包装复合材料在生活中的应用

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1、齐齐哈尔大学课程设计说明书课程名称复合包装材料学题目陶瓷复合材料的应用院系轻工与纺织学院班级包装081班学生姓名李程鹏指导教师王维浅谈“陶瓷复合材料”以及其在生活中的应用一、引言近年来，随着航天航空领域对高强度，高硬度，良好的抗氧化性能材料的高需求，继而推动了金属/非金属陶瓷复合材料的研究，陶瓷材料具有强度高、耐磨损、热膨胀系数小、抗热抗震性能好、化学性质稳定等优点，因而在发动机部件、高温结构件、轴承、切削刀具等方面显示出优越的特性，尤其是在航天航空领域中，更是得到了大力发展。而最近，围绕着改善陶瓷材料韧性的问题，

2、国内外科技工作者又进行了大量的研究工作，其中采用层状复合结构设计进行陶瓷增韧就是其中的方法之一。层状复合陶瓷也是在脆性的陶瓷层间加入不同材质的较软或较韧的材料层(通常称之为软层、夹层或界面层)制成。这种结构的材料在应力场中是一种能量耗散结构，能克服陶瓷突发性断裂的致命缺点。因而能够使陶瓷材料的韧性大大提高。二、木质陶瓷复合材料的发展现状随着航天航空以及环境问题越来越受到人们的重视，因此对新材料的需求也越来越大，开发利用固体废弃物和可再生的物质资源对于保护环境显得尤为重要。木材是一种可以循环利用的自然资源，以木材为原

3、料制备陶瓷已经发展为一个重要的研究方向。1、木质陶瓷的诞生1990年，木质陶瓷材料在日本被研发出来，并首先提出了木质陶瓷的概念。它是一种将木材（或者其他木质材料）在热塑性树脂中浸渍后在高温炉中真空碳化而成的多孔碳素材料。其中的木质材料生成软质无定形碳，浸渍的热塑性树脂生成了硬质的玻璃碳，由此得到一种新型多孔碳素材料，研究者称之为“木质陶瓷”。该种材料具有良好的应用性能（如高强度、高导电性、高导热性、耐磨性和多孔性等），是一种结构功能一体化的材料。从广义上讲，凡具有金属离子键和共价键的无机物质均可称为陶瓷，所以说这种

4、碳素材料也是一种陶瓷。2、木质陶瓷的分类2．1、碳木材陶瓷碳木材陶瓷是以经过干燥的天然木材或者其它木质材料和浸渍物为原料，通过对木材真空浸渍、干燥、同化，再在高温保护气氛下碳化烧结而得到的碳质多孔材料。其浸渍剂主要有热固性酚醛树脂、呋喃树脂、醇酸类树脂和液化木材。这几种热塑性树脂，能形成较好的玻璃碳，而且价格适中，合成方便、游离醛少，燃烧后只生成CO2和H2O等副产品，具有良好的环境协调性。2．1．1、碳木材陶瓷生产制备工艺碳木材陶瓷生产制备工艺如下：原料碎化切削成型——中衔度纤维板(或其它形状)——干燥(60℃~

5、100℃，10~30h)——浸渍热塑性树脂或液化木材——在氮气中烧结(300℃～2800℃，1~8h)——磨削加工成型——碳木材陶瓷。这种工艺流程是目前经常采用的工艺流程。根据选取的原料不同、浸渍熔融体以及不同的性能要求，也可选择不同的制备工艺路线。但它们的共同特点是注重提高木材陶瓷材料的力学性能及合理的多孔结构。2．1．2、碳木材陶瓷的特点及应用碳木材陶瓷具有多孔结构，可以散射、吸收或减弱电磁波，而且具有很大的介电损耗和良好的电磁屏蔽性能。在650℃以上烧制的木陶瓷对100Hz~1GHz的电磁波有屏蔽作用；在75

6、0℃以上烧制的木陶瓷对电磁场也有影响，并且随着烧制温度的提高，屏蔽能力增强；烧制温度达到900℃以上时，在较宽的频率范围内，对电磁场屏蔽效应超过40dB。碳木材陶瓷的远红外放射率和放射辉度与黑体相类似，前者恒为80％，并且与波长无关，远高于一般的金属，与其他的陶瓷材料也有显著的区别。人体是依靠远红外射线获取热量的，因此碳木材陶瓷有望发展成为房屋取暖材料。2．2、氧化物木陶瓷科学家应用稳定的低黏度氧化物前驱体通过浸渍工艺渗入松木，然后在烧结的工艺中烧掉生物模板的方法，得到了保留木材结构Al2O3、TiO、ZrO氧化物

7、的多孔陶瓷，在这里木材只起生物模板的作用。而用木材制备碳化硅陶瓷时，木材既起到生物模板的作用，又可作为碳的来源。用真空渗透法将钛酸四丁酯浸入木材，通过水解使木材细胞结构中的钛酸四丁酯形成氧化钛凝胶，在600℃～1400℃空气中燃烧掉木材，最终形成的氧化钛陶瓷具有原始木材的内部和外部孔隙结构。真空浸渗铝酸丙酯、锆氯氧和二氧化硅纳米粉，溶胶加入硝酸水解，在800℃高温条件下，复制了原始木材组织的氧化物木陶瓷，最后在空气中、1600℃高温以下烧结形成氧化铝、莫来石和氧化锆仿生氧化物陶瓷，其类似于天然植物材料，具有均匀定向

8、孔隙结构。研究表明，重复浸渍、水解和烧结步骤还能进一步提高陶瓷的密度。2．2．1、氧化物木陶瓷制备工艺氧化物木陶瓷制备工艺如下：Al2O3粉(或其他氧化物)和塑化剂一球磨混合一造粒一成型一预烧一修坯一烧结一机械加工。其生产工艺因要求的使用性能、制品的形状尺寸等因素不同，配方、成型以及烧结方法等也不同，传统陶瓷生产中不需要添加塑化剂，因为在坯料中已含有一定量的