環氧樹脂網(www.ytfilter.com)最新報道[此消息來源于網絡]。

    控制化學反應，合成新材料
    “不同的材料擁有不同化學組成，即便是化學元素相同，因其原子排列、分子構象發生變化，也會形成物理性質完全不同的材料。因此材料與化學是兩個密切相關的學科。從化學成分角度可以將材料劃分為金屬材料、無機非金屬材料以及有機高分子材料。隨著材料研究水平的提高，人類早已超越天然材料時代，進入了合成材料時代。”隋剛教授首先概括介紹了材料與化學之關系。接著隋剛教授進一步解釋說：“如今，材料與化學的關系日益密切，利用化學手段，可以設計新的分子結構，通過控制化學反應過程合成出新材料，滿足人類社會發展和生活水平提高的需求。其中有機高分子材料，也稱作聚合物，就是一類最重要的合成材料，它是由許多個單體分子經聚合反應而成的。”

    利用化學,“改造” 聚合物材料

    塑料、橡膠、合成纖維……我們的生產與生活早已離不開這些常見的聚合物材料。而它們的研發與應用，離不開化學學科的貢獻。據環氧樹脂網()www.ytfilter.com記者介紹，根據聚合物分子的化學結構，可以把有機高分子材料分為熱塑性和熱固性兩大類。熱塑性聚合物在適當溶劑中可以溶解，加熱到一定溫度能夠熔化流動，可以反復加工成型，主要在室溫或較低溫度下使用，如尼龍、聚苯乙烯等。而熱固性聚合物，如環氧樹脂和酚醛樹脂等，在成型前是可溶可熔的，但經過化學交聯反應就變為不溶不熔的固體，即使加熱至碳化也不會再軟化。一般來說，熱固性材料的模量和耐熱性要優于熱塑性聚合物，但韌性較差。
    化學是怎樣“改造”聚合物材料的呢？隋剛教授解釋說：“為了讓聚合物材料擁有更優異的綜合性能，可以采用化學方法進行性能改進。例如，在高分子鏈中引入芳環結構，能夠有效提高熱塑性聚合物的模量和耐熱性，聚芳砜（PASF）、聚苯硫醚（PPS）等熱塑性聚合物的熱變形溫度可以達到250℃以上。而在熱固性聚合物中，通過引入不同化學結構的固化劑進行交聯，也可以使材料的模量和韌性得到調節。”

    改變化學結構，催生復合材料

    隨著科技和工業的發展，對材料性能的要求不斷提高，單一化學結構的材料已無法滿足某些使用需求，復合材料越來越得到人們的重視。由于復合材料可以將不同化學結構、物理性質的材料組分結合在一起，發揮各自的性能優勢，通過結構設計滿足高性能和特殊功能要求，因而受到材料研究專家的高度重視，應用范圍不斷擴展。在航空、航天、能源、交通、軍事和體育等領域，有著高強度、高模量和耐高溫性能的先進復合材料發揮著不可替代的作用。隋剛教授以樹脂基復合材料為例，對復合材料的廣泛應用進行了簡單說明：“這是技術發展比較成熟，使用范圍最廣泛的一類復合材料，一般是由短切纖維、連續纖維及其織物增強熱固性或熱塑性聚合物基體而成。
    在航空方面，碳纖維樹脂基復合材料在減輕結構重量、提高結構效率、改善結構可靠性、延長結構使用壽命方面，具有其他材料無法比擬的優勢，已經是應用于A380、波音787等飛機的主結構材料。據環氧樹脂網()www.ytfilter.com記者介紹，在航天方面，固體火箭發動機殼體、液體燃料貯箱、儀器艙段、衛星整流罩等重要部件也都是由復合材料制造的。而風能和核能發電設備、輕量化汽車、體育休閑用品等更是離不開復合材料的身影。此外，在集成電路、電磁屏蔽、隱身材料以及生物組織工程等方面，復合材料同樣大有可為。”

    有機化學修飾，帶來納米材料領域新進展

    材料科學發展到今天，納米材料越來越多地得到人們的關注。納米粒子具有許多不同于常規固體的新奇特性，而且，僅用少量的納米填料就可實現復合材料性能的提高。因此，納米材料領域受到不少復合材料研究人員的重視與青睞。不過由于碳納米管和碳納米纖維等一維納米材料在聚合物基體中易團聚、界面粘結差，難以發揮性能優勢，這讓不少研究者都頗為傷神。針對此項難題，隋剛教授進行了多年研究，終于有所收獲。“我們對碳納米材料表面進行了有機化學修飾，并通過與特殊化合物的力化學反應及后處理技術，得到液態的納米添加物。這種液態納米添加物在環氧樹脂等聚合物基體中不聚集不纏繞，易于分散，并具有適當的反應活性，能夠和環氧樹脂基體發生化學及物理結合，形成一種超分子結構。”隋剛教授這樣說。

    當問到這種納米添加物與傳統工藝的簡單混合以及普通化學接枝有何不同時，隋剛教授解釋道：“它消除了納米粒子對于環氧樹脂黏度的影響，能夠通過共價鍵鏈接在環氧樹脂分子鏈上，均勻分布在環氧樹脂交聯網絡之中，發揮增強作用。同時，通過調節交聯網絡密度，改善材料韌性。此外，還可以降低環氧樹脂表面能，提高熱穩定性，改善聚合物基體與碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維和超高分子量聚乙烯纖維等增強材料的界面黏接。通過碳納米材料和連續纖維的多尺度協同增強作用，可同時實現納米復合材料的高強、高韌和良好的界面性能。”(文•實習生 馬媛媛) 　　材料與化學的“雙重變奏史”

    據環氧樹脂網()www.ytfilter.com記者介紹，材料的每一次發展，都影響著科學技術領域的整體水平，并給人們的生活帶來巨大的變化。沒有半導體單晶硅材料就不可能有今天的微電子產品，沒有先進復合材料也不可能有航空航天工業的飛速發展。天然橡膠產品出現于19世紀初期，但由于它在炎熱天氣下會變軟，而在寒冷天氣下又會變脆，在實用性方面存在很大障礙。1839年發明的天然橡膠硫化技術解決了這一難題，化學促進劑和穩定劑的加入改善了天然橡膠存在的問題，而這一基本方法現今仍在使用。從20世紀20年代早期試驗火箭的首次發射，到50年代的通信衛星，再到80年代的可重復使用的航天飛機，人類在探索太空方面取得了驕人的業績。在這一過程中，化學技術提供了符合設計要求的材料。研制出來的鋁、鈦合金為飛機制造提供了強度高、重量輕、耐高溫和耐腐蝕的材料。
    隨著對碳纖維及復合材料研究的不斷深入，其技術和產品也逐漸進入軍用和民用領域，如用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等人體代用材料以及用于制造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。據環氧樹脂網()www.ytfilter.com記者介紹，在不遠的將來，各種新型材料都有望得到研制開發，比如可被隨意擠壓成形的凝膠材料、可以制作隱身斗篷的隱身材料、透光混凝土材料、氣凝膠材料等等。

　　看完如果覺得有用請記得收藏。