化学工程与工艺专业英语最全翻译_最全版本_大学

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1、1919191919191919191919191919Unit20MaterialScienceandChemicalEngineering材料科学和化学工程几年以前，谁会想到一架飞机可以绕地球航行而中途不需要着陆或添加燃料？而在1986年新型的飞机航海者就做到了这一点。航海者具备长途飞行能力的秘密就在于几年前还没有出现的先进的材料。其机身大部分是由强度大、质量轻的聚合纤维用耐久的、高强度的粘合剂组装而成的。而发动机润滑油是合成的多组分液体，可维持很长时间连续运转的润滑性。这些特殊材料具有科学家和工程师们为满足现代

2、社会的需求所发明的先进技术。如运输、通讯、电子、能量转换这些工业的未来多依赖新的、先进的材料以及生产中所需要的加工技术。近年来，在我们了解了如何把一些特殊的具有高性能的物质融入原材料并且怎样最好地在复杂设计中使用这些材料后，这方面已有了很大的发展。材料科学和工程的革命为化学工程师带来了机会，也带来了挑战。化学工程师凭借他们在化学、物理和数学方面的知识基础以及他们对传输现象、动力学、反应工程和过程设计的了解，能够创造性地解决现代材料技术中的问题。但是他们一定要摈弃掉传统职业理念中“考虑大的”这个习惯，要有效地投入现代材

3、料科学和工程中必须要学会“从小处思考”。在制造现代先进材料时的关键现象是发生在分子级和微观的水平。如果化学工程师要为这些新材料设计新产品和工艺就必须了解并且学会控制这些现象。在下面选择介绍的几种材料领域里我们将叙述这种困难的挑战。1．聚合物现代聚合物科学的时代属于化学工程师。这些年来，聚合物化学家创造了大量的高分子和聚合物。然而了解这些高分子是怎样被合成并加工以最大限度地具备理论性质仍然是研究的前沿领域。一直到最近才开发了现代仪器帮助我们了解高分子之间、高分子与固体粒子、有机和无机纤维与其它界面之间的相互作用。化学工

4、程师正使用这些工具探索高分子的微型动力学现象，他们利用从这些技术中获得的知识，正在处理高分子间的反应以开发先进的工艺并制造新的材料。通过化学加工控制材料微型结构的能力可用现代高强度聚合纤维进行描述。一些聚合纤维的强度-质量比比钢铁高一个数量级。它的自由取向是由所选择的加工条件以及芳香族聚酰胺的高度刚性的线性分子结构所决定的。在纺丝时，液相中的定向部分是围绕纤维轴方向排列而使得纤维具有高强度和高硬度，各向异性的纺丝纤维的概念则在新聚合物如聚苯并噻唑、聚乙烯的溶解和熔融方面都有了延伸。超高强度的聚乙烯纤维是通过冻胶纺丝的

5、方法制备的。同样的，控制聚合物的分子取向以生产高强度产品也可以通过其它的工艺途径，如在极其精确的条件下进行纤维拉伸而完成。除了这些可以得到具有特别高性能的材料的加工过程，化学工程师们还设计一些新的工艺过程以生产低成本的聚合物。2．聚合复合材料复合材料包括在一个聚合物母体上嵌入或粘合上高强度或高模数纤维。这些纤维可能是短的、长的或连续的。它们可能是随意取向的而使复合材料在所有方向上都具有较大的强度或硬度，也可能沿某个特殊方向取向而使复合材料的高性能优先沿着某个轴线表现出来。后者是根据一向微结构加固的原理，通过不连贯的、

6、拉伸支撑电缆线或电缆条达到目的。要得到在多个方向上具有优良性能的材料，可以通过改变角度粘结各向异性的复合片得到合成板。另一方面，两向强化的材料可以通过把高性能的纤维编织成一个平面，面上有足够的粘结力而使加固结构表现得就像联结起来的网或桁架。你可以想象，化学工程师和纺织工程师之间的学术合作将有利于选择经线、纬线和高强度纤维的编织方法，以得到高选择性能分布的桁架型的复合材料。第一代聚合合成材料（如玻璃纤维）使用热固性环氧树脂聚合物。它是用任意取向的短玻璃纤维进行强化的。环氧树脂填充在一个模型中被塑化成永久的形状而得到轻质

7、的、强度适当的模制塑胶。19现代复合材料是用手工把编织好的玻璃纤维放到模具或预型件中，然后用树脂灌注，固化成型后制得的。这些复合材料最先是使用在某些型号的军用飞机上。因为比较轻的机身使飞行巡航范围增大。今天，飞机和航空飞船的大部分部件都是这样制造的，而且汽车也正在加入到这个行列。现代复合材料正被应用于小汽车和载重卡车的车身面板、车棚、后行李箱盖、管道、驱动轴和燃料罐。在这些应用中，复合材料表现出比金属更好的强度-质量比和更优良的抗腐蚀性。例如，一种聚合复合材料制成的汽车车棚比用铝质的轻一点，比钢铁的轻两倍，但这种方法

8、所需能量比钢铁的低一点，比铝的低20%。模塑和刀具加工的成本也比较低，使模型的改变可以更快而适应新设计的要求。这些复合材料表现出来的机械强度主要是由强化玻璃纤维决定的，尽管结构缺陷会使强度减弱。工程学研究正提供重要的信息说明材料结构是如何受到玻璃树脂的界面性质、构造空隙和类似缺陷的影响以及这些微缺陷是如何扩散产生构造裂缝的。这些复合材料以及从对