1、 中中 华华 文文 化化 撷撷 英英 材料科学 (四) 黄兵明 主编 北京银冠电子出版有限公司 图 书 在 版 编 目 (CIP)数 据 中 华 文 化 撷 英 /黄 兵 明 主 编 北 京 ： 北 京 银 冠 电 子 出 版 有 限 公 司 ， 2003ISBN 7-900060-29-4中 黄 文化知识普及读物中国 Z228.527中国版本图书馆 CIP 数据核字(2003)第 007295 号北京银冠电子出版有限公司发行 (北 京 海 淀 区 增 光 路 45 号 100037) 全国各地新华书店经销 北京双青印刷厂印刷开本： 7871092 1/32 印 张 ： 512 字 数 ： 4
2、 900 千字2003 年 12 月第 1 版 2003 年 12 月第 1 次印刷印数： 1 5 00 册 版 号 ： ISBN 7-900060-29-4/Z03定 价 ： 9998.00 元 (1CD,含 配 套 书 ) 目 录 最新研究成果给纳米技术亮出“黄灯”-碳纳米 材料可能损害脑组织 .1 澳开发出第五种形态固体碳 可用于癌症治疗和 核磁共振扫描 .3世界上第一台纳米“升降机” .4“纳米绳”使神奇太空电梯变现实 .5纳米技术抗菌产品走进百姓生活 .6航天用材料的特点及其性能测试 .7微流体器件 .12新型干法水泥生产技术效益显著 .13磁性功能材料国家工程研究中心验收 .15多
3、层塑料复合彩虹膜通过鉴定 .16华裔科学家发现新型纳米环结构 .17美利用氢和甲烷气合成金刚石 比天然金刚石还硬 .17我国自主研发成功新型“涂料王” 填补了国内空白 .18俄科学家开发出人工合成石榴石晶体的新方法 .19第六种物质形态诞生 有助开发下一代超导体 21我国研制出纳米“超级开关”材料 .22日本开发出新型压电材料 .25开发毛纺产品的新思路 .2621 世纪 环保服装的天下 .27百年防腐新技术新材料问世 .33我国研制出新型沙漠治理材料 .34I新型纳米生物传感器专用材料研制成功 .35直接灭活病毒的纳米催化材料研制成功 .35抗菌不锈钢研制成功 .37铁钢与铁合金趣谈（一）
4、.38铁钢与铁合金趣谈（二） .40金属腐蚀与防腐蚀 .44发汗冷却材料 .46日本力促纳米技术转化为产品 .48首台高温超导变压器研制成功 .49高性能纳米复合稀土永磁薄膜制备成功 .50新型特种防污漆研制成功 .52以普通纤维素为原料 俄研制出高性能碳纤维材料 53我国未来 20 年材料技术领域 15 项关键技术 54纳米生物技术所带来的新科学技术 .56比塑料更硬的流体 .57我国第一个 10 米长超导电缆系统研制成功 57美国纳米技术应用研究呈现四大热点 .59高分子材料的纳米化 .61纳米技术引发一场新的产业革命 .63塑料将在电子领域替代硅 .64世界第一块能“记忆”的玻璃 .65
5、多种多样的橡胶 .67异军突起的玻璃钢 .68塑料的特征 .70别具特色的碳纤维复合材料 .71复合人造纤维 .73装扮世界的化纤 .74钢筋混凝土材料 .75应用广泛的应用广泛的工程塑料 .76纳米材料及其技术的应用前景 .79智能材料的时代-高分子化学的发展历程 .81高分子材料的纳米化 .82高分子化学对资源的依赖 .84整齐排列的分叉式纳米光缆线试制成功 .86纳米聚合体电子器件研究获得突破 .87自我修复的材料 .88全氟树脂光纤 .89日本研制清除虫牙菌新材料 .90塑料的革命 .90材 料 科 学 1 最 新 研 究 成 果 给 纳 米 技 术 亮 出 “黄 灯 ”- 碳纳米材料
6、可能损害脑组织美 国 一 项 小 规 模 研 究 得 出 的 初 步 结 果 显 示 ， 布 基 球 结 构 的 碳 纳 米 微 粒 会 损 害 鱼 的 脑 部 。 这 是 研 究 人 员 首 次 找 到 纳 米 微 粒 可 能 给 水 生 物 种 造 成 毒 副 作 用 的 证据，它在美国挑起了新一轮纳米技术利弊之争。 据此间报纸 29 日报道，美国南方卫理公会大学 研 究 人 员 日 前 在 美 国 化 学 学 会 的 一 个 学 术 会 议 上 介 绍说， 他们在研究中将 9 条年幼的黑鲈鱼放入容量 10升的鱼缸内，让其接触水溶性碳 60。碳 60 是由 60 个 碳 原 子 组 成 的
7、 碳 同 素 异 形 体 ， 呈 现 为 类 似 微 型 足 球 的 笼 状 结 构 ， 这 种 结 构 又 称 布 基 球 ， 其 直 径 通 常 只 有 人头发丝的几千分之一。 研究中黑鲈所接触的碳 60 浓度为 0 5PPM（1PPM 为百万分之一） 。48 小时后对这些鱼脑组织样本的分析发现，它们脑部所受损伤比处于不含碳 60 的清水中的黑鲈要严重 17 倍。损伤主要表现为脂质的过氧 化反应，它能导致脂质分解，削弱细胞膜正常功能。 研究中还发现，接触碳 60 布基球会改变黑鲈肝脏部 位一些基因的表达。 研 究 人 员 目 前 对 布 基 球 结 构 纳 米 微 粒 损 伤 鱼 脑 的机
8、理并不清楚，他们说，究竟有多少碳 60 布基球材 料 科 学 2进 入 鱼 体 内 、 这 些 微 粒 在 鱼 体 内 如 何 分 布 等 也 需 要 进 一 步 研 究 。 新 结 果 还 没 有 接 受 同 行 的 评 议 ， 也 未 在 任 何学术刊物上发表。 一 纳 米 相 当 于 十 亿 分 之 一 米 。 在 纳 米 尺 度 上 对 物 质 和 材 料 进 行 研 究 和 处 理 的 技 术 被 称 为 纳 米 技 术 。 科 学 界 普 遍 认 为 ， 纳 米 技 术 在 众 多 行 业 中 具 有 广 阔 应 用 前 景 ， 包 括 美 国 在 内 的 很 多 国 家 近 年
9、来 都 加 大 了 对 纳 米科研的扶持力度。 不 过 也 有 一 些 科 学 家 认 为 ， 不 能 忽 视 纳 米 技 术 有 可 能 给 环 境 和 人 类 健 康 造 成 的 负 面 影 响 。 负 责 黑 鲈 鱼 研 究 的 南 方 卫 理 公 会 大 学 奥 伯 多 尔 施 特 博 士 称 ， 鉴 于 研 究 中 黑 鲈 在 较 短 时 间 内 就 表 现 出 脑 损 伤 ， 在 纳 米 技 术 得 到 更 广 泛 应 用 之 前 ， 需 要 加 紧 对 其 好 处 和 风 险 进 行评估和测试。 目 前 关 于 纳 米 材 料 可 能 产 生 毒 副 作 用 的 研 究 非 常
10、少 。 一 些 纳 米 技 术 反 对 派 基 于 这 些 少 量 研 究 的 结 果 ， 主 张 暂 停 新 型 纳 米 材 料 的 研 发 和 销 售 。 但 奥 伯 多 尔 施 特 在 接 受 美 国 纽 约 时 报 采 访 时 表 示 ， 她 不 同 意 这 样 做 。 她 说 ， 新 成 果 对 纳 米 技 术 亮 出 的 “是 黄 灯 ， 而非红灯” 。 材 料 科 学 3澳开发出第五种形态固体碳可用于癌症 治疗和核磁共振扫描澳大利亚研究人员日前开发出新形态的固体碳： 它 外 形 类 似 海 绵 ， 比 重 极 小 ， 并 具 有 磁 性 。 研 究 人 员 称它可用于癌症治疗和核
11、磁共振扫描。 石墨和金刚石是固体碳的两种天然形态，此前， 科 学 家 还 在 实 验 室 中 开 发 出 了 纳 米 管 和 布 基 球 这 两 种 不 同 的 碳 结 构 ， 而 此 次 发 明 的 这 种 物 质 是 固 体 碳 的 第五种形态。 自然杂志网站 23 日报道，澳大利亚国家大 学的物理学家用每秒一万次的激光脉冲轰击碳原子， 当其温度达到大约 1 万 摄 氏 度 时 ， 便 形 成 了 由 无 数 个 微 小 碳 管 组 成 的 网 状 结 构 。 研 究 人 员 将 这 种 新 的 碳 结 构称作“纳米泡沫” 。 出 人 意 料 的 是 ， 这 种 “纳 米 泡 沫 ”具 有
12、 磁 性 ， 能 够 吸 附 磁 体 。 不 过 ， 将 它 在 室 温 中 放 置 数 小 时 后 磁 性 就消失了。 尽 管 如 此 ， 发 明 者 认 为 这 种 新 型 物 质 仍 有 多 种 用 途 。 例 如 ， 在 核 磁 共 振 扫 描 中 ， 由 于 不 同 的 人 体 组 织 对磁场反应不同，将“纳米泡沫”注射到患者体内， 就 能 对 不 同 的 人 体 组 织 成 像 。 另 外 ， 由 于 “纳 米 泡 沫 ” 传 热 性 极 差 ， 可 将 其 注 入 人 体 肿 瘤 ， 然 后 再 对 肿 瘤 进材 料 科 学 4行红外线放疗。肿瘤细胞被放疗时产生的高温杀灭， 而
13、“纳 米 泡 沫 ”则 能 吸 收 部 分 温 度 ， 保 护 周 围 的 健 康 组织。 世界上第一台纳米“升降机”美 国 和 意 大 利 科 学 家 小 组 成 功 研 制 成 一 台 复 杂 的 分 子 机 器 ， 它 有 点 类 似 升 降 机 。 “升 降 机 ”大 小 总 共只有 2.53.5 纳米。 纳 米 “升 降 机 ”由 两 个 有 机 分 子 组 成 ， 其 中 一 个 分 子 起 平 台 作 用 ， 另 一 个 分 子 起 升 降 机 井 作 用 。 同 时 作 为 平 台 的 分 子 与 用 作 支 架 的 3 个 富 含 氧 的 圆 环 连接。升降机井同样具有平顶和
14、 3 个“导向器” ，每个 “导 向 器 ”都 通 过 环 形 支 架 。 纳 米 “升 降 机 ”运 动 借 助 于 酸 碱 反 应 进 行 ， 在 酸 性 介 质 中 集 中 在 升 降 机 井 的 含 氮 分 子 群 会 在 平 顶 区 域 获 得 正 电 荷 ， 并 吸 引 带 负 电 的 氧 原 子 ， 结 果 平 台 会 向 上 升 起 。 当 添 加 碱 之 后 氧 原 子群会失去电荷，这时平台会向下降落。 科 学 家 认 为 ， 将 来 纳 米 “升 降 机 ”可 以 应 用 于 化 学 反 应 控 制 过 程 ， 也 可 以 用 在 人 体 内 药 物 的 遥 控 输 送 系
15、 统 。 确 实 ， 在 开 始 应 用 纳 米 “升 降 机 ”之 前 ， 科 学 家 还 需 要 解 决 一 系 列 问 题 。 首 先 必 须 学 会 利 用 电 或 光 脉 冲 控 制 纳 米 “升 降 机 ”工 作 ， 其 次 需 要 排 除 在 酸 碱 介质作用下 （例如在人体中） 分子状态改变的可能性。 材 料 科 学 5“纳米绳”使神奇太空电梯变现实英 国 剑 桥 大 学 科 学 家 研 制 成 一 种 用 纳 米 管 组 成 的 长 纤 维 织 成 “纳 米 绳 ”新 方 法 ， 纳 米 管 是 最 结 实 的 材 料 之 一 ， 所 用 纳 米 管 是 由 碳 原 子 组
16、成 的 空 心 圆 柱 体。 圆柱体直径约为 30 纳米， 比人的头发细 5000 倍。 新 方 法 发 明 者 是 剑 桥 大 学 阿 兰 温 德 尔 博 士 （ Alan Windle） 及 其 同 事 ， 他 们 利 用 新 制 备 的 纳 米 管 编 织 成 一条“纳米绳” 。 原 始 材 料 -纳 米 管 用 乙 醇 处 理 ， 以 后 乙 醇 被 用 作 碳 源 ， 然 后 添 加 催 化 剂 （ 二 茂 铁 ） 和 另 一 种 试 剂 -噻 吩 ， 混 合 物 被 放 入 炽 热 烘 箱 中 ， 往 烘 箱 中 不 断 提 供 氢 气 。 结 果 获 得 杂 乱 纤 维 状 产
17、品 ， 其 外 形 看 上 去 很 像 小 孩爱吃的糖棉。此后将这些纤维缠绕在旋转的杆上， 从而制成扭绞的纤维。 科学家承认，研制的新方法只是新工艺的原型， 制 成 的 纤 维 强 度 暂 时 还 不 能 给 人 留 下 难 忘 印 象 -其 强 度 不 是 比 传 统 纤 维 强 太 多 ， 但 已 经 看 到 增 加 强 度 的 不 同 方 法 ， 例 如 使 碳 纳 米 管 都 朝 同 一 个 方 向 就 可 以 增 加其强度。如果强度能成功增大 10 倍，则就能使它 接近碳纤维的强度，同时这种纤维的生产成本更低， 因 为 它 利 用 更 廉 价 的 配 料 。 专 家 们 预 计 ，
18、新 方 法 改 进 后 可 以 制 成 强 度 可 与 纳 米 管 本 身 强 度 相 媲 美 的 “纳 米材 料 科 学 6绳” ， 因 此 有 望 出 现 类 似 太 空 电 梯 的 神 奇 设 计 ， 可 以 用 “纳 米 绳 ”来 维 系 太 空 电 梯 ， 太 空 电 梯 将 可 以 将 乘 客 和 各 种 货 物 运 送 到 空 间 轨 道 站 上 。 也 可 以 用 这 种 “纳 米 绳 ”将 太 空 中 发 射 平 台 与 地 面 固 定 在 一 起 ， 在 这 样 的 发 射 平 台 上 发 射 人 造 卫 星 和 太 空 探 测 器 就 可 以大大降低发射成本。 纳米技术抗
19、菌产品走进百姓生活在 纳 米 技 术 迅 猛 发 展 的 今 天 ， 纳 米 技 术 及 其 材 料 在 各 个 领 域 中 的 应 用 也 日 趋 成 熟 。 纳 米 技 术 的 运 用 分 为 几 个 层 次 ， 其 中 一 个 层 次 即 ： 抗 菌 产 品 ， 已 经 在 一 些发达国家尤其是日本最为普及。 上 海 “纳 咪 来 ”多 年 来 致 力 于 纳 米 技 术 及 其 功 能 材 料 在 抗 菌 产 品 领 域 中 的 应 用 ， 从 抗 菌 塑 料 制 品 系 列 到 抗 菌 针 纺 织 品 系 列 ， 完 成 了 小 批 量 、 中 批 量 的 生 产 及 抗 菌 性 能
20、 的 检 测 。 目 前 ， 即 将 投 入 市 场 的 “纳 咪 来 ” 抗 菌 产 品 有 ： 抗 菌 杯 、 抗 菌 餐 具 、 抗 菌 碗 等 塑 料 制 品 ， 以 及 抗 菌 毛 巾 、 抗 菌 袜 、 抗 菌 无 缝 彩 棉 内 衣 裤 等 针 纺 织品。据介绍， “纳 咪 来 ”抗 菌 产 品 采 用 的 是 无 机 银 系 抗 菌 剂 ， 其 特 点 是 抗 菌 广 谱 、 长 效 抗 菌 、 安 全 无 毒 、 有自洁功能。茶叶放入杯中 25时可放 10 天、35 时可放 7 天不会变味，照样可以饮用；毛巾和袜子、 内 衣 裤 可 防 止 人 体 身 上 的 螨 虫 和 真
21、 菌 的 繁 殖 ， 使 用 过材 料 科 学 7程中不会产生异味。 航天用材料的特点及其性能测试先 谈 谈 材 料 。 人 类 衣 食 住 行 国 民 经 济 的 方 方 面 面 都 离 不 开 材 料 ， 这 是 大 家 都 熟 知 的 事 实 。 世 界 专 家 们 断 言 ， 材 料 是 人 类 进 化 与 文 明 的 重 要 里 程 碑 ， 在 当 今 新 技 术 革 命 浪 潮 中 ， 材 料 、 能 源 和 信 息 被 誉 为 文 明 的 三 大 支 柱 。 不 同 的 材 料 有 不 同 的 用 途 ， 如 何 既 经 济 又 适 用 地 选 材 是 一 门 艰 深 的 学 问
22、 ， 这 一 点 往 往 被 人 们 忽 视（或无知） ， 因 此 产 生 许 多 因 选 材 不 当 而 造 成 的 灾 难 ： 火 箭 爆 炸 、 飞 机 坠 毁 、 火 车 出 轨 、 楼 房 倒 塌 物毁人亡，损失惨重。这里举一个十分普通的例子， 这 是 一 个 真 实 的 故 事 ， 中 央 电 视 台 曾 经 报 导 过 ， 它 发 生在湖北省黄石市，那是 2001 年 8 月的一天，经营 铝 材 的 个 体 户 甘 应 松 突 然 接 到 女 儿 的 电 话 ， 说 弟 弟 甘 露 在 厕 所 里 洗 澡 ， 嘴 角 流 着 血 ， 好 像 睡 着 了 ， 甘 将 儿 子急送医院
23、， 但为时已晚， 医院诊断结论是电击死亡。 为 什 么 孩 子 洗 澡 会 中 电 呢 ？ 原 来 是 厕 所 里 的 铝 合 金 门 带 了 电 ， 门 为 什 么 带 电 ？ 因 为 门 和 铝 合 金 吊 顶 相 连 ， 吊 顶 上 的 电 灯 接 线 搭 在 吊 顶 上 ， 包 裹 电 线 接 点 的 黑 胶 带 被 楼 上 漏 水 长 期 浸 泡 而 失 去 了 绝 缘 ， 电 被 传 导 在 铝 合 金 门 上 将 孩 子 电 死 了 。 漏 水 是 原 因 ， 按 装 不 当 是 原 因 ， 选 材 不 当 也 是 重 要 原 因 。 大 家 知 道 ， 铝 合 金材 料 科 学
24、 8是材料，黑胶带是材料，电线是材料，水也是材料。 如 果 按 装 选 材 恰 当 ， 用 高 防 水 材 料 ， 即 使 漏 水 也 不 会 要 人 命 ， 如 果 电 线 悬 空 ， 不 搭 在 铝 合 金 吊 顶 上 ， 也 不 会 要 人 命 ， 因 为 空 气 是 绝 缘 的 ， 一 般 不 导 电 ， 只 有 极 高 的 电 压 ， 如 雷 电 ， 才 能 将 空 气 击 穿 ， 形 成 导 电 通 路 ， 普 遍 的 市 电 电 压 是 绝 对 击 不 穿 空 气 的 。 空 气 也 是 材 料 ， 大 家 见 到 的 空 气 电 容 器 ， 空 气 就 是 作 为 电 容 的
25、介 质 材 料 。 水 却 是 导 电 材 料 ， 黑 胶 带 本 来 不 导 电 ， 但 水 浸 入 其 中 就 导 电 了 ， 这 就 带 来 了 上 述 的 灾 难 。 由 此 可 见 ， 人 们 的 疏 忽 （ 漏 水 、 选 材 、 安 装 等 ） 造 成 了 孩 子 惨死，可见选材是何等的重要！ 普 通 材 料 的 使 用 得 重 视 ， 航 天 用 材 料 严 格 选 用 的 重 要 性 更 是 不 言 而 喻 了 。 一 发 火 箭 ， 导 弹 ， 卫 星 价 值 往 往 多 少 亿 元 ， 如 果 选 材 不 当 而 造 成 发 射 失 败 ， 那 政 治 上 ， 经 济 上
26、 ， 生 命 财 产 的 损 失 就 无 法 估 量 了 。 世 界 航 天 史 上 因 材 料 和 工 艺 问 题 酿 成 大 祸 的 事 实 屡 见 不 鲜 ， 如 美 国 的 挑 战 者 号 升 空 不 久 就 马 上 爆 炸 ， 使 7 名 优 秀 的 宇 航 员 死 于 非 命 ， 其 中 一 位 是 从 事 教 育 工 作 多 年 的 女 教 师 ， 她 深 得 学 生 爱 戴 ， 她 的 死 使 学 生 和 家 长 都 痛 哭 流 涕 。 事 后 分 析 失 事 原 因 是 航 天 飞 机 上 贮 存 液 体 燃 料 的 密 封 材 料 出 了 裂 缝 ， 液 体 外 漏 ， 升
27、 天 点 火 后 引 起 爆 炸 。 美 国 的 报 纸 上 还 披 露 过 这 样 一 件 事 ： 某 公材 料 科 学 9司 的 一 名 技 工 把 一 枚 废 旧 的 铆 钉 装 上 了 航 天 飞 机 ， 经 检 查 发 现 后 ， 这 个 公 司 被 罚 款 1 亿 美 元 ， 该 技 工 还 被判了 20 年徒刑。为什么这么严酷！因为这枚铆钉材 料 已 经 失 效 ， 它 完 全 可 能 把 科 技 工 作 者 潜 心 长 期 研 究 制 造 的 成 果 价 值 几 十 亿 美 元 的 航 天 飞 机 毁 于 一 旦 ， 不 这 样 严 苛 绝 对 不 行 。 我 国 航 天 史
28、上 有 一 次 卫 星 发 射 失 败 ， 其 原 因 就 是 一 个 小 继 电 器 中 残 留 有 金 属 屑， 可怕不可怕！ 这些小小的金属屑是多么不起眼啊！ 但 它 却 造 成 了 巨 大 的 损 失 。 航 天 技 术 是 复 杂 的 系 统 工 程 ， 它 应 用 现 代 科 学 技 术 众 多 领 域 的 最 新 成 就 ， 是 科 学 技 术 与 国 家 基 础 工 业 紧 密 结 合 的 产 物 ， 是 一 个 国 家 科 学 技 术 和 工 业 水 平 的 重 要 标 志 ， 它 涉 及 国 内 外 成 千 上 万 家 企 业 和 科 研 单 位 ， 代 表 着 国 家 民
29、 族 的 希 望 和 利 益 ， 其 重 要 性 不 言 而 喻 ， 作 为 航 天 基 础 工 作 的 材 料 选 用，应慎之又慎！ 二、航天用材料的特点 1材料种类繁多 因为导弹种类本身就繁多：洲际、中程、防空、 潜 地 、 液 体 推 进 剂 的 ， 固 体 推 进 剂 的 、 太 空 的 、 低 空 的 卫 星 也 各 种 各 样 ， 它 们 各 有 各 的 特 点 ， 各 有 各 的 需 要 ， 这 就 造 成 材 料 也 五 花 八 门 ， 液 体 、 固 体 、 气 体、黑色金属、有色金属、各种非金属、超塑材料、材 料 科 学 10复 合 材 料 、 粘 接 灌 注 材 料 等
30、， 有 数 千 种 ， 可 以 说 是 应 有尽有。 2要求苛刻，保证其性能优越 （1）抗高温，抗高压 发动机推进剂药柱燃烧时， 产生 3000以上的高温，6Mpa 的高压，瞬时产生 2500的温差热冲击， 其容器材料必须承受。 （2）耐超低温 用液体燃料液氮，液氧和液氟作推进剂的火箭，其液体贮存罐用材料应能承受数百度的高温。 （3）抗腐蚀，抗烧蚀。 （ 4） 能 承 受 大 载 荷 ， 如 潜 地 导 弹 ， 能 承 受 巨 大 的水下载荷。 （5）隐身性好，避免敌方雷达搜索。 （6）抗干扰性强。 （7）耐受恶劣的环境条件。 （ 8） 有 良 好 的 化 学 性 能 ， 物 理 性 能 ，
31、力 学 性 能 ， 工艺性能，使用性能，保证材料满足条件特殊要求。 （ 9） 对 材 料 要 进 行 拓 宽 研 究 ， 针 对 结 构 材 料 要 拓 宽 到 微 观 结 构 、 晶 粒 度 、 夹 杂 等 方 面 ， 对 功 能 材 料 要 拓 宽 到 各 种 功 能 参 数 的 灵 敏 度 （ 包 括 特 殊 的 环 境 下 ） 如 精 密 合 金 的 导 磁 率 ， 矫 顽 力 ， 剩 磁 ， 电 绝 缘 介材 料 科 学 11质的电阻率，耐电压，损耗，介电常数等。 （ 10） 对 特 殊 材 料 的 要 求 按 其 特 点 逐 一 解 决 ， 如 微 波 复 合 材 料 的 透 波
32、性 和 吸 收 性 ， 密 封 灌 注 材 料 的 密 封性，粘合剂的粘接强度等。 三、航天用材料的测试 如 前 所 述 ， 对 航 天 用 器 件 ， 设 备 的 材 料 性 能 要 求苛 刻 ， 为 确 保 其 性 能 符 合 要 求 ， 航 天 部 曾 专 门 下 文 件 要 求 加 强 材 料 的 复 验 工 作 ， 为 此 ， 航 天 部 材 料 试 验 标 准 化 技 术 委 员 会 特 组 织 专 业 技 术 人 员 制 订 了 金 属 材 料 和 非 金 属 材 料 两 项 复 验 标 准 ， 对 于 材 料 生 产 厂 和 研 究 所 出 厂 （ 所 ） 合 格 的 材 料
33、， 航 天 系 统 还 要 进 行 复 验 ， 这 就 是 说 ， 国 内 外 成 百 上 千 的 厂 家 所 使 用 的 检 验 设 备 一般说来航天系统都要拥有，对于特殊研制的材料， 还 要 研 制 特 殊 的 测 试 设 备 ， 这 就 造 成 了 航 天 系 统 材 料 测试设备庞杂，种类繁多，高精尖设备集中的局面， 有 些 特 殊 测 试 设 备 只 有 航 天 系 统 使 用 ， 基 于 此 ， 我 们 仅对材料的测试作一概括介绍。 用 作 结 构 的 材 料 ， 其 化 学 性 能 ， 如 材 料 的 成 份 可 在 化 学 或 光 谱 试 验 室 用 液 相 色 谱 法 或 红
34、 外 光 谱 法 等 进 行 测 定 ； 力 学 性 能 如 冲 击 韧 性 ， 断 裂 韧 性 可 在 力 学 性 能 试 验 室 用 万 能 材 料 试 验 机 测 定 ； 物 理 性 能 如 断 口 形 貌 ， 微 观 组 织 等 可 在 金 相 试 验 室 用 显 微 镜 等 设 备 测材 料 科 学 12定 ； 用 于 航 天 器 件 控 制 作 用 的 功 能 材 料 分 别 由 相 应 的 试验室测定，如软磁，硬磁，硅钢，电阻，双金属， 膨胀，电绝缘等类材料在电磁性能试验室用电桥法， 方圈法，冲击法，高阻计，高压装置，LCR 仪等方法 设 备 测 定 ； 橡 胶 、 密 封 、
35、灌 注 、 粘 合 剂 、 石 油 等 有 机 材 料 在 有 机 材 料 试 验 室 测 定 ， 用 于 微 波 频 段 的 材 料 如 雷 达 天 线 罩 则 要 在 微 波 试 验 室 中 在 相 应 频 段 测 定 其 介 质 损 耗 角 正 切 值 和 介 电 常 数 以 上 试 验 大 都 有 国家标准， 特殊的有航天行业标准， 实施并不很困难， 问 题 在 于 针 对 航 天 的 特 殊 环 境 和 条 件 使 用 的 材 料 ， 如 超 高 温 、 超 低 温 、 高 压 、 腐 蚀 等 苛 刻 恶 劣 甚 至 模 拟 火 箭 发 射 火 焰 中 对 材 料 的 影 响 这 些
36、 条 件 下 的 测 试 ， 这 就 要 制 作 一 系 列 庞 大 的 设 备 ， 创 造 出 所 要 的 条 件 ， 周 期 很 长 ， 反 复 多 次 ， 测 出 材 料 对 各 种 条 件 和 环 境 下 的 承 受 能 力 和 性 能 变 化 ， 只 有 这 样 ， 我 们 才 能 掌 握 材 料 的 全面情况，使它们更安全可靠地用于航天。 微流体器件用 半 导 体 集 成 技 术 制 作 新 型 固 体 元 件 或 “芯 片 实 验 室 ”,它 可 对 微 量 流 体 ， 包 括 液 体 和 气 体 ， 进 行 复 杂 、 精 确 的 操 作 ， 如 ： 混 合 和 分 离 微 量
37、 流 体 、 化 学 反 应、微量分析，等等。 由 于 微 流 体 器 件 体 积 小 ， 可 调 控 参 数 多 ， 调 控 精材 料 科 学 13确 度 高 ， 自 动 化 程 度 高 ， 可 以 集 成 和 大 量 生 产 ， 在 分 析 化 学 、 生 物 医 学 、 诊断及药物学研究中将有很大的 应 用 前 景 。 比 如 ： 微 流 体 芯 片 在 生 物 化 学 分 析 的 研 究 和 应 用 中 ， 将 逐 步 取 代 一 些 传 统 的 方 法 。 又 如 ： 微 流 体 芯 片 可 用 于 稀 有 细 胞 的 筛 选 、 信 息 核 糖 核 酸 的 提 取 和 纯 化 、
38、基 因 测 序 、 单 细 胞 分 析 、 蛋 白 质 结 晶 、 药 物 检测等。 除 此 之 外 ， 微 流 体 器 件 在 计 算 机 芯 片 及 半 导 体 激 光器的冷却、光通讯、航天航空、材、医疗、化工、 农 林 、 安 全 检 查 、 环 保 、 药 物 制 备 等 方 面 均 会 有 重 要 的 应 用 。 可 以 预 计 ， 微 流 体 技 术 将 在 短 时 间 内 形 成 一 个独立和强大的高科技产业。 新型干法水泥生产技术效益显著天 津 水 泥 工 业 设 计 研 究 院 针 对 我 国 新 型 干 法 水 泥 生 产 技 术 总 体 水 平 落 后 仍 存 在 热 能
39、 和 电 能 消 耗 高 、 运 转 率 低 、 适 应 性 差 、 污 染 严 重 等 问 题 ， 开 展 了 “新 型 干 法 水 泥 生 产 关 键 技 术 与 装 备 开 发 及 工 程 化 应 用 ”研 究 ， 并 在 关 键 技 术 上 取 得 进 展 ， 同 时 在 工 程 建设应用中取得了良好的效益。 水 泥 是 国 民 经 济 建 设 不 可 缺 少 的 原 材 料 ， 以 它 为 主 要 材 料 加 工 的 混 凝 土 及 其 水 泥 制 品 在 工 程 建 设 中 被 广 泛 应 用 ， 水 泥 的 生 产 从 原 料 开 采 到 制 成 成 品 需 要材 料 科 学 1
40、4经 过 原 料 破 碎 粉 磨 、 熟 料 煅 烧 和 水 泥 粉 磨 等 多 个 过 程 。 新 型 干 法 水 泥 生 产 技 术 是 20 世纪 70 年代发展起 来 的 ， 它 是 当 今 先 进 水 泥 生 产 工 艺 技 术 的 代 表 。 该 技 术以悬浮预热和窑外分解技术为核心， 把现代科学技 术和工业生产最新成果广泛应用于水泥生产全过程， 使水泥生产具有优质、高效、低耗、环保和大型化、 自动化等特点。 研 究 人 员 针 对 我 国 新 型 干 法 水 泥 生 产 技 术 与 装 备 开 发 及 工 程 化 应 用 存 在 的 差 距 与 不 足 ， 积 极 开 展 研 究
41、工作， 主要研发内容包括： 以降低烧成热耗与电耗， 提 高 系 统 适 应 性 与 可 靠 性 为 目 标 的 预 分 解 烧 成 工 艺 技 术 及 装 备 研 究 ； 以 降 低 污 染 减 轻 环 境 负 荷 为 目 的 的 环 保 技 术 与 装 备 研 究 ； 以 利 用 系 统 工 程 理 论 解 决 工 程 化应用问题的研究工作。 以每天 2500 吨6000 吨级新型干法水泥生产技 术 与 装 备 为 目 标 ， 综 合 利 用 流 体 力 学 、 燃 烧 学 、 粉 体 工 程 等 科 学 理 论 和 计 算 机 信 息 技 术 成 就 ， 通 过 计 算 机 数 值 模 拟
42、 仿 真 等 研 究 手 段 ， 结 合 工 业 性 实 验 结 果 ， 实 现 工 艺 技 术 与 装 备 的 创 新 。 经 过 五 年 多 的 努 力 ， 开 发 出的系列成套工程化关键技术及装备，已在 72 条新建扩建新型干法水泥生产线中应用，其中 18 条已投 产， 54 条 在 建 ， 占 我 国 近 期 新 型 干 法 水 泥 线 工 程 建 设材 料 科 学 15项目的 80。 磁性功能材料国家工程研究中心验收由 北 京 中 科 三 环 高 技 术 股 份 有 限 公 司 承 建 ， 历 时 十 年 之 久 的 “磁 性 功 能 材 料 国 家 工 程 研 究 中 心 ”建 设
43、 项 目 ， 不 久 前 通 过 了 由 徐 光 宪 院 士 、 李 东 英 院 士 、 李 龙 土 院 士 、 王 占 国 院 士 等 专 家 组 成 的 竣 工 验 收 委 员 会 的验收。 据 了 解 ， 目 前 该 中 心 已 经 建 立 了 一 套 完 善 的 工 程 化 验 证 生 产 线 及 辅 助 设 施 ， 一 条 年 产 高 档 稀 土 钕 铁 硼 永磁体 400 吨的生产线。 2001 年 ， 中 心 实 现 生 产 性 收 入 2700 多万元，2002 年，中心实现销售收入 3700 多 万 元 ， 净 利 润 79 2 万 元 ， 一 举 跨 越 了 企 业 由 建
44、 立 初创向稳定发展的过渡期。 2003 年 ， 中 心 实 现 销 售 收 入 6400 多 万 元 ， 净 利 润 423 5 万 元 ， 中 心 呈 现 出 强 劲 的 增 长 态 势 和 十 足 的 发 展 后 劲 。 未 来 一 至 两 年 ， 该 中 心 还 将 把 高 档 烧 结 钕 铁 硼 永 磁 性 材 料 产 品 的 生 产 规模从目前的年产 400 吨扩大到 1000 吨。扩产后的 磁 性 功 能 材 料 研 究 中 心 将 成 为 北 京 地 区 最 大 的 集 研 究 开 发 、 工 程 验 证 及 工 业 化 生 产 为 一 身 ， 技 术 水 平 达 到世界水平的
45、稀土永磁材料基地。 20 世纪 90 年代初，国务院同意国家发改委提出 的利用世界银行贷款 2 亿美元作为工程中心的建设资材 料 科 学 16金 ， 在 我 国 国 民 经 济 建 设 有 全 局 影 响 的 电 子 信 息 技 术 、 新 材 料 、 先 进 制 造 、 能 源 与 环 保 等 领 域 建 设 47 个 工 程 中 心 ， 磁 性 功 能 材 料 国 家 工 程 研 究 中 心 是 其 中 之一。 多层塑料复合彩虹膜通过鉴定由 北 京 工 商 大 学 和 万 鹤 包 装 材 料 有 限 公 司 联 合 实 施 完 成 的 “多 层 反 射 塑 料 复 合 彩 虹 膜 研 究
46、及 产 业 化”项目于 2004 年 2 月 2 日在浙江省义乌市通过了 中国轻工业联合会组织的科技成果鉴定。 多 层 塑 料 复 合 彩 虹 膜 是 近 年 来 流 行 的 高 档 装 饰 装 潢 材 料 ， 广 泛 应 用 于 包 装 、 印 刷 等 领 域 ， 国 内 一 直 依 赖 进 口 。 北 京 工 商 大 学 塑 料 研 究 所 （ 材 料 科 学 与 工 程 系 ） 历 经 数 年 研 究 开 发 ， 先 后 完 成 了 实 验 研 究 、 工 业 放 大 ， 成 功 地 解 决 了 彩 虹 膜 制 备 中 关 键 部 件 的 设 计 加 工 、 配 方 设 计 、 工 艺
47、控 制 等 一 系 列 关 键 技 术 ， 形 成 了 具 有 自 主 知 识 产 权 的 彩 虹 膜 加 工 技 术 ， 并 与 浙 江 省 义 乌 市 万 鹤 包 装 材 料 有 限 公 司 成 功 地 解 决 了 彩 虹 膜 产业化实施中的相关技术，建成了可生产 6 个品种、 幅宽 800mm、 1100mm、 厚 度 20-50 滋 m 彩虹膜生产线。 该 项 目 全 部 采 用 国 产 设 备 和 自 主 设 计 加 工 的 关 键 部 件 ， 工 艺 设 计 合 理 ， 技 术 具 有 创 新 性 ， 填 补 了 国 内 彩 虹 膜 生 产 技 术 空 白 ， 工 艺 技 术 达
48、到 国 际 同 类 技 术材 料 科 学 17的先进水平。 生产工艺过程中不含有毒、 有害化学品， 无 废 水 、 废 气 排 放 ， 回 收 利 用 边 角 料 ， 符 合 国 家 产 业 政 策 和 环 保 政 策 ， 具 有 良 好 的 经 济 效 益 、 社 会 效 益 和 环境效益。 华裔科学家发现新型纳米环结构华 裔 科 学 家 、 美 国 亚 特 兰 大 佐 治 亚 理 工 学 院 王 中 林 教 授 领 导 的 研 究 小 组 在 世 界 上 首 次 发 现 了 一 种 新 型 纳 米 结 构 ， 这 种 由 单 晶 体 纳 米 带 环 绕 而 形 成 的 封 闭 式 环 型
49、纳 米 结 构 具 有 半 导 体 和 压 电 效 应 双 重 性 质 ， 可 应 用 于 微 米 、 纳 米 机 电 系 统 、 纳 米 级 传 感 器 和 生 物 细 胞 探 测 。 该 成 果 开 辟 了 纳 米 结 构 生 长 的 新 理 论 和 新 应 用。 这一成果发表在 2 月 28 日出版的美国科学 杂志上， 科 学 杂 志 的 审 稿 人 评 价 说 ： “这是一项很 有学问的工作 是非常振奋人心的研究。 ” 美利用氢和甲烷气合成金刚石 比 天 然 金 刚 石还硬美 国 研 究 人 员 星 期 三 说 ， 他 们 利 用 氢 和 甲 烷 气 制 成了超硬人造金刚石，其硬度甚至超过天然金刚石。 位 于 华 盛 顿 特 区 的 卡 内 基 研 究 所 地 球 物 理 实 验 室 的 一 个 研 究 小 组 说 ： “超 硬 金 刚 石 在 工 业 加 工 中 用 途 极材 料 科 学 18为广泛。 ”领导这项实验的
