物质材料范文（精选11篇）
物质材料 第1篇
生物质吸附剂主要有活性炭类、粘土类、工业废物类、农业废料类等。
2 吸附剂研究
2.1 活性炭材料
活性炭材料一般来源于一些天然物质, 如生物质材料、煤等, 几乎所有含碳材料都可以用于制备活性炭。研究者们尝试用不同性质的材料来制备活性炭吸附剂, 如椰子壳、枣核、稻壳、花生壳、稻草、橄榄种子、黄麻、藤条锯屑、棕榈树皮、杏树皮等。
利用生物质材料制备的活性炭表现出了良好的吸附性能, Kannan[1]用稻草制备活性炭, 吸附量为472.1 mg/g。由生物质材料制备的活性炭, 其吸附性能受到原材料性质, 处理条件 (热解、活化等) , 制备工艺的影响较大, 即使处理方法和条件相同, 得到的活性炭的性能也可能是不同的, 因为其吸附性能还受到活性炭的表面化学性质、电荷、孔隙结构等因素的影响。性能好的活性炭, 一般有好的孔隙结构, 其比表面积也比较大。但是Guo[2]的研究显示:吸附量并不随比表面积的增大而不断增加。吸附量除了受活性炭的物理结构影响外, 其表面的化学性质也对吸附性能影响较大, 如表面的酸碱性。此外, 吸附量还与污染物分子大小, 吸附剂内部孔径的大小有关。
活性炭被用作吸附剂的成本较高, 不利于大规模的工业化废水处理, 因此需要研究出成本低并可广泛应用的新型吸附剂。
2.2 粘土吸附剂
粘土是一种水合铝硅酸盐材料, 表面带有离子, 可以通过吸附、离子交换去除污染物质。粘土表面的离子有Mg2+、Ca2+、K+、H+、Na+、NH4+、Cl-、SO42-、NO3-、PO43-等, 与其它的离子进行离子交换, 去除污染物。天然的粘土存量大、成本低、离子交换能力强、吸附性能好, 可以作为优良的吸附剂材料。如蛭石粘土有很大的比表面, 较强的离子交换能力, 但市场价格却是活性炭的1/20。
有研究显示硅藻土吸附过程为物理吸附, 与吸附剂表面的比表面积、染料分子、孔径结构的大小有关, 同时也存在静电作用。Bagane[3]研究了粘土对亚甲基蓝的吸附, 表明粘土的吸附量为300mg/g, 吸附效果较好。这些天然材料成本低、使用简单方便、吸附性能好, 可以取代活性炭用作吸附剂。
2.3 工业废物材料
工业废料存量大、处理简单, 被研究用作吸附剂。工业废物中粉煤灰、红泥被用作去除污水中染料的吸附剂。粉煤灰是电厂产生的废物, 受材料本身性质的影响, 吸附性能变化较大。研究者使用粉煤灰吸附水中的亚甲基蓝, 发现:未处理的吸附量为4.47mg/g, 经过热处理吸附量下降, 但经硝酸处理后粉煤灰的吸附量上升为7.99 mg/g。
红泥是氧化铝生产过程中产生的固体废物, 对红泥进行物理化学处理, 显示红泥对水溶液中亚甲基蓝的吸附量显著提高。
2.4 农业废弃材料
农业废弃材料有茎、叶子、种子、果皮等, 林业废料有树皮、锯屑等。研究者尝试使用这些材料用作吸附质, 去除废水中的染料污染物。此种废料成本低、存量大并有成为吸附剂的物理化学特性。
Ferrero分别用榛子壳粉、胡桃木屑、橡胶木屑、樱桃木屑、脂松锯屑做吸附剂去除水溶液中的亚甲基蓝和酸性蓝25, 研究了柱吸附实验和批次实验。实验说明吸附过程符合准二级吸附动力学, 平衡等温线研究说明吸附过程符合Langmuir模型。研究者还发现对于吸附亚甲基蓝来讲, 木屑的吸附性能好于同种材料制备的活性炭, 可能因为木屑上含有大量的活性官能团, 而活性炭上的活性官能团已被破坏, 并且活性炭上的孔隙结构不足以使亚甲基蓝分子进入, 因此制成的活性炭吸附亚甲基蓝的量会下降。
其它的一些农业副产物如木瓜种子、香蕉皮、南瓜种子壳、小白菊、橙皮等都已被研究用作吸附剂, 有的材料已取得良好的吸附效果。
3 结语
虽然已有很多文献资料研究了吸附剂对水溶液中染料的吸附机理, 但由于吸附过程比较复杂, 并同时受到多种因素影响 (如静电作用、键合作用) , 到目前为止, 吸附机理也不是十分的明了, 还需要做很多的研究工作。
参考文献
[1]Kannan N, Sundaram M M, Kinetics and mechanism of removal of methylene blue by adsorption on various carbons—a comparative study[J].Dyes and Pigments, 2001, 51:25-40.
装修材料中存在哪些有害物质 第2篇
甲醛：一种具有强烈刺激性气味的有机挥发物，对眼睛、呼吸道、肝功能等都会造成影响，其来源主要有劣质人造版、万能胶、自调腻子所用胶水、劣质乳胶漆等。
挥发性有机化合物（VOC）：主要来源是涂料和胶水，对人体的危害主要是眼睛、皮肤、呼吸系统、血液循环系统等。尤其是苯、甲苯、二甲苯的毒性更大。
游离TDI即甲苯二异氰酸酯：是具有 强烈刺激性气味的有机化合物。主要是对眼睛和呼吸系统有严重危害，其主要来源是聚氨酯漆的固化剂中未完全反映的TDI单体。
可溶性的重金属：如铅、镉、铬、汞等主要是劣质 涂料，它对皮肤和血液循环系统有较大危害。放射物超标：其来源主要是不合格的石材和陶瓷制品等。所以家庭装修在选用材料时一定要小心谨慎。
刷了油漆之后多长时间才能入住？
能否入住主要从两方面去考虑，一是看漆膜中的溶剂是否挥发完全；二是看漆膜中各组份是否充分反应，在正常状态下，漆膜中的有机溶剂24小时就基本挥发完毕，各组份的交联 反应在7天己基本完成，所以在通风条件较好的条件下，涂装完工7天之后入住应该没问题。但在遇到温度较低，湿度较大，板材中甲醛含量较高或选用劣质油漆等状态时，应延长入住时间。
漆膜变黄的原因有哪些？
漆膜的耐黄变是相对的，因为万物都有一个由新变旧的过程，只是其过程的长短不同而已，引起黄变加剧的主要原因有：（1）太阳的直射或暴晒；（2）固化剂使用不配套；（3）油漆本身的耐黄变性差；
（4）涂层品种搭配不当，如PU底，AC面；（5）涂层常受到污染空气、水等污染；（6）在经漂白的木材上直接做透明涂装；（7）木材中含有单宁酸和树脂等；（8）使用了变质漆。
当然浅色涂装比深色涂装变黄时更能影响装饰效果，所以浅色涂装时要注意耐黄变的选择。
毛坯房子装修中，木工、乳胶漆、地板漆、其他木器漆施工、其先后顺序怎样？ 一般顺序为：
水电安装——墙体及环境的处理——木工制作——墙面批灰——木器漆——墙面漆——地板安装及涂装
木器漆在漆膜光泽的选择上是高光好还是哑光好？
木器漆涂料的面漆光泽从低到高习惯上分三大区域，哑光（全哑）、对光线的相对反射率为30％以下；半光（或半哑）对光线的相对反射率为50％左右；亮光（全亮）对光的反射 率在90％以上。人们对其光泽的选择，大都从三个方面来考虑：
物质材料 第3篇
关键词 幼儿游戏 物质材料 角色游戏
幼儿园的课程资源中既有知识又有物质材料，从这个意义上来说，幼儿园课程的设计不只是选择知识，还要选择物质材料，而且对知识及其价值的选择最终常常要通过多种物质材料的选择来确保其价值的维持和呈现。
物质材料是幼儿在游戏活动中使用的各类物品和玩具的总称。儿童天性是好动的，他们的生活就是他们的世界，在他们的世界里玩耍离不开物质材料。幼儿从小就有一种材料寻觅取向，他们从能看清周围事物的那天开始，就没有停止过对周围物质材料的寻觅，他们正是在与丰富的物质材料的互动中不断获得发展的。可见，幼儿的发展离不开丰富的物质材料。
一、游戏类物质材料的强、弱结构性与幼儿的角色行为
从物质材料的结构出发，物质材料可分为强结构性物质材料和弱结构性物质材料。一般而言，强结构性材料结构相对稳定，很难改变，功能也相对封闭单一，而弱结构性材料结构可变，稳定性不高，功能也就相对开放和多样。根据研究者的观察发现，目前幼儿角色游戏中使用的大多数是强结构性材料，如医院游戏中的器械类物质材料、理发店游戏中的工具类物质材料等等。
（一）强结构性材料能激发低龄幼儿的角色行为
理发店的推子、梳子等物质材料属于强结构性材料，它们的结构无法改变，但它们具有身份象征性，即在理发店的游戏中，拥有这些材料就意味着拥有理发师的身份。
案例1：理发店游戏
游戏开始的时候，熙熙拿着推子和梳子为顾客男孩A理发，A扭头对她说：“我们要剪头发？”，她笑了笑。老师来到理发店，拉着女孩B问：“你是干什么的？”，再指着女孩C说：“她是洗头的？”。在老师问话的这段时间内，熙熙手拿着推子和梳子一直看着老师。等老师走后，她就拿起手中的梳子和小推子为男孩A继续理发，过了一会儿，熙熙带A去洗头发，先让A在洗头发的座位上坐好以后，她就走到理发店的材料架上拿来洗发水瓶（塑料小瓶）在A头发上挤了挤，挤好以后，女孩C开始为A洗头发。之后，熙熙又为A吹头发，吹好之后，将A围着的护裙拿下来，说了一句“好啦”。
（熙熙——“理发师”；女孩C——“洗发师”；男孩A——顾客；女孩B——身份不明）
由案例1中可以看出，幼儿出现的角色行为主要有理发、洗发、吹发行为，这些行为发生的顺序为为男孩理发——洗发——吹发，这些行为均符合理发师的角色行为。行为的发生正是由于理发店存在着推子、梳子、吹风机、洗发水瓶等物质材料，这些材料的存在为幼儿生成“理发师”的理发、洗发、吹发行为提供了前提。而且，幼儿所用的这些物质材料均属于强结构性材料，结构不容易改变，这就决定了材料具有的功能表现在材料的外表上，如推子是拿来当推子理发、吹风机是用来吹头发的，它无法被当作其它的东西来使用。正因为强结构性材料具有这一功能，因此对于幼儿，尤其是低龄幼儿来说，比较容易激发幼儿的角色行为的发生。
（二）强结构性物质材料与弱结构性物质材料的配合有利于丰富幼儿的角色行为
强结构性物质材料的结构相对比较固定，它们一般形象逼真，可以直接用代替物或者模拟其它物体进行游戏。这类物质材料在游戏中代替的物体，一般只能是固定的物体，而不能有其它的功能。如理发店中强结构性物质材料有梳子、吹风机等，这些物质材料的功能仅限于其外形所蕴涵的功能，即梳子就是用来梳头的，吹风机是用来吹干头发的。强结构性物质材料的这一特点决定了在幼儿的游戏活动中，尤其是幼儿角色游戏中，需要弱结构性物质材料的配合，才能够激发幼儿丰富的想象力和以物代物能力的发展，从而满足幼儿智力活动和创造性活动的需要，进一步丰富幼儿的角色行为。
案例2：医院游戏
片段一：开始观察游戏时，男孩强强当医生，他手拿一个打孔机和一根绿色纸条，站在医院的一张桌子前，用打孔机打纸条制造药片。另一个医生男孩亮亮，在帮男孩恒恒带来的布娃娃看病，他为布娃娃看完病，将布娃娃交给恒恒。紧接着又来了一个男孩齐齐带着布娃娃看病，亮亮先收钱，然后将布娃娃抱到医院的另一张桌子上，拿听诊器为娃娃听诊，听后走到强强站着的桌子前，从桌子上放着的材料框里找了一瓶药给齐齐，齐齐带娃娃走开。
片段二：（老师在指导强强如何制造药片）亮亮对强强说“这样子吧，我们把黄颜色的当作治发烧的药”，老师对强强说“一种颜色的药治一种病”，“回家找你们家的药看看，回来告诉我”……恒恒又带着布娃娃来看病，亮亮对恒恒说”宝宝发烧需要住院”，然后将布娃娃抱到另一张桌子上，先用听诊器听听，再走到强强做药片的桌旁，从桌上的材料框中找药片。强强抬头说了一句”发烧药还没有做好呢”，于是，亮亮就自己拿起放在材料框中的打孔机和彩色纸条开始打孔为恒恒的娃娃制造药片。
医院游戏中，听诊器、打孔机属于强结构性材料，彩色纸条属于弱结构性材料，打孔机与彩色纸条的配合使用，丰富了当医生的幼儿的角色行为。片段一中，亮亮的角色行为主要是为病人看病，强强的主要行为是用打孔机打纸条做药片。片段二中，两名男孩医生的角色行为更为丰富。亮亮不仅为病人诊断病情，而且在强强不能及时提供药片的情况下自己动手制造药片。当老师对强强制药片的行为进行指导后，强强的角色行为不再仅停留在用打孔机制造药片上，而是开始关注病人的需要和不同药片代表的功能，这一点可以从强强对亮亮说的“发烧药还没有做好呢”一句话中看出。由此可见，弱结构性材料彩色纸条和强结构性材料打孔机的提供，既丰富了幼儿的角色行为，又尽可能减少了幼儿医生在无人看病时的无所事事行为的发生。但材料的提供不是最终的目的，关键在于材料的提供能促发幼儿适宜的角色行为。另外，通过案例也可以看出，姑且不论教师对幼儿使用材料指导的适宜与否，教师的指导对幼儿角色行为的产生起着不可低估的影响。
通过对幼儿在理发店、医院角色游戏中使用的强结构性物质材料与幼儿角色行为的分析，我们可以看出强结构性物质材料有助于年幼儿童在角色游戏中，与角色身份适宜的角色行为产生；但由于强结构性材料不易改变的特点影响着幼儿持续角色行为的发生。如果能够提供适量的与强结构性材料相匹配的弱结构性的物质材料，将会丰富幼儿的角色行为。
二、游戏类物质材料的工具性、对象性与幼儿的角色行为
物质材料从功能的角度划分，可分为工具性物质材料和对象性物质材料。一般将幼儿活动时直接作用的对象看作是对象性物质材料，它是活动的核心资源，而将为幼儿与核心资源的互动服务的物质材料，看作是工具性物质材料。在角色游戏中，工具性物质材料起着暗示幼儿角色行为的作用，使用不同的工具性材料象征着不同的角色身份。角色游戏中的工具性物质材料主要包括理发店里的吹风机、小推子，医院里的听诊器等。对象性材料是指与工具性材料配合使用的材料，如理发店中的辅助类材料等。在幼儿活动中，既需要作为引发活动的工具性物质材料，也需要对象性物质材料来保障幼儿活动的延伸。因此，幼儿角色行为的产生,依赖于工具性物质材料与对象性物质材料的配合使用。
案例3：菜场游戏
喜欢用小秤称东西的黎黎游戏刚开始,黎黎先用手将小秤提起来看看平衡不平衡,然后坐下来拿着小秤碗摆弄着。女孩婷婷来到菜场，用手拿起一个花露水的瓶子看了看。黎黎伸过手，向女孩婷婷要花露水瓶，说“给我称一下”，黎黎拿起花露水瓶放在小秤托盘上准备称，放了几次都没有放好。女孩婷婷说着“给我给我”就将花露水瓶从黎黎手中拿了过去。
工具性物质材料能够引发幼儿与角色相适宜的角色行为发生，不过，对幼儿来说，由于功能发挥的不同，物质材料是工具性物质材料还是对象性物质材料是经常交替的。游戏片段中，黎黎角色行为的发生，依赖于物质材料——小秤。在游戏刚开始时，作为菜场“老板”的黎黎，拿着小秤摆弄了一段时间的秤；当女孩婷婷来买花露水时，她拿起花露水瓶放在托盘上来称重。黎黎之所以摆弄小秤，并尝试用小秤来称花露水瓶，是因为小秤具有身份象征性，当黎黎拿着小秤摆弄的时候，她获得了一种身份，她觉得自己就是菜场老板，应当承担与身份相适应的角色行为，如称菜行为，这同样可以解释为什么黎黎要称婷婷拿着的花露水瓶。
工具性材料能激发幼儿很快进入角色游戏的角色中，但要真正发挥该材料的功能，还需要与之相对应的对象性材料。如游戏片段中，黎黎用小秤称花露水瓶是作为菜场“老板”所应该出现的角色行为，但该行为不是适宜的角色行为，就是因为作为对象性材料的花露水瓶与小秤不匹配。花露水瓶的形状特点导致了黎黎无法将其放在小秤秤盘上进行称重，由此可见，物质材料间的匹配是非常重要的。行动学习是幼儿重要的学习方式，动手操作是重要的表现形式之一，幼儿通过动手操作的学习对物质材料间的关系提出要求。它要求幼儿活动的对象性物质材料有与之相匹配的工具性物质材料的支持，同样也要求幼儿活动中借助的工具性物质材料有适宜的对象性物质材料为基础。因此，对象性物质材料与工具性物质材料是否相匹配对于幼儿的发展是极为重要的。
三、启示和建议
幼儿园游戏是为学前儿童设计和组织实施的，学前儿童处于身心发展的特殊时期，儿童的思维是感性的、直观的，对于学前儿童来说，最有效的学习就是他们感兴趣的学习，最有效的学习内容就是他们可以感知的、具体形象的内容。物质材料具有具体形象性，是幼儿园的重要课程资源，将其引入幼儿园课程，对促进幼儿的学习、实现幼儿的发展有着非常重要的意义。通过对游戏中物质材料的投放及幼儿使用物质材料的现状分析，从中我们可以得到一些启示，并给幼儿教师以下几个教育建议：
（一）全面了解物质材料
物质材料作为幼儿学习的重要内容和一种重要的课程资源，在将物质材料引入幼儿园游戏之前，教育者应当对物质材料进行全面了解，对物质材料的了解可以从其属性、功能、种类、数量和质量等几个方面进行考察，并认识到物质材料间的关系。
（二）有效利用物质材料
幼儿园游戏设计不仅要研究幼儿，也要研究物质材料，对于如何将物质材料引入幼儿园游戏的问题，笔者尝试提出以下几条建议：
1、筛选物质材料
从材料本身属性来看，要根据幼儿进行的活动为幼儿选择适宜的物质材料，因为不同的物质材料具有不同的功能，根据活动目标对材料进行选择是必要的。
从材料蕴含的价值来看，要选择能使幼儿愉悦的；能加强人际交往、促进幼儿团队合作的；能引起幼儿自主活动、激发幼儿想象力、鼓励幼儿创造性的；能增强幼儿自我概念发展、促进幼儿大小肌肉发展的物质材料。
另外，物质材料的选择还应当遵循一定的原则，安全性原则、适宜性原则、发展蕴涵性原则等。
2、注意投放物质材料的方式
选择什么样的物质材料决定着幼儿游戏的内容，也影响着幼儿的不同方面的发展。物质材料的投放方式同样会影响幼儿的游戏。因此，教师在为幼儿提供物质材料的时候，可以尝试使用不同的投放方式：
固定的物质材料的投放方式有利于幼儿对物质材料的熟悉，便于幼儿尽快地进入游戏；根据游戏主题和幼儿兴趣的需要进行随机投放的方式，能够吸引幼儿参与游戏的兴趣，有助于幼儿在游戏中经验的获得。
3、关注幼儿使用物质材料的过程并提供适宜指导
幼儿园角色游戏并非放羊式的自由活动，教师在游戏中要充分发挥主导者的作用，随时关注幼儿游戏的过程（重点是使用物质材料的过程），及时给予适宜的指导。一般可以用三种方式进行：语言支持，即通过建议或发问式，让幼儿明确自己当前参加的活动及在活动中的角色；给予材料的支持，即通过增添展现物质材料的使用方式，使幼儿清楚地了解所用物质材料的使用方式，从而做出适宜行为；另外一种方式，是可以通过教师参与幼儿当前活动的方式，与幼儿一起活动，通过与教师的交往活动来实现角色游戏中幼儿行为的产生和丰富，以促进幼儿的成长。
参考文献：
[1]张丽莉. 回归生活的幼儿园课程研究. 硕士论文. 南京. 南京师范大学，2004
[2]虞永平. 物质材料与幼儿园课程. 幼儿教育，2006.1
[3]丁海东. 学前游戏论. 济南.山东人民出版社，2002
钢琴物质材料的变化对技巧的影响 第4篇
关键词：钢琴,物质材料,技巧
艺术学研究的是关于一切艺术活动的科学, 其首要课题就是研究艺术活动的材料、技巧、生产过程等等。音乐中的材料, 比方说钢琴材料的演进, 会影响到钢琴音乐的一些技巧。作曲家把想要表达的音乐思想转换成音乐作品就需要受到钢琴材料的影响。因此, 产生了钢琴材料演进的需要。本文主要探讨钢琴材料对钢琴技巧的影响。
一、钢琴材料的特性对技巧的影响
钢琴作为一种击弦乐器, 共有六大主体结构, 琴弦、击弦机、音板与码桥、键盘、后背架和骨架及踏板。钢琴技巧的存在方式就由这六大结构的特性来决定。只有充分了解钢琴发音的机械物理过程, 才能遵循这些特性产生相应的技巧, 并通过这些技巧展现钢琴本身的优缺点, 扬长避短。
(一) 音的不能持续特性
钢琴的物质材料特性决定了我们不能像小提琴那样演奏出持续优美的声音, 而是在弦被敲击的一瞬间便不能随意增减音的长度和大小, 这样的缺点使得艺术家发明了连奏技巧, 能够让钢琴旋律听起来富有歌唱性。
1. 圆滑式奏法
圆滑式连奏, 是用手指把相邻的音连起来的弹奏方法, 连奏时需克服榔头击弦而产生的冲击力, 使音与音之间能够平稳的过渡, 产生连贯的音响效果的一种触键方式。这种连奏的技巧是作曲家在创作作品时最常用的奏法形式, 在古钢琴发展之初, 踏板还没有被发明之前, 作品要求表达连奏的效果时所用的。克列门蒂小奏鸣曲中就较多的运用到这种连奏的形式。
2. 装饰音奏法
装饰音包括波音、颤音、回音、倚音等弹奏技法, 也是用来克服钢琴音响不能持续的缺点而发明的。装饰音通过不同形式的加花, 从一定程度上延长音符的时值。装饰音技巧中的一种颤音形式就是交替弹奏出相邻的两个音符, 在巴洛克时期运用比较频繁, 斯卡拉蒂就很擅长用颤音技巧, 而在海顿、莫扎特作品中就较少用到, 浪漫主义时期人们又大量的使用颤音技巧, 这时颤音已经不是用来延长音符时值的目地被使用的, 而是用来表现一种音乐情绪。李斯特的帕格尼尼超技术练习曲第6号, 左手持续四个小节的颤音就表现了不安的情绪。
3. 阿尔贝堤低音奏法
阿尔贝堤 (Alberti Bass) 是一位十八世纪前叶的作曲家, 是踏入主调音乐领域的人。这种奏法可保持一个声部相对持续, 相当于同音反复的奏法, 但在音型变化上显得较为流动和丰富, 这种音型成为钢琴伴奏的主要织体手法。
谱例1:斯卡拉蒂的奏鸣曲L.286
(二) 泛音特性
泛音中我们听得最清楚的音叫做基音, 它是由发音体全段振动而产生的音。当琴弦振动时 , 人们最先听到基音, 而在琴弦的其他地方还发生着复合振动, 并且频率是成倍增加。
琶音有泛音的特点, 在同一节拍非同时弹奏出和弦音中各组成音, 弹奏一般由低到高或者由高到低。斯卡拉蒂的这首d小调奏鸣曲左手连续的琶音技巧展现一种强有力的律动效果。
谱例2:
(三) 键盘特性
钢琴键盘是依据十二平均律的横向排列为结构形式, 有黑、白键区分, 黑键略高于白键, 弹奏时由于琴键的高低不平而产生了手指技巧的伸张训练以及手臂与手指之间的协调训练。在钢琴技巧练习中经常出现的音阶、和弦等的技术就是为了克服键盘横向特性和琴键不平的特性而发明的。
1. 音阶技巧
音阶是由一个主音到另一个主音, 中间以全音、半音及其他音程关系排列的音组成的。它们各个调性之间可以自由的转调。在技巧方面, 不同的音阶需要通过不同的指法来弹奏, 这样就训练了每个手指的跑动力和灵活性。顺应键盘的特性, 不断的更改指法和手腕、手臂的重量点才能弹奏出均匀的音阶技巧。巴赫首次运用完整的律学调性创作了《十二平均律集》, 预示了键盘乐器的远大前程。
2. 和弦技巧
和弦是由三度或非三度音程关系叠置的结合。同音阶技巧不同的是它不强调手指的跑动而强调手臂重量的转移。由于钢琴上黑白键参差不齐, 弹奏和弦要注意手指的位置, 掌关节的支撑, 手臂的松弛。这样才能发出有弹性、饱满的音响。在多声部作品中, 和弦不仅提供纵向和声音响, 也肩负着横向旋律的音乐走向, 这就进一步要求和弦技巧的多样化训练。
二、钢琴材料的变革对技巧的影响
(一) 音域的扩大
众所周知, 古钢琴的音域是很小的, 以四组为主。莫扎特古典时期才用到五组的音域宽度, 发展到今天的现代钢琴有七组又三分之一的八十八个琴键。钢琴琴键的扩大促使其内部结构也有较大的变化, 弦的排列程度, 音板的质量等等这些物理现象都影响着钢琴音域的大小, 比如弦的交叉排列比垂直排列有更大的音域。音域的扩大造成了手指技巧的一系列的扩展和转变。其中为双手交叉弹奏技巧和远距离大跳的技巧提供了可能。
有限的音域对于莫扎特及其前人们不一定是束缚, 但对于“音乐的解放者”贝多芬来说就是一种烦恼。他在创作奏鸣曲OP.106时就运用到现代钢琴的音域宽度, 最低音为以中央C为基准的三个八度的do。而在他另一首奏鸣曲“悲怆”奏鸣曲第一乐章副部主题就用了双手交叉的弹奏技巧。浪漫主义时期的“钢琴诗人”肖邦在他的作品中就很喜欢用远距离大跳这样的技巧手法来表现音乐。
(二) 音量的增大
古钢琴的音量很小, 多适用于在室内弹奏或者适合弹奏那些力度变化不大, 音量层次不太丰富的抒情性音乐作品。对于一些大型的音乐场所就不能用古钢琴来演奏了。因此通过众多能工巧匠的苦心创造, 增加弦的数量, 击弦机机械性能的提高等来增加钢琴的音量, 也使得一些高难度技巧得以使用。三度、六度、八度、震音这些有张力的增强音响效果的技巧, 能够在钢琴上清晰的发出。
另外, 随着钢琴音量增强, 也影响了手指弹奏技巧的变化, 弹奏方法的改变。古钢琴时期人们对钢琴的弹奏技巧只要求手指能够灵活跑动, 指法也通常使用二、三、四指, 很少使用到大指和小指。车尔尼在听到老师贝多芬教他用大指弹奏乐曲时还觉得颇为新鲜。而现在, 我们的弹奏方法多运用到了手腕、手臂, 甚至身体的重量, 这种贯通的重量弹奏法能够发挥现代钢琴的轻、重特性, 使钢琴有着交响乐队般的音响色彩, 也使得钢琴在与乐队合作时能够发出抵得过百种乐器的合奏音量。
(三) 踏板的使用
钢琴在未加入踏板之前, 弹奏歌唱性的乐曲都使用手指连奏的技巧, 而这种连奏又是音与音之间的距离是级进的或是四度、五度音程的连接。踏板使用之后, 出现了大量分解和弦技巧和大跨度的音符连接, 这些技巧增强了乐曲的律动感和层次感。
在使用踏板过程中, 最常用的是右踏板, 也叫延音踏板, 用来控制制音器的。18世纪中后期古钢琴上就已配备了踏板, 但还不够完善。现代钢琴当我们踩下去延音踏板, 制音器就全部离开了琴弦, 我们可以听到已经弹奏过的音持续的鸣响, 还有泛音的交融产生出新的音响。因此, 踏板的加入大大开拓了钢琴的表现力, 增加了更为丰富, 多层次音色, 也促进了技巧的多样化发展。浪漫主义时期, 作曲家就常常运用远距离音程分解和弦的技巧, 借助延音踏板的作用来表现音乐。
通过分析钢琴物质材料的特性和其发展过程的结构变革, 可以看出物质与技巧的关系非常紧密。没有物质材料就没有艺术技巧, 物质材料影响技巧的发展和变化, 只有遵循物质材料的规律的技巧才是最科学合理的技巧。艺术家对物质材料越熟悉就越能创造出适合材料属性的技巧。一些技巧是由材料本身的特性而产生的, 更有一些技巧是通过钢琴物质材料的不断完善而创造出来的更高程度的技巧。固然技巧的发展和变化有着很多复杂的因素, 而本文从物质条件决定论的角度为钢琴技巧的产生和发展提供了一个思考的原则和方法, 为创造出更多更丰富的技巧提供指引。
参考文献
[1]丁好.古钢琴时代的演奏法[J].钢琴艺术, 2002 (09) .
[2]李颖.钢琴音板结构与材料对音色的影响[J].艺海, 2013 (11) :73.
[3]刘晓飞.钢琴材料与其演奏技巧双向变化的关系分析[D].山西大学, 2008.
室内装饰装修材料有害物质限量简介 第5篇
为落实国务院领导的重要批示，国家质检总局国家标准化管理委员会负责组织制修订的《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》(GB 18580-2001)、《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》(GB 18581-2001)、《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》(GB 18582-2001)、《室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量》(GB 18583-2001)、《室内装饰装修材料木家具中有害物质限量》(GB 18584-2001)、《室内装饰装修材料壁纸中有害物质限量》(GB 18585-2001)、《室内装饰装修材料聚氯乙烯卷材地板中有害物质限量》(GB 18586-2001)、《室内装饰装修材料地毯、地毯衬垫及地毯用胶粘剂中有害物质释放限量》(GB 18587-2001)、《混凝土外加剂中释放氨限量》(GB 18588-2001)及《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566-2001)10项国家标准，已于2001年12月10日批准发布，自2002年1月1日起，生产企业生产的产品应执行该10项国家标准，自2002年7月1日起，市场上停止销售不符合该10项国家标准的产品。
鉴于http://室内污染危害降到最低限度，保障人体健康和人身安全具有重要意义；同时对室内装饰装修材料有害物质限量的监控和规范装饰装修市场秩序将发挥重要的作用。
物质材料 第6篇
关键词：非物质文化遗产；项目申报；佐证材料
中图分类号：G122 文献标识码：A 文章编号：1674-621X（2012）03-0129-05
联合国教科文组织（UNESCO）从上世纪70年代就开始致力于世界文化遗产的保护工作，1998年启动人类口头和非物质遗产公告活动，2001年公布了首批19个人类口头和非物质遗产代表作，2003年10月又通过《保护非物质文化遗产国际公约》，经过30多年的发展，人类口头和非物质遗产的概念深入人心，其保护工程也在各国声势浩大的展开[1]。中国政府为了抢救保护中国非物质文化遗产，进一步弘扬中华文化，于2004年8月加入《保护非物质文化遗产国际公约》，2005年5月国务院办公厅专门下发《关于加强我国非物质文化遗产保护为保护世界文化多样性履职尽责工作的意见》，要求全国各级政府高度重视，积极做好非物质文化遗产的普查保护工作，2006年2月，国务院又下发了《关于加强文化遗产保护工作的通知》进一步要求加强对非物质文化遗产与物质文化遗产的保护，并决定从2006年起，将每年6月的第二个星期六定为我国的文化遗产日。按照文化部统一部署，各省市也积极开展省、市级非物质文化遗产名录的评审工作。
内蒙古师范大学领导十分重视自治区非物质文化遗产保护与研究工作，整合学校民俗学、民间文学、民族音乐、民间美术、民族体育、科学技术史等相关专业人员共同组建内蒙古师范大学非物质文化遗产保护与研究中心，该中心于2008年5月正式成为教育部重点人文基地——中山大学中国非物质文化遗产研究中心内蒙古工作站。自中心成立后，先后以内蒙古师范大学作为项目保护单位，组织申报“科尔沁潮尔史诗”“蒙古族传统牛角弓制作技艺”“蒙古象棋木雕制作技艺”三项非物质文化遗产代表作，其中“科尔沁潮尔史诗”、“蒙古族传统牛角弓制作技艺”成功进入国家级非物质文化遗产代表名录，“蒙古象棋木雕制作技艺”被评选为自治区级非物质文化遗产代表作。近年来，中心成员在非物质文化遗产项目的调查、申报、评审等工作中积累了一些经验。在申报各级非物质文化遗产项目的工作中，申报书的撰写是非常重要的步骤，本文试图就申报书撰写中佐证材料的问题谈一些个人认识，以为内蒙古非物质文化遗产保护工作尽微薄之力。佐证材料是申报书中的关键内容，从非物质文化遗产评审要求出发，充分论证该项目满足非物质文化遗产评审标准，所以是决定项目能否通过的重要保证。我们只能从非物质文化遗产的定义入手，在申报书中就申报项目进行佐证。
联合国教科文组织将“人类口头与非物质遗产”定义为：“非物质文化遗产是指各族人民世代相承的，与群众生活密切相关的各种传统文化表现形式和文化空间。”[2]有关学者已经就非物质文化遗产项目的申报条件做出科学、细致的说明。如从传承主体看，非物质文化遗产必须以杰出传承人为依托，没有杰出传承人不能认定为非物质文化遗产；从传承时限看，非物质文化遗产必须具有悠久历史，时间不足百年者不能认定为非物质文化遗产；从传承形态看，非物质文化遗产必须以活态的原汁原味的传承为基本特征，非活态的、原汁原味的传承项目不能认定为非物质文化遗产；从品质上看，非物质文化遗产必须是一种重要的民族文化遗产，没有重要价值者不能认定为非物质文化遗产。最后，申报的项目必须是当地的地域标志性文化，必须具有普世价值[3]。
为了地方基层单位理解非物质文化遗产项目的申报条件，正确有效的撰写申报书，尽量使申报项目满足非物质文化遗产评审条件，我们一般希望申报书可以从以下三方面进行论证：（1）各族人民世代相承；（2）与群众生活密切相关的传统文化表现形式；（3）项目的价值和影响。
一、世代相承
非物质文化遗产是依赖特定的人群和特定的环境而存在的，因此保护非物质文化遗产不仅是要保护其文化形态，更重要的是要对其进行“传承”[4]。由此可见，“世代传承”是非物质文化遗产的重要内容，也是评审过程中需要满足的首要条件。所谓“世代相承”，一般是指就是该项目的传承时间在百年以上，传承体系明确，各代传承人清楚。如果项目申报书中撰写的传承时间不够，或者传承谱系断裂，都会影响项目的申报。如某年“某某大饼制作技艺”申报自治区级非物质文化遗产，称于1938年开始主营掉炉大饼，传承时间不足百年，明显不符合申报条件，无法通过也在意料之中。当然，这只是特例，绝大多数申报书都能确保传承时间。但是我们注意到为数不少的申报项目，确实拥有足够的传承时间，民族特色也很浓厚。如库伦旗申报的“布鲁”，进入自治区级非物质文化遗产名录肯定通得过。但“布鲁”的申报材料中，在介绍历史渊源时，其佐证材料也只是说“历史悠久，流传广泛”之类泛泛的言语，缺乏强有力的证据。下一步项目经自治区推荐得以进入国家级非物质文化遗产评审，在区外专家对相关项目不了解的情况下，单凭这些空洞的介绍显然不足，可能会影响其入选国家级非物质文化遗产名录。通常可以用出土实物和古籍中的记载来佐证项目的传承时间。如蒙古族的养马术作为传统知识类项目完全可以进行申報。2008年笔者之一曾前往一些盟市调查蒙古族养马术，了解到在通辽科左后旗有人十分擅长养马。蒙古族养马术可以包括养马、相马、疗马、驯马等内容，分开申报自然可以，但将养马术作为传统知识与技能进行整体申报，效果更好。当然，作为马上民族，养马术的传承历史是毋庸置疑的，但是完全可以加入出土文物和古籍记载作为佐证材料，不但有助利于申报，更有利于将来的保护与研究工作。据笔者所知，距离科左后旗最近的辽宁阜新蒙古族自治县蒙古语文办公室就藏有6卷《马经全书》，另外在内蒙古图书馆、内蒙古大学图书馆、内蒙古社会科学院图书馆分别藏有《十二技能俱全三种骏马及其他诸骏马的特征》、《马头明王相马经》、《相马三十六鉴》、《相马宝鬘治疗法明鉴中药名录》等相关古籍，若能对其进行研究，并与田野调查中所得资料相比对，互为参照加入项目申报书中，这些内容定会为申报增色不少。
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另外，科尔沁地区拟将科尔沁土语申报非物质文化遗产项目，这是一个很好的建议，眼下语言的抢救和保护对传承民族文化极为重要。语言的实物佐证很难找到，或许能从地方书籍中查询一些资料，所以田野调查就极为重要了。然而语言的调查与研究是一项科学性要求很高，有很复杂的工作，需要运用多学科、多手段的研究方法。现在自治区乃至全国的非物质文化遗产申报、保护工作刚刚起步，尚未顾及或者说难以承担民族语言以及各地方言土语的普查评审工程，所以当下非物质文化遗产中“口头传统，包括作为文化载体的语言”保护范围也仅限于口头文学。
二、与群众生活密切相关及传统文化表现形式
“与群众生活密切相关”则要求非物质文化遗产项目是民间自发形成、延续的一种自然而然的活动。申报材料不但要体现该项目与群众生活密切相关，更注意阐述项目本身为群众在生产、生活所提供的便利，如勒勒车制作工艺的产生，方便了游牧民族进行迁移；蒙古族由于经常骑马，常会产生骨折，于是催生出与之相应的蒙古正骨术等等，更可以提出该项目中所蕴含的民族精神以及审美品位。
同时，申报书中要注意该项目并非是在个人号召或政府指令下举办的有违群众心愿的形式化活动，而传承人也不必特意以政府官员，专家学者为对象。虽然在非物质文化遗产传承或弘扬过程中，确实存在发挥过重要组织、领导及协调作用的行政官员，以及热心学习传统文化、号召社会关注传统文化的专家学者，但如果这些人本身与传统艺人、匠人不具有正式师承关系或水平尚无法达到非物质文化遗产传承人标准，是不符合非物质文化遗产评审条件的。
所以在撰写申报书之前，一定要深入项目传承地进行客观实在的田野调查工作，发现最具代表性的项目，真实地将其记录和描述下来。切不可不愿意下苦工夫做实地调查，以仅凭借自己的想象，或随意按照自己的意愿和趣味、或按照当前的政治口径和政策要求乱改乱编，随意拔高项目的思想性、艺术性[5]。只有坚持以全面性、代表性、真实性作为普查工作的指导原则，撰写的项目申报书才能内容翔实而又具有说服力。
现实生活中，传统表现艺术、体育竞技项目确实多有既符合传承人条件，又身为政府官员的人，在申报书中只需统一以传承人身份标注，尽量避开官员、学者身份，以显示申报项目的群众性，因为这些虚衔确实与项目以及项目的传承没有必然联系。虽然不是传承人申报，但传承人担负着项目的传承和发展，切不可轻视。明确并且保护传承人是建立非物质文化遗产传承机制的重要内容，同时也得强调传习人的培养。通过传承人的传授，传习人学习、接受、掌握该项非物质文化遗产的技术、技能，从而进一步发展该项目。[6]这些内容均为民间自发形成、延续的，不能全靠政府行政手段或者自己杜撰。
而文化表现形式，则要求非物质文化遗产项目既不是单一的物，如建筑、乐器，也不是单一的人，如表演者、制作者，而是将物与人紧密连接在一体，构成完整而稳定的文化行为系统。例如通辽申报的蒙古族马具制作技艺，马具是物，肯定不是非物质文化遗产，制作艺人当然也不是非物质文化遗产，只有马具的制作技艺才是非物质文化遗产本体。另一方面，文化表现形式也不易进行人为的分裂，这点在地区辽阔的内蒙古自治区很典型。
内蒙古自治区以蒙古族为主体民族，但过去的蒙古族部落多在现今已被人为分割的行政区划及边缘地带，如传统的科尔沁地区就包括在现今通辽、兴安盟和赤峰三个市级行政区划内。因此，具有同样文化表现形式的项目可以以民族分布的人文地理的范围为基础，同一民族、部落的相邻市、县进行联合申报。一些盟市申报的项目已经进入自治区或者国家非物质文化遗产名录，其他盟市如果存有类似的项目，也可以进行申报，如果新申报的项目价值没有先行申报的项目价值高，可以进入扩展项目；但如果后者价值更高，更具有代表性，则可以评为同档次或取代前者而成为该项目的代表作。这就要求后者申报书的佐证材料丰富有说服力，而评审专家在公平、公正、公开的情形下，一定会做出合理的决定。如赤峰阿鲁科尔沁旗申报勒勒车制作技艺获批，2008年笔者前往通辽调研，扎鲁特旗也有勒勒车制作工艺，完全可以继续申报。阿尔昆都勒苏木的蒙古包制作技艺也可以申报。
三、价值和影响
申报语言、礼仪、节庆类项目，要求这些项目代表一种活态文化，具有一定的群众基础和社会功能，本身就有其价值和影响。若申报项目属于传统表现艺术、传统知识与技能，则需要在申报材料中体现出项目本身的绝活、绝技。我们以传统技艺为例，来看如何将此类项目的价值论述清楚。
手工艺品中所蕴含的绝技是成品的非物质的文化表现形式，所以将制作技艺完整（但不是全部）的展现出来，是此类项目通过评审的关键。全区各地起先普遍以音乐、舞蹈等传统认识上的文化项目进行申报，而忽略了传统技艺类项目的申报。最近认识到手艺也是一类非物质文化遗产项目，所以各地申报传统技艺类项目数明显增多，当然，其中肯定有企业商业利益的驱使[7]。但并不是什么东西后面加上“制作技艺”，就符合条件的。通辽申报有两个传统技艺类项目申报多次，但总是未得通过，原因就在于制作技艺没有达到评审要求，当然，项目本身是否达到要求，可以再讨论。
进行评审时特别关注两点，一是项目中所列手工艺品是否是历史上真实存在的。如在申报国家级非物质文化遗产项目“勒勒车制作技艺”传承人评审中，某人将制作小型工艺品勒勒车的照片添加到申报书中，画蛇添足，显然制作工艺品与真实的勒勒车大不相同，能够制作传统勒勒车的工匠不一定能制作工艺品的勒勒车，而能够制作工艺品勒勒车的艺人未必制作得了实际生活中使用的勒勒车，二者没有对价关系的。二是现在的技艺是否是传统技艺的延续，如果有明确的传承体系，比较容易判断，但是据称是传统工艺的复原，则着实不好评断，一般主要以是否使用现代的化工材料、是否使用现代的机器生产，成品外形、性能特征能否与现存历史实物相符合为评判标准。
内蒙古蒙古族传统工艺失传，大部分是解放后，尤其是改革开放之后，牧民生活向现代化变迁所导致，从失传时间上来看其实并不长，一些老手艺人或许还保留有这种工艺，只不过这些工艺品在现代生活中不用了，所以他们也就不制作，这有待我们进一步发掘，也是各地非物质文化遗产工作的重点。还有些老人即使不知道完整的制作工艺，但知晓其中的某一部分，经过有心人大规模的调查、寻访，逐渐将失传的工艺进行还原。在此基础上，有条件的话还可以去蒙古国进行调研，那里蒙古族某些传统工艺保留的情况比较好，内外蒙在一些项目上完全可以互相补充。这种传统技艺的复原工作，是在前人工作的基础上，使用传统的材料和工具真的恢复了这种技艺，其作品如果達到古代作品的水准，并受到国内外专家的认可，复原的技艺当然可以认定为非物质文化遗产。如内蒙古师范大学今年申报的“蒙古传统牛角弓制作技艺”就属此例。内蒙古传统牛角弓制作技艺在解放之后一段时间内还是存在的，1959年第一届全运会后，国内大力推广玻璃钢弓，角弓逐渐淡出。项目传承人在二十多年的时间内，遍访内蒙呼伦贝尔、赤峰、阿拉善、锡林郭勒等盟市，从老艺人口中逐渐还原角弓制作技艺，并前往外蒙寻求弓箭专家、著名制弓艺人的帮助。除了进行田野调查，他还从内蒙古社会科学院图书馆、内蒙古师范大学图书馆查阅清代蒙古文古籍《射箭要诀》、《宝常聚之破窗射箭经》，从中找寻传统角弓制作技艺的线索，终于复原蒙古传统牛角弓制作技艺。他使用的原材料和大部分的工具都没有现代化用具的痕迹，制作出的角弓完全能和历史实物相对应，得到了内蒙古自治区、北京、哈尔滨等地民俗、民族体育、传统工艺、技术史等学科专家的称赞。国家级非物质文化遗产项目评审专家实地考察后也肯定了这项复原工作。制弓技艺也最终入选国家级非物质文化遗产名录。
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但如果项目名义上称古代的技艺的复原，却无法将复原工作清楚完整的“复原”出来，甚至实际操作中使用的是现代技艺，这就很难通过评审。这些项目无论在名称之前冠以何种“贡品”“宫廷”“王府”“御膳”等字样，终究不能算是传统工艺而被列入保护对象。
除了复原技艺外，我区大部分是民族类传统技艺的申报，这些项目在本民族间广为流传，传承谱系很容易弄清楚，但是如果缺乏“技艺出众”的论证，普遍性太强，不具有典型性，尤其在传承人评审中，更需加强传承人技艺出众的佐证材料。一般来说，传承人技艺的获奖证书，编著的教材书籍，平面、声像媒体对传承人技艺所做的宣传报道，专家学者以及研究人员对该项技艺调查后的调查报告、论文等科研成果或者是传承人为传承、提高技艺所做的文字性记载与实物标本，上述材料都是极好的佐证材料。如在“某某蒙古族缝纫技艺”传承人的申报中，申报书A不仅将制作服饰的技艺详细描述，而且特别提到传承人将传统手工缝纫制作技艺用文字记录下来，编著出版物。申报书B则仅仅写到传承人师从母亲学习缝纫技艺，技艺特点没有交代。自然A较B好。其他奖励、称号等佐证材料亦如此类，不再赘述。
此外，申报书要极力反映出申报项目的最大价值。有些民族地区的群众活动包含众多非物质文化遗产项目，而各遗产间具有明显的无法割舍的文化联系，不建议分列申报，最好是协调各方资源，将众多分散的项目合为整体，用“文化空间”的名义进行申报，以突出项目的最大价值[8]。
四、结语
申报是非物质文化遗产保护工作的关键。申报书一定要以真实性、整体性为原则，充分挖掘材料，对申报项目进行论证。当然，在撰写申报书时，行文一定要流畅，要把阅读对象想象成对该项非物质文化遗产从未直接接触过或者不十分熟悉的人，进行清晰说明和介绍遗产的基本情况和特点。另外，在申报非物质文化遗产项目时，项目申报专题片也是非常重要的内容，而申报书实际上是专题片的脚本，更不能轻视。非物质文化遗产项目申报材料文字向图像的转化的个案解读以及拍摄过程中需要注意的事项，可参见相关论文[9]。
当然，在评审过程中，也不是只看申报书而下决定，还需听取在民族非物质文化遗产相关专业和学术方面有研究的文化学者、民俗学家、民族艺术家以及当地的老艺人的意见，必须尊重各民族文化艺术传统，防止主观臆断，坚持以积极的、科学的、客观的态度对待非物质文化遗产评审工作。
我们将某一文化表现形式申报各级非物质文化遗产项目，其目的就是为了更好地抢救、保存、保护和振兴该项目，以利于弘扬民族、地域文化。我们应该始终怀有“申报是手段，保护才是真正目的”的申报意识。
参考文献：
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[2]中国民族民间文化保护工程国家中心.中国民族民间文化保护工程普查工作手册[M].北京：文化艺术出版社，2005：1-2.
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[4]甘丹.保护非物质文化遗产应靠“传承”[N].新京报·文化副刊，2005-07-06.
[5]刘锡诚.论新一次民间文学的普查、申报与保护[J].河南社会科学，2007（2）：7-14.
[6]祁庆富.论非物质文化遗产保护中的传承及传承人[J].西北民族研究，2006（3）：114-123.
[7]董杰.“鴻茅药酒事件”及其反思[J].内蒙古师范大学学报：哲学社会科学版，2011（5）：18-21.
[8]苑利，顾军.文化空间类遗产的普查申报以及开发活用[J].原生态民族文化学刊，2009（4）：63-71.
[9]朱钢.非物质文化遗产名录项目申报录像制作解析——以“陈李济中药文化”项目为例[J].重庆文理学院学报：社会科学版，2007（3）：20-22.
[责任编辑：吴平]
功能性生物质基碳素新材料 第7篇
生物质是从动物和植物得到的原材料,主要是指通过光合作用形成的含有纤维素、半纤维素、木质素等成分的生物体材料,它是生物体经自然演变或人类采伐后失去生理代谢功能而形成的。生物质属于可再生资源,数量巨大,种类繁多,常见的为木本和草本类植物,如农业加工剩余物、林业加工剩余物、水生植物、能源植物等。多数生物质都含有丰富的碳元素,是制备各种碳材料的廉价原料。自碳材料诞生开始,以生物质为原料制备各种碳材料便得到研究者的关注[1]。近年来,随着纳米材料研究的深入,生物质碳基材料的制备方法得到很大发展,并在吸附、电磁屏蔽和吸波、电化学储能(锂离子二次电池和电化学电容器)、光催化等领域表现出较好的应用前景。
1 生物质基碳材料的制备方法
生物质的化学组成因生物质种类不同而各异,但主要是含碳高分子物质(如纤维素、半纤维素和木质素等)[2]。生物质经热解碳化后形成全部或主要由碳元素组成的碳质材料。目前,生物质基碳材料的制备方法主要有干法、湿法两种。
1.1 生物质基碳材料的干法制备
传统生物质基碳材料采用干法制备,即在高温非氧条件(惰性气体保护或真空环境)下,利用生物质中含碳化合物的分解和碳化获得生物质基碳材料。干法碳化可根据其制备工艺的不同进行分类:按升温速率的不同分为慢速碳化和快速碳化;按系统压力的不同分为常压碳化和减压(真空)碳化;按是否加入催化剂分为无催化剂碳化和催化碳化。
1.1.1 慢速碳化和快速碳化
慢速碳化是指以较慢的升温速度 (一般为 1~4℃/min)将生物质加热到碳化温度进行碳化的方法,该生产方法升温时间较长,但对设备要求简单,因而是生物质基碳材料干法制备工艺中较为常用的一种方法。快速碳化是指以较短的时间将生物质加热到碳化温度进行碳化的方法,如直接电加热(Flash heating)法、等离子体煅烧(Spark plasma sintering)法等[3,4,5]。快速碳化一般是在高温下制备生物质基碳材料,它可以缩短碳化时间,有利于生物质中小分子链的分离,纯化生物质碳晶格的生成,但对设备要求较为苛刻。
1.1.2 常压碳化和减压(真空)碳化
常压碳化是生物质在常压和惰性气体保护下的碳化[6];减压碳化是指生物质在负压(真空)系统中的碳化。两者均可提供生物质碳化的非氧环境,但是减压碳化得到的生物质基碳材料杂原子含量相对少些[7]。
1.1.3 无催化剂碳化和催化碳化
生物质的无催化剂碳化即在没有催化剂参与下的碳化,这种碳化方法制备的生物质基碳材料均为无定形结构,碳织构没有结晶性;生物质的催化碳化是指其在催化剂参与下的碳化,此种碳化方法可以得到含有结晶性碳的碳材料。
在催化碳化法中,生物质原料一般需要负载一定量的催化剂(通常是过渡金属),负载方法通常是溶液浸渍法,即将含有催化剂的化合物(如Fe、Co、Ni等的硝酸盐、卤酸盐、醋酸盐等)[8,9,10,11,12]溶液浸入到生物质中,在升温热解碳化过程中,浸渍的金属盐或其分解产物被生物质碳碳热还原为过渡金属纳米粒子,并对生物质碳起催化作用,生成具有结晶性成分的碳材料,此机理符合碳原子在纳米过渡金属催化剂中的“溶解-扩散-析出”模型。另外,通过生物质碳与氧化铝(含铝化合物的高温分解产物)高温(~2200℃)反应(C+Al2O3→Al4C3)生成片状Al4C3,然后由Al4C3分解也可以得到结晶性生物质碳[13]。研究表明,在木材热解碳化过程中,木材中的矿物质可以起到催化作用,把木材细胞壁的热解气体催化生长为石墨晶须(符合螺位错生长机理)[14]。
采用生物质催化碳化方法还可以制备新型碳纳米材料。美国赖斯大学的Ruan G D等使用易得、价值较小或有负面价值的生物质(饼干、巧克力、草、塑料、蟑螂和狗的粪便等),在1050℃的重氢/氩(H2/Ar)气流中,直接在铜箔(催化剂)的背面培育出单层高质量石墨烯[15],为生物质的高附加值利用提供了新的途径。以木质生物质汽化产生的气体为碳源,采用催化化学气相沉积(Catalyzed chemical vapor deposition, CCVD)法可以生产高附加值产品碳纳米管(Carbon nanotube, CNT),减少碳的排放[16]。
生物质基碳材料的热性能和电性能都与其石墨化程度有密切关系。生物质无催化剂碳化得到的碳材料为无定形碳,即使在高温(2000℃)下也难以石墨化;与无催化剂碳化相比,生物质催化碳化可以显著降低生成结晶性碳的温度,提高材料导电性和导热性,降低能耗。
1.2 生物质基碳材料的湿法制备
生物质基碳材料的湿法制备即为水热法制备。水热法是19世纪中叶地质学家模拟自然界成矿作用而开始研究的方法。在1900年以后,科学家建立了水热合成理论,并开始转向功能材料的研究。近年来水热法在生物质基碳材料的制备上得到广泛应用,即在无氧条件下,通过加热生物质-液体水的混合体系,将生物质中的有机物质在超临界液体水(水的自身压力和温度(180~220℃))下热化学分解碳化,所以称为水热碳化法(Hydrothermal carbonization,HTC,也称湿热解法)[17,18]。水热碳化包括水解、脱水、脱羧基、芳构化、缩合聚合等反应,并受过程参数如含水条件、温度、停留时间、压力、固体含量、pH值等的影响[17]。
与干法制备相比,湿法制备(水热碳化)的优点在于:生物质在碳化前或碳化过程中无需干燥,降低了能耗,并且湿物料转化为碳质固体的产率较高[18]。
1.3 生物质组分协同作用制备生物质碳基复合材料
生物质中一般含有少量矿物质。研究表明,在生物质的干法碳化过程中,生物质中的某些矿物质具有催化作用,可以作为化学气相沉积的催化剂,促使纳米碳纤维/纳米碳管原位生长,得到生物质碳/纳米碳纤维(管)复合材料。Zhu J T等以竹炭内部的硅酸钙为催化剂、乙醇蒸气为碳源,在1200~1400℃于竹炭中生长纳米碳管,生长机理服从“气-液-固”模型[19]。Chen X W等以农业废弃物制备的活性炭中固有的铁为催化剂,采用CVD法生长纳米碳纤维,制备出活性炭/纳米碳纤维复合材料[20]。上述制备生物质碳/纳米碳纤维(管)复合材料工艺的优势在于:以生物质中固有的矿物质为催化剂,省去了催化剂的湿法(浸渍法)制备步骤,使复合材料的制备变得更加简单。
另外,以稻壳为原料,采用碳化和镁热还原的方法,可以把稻壳碳中的SiO2还原成硅,综合利用稻壳中的两大主要元素——碳和硅,制备掺杂硅的碳半导体材料[21]。
因此,对于某些生物质原料,可以根据其自身的元素组成特点,充分发挥各组分的协同作用,制备出以生物质碳为基质的复合材料。
2 生物质基碳材料的应用
生物质碳化制成的碳材料在许多功能性领域中得到应用,如高吸附、高导电、高耐磨材料等,具体制品主要有木炭、木陶瓷、活性炭、碳电极、光催化材料等。
2.1 木炭
木炭是木材或木质材料经过不完全燃烧或者在隔绝空气的条件下热解所残留的深褐色或黑色多孔固体。木炭除了用作燃料外,还可在冶金上用作还原矿石、冶炼金属的还原剂和钢制品的渗碳剂。同时,木炭还可以用作干燥剂和生产二硫化碳的原料。
2.2 活性炭吸附材料
以生物质制备活性炭(AC)吸附材料,是将生物质在碳化的基础上进行活化造孔处理,常用的活化方法有物理活化法(如以水蒸气或者CO2为活化剂)、化学活化法(如以Na2CO3、K2CO3、NaOH、KOH、H3PO4、AlCl3、MgCl2、CaCl2、LiCl、ZnCl2 等化合物为活化剂[18,22,23]),以及物理-化学联合活化法等[22]。传统上,生物质活性炭采用干法制备,但近年来也有通过湿法(水热过程)制备的报道[24,25]。作为资源丰富的生物质,农业废弃物稻壳是一种很少见的结构细胞装配体,采用环境友好的处理过程(即碳化、氢氟酸洗涤去除其中的SiO2),然后用水蒸气进行活化,可以制备具有较大的比表面积(1340m2/g)和孔容积(1.2cm3/g),含有大孔(~1μm)、介孔(~4nm)和微孔(~0.7nm)的分级多孔炭[26]。
由生物质制备的活性炭,具有大孔、介孔和微孔等发达的多级孔隙结构以及较大的比表面积和丰富的表面官能团结构,可以用作环境净化材料,从水中除去各种无机和有机污染物,如重金属、砷酸盐、有机染料以及其他有毒物质,并可以在医疗领域作为吸附剂使用[26]。
2.3 木陶瓷
木陶瓷是由日本青森工业试验场的Toshihiro Okabe等于1990年提出的,它是一种采用生物质(如废纸、木材或其他木质材料、纤维材料等)在热固性树脂溶液中浸渍后于真空(或惰性气体)条件下碳化而成的玻璃碳和无定形碳的复合体,是一种新型碳材料, 具有多孔、密度低、比强度高、耐磨和减磨性能优异、传感性能和电磁屏蔽效果优良等特点,此外还具有远红外线放射特性[27,28]。后来,随着研究的拓广和深入,采用不同的浸渍物与基体材料发生反应,使木陶瓷发展成不同基质材料体(如SiO2、SiC、TiC、金属等)的新型功能材料,并赋予其新的功能特点,拓展了它的应用领域[28,29]。木陶瓷与金属复合制备陶瓷/金属复合材料,可使材料的某些性能得到较大改善[29]。Wang T C等以木材为模板,用铝合金浸渍碳化后的木材,制备碳/铝复合材料,复合材料中碳材料模板稳定了铝合金的摩擦系数,并作为润滑剂降低了铝合金的磨损率[30]。相关报道表明,木陶瓷浸渍 ZK60A镁合金形成的复合材料的力学性能明显优于没有经过增强的木陶瓷[28]。
木陶瓷具有多孔结构,可以对电磁波起到散射、吸收或衰减作用,产生很大的介电损耗,有利于屏蔽效果的稳定,因而具有良好的电磁屏蔽性能[31,32]。生物质经过催化碳化后,可以形成具有高结晶性碳纳米条带导电网络的碳材料,以其制备木陶瓷材料,能够提高导电性能并改善电磁屏蔽效果[8]。另外,生物质在热解碳化过程中,其自身存在的孔隙得以保留,同时还会产生新的孔隙,形成具有层次结构的多孔碳材料,材料中存在的较多孔隙可以增加材料与自由空间的阻抗匹配,而在孔隙中填充过渡金属纳米粒子则可以增强界面极化松弛损失和欧姆损失,增加介电损耗,因此用浸渍纳米过渡金属的生物质碳制备的木陶瓷材料具有较好的吸波性能[33]。以竹炭为核体、NiZn铁氧体(Ni0.5Zn0.5Fe2O4)为壳体的核-壳结构材料,在2~40GHz的微波吸收性能相比各组元均有所改善[34]。
2.4 电化学储能材料
以生物质为碳源,经过碳化、活化或者碳化活化后与电化学活性物质复合,可以制备用作锂离子电池或电化学电容器电极的电化学储能材料。
2.4.1 锂离子电池负极材料
自从锂离子电池商业化以来,石墨化碳材料一直被广泛用作其负极材料。近年来,随着电动汽车等产业的发展,高功率锂离子电池的研究得到迅速发展,高倍率容量的电化学活性材料的研制已提上日程。无序炭具有高于石墨理论容量(372mAh/g)的嵌锂容量,并且其结构性质可以通过有机前驱体的选择以及热解温度和热解时间的控制等加以调控,因此其发展已经引起研究人员的注意。许多生物质如胡桃木、莕壳、花生壳、木质素、棉花和羊毛、稻壳、淀粉和橡木、糖和香蕉纤维等经热解碳化均会得到无序炭,由于这些生物质储量丰富,因此成为制备锂离子电池无序炭负极材料的廉价碳源[6,23,35,36,37,38,39,40,41,42]。生物质碳较高的嵌锂容量可归因于其无序结构和氢含量;通过活化造孔,可以增加生物质碳的孔隙率和比表面积,显著提高嵌锂容量,但所造的孔隙大小应该加以控制。这是由于太大的孔隙不仅没有储锂效果,而且易于与电解液接触,导致锂离子与材料表面官能团的作用及与电解液的反应,钝化了孔的表面,产生不可逆容量;另外,由于孔隙表面形成的较厚涂层易于堵塞孔隙,阻碍电解液与活性的碳表面的接触,导致碳中已储存的锂较难脱出。因此,生物质碳中的大孔对碳基负极材料储锂不利。相反,生物质碳中的小孔则可成为储锂活性位,有利于锂离子的存储和脱出。
生物质碳虽然具有较高的嵌锂容量,但较大的不可逆容量以及较差的循环稳定性限制了其在锂离子电池上的广泛商业化应用。为了降低生物质碳的不可逆容量,Liu T等研究了真空碳化处理(真空下1000℃碳化1h)对印尼红树木炭(硬碳)的不可逆容量的影响,结果表明经过处理后的样品表面可以形成热解碳层,降低BET比表面积、杂原子和羟基的数量,从而降低样品的不可逆容量[7]。另外,采用催化碳化方法制备生物质碳,可增强其结晶性和导电性,进而降低不可逆容量并改善循环性能[9]。
以生物质为原料制备活性炭,以这种活性炭为模板,采用浸渍方法可以制备活性金属(金属氧化物)/碳复合锂离子电池负极材料。Hwang Y J等以椰壳为原料,经过热解碳化活化制备活性炭,并向孔隙中浸渍锡基化合物,然后化学还原得到锡/活性炭复合材料[23]。Zhang C F等向经过催化碳化、活化得到的活性炭中浸渍锡盐溶液,经水解干燥热处理后制备SnO2/AC复合材料,活性炭模板可以增加材料的导电性并阻止SnO2的团聚,改善复合材料的容量和循环性能[9]。以活性炭和Sb2O3为原料制备Sb/AC复合材料,原料中加入的活性炭既是还原剂,其过量部分又是分散剂与导电剂,分散生成的Sb颗粒可以缓解嵌脱锂过程中Sb材料的体积变化,改善材料容量和循环性能[43]。
生物质活性炭也可用作锂离子电池正极活性物质的模板。对于锂-硫电池而言,硫的绝缘性和电化学反应过程中生成的多硫化物的溶解性将会导致活性物质(硫)的利用率较低和电池的循环性能较差,阻碍此类电池的实际应用。采用具有较大比表面积、发达孔隙结构和较好的电子导电性能的多孔碳材料可以很大程度解决上述问题。Wei S C等以易得、廉价、环境友好的可再生资源——天然猪骨头为原料,采用碳化活化法得到分级结构的多孔碳材料,然后浸渍硫制备硫/多孔碳正极材料,获得了较好的循环性能,首次循环容量达到1265mAh/g,50次循环后仍具有643mAh/g容量[44]。循环性能的改善可归因于首次放电后硫在分级多孔碳中的均匀分布,即在放电过程中,分级多孔碳的巨大比表面积可以使多硫化物吸附在正极表面,避免其在电解液中的溶解,因此提高了硫的利用率;分级多孔结构可以抑制硫的聚集,并有利于电解液的浸润,适合的介孔/大孔也有利于电化学循环过程中锂离子的输运,降低离子和电子的导电距离;此外,分级多孔碳较好的导电能力也可以改善硫复合电极的电学性能[44]。Fey G T K等以天然农作物废弃物为碳源,借助造孔剂制备比表面积大(>2000m2/g)且石墨化炭比例较高的碳材料,用高温固态法合成出LiFePO4/C复合正极材料(生物质碳的含量为8%(质量分数)),该材料在充放电速率0.2C下的初次放电容量为140mAh/g,循环456次时电荷维持率为80%。在合成LiFePO4的过程中加入在大表面积活性炭,不但可以抑制LiFePO4晶粒成长,而且包覆在LiFePO4周围的碳可有效增加电子导电率,因此提升了电池性能。添加稻壳碳、甘蔗皮碳与花生壳碳等大比表面积碳材,合成的LiFePO4/C正极材料仍具有大表面积特性,并有较大的容量和良好的热安全性[45]。
2.4.2 电化学电容器电极材料
电化学电容器的储电机理有两种:一是利用电极材料较大的比表面积在电极和电解液之间形成双电层储存电荷, 该过程没有化学反应发生 (称为双电层电容器);二是利用准电容效应, 即利用一些金属化合物(如 RuO2·xH2O等)与电解液在其表面发生二维氧化还原反应, 电极通过快速的法拉第电极反应存储能量(称为超级电容器)。
以生物质为原料,直接碳化、或者采用物理或化学活化方法制备生物质碳(活性炭),控制其表面积、孔隙几何形状和尺寸分布、平均孔尺寸、电导率、润湿能力和活性物种等,可以制备电化学电容器活性炭电极;将电活性物质(过渡金属氧化物,如Ru、Ti、Cr、Ir、W、Mo、Mn、Co等的氧化物)填入活性炭中,可以制备过渡金属氧化物/活性炭电化学电容器复合材料,通过过渡金属氧化物的准法拉第反应来有效增加电容量[46]。马延文等利用法国梧桐絮(花粉)的管状结构,通过简单的碳化处理制备了碳微米管,并将其作为超级电容器的电极材料进行了研究[47]。田莹莹等以茶籽壳为原料、K2CO3为活化剂,制备了新型活性炭,研究结果表明,活化后的茶籽壳炭,其比表面积高达1272m2/g,比电容高达150F/g,因而适于作为超级电容器的电极活性材料使用[48]。毛竹天然多孔,是制备活性炭的优质原料,王玉新等[49]以磷酸活化毛竹废料制备孔隙发达的具有高比表面积、微孔体积及总孔容的活性炭,研究结果表明,其用作电极材料既能以小电流慢速放电, 又能以大电流快速放电, 比电容达197F/g,比电容保持率高于87%;采用CO2和水蒸气组成的复合活化剂于900℃活化碳化椰壳,制得比表面积为1943m2/g、孔容为0.91cm3/g的纯微孔椰壳活性炭, 比电容可达164F/g[50]。陈晓妹等[51]以ZnCl2活化胡桃壳制备的碳电极材料表现出理想的电化学电容行为,比电容高达271F/g, 漏电流和等效串联电阻分别只有0.25mA和0.39Ω;电容稳定性很高,循环充放电5000次后,电容仍保持88%以上。
随着活性炭工业的不断发展, 科技工作者也在不断研究新的用于双电层电容器电极的活性炭的制备方法。Ding L L等以稻壳为原料,用水热碳化法制备水热炭,然后活化(催化活化)制备活性炭(结晶性活性炭),并研究了其作为电化学超级电容器材料的性能[52]。
2.5 光催化复合材料
光催化降解环境中有机污染物是近年来出现的一种新型的有机污染物处理方法,TiO2是迄今为止应用效果最理想的光催化剂,具有活性高、化学稳定性好、成本低、氧化能力强和没有二次污染等优点。活性炭是一种具有发达孔隙结构、巨大比表面积和优良吸附性能的含碳物质。将TiO2负载于生物质活性炭上,制备TiO2/活性炭复合材料,TiO2主要存在于活性炭的外表面和大中型孔中,可以减少纳米TiO2的团聚,同时发挥活性炭物理吸附性和纳米TiO2光化学活性的协同作用,此种材料对水溶液中的有机或无机污染物的降解研究表明,其处理效率显著高于各组分或其混合物,具有较好的应用前景[53,54,55,56]。作为农业废弃物,我国稻壳储量十分丰富,年产稻壳3600万t以上[57],其资源化利用具有重要的环境和经济意义。张彩云以稻壳为原料、钛酸四丁酯(Ti-(OBu)4)为钛源,采用溶胶-凝胶法将TiO2前驱体负载于稻壳表面,经碳化和KOH化学活化制得活性炭负载TiO2/SiO2光催化剂,研究表明复合材料中TiO2、SiO2和AC之间存在协同作用,可以使TiO2的光吸收边带扩展到可见光区,呈现良好的可见光催化活性[58]。
3 结语
生物质是种类繁多、储量丰富、可持续利用、环境友好的廉价原料,它们在漫长的生物进化过程中形成了独特的元素组成和孔隙结构。充分利用它们的元素和结构,制备功能性生物质基碳素新材料,具有广阔的研究空间和发展前景。今后的研究应该集中在:(1)加强生物质的碳化工艺研究,按照材料性能要求,设计合理的制备路线制备出理想的生物质基碳素新材料;(2)利用生物质种类、组成和形貌结构多样的特点,以其为原料制备功能性材料,应根据材料的结构和性能要求,寻找适于其结构要求的生物质原材料,根据特定生物质的自身组成和结构特点,深入研究开发复合化、高性能、应用广的生物质基碳素新材料,提高生物质资源的使用价值;(3)以生物质(碳)为模板,深入进行生物材料(仿生材料)的研究,即生物质(碳)模板法及其去模板法(煅烧)制备的碳化仿生材料和无碳生物材料。
从一般意义上说,生物质基碳素新材料是一种碳化仿生材料(生物材料),具有微纳结构的孔隙特征。相信随着纳米材料和生物材料研究的深入和加工技术的发展,以生物质为原料制备新型碳基材料必将获得更为广阔、深入的发展。
摘要：较为系统地综述了以生物质为原料制备功能性生物质基碳素新材料的方法及其应用的研究进展。着重介绍了干法碳化和湿法碳化制备生物质基碳材料,并阐述了生物质基碳材料在吸附、陶瓷化、电磁屏蔽和吸波、电化学储能(锂离子电池和电化学电容器)及光催化等领域的应用。提出了生物质基碳素新材料今后的研究方向,展望了其发展前景。
物质材料 第8篇
我们在谈及任何一部音乐作品时,都必须先对构成这部作品的物质材料有所认识,没有构成音乐的感性物质材料——音响、声音,也就没有音乐,然而就更谈不上音乐美和对音乐美的欣赏了。我们称音乐为听觉艺术,从根源上说正是基于构成音乐的物质材料——音响、声音必须依靠人的听觉去感受。
我们知道,音乐是以声音作为其物质材料的,日本音乐美学家渡边護把声音分为“日常音”、“语音”和“音乐音”三种。所谓日常音,就是指日常生活中我们所听到的各种声音,比如火车的汽笛;语音即人类正常交际中所用语言的声音;乐音则是指作为艺术创作的音乐的声音,但它不是停留在“素材”意义上的“音乐音”或“噪音”,而是指已经“音乐化”了的音乐作品中的声音。下面,就让我们将这种物质材料与其他艺术形式相对比,进一步考察和了解构成音乐的物质材料所具有的特殊性。
二、音乐的非语义性——与语言艺术相比较
语言艺术是以文字为工具,来表现情绪、情感和思想、内容的。它可以通过文字,具体地表述故事情节,细致地刻画人物形象,充分地描绘人物的心理活动,可以将要表现的内容描写的有声有色,使读者如亲历其境而一目了然。
音乐则是通过物体有规律地振动所产生的“乐音”,根据所要表达的情绪、情感和思想、内容,作有序、有组织的进行而形成的一种音响艺术形式。它不能直接表达概念,也不能表现具体的人物、具体的故事情节和具体的思想内容。音乐主要是“抒情”、“写意”的,通过音乐音响以激起人们情感上的反映和共鸣。
例如捷克作曲家安东尼·德沃夏克在1893年所作的OP.95《e小调第9交响曲》第二乐章慢板的第一主题。这一段旋律用的是缓慢的平稳进行,多次重复,还运用了高四度的“模仿进行”手法,特别是许多小节还要求由弱至强、又由强至弱的起伏进行,它让人们感受到了一种饱含深情的沉思,在旋律的不断重复和模进中,刻画出层层递进、心潮起伏的心态。但由于并没有标题和歌词的提示,人们不太可能听出它所表达的具体内容和情景。可是当了解到作曲家是远离家乡,在美国创作的这首作品的背景情况时,就会使听者理解和体验到作曲家深切的思乡之情。
由此可见,音乐的这种非语义性仅仅是相对于语言而言的。音乐没有负担起人们日常交际的任务,而只是作为一种艺术交往而存在。从一般语义的角度来看,音乐的声音显得含义模糊,不确切,这就是我们常说的“非语义性”特征。正是由于这种特征,导致了不同的人对同一首音乐作品会有不同的理解,或者是同一个人在不同的心情下欣赏也会有所差异。
三、音乐的非视觉形象性——与视觉艺术相比较
视觉艺术经过视觉通道被人感知,运用线条、色彩、明暗(光)处理等表现手法,来表现具象或抽象的人物和情景,然后再将点、线、面、块组织起来。若这些材料依附于模仿现实的形象,就成为了具象艺术;若它们被组织成没有现实样本的式样,就是抽象艺术。相比之下,对于审美的音乐而言,没有什么现实的样本可以模仿或再现,并不像具象艺术那样有现实样本的对象。那么我们可以做这样一个假设,如果音乐仅仅只是对这些自然音响的模仿和逼真再现,那我们还会拥有现在这么丰富的音乐世界吗?正由于它没有直接的日常现实对象可以直接依附,因此音乐无疑是最纯粹的,音乐的美,从根源上说,是具有非模仿、非具象与非依附性的。
音乐艺术的感官通道是听觉,它是一种声音的艺术、听觉的艺术,是没有视觉形象的,它有赖于人们的听觉来感受和体验音乐。但同时它也是有“型”的,只不过它的“型”,是通过声音的高低、快慢、强弱、音色的变化,以及进行的速度等各种构成的音乐要素来塑造的,它作用于人们的听觉器官,通过人的大脑感知,以产生联想,也就会随之产生与所听音乐相应的情绪、情感和共鸣;还会通过自己已具有的音乐知识和所积累的欣赏经验,对构成音乐作品各要素的表现意义,做出由感性到理性的分析、判断和评价。随着听者认知的不断加深,情感就会逐渐丰富,音乐形象也就不断地在脑海中明晰、具体起来。
四、建立良好的听觉感性样式是音乐审美本质的基础
物质材料 第9篇
1试验部分
1.1原料
1.1.1废弃核桃壳
所采用的废弃核桃 壳的主要 组成元素 是C、H、O、N、S等,且含有Ca、Mg、Fe、Si、P等微量元素。核桃壳元素具体含量如表1[6]。
注:* 数据单位为μg/g绝干核桃壳重量
1.1.2相变材料
本次试验选择2种相变材 料,有机相变 石蜡和十 二醇。石蜡,白色、无色无味的固体,熔点在47℃左右,密度为0.9g/cm3,不溶于水,但可溶于醚、苯和某些酯中。十二醇,分子式为CH3(CH2)11OH,片状结晶,有香气,溶于乙醇、乙醚不溶于水,凝固点为23℃,最高杂质含量为0.3%,灼烧残渣(以硫酸盐计)为0.1%。
1.2试验方案
1.2.1前驱体的制备
首先取烘干的核 桃壳原料400g,放置于球 磨机中球 磨6h,再将已经球磨之后的核桃壳用振动磨进一步粉磨,粉磨之后过20目筛。然后称取72g磨细的核桃壳,将其均匀分为9份,分别放入坩埚中,并与不同浓度的磷酸以固液质量比为1∶2均匀混合,然后放置 于真空干 燥箱中,调节真空 度为0.08MPa,温度升至90℃进行活化,活化时间为3h,即得到活性炭前驱体。
1.2.2多孔材料的制备
将得到的前驱体,置于微波炉内,通入水蒸汽[7,8,9],按照表2进行正交试验使之活化,然后对辐照所得的样品进行酸洗水洗,烘干,即得多孔材料的成品。
1.2.3正交优化设计
根据GB/T12496.10-1999[10]和GB/T12496.8-1999[11]分别测定所得多孔材料的亚甲基蓝吸附值和碘吸附值。
1.2.4多孔材料的孔径测试
将优选出的多孔材 料放入真 空干燥箱 中,在105℃下烘24h。取一定量并装入压汞仪装料模具中。采用压 汞法对其孔径分布进行测试。
1.2.5多孔材料与相变材料的复合
将石蜡相变材料和多孔材料按照一定的比 例,放入抽滤瓶中,然后抽真空4min,再在50℃水浴中加热0.5h,取出后在空气中静置5min,称其质量,计算多孔材料对相变材料的最大吸附量。本研究拟采用最大吸附量为评价依据[12],测试数据见表3。
从表3数据可知,当石蜡与多孔材料 的比例为4∶6时,1g多孔材料对相变材料的吸附量达到34.7%,可作为建筑材料中储热调节剂。
1.2.6多孔复合材料的微观测试
为了能够更加直观的了解到多孔材料对相变材料的吸附情况,取石蜡与多孔材料5∶5试样作为样品,按照电镜扫描制样要求,进行微观测试。
1.2.7多孔相变建筑石膏的热湿性能
为了更好的将多孔相变材料应用于工程,本试验选 用建筑墙体中广泛使用的石膏材料作为应用背景,考虑到适合建筑相变温度的相变材料,将建筑石膏与多孔材料吸附十二醇形成的调节剂按照100∶0、50∶50、20∶80的比例进行复合,加入适量水后搅拌均匀,使之达到规定稠度。然后将 其装入圆柱型的试模中,将温度自动记录仪上的传感器插入试样中,分别放到温度控制箱内,在12℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃下测取试样内的温度变化,将自动记录下的数据绘 制温度—时间曲线图。
按石膏:多孔复合材料质量比10∶1、10∶2、10∶3,加适量水并拌合均匀后制样3组,涂刷到50mm×50mm×3mm的载玻片上,放入真空干燥箱中进行干燥至质量不再发生变化。分别将3组试样放 入起始相 对湿度33%,然后逐渐 调至到97%相对饱和溶液[13]中,进行吸湿实验,定期称量试样,直至试样达到湿平衡(恒重)。
2结果与讨论
2.1正交试验结果分析
试验结果见 表4,试验结果 分析见表5,各因素影 响见表6。
从上述的表中可以看出,微波功率对所得多 孔材料碘 吸附值和亚甲基蓝吸附值的影响最大,其次是磷酸的质量分数,最后是加热时间。而对产品得率影响最大的是磷酸的质量分数,其次是微波功率,最后是加热时间。就碘 吸附值来 说,碘吸附值越高,多孔材料的吸附性能越好,由表可得最佳工艺条件为A2B3C1,同理亚甲基蓝吸附值也 是如此,可得最佳 工艺条件为A2B2C3;从经济角度考虑,得率越高越好,可得最佳工艺条件为A2B2C3。
综合考虑3个因素可得最佳工艺条件为A2B2C3,即微波功率为640W,加热时间为6min,磷酸质量分数为85%。
2.2多孔材的孔径测试结果及分析
采用压汞法对其孔径分布进行测试,所得的测 试数据见图1。
由图1可知,该制度下制备的多孔材料,其孔径主要集中在104~105nm之间。
孔径尺寸较大,测得的孔 隙率为76%,有利于吸 附相变材料。
2.3多孔复合材料的微观形貌
多孔材料 以及多孔 复合材料 的扫描电 镜照片见 图2、图3。
将图3与图2进行对比,可以清楚的看到,多孔材料的孔隙较发达,孔中有被吸附的相变材料颗粒,也有部分相变材料呈现聚团附着在较大孔壁上,说明炭多孔材料可以较好的吸附相变材料。
2.4多孔相变建筑石膏的热性能分析
温度—时间曲线如图4所示。
从图4可以看出,纯石膏试样随着温度提高随之增加,但是掺有多孔相变材料的石膏,在相变点附近出现了明显的温度平台,说明掺入的多孔相变材料起到了储热效果,且随着相变材料比例增加,温度平台显著,在建筑应用中可以根据要求选择适当掺入比例[14]。
2.5多孔相变建筑石膏的湿性能分析
吸湿试验结果如图5所示。
由图5不难看出:随着多孔材料与石膏比值增大,吸湿能力随之增强,多孔材料的吸湿性质是由孔隙的物理吸附和化学吸附综合作用的体现,本试验制备的多孔材料孔隙较发达,孔径尺寸较大,表明适量掺入多孔材料有利于建筑石膏吸湿能力改善。
3结论
(1)废弃核桃壳生物质多孔材料用化学-物理耦合方 法制备时,最佳工艺 条件为:微波功率 为640W,加热时间 为6min,磷酸质量分数为85%;所制备的多孔材料有较大尺寸、孔径和较高孔隙率,可作为相变材料吸附载体。
(2)最大吸附量试验说明,当多孔材料与相变材料为4∶6或5∶5时,可获得较大吸附量,SEM进一步证明,核桃壳煅烧后多孔性对相变材料有良好的吸附能力。
(3)通过对不同掺量的石膏、多孔相变材料的复合进行热性能检测可知,当温度达到相变点时出现能量交换,即热性能曲线中出现平台。随着相变材料的增多,平台持续时间越长。
(4)吸湿试验表明:当石膏、多孔材料复掺后的吸湿速率,随多孔材料与石膏比的增加,复合材料的吸湿能力越强。
摘要：以废弃核桃壳为原料,采用磨细、化学-物理耦合活化、微波加热法,制备出生物质多孔材料。采用压汞法、扫描电镜分别测试了生物质多孔材料的孔径分布和孔隙特征。试验表明:制备生物质多孔材料的最佳工艺条件为:微波功率640W,活化时间6min,磷酸质量分数85%。采用真空浸入法,将有机相变材料渗入生物质多孔材料中,试验得出:生物质多孔材料与相变材料质量比为4∶6时,其吸附量可达34.7%。将多孔复合基体为调节剂,以不同比例掺入建筑石膏内。采用DSC对其热储存能力进行测试,采用饱和盐溶液方法对其湿性能进行试验。结果表明:改性剂的加入赋予建筑石膏具有较好的储热储湿能力。
物质材料 第10篇
1 生物质苯酚液化物的制备
生物质资源作为一类可持续资源, 其主要化学成分是纤维素、半纤维素和木质素。通过苯酚液化也可转化成带有活性功能团并可替代石油化工原料的产物。生物质苯酚液化技术的主要目的是使具有大分子结构的可持续性资源降解为具有化学活性的较小分子, 以便达到多途径、高效率的综合利用。根据生物质苯酚液化过程中采用的催化剂种类, 我们将生物质苯酚液化的制备方法分为三大类:酸催化液化、碱催化液化和无催化剂液化。
1.1 酸催化
无机酸作为一类优异的生物质材料液化酸催化剂, 当酸性催化剂存在时, 木质纤维材料的苯酚液化具有转化率高、得率高、液化温度低、可常压液化和成本低等优点。其中浓硫酸已被广泛应用于各种生物质材料的液化研究, 但无机强酸在大量使用过程中存在一些缺陷: (1) 对设备腐蚀严重; (2) 液化过程中会出现局部炭化和发烟现象。但使用无机酸作为催化剂制备生物质苯酚液化物是目前实现工业化最为有效的手段。相关研究均表明结合酚量和残渣率是液化产物热性能的直接决定因素[11,12], 特别对于液化产物的热流动性有很大影响, 进而影响到酚醛树脂材料的最终性能。如表1所示, 研究人员研究了酸催化液化工艺对液化产物结合酚和残渣率的影响。
Lin等[11]通过实验比较硫酸和磷酸催化下的液化物分子量及分子量分布。结果显示以硫酸作催化剂液化速率较快, 并且硫酸液化物的结合酚高于磷酸。Alma等[13]对桦木分别用硫酸、盐酸作催化剂, 在60~150℃的油浴加热1~2h。研究结果表明硫酸作为催化剂时液化反应比较容易进行, 液化效率高, 桦木液化产物的结合酚含量能高达到95%, 残渣率可以低至1%。得出最佳液化工艺:液比、反应温度、液化时间及硫酸用量分别为2%~5%、60~150℃、60~120min、1%~3%。国内学者傅深渊、张求慧、郑志峰等[14,15,16]分别对竹材、木材、核桃壳等生物质在苯酚酸催化条件下进行了液化机理及反应动力学研究。
1.2 碱催化
氢氧化钠是工业中常用的润涨剂, 它可以使纤维素的结晶区发生润涨作用, 利用氢氧化钠作为催化剂在苯酚溶剂的对生物质进行催化液化反应。Maldas等[20,21]开展了木质生物材料的碱催化液化研究。将木粉、苯酚、碱溶液等搅拌均匀后倒入密封的高压反应管中进行催化液化反应, 结果显示碱性较强的碱或碱式盐催化效果优于酸式盐, 液化过程中残留的残渣率低, 液化产物的结合酚量高。相比酸催化液化体系, 碱催化需要更高的液化温度 (250℃左右) 。
1.3 无催化剂
无催化液化是将生物质资源直接液化, 无需预先提取, 方法简便, 效果好, 实现工业化生产的可操作性强, 可以得到具有较高结合酚含量的木材液化物, 但过程需要高温, 能耗大, 成本高, 而且需要耐压设备。没有得到广泛的深入研究。目前仅有少量研究人员对此做了研究工作。Pu S等[22]在250℃左右, 将一定比例的木粉和苯酚加入耐高压反应管中, 木粉被全部液。Lin等[23]研究了木质素在苯酚作为溶剂无酸催化剂条件下的液化反应动力学及其相关机理。
2 生物质苯酚液化物的利用
木质纤维苯酚液化过程中, 木质素大分子会发生部分降解, 会生成酚类衍生类物质;液化中间产物通过酚化反应引入一定量的苯酚以及残留的苯酚溶剂, 这些酚类衍生物都可用来制备酚醛树脂。大量研究结果表明, 木质纤维的苯酚液化产物制备树脂的过程中, 甲醛不仅会与游离的苯酚反应, 而且与带有活性官能团的液化产物[24]。生物质苯酚液化物主要用于制备改性酚醛树脂, 包括热塑型和热固型酚醛树脂。热固型树脂主要用于胶粘剂及泡沫材料的制备, 热塑型常用于模塑料及碳纤维的制备。
2.1 生物质基酚醛树脂胶粘剂
酚醛树脂胶粘剂是木制品加工行业用量仅次于脲醛树脂的一种胶粘剂, 由于酚醛树脂的成本高, 限制了其使用量, 20世纪以来, 研究人员发现, 在一定条件下, 将生物质纤维材料与苯酚或多元醇等化学药剂反应, 可使木质材料转化为具有一定反应活性的粘稠状液态物质, 成为一种新型的高分子材料, 可用于木质品胶黏剂的制造。
Ono等[25]将废旧的报纸经常温酚化, 用液化产物与甲醛作用制备胶黏剂, 该胶粘剂的胶结强度达到了生产胶合板的标准。Maldas等[26]探讨了利用木材苯酚液化产物与甲醛在碱催化条件下制备热固型液化木基酚醛树脂的研究。结果表明:用该胶粘剂压制成的胶合板干状强度较好, 但经过“煮沸—干燥—煮沸”循环过程处理后, 绝大部分试件出现开裂现象。加入10%的MDI交联剂到胶粘剂中, 胶合板干、湿胶合强度均超过日本标准要求。Shiraishi等[27]利用废弃木材的苯酚液化产物制备热固性液化木基酚醛树脂胶黏剂, 在胶合板的生产中, 该胶粘剂在胶合性能方面比常规酚醛树脂略差, 且树脂有过度渗透现象出现, 这也是导致其胶合性能低的原因。
利用我国丰富的农作物废弃物作为生物能源转化的主要资源是目前研究人员极为注重的。我国学者从21世纪初期开始研究利用生物质苯酚液化产物制备生物质基酚醛树脂胶粘剂。傅深渊等[14]利用竹制品下脚废料苯酚液化产物与甲醛反应制备胶粘剂, 通过傅里叶红外得出该胶粘剂与常规酚醛树脂的结构相似。郑志锋等[17]主要研究了核桃壳苯酚液化机理以及利用液化产物制备胶粘剂, 该胶粘剂能满足胶合板生产的要求。秦特夫等[28]利用人工林木材的苯酚液化产物与甲醛作用得到的酚醛胶粘剂游离苯酚含量较低, 可满足一般胶合板的技术指标要求, 胶合强度和木破率能满足国家标准要求。揭淑俊等[29]利用杉木苯酚液化物制备热固性液化木基酚醛树脂胶粘剂的结果显示, 液化杉木基酚醛树脂的胶合性能可与常规酚醛树脂相媲美, 由该胶粘剂压制的3层胶合板甲醛释放量远低于国标E0标准。白玉梅等[30]利用苯酚液化树皮制备环保耐水性木材胶粘剂。采用硫酸/磷酸复合酸催化剂液化树皮所制备树皮胶的胶合强度、耐水性和甲醛释放量都优于硫酸单独做催化剂液化树皮制备的树皮胶, 可用于环保耐水性结构胶合板的制备。
不同生物质基酚醛胶粘剂的物理、力学性能对比如表2所示。
2.2 生物质基酚醛泡沫材料
Lee等[8]将木材用硫酸做催化剂, 苯酚做液。相比于常规酚醛树脂合成条件比较, 提出液化木基酚醛树脂需要更温和的反应条件:反应温度70℃, 树脂化时间2h, 此条件下可以有效防止树脂黏度的上升。后用液化木基酚醛树脂与各种发泡助剂混合成功制备出酚醛泡沫材料, 酚醛泡沫密度为0.032~0.066g/cm3、抗压强度为99~212kPa, 这些性能可与商业酚醛泡沫材料相媲美。
焦真真[33]首次将芦竹作为原料在硫酸及磷酸的复合酸, 用硫酸-磷酸复合酸作催化剂, 苯酚作液化溶剂, 而后成功利用芦竹苯酚液化物制备酚醛树脂, 通过正交试验得出最佳制备工艺:竹粉填料为树脂10%, 发泡剂为树脂10%, 固化剂为树脂5%, 稳定化温度130℃, 稳定化时间3.5h。制备出的液化竹基酚醛泡沫密度为0.2~0.6g/cm3。张金萍等[34]以苯酚为液化剂, 3%浓硫酸作催化剂, 对竹粉进行液化, 获得的液化产物树脂化后用于制备酚醛泡沫塑料。并通过单因素实验得出最佳工艺配方, 所制备的液化竹基酚醛泡沫塑料密度为20.78~81.51kg/m3, 压缩强度为18~57N/cm2。
2.3 生物质基酚醛模塑材料
国外学者对生物质基酚醛模塑材料的开发及性能进行了一些研究工作。其中, Shiraishi等[35]利用木粉苯酚常温液化所得到的液化产物来合成热塑性酚醛树脂, 得到最佳合成工艺条件:反应温度130℃, 体系pH值为2.51、反应时间1h, 苯酚与甲醛的摩尔比为1.6:1, 将所得的热塑性酚醛树脂制成模塑材料, 在同等合成条件下, 木基酚醛模塑材料的弯曲性能和耐水性都优于商业酚醛模塑材料。
Lin等[36]以复合酸 (磷酸和醋酸) 为催化剂, 对木材苯酚液化物-苯酚-甲醛共缩聚树脂的制备和性质进行研究的结果表明:该工艺制备的模压产品的力学性能优于商品线型酚醛树脂。并指出液化剩余的固体残渣对模压产品的机械性能基本几乎无影响。
Alma等[6,37]利用木材苯酚盐酸催化液化产物与甲醛作用制备酚醛模塑材料, 它的可降解性能明显优于用商业酚醛模塑材料, 该材料在密度和模注收缩率性能方面可与商业酚醛树脂相媲美。
Zhang等[38,39,40]选取中国北方和南方的具有代表性树种 (毛白杨和杉木) 进行了苯酚液化、液化物树脂化和性能的系统研究, 并对由液化物树脂制备的模压材料进行了综合性能分析。结果表明:两种木材液化物树脂模压材料的抗压强度为73.01~73.58MPa;相比常规酚醛树脂模塑材料, 液化木基酚醛树脂模塑材料具有更优异的生物降解性能。
2.4 生物质酚醛树脂碳纤维
利用生物质苯酚液化产物制备碳纤维属新兴的研究领域, 国内外报道很少, 国外只有日本的Tsujimoto和Yoshida的两个课题组做过相关研究工作。早在1984年Tsujimoto等[41,42]将经过乙酰化得木材与苯酚均匀混合后, 加入固化剂, 经加热可制备出具有拉丝性能较好的溶液, 拉丝后加热使其硬化, 利用电热炉以一定速率升温将固化后的纤丝加热至900℃, 经炭化后, 可制备出质量较好的生物质碳纤维。Yoshida等[43]仿照木粉苯酚硫酸的催化液化模式, 以淀粉替代木粉, 在温度为150℃浓硫酸催化剂条件下, 将淀粉与苯酚按质量比1∶3在浓硫酸催化剂下液化30min, 得到的淀粉液化产物与加入的甲醛作用得到纺丝液, 纺丝后的纤丝浸泡在甲醛和盐酸的混合溶液中进行固化交联反应, 然后在惰性气体氮气中900℃炭化1h得到生物质基碳纤维。加入的氧化镁影响了淀粉基树脂的纺丝性和得到的淀粉基碳纤维的机械强度。随后Yoshida等[9]按照上述方法用咪唑替代氧化镁与废木材制备木基酚醛树脂, 在105℃条件下, 将该树脂溶解到CH3OH中被喷射成小颗粒 (几百纳米到7μm) , 采用“聚合物混合方法”把这些小颗粒均匀的分散到含有聚乙烯的甲苯中, 然后蒸馏出甲苯, 在165~185℃条件下, 将蒸馏出甲苯的混合液体熔融纺成纤丝, 在甲醛的酸溶液中固化交联处理后, 在1000℃氮气作为保护气体下炭化1h成功制备出木基碳纤维。
国内主要是天津科技大学马晓军等[43]在研究木材苯酚液化产物特性的基础上, 提出了利用木材苯酚液化物制备生物质基碳纤维过程可分为纺丝液的制备、熔融纺丝、纤丝固化、炭化等四个部分。具体工艺是以木材苯酚液化物作为前驱体 (纺丝液) , 然后向其中加入HMTA, 熔融纺丝后的纤丝在浸泡在甲醛和盐酸的混合溶液中进行固化交联反应, 最后在惰性气体介质中高温炭化制备成生物质基碳纤维。随后马晓军等[44]对不同工艺中得到的液化木基碳纤维原丝的力学性能进行研究中显示, 随着辊转速和稳定化时间的增大, 原丝的拉伸强大也增大;拉伸强度和模量的最大值出现在盐酸浓度为15%;原丝的拉伸强度和拉伸模量的变化趋势相当。在制备工艺条件为固化液浓度18.5%, 辊转速72r/min、固化速率10℃/h和固化时间4h, 可以得到拉伸模量为31GPa、拉伸强度为356MPa的液化木基碳纤维原丝。进而马晓军等[45]利用扫描电子显微镜、傅里叶红外、激光拉曼光谱等分析手段对液化杉木基碳纤维进行表征结果显示, 碳化温度从600℃增加到900℃过程中, 碳纤维中碳元素增加, 氢、氧元素下降。液化杉木基碳纤维会出现马鞍状拉曼谱图;液化杉木基碳纤维的无序化程度R值迅速减小, 石墨微晶尺寸La增大, 纤维微观结构有序化趋势增大。炭化温度为1000℃可以得到光滑的椭圆形断面的碳纤维表面。最后马晓军等[46]利用在制备液化木基碳纤维原丝的成熟工艺基础上, 利用TGA曲线对碳纤维原丝进行了热解反应动力学研究发现原丝具有优异的热稳定性。
3 前景与展望
物质材料 第11篇
由中国林科院林化所周永红研究员带领创新团队完成的“生物质替代有害原料制备聚氨酯节能保温材料关键技术开发”项目荣获2013年江苏省科技进步二等奖。
该项目由国家高技术产业发展项目、国家林业局948 等项目支持,针对我国生物质聚氨酯节能保温材料生产过程中产品和技术单一、产品质量与石化产品相比有较大的差距、阻燃性差、反应二次污染严重、生产运行稳定性和可控性差等问题,以废弃油脂和松脂等非食用天然油脂替代苯酐、苯二甲酸等石油化工原料,设计开发出质量指标达到石化产品水平的生物质基聚氨酯硬泡节能保温材料系列产品。取得了多项创新性成果:一是开发出油脂基聚酯多元醇的连续化反应生产装置,创制了新型油脂基聚酯聚醚多元醇可以全部替代石化类多元醇,而不影响聚氨酯产品的绝热和尺寸稳定性等性能。二是研究开发了新型松脂基聚酯聚醚多元醇的设计和制备技术。首次利用松香聚合二元酸、酚醛缩合二元酸和小分子多元醇反应开发新型松脂基聚酯聚醚多元醇,克服历来聚酯组合料存放稳定性差的致命缺点。三是研究用于聚氨酯硬泡的松香多异氰酸酯创制技术。通过松香的D-A加成反应、酰胺化反应及酰胺与草酰氯反应制备富马海松酸三酰基异氰酸酯,避免了传统的光气法,反应条件温和。四是创新生物质基聚氨酯泡沫塑料的阻燃技术,制备能够满足国家标准对保温材料阻燃要求的复合阻燃型聚氨酯泡沫塑料。