状的碳素材料, wc90%。它是在高温状态下, 利用各种有机纤维在惰性气体中碳化而制成, 具有优异的力学性能。特别是在2000℃以上高温惰性环境中, 是惟一强度不下降的物质。碳纤维和碳纤维增强复合材料 (CFRP) 作为21世纪的新材料, 凭其高强度、高弹性模量及低密度性能, 在汽车上迅速得到广泛的应用, 无论是车身板件、发动机舱内集气箱, 还是车室内门板或饰板等, 都可以看到碳纤维的出现。

2.纳米材料在汽车尾气净化中的应用

纳米材料制造汽车尾气净化催化器比传统催化器更能提高催化效率, 减少贵金属消耗, 降低生产成本;将纳米稀土、纳米贱金属和纳米贵金属三种催化剂按一定的比例混合并适当加入添加剂制成汽车尾气净化催化剂, 可以达到优势互补, 制造出新型汽车尾气净化催化器。

3.泡沫金属在汽车中的应用

欧洲共同体已将泡沫金属在汽车上的应用列入光明欧洲计划之中。国外研究表明, 在汽车生产中约有20%的车身部件可采用泡沫铝制造, 一辆中型轿车用三明治板技术 (AFS) 板材制造零件可减重27.2kg左右, 同时可使其结构系统简化, 零部件数量至少减少1/3, 自重减小lkg, 燃油效率可提高0.01L/km。

结语

新材料应用 第5篇

纳米材料在化工产业中的应用

摘要:纳米材料是处于原子簇与宏观物体交界过渡区的一种系统,具有独特的物理性质和化学性质。纳米材料的发展在物理、化学、生物、医药和材料等领域带来了新机遇,在化工产业也得到了一些应用。本文主要介绍了纳米材料的制备方法,然后对它在催化、过滤分离、涂料和精细化工四方面的应用进行了浅析。

关键词:纳米材料 化工产业

纳米材料又称为超细微粒、超细粉末。因为其具有既不同于块体材料,也不同于原子的结构,其晶粒的分界面处于既非长程有序、又非短程有序的高度无序状态,因此纳米材料具有表面效应、体积效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等一系列特殊的物理性质和化学性质[1]。80年代初纳米材料概念形成后,纳米材料引起了物理学家、化学学家和材料学家越来越多的兴趣与重视。由于其表现出独特的光、电、磁、热、力学、机械等性能,纳米技术已经快速的渗透到各个领域中去。近年来,纳米材料在化工产业中也得到了一定应用,并表现出了它应有的独特魅力。本文首先介绍了纳米材料的制备方法,然后在文章最后分析了其在催化、过滤分离、涂料与精细化工四方面的应用。

1纳米材料的制备

纳米材料的制备方法主要包括物理方法和化学方法。物理方法由于制备的颗粒档次不高,因此化工产业主要采用化学方法进行制备。化学方法主要包括化学共沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、微乳液法、喷雾热解法、冲击波合成法等。下面对其中的一些制备方法进行一下简单介绍。

1.1化学共沉淀法

化学沉淀法是指在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中加入适当沉淀剂,将金属离子均匀沉淀或结晶出来,再经过滤、洗涤、干燥、煅烧和热分解等工艺而得到纳米材料的方法。

以ZnFe2O4的合成为例,其反应过程可用下式表示:

产生共沉淀 Fe(NO3)3+Zn(NO3)2+5NaOH=Fe(OH)3+Zn(OH)2+5NaNO3

煅烧时的故乡反应 2Fe(OH)3+Zn(OH)2=ZnFe2O4+4 H2O

1.2溶胶—凝胶法

溶胶—凝胶法是将金属醇盐或者无机盐经过水解而直接形成溶胶,或者经过解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶化,然后使凝胶干燥、煅烧以去除有机成分,最后合成纳米材料的方法。

1.3水热法

水热法是以水为溶剂,在较高温度和压力下(100℃、105Pa以上),在一个密闭压力容器内进行反应而制备纳米材料的方法,它制备的纳米材料具有粒径小、粒度均匀、不需要高温煅烧预处理和可实现多价离子掺杂等优点。

2纳米材料在化工产业中的应用

2.1纳米材料在催化方面的应用

催化剂在化工产业生产中可以有效控制反应时间、提高反应效率和速度。但传统的催化剂催化效率比较低,不仅造成原料浪费、难以提高经济效益,而且对环境也造成了很大程度的污染。

纳米材料由于表面活性中心多,其多孔的结构成为它作为催化剂的必要条件,它可以在很大程度上提高反应速度和效率,降低反应温度和条件,甚至使原先不能进行的反应也得以

实现。纳米材料作为催化剂在反应速度上比传统的催化剂提高了10到15倍。纳米材料作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,每一个半导体颗粒可以看成一个分散在溶液里的短路的微型电池。用一定能量的光照射半导体时,半导体吸光形成电子—空穴对。然后在外加电场的作用下,电子—空穴对分离,分别迁移到颗粒不同的表面位置,与溶液中相似的成分进行氧化与还原反应。半导体光催化剂一般可以有效降解水中的有机污染物。比如氧化钛不仅有着较高的光催化活性,而且耐酸碱腐蚀、对光稳定、无毒、成本低、易制备等特点。用纳米材料作为化学产业生产中的催化剂是未来催化科研不可忽视的课题。

2.2纳米材料在过滤分离方面的应用

纳米材料过滤分离技术主要应用在水和空气的纯化、药物和酶的提纯、油水分离等方面。虽然氧分子与氮分子大小差距仅0.02nm,但利用纳米材料进行纯氧的生产无需深冷工艺,可以直接从氧分子中去除氮[2]。除此之外,纳米多孔材料实现了除重金属等环境治理方面的应用,碳纳米管制成的分离膜实现了高速低压气体的分离。

2.3纳米材料在涂料方面的应用

由于纳米材料表面和结构的特殊性,具有强度高、耐磨耗、透明和导电等特点。在传统涂料中加入纳米材料,可以实现传统涂料功能的改性,比如在卫生用品上实现杀菌保洁作用、在标牌上可以实现储存太阳能的目的、在玻璃等建材产品上实现减少光的透射与热传递、在汽车装饰喷涂业上使汽车的金属闪光面漆涂层产生神秘的色彩效果。具有半导体性质的纳米氧化物材料由于在室温下具有比传统氧化物较高的导电性,从而起到良好的静电屏蔽作用。而纳米SiO2可以使涂料抗紫外线辐射、抗老化、提高光洁度和强度。

2.4纳米材料在精细化工方面的应用

精细化工是一个数量繁多、用途广泛的工业领域。纳米材料由于其优越的性能也注定在精细化工方面得到广泛的应用。比如在橡胶中加入纳米SiO2可以提高抗紫外辐射能力,加入纳米SiO2和Al2O3可以提高耐磨性、介电性与弹性。在塑料中加入纳米材料可以提高强度、韧性,从而提高塑料的致密性与防水性。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的纳米SiO2可以提高有机玻璃的抗紫外、抗老化的目的,而加入纳米Al2O3可以提高有机玻璃的高温冲击韧性,而且不会影响其透明性。

3结语

21世纪将是纳米技术的时代,是21世纪最前沿、最重要的科学。随着纳米材料制备、改性技术的不断创新,纳米材料在化工产业生产中得到了越来越广泛的应用。本文主要介绍了纳米材料化学沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法等化学制备方法,并对纳米材料在催化、过滤分离、涂料、精细化工等化工产业方面的应用进行了浅析。纳米材料的应用前景无可限量,必将对人类社会产生深远的影响。

参考文献

新材料应用 第6篇

关键词：建筑工程；新材料；新技术

现阶段，我们正处于社会经济、科学技术的高速发展时期，在建筑施工领域，各个建筑企业的竞争逐渐加大。若施工企业想要在市场中生存，谋求长远性发展，需提升施工质量，依靠科学技术创新，提升企业整体实力，確保施工技术、施工材料与施工设备，和国际同步，能偶领先于其他建筑企业。同时，随着城市化发展步伐逐渐加快，建筑节能是社会各界的重点研究课题，而降低建筑能耗，需运用新材料与新技术。笔者结合自身多年的建筑从业经验，立足建筑工程施工角度，分析新材料、新技术在建筑工程施工中的运用。

1.建筑工程施工新技术、新材料的特点与运用意义

目前，我国正在提倡建筑节能化发展，在建筑材料生产过程中，房屋建造与施工阶段，达到同等需求条件下，运用新技术与新材料，实现建筑耗能下降。对于建筑施工，优化围护结构设计，采取合理科学的设计方法，提升采暖制冷、通风排水与室内照明等运行效率，实现可再生资源的有效利用，确保节能降耗。一般而言，新型建筑材料与普通砂石、砖瓦不同，材质种类齐全，使用功能十分丰富。从建筑功能角度来说，主要包含建筑保温与墙体、门窗与装饰和配套材料。从使用材质来说，主要分为非金属与金属、化工与天然等材质。

针对建筑工程施工，运用新技术、新材料，具有十分重要意义，可降低建筑能源消耗，使能源危机得以缓解，确保建筑工程质量，促进人民生活环境改变。使用新材料，可降低传统建筑材料使用量，减少二氧化碳排放量与土地资源浪费率，进而实现室内空气优化。同时，随着人们生活水平不断提升，环境质量要求也随之提高。

2.建筑工程事施工中的新技术运用

首先，绿色节能技术。针对民用住宅建筑设计，为实现节能环保，减少能源消耗目的，在建筑设计时，需考虑地热能与太阳能因素。在设计前期，需科学布局与合理规划，确保建筑体采光，充分利用太阳能，实现绿色节能目的。同时，结合地理位置、气候条件，利用自然环境，提升建筑通风效果，进而降低建筑空调使用率。另外，充分运用地热能源技术。现阶段，地热技术在诸多行业被广泛运用，例如地热供暖、发电制冷等行业，而地源热泵技术可明显降低能耗。使用地源热泵技术，由地温能源中获取热量，为建筑内居民供暖。地源热泵技术具有使用方便、生态环保、投资少等优点。

其次，外墙节能保温技术。为降低外墙体能耗，可依靠墙体保温施工实现。一般而言，在墙体外侧设置墙体保温层，在内侧设置比较简单，然而保温效果不佳。针对典型外墙保温，是由无机材料、有机材料组成，起着隔声、热与温的效果，通常包含复合外墙施工、粘贴外墙施工、干挂外墙施工、喷涂外墙施工、抹灰外墙施工等技术，而保温墙施工形式取决于施工方法与保温材料，主要包含机械固定、保温砌块、挂板、粘结固定等方式。

第三，门窗节能技术。门窗节能主要运用新型玻璃材料，反射率较低，对近红外、可见光透光率高，可获取大量大阳热能，具有良好保温性能。制作中空玻璃，可明显降低玻璃传热系数，在北方寒冷冬季十分适用。

第四，其他节能技术。根据我国国情，诸多能源可利用，而太阳能能源可谓是用之不竭、取之不尽。因此，针对建筑工程施工，可充分利用太阳能节能装置，使太阳节能与保温潜能得以充分发挥。

3.建筑工程施工中新材料的运用

首先，节能墙体应用。近些年来，经过长期实践，承重墙材料包含了粘土多孔砖、空心砌砖两种，然而却无法达到保温与节能要求，为达到人们新材料节能要求，引进了许多有机材料，具有良好保温性能。如聚苯乙烯、聚氨酯等材料，属于抑菌材料，对于建筑墙体施工，选择有机材料，与传统墙体材料比较，更具保温性能，形成了无机材料、有机材料的有效复合。对于建筑施工，施工工艺要求较高。因有机材料、无机材料的复合，使墙体可达到人们隔声、承重需求，具备良好的保温、隔热性能。其次，节能屋面运用。在建筑工程中，屋面作为热量损耗渠道之一，在通常情况下，使用屋面保温材料，具有较低吸水率与导热系数，可降低保温容量，敷设较硬保温材料，提升建筑屋面性能。同时，对于新型屋面材料，具有诸多保温材料类型，如聚苯板、膨胀水泥、挤塑板等材料。使用炉渣、浮石散料，现场浇注水泥，在袋中代入岩棉或玻璃棉，在屋面顶部敷设。

第三，节能门窗运用。对于建筑门窗节能，需提升玻璃热工、框扇等性能，使用中空玻璃时，确保建筑门窗密闭性，注重边框、玻璃之间的接缝密度。随着节能门窗的不断发展，可提升建筑质量、施工效率。在该环节中，门窗作为热传递与热传导作用，是建筑耗能的较大部分，使建筑节能水平得以有效提升，现在大多数节能“窗”，属于碳素纤维材料，可承受夏季太阳的高温照射。而大多数“门”，属于植物材料，例如竹门、樟木门等。

第四，节能给排水运用。随着社会经济不断发展，建筑领域发展十分迅速。由于人们绿色观念逐渐增强，选购建筑住宅时，建筑面积、构造、楼层已不是业主的重点考虑问题，而更加注重绿色建筑，重视建筑排水设计。在传统建筑中，主要采取镀锌钢管，运用给水管材时，主要采取塑料管材。针对塑料管材，具有较多材料类型，包含HDPE、铝塑与钢塑复合管材，均属于防水密封性材料。使用塑料管材，必须符合技术性与经济性原则。而高档建筑中，使用铝塑复合给水管材，造价相对较高且材料质量良好。

4.结束语

总而言之，建筑工程施工质量如何，由是否运用新材料、新技术决定。随着建筑节能理论不断深入人心，如何优化建筑环境，提升建筑施工质量，必须创新科学技术，充分发挥新材料、新技术的优势，促使建筑工程现代化、科学化、合理化。

参考文献

[1] 赖杰.浅析建筑工程施工新技术新材料的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（2）.

[2] 王庆生.建筑节能工程施工新技术及质量问题的探讨[J].建筑技术，2007，38（10）：770-773.

铝锂合金新材料应用研究浅析 第7篇

在竞争日益激烈的民用飞机市场里, 客户要求飞机具有较高的出勤率和较低的维护成本, 同时又要保证飞机的经济性, 降低燃油消耗。随着人们对出行安全的越来越高的要求, 适航部门要求飞机在整个服役期内能有应对各种可能发生的情况, 保证乘客及飞机安全。

1 新型铝锂合金技术优势

铝锂合金是近十年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域, 90年代后, 进入了三代铝锂合金的研究时代。在合金设计成分上, 第三代铝锂合金降低了Li含量, 而增加了Cu含量, 并且添加一些新的合金元素Ag、Mn、Zn等;在性能水平上较以往铝锂合金有了较大幅度提高。新型铝锂合金主要产品形式为中厚板、薄板、挤压型材等, 规格种类相对较为单一, 已经获得适航认证在飞机上使用的牌号主要有美铝2099、2199、2397和加铝的2196、2198等, 新型铝锂合金在机身的主要的应用部位为机身蒙皮、长桁、框、地板梁、座椅滑轨、梁、腹板等。

根据资料显示, 美国、俄罗斯、法国和日本在航空航天领域均有使用铝锂合金的实例。法国Rafele军用战斗机, 以及空客公司的A330、340和380等机型的机翼前后缘、座椅滑轨、地板梁、机身与机身蒙皮等结构部件均使用了铝锂合金材料。A380-800飞机座舱横梁采用了2196铝合金锻压件。第三代铝锂合金相对于传统铝合金有着显著的优越性能, 具体表现如下。

(1) 铝锂合金在比刚度及比强度方面优于传统常规铝合金结构。

(2) 铝锂合金的疲劳性优越传统铝合金, 提高疲劳许用应力超过40%, 可大面积减重。

(3) 裂纹扩展速率与传统铝合金相比降低25%以上, 低的裂纹扩展速率能有效降低重复检查周期, 降低维护成本。

(4) 铝锂合金对疲劳裂纹的不敏感性能极大改善了结构的广布疲劳损伤能力, 增强了设计的使用安全性, 并能够满足适航规章中近乎苛刻的关于广布疲劳损伤的相关要求。

在减重效果上, 复合材料和铝锂合金相对于常规铝合金都表现出较大的优势;在制造工艺性方面, 铝锂合金可以大量继承常规铝合金工艺技术, 铝锂合金具有和复合材料相似的高维护间隔和高抗腐蚀性能, 能较好的降低维护成本, 在雷击, 电磁兼容方面应用比较成熟, 基于目前技术现状, 金属结构设计具有较高的技术成熟度, 以铝锂合金为基础进行飞机设计可以极大的降低飞机项目的实施风险。

2 庞巴迪C系列飞机新型铝锂合金的应用

加拿大庞巴迪公司C系列飞机是专门针对90-149座级市场研发的110-130座的新型飞机, 每种又分为标准型和增程型。

C系列飞机采用了民用飞机适用的与B787和A380同等级的先进技术、设备和新材料, 材料的使用与B78对比。庞巴迪C系列飞机采用新材料带来的高服役寿命及低维护成本已成为吸引市场的一大卖点, 得到广大运营公司的青睐。

在大型民用飞机结构设计中, 铝锂合金结构设计既要重量轻, 又要满足静强度和耐久性/疲劳损伤容限要求;既要满足适航条例25部及相关咨询通告的要求;又要考虑结构的经济性、高出勤率和低维护成本的要求.根据25.571适航条例规定, C系列铝锂合金机身结构设计有如下要求。

(1) 新设计的铝锂合金结构在重量、静强度等方面优于传统常规铝合金结构。

(2) 裂纹形成寿命高于常规铝合金机身结构形式。

(3) 建立满足两跨裂纹剩余强度设计准则。

(4) 铝锂合金机身结构广布损伤设计准则:确定延缓广布疲劳损伤出现的构形方案, 要保证满足剩余强度要求。

2.1 铝锂合金材料性能及工艺试验

Al-Li合金具有低密度、高比强度、高比刚度、高模量、优良的低温性能、良好的耐腐蚀性能和卓越的超塑性成形性能, 是当今民用航空金属材料应用的一个重要发展方向, 为了给工程设计可行性提供依据, 同时也为制造部门提供合适的加工工艺参数, 在铝锂合金新材料的应用上进行了大量的材料性能试验以及工艺试验。

拉弯成形需要借助塑性力学分析手段, 对非对称型材弯曲过程中拉弯失稳问题进行研究, 分析非对称型材弯曲时出现分散性失稳和集中性失稳时的应变强度。“C”型2196型材拉弯成形工艺试验目的是在典型热处理状态下, 评估铝锂合金型材的拉弯成形性能, 确定拉弯参数。

轧压成形工艺是板材在弯曲模具中经多个轧辊的共同作用而成型。在轧制工艺过程中, 轧制后材料的晶粒塑形流变使型材中几乎没有成形加工中的内应力存在, 因此也避免了型材的弹性回弹。传统铝合金, 弯曲轴与晶粒方向垂直时, 成形性较好, 而对于铝锂合金, 当弯曲轴与晶粒方向平行时, 成形性较好。板材2198在T3状态下无裂纹时在室温条件下能承受180度的弯曲。

2198板材在T3或T3S状态下成形性能最好, 因此, 通常情况下拉弯成形在此状态下进行。试验目的是为了评估相应材料厚度和热处理状态下可成形性。对于传统铝合金, 拉弯方向与晶粒方向平行时可成型性最好, 而铝锂合金是拉弯方向与晶粒方向垂直时可成型性最好。

2.2 铝锂合金机身结构试验

民用飞机机身是典型的薄壁结构, 主要由蒙皮、框、长桁、地板梁与支撑件组成, 通过紧固件、连接角片连接在一起。机身蒙皮在内部增压作用下呈现双向受拉载荷状态, 内部增压载荷与机身总体弯曲、扭转、剪切载荷叠加后, 在机身壁板上形成拉弯-剪切或压缩-剪切的复合载荷状态, 受力形式相对复杂。为了保证飞机结构设计在新材料应用及新构型设计上可靠性及安全性, 对C系列飞机机身结构开展了系列完整性综合试验验证。SACC全程参与了其中的机身典型桶段试验、蒙皮纵环向连接试验、地板梁试验、蒙皮壁板剪切试验、座椅滑轨试验等。

机身桶段结构试验件结构形式取自C系列前机身为参考样本, 几何尺寸及曲率均相同, 各结构通过铆接装配成桶段, 绝大部分机体结构由铝锂合金及新一代铝合金组成, 常规铝合金只占很少一部分。桶段试验作为C系列项目研发性试验, 主要用来研究机身桶段的结构设计概念, 典型结构的分析方法, 维修方案以及应用新一代铝锂合金材料后其性能的改进。验证如下细节设计特点及承载能力:

(1) 浮框、机加框及其框对接方案。

(2) 框与地板连接方案。

(3) 地板横纵梁的连接及立柱与框的连接。

(4) 蒙皮纵向及环向连接。

通过静力载荷测量、疲劳试验、裂纹扩展试验及剩余强度试验等, 确定机身壁板设计参数, 考核典型部位疲劳和裂纹扩展特性, 并对耐久性及损伤容限设计分析方法进行验证。

通过试验数据表明铝锂合金裂纹扩展寿命为常规铝合金的2倍以上, 同时失稳点位置也大大高于常规铝合金。通过对比分析表明铝锂合金材料性能有较好的稳定性, 采用铝锂合金可以大大提高结构的裂纹扩展寿命, 增长飞机服役中的维修检查时间间隔, 提高结构安全性, 降低维护成本。

蒙皮壁板环向连接试验作为桶段试验件的补充试验, 连接参考位置选择在机身载荷比较严重的后机身顶部长桁蒙皮连接位置, 分别进行疲劳试验和损伤容限试验, 试验件所用材料与上机材料基本保持一致, 蒙皮、长桁、框及带板等主要结构均为铝锂合金。疲劳耐久性试验在进行中, 按照试验要求进行了一系列的检查, 并未发现任何裂纹, 满足两倍经济寿命要求。在对接区域拆毁检查未发现其他裂纹, 满足剩余强度要求。

蒙皮纵向连接试验件采用上搭下的搭接方式进行连接, 纵向连接试验件材料信息与环向连接试验件基本一致, 蒙皮、长桁、框等主要结构均为铝锂合金。试验包含两个构型相同的试验件, 分别用于耐久性试验和损伤容限试验。

通过一系列静力、疲劳和损伤容限试验数据和分析结果的对比分析, 可以看出铝锂合金相对于传统铝合金具有高的弹性模量, 静强度性能, 低的疲劳敏感性, 低的裂纹扩展速率和较好的剩余强度性能;同时材料方又确认铝锂合金材料具有低密度和高的抗腐蚀性能。因此, 铝锂合金替代传统铝合金在民用飞机机体上有着广泛的应用空间, 可以同时达到减重, 降低维修成本, 高的性能的效果。

3 铝锂合金应用展望

铝锂合金作为一种新型低密度、高强度、高模量铝合金材料, 将是21世纪航空航天领域与复合材料竞争的首选。随着合金技术的不断发展, 低各向异性、高强可焊性等性能, 将是新一代铝理合金发展的思路。但是由于铝锂合金为新一代材料, 性能尚未为我们完全掌握, 静力试验中材料破坏一般在纤维45°偏角方向破坏, 在剩余强度试验中也存在着裂纹最终失效和预期不一致的情况, 同时材料的疲劳性能受热处理影响比较严重。因此, 我们需要在铝锂合金应用方面要更加谨慎。

新材料与新技术的革新给未来民用航空业带来机遇、挑战, 也带来风险。在看到新技术优点的同时, 也要了解它会带来些什么问题, 尽量避免全新设计。对于新技术、新材料、新工艺的引进还需要持积极、慎重的态度, 应该在经济成本、研制周期、环保等方面进行论证, 并严格应按适航规定的适航条款进行验证及确认, 充分表明是可靠安全的。

摘要：大型民用飞机结构设计中, 铝锂合金结构设计既要重量轻, 又要满足静强度和耐久性/疲劳损伤容限要求;既要满足适航条例25部及相关咨询通告的要求, 又要考虑结构的经济性、高出勤率和低维护成本的要求。本论文在参与C项目工作的基础上, 对铝锂合金材料机身工程结构设计应用中所开展的一些材料性能工艺试验、组部件典型结构试验方法等进行了分析和总结, 对国内探索大型民用飞机结构设计新材料的应用做有益的尝试。

关键词：铝锂合金,工艺试验,疲劳损伤容限试验

参考文献

[1]陈建.铝锂合金的性能特点及其在飞机中的应用研究[J].民用飞机设计与研究, 2008.

[2]FAR25.571:疲劳损伤容限要求[S].

路面基层新材料的研究与应用 第8篇

1 火山灰做路面基层材料的研究

火山灰即火山喷发时随同熔岩一起喷发的大量熔岩碎屑和粉尘，沉积在地表面或水中形成松散或轻度胶结的物质。在我国多个省份分布着大量的火山灰资源且储量丰富，开采方便。将火山灰材料合理用于路面基层符合路面基层的施工要求，达到充分利用当地资源，节约成本的目的。从20世纪90年代初我国公路交通部门就已经开始研究火山灰材料在道路工程中的应用，并取得了较好的进展[2]。

火山灰稳定基层强度形成的原理是石灰、水泥等材料提供的Ca(OH)2与火山灰材料中的玻璃体所含的硅氧、铝氧微晶格作用，使其崩解、溶解，与Ca2+生成难溶于水的二次水化物水化硅酸钙、水化铝酸钙等[3]。赵长虹[4]立足于吉林省丰富的火山灰资源和已有火山灰用于道路工程的研究成果上，进行了火山灰填筑路基路用性能研究。试验结果发现:火山灰填筑路基具有良好的稳定性、隔温性和抗冻性;火山灰混合料作为路面基层集料使用，强度和抗疲劳性能接近于二灰碎石、水稳砂砾等半刚性基层材料，而抗收缩性能和抗冻性能却明显优于它们。马恩选等[5]通过分析火山灰的物理、化学指标，进行实体工程试验路设计，发现将火山灰用于路面基层中，具有一定的强度和板体性。1993年长松公路4K+000～15K+200路段施工中应用了火山灰混合料做路面基层集料，实际效果良好，取得了很大的社会效益和经济效益[6]。

2 城市生活垃圾焚烧灰渣做路面基层材料的研究

我国城市化进程不断加快，城市人口密度加剧，城市生活垃圾也以年均8%～10%的增长率迅猛增长[7]。在我国生活垃圾的处理方式主要有三种:填埋、堆肥、焚烧。填埋和堆肥均长期占用大量土地，填埋不当，会引起土壤地表水及地下水污染。焚烧处理具有占地少，垃圾减量明显，提供余热等特点，但垃圾焚烧会产生占焚烧垃圾总质量30%左右的底灰。据预测，到2010年，底灰年产量将达300万t[8]。因此寻求大量消耗焚烧灰渣的途径，实现灰渣的资源利用最大化已经成为必然。

我国垃圾未分类收集，焚烧灰渣颗粒主要成分为砂石、陶瓷、玻璃、砖石、融渣及少量金属氧化物。矿物成分组成以硅酸盐类为主，同时含有少量氧化钙、碳酸钙和锰酸锌盐等，化学性质比较稳定。粒径范围大致为0 mm～19 mm连续级配[9]。由此可以看出炉渣主要物理成分质地坚硬，作为集料使用时具有一定的强度;金属和有机质含量低、坚固性好。生活垃圾焚烧炉渣具有作为公路基层中集料使用的潜力[10]。王婷[11]通过无侧限抗压强度试验，结果发现虽然石灰(电石灰)粉煤灰稳定土的强度比石灰(电石灰)垃圾炉渣稳定土略高些，但两种材料均满足规范要求，用垃圾炉渣代替粉煤灰用于路面底基层进行施工完全可行。曹兴国[12]通过水泥稳定灰渣碎石与普通水泥稳定碎石进行路用性能对比实验分析，结果发现:养护55 d后，水泥稳定灰渣碎石材料，抗压强度较普通水泥稳定碎石材料高出4.5%;水稳试验和冻融循环试验表明，掺入灰渣对材料的抗水损坏和抗冻性能不存在明显削弱;试验段铺筑55 d后，水泥稳定灰渣碎石材料基层无裂缝开展，抗裂性能良好。因此将适量灰渣用于公路路面基层，工程性能良好，经济效益高，可以为公路建设提供可持续的集料来源。

3 矿渣做路面基层材料的研究

矿渣是高炉炼铁过程中排出的废渣，它是由矿石中的脉石、燃料中的灰分和熔剂中的非挥发成分组成，且成本较低。张国辉[13]在矿渣材料强度试验中发现经配比掺入一定量水泥后，强度得到了很大的提高，形成的混合料具有足够的抗压强度和稳定性。且研究发现掺入一定量的矿渣微粉，可大幅度提高水泥混凝土的强度;有效抑制水泥混凝土的碱骨料反应，显著提高水泥混凝土抗碱骨料反应的性能，提高水泥混凝土的耐久性[14,15]。采用“挖出旧路矿渣→加入一定量水泥拌和→回填→压实”的方法，可以显著提高基层强度。陈永萍[16]对矿渣作路面基层材料工程造价计算得出:当矿渣作一级、二级公路路面基层材料时，要比干压碎石和手摆片石分别节约工程造价21.79%，16.75%和30.90%，24.47%。李月英[17]对磨细矿渣掺量对高性能路面混凝土性能的影响分析试验表明随着磨细矿渣的掺入，混凝土压折比与抗折比先降低后提高，初步确定矿渣掺量为30%时，混凝土的力学性能最优，同时能保证路面良好的工作性能和耐磨性能[18,19]。通过对河南省安阳钢厂生产的高炉重矿渣块石的本身强度、破碎后矿渣碎石的压碎值、颗粒形状、颗粒级配、化学组成等方面路用性能的试验结果可知:各种规格的矿渣粒料均具有一定的级配，可以满足现有交通路面基层及底基层对材料规格的要求。并且从矿渣粒料的针片状含量也看到，矿渣颗粒的几何尺寸是满足施工要求的[20]。

综上所述，由于矿渣用作路面基层材料时具有整体强度高、抗冻性和水稳性好、施工方便以及经济效益比较显著等优点。不仅能够减少水泥生产中的资源与能源消耗，减少温室气体的排放，而且能够改善各结构层的性能，提高了路面质量，降低工程造价，解决矿渣带来的环境污染及占地等问题。

4 路面基层新材料的应用中存在的问题与建议

利用新材料做路面地基的研究虽然取得了一定的进展，但仍然存在以下四点问题:

1)垃圾焚烧过程产生二次污染,尤其是可能产生二英这一有毒有害物质,这对于城市垃圾焚烧处理的发展具有一定限制作用;

2)城市垃圾灰渣本身含有重金属等有毒物质，灰渣直接利用可能对人体健康和自然环境产生不利影响;

3)应用火山灰材料在我国起步较晚，主要应用在研磨工业、建筑行业、化工产业等方面，对火山灰在道路地基中的应用缺少相关设计参数资料;

4)在利用矿渣制备无机胶凝材料时，如果养护不当，可能出现“泛碱”等问题。三种材料在路面基层的应用还存在很多不足，如何解决这些问题还需要科技工作者长期不懈的努力，为其在实际工程上的应用实现资源化和无害化利用提供理论依据和技术支撑。

高速铁路工业新材料的应用进展 第9篇

1新材料在高铁行业的应用进展

1.1轨道原料在高铁行业的应用进展

通常情况下,轨道原料主要应用于道砟垫、抗震部件以及枕木等,大多都以橡胶制品以及聚氨脂(PU)为主。按照其具体应用,PU弹体主要铺设于枕木与运行钢轨之间,用于调整铁路通行带来的冲击与振动,具有极为显著的减振及弹性性能,在电绝缘、耐高温、抗老化和耐磨特性上效果极为显著。 虽然应用大型材料拼接,但其重点却仅有几百克,在我国施工的高速铁路中应用极为普遍。高强度钢材料在高速铁路中也有极为广泛的应用,主要用于铁轨及其关联部件,由于高铁速度提升幅度较大,其铁轨强度也要远远优于普通铁轨,为确保高铁行业能够获得稳定的技术支撑,我国与35家具有较大国际影响力的钢铁生产企业沟通,根据高铁施工及运行需求,按照至少应用100年的标准进行设计和生产,以确保 “中国制造”能够形成国际标准[2]。特别是在加弹量以及冲压等指标上,已经走在国际前列,国内生产企业也在大量的引进和研发先进的生产技术,力求从国外进口逐步转化为国内生产,逐步掌握更多的自主权。

1.2线缆原料在高铁行业的应用进展

高铁行业的线缆原料主要指的是用于信号传输、电力绝缘等部件生产的乙丙橡胶、聚乙烯树脂以及无卤阻燃线缆等,这些材料都具有较强的热塑性,这些材料设计及研发,能够有效提升高铁的综合性能,使其向轻量化、抗老化方向发展。当前,从高铁的线缆材料应用来看,主要应用在电力、电气、密封以及内饰等领域,生产技术相对简单,但指标要求以及规格较高,随着高铁施工走出国内,面对国际众多的需求标准,需要国内线缆材料持续提升技术水准,真正为高铁发展提供有效的支撑。由于高铁运行速度较快,通行区域气候复杂,极易造成线缆材料老化,为高铁运行带来隐患。因此, 在填加辅料、化学配比及生产工艺等方面都需要持续进行技术创新,以应对日益恶化的外部环境;由于线缆材料涉及化学品项目及种类较多,必须要高度关注环保和生态要求,为高铁建设提供更具生命力的资源体系,以提升其使用年限和配套性[3]。

1.3化学材料在高铁行业的应用进展

高铁机车的平均使用年限约为30~40a,而相应的胶黏剂使用寿命仅有6~8a,对国内机车用化学材料生产提出极为严峻的考验。通常情况下,高铁建设需要应用大量的化学材料, 如密封、粘合等方面专用的化学材料,对于施工材料而言,需要大量的特种钢材和合金制品,除应用焊接技术,使它们保持较高的稳定性外,还需要使用部分化学制品,用做大型工程的补充、密封和粘合等操作。随着国内高铁行业的不断发展,人们对于其内饰、密封等涉及视觉感受的部位越来越关注,而这些只能通过使用大量的化学品才能够实现。如聚氨酯胶黏剂在机车车厢的应用,对于车厢的稳固与密封起到极为重要的作用。按照其功能划分,大多应用于地板、玻璃的黏接,防水密封以及填充嵌缝等,可以说除钢材、合金材料等,聚氨酯就应用领域最多的材料。从近5a数据统计来看,国内高铁聚氨酯胶黏剂的用量超过10000t,初步估计2016年,在所有承建项目当中,聚氨酯胶黏剂的总用量将会接近30000t,国内生产能力已经不能够满足现实需求,需要积极研发和拓展,以满足不断增长的生产需求[4]。

1.4碳纤维材料在高铁行业的应用进展

为确保高铁具有稳定的速度,必须要下好两方面工夫,即动力和降质。在确保整体动力稳定的情况下,降低设计材料的质量则是重中之重。因此,加强机车用碳纤维材料的设计与应用有着极为重要的现实意义。在机车车体设计上,碳纤维材料已经取代部分合金材料,未来具有更为广阔的发展前景。碳纤维具有耐摩擦、导热、耐高温、耐腐蚀以及导电等特征,在强度上也与合金部件存在一定的可比性特征,在抗腐蚀以及拉弹性等方面性能要远远超过合金材料,在高铁行业具有普遍的应用。自碳纤维材料应用以来,相比较传统设计已经降低自重25%左右,不仅有效控制能源使用率,还体现出更为突出的环保应用前景[5]。国际原油危机爆发以来,国际上越来越重视环保项目的开发与创造,而碳纤维材料成为高铁配件生产的首选。随着技术的不断发展,碳纤维材料最终可能会被性能更为优质的材料所取代,但世界生产及研发核心仍然是以碳纤维为主,我们在保持现有生产应用体系前提下, 要加大对其他生产材料的尝试力度。

1.5合金材料在高铁行业的应用进展

对于高铁而言,安全性能仍然是第一位的指标,因此,在设计及建设过程中,会有较多的钢铁材质及合金材料应用,而高铁有其固定的运行轨道,在安全性能的衡量上与其他交通运输工具有着较大的差别,在安全设计方向上也存在较大的不同。除要求应用性能优质的钢材外,更要注重机车车体合金应用量,在高铁机车高速运行时,能够抵御各种可能的撞击、腐蚀以及破坏。经过多年的研究发现,铝合金材料具有较为优异的性能,如果在外皮设计上大量应用合金材料,不仅能够提升50%的韧性和强度,还能够将辐射质量降低20% 左右,整体安全系数甚至可以提升1倍[6]。最为重要的是合金材料在车辆报废或者其他损坏时,能够做到100%的回收,对于维护能源总体平衡有着极为重要的作用。在高铁行业应用来看,合金一直被视为“希望金属”,其优质的可塑性、耐腐蚀性、抗氧化性等,都成为机车设计的主体材料,并在未来有着更为广阔的发展空间[7]。

2总结

随着高铁行业不断创新发展,新材料、新技术、新工艺的不断生成,必然会成为国家发展战略的重要组成部分。从国内高铁行业建设来看,未来3~5a,我国投资将会超过3.5万亿元,大型客运专线以及城际铁路将会四通八达;从国外施工合同来看,目前有意向的国家已经超过30余个,其已经形成完整合同的达到20余个,未来高铁行业的发展空间将会越来越大,传统铁路被取代已经成为不可逆转的发展趋势。中国必须要加快新材料的研究与发展速度,以应对越来越多元的市场发展需求,虽然当前很多材料和部件仍然依赖进口,但未来“中国制造”将会成为发展的主流。

摘要：随着国内高铁行业的不断发展,其技术水平及创造能力已经达到世界无法企及的高度,截止2015年,中国高铁通车及运营总里程已经超过8887km,到2020年总里程数会增加至30000km;结合“一带一路”建设,洽谈的国外高铁项目多达20个。国家在大力发展高铁工程建设同时,提出“专用材料国产化”目标,为新型化工材料领域发展提供良好的发展契机。主要结合高铁行业新材料应用实践,从轨道原料、线缆原料以及机车用化学品等方面进行应用综述分析,力求为推动相关领域的实践发展进行有益的尝试。

关键词：新材料,高速铁路,应用

参考文献

[1]Elkady O A M,Abu Oqail A,Ewais E M M,etal.Physico-mechanical and tribologicalproperties of Cu/h-BN nanocomposites synthesized by PM route[J].Journal of Alloys and Compounds,2015,625(6):309-317.

[2]Ghaderi A R,NiliAhnadabadi M,Ghasemi H M.Effect of graphite morphologies on the tribological behavior of austempered cast iron[J].Wear,2003,255(1-6):410-416.

[3]罗志勇,张胜涛,郑泽根.高容量绿色电池材料高铁酸盐的研究进展[J].材料导报,2014,23(4):123-127.

[4]刘钜.高铁客站候车大厅材料对声环境的影响[D].武汉:华中科技大学,2011.

[5]陈俊杰.新技术、新材料、新工艺在京沪高铁上海虹桥站装饰工程中的应用[J].建筑施工,2011,20(1):49-53.

[6]王晔.高铁制动用粉末冶金摩擦材料的制备及性能研究[D].北京:北京科技大学,2015.

绿色建筑节能新材料的应用探讨 第10篇

随着社会的不断进步, 国家的经济水平也迅速发展, 人们的生活质量逐步提高, 对自身所居住的环境有着更高的要求, 从而促进建筑行业的快速发展。但是就建筑建设而言, 我国的高能耗的建筑已经超过了总建筑的95%, 消耗的建筑能源量巨大, 因此我国必须大力推行和提倡建筑节能, 建设绿色建筑迫在眉睫。

1 发展绿色建筑节能新材料的必要性

随着经济的迅速发展, 世界各国的能源损耗和环境污染等问题愈演愈烈, 甚至已经影响着全球的总体环境、物价基数以及能源的使用。因此, 广泛地在建筑中应用节能新材料有着非常重要的意义。其必要性主要体现在以下几点: (1) 减少大气污染, 保护环境。环境问题是当前最主要的问题之一, 而在建筑建设的过程中需要燃烧许多的矿物质, 这些矿物燃料无疑在加重对环境的污染, 各种环境问题也随之而来。因此, 我国必须推行使用建筑节能材料来缓解这一问题。 (2) 能源是社会经济发展的动力, 能源的短缺在一定程度上制约着国家经济的发展速度。因此, 我国应该走上节能之路, 实现能源的可持续利用从而更好地发展经济。 (3) 未来建筑行业发展的需要。由于国家对建筑节能有了更明确的需求, 许多建筑物的建筑组成成分也随着国家的需求有了不小的变化。由此可见, 环保而又节能的新材料的使用不仅可以缓解能源短缺的问题, 更是社会经济发展的需要[1]。

2 在建筑领域中节能材料的优势

传统建筑材料有许多缺陷, 例如高造价、高能耗、高报废等问题, 而新型节能材料的出现不仅解决了这些问题, 还使传统建筑材料使用年限较短的问题也得到了有效的弥补。在建筑领域中节能材料的优势主要体现在以下几点: (1) 降低能耗、节约资源使用和推广节能材料就是为了帮助建筑行业改变这种高污染、高能耗固有生产模式, 使建筑行业走向“节能”“环保”的新道路。 (2) 符合国家相关政策要求。随着建筑行业的快速发展, 国家认识到了建筑污染问题的严重性并及时制定了相关的政策, 号召节能减排、推行绿色生活, 于是应运而生的就是许许多多的节能材料。 (3) 推动清洁生产。节能材料不仅具有环保循环使用性, 还具有较高的建筑适用性, 节能材料是利于可持续发展的新型建筑材料, 使用节能材料更有助于推动清洁生产。

3 常用的绿色建筑节能新材料

3.1 遮阳装置

我国的南北地域差异较大, 南方地区气候炎热, 在夏季人们通常无法离开空调, 这在一定程度上就加剧了能源的损耗。因此, 在气候炎热的南方建筑中应该使用遮阳装置, 该方式不仅经济实用, 还能减少能源的损耗[2]。

3.2 节能玻璃

在众多的绿色建筑中, 节能玻璃是一种应用比较广泛的节能材料。该节能新材料相对于其他普通玻璃而言具有更好的环保节能效果, 例如保温效果、隔热效果、较好的防辐射效果等等。

3.3 抑菌材料

在使用一些传统建筑材料的过程中或多或少会产生一些细菌, 而细菌的产生严重影响了城市居民的正常生活, 抑菌材料的成分中有一定的抗菌元素, 可以抑制微生物的繁殖和生长, 能起到抗菌杀菌的作用。节能材料若是利用抑菌材料制成也具有这些功能, 抑菌材料的应用可以使生活的环境更加卫生、安全。

4 绿色建筑节能新材料的应用范围

4.1 绿色建筑节能新材料在墙体方面的应用

当前在建筑行业中使用最为广泛的节能建材就是外墙墙体, 外墙墙体的节能建材使用占节能新材料应用总数的三成。传统的墙体建筑都是使用混凝土或者砖块石头等材料, 这种传统材料的使用不仅消耗了大量的能源, 而且保温效果较差。新型的外墙材料与传统材料具有较大的不同, 新型外墙材料包括模塑聚苯乙烯泡沫板、硬泡聚氨酯等材料, 不仅节能、环保, 也使得建筑物内冬暖夏凉的目标有了实现的可能, 也正是由于其保温效果较强而得到了广泛的运用, 图1为外墙外保温系统示意图。另外, 新型外墙材料的使用不仅为业主创建了良好舒适的居住场所, 也使建筑的使用性大大提高[3]。

4.2 绿色建筑节能新材料在屋面方面的应用

节能保温材料在屋面施工的过程中应用比较广泛, 想要保障保温材料的强度, 必须严格按照设计的相关要求及技术来选择合适的保温材料, 保温材料的外观、吸水率、容重、导热系数也要得到良好的控制。另外, 在施工的过程中, 保温材料的防水防潮必须得到高度重视, 以免出现材料损坏而不能使用的情况。

倒置式屋面法是目前屋面节能施工应用得最为广泛的方法, 这种方法完全不同于传统的房屋施工, 它是将保温层放置在防水层的上方。跟传统的房屋施工工序相比, 倒置式屋面法的应用更具有经济性, 适宜大力推广。而且在现代城市发展中加大对绿色建筑节能新材料的应用不仅可以提升构成的质量, 更降低了建筑的造价成本。

4.3 绿色建筑节能新材料在室内装饰方面的应用

提高室内装饰材料的环保性能是绿色建筑发展的重要趋势。例如室内装修所用到的油漆、涂料, 传统的室内装修材料会挥发甲醛、氨等对人体有害的物质, 但是新型建筑材料不仅能够减少这些物质的挥发, 甚至对这些有害气体具有消除和反向吸附的作用。在室内装修中应该大量运用环保型的建材, 可以大大减少对人体健康的损害。

4.4 绿色建筑节能新材料在门窗方面的应用

门窗的建筑好坏在夏热冬凉的地区具有重大的意义, 因此, 一方面要保证门窗的建筑材料节能环保, 另一方面要提升门窗与建筑之间的接缝处的严密程度, 只有将各个接缝处都严密处理才能减少室内空气的流通[4]。门窗必须严格按照安装的步骤进行安装, 不得使用水泥和砂浆等传统材料, 应该合理地使用新型的节能材料, 从而保证门窗的严密结合。

4.5 绿色建筑节能新材料在外围的应用

由墙和屋顶构成了建筑物的外围, 而建筑外围使用的材料是否节能基本上体现了该建筑的节能材料应用情况, 为此在建筑外围的建设上应用新型绿色建筑节能材料有着非常重要的意义。目前, 我国绝大多数的建筑物都是通过幕墙技术来实现外围节能材料的应用情况的, 使用幕墙技术正迎合了环保节能的理念, 更优化了建筑物的舒适性和通透性。与此同时, 一些可再生资源也都被应用到了建筑物的建筑外围方面, 例如在房顶装上太阳能电光板, 极大程度地减少了能源的消耗。图2为双层幕墙及其功能。

5 结语

如今, 环保理念的提出让人们意识到了环保的重要性, 人们开始对环保、节能有了越来越高的要求。因此, 对建筑行业的发展人们也提出了新的要求, 希望建筑行业可以更重视环保这一理念。而建筑的节能和可持续发展的关键因素就在于节能材料, 新型的绿色建筑节能材料的出现和发展正好迎合了当今社会节能减排的目标, 而且绿色建筑节能新材料具有实用性强、回收率高、价格低廉等特点, 对城市污染问题也有一定的改善。要全面贯彻环保的理念, 就必须在建筑材料方面进行改革, 大力地推广和研发新型节能建筑材料, 将节能材料更多地应用到建筑当中, 从而促进城市的可持续性发展。

参考文献

[1]刘光洲, 唐胜策.浅谈关于绿色建筑节能新材料的发展趋势[J].科学之友, 2013 (10) :55-56.

[2]郑俊峰.绿色建筑节能材料的发展趋势研究[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2014 (8) :25-26.

[3]唐菠.绿色建筑节能新材料发展趋势与发展动态[J].资源节约与环保, 2014 (3) :85-86.

新材料应用 第11篇

关键词:新材料;新技术;新工艺;建筑节能

中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2009)33-0157-02

随着科学技术的飞速发展,我国的建筑施工技术水平也相应得到了较大提高。当前的建筑市场竞争激烈,要想开拓市场站稳脚跟,谋求更大的发展,就必须依靠科技创新来增强企业实力,保证施工的关键技术、材料、工艺、设备紧跟国际发展趋势,与行业先进水平同步,靠增加科技含量来提高工程质量,降低生产成本,创造最佳效益。

建筑物的能耗主要是由构成建筑物的围护结构材料和建筑物内的用能设备影响,由于建筑节能的要求,这两方面的施工技术都发生了深刻变化。在围护结构中墙体变成了保温墙体,屋面变成了保温隔热屋面,门窗和幕墙不僅有保温隔热要求而且部分还增加了遮阳系统,楼地面增加了保温或采暖制冷系统:不仅要提高设备的效率,而且逐步发展可再生能源和新型能源。因此,相应的施工技术也应与时俱进。

1节能墙体对施工新技术的要求

1.1保温墙体多为无机与有机材料的复合

我国传统围护结构墙多为无机材料组成,如砖石砌体、混凝土、水泥砂浆等,如今为了节能保温的需要,引入了大量有机保温材料如模塑聚苯乙烯泡沫板、挤塑聚苯乙烯泡沫板、硬泡聚氨酯等,因为这些有机保温材料的保温性能要比传统墙体材料的保温性能强,所以有机保温材料在建筑围护结构节能中广泛应用,形成了一种无机与有机材料复合墙体,这样就对施工工艺提出了新的要求。典型的保温墙体,是有机与无机材料相间复合而成,而这种墙体除了传统的承重、隔声要求外,还增加了保温隔热的要求。要求无机材料和有机材料组合成一个整体,在自然环境中能共同作用,因此对组成墙体的材料性能及施工工艺有了新的要求,如抹灰再不是传统意义上的水泥砂浆抹灰,腻子也不是普通外墙腻子,涂料也不同于水泥砂浆外墙,贴面砖也不是贴于传统墙面上,施工工艺产生了深刻的变化。

1.2保温墙面的抗裂性比传统墙体要求高

从材料学和结构学看,传统无机材料墙面出现裂缝是常见的和允许的,只要不影响结构安全,而节能保温工程的要求较高。一是无机材料和有机材料组成的复合墙体容易产生裂缝;二是外保温系统的外饰面和防护层使用环境较恶劣;三是材料的导热系数和湿度影响其保温性能。防裂性是墙体保温工程要解决的关键技术之一,因为一旦保温层、抗裂防护层发生开裂,墙体保温性能就会发生很大改变,非但满足不了节能要求,甚至还会危及墙体的安全。

根据工程实践和统计资料显示,变形裂缝特别是温度变形裂缝或者是由变形和外力共同作用产生的墙体裂缝几乎占全部可遇裂缝的80 %以上,由于冲击、风压、地震力等外力引起的机械破坏比重小,因此,控制裂缝关键是应控制在约束条件下(约束体和被约束体都可产生一定程度的变形)材料的变形量不超过材料本身的极限变形。这与拉应力不超过当时抗拉强度的结论是统一的。

影响抗裂的因素很多,由抹面砂浆与增强网构成的抗裂防护层对整个系统的抗裂性能起着较关键的作用。抹面砂浆的柔韧极限拉伸变形应大于最不利情况下的自身变形(干缩变形、化学变形、湿度变形、温度变形)及基层变形之和,从而保证抗裂防护层抗裂性要求。复合在抹面砂浆中的增强网(如玻纤网格布),一方面能够有效地增加抗裂防护层的拉伸强度,另一方面由于能有效分散应力,可以将原本可能产生的较宽裂缝(有害裂缝)分散成许多较细裂缝(无害裂缝),从而形成其抗裂作用。表面涂塑材质及涂塑量对玻纤网格布的早期耐碱性具有较重要的意义,而玻纤品种对长期耐碱性具有决定意义。

特别强调现场配制的普通水泥砂浆抹在保温层上不容易解决抗裂问题。水泥砂浆的收缩相当大,与保温材料组合在一起工作。由于它们各自的收缩膨胀性能不同,在交界面上容易产生裂缝。因此,传统意义上的水泥砂浆抹灰在有机保温材料上很容易产生裂缝,无法起到保护保温材料不受潮的作用。

2门窗、透明幕墙及遮阳系统施工

透明围护结构的保温隔热,除提高玻璃和框扇本身的热工性能和保证中空玻璃的密闭性之外,还与玻璃和边框接缝,以及框扇搭接缝的严密程度有密切的关系。只有各部分接缝足够严密,才能保证尽量减少空气的渗透,而空气渗透是能量损失的重要途径之一。

施工中提高气密性一般是采用各种密封条或密封胶来解决。各种门窗的密封胶条种类繁多,应与型窗的设计合理结合。最理想是设计型窗或幕墙时,同时设计配套的密封条,必要时需多道密封。而且必须选用弹性好、耐老化的材料,一般以三元乙丙和氯丁橡胶为宜,劣质的密封条将过早老化失效,会给用户带来极大的不便和经济上的损失。玻璃的镶嵌除采用密封压条外,往往采用玻璃胶或两者相结合使用。玻璃幕墙,尤其是隐框玻璃幕墙,更多采用硅酮结构胶,但应特别注意密封胶与玻璃以及所接触配套材料的相容性,否则将导致密封失败,甚至产生严重的安全隐患。

除窗和幕墙本身的密闭之外,不可忽视窗和墙体接触部位的密封与防水,长期以来,在居住建筑中,一直采用水泥砂浆来堵塞窗框与墙体接缝的做法是错误的,砂浆的干缩,必然造成缝隙的空气渗透。尤其是水泥砂浆遇水碱性将对铝合金框材产生腐蚀作用,加速窗户的损坏。正确的方法应该是在框与墙接触的缝隙中填入高效的保温材料(例如发泡聚氨酯等),然后再在窗户的两边与墙的交界处,用密封胶封闭,防止雨水侵入。户门和阳台门应选用填充聚苯板或岩棉板的门,并与防火、防水要求相结合。

提高门窗及幕墙结构与围护结构的一体化节能技术水平,改善墙体总体节能效果。重点解决门窗、幕墙锚固及填充技术和利用太阳能、空气动力节能技术。大型公共建筑新近出现一种称之为“双层皮”的幕墙结构形式,即在外窗或幕墙外面再设一层玻璃幕墙,一般是外层为单玻,内层为中空玻璃,两层间的距离20 cm～60 cm不等。每层楼内,外层玻璃的上、下端均设有可调节的通风口。冬季有阳光照射时,可以打开外层幕墙下端和内层窗上端的通风口,使两层玻璃之间被阳光加热的空气进入室内,减少采暖能耗。而夏日则可将外层上、下端的通风口都打开,使两层墙之间的空气层,在阳光照射下形成很好的向上流通的气流,把热空气散发掉,降低内层窗外表面的温度,从而减少室内的降温空调负荷。如果在双层幕墙之间加设可调节的遮阳百叶,其增加舒适度和节能效果就更加显著了。

3结束语

总之,建筑节能工程施工中采用了大量新材料、新技术、新工艺,这给建筑施工技术创新带来深刻的影响。以上仅对外墙外保温、新型节能门窗等新技术应用例证,从中已经看到施工技术与传统施工技术的不同,本人认为建筑节能工程的实施将带来建筑围护结构施工的巨大变化,部分施工工艺及标准随之也应做适当改变。

近年来,建筑工程领域不断出现的新技术和新工艺给传统的建筑施工技术带来了较大的冲击,这一系列新技术的出现,不但解决了过去传统施工技术无法实现的技术瓶颈,推广和引导了新的施工设备和施工工艺的出现,而且新的施工技术使得施工效率得到了空前的提高。随着社会的不断发展进步,将会出现更多的新技术、新设备和新材料,要勇于创新,大胆应用,并结合现代化科学管理,在建设工程施工生产中不断取得好成绩。同时,为不断推进建筑业技术进步,加大建筑业推广先进适用新技术的力度,对建筑业新技术内容也应加以调整和补充,不断适应新的生产力发展要求,实现企业的可持续发展。

参考文献

1 田佳峰、费祝辉.浅谈建筑工程施工新技术的应用[J].中国新技术新产品,2009(04)

2 薛 平、李建立、孙国林、韩晋民.储能调温新材料在建筑节能领域的应用研究[J].新材料产业,2008(02)

3 徐春华.建筑节能暖通新工艺浅析[J].科技致富向导,2008(20)

4 陈炯廉.浅议建筑节能施工新技术[J].山西建筑,2008(32)

The New Material’s Searches in Construction Energy

Conservation Application and the Quality Question Analyzes

Huang Jing

Abstract: In the construction energy conservation project’s new material, the new technology, the new craft, brought the profound influence for the construction technique innovation, the article mainly the common quality question theoretically have carried on the analysis to the building new material in the energy conservation project application, and proposed that dealt with the method.

园林新技术、新材料的应用探讨 第12篇

随着我国经济持续高速发展, 我国的城市建设再次成为了全球注目的焦点, 而园林建设逐步被人们重视起来, 其在两型社会建设中的多重功能也越来越受到社会的关注。高质量、高速度、低能耗、低成本的开展园林绿化, 是当前城市建设的迫切需要, 也是园林绿化施工养护单位必须追求的目标。但是园林行业飞速发展使原来便用的施工技术和施工材料的缺点及不足逐渐显露出来, 所以园林绿化建设的快速发展迫切需要大量引进新技术、新材料、新工艺和新理念, 来提高绿化建设的水平和速度, 同时也符合节约、环保的要求。近些年来, 一些新的园林施工技术及新的材料逐步被研发出来, 这些新的技术及新的材料必将主导今后的园林绿化建设。

2 园林施工过程中用的新技术及新材料

2.1 边坡绿化的常用新技术

2.1.1 液压喷播植草护坡

液压喷播植草护坡指将草籽、肥料、粘合剂、土壤改良剂、保水剂、染色剂等按比例混合, 通过机械加压喷射到坡面的施工技术。它具有施工简单、速度快、草坪发芽均匀、适用面广、造价底等优点。

液压喷播技术是一种机械化程度较高的新技术。使用该技术后边坡生态植被生长快, 从而在短期内达到绿化美化边坡沿线整体景观和保持水土的目的, 是当前公路、铁路边坡生物防护与工程防护完美结合的模式 (图1) 。有相关实验能够证明在温暖潮湿的地区采用液压喷播技术喷播的四个草种中, 狗牙根适宜性较强, 生长速度快, 夏秋两季中有明显的竞争优势;春冬两季白三叶和高羊矛生长较好, 但黑麦草则易发病变。

2.1.2 土工网植草护坡

土工网 (图2) 植草护坡是一项集坡面加固和植物防护于一体的复合型护坡技术。土工网是一种特殊工艺生产的三维立体网, 它不仅可以加固过坡, 还能在播种初期起到保持土壤以利草籽生长的作用。

在公路、铁路边坡上铺设土工网, 可防止岩土滑落、保护水土、美化环境。水库、河流堤坝防护铺设可有效的防止塌方, 在海岸工程中用其柔韧性好, 渗透性好的特点来缓冲海浪冲击能量。土工网是一种高分子合成材料制成的三维网状结构, 质地疏松, 柔韧, 留有90%的空间可填充土壤、沙粒、植物的根系可穿过其间均衡生长, 生长后的草皮使网垫、草皮、泥土表面牢固的结合在一起, 由于植物根系可伸入地表下30～50cm, 故形成一层坚固的绿色复合保护层。三维复合排水网是由特有的三维土工网双面粘和无纺土工布制成。融合了土工布 (反滤作用) 和土工网 (排水和加筋作用) , 起到了反滤——排水——保护整体功效。三维复合排水网独特的三维构造, 在使用过程中能够承受高压载荷, 并能保持相当的厚度, 抗拉强度高, 耐腐蚀, 耐酸碱, 排水能力强, 从而提供了很高的导水率。目前这种技术多用于公路防坡工程。

2.1.3 蜂巢式网络护坡

蜂巢式网络植草护坡是在边坡坡上面拼铺正六边形混凝土框砖 (图3) 形成蜂巢式边坡防护技术。它受力结构合理, 能有效的分散坡面雨水径流, 减缓水流速度, 施工简单, 外观整齐, 造价适中等优点。多用于填方边坡的防护。

2.1.4 OH液植草护坡

OH液植草护坡是国外近10年新开发的一项边坡化学植草防护技术。OH液稀释后和草籽一起喷洒于坡面, 使之在极短的时间内硬化, 将边坡表土固结成弹粒土壤。它具有施工简单迅速、不需要后期养护, 防护效果好等特点, 目前该技术已经通过实验。

2.1.5 客土植生带植物护坡

客土植生带植物护坡是在坡面上挂网, 机械喷填或人工铺设一定厚度的基质, 上面铺设植生带, 多用于普通条件下无法绿化的边坡。由于机械化工程度较高, 目前该技术在公路边坡防护中已被大量使用。如缓坡可不挂网, 直接铺挂植生带。

客土植生带植物护坡的优点包括可以根据地质和气候条件进行基质和种子配方, 从而具有广泛的适应性;客土与坡面的结合牢固;土层的透气性和肥力好;抗旱性较好;机械化程度高, 速度快, 施工简淡, 工期短;植被防护效果好, 基本不需要养护就可维持植物的正常生长;该法适用于坡度较小的岩基坡面、风化岩及硬质土砂地, 道路边坡, 矿山, 库区以及贫瘠土地。缺点包括要求边坡稳定、坡面冲刷轻微, 边坡坡度大的地方, 已经长期浸水地区均不适合。

2.1.6 挂网喷射植物护坡

挂网喷射植物护坡是在岩质坡上铺挂镀锌铁丝网, 采用专用机械喷射含植物种子的混合泥浆, 使植物依靠“基材”生长以起到防护作用的施工技术 (图4) , 目前该技术已被广泛应用。

2.1.7 植生袋 (生态袋) 护坡技术

山体修复, 边坡绿化新材料是100%聚丙烯 (PP) 针刺无纺布, 它耐腐蚀, 抗UV, 透水不透土, 允许地下水从其表面渗出, 从而减轻压力;不允许袋中土壤泻出袋外, 从而保持水土及植物赖以生存的介质, 草可以从里面长出也可以在表面生长, 还可以进行植栽等, 施工方便, 对边坡及河岸的巩固及绿化, 屋顶绿化排水沟渠构筑与绿化, 比较实用运用灵活, 解决了普通绿化达不到的施工工艺效果;不受地质条件的限制, 但施工技术相对较难, 工程量较大;喷播的基质材料厚度较薄, 被太阳照晒后容易“崩壳”脱落;喷播的基质材料厚度较厚, 重量过大, 则挂网容易下掉;工程造价较高、投资较大。

2.2 施工中常用的新型材料

2.2.1 保水剂

保水剂是一种吸水能力特别强的功能高分子材料, 无毒无害, 反复释水、吸水。因此农业上人们把它比喻成“微型水库”。同时它还能吸收肥料、农药, 并缓慢释放, 增加肥效、药效, 广泛用于农业、林业、园艺建筑材料等方面。

(1) 提高成活率。

幼苗移栽时由于根部失水, 导致城市绿化的成活率只有60%～90%, 而道路边坡绿化更低至30%～60%。尤其是名贵苗木或古树长途移栽, 死一株都损失惨重。如用本剂将幼苗蘸根后运输、定植, 可周转几天根部不失水, 成活率高达98%～100%。尤其可反季节种草植树、随时建植绿化。

(2) 解决没法浇水或浇水投入大的问题。

保水剂用后仅需很少的雨水或浇灌水, 即可长期保持根部恒湿, 解决全年浇水问题。大多数植物可连旱2～3个月而不需浇水, 减少浇水次数5～10倍, 节省养护成本60%以上。相对铺设管道、或每天用洒水车养护、耗费水源、以及高昂的工资和水价而言, 既省钱省力, 绿化效果又好。

(3) 节省运输成本。

很多苗木移栽需带土球, 造成运量少且运费高, 如去掉土球用本剂将幼苗蘸根后运输, 可极大地增加运量而减少运费, 节约运输成本40%以上。

(4) 节肥省药。

可将几种水溶性氮肥、生长素和根用药剂等, 水溶后吸到本剂中, 即成为肥药缓释剂, 使肥药不流失, 达到均衡供水、施肥、给药三重效果。尤其是高档花卉用的生物菌肥, 因需要封潮湿才能促使菌体活化繁殖, 如与本剂复合施用, 即为菌肥促活剂, 能显著提高肥药效、又节省肥药用量。

(5) 绿化见效快。

本剂始终保持根土恒湿均衡供水, 同时吸溶肥料, 使植株长期水肥充足, 从而保持长势旺盛, 绿化效果立竿见影, 提高绿化效果60%以上。

(6) 低本高效。

本剂用量很少, 使用一次的成本仅0.1～0.8元/m2, 而且用一次长久有效。这点投入仅从上述“提高成活率”中即可完全抵消, 一般还有盈余。

(7) 用途广泛。

适用于城市绿化中的花草灌木、景观乔木、盆景花坛、租摆植物、社区公园绿地、球场草地、无土栽培、透明观根花卉、楼顶绿化植被和道路护坡绿化等。

2.2.2 抗蒸腾防护剂

抗蒸腾防护剂主要用于农业、园艺、林业等领域在持续干旱的情况下施用, 有效抑制树体水分蒸发, 尤其对反季节性树木移栽是提高成活率不可或缺的重要辅助措施。抗蒸腾防护剂是由环保型生态材料——高分子网状结构及其分子间隙具有透气性, 能够保证植物的正常呼吸与通气。在植物枝干于叶面表层形成超薄透光的保护膜, 有效抑制植物体内水分过度蒸腾, 最大程度降低因移植、干旱及风蚀造成的枝叶损伤, 提高植物成活率, 降低人工养护成本。

将本产品直接倒入喷雾器具中, 兑水40～60倍稀释后, 直接喷施于植物表面, 也可直接在窗口内蘸条使用。喷施以叶面为主, 以干、茎、枝及叶背喷到位为好。施用量以见枝叶滴水珠为宜。施用时可与杀菌剂、杀虫剂、调控剂等同时混合使用。喷后8h内如遇到降雨, 需在3d后重新喷施。喷施后如遇持续干旱, 则隔5～9d再喷施1次, 连喷2～3次, 效果更佳。适用植物移植, 苗木长途运输前后, 以及在持续高温和干旱环境下的植物。

2.2.3 塑料盲沟

塑料盲沟是土工合成材料, 是塑料芯体外包裹无纺布组成, 塑料芯体是以热可塑性合成树脂为主要原材料, 经过改性在热熔的状态下, 通过喷咀挤压出现的塑料丝条, 在通过成型装置将挤出的塑料丝在结合点上熔接, 形成三维立体网粘结构。该材料有外形像丝瓜络的塑料芯体和土工布结构组成, 克服了传统盲沟的特点, 具有表面开孔率高, 集水性好, 空隙率大, 排水性好, 抗压性强, 柔性好。适应土地变形, 耐久性好, 重量轻, 施工方便, 工人劳动强度大大下降, 施工效率高, 因而受到普遍欢迎, 并得到广泛应用。

塑料盲沟规格有长方形塑料盲沟、圆形塑料盲沟, 塑料盲沟抗压强度高而且回复性好, 一般在250MPa压力下断面空隙率仍保持在65%以上, 且压力卸除后可恢复原状。适用广泛: 上坡地, 边坡开发的水土保持, 各种挡土墙边垂直及水平排水, 运动场、高尔夫球场、棒球场、足球场、公园等休息绿地的排水, 屋顶花园、花台的排水, 低洼潮湿土壤的排水系统, 整地工程的排水。

2.2.4 透水软管

软式透水管是一种具有侧滤透 (排) 水作用的新型管材, 具有满足工程设计要求的耐压能力, 对地质地无特殊要求。透水软管:外层为麻丝纤维, 中衬为螺旋钢丝, 内层为无纺布。

3 园林养护过程中用的新技术及新材料

3.1 “护树宝”无纺布

“护树宝”无纺布应用在移栽树木及树木养护上, 无纺布代替原来的草绳和麻布片缠绕树干上的传统技术, “护树宝”无纺布具有柔韧、保暖性能好, 吸湿效果佳, 透气性强, 色彩艳丽, 抗老化, 利于树茎生长等优点, 不但比草绳、麻布片缠树的效率提高六倍以上, 而且使用寿命长, 可循环使用3次以上, 对于降低成本和保护环境、节约能源都有重大意义。通过在无纺布生产过程中添加杀虫剂和杀菌剂, 还可以杀死侵害树木的害虫和杂菌;添加保湿剂, 可以促进树木生长提高成活率。此产品在上海、南京、杭州等地已推广使用。此产品按照常规树木直径和高度裁切成宽度为13～14cm, 长度不等的带状布, 也可以根据用户标准要求选择色彩和量树定制而成。

3.2 植物防冻液

植物防冻液是采用优良防冻、抗冻元素形成一种植物专用防冻、抗冻液, 添加特殊因子及激活生物酶, 杀灭冰核细菌和阻止细菌繁殖。施用后形成的保护膜, 增强植株保水和抗冻能力, 抑制和破坏冰冻蛋白成冰活性, 增加热量, 降低结冰能力, 显著提高植株对低温抵抗力。施用方法为稀释500～800倍均匀喷施植株, 喷2～3次, 每次间隔10～15d。植物发芽前后, 开花前后, 突遇低温受冻害后;连雨雪后或寒冷天气转好时。

3.3 草坪增绿剂

草坪的生长过程中, 因环境、气候、土质及养护不当的原因, 引起草坪缺肥、缺元素、受病、虫害的侵袭, 以及新移植的草坪, 受旱发黄的草坪, 为提高观赏效果, 以及草坪复壮, 可用草坪增绿剂。

本产品不论是暖季草、还是冷季草, 各种混播草坪都可以使用。可促进青草生长, 含有一种特殊的铁质成分——螯合铁, 可有效促进草的光合作用, 在秋季时推迟草的枯萎, 在春天时加快草的生根发芽。冬季还可以加快霜雪融化, 因含有特殊的着色成分, 具有很高的吸热能力, 可使草在冬天生长的更快, 也更易使霜雪融化。

3.4 移栽大树降温微喷系统

当前全国各地在城市中兴起大树移植, 大树移植以其成林周期短绿化结构性效果显著, 深受业内人士的青睐。但移植大树离开了长期生长的环境, 又经过了根枝的处理, 对水分和养料的吸收能力明显下降, 而且大树的购买成本往往很高, 这都成为大树移植所面临的困难和挑战。

大树降温系统利用微喷头, 对移植大树进行多次少量的间歇微灌, 不仅可以保证充分的水分供给, 又不会造成地面径流和土壤板结, 改善土壤的水、肥、气结构, 而且笼罩整体大树的水雾, 在部分蒸发时可有效降低树木周围的温度, 防止日灼伤树, 最大限度地提高移植大树的成活率。一般而言一棵8m左右高的广玉兰采用2～3个微喷头即可满足需求。相对传统的浇水方式, 大树降温系统可以大量节省劳动力, 降低劳动的强度, 而且水的利用率极高, 比粗放的地面灌溉和皮管浇水省水50%～80%。更重要的是系统中绝大部分设备均可在本地区树木扎根成活后, 移装至其他场所重复利用。因此严格意义上的单棵成本非常之低。

4 结语