高分子材料研究进展(6篇)

高分子材料研究进展篇1

【关键词】高分子；化学；发展；方向

中图分类号：F407文献标识码：A

一、前言

我国高分子化学一直都是我国发展的重点，这项技术对于很多相关产业非常有帮助，高分子化学是高分子材料的研究基础，已经涉及到了机械行业，建筑行业等多个行业，因此发展高分子化学对于我国高分子材料行业是非常有帮助的。

二、现如今高分子化学的发展情况和应用范围

自从20世纪到现在，随着工业技术的快速发展，天然资源已经露出了疲态，科学家们已经开始使用高分子化学进行材料的合成。有数字表明，在之前的40年中，使用材料的速度正在以每10年五倍增长，人类三大合成材料，其中包括塑料、橡胶、纤维，在使用过程中表现出了令人惊讶的增长速度。新型的材料，特别表现在合成材料，在工业、建筑、农业、电子技术方面都被广泛使用，极大的支撑着人类的日常生活，是使国民经济持续发展的必要动力源泉。

相对分子质量和物质的性质是密切相关的，是决定物质性质的一个重要因素。只有相对分子质量高的化合物才有一定的机械力学性能，才能作为材料使用。例如乙烷、辛烷、廿烷、聚乙烯、超高分子量聚乙烯，都是直链的烷烃化合物，但是分子量变化很大，其机械力学性能因而也有极大的区别。

三、高分子化学与高科技的结合

当今社会，人们将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础。自从合成有机高分子材料的那一天起，人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的新型材料，来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空间工程和机械工业等尖端技术发展的需要。高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。

随着生产和科学技术的发展，许多具有特殊功能的高分子材料也不断涌现出来，如分离材料、光电材料、磁性材料、生物医用材料、光敏材料、非线性光学材料等等。功能高分子材料是高分子材料中最活跃的领域，下面简单介绍特种高分子材料：功能高分子是指当有外部刺激时，能通过化学或物理的方法做出相应反应的高分子材料；高性能高分子则是对外力有特别强的抵抗能力的高分子材料。它们都属于特种高分子材料的范畴；特种高分子材料是指带有特殊物理、力学、化学性质和功能的高分子材料，其性能和特征都大大超出了原有通用高分子材料（化学纤维、塑料、橡胶、油漆涂料、粘合剂）的范畴。

第一，力学功能材料：强化功能材料，如超高强材料、高结晶材料等；)弹材料，如热塑性弹性体等。

第二，化学功能材料：分离功能材料，如分离膜、离子交换树脂、高分子络合物等；反应功能材料，如高分子催化剂、高分子试剂；生物功能材料，如固定化酶、生物反应器等。

第三，生物化学功能材料：人工脏器用材料，如人工肾、人工心肺等；高分子药物，如药物活性高分子、缓释性高分子药物、高分子农药等；生物分解材料，如可降解性高分子材料等。

可以预计，在今后很长的历史时期中，特种与功能高分子材料研究将代表了高分子材料发展的主要方向。

四、高分子材料化学的应用

材料是人类社会文明发展阶段的标志，是人类赖以生存和发展的物质基础。它是指经过某种加工，具有一定结构、组分和性能，并可应用于一定用途的物质。上世纪半导体硅、高集成芯片、高分子材料的出现和广泛应用，把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。可以说某一种新材料的问世及其应用，往往会引起人类社会的重大变革，材料是人类文明的重要标志。如果说现在人人离不开高分子材料，家家离不开高分子材料，处处离不开高分子材料，是一点也不过分的。高分子化合物的最主要的应用是以高分子材料的形式出现的，高分子材料包括了塑料、纤维、橡胶三大传统合成材料，另外许多精细化工材料也都是高分子材料。

第一，塑料：一类是通用塑料，如容器、管道、家具、薄膜、鞋底与泡沫塑料等等；另一类叫工程塑料，其强度大，如汽车零部件、保险杠、洗衣机内的滚筒、电器的外壳等。

第二，纤维：人们开发出聚酯、尼龙、腈纶、维尼纶等高分子化合物，通过不同的加工，生产出了各种纤维制品，极大地满足着人类的需要。

第三，橡胶：天然橡胶的种类和品质都受到很大的限制，于是科学家们不断开发出了各种人造橡胶，如丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。

第四，精细化工：比如使得我们的世界变得丰富多彩的各种涂料产品，如家具漆、内外墙乳胶漆、汽车漆、飞机漆等。女孩子用的指甲油，使牙齿变白的增白剂也都是涂料。还有万能胶、建筑用胶、医用胶、结构胶等黏合剂，以及各种吸水树脂等都是高分子产品。

五、高分子化学的发展方向

1、使地球更加绿色化

在现在很多工业发达的城市，天空中都会飘着非常浓郁的黑烟，对人们的日常生活有非常严重的污染。绿色，在现在被认为是没有污染、再生性或者可以循环使用。在没有污染方面，我们需要做的就是减少工业废弃物的排放、相对的减少污染源。现在的情况表明，化学行业中具有污染和治理两个方面的性质，可以对绿色使用材料进行研究，也可以继续对环境造成恶化。例如：在研制的过程中使用的催化剂、溶解剂、中间物品等，在生产过程中产生的废气、废渣、废弃液体等都是对环境造成影响的主要元凶，若长期的进行排放，会对环境造成严重的影响，甚至会导致不可逆转的事情发生。

2、减少的自然资源的使用依赖

目前研究的高分子合成材料对石油具有很强的依赖性，众所周知，石油是经过地球非常漫长孕育才出现的，另外，石油也是现如今人类社会非常重要的能源，石油资源现在正在快速的减少，而且不能快速的进行补充，所以人们现在非常急切的找到可以代替石油使用的资源，这已经成为现在高分子化学研究中非常重要的课题。在对物质中原子和分子的比率进行调节，对物质的微观特性、宏观特性以及表面性质进行加强控制，也许这种物质就会满足一些行业的使用要求，当这种情况出现的时候就可以把这种物质作为材料使用。所以，在对材料进行配置的时候就会减少对不可再生资源的依赖程度，并对使用材料和环境进行相互协调，这是现如今化学研究当中非常重要的领域。现在很多高分子合成材料都非常依赖石油资源。想要解决目前的情况，可以对天然高分子进行利用，这其中也应该包含对无机高分子的不断探索和研究。

现在由石油合成的高分子材料，主要因为原子中以碳为主要元素，其中还含有少量的氮、氧等原子，所以被称为有机高分子。无机高分子是因为主链上的组成原子中不含碳。根据元素的性质进行判断，大约有40～50种元素可以成为长链分子。现在引起科学家高度重视的一种无机高分子，它的主链上都是硅原子，并且含有有机侧链的聚硅烷。

3、使高分子材料不断纳米化

现在很多高分子化学反应中的原子经过重新排列组合之后的反应空间要比原子的大小大出很多，所以，化学反应的研究要在一个受限空间之中进行。若在有限的空间中，像纳米量级的片层当中，小型分子由于和片层分子相互作用而且还在一个比较受限的空间内进行排列，之后产生单体聚合，聚合之后的产物的拓扑结构不会再受限的空间内进行全部的复制，这种情况和自由空间的结果完全不同。我们也许会在受限制空间内进行聚合反应的分子中提炼出高分子纳米化学的定义。化学的研究对象基本都是纳米量级的分子和原子，但是因为没有精细的方式，没有达到可以在纳米尺度上精确控制分子或者原子的程度，所以现如今很难做到对分子的精准设计，使化学的合成让人感觉非常的粗放。高分子化学在纳米程度上精要精确的按照分子设计，在此基础上确定分子链中的原子配比位置以及相互结合的方式，通过纳米技术对分子、原子和分子链进行非常精确的控制，达到对高分子各级结构的位置确定。这样就可以精确的控制新合成材料的功能和特性。

4、面向智能材料的高分子化学研究路线

20世纪的人类社会是以合成材料为标志的，在21世纪人类社会的标志将会是智能材料。高分子化学仍然是进入智能材料时期非常重要的组成部分。材料自身具有的功能可以根据外部条件的变化，有意识的进行调节和修复等一系列措施，这就是智能材料的基本定义。现在科学家已经了解高分子有软物质这一特征，简单说就是可以对外场具有反应。

六、结束语

综上所述，高分子化学已经发展到了非常不错的方向，在很多方面都有非常广阔的运用，目前高分子化学会朝着绿色以及环保方面进行发展，随着高分子化学不断取得突破，未来使用高分子材料的前景会更加的广阔。

参考文献

[1]王立艳.《高分子化学》理论与实践教学的整体优化研究[J].广州化工，2012，40（4）：108-109.

[2]张宏刚.新型高分子化学注浆材料在碱沟煤矿的应用[J].中国高新技术企业，2011（34）：63-64.

[3]何冰晶，王庆丰，刘维均，等.能量最低原理在高分子化学教学中的应用探索[J].高分子通报，2011（12）：141-144.

[4]董建华.从高分子化学与衣食住行到高科技发展[J].化学通报，2012，74（8）：675-682.

高分子材料研究进展篇2

材料的计算模拟方法介绍

材料的计算模拟研究是近年来飞速发展的一门新兴学科和交叉学科．它综合凝聚态物理学、理论化学、材料物理学和计算机算法等多个相关学科．它的目的是利用现代高速计算机，模拟材料的各种物理化学性质，深入理解材料从微观到宏观多个尺度的各类现象与性能，并对材料的结构和物性进行理论预言，从而达到设计和开发新材料的目的．材料的多尺度计算模拟方法主要有以下几种:

(1)第一性原理计算方法(First－principlesMethods)基于密度泛函理论的第一性原理计算方法是目前研究微观电子结构最主要的理论方法．第一性原理计算方法只用到普朗克常数(h)，玻尔兹曼常数(kB)，光速(c)，电子静态质量(m0)和电子电荷电量(e)这5个基本物理变量和研究体系的基本结构．从量子力学出发，通过数值求解薛定谔方程，计算材料的物理性质．在密度泛函理论，局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)框架下的计算已广泛应用于第一性原理的电子结构研究中，并已经取得很大的成功．结合一些能带结构计算的方法，对于半导体和一些金属基态性质，如晶格常数，晶体结合能，晶体力学性质都能够给出与实验符合得很好的结果，同时能够比较精确地描述很多体系的电子结构(如能带结构、电子态密度、电荷密度、差分电荷密度和键布局等)、光学性质(介电函数、复折射率、光吸收系数、反射光谱及光电导等)和磁性质，从微观理论角度分析和揭示材料物理性质的起源，使实验者主动对材料进行结构和功能的控制，以便按照需求制备新材料．

(2)分子动力学方法(MolecularDynamicsMethods)分子动力学是一种确定性方法，是按照该体系内部的内禀动力学规律来确定位形的转变，跟踪系统中每个粒子的个体运动，然后根据统计物理规律，给出微观量(分子的坐标、速度)与宏观可观测量(压力、温度、比热容、弹性模量等)的关系来研究材料性能的一种方法[5]．分子动力学方法首先需要建立系统内一组分子的运动方程，通过求解所有分子的运动方程，来研究该体系与微观量相关的基本过程．对于这种多体问题的严格求解，需要建立并求解体系的薛定谔方程．根据波恩－奥本海默近似，将电子的运动与原子核的运动分开来处理，电子的运动利用量子力学的方法处理，而原子核的运动则使用经典动力学方法处理．此时原子核的运动满足经典力学规律，用牛顿定律来描述，这对于大多数材料来说是一个很好的近似．只有处理一些较轻的原子和分子的平动、转动或振动频率γ满足hγ＞kBT时，才需要考虑量子效应．

(3)蒙特卡洛方法(MonteCarloMethods)蒙特卡洛方法是在简单的理论准则基础上(如简单的物质与物质或者物质与环境相互作用)，采用反复随机抽样的手段，解决复杂系统的问题．该方法采用随机抽样的手法，可以模拟对象的概率与统计的问题．通过设计适当的概率模型，该方法还可以解决确定性问题，如定积分等．随着计算机的迅速发展，蒙特卡洛方法已在材料、固体物理、应用物理、化学等领域得到广泛的应用[6]．蒙特卡洛方法可以通过随机抽样的方法模拟材料构成基本粒子原子和分子的状态，省去量子力学和分子动力学的复杂计算，可以模拟很大的体系．结合统计物理的方法，蒙特卡洛方法能够建立基本粒子的状态与材料宏观性能的关系，是研究材料性能及其影响因素的本质的重要手段．

材料专业引入计算模拟教学的探索

材料计算的目的在于理解和发现新的材料性能及其物理本质．计算已经与实验和形式理论一样成为材料研究的3大支柱之一．为学生将来能够有更高的起点研究材料科学，适应新形势下材料研究方法，培养具有宽广材料科学基础，掌握材料现代研究手段的“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的材料科学专业人才．我们在本科教学阶段就应该有计划的引入和加强计算模拟方法的教学．采用的教学形式可以结合实际情况，灵活的应用．近年来我们采取的教学方式主要有以下3种方式:(1)开设计算材料学类课程在2006年物理与电子信息学院材料物理与化学专业培养方案中已经确定《计算机在材料科学中的应用》和《计算物理》课程为专业选修课程，学时分别为36学时和54学时．《计算机在材料科学中的应用》课程偏重实践教学，通过上机操作学习计算软件的基本原理和使用方法．主要教学内容包括:材料学的发展现状及计算机在材料科学与工程中的应用;材料科学研究中的数学模型;材料科学研究中常用的数值分析方法;材料科学研究中主要物理场的数值模拟;材料科学与行为工艺的计算机模拟;材料数据库和新材料、新合金的设计;材料加工过程的计算机控制;计算机在材料检测中的应用;材料研究科学中的数据和图像处理;互联网在材料科学研究中的应用等9部分内容，基本涵盖当今计算机技术在材料科学研究中应用的各个方面．《计算物理》课程则以理论教学为主，偏重物理基本原理的介绍．主要教学内容包括:计算物理学发展的最新状况;蒙特卡洛方法及其若干应用;有限差分方法;分子动力学方法;密度泛函理论;计算机代数;高性能计算和并行算法等8部分内容．计算材料类课程的开设注重理论和实践并重的原则，在讲解基本原理的同时加强学生动手上机实践能力的培养，因此，经过课程的学习，学生已经初步具备利用计算机进行材料模拟的能力．部分选修计算材料类课程的同学在学习中对计算模拟产生了极大的兴趣，在大四时选择材料计算相关课题作为本科毕业论文选题．例如，08届学生的毕业论文《ZnS掺杂Cu光学性质的第一性原理研究》和《布朗运动的蒙特卡洛模拟》，09届学生的毕业论文《ZnO电子结构和光学性质的研究》，11届学生的毕业论文《晶格热容的理论计算》和《简立方晶体结构能量分布的理论模拟》等均为材料计算和模拟相关课题，并且有多人的毕业论文被评为优秀毕业论文．个别优秀的学生读研后继续从事材料的计算模拟相关研究．通过几年的教学实践，计算材料相关课程的开设对于扩大学生的知识面，提高学生的理论分析能力有极大地帮助．(2)在材料相关的理论课程中加入计算模拟方法介绍虽然已经在材料专业开设《计算机在材料科学中的应用》和《计算物理》等材料计算相关的课程，但这两门课均为专业选修课，只有选修相关课程的学生才能得到相应的计算模拟培训，受众面还比较窄．因此，为使更多的学生了解到材料模拟计算的相关理论和知识，在材料专业主干课的教学中也适时地加入相关的计算模拟方法的介绍，从而扩大计算模拟知识的普及面．例如，在《固体物理》课程中，当讲解到能带理论一章时，我们会在本章结束时，加入一次课，着重介绍基于第一性原理的平面波赝势计算方法计算材料的能带结构、电子态密度等以及第一性原理计算的常用软件(CASTEP、VASP等)．一方面，对学生学习的理论知识加以直观化和适度的扩展，另一方面也进一步普及第一性原理计算的相关知识．在《材料科学基础》教学中讲解到相平衡与相图一章时，我们会在本章内容结束后介绍相图计算近年来的发展现状，包括CALPHAD(CalculationofPhaseDiagram)计算方法、热力学与动力学的结合、第一性原理与相图计算方法的结合，并简要介绍今后相图计算可能的发展方向[7]．在晶体缺陷内容的教学中，穿插介绍利用分子动力学计算面心立方金属空位和间隙原子点缺陷的形成能的方法．通过在课程教学中穿插入计算模拟方法的介绍，一方面也加深了学生对所学内容的理解，另一方面开阔了学生的眼界．(3)举办计算模拟相关的学术讲座．自从2009年以来，物理与电子信息学院从事计算模拟研究的教师每学期都结合自身的科研情况举办面向全院学生的学术讲座．例如在2011至2012学年第二学期，我们举办两场学术讲座，分别是《氧化锌晶体及其掺杂的第一性原理研究》以及《可见光响应半导体光催化材料的结构和能带设计》，教师在讲座中介绍自己的科研情况，同时也使学生了解到如何把学到的计算模拟知识应用到科研实践中去，让学生体会到如何利用计算模拟预测材料的物理性质以及指导材料设计的研究方式，提高学生自觉学习计算模拟方法的积极性．

结束语

高分子材料研究进展篇3

“我们应采用一些先进的测试手段，如空间电荷、树枝老化等，研究材料在使用过程中的老化破坏机理，针对电力传输中存在的问题，有目的，有方向地对材料进行改性和提高，开发新材料，提高作为发展电气设备的基础和关键的电介质材料和绝缘技术，从而实现高稳定、高性能乃至小型化的超特高压输电系统及设备。”谈起自己情有独钟的专业，清华大学周远翔教授思维敏捷而乐观，他带领自己的团队以”推动我国超特高压大容量输变电技术的发展，满足国家战略需求“为己任，不仅在空间电荷、树枝老化等电介质材料和绝缘技术的基础理论研究方面做出了出色的成绩，也致力于成果的转化应用，为我国电力传输奉献着自己的力量。

周远翔，清华大学教授，博导，曾任高电压实验室主任，现任高电压课组组长，中国电工技术学会副秘书长。1988年获清华大学工学学士学位，1991年获中国电力科学研究院工学硕士学位，后留该院高压所参加工作，1995年任电力系统电气设备在线检测组组长。1996年获得日本文部省奖学金，赴日本攻读博士课程并于1999年获得电气电子工学博士学位。1999年被聘为日本新能源工业技术发展委员会(NEDO)研究员，在日本工业技术院国立资源环境综合技术研究所进行科研合作研究。2000年4月作为清华大学引进人才回国并被破格聘为副教授，2004年被破格聘为教授、2005年被聘为博士生导师，2008年作为教育部高级访问学者在美国麻省理工学院从事科研工作。

跨学科领域的丰富科研经历和国际学术交流经验，使得他具有扎实的学识积累。长期以来，周教授一直从事着高电压与绝缘技术、试验技术，电介质和电工新技术的研究工作，如局部放电机理与应用、电力系统电气设备在线监测与诊断、电力变压器，钛酸钡陶瓷电容器，聚乙烯电缆材料，高压放电处理有害化学物质和环保材料等环保应用，在电介质空间电荷、材料绝缘老化特性研究方面具有独到的见解和较高的理论水平。

他参加编写专著《绝缘自及输变电设备外绝缘》和“十五”部级规划教材《高电压工程》，在国内外发表学术论文150余篇，入选“教育部新世纪优秀人才支持计划”，曾获省部级科技进步奖1项，中国电力科学研究院科技进步奖3项，优秀论文奖4项，申请发明专利3项已获批2项……

2000年回国至今，在9年时间里，他取得了这些卓有成效的业绩。是什么理念成就了他在清华的事业?他说“国外多年的留学生涯使我认识到只有国家强大了，才有个人的尊严而祖国的发展离不开大家的共同努力。作为科研人员，重视基础研究，强化应用研究是为国增光的重要途径!”

立足基础研究，推动技术进步

周远翔教授非常重视基础研究对于应用的深远意义。也许，这正是他长年从事科学研究的真实感悟。

“基础研究导致新知识的储备，是技术进步和经济发展的先锋。新技术、新工艺、新流程、新产品都是建立在新知识基础上的，都必须从新知识的储备中提取资本。随着科学技术的飞速发展，由基础研究向应用研究或直接生产力的转化的周期大大缩短了，基础研究是技术进步和经济发展的先锋，这一点比任何时候都更加确定。在这种意义上也许可以说，基础研究是现代社会发展的基础。”

他认为，基础研究即使在短期内可能很难见到明显的效果或影响，但从长远考虑是必要的，而且是一个产业的基础所在。所以，他的时间多数是在实验室里度过，在他的时间观念里，似乎并没有假期。看看他在9年里所做的工作，便能清楚地证实这一点。

周远翔教授负责“985工程”和“211工程”的高电压与强电磁环境学科平台规划与建设，负责自然科学重点基金子课题1项和面上项目3项，博士点基金1项，作为主要承担者曾参加“973”项目1项，曾承担“十一五”国家科技支撑计划及多项国家自然科学基金项目的研究工作，承担各类横向课题二十余项，参与和负责的科研工作具有较高的研究水平。在变压器绝缘分析和故障诊断方面具有丰富的研究工作和现场成功经验，曾在现场多次成功检测并定位了大型变压器故障点并查明故障原因，尤其是在局部放电、色谱检测与分析以及空间电荷、绝缘老化破坏等方面具有深入的研究经验和成熟的工程技术基础，因此获得相关专利和中国电力科学研究院科技进步一等奖。

在新世纪优秀人才支持计划“场强下微观形态对固体电介质材料内部空间电荷特性的影响研究”中，他完成的“高场强下材料微观形态对空间电荷特性的影响研究”，既有创造性的理论背景，又有工程上的实际价值。在研究过程中，对微观形态和电介质材料空间电荷特性进行了深入探讨，对于高场强下聚乙烯中的空间电荷包问题，空间电荷与介质老化破坏机理之间联系的问题等进行了创新性的研究，还对聚丙烯、硅橡胶、油纸绝缘复合材料等电介质材料的空间电荷现象和机理进行了较深入的研究，有体系，有深度，对于电介质材料研究有较大推动作用，也为解决工程实际问题提供了一定的理论依据。

在被评为“优秀”的自然科学基金项目“基于等离子体技术和结构形态的过滤膜驻极体特性研究”中，他提出利用等离子体技术，结合材料改性技术，利用添加剂和热处理的方法，改善聚烯烃的晶相分布，以改善材料中空间电荷和表面电荷的注入、驻留和积聚特性，获取高电荷驻留量，高稳定性的高驻极特性过滤膜驻极体。该项研究是对等离子体应用技术的发展，为驻极体过滤膜高效率过滤口罩、空气超净化装置的工业化生产提供依据，为空气净化与环境改善做出了积极贡献。

目前，周教授还在从事“线路绝缘子饱和等值盐密污耐受电压及复合绝缘子老化性能研究”，这是清华大学从上世纪50年代就开始的一项研究，历经清华几代人的努力，有着比较深厚的积淀，在周教授团队的努力下，几年中更有了突破性的成果。

一个个课题是他青春的见证，一项项成果是他心血的凝结。能够为国家电力事业的发展贡献力量，他感到快乐。

对绝缘材料与技术发展的思考

2007年，基于国家的战略需求，国家自然科学基金委员会制定了电气科学与工程“十一五”发展战略规划，由周远翔教授主要执笔的《高电压与绝缘》和《工程电介质》两部分内容中明确了绝缘材料与绝缘技术的五年规划任务，从学科规划和国家战略需求的角度来阐述绝缘材料与技术今后发展的问题，着重强调了空间电荷、老化、聚乙烯、硅橡胶、油纸绝缘等关键材料的应用，研究与发展的前景。

对于这位以事业为生命的教授来说，从来都没有停止过对电气绝缘研究的思考。他在自己的论文中介绍了现阶段绝缘材料的现状，提出了自己对其发展的新观点，以及对于绝

缘材料未来发展前景的思考。

内绝缘研究方向

在我国超特高压输变电设备的发展当中，电缆工业相对比较落后。过分依赖进口的局面不仅增加了输电线路的成本，也导致了我国电缆工业落后，阻碍了超特高压输电技术在我国的发展。因此，从国家战略高度出发，由于缺乏材料基础的支撑，我们面临着能源调配的巨大压力，迫切需要我们自行研究电介质材料，研究破坏机理，研究提高性能的方法，解决电气设备生产的关键和基础问题。

硅橡胶由于具有弹性高、耐温范围广等优异性能，在电缆附件中得到了大量的使用，随着新型液体硅橡胶材料的进步，各国开发了硅橡胶应力锥预制式电缆附件。但进口的硅橡胶电缆附件不仅价格十分昂贵，而且质量也并不稳定，许多产品在仅运行1～2年后就发生了事故，对电力系统造成了极大的损失，究其原因主要是以往硅橡胶大多是作为外绝缘材料在合成绝缘子上大量使用，因此对其研究也多集中于硅橡胶的憎水性、耐大气老化性能，耐漏电起痕性能等外绝缘特性方面，而未对其作为内绝缘材料的相关性能进行足够研究就在电缆附件中大使用，所以在运行后容易出现一些新的问题。

对此，周教授提出有必要采用一些先进的测试手段，如空间电荷、树枝老化等，研究硅橡胶材料在使用过程中的破坏机理，针对硅橡胶预制式电缆附件在运行中出现的问题，有目的、有方向地对材料进行改性和提高，从而提高设备运行的可靠性和稳定性，满足国家的战略需求。

外绝缘研究方向

在外绝缘领域研究及设计中，对电场及结构设计进行优化以及采用硅橡胶等新材料是解决污湿，覆冰等环境下外绝缘闪络难题的发展方向，在尚无国外经验可借鉴的情况下，高海拔、覆冰、污秽环境中的外绝缘问题是我国交直流超特高压建设中必须认真解决的问题。

周教授认为，电介质特性的表征和认知程度取决于其测试技术。在探索电介质测试技术新原理和新方法的同时，科学合理的电介质特性的表征方法和体系的建立是评估电介质特性、提高电介质性能和开发新型电介质的重要依据。

空间电荷研究方向

空间电荷研究在工程电介质学科战略中被定位于六大发展方向之一，是影响甚至制约核能、航天。航空、国防、超特高压输电，脉冲功率、电力电子，信息和生物技术等近代科学技术发展的重大科学前沿问题。针对国家超特高压直流输电系统的需求，清华大学高电压实验室受国家自然科学重点基金支持开展了以超、高压直流复合绝缘子为背景的硅橡胶和玻璃钢材料的空间电荷特性研究，同时受国家电网公司重点项目支持，正在开展以超特高压换流变为背景的油纸绝缘空间电荷特性研究。

树枝老化研究方向

根据学科研究体系和学科发展战略需要，放电及绝缘击穿、绝缘老化与诊断均被列入了高电压与绝缘学科未来十年六大主要研究任务之一。电介质的电击穿与老化也被定为工程电介质学科六大发展方向之一。树枝老化作为电介质放电、老化的一种主要形式，对绝缘材料的性能具有很大的危害，因此开展树枝老化破坏机理与寿命预测研究是当前急需解决的理论问题。周教授的研究团队受国家电网公司重大项目的支持正努力开展硅橡胶材料的树枝老化特性研究，目前已取得初步进展。

高分子材料研究进展篇4

说起高分子材料，很多人会觉得这个化学名词离自己的生活很遥远。但是其实从人类最初出现，一步步发展到如今这个文明先进的社会，我们前进的每一步都与高分子材料紧紧地联系在一起，密不可分。天然的高分子材料是生命起源和进化的基础，甚至包括人体的一些器官，也是由高分子材料组成。人类从很早就开始掌握了利用高分子材料为自己服务的相关技术，如人们利用棉、麻、毛、蚕丝这些高分子材料织成御寒的衣物，抵御寒冷，保证了生命的延续；利用木材、棉、麻等高分子材料造纸，保证了文明的传承和发展等等。

随着人类社会的发展与文明的进步，天然的高分子材料已经不能够满足人类日益增长的需求。大约从19世纪30年代末期开始，天然高分子进入化学改性阶段，开始出现半合成高分子材料。1907年，合成高分子酚醛树脂出现，标志着人类真正进入应用化学合成方法有目的合成高分子材料阶段。有人说，在20世纪的化学领域里，对人类影响最大的莫过于出现了塑料及其他合成高分子材料。从此开始，人类从单一使用天然高分子材料进入到了广泛使用合成高分子材料的时代，出现了塑料、人造纤维、合成橡胶、合成胶黏剂等等合成高分子材料。而从事合成高分子材料研究的科研人员也开始登上历史舞台，发挥着重要作用，蹇锡高就是其中的一员。

创新成就精彩

对于从事高分子材料学习和研究已近50年的蹇锡高来说，高分子材料已经成为他最亲近的“朋友”。几十年来，他在高分子材料研究领域摸爬滚打，经历过无数挫折，也享有过至高荣誉，高分子材料发展的一点一滴都能在他的心里激起阵阵波澜。

蹇锡高，现任辽宁省高性能树脂工程技术研究中心主任、大连理工大学高分子研究所所长，在高性能工程塑料、耐高温高效分离膜、高性能树脂基复合材料、耐高温特种绝缘材料等领域取得了诸多创新型成果，为我国高分子材料的发展做出了重要贡献。

蹇锡高初识高分子材料是在1964年，他考入大连理工大学，开始高分子材料专业的学习，从此他便踏上了给予他无数艰辛和荣誉的高分子材料研究之路。1969年毕业后，他留校任教，1981年获得硕士学位，1986年被破格提升为教授。1998年，蹇锡高远赴加拿大留学，从那时开始，他就在学习和工作之余开始了“聚合改性和耐热高分子材料”这一课题的研究。1990年回国后，他便投身到高分子材料领域，带领着科研团队，开始了对新技术、新材料的研究。经过10年艰苦卓绝的研究工作，胜利的曙光终于出现在他们面前，团队研发的新材料和新技术，于2001年3月通过了教育部主持的100吨／年中试鉴定和“九五”重点科技攻关项目验收，经评价，均属于国际首创、原始创新，居领先水平。从此，团队的研究工作开始进入新的境界，不断有好消息传出，诸多创新成果的取得，是对漫长坎坷的科研之路的最好回报。

2003年对于蹇锡高来说，是一个意义非凡的年份，就在这一年，他与团队在高分子材料研究领域的研究成果——“含二氮杂萘酮联苯结构新型聚醚砜酮（PPESK）及其制备法”获得了肯定。凭借着这一技术成果，蹇锡高及其研究团队获得国家技术发明奖二等奖。说起这一奖项，十年前激动和振奋的心情，至今他还记得清清楚楚，“我们的请柬是中共中央办公厅和国务院办公厅共同签发的，这说明国家对科技工作非常重视。这对我们科技工作者来说，不仅仅是激动、鼓舞和振奋，更增强了我们为科技发明和创新作更多贡献的信心和献身科技事业的决心！”

该技术是在综合相关技术的基础上，针对传统产品不能兼具耐高温与可溶解的不足，从分子结构设计出发，以价廉易得的苯酐、苯酚为原料，经简单工艺制得拥有全新结构的二氮杂萘酮联苯结构的聚醚砜酮共聚树脂（PPESK）。PPESK树脂兼具耐高温、高强度、良好电气绝缘性能、耐辐照性能，并可溶解于非质子极性溶剂。这一技术合成工艺简单、易于精制、产品收率高、成本较低，不仅可以广泛应用于航空航天、电子电气、精密机械、核能等高新技术领域，还可以推广应用到众多民用领域。结合相关项目，在工业废水废气回收处理、海水淡化以及国防工业等领域也表现出独特的优势。

此研究成果最重要的意义是打破了西方发达国家在这一技术研究中的垄断地位，改变了其长期对我国进行封锁禁运的尴尬局面，为我国在高分子材料领域中的材料和技术发展争得了主动权。蹇锡高也凭着在这一创新技术研发过程中的突出表现以及重要贡献，获得“国家有突出贡献的中青年专家”、“辽宁省优秀专家”等荣誉称号，并荣获国务院发展教育突出贡献奖，享受国务院政府特殊津贴。荣耀与奖励尚在其次，蹇锡高最看中的是自己多年的科研心血终于化作能为人类和社会进步有所帮助的技术成果，这比让他拿几座奖杯都更加有成就感。也是这种成就感，激励了他一直不断努力，追求更高更远的目标。

执着开拓未来

高分子材料研究进展篇5

关键词：高分子材料阻燃技术应用发展

中图分类号：TQ31文献标识码：A文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0198-02

高分子可燃材料具有优良的性能，其应用的范围也越来越广，特别是在建筑、交通、家具、电子电器等行业领域被大量使用，美化和方便了人们的环境和生活，获得了显著的经济效和社会效益，已逐渐代替传统材料。然而大多数该分子材料都易燃、可燃材料，在燃烧时热释放速率快、火焰传播速度快、发热量高、不易熄灭，还产生大量浓烟和有毒气体。随着高分子材料的广泛应用，其潜在的火灾危险性大大增加，因而如何提高高分子材料的阻燃性能，成为当前消防工作急需解决的一个问题。

1高分子阻燃技术应用

1.1高分子阻燃材料分类

关于阻燃高分子材料目前尚无明确分类，通常可按照获取阻燃性能的方式划分，可将其分为本质阻燃高分子材料和非本质阻燃材料两种。一种是材料本身具有阻燃性；另一种是通过加入添加阻燃剂获得阻燃性能。非本质阻燃材料可根据阻燃剂添加方式分为添加型阻燃高分子材料和反应型高分子材料。所谓添加型阻燃高分子材料，即在高聚物加工过程中，将阻燃剂以物理方式分散于基材中而赋予材料的阻燃性；反应型阻燃高分子材料的阻燃剂是在高聚物的合成中加入的，它作为一种单体参与反应，并结合到高聚物的主链或支链上，使高聚物含有阻燃成分[1]。

1.2高分子阻燃技术

阻燃剂是用于提高材料抗燃性，即阻止材料被引燃及抑制火焰传播的助剂。在现代化社会中，阻燃剂具有着诸多的类型，旨在能够为了切实满足不同环境下的防火需求，就其所包含的类型来看，主要可以分为以下3种。

第一种，是有机阻燃剂，主要用于针对有机物的燃烧预防，比如包括磷酸酯、卤系和纺织物等等，具有着耐久性的特点。

第二种为无机盐类阻燃剂，包括的产品主要有氯化铵、氢氧化铝等等材料，这种类型的阻燃剂具有着无烟、无毒与无害的优势，因此成为了目前应用领域最为广泛的一种阻燃剂。

第三种为有机和无机混合类型的阻燃剂，这种类型的阻燃剂通常被科学界认为是无机阻燃剂的升级版，拥有着和无机阻燃剂同等的优势，但相对来说具有着较高的成本，因此并未普及应用。而从不同阻燃剂的阻燃元素上看，又可以划分为几种，包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂和硅系阻燃剂等，其各自有着相应的优势和缺点，但依然凭借着不同的特点被广泛应用于不同的防火领域当中[2]。

受到近些年科学技术飞速发展的影响，高分子材料的阻燃技术水平也获得了突破性的发展，包括阻燃剂微胶囊技术、交联与接枝改性等等，无论是何种新技术的应用，其作用原理都大体相一致，区别主要在于对人工合成技术的依赖程度有所不同，最明显的技术优势更是在于对传统材料阻燃之后所产生的有毒有害气体的转化，最具代表性的便是现代阻燃技术领域的纳米技术应用，不仅能够有效降低阻燃过程中各类反应对环境的污染，同时更凭借较高的技术水平全面提高了阻燃技术的安全性。

1.3高分子材料燃烧及阻燃技术应用机理

高分子材料在空气中受热时，会分解生成挥发性可燃物，当可燃物浓度和体系温度足够高时，即可燃烧。所以高分子材料的燃烧可分为热氧降解和燃烧两个过程，涉及传热、高分子材料在凝聚相的热氧降解、分解产物在固相及气相中的扩散、与空气混合形成氧化反应场及气相中的链式燃烧反应等一系列环节。当高分子材料受热的热源热量能够使高分子材料分解，且分解产生的可燃物达到一定浓度，同时体系被加热到点燃温度后，燃烧才能发生。而己被点燃的高分子材料在点燃源稳定后能否继续燃烧则取决于燃烧过程的热量平衡。当供给燃烧产生的热量等于或大于燃烧过程各阶段所需的总热量时，高分子材料燃烧才能继续，否则将中止或熄灭。从高分子材料的燃烧机理可看出，阻燃作用的本质是通过减缓或阻止其中一个或几个要素实现的。其中包括6个方面：提高材料热稳定性、捕捉游离基、形成非可燃性保护膜、吸收热量、形成重质气体隔离层、稀释氧气和可燃性气体。目前常采用的阻燃剂行为主要是通过冷却、稀释、形成隔离膜的物理途径和终止自由基的化学途径来实现。燃烧和阻燃都是十分复杂的过程，涉及很多影响和制约因素，将一种阻燃体系的阻燃机理严格划分为某一种是很难的，一种阻燃体系往往是几种阻燃机理同时起作用[3]。

2高分子材料阻燃技术的研发动向分析

2.1高分子材料阻燃技术的现代化发展体现

在现代工业领域当中，阻燃材料凭借着自身所具有的阻燃优势，已经获得了越来越广泛的发展前景。传统的添加阻燃剂，在热量不断加升的同时，其有毒气体也将被释放出来，产生有毒气体将会严重危害心肺功能，因此，在传统阻燃剂中，也相应增加了磷酸酯等化学物质，以便于通过磷酸酯来提升材质的气体吸附能力，相比较来讲磷氮化合物拥有更加高等的吸附能力，正是由于添加型阻燃剂中存在以上不同的化学物质，因此，阻燃剂安全系数也将被提升。由此也就确定了磷系阻燃剂的地位。伴随着现代技术的发展各类阻燃产品均获得了良好的发展应用空间，各类阻燃产品的优势也开始越来越突出，由于阻燃材质中的阻燃性能受到影响，才最终达到阻燃的实际效果。相对来讲，阻燃技术也通过阻燃剂的化学功能，改变其传统的分子结构，以至于实现阻燃价值。因此，阻燃技术应具备一定的高分子材料脱水碳化功能，并在此基础上，吸收相关的有毒气体，当值在材料燃烧中，产生有毒气体，威胁相关人员的生命健康。对此应当进一步加大对现有阻燃剂的研发力度，并在科学技术的支撑作用下对现有的阻燃剂进行改善与功能领域的创新，使现有的阻燃剂能够具备传统的阻燃性能优势，还同时具有更多的现代化功能比如耐热、抗辐射等等[4]。

2.2高分子阻燃材料的绿色发展趋势

高分子阻燃材料的绿色发展方向已经开始被充分重视，其是社会的现代化发展需要，阻燃剂在各个行业领域当中的应用量有着明显的增加，所有新材料与新产品的更新换代频率都在不断加速。而与此同时，人们的环保意识也在不断提升，因此，阻燃剂的技术发展方向也开始逐渐趋向于绿色化发展。尤其是近些年社会开始重点关注对可持续发展的建设，由此直接决定了阻燃剂的发展需要契合生态的关系。目前，国际当中已有一部分发达国家开始致力于从环保角度出发来限制对污染环境阻燃剂的生产与使用，该文认为，这样的现状本质上也是对人们生命财产安全负责的另一种形式。不可否认，中国作为生产制造大国，高分子产业的发展具有着显赫的地位，在国际阻燃材料飞速发展的大势所趋之下，消防部门同时出台了新的规定，旨在为阻燃材料的科学化更新提供明确的方向指引。在当前市场竞争激烈的形式下，阻燃技术的开发在外界的推动下有了技术上的提高。尤其是低毒低烟、无卤高效的环保阻燃剂更是起到了不可估量的作用。综上，不管是卤系阻燃剂还是无卤阻燃剂，其必然趋势都是向环保型无卤阻燃剂发展，发展方向都以低毒化、环保化、高效化、多功能化为主[5]。

3高分子材料阻燃技术的优化改革动向

当前，对于阻燃技术的研究，我国还有待加强，在相关技术研发力度，以及自主研发等环节，相对于国外先机技术仍然存在较大的进步空间。但根据我国当前研发技术来讲，已经较传统技术提升了许多。近些年国家积极进行科研技术支持，在研究经费中，研究技术中，积极给予帮助，使得各项技术研发工作中逐渐扩大，研发力度也逐渐加深，在国家技术支持上，当前各项技术研发应用皆取得了良好的成绩，阻燃技术便是其中一项，在国家的扶持帮助下，阻燃技术应用价值逐渐得到挖掘，阻燃技术研发也渐渐深入到人们的视野之中。

由从传统阻燃技术当前的阻燃技术研发，期间经历中众多变迁，最早阻燃技术是由物理作用的帮助喜爱，实现对氧气的阻隔，最终达到阻燃的效果，当前新型阻燃技术的研发，使得性质阻燃上升至化学反应界面中，通过对材质化学分子的改变，使得可燃性材质逐渐具备阻燃技术，从融合阻燃逐渐转变成为无机阻燃，并在阻燃技术研发的过程中，更加注重了对有害有毒物质的处理，通过添加可吸附分子，将有毒有害物质进行吸附，在实现了阻燃技能的基础上，实现了无污染的目标。这种科技研发的成果符合了绿色发展以及可持续发展理念的要求。当前在阻燃技术研发中，微胶囊技术、纳米技术等其他技术的影响，使得可燃材料的阻燃效果大大得到提升，阻燃性能也随着阻燃效果不断变化。在阻燃技术应用中，复合型材料的应用也为阻燃技术提供了发展方向。

该文认为，在今后的发展中，随着阻燃技术的提升，阻燃性能的变化，必将使阻燃形态以及其他性能达到提高，并在科研技术的研发过程中，随着可持续发展理念的贯彻，坚信可燃材料阻燃技能将会更加环保。

4结论

综上所述，通过对阻燃技术的研究可知，阻燃技术经历了从物理阻燃向化学阻燃技能的转变，在化学阻燃中高分子材料阻燃功能得到了有效的提升。随着阻燃技术研发的不断加深，我们坚信，阻燃材料的发展也会与之相适应，产品结构也会相应调整，我们必然会找到解决的办法，开发出符合人们需求的高分子阻燃材料。

参考文献

[1]郭永吉.高分子材料阻燃技术的应用及发展探究[J].江西化工，2014（4）：208-209.

[2]郭晓林，李娟，李莹.挤塑聚苯乙烯泡沫塑料的阻燃技术现状与发展趋势[J].中国塑料，2014（12）：6-11.

[3]高建卫.我国建筑保温技术进展及存在问题分析[J].材料导报，2013（S1）：276-280，284.

高分子材料研究进展篇6

关键词:高等金属学材料研究领域作用

在人类社会的发展过程中,材料的发展水平始终是时代进步和社会文明的标志。人类和材料的关系不仅广泛密切,而且非常重要。事实上,人类文明的发展史,就是一部人类利用材料和创造材料的历史。同时,材料的不断创新和发展,也极大地推动了社会经济的发展。在当代,材料、能源、信息是构成社会文明和国民经济的三大支柱,其中材料更是科学技术发展的物质基础和技术先导。

一

随着社会和科技的进步,人们不仅需要性能更为优异的各类高强、高韧、耐热、耐磨、耐腐蚀的新材料,而且需要各种具有光、电、磁、声、热等特殊性能和偶合效应的新材料,同时对材料与环境的协调性等方面的要求也日益提高。生物材料、信息材料、能源材料、智能材料和生态环境材料等将成为材料研究的重要领域。展望未来,材料科学与工程学科的发展方向将是:实现微结构不同层次上的材料设计,以及在此基础上的新材料开发;材料的复合化、低维化、智能化和结构材料―功能材料一体化设计与制备技术;材料加工过程的自动化、集成化,等等。

20世纪最重大的科技成就之一就是人类实现了原子核内部巨大能量的释放。尽管原子能时代的降临是以核武器为开端的,但核材料也能造福人类,特别是核反应堆、同位素的应用、核医学等。核反应堆一般采用热中子堆,堆心的结构件必须采用锆合金,因为锆合金吸收中子的几率很小,不会破坏堆内的链式反应,所以要建设核电工业系统,必须建立锆材料工业。

当今最具时代特征的工业是信息产业,信息产业的基石是半导体材料。任何高度复杂、高度精细加工的集成电路,都需要高纯度、高度掺杂的半导体材料和各种先进工艺的应用。信息技术的每一次突破都与材料和工艺的创新有着密切的关系,如高密度的光磁记录材料给信息的存储提供了极大的便利。

激光材料也是现代信息科技的一部分。各种波长的激光晶体、半导体激光器、激光光导纤维等对信息传输和信息高速公路的实现起着决定性的作用。

在航空航天技术的发展过程中,材料的发展水平对航空航天器的性能至关重要。航空用结构材料最主要的性能是高比强度和高比刚度,同时具有良好的工艺性能。高强度铝合金、钛合金和碳纤维增强的树脂基复合材料是主要的航空材料。火箭、导弹材料与航空材料相比,关键是瞬时性能。导弹壳体材料对导弹的射程至关重要,壳体由金属改为石墨纤维增强的复合材料后,洲际弹道导弹的射程可增加近1000公里。

进入21世纪后,新能源材料的发展将对社会经济产生重要影响。为了保障世界经济的可持续发展,解决越来越严重的温室效应和大气污染等环境问题,新能源材料将引导传统能源向洁净能源、可再生能源、分散型能源等多元化能源发展。除核能外,当今太阳能材料、燃料电池材料、锂离子电池材料等取得了很大的研究进展,在不久的将来必然会对社会经济等方面产生巨大影响。

二

一般来说,材料的基础研究和带有明确目的的开发性研究都有它们自身的价值。它们的效用有长有短,在实际生产上的体现有快有慢,但有一点是相同的,那就是要不断探索。材料的应用研究一旦成功,即一种材料诞生之后,它的应用价值和市场开发就可以产生较大的辐射作用。比如金属钛,作为一种航空材料,它可用机,也可用于化工、建筑、潜艇、首饰等。其应用越广,需求量越大,则生产成本越低,越能带动相关领域的研究和发展。20世纪后期,由于材料的应用越来越广泛,并渗透到各行业,许多领域都与材料的制备、性质、应用等密切相关,使得材料成为机械、电子、化工、建筑、能源、生物、冶金、交通运输、信息科技等行业的基础,并与这些相关学科交叉发展。

三

自20世纪60年代初以来,物理、化学等学科的发展推动了对物质结构、物性和材料本质的研究和了解;冶金学、金属学、陶瓷学、高分子科学等的发展推动了对材料的制备、结构、性能及其相互关系的研究;金属材料、无机非金属材料、高分子材料等各类材料具有共同的或相似学科基础、学科内涵、研究方法与研究设备;同时科学技术的发展在客观上需要对各类材料的全面了解和研究。

现代科学技术发展的特点是,一方面,学科呈现出多科性,新兴学科不断涌现,另一方面,学科发展又呈现出高度综合的趋势,交叉学科和边缘学科层出不穷。学科交叉的形式可以多种多样。如美国的著名大学一般都设有材料研究中心或材料研究实验室,其研究人员往往横跨高分子、金属、陶瓷、表面改性、解剖、动物实验、细胞培养等研究方面。金属材料的性能主要取决于它的化学成分和组织、结构。化学成分不同的金属材料具有不同的性能;而相同成分的金属材料经过不同加工处理,具有不同的组织、结构时,也将具有不同的性能。可以认为:化学成分规定了组织、结构的可能变化范围,而加工工艺是获得某种预期组织、结构的手段。

四

金属学是以金属和合金的化学成分、加工工艺、组织结构和性能间的关系作为研究对象的,以这些关系作为依据,我们可以为金属材料设计适当的化学成分和适宜的加工工艺,从而获得预期的组织、结构和性能。

在金属学中,对组织、结构的分析和研究是十分重要的核心问题。

金属和合金在固态下通常是晶体。要了解金属材料内部的组织结构,我们首先必须了解晶体中原子的相互作用和结合方式,晶体中原子的聚集状态和分布规律,以及各种晶体的特点和彼此之间的差异,等等。这些研究涉及分子生物、固体物理、金属学、矿物学及聚合物等广泛领域。我们对晶体结构和晶体生长进行综合研究,可以获得控制组分和实际结构的知识,从而可以用各种手段来控制晶态材质的性质,据此还能探索具有非常宝贵性质的新晶体。事实上,对晶体的综合研究已经使人们制成了并且正在发展着一大批结构材料及功能材料。

金属学以金属电子论、晶体学(见晶体结构)及合金热力学为理论基础,依靠物理、化学的微观和宏观检测技术,扩展了金相学的内容,保持应用科学的传统,其研究内容可分为两方面:①联系成分、处理过程对金属组织结构和性能的影响,研究合金相结构和组织的形成规律,包括:研究合金相的形成、相图原理及其测定、合金元素及微量元素在合金相中的分布等合金组成的规律;研究晶体中原子的扩散过程;晶体重构的相变过程,包括金属的凝固与温度压力变化下的固态相变;研究晶体缺陷和金属形变过程中的位错运动;研究成分及杂质对金属性质的影响,包括超微量元素,以及微观和宏观偏析。②联系金属材料的使用,研究材料结构强度和断裂行为(见形变和断裂);研究金属材料在各种不同使用条件下的特性变化等(范性形变,疲劳,蠕变,应力腐蚀,断裂和氢脆);研究金属的强化原理。至于那些虽以金属为对象,或虽与金属有关,但主要研究晶体缺陷和金属电子结构,以及它们之间,或它们与各种射线之间的交互作用等微观过程;研究金属和合金的物性本质,或纯属探索自然规律的领域,则另列入金属物理,属凝聚态或固体物理的分支。

最近20年来,金属学出现不少新的突破,主要是由于新实验技术和新工艺的出现而取得的。例如,应用电子计算机进行图象处理,可以明显地提高电子显微镜的分辨能力,能直接看到金属中单个原子分布的图象(电子显微学);分析电子显微术和各种表面分析设备不断出现,将金属学的发展引向更加深入。又如应用激冷技术制成的快冷微晶合金和某些合金体系形成的非晶态金属,都各自显示出特有的性能,有很大的理论意义和实用价值,为金属学开拓了新园地,也为材料的研究提供了更便捷的手段。

五

高等金属学在我们现在所研究的“铝锌合金的耐腐蚀性”课题中也发挥着重要的作用。要研究铝锌合金的耐蚀性,我们首先必须了解材料的组织和性能,联系成分、处理过程对合金组织结构和性能的影响,研究合金相结构和组织的形成规律,包括:研究合金相的形成、相图原理及其测定、合金元素及微量元素在合金相中的分布等合金组成的规律,从而分析它在各种不同使用条件下的特性变化,也即包括材料在不同环境介质中的耐腐蚀性。这些都是高等金属学要研究的内容。随着材料的不断发展,高等金属学在材料研究领域中必将发挥越来越重要的作用。

参考文献:

[1]卢光熙,侯增寿.金属学教程.上海:上海科学技术出版社,1985.

[2]胡赓祥,钱苗根.金属学.上海:上海科学技术出版社,1980.

[3]弗豪文著.卢光熙等译.物理冶金学基础.上海:上海科学技术出版社,1980.