pc管的”PC“管的介绍

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• 1、pc管的”PC“管的介绍
• 2、化工产品不能接受高温的热敏性物料有哪些
• 3、聚丙烯是什么材料？！
• 4、化学材料简介和应用

pc管的”PC“管的介绍

答PC（Polycarbonate）是聚碳酸酯或聚碳酸脂的简称，简称PC工程塑料。PC材料136,21666664其实就是我们所说的工程塑料中的一种，作为被世界范围内广泛使用的材料，PC有着其自身的特性和优缺点。首先，PC是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，较高的强度、耐热性达160度和耐寒性-60度；还具有离火自熄、阻燃、无毒、可着色等优点。在你生活的各个角落都能见到PC塑料的影子，大规模工业生产及容易加工的特性也使其价格极其低廉。它的强度可以满足从手机到防弹玻璃的各种需要，缺点是和金属相比硬度不足，这导致它的外观较容易刮花,但其强度和韧性很好，无论是重压还是一般的摔打，只要你不是试图用石头砸它，它就足够长寿。直径最大达600毫米,加防酸碱剂 建筑材料含义建筑行业里的PC材料主要有两个含义，都是英文词头缩写：

一是 Prefabricated Concrete或Precast Concrete，指混凝土预制件，或混凝土预制施工法、混凝土预制结构形式等。二是 Prestressed concrete，指预应力结构，或预应力材料、预应力施工法等。

二者都叫PC，都跟混凝土密切相连，平时应用非常容易混淆。接触到这个词时需要仔细分析出现的场合，搞清对方想说什么。自己用时最好加注中文说明，不要让对方误会。

而PC管（Polycarbonate Tube）就是聚碳酸酯塑料管的音译，聚碳酸酯管的总称。具有高透明度，透光率达92%的特点，有“塑胶水晶”之美誉。且有极佳的耐候性，尤其应用于室外，居其他塑胶之冠，并兼具良好的表面硬度与光泽，加工可塑性大等优点，可以制成各种所需要的形状与产品。

聚碳酸酯（Polycarbonate，简称PC）是一种无色透明的无定性热塑性材料。其名称来源于其内部的CO3基团。

聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃BI级，在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，需要添加阻剂才能符合UL94 V-0级。但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低，并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。随着聚碳酸酯生产规模的日益扩大，聚碳酸酯同聚甲基丙烯酸甲酯之间的价格差异在日益缩小。 不能长期接触60℃的热水，聚碳酸酯燃烧时会发出热解气体，塑料烧焦起泡，但不着火，离火源即熄灭，发出稀有薄的苯酚气味，火焰呈黄色，发光淡乌黑色，温度达140℃开始软化， 220℃熔解，可吸红外线光谱。

聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。密度：1.20－1.22 g/cm 线膨胀率：3.8×10 cm/cm°C 热变形温度：130°C。 不耐强酸，不耐强碱。聚碳酸酯耐酸，耐油。聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱。聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。 2,2-双(4-羟基苯基)丙烷聚碳酸酯 基本信息 中文名称： 2,2-双(4-羟基苯基)丙烷聚碳酸酯 英文名称： POLY(BISPHENOL A CARBONATE) 英文同义词： CARBONATE RESIN;CARBONATE (POLY) RESIN;POLY(BISPHENOL A CARBONATE);POLYCARBONATE 195'000;POLYCARBONATE;POLYCARBONATE RESIN;POLYCARBONATE 6'800;POLYCARBONATE 50'000 CAS号： 25037-45-0 分子式： 分子量： 0 EINECS号： 相关类别： Polymers;酯类;Carbonates;Hydrophobic Polymers;Polymer Science;Alphabetic;Organic SolubleAlphabetic;Polymer Standards;Polymer Standards Kits;P;POLB - POLYMaterials Science;Polymer Molecular Weight Standards;Reference/Calibration Standards;感光功能高分子材料;高分子材料;塑料光盘 Mol文件： Mol File 2,2-双(4-羟基苯基)丙烷聚碳酸酯 性质 熔点 220~230℃ 密度 1.2 g/mL at 25 °C(lit.) 折射率 n20/D 1.586 溶解度 chlorinated solvents: soluble 化学性质 无毒、无臭、无色至淡黄色透明的固体。 溶于二氯甲烷和对二恶烷，稍溶于芳烃和酮等。 用途 用于制衬衫、床上用品、餐桌布、工作服布等 用途 用于光盘基片材料。 用途 用作电子电气零部件、机械纺织工业零件、建筑结构件、航空透明材料及零部件、泡沫结构材料等 生产方法 聚碳酸酯的合成有2种方法，一是光气法，二是酯交换法。

光气法：光气法又称溶剂法和界面缩聚法。它是在常温常压下，以双酚A钠盐与光气进行界面缩聚反应制得的聚碳酸酯。光气法生产工艺主要分以下个步骤：

光气化。将配制好的双酚钠盐加入光气化釜，随后加入二氯甲烷于光气化釜中，开动搅拌，当釜内温度降至20℃时，恒速通入光气进行光气化反应。当反应介质的pH值为7-8时，停止通光气，光气化反应即告结束。

缩聚。将光气化物、25%碱液、催化剂、三甲基苄基氯化铵及分子量调节剂苯酚等加入反应釜中，在搅拌情况下，于25-30℃继续进行反应3-4h，反应是放热反应，应采用冷水降温。当反应终止，静置分层除去上层碱盐溶液，再加入5%甲酸中和至物料呈微酸性，分出上层酸水相，经过中和后反应溶液再进行后处理。

后处理。后处理一方面是除去树脂中的盐质，另一方面是除去树脂中低分子物和未反应的双酚A。盐质的脱除，一般采用水洗法，即把中和后的树脂溶液加水搅拌，洗去树脂中盐质，至洗涤水中不含氯离子为止。低分子物一般除采用沉淀法。即水洗后的树脂溶液加入沉淀剂使聚碳酸酯呈粉末或粒状析出。沉淀剂可使用醇类、酮类以及石油醚、甲苯或二甲苯。光气法转化效率高，一般均在90%，相对分子质量可高达(15-20)×10但分子质量过高，成型困难。因此常用分子质量调节剂将分子量控制在10以下。

酯交换法：酯交换法又称熔融缩聚法，聚合时不使用溶剂，不需要回收溶剂的设备，产品可直接出料造粒，但反应时间较长，并需在高真空和高温度下进行。由于反应物料的粘度较高，使反应过程中热交换及物料的均匀混合有困难，很难制得高分子量的产物。酯交换法是在碱性催化剂存在下，将双酚A与碳酸二苯酯在高温高真空和熔融条件下进行的。

取双酚A:碳酸二苯酯=1:(1.05-1.1)，反应温度高，酯交换反应快，但超过180℃双酚A容易发生分解，因此酯交换反应初期只能以180℃为温度上限。

酯交换反应的催化剂有苯甲酸钠、醋酸锂、醋酸铬、醋酸钴和氢化钾等。其用量为双酚A的0.0025%。

酯交换法工艺有三个步骤：

酯交换 将双酚A和碳酸二苯酯加入酯交换釜熔融后，加入催化剂，在6650Pa真空下，在175℃左右进行酯交换为第一阶段反应。当反应体系大量苯酚蒸出后，再升温至200-230℃，在1330-5320Pa真空下，继续蒸出副产物苯酚。当蒸出量为理论量的80%-90%时，酯交换即告结束。用氯气将反应物压至缩聚釜。

缩聚反应 将酯交换后的反应物在搅拌和真空(133Pa)下，控制釜内温度为295-300℃进行缩聚反应，脱去苯酚和碳酸二苯酯，随着反应的进行，产物熔融粘度升高，分子量增加，直至所需的指标。

后处理 缩聚反应结束后，在惰性气体中于300℃加热2-5h，把熔融物排出用10%盐酸溶液浸泡粒料以除去碱性催化剂的碱金属离子，再用无离子水洗至pH值等于7，最后干燥后包装。 聚碳酸酯可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工，最重要的加工方法是注塑。

成型之前必须预干燥，水分含量应低于0.02%，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡，PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。

冲击韧性高，因此可进行冷压，冷拉，冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万，要采用渐变压缩型螺杆。

长径比1：18~24，压缩比1：2.5，可采用挤出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高质量，高透明瓶子。PC合金种类繁多，改进PC熔体粘度大（加工性）和制品易应力开裂等缺陷。

PC与不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。

具体有PC/ABS合金，PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等。

利有两种材料性能优点，并降低成本，如PC/ABS合金中，PC主要贡献高耐热性，较好的韧性和冲击强度，高强度、阻燃性， ABS则能改进可成型性，表观质量，降低密度。

聚碳酸酯在平淡的世界塑料原料市场中，聚碳酸酯市场需求一直稳速增长表现坚挺，成为为数不多的市场亮点。世界聚碳酸酯市场的年需求量达120万t左右，在欧洲市场聚碳酸酯的销售量已超过预测值，且市场供应紧缺现象时有发生。据世界最大的聚碳酸酯生产厂商美国通用电器公司（GE）信息反馈，聚碳酸酯的所有市场应用领域的需求量呈现回升态势，GE公司的产量已增加了10%。根据业内人士预计，世界聚碳酸酯的需求量年均增长率为8%～10%。 世界聚碳酸酯业的生产发展主要呈现如下特点。

在市场需求迅速增加的同时，世界几大聚碳酸酯生产厂商纷纷宣布将实施扩充产能和建设新装置的计划。(剖析主流资金真实目的，发现最佳获利机会！) 占世界聚碳酸酯市场份额45%的GE公司除继续在现有的生产装置上提高产量外，在1998年7月宣布将其在西班牙开工建设的13万t/a的聚碳酸酯生产装置（投资7亿美元）增加至15万t/a，一期工程计划于1999年初投产， 扩建的二期工程计划在2002年完工。紧随着占据世界聚碳酸酯市场份额25%的Bayer 公司宣布将其生产能力提高20%～30%，而在此之前，Bayer公司已新建了2条5万t/a 的生产装置。其他几个世界聚碳酸酯生产厂商如DOW化学公司、日本Tei一jin 公司也都在扩充产能。

即使在东南亚地区，虽然发生了金融危机，但中国台湾、泰国、新加坡的聚碳酸酯生产装置新建计划仍如期进行，如Thai聚碳酸酯公司5万t/a 的聚碳酸酯厂将投产，Bayer公司在泰国建设1套4万t/a的聚碳酸酯和1套PC/ABS 生产装置，这2套装置预计2000年投产。DOW化学公司与韩国LG化工公司将合资建1 个聚碳酸酯生产企业，同时新建1套13万t/a的聚碳酸酯生产装置。

世界范围内各厂商竞相新建装置的新动向再次引起世界塑料业人士的关注。部分业内人士担心，尽管亚洲聚碳酸酯市场需求增长形势并未受到东南亚地区经济衰弱影响，其市场需求的增长速率仍可维持在两位数，但若今后几年内，对聚碳酸酯需求不能继续保持这种高速增长趋势，那么世界聚碳酸酯业有可能面临产大于需的市场境况。

化工产品不能接受高温的热敏性物料有哪些

答1.回转带式冷凝造粒机

工作原理： 将上游工序热融态物料通过造粒机布料器（右图）均布在其下方匀速移动的钢带上，钢带下方设置有连续喷淋、冷却装置，迫使钢带上的物料在移动过程得以快速冷却、固化，从而达到造粒成型的目的。根据物性和工艺要求，可选择外旋式、内旋式、往复式和闸式等不同原理的造粒机布料器形式。依据物性和使用要求，可选择断续滴下、连续出条和全宽度溢流等布料形式，以分别生产半球状、条状和片状产品。 应用范围：本造粒机适用于熔点（软化点）在250℃以内需冷凝造粒的各类物料，典型应用物料有：硫磺、石蜡、树脂类、沥青、顺酐、偏酐、硬脂酸类产品、热溶胶、间苯二胺、尿素、橡胶和塑料助剂等。

2.XSG 系列旋转闪蒸干燥机

概 述 热空气由入口管以适宜的喷动从干燥机底部进入搅拌粉碎干燥室，对物料产生强烈的剪切、吹浮、旋转作用，于是物料受到离心、剪切、碰撞、摩擦而被微粒化、强化了传质传热。在干燥机底部，较大较湿的颗粒团在搅拌器的作用下被机械破碎，湿含量较低、颗粒度较小的颗粒被旋转气流夹带上升，在上升过程中进一步干燥。由于气固两相作旋转流动，固相惯性大于气相、固气两相间的相对较大，强化两相间的传质传热，所以该机生产强度高。 特 点 由于物料受到离心、剪切、碰撞、摩擦而被微粒化呈高度分散状态及固气两相间的相对较大，强化了传质传热，使该机生产强度高； 干燥气体进入干燥机底部、产生强烈的旋转气流，对器壁上物料产生强烈的冲刷带出作用，消除粘壁现象； 在干燥机底部高温区，热敏性物料不与热表面直接接触，并装有特殊装置，解决了热敏性物料的焦化变色问题； 由于干燥室内周向气速高，料料停留时间短，达到高效、快速、小设备、大生产； 干燥室上部加装陶析环及旋流片可以控制出口物料的粒度及湿度，以达到不同物料的终水份粒度的要求。 应用范围 有机物：阿特拉津(农药杀虫剂)、月桂酸隔、苯甲酸、安息香酸、杀菌丹、 草酸钠、醋酸纤维素等。 染料：葸醌、黑色氧化铁、靛兰颜料、丁酸、氢氧化钛、硫化锌、各种偶氮染料中间体。 无机物：硼砂、碳酸钙、氢氧化物、硫酸铜、氧化铁、碳酸钡、三氧化锑、各种金属氢氧化物、各种重金属盐、合成冰晶石等。 陶瓷：高岭土、三氧化硅、粘土等。 食品：大豆蛋白、胶凝淀粉、酒糟、小麦糖、小麦淀粉等。备注： 1.水分蒸发量是以进风温度为180摄氏度，出风温度为80摄氏度每小时蒸发的水份； 2.除型号外可为用户作特殊设计； 3装机容量为标准配套，根据物料不同功率的配套可明显减少。

聚丙烯是什么材料？！

答聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。

聚丙烯具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。在工业界有广泛的应用，包括包装材料和标签，纺织品（例如，绳，保暖内衣和地毯），文具，塑料部件和各种类型的可重复使用的容器；

实验室中使用的热塑性聚合物设备，扬声器，汽车部件，和聚合物纸币，是平常常见的高分子材料之一。在2013年，聚丙烯全球市场约五千五百万吨。 英国，澳大利亚和加拿大的塑料钱币也使用聚丙烯制作。

聚丙烯的结构和聚乙烯接近，因此很多性能也和聚乙烯类似，特别是在溶液中的反应和电性能。由于其存在一个甲基侧链，可以改善机械性能和耐热性，但是聚丙烯更易在紫外线和热能作用下被氧化降解，耐热且化学稳定性比较高。

本质上和高密度聚乙烯接近，结晶度比高密度聚乙烯略低，所以一般呈现半透明的状态，而硬度与高密度聚乙烯差不太多。 聚丙烯的特性取决于分子量和分子量分布，结晶度，类型和共聚单体（如果使用的话）的比例和等规度。

扩展资料

聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0. 90--"0. 91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0. 01%，分子量约8万一15万。成型性好，但因收缩率大(为1%~2.5%），厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，很难于达到要求，制品表面光泽好。

聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定，但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀，同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高，所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。

聚丙烯纤维称为丙纶，是一种合成纤维。其生产工艺简单，价格相比合成纤维低廉。丙纶质轻，吸湿性差，能浮在水面上。因此用来制造渔网。同等质量下，其强度相当于聚酯，因此用于制造绳索等。在一些地震高发地带，聚丙烯纤维在造桥和造房之前被加到土壤中增加土壤的强度。

参考资料：百度百科-聚丙烯

化学材料简介和应用

答（一）碳化硅（SiC）

碳化硅的晶体结构和金刚石相近，属于原子晶体，它的熔点高（2827℃），硬度近似于金刚石，故又称为金刚砂。将石英和过量焦炭的混合物在电炉中锻烧可制得碳化硅。

纯碳化硅是无色、耐热、稳定性好的高硬度化合物。工业上因含杂质而呈绿色或黑色。

工业上碳化硅常用作磨料和制造砂轮或磨石的摩擦表面。常用的碳化硅磨料有两种不同的晶体，一种是绿碳化硅，含SiC 97%，主要用于磨硬质含金工具。另一种是黑碳化硅，有金属光泽，含SiC 95%，强度比绿碳化硅大，但硬度较低，主要用于磨铸铁和非金属材料。

（二）氮化硼（BN）

氮化硼是白色、难溶、耐高温的物质。将B2O3与NH4Cl共熔，或将单质硼在NH3中燃烧均可制得BN。通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温（1800℃）、高压（800Mpa）下可转变为金刚型氮化硼。这种氮化硼中B－N键长（156pm）与金刚石在C－C键长（154pm）相似，密度也和金刚石相近，它的硬度和金刚石不相上下，而耐热性比金刚石好，是新型耐高温的超硬材料，用于制作钻头、磨具和切割工具。

（三）硬质合金

IVB、VB、VIB族金属的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔点特别高，统称为硬质合金。下面以碳化物为重点来说明硬质含金的结构、特征和应用。

IVB、VB、VIB族金属与碳形成的金属型碳化物中，由于碳原子半径小，能填充于金属品格的空隙中并保留金属原有的晶格形式，形成间充固溶体。在适当条件下，这类固溶体还能继续溶解它的组成元素，直到达到饱和为止。因此，它们的组成可以在一定范围内变动（例如碳化钛的组成就在TiC0.5～TiC之间变动），化学式不符合化合价规则。当溶解的碳含量超过某个极限时（例如碳化钛中Ti:C＝1:1），晶格型式将发生变化，使原金属晶格转变成另一种形式的金属晶格，这时的间充固溶体叫做间充化合物。

金属型碳化物，尤其是IVB、VB、VIB族金属碳化物的熔点都在3273K，其中碳化铪、碳化钽分别为4160K和4150K，是当前所知道的物质中熔点最高的。大多数碳化物的硬度很大，它们的显微硬度大于1800kg·mm2（显微硬度是硬度表示方法之一，多用于硬质合金和硬质化合物，显微硬度1800kg·mm2相当于莫氏一金刚石一硬度9）。许多碳化物高温下不易分解，抗氧化能力比其组分金属强。碳化钛在所有碳化物中热稳定性最好，是一种非常重要的金属型碳化物。然而，在氧化气氛中，所有碳化物高温下都容易被氧化，可以说这是碳化物的一大弱点。

除碳原子外，氮原子、硼原子也能进入金属晶格的空隙中，形成间充固溶体。它们与间充型碳化物的性质相似，能导电、导热、熔点高、硬度大，同时脆性也大。

（四）金属陶瓷

随着火箭、人造卫星及原子能等尖端技术的发展，对耐高温材料提出了新的要求，希望既能在高温时有很高的硬度、强度，经得起激烈的机械震动和温度变化，又有耐氧化腐蚀、高绝缘等性能。无论高熔点金属或陶瓷都很难同时满足这些。金属具有良好的机械性能和韧性，但高温化学稳定性较差，易于氧化。陶瓷的特点是耐高温，化学稳定性好，但最大的缺点是脆性，抗机械冲击和热冲击能力低。金属陶瓷是由耐高温金属如Cr、Mo、W、Ti等和高温陶瓷如Al2O3、ZrO3、TiC等经过烧结而形成的一种新型高温材料，它兼有金属和陶瓷的优点，密度小，硬度大，耐磨，导热性好，不会由于骤冷骤热而脆裂。是具有综合性能的新型高温材料，适用于高速切削刀具、冲压冷拉模具、加热元件、轴承、耐蚀制件、无线电技术、火箭技术、原子能工业等。

二、新型陶瓷材料

传统陶瓷主要采用天然的岩石、矿物、粘土等材料做原料。而新型陶瓷则采用人工合成的高纯度无机化合物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理而制成具有微细结晶组织的无机材料。它具有一系列优越的物理、化学和生物性能，其应用范围是传统陶瓷远远不能相比的，这类陶瓷又称为特种陶瓷或精细陶瓷。

新型陶瓷控化学成分主要分为两类：一类是纯氧化物陶瓷，

如Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、ThO2等；另一类是非氧化物系陶瓷，如碳化物、硼化物、氮化物和硅化物等。按照其性能与特征又可分为：高温陶瓷、超硬质陶瓷、高韧陶瓷、半导体陶瓷。电解质陶瓷、磁性陶瓷、导电性陶瓷等。随着成分、结构和I：艺的不断改进，新剂陶瓷层出不穷。按其应用不同又可将它们分为工程结构陶瓷和功能陶瓷两类。

在工程结构上使用的陶瓷称为工程陶瓷，它主要在高温下使用，也称高温结构陶瓷。这类陶瓷具有在高温下强度高、硬度大、抗氧化、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀等优点，是空间技术、军事技术、原子能、业及化工设备等领域中的重要材料。工程陶瓷有许多种类，但目前世界上研究最多，认为最有发展前途的是氯化硅、碳化硅和增韧氧化物三类材料。

精密陶瓷氨化硅代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高工件温度，从而提高热效率，降低燃料消耗，节约能源，减少发动机的体积和重量，而且又代替了如镍、铬、钠等重要金属材料，所以，被人们认为是对发动机的一场革命。氮化硅可用多种方法制备，工业上普遍采用高纯硅与纯氮在1600K反应后获得：

3Si＋2N2 Si3N4

也可用化学气相沉积法，使SiCl4和N2在H2气氛保护下反应，产物Si3N4积在石墨基体上，形成一层致密的Si3N4层。此法得到的氮化硅纯度较高，其反应如下：

SiCl4＋2N2＋6H2→Si3N4＋12HCl

氯化硅、碳化硅等新型陶瓷还可用来制造发动机的叶片、切削刀具、机械密封件、轴承、火箭喷嘴、炉子管道等，具有非常广泛的用途。

利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能所具有的特殊功能而制造的陶瓷材料称为功能陶瓷。功能陶瓷种类繁多，用途各异。例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料，用于制作电容器、电阻器、电子工业中的高温高频器件，变压器等形形色色的电子零件。利用陶瓷的光学性能可制造固体激光材料、光导纤维、光储存材料及各种陶瓷传感器。此外，陶瓷还用作压电材料、磁性材料、基底材料等。总之，新剂陶瓷材料几乎遍及现代科技的每一个领域，应用前景十分广阔。

三、磁性材料

磁性材料是一种重要的电子材料。早期的磁性材料主要采用金属及合金系统，随着生产的发展，在电力工业、电讯工程及高频无线电技术等方面，迫切要求提供一种具有很高电阻率的高效能磁性材料。在重新研究磁铁矿及其他具有磁性的氧化物的基础上，研制出了一种新型磁性材料——铁氧体。铁氧体属于氧化物系统的磁性材料，是以氧化铁和其他铁族元素或稀土元素氧化物为主要成分的复合氧化物，可用于制造能量转换、传输和信息存储的各种功能器件。

铁氧体磁性材料按其晶体结构可分为：尖晶石型（MFe2O4）；石榴石型（R3Fe5O12）；磁铅石型（MFe12O19）；钙钛矿型（MFeO3）。其中M指离子半径与Fe2＋相近的二价金属离子，R为稀土元素。按铁氧体的用途不同，又可分为软磁、硬磁、矩磁和压磁等几类。

软磁材料是指在较弱的磁场下，易磁化也易退磁的一种铁氧体材料。有实用价值的软磁铁氧体主要是锰锌铁氧体Mn－ZnFe2O4和镍锌铁氧体Ni－ZnFeO4。软磁铁氧体的晶体结构一般都是立方晶系尖晶石型，这是目前各种铁氧体中用途较广，数量较大，品种较多，产值较高的一种材料。主要用作各种电感元件，如滤波器、变压器及天线的磁性和磁带录音、录像的磁头。

硬磁材料是指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料，也称为永磁材料或恒磁材料。硬磁铁氧体的晶体结构大致是六角晶系磁铅石型，其典型代表是钡铁氧体BaFe12O19。这种材料性能较好，成本较低，不仅可用作电讯器件如录音器、电话机及各种仪表的磁铁，而已在医学、生物和印刷显示等方面也得到了应用。

镁锰铁氧体Mg－MnFe3O4，镍钢铁氧体Ni－CuFe2O4及稀土石榴型铁氧体3Me2O3·5Fe2O3（Me为三价稀土金属离子，如Y3＋、Sm3＋、Gd3＋等）是主要的旋磁铁氧体材料。磁性材料的旋磁性是指在两个互相垂直的直流磁场和电磁波磁场的作用下，电磁波在材料内部按一定方向的传播过程中，其偏振面会不断绕传播方向旋转的现象。旋磁现象实际应用在微波波段，因此，旋磁铁氧体材料也称为微波铁氧体。主要用于雷达、通讯、导航、遥测、遥控等电子设备中。

重要的矩磁材料有锰锌铁氧体和温度特性稳定的Li－Ni－Zn铁氧体、Li－Mn－Zn铁氧体。矩磁材料具有辨别物理状态的特性，如电子计算机的"1"和"0"两种状态，各种开关和控制系统的"开"和"关"两种状态及逻辑系统的"是"和"否"两种状态等。几乎所有的电子计算机都使用矩磁铁氧体组成高速存贮器。另一种新近发展的磁性材料是磁泡材料。这是因为某些石榴石型磁性材料的薄膜在磁场加到一定大小时，磁畴会形成圆柱状的泡畴，貌似浮在水面上的水泡，泡的"有"和"无"可用来表示信息的"1"和"0"两种状态。由电路和磁场来控制磁泡的产生、消失、传输、分裂以及磁泡间的相互作用，即可实现信息的存储记录和逻辑运算等功能，在电子计算机、自动控制等科学技术中有着重要的应用。

压磁材料是指磁化时能在磁场方向作机械伸长或缩短的铁氧体材料。目前应用最多的是镍锌铁氧体，镍铜铁氧体和镍镁铁氧体等。压磁材料主要用于电磁能和机械能相互转换的超声器件、磁声器件及电讯器件、电子计算机、自动控制器件等。

四、超导材料

金属材料的电阻通常随着温度的降低而减小，当温度降低到一定数值的时候，某些金属及合金的电阻会完全消失，这种现象称为超导现象。具有超导性的物质称为超导体或超导材料。超导体电阻突然消失时的温度称为临界温度（Tc）。

荷兰物理学家H·K昂尼斯（Onnes）成功地制取了液体氦，获得了4.2K的低温。1911年他发现水银的电阻在4.2K附近突然下降到零，这就是人类第一次发现了超导现象。随着进一步的研究发现周期表中有26种金属具有超导性，单个金属的超导转变温度都很低，最高的超导金属是Nb，Tc一9.2K。因此，人们逐渐转向研究金属合金及化合物的超导性。

1986年4月瑞士科学家J．G贝德诺兹等发现由钡、镧、铜、氧组成的氧化物可能是高Tc的超导材料，并获得了Tc为30K的超导体，这是对超导材料的研究取得的第一次重大突破。在这之后，各国科学家对这一类材料进行了广泛研究。1987年2月美同科学家发现钡把铜氧材料的超导转变温度高达98K，从而突破了液氦温区而进入液氮温区。中国科学院物理所、化学所、北京大学等也都分别研制成功Tc为83.7K的超导线材和超导薄膜。日本研制成功钇一钡一铜一氧陶瓷高温超导材料，其成分为0.6Ba～0.4Y～1ICu～3O，在123K开始显示超导电性，在93K时出现零电阻。目前新的氧化物系列不断出现，如Bi－Sr-Ca－CuO，Tl－Ba－Ca－CuO等，它们的超导转变温度超过了120K。这些研究成果为超导材料早日付诸实用开辟了途径。

值得注意的是，人们发现碳的第三种同素异形体——C60碱金属作用形成AxC60（A代表钾、铷、铯等），它们都是超导体，其超导转变温度列于下表。从表中可看到，大多数AxC60超导体的转变温度比金属合金超导体高。这使人们看到C60这类有机超导体的巨大潜力，同时因其加上性能优于金属氧化物（陶瓷）超导体，因此AxC60类超导体将是很有发展前途的超导材料。

AxC60的超导转变温度

K2 C60：19 Tc／K

Rb3C60：28 Tc／K

Cs3C60：30 Tc／K

Rb2CsC60：30 Tc／K

RbCs2C60：33 Tc／K

超导材料的应用范围极为广泛，用超导材料制造的超导磁体，可产生很强的磁场，且体积小，重量轻，损耗电能小，比目前使用的常规电磁铁优异得多。应用超导材料还可以制造大功率超导发电机、磁流发电机、超导储能器、超导电缆等。超导技术最引人注目的应用是超导磁悬浮列车，其车速可高达500km/h。在海洋航行中利用超导电磁推进器，即不用电动机而实现高速、高效、无噪音航行。利用超导的完全抗磁性可制造超导无摩擦轴承。无论是在能源、电子、通讯、交通，还是由防军事技术、空间技术、受控热核反应以及医学等各个领域中，超导材料将以其特有的性能发挥出神奇的作用。

五、光导纤维与激光材料

（一）光导纤维

光导纤维简称光纤，是近10年来蓬勃发展起来的新型材料。光纤的中心是用高折射率的超纯石英或特种光学玻璃拉制成的晶莹细丝，称纤维芯。纤维芯的外皮是一层低折射率的玻璃或塑料制成的纤维皮。光纤具有传导光波的能力。

光纤的纤维芯是一种光密介质，外皮是一种光疏介质。当光线进入纤维芯，就只能在纤维芯内传播（全反射），经无数次全反射，呈锯齿形向前传播，最后到达纤维芯的另一端。这就是光纤传递信号的原理，如下图所示：

目前应用较多的有高纯石英光纤、组分玻璃光纤和塑料光纤。石英光纤所需的主要原料是经过精制的石英（SiO2），它由SiCl4水解而得到：

SiCl4＋2H2O＝SiO2＋4HCl

工业上通常将天然石英砂在电炉中以碳还原得到粗硅或结晶硅，其硅含量为95%～99%，然后再在结晶炉中用氯气与粗硅合成四氯化硅：

SiO2＋2C Si＋2CO↑ Si＋2Cl2 SiCl4

此法制得的SiCl4含有许多杂质，如BCl3、SiHCl3、PCl3等。需进一步精馏提纯。由于石英光纤原材料资源丰富，化学性能极其稳定，除氢氟酸外，对各种化学试剂有强的耐蚀性。因此，已实际应用在各种通讯线路上。除石英光纤外，其他类型的光纤材料也在大力开发之中。

目前光纤最大的应用是在通讯上，即光纤通讯，光纤通讯信息容量很大，如20根光纤组成的像铅笔一样大小的一支电缆每天可通话76200人次，而直径3英寸（3×2.54cm），由1800根铜线组成的电缆每天可只能通话900人次。此外，光纤通讯具有重量轻、抗干扰、耐腐蚀等优点，而且保密性好，原材料丰富，可大量节约有色金属。因此光纤是一种极为理想的通讯材料。

光纤制成的光学元器件，如传光纤维束，传像纤维束，纤维面板等，能发挥一般光学元件所不能起的特殊作用。此外，利用光导纤维与某些敏感元件组合或利用光导纤维本身的特性，可以做成各种传感器，用来测量温度、电流、压力、、声音等。它与现有的传感器相比，有许多独特的优点，特别适宜于在电磁干扰严重、空间狭小、易燃易爆等苛刻环境下使用。

（二）激光材料

激光是20世纪的重大发明之一，自1960年用红宝石作工作物质首次振荡出了激光之后，在激光的基础理论，激光的应用、激光材料和器件的研究等各个方面都有了迅速的发展。激光是利用受激辐射原理，在谐振腔内振荡出的一种特殊光。它同普通光相比，具有良好的单色性、相干性和高亮度的特点，在科学技术上有着广泛的用途。

用于生产激光的材料叫做激光11作物质，有固体、气体和液体二种，这里着重介绍固体激光材料。内体激光工作物质包括两个组成部分：激活离子（真正产生激光的离子）和基质材料（传播光束的介质）。形成激活离子的元素有三类：第一类是过渡元素如锰、铬、钴、镍、钒等；第二类是大多数稀土元素如钕、钬、镝、铒、铥、镱、镥、钆、铕、钐、镨等；第三类是个别的放射性元素如铀。目前应用最多的激活离子是Cr3＋和Nd3＋。基质材料有晶体和玻璃，每一种激活离子都有其对应的一种或几种基质材料。例如，Cr3＋渗入氧化铝晶体中有很好的发生激光的性能，但掺入到其他晶体或玻璃中发光性能就很差，甚至不会产生激光。目前已研制出的同体激光工作物质有上百种之多，但有实际使用价值的主要有：红宝石（Al2O3：Cr3＋），掺钕钇铝石榴石（Y3Al5O12：Nd3＋），掺钕铝酸钇（YAlO3：Nd3＋）和钕玻璃四种。

红宝石是最早振荡出激光的材料，输出激光波长为694.2nm的红色光。红宝石是以Al2O3晶体为基质材料，掺入质量分数为5×10－4的Cr2O3，激活离子是Cr3＋。制备红宝石单晶用的原料必须有很高的纯度，通常用重结晶法提纯后的铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]和重 铬酸铝[(NH4)2Cr2O7]，将它们以一定比例混合，加热到1050～1150℃，这时发生下列反应：

NH4Al(SO4)2·12H2O Al2(SO4)3＋2NH3↑＋SO3↑＋25H2O↑

Al2(SO4)3 Al2O3＋3SO3↑

2(NH4)2Cr2O7 4NH3↑＋2Cr2O3＋3O2↑＋2H2O↑

制得的Al2O3和Cr2O3的混合物，再用火焰法或引上法制成红宝石单晶。

掺钕钇铝石榴石和掺钕铝酸钇是分别以Y3Al5O12和YAlO3为基质材料，掺入不同浓度的Nd3＋的作为激活离子的激光工作物质。

钕玻璃的激活离子是Nd3＋，以K2O－BaO－SiO2成分的玻璃为基质材料时，产生激光的性能较好。用玻璃作同体激光工作物质的最大优点是，可以熔制出尺寸大、光学均匀性良好的材料，而且激活离子的质量分数可以提高到0.02～0.04。在核聚变的研究中，用钕玻璃激光器作为引发聚变反应的强光源取得了有效的成果。

六、纳米材料

材料绝大多数是固体物质，它的颗粒大小一般在微米数量级，一个颗粒包含着无数原子和分子，这时材料显示的是大量分子的宏观性质。当用特殊的方法把颗粒尺度加工到纳米数量级大小，则一个纳米级颗粒所含的分子数大为减小，这种由颗粒尺度为纳米数量级（1～100nm）的超细微颗粒组成的间体材料称为纳米材料。纳米材料在结构上与常规的晶态和非晶态材料有很大的差别。由于纳米材料的粒子是超细微的，粒子数多，表面积大，而且处于粒子界面上的原子比例极大，一般可占总原子数的50%左右，这就使纳米材料具有特殊的表面效应、界面效应、小尺寸效应、量子效应等，因而呈现出一系列独特的物理、化学性质，在电子、冶金、化学、生物和医学等领域展示了广泛的应用前景。

纳米材料熔点低，例如金的熔点是1064℃，而纳米金的熔点只有330℃，降低了近700℃；又如纳米级银粉的熔点由金属银的962℃降低为100℃。纳米金属熔点的降低不仅使低温烧结制备合金成为现实，还将为不互熔金属冶炼成合金创造条件。

纳米材料的表面积大，表面活性高，可制造各种高性能催化剂。例如，Ni或Cu－Zn化合物的纳米颗粒对某些有机化合物的氢化反应是极好的催化剂，可替代昂贵的铂或把催化剂；纳米铂黑催化剂可使乙烯氢化反应的温度从600℃降至室温；利用纳米镍粉作火箭固体燃料反应触媒，燃烧效率可提高100倍。此外，其催化的反应选择性还表现出特异性。如用硅载体镍催化剂对内醛的氧化反应表明，镍粒直径在5nm以下时，反应选择性发生急剧变化，醛分解反应得到有效控制，生成酒精的转化率急剧增大。

陶瓷材料由于性脆、烧结温度高等缺点，限制了其应用范围。而纳米陶瓷则具有很好的韧性和延展性能。研究表明：TiO2和CaF2纳米陶瓷材料在80～180℃范围内可产生约100%的塑性变形，韧性极好，而且烧结温度降低，能在比大晶粒样品低600℃的温度下达到类似于普通陶瓷的硬度。这些特性使纳米陶瓷材料在常温或次高温下进行冷加工成为可能。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成型，然后作表面退火处理，就可以得一种表面保持常规陶瓷硬度，而内部仍具有纳木材料延展性的高性能陶瓷。

纳米材料还可以广泛应用于生物医药领域，如进行细胞分离、细胞染色等。由于纳米粒子比红血球（6～9um）小得多，可以在血液里自由运动，因此，注入各种对机体无害的纳米粒子到人体的各部位，可检查病变和进行治疗。研究纳米生物学可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，获取生命信息，特别是细胞内的各种信息。利用纳米传感器，可获取各种生化反应的生化信息和电化学信息。

纳米材料的出现给物理、化学、生物等许多学科带来了新的活力和挑战，纳米科学技术必将发展成为21世纪最重要的技术，人们将在纳米尺度上重新认识和改造客观世界。

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