新型功能材料制备原理结题报告

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1、哈尔滨工业大学新型功能材料制备结题报告学号：1091900101姓名：唐骜学院：材料学院2011年11月10日新型功能材料的制备前言：功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时，功能材料也是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，功能材料约占85%。随着信息社会的到来，特种功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重

2、点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。正文：一、复合材料汇报总结（1）复合材料的定义。由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。（2）复合材料的组成。复合材料是由基体和增强体两部分组成的。（3）复合材料的分类。按照基体分，可分为树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。如果按照增强体的形状分类，可分为颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料和纤维增强复合材料。（4）复合材料的成形工艺。复合材料的成型工艺比较多，我简单介绍了三种。手糊成型工艺，主要用来制备树脂基复合材料，；反应自生成法，主要用来制备金属基复合材料;热压法

3、，主要用来制备陶瓷基复合材料。（5）复合材料在航天航空领域的应用。（6）具体实例：增强体蜂窝状结构TiCp/TC4钛基复合材料的制备。二、参观实验内容及结果总结实验一硬脂酸LB膜的制备及表征(1)实验目的:1.熟悉垂直提拉法的基本原理2.掌握LB膜的制备方法3.了解LB膜的发展状况（2）实验原理1.LB膜材料在亚相上的展开机理2.典型的LB膜材料及有序单分子层的形成3.亚相液面上单分子膜的特征参数及状态（3）实验仪器及药品LB拉膜机、超纯水机、真空泵、恒温槽、硬脂酸、乙醇、氯仿、异丙醇、硫酸、重铬酸钾。（4）实验内容1.基片和槽子的处理2.溶液的配置3.基片π—A曲

4、线4.LB膜的制备5.成膜性能的判断（5）工艺流程：计算成模量→称量配液→清洗LB膜槽→铺展→滴液→拉膜→成膜（6）实验结果：转移比：层序号转移比层序号转移比12.27651.65620.44260.23131.97071.52240.477（7）实验结果总结：1.膜厚为分子级水平（纳米数量级），具有特殊的物理化学性质；2.可以制备单分子膜，也可以逐层累积，形成多层LB膜或超晶格结构，组装方式任意选择；3.可以人为选择不同的高分子材料，累积不同的分子层，使之具有多种功能；4.成膜可在常温常压下进行，不受时间限制，所需能量小，基本不破坏成膜材料的高分子结构；5.LB膜

5、技术在控制膜层厚度及均匀性方面远比常规制膜技术优越；6.可有效地利用LB膜分子自身的组织能力，形成新的化合物；通过实验，较成功地制备出了多层LB膜，转移比符合实验结果要求。(8)思考题:1.基片与成膜材料是如何结合在一起的？答：基片表面为亲水面，与硬脂酸的亲水基团相互吸引结合在一起。2.以水作为亚相，为什么要用超纯水？答：水中的杂志会影响成膜质量3.实验中最应该注意的事项有哪些？实验前清洗LB槽；合理选择溶剂；亚相如果是水要用超纯水；拉膜的速度要适中。实验二静电纺丝法制备湿敏纳米纤维（1）实验目的1.熟悉静电纺丝法制备湿敏纳米纤维的基本原理2.了解静电纺丝的优点及其

6、材料的应用前景3.了解纳米纤维的性能及应用（2）实验原理将聚合物溶液或熔体带上几10－10V高压静电，带电的聚合物液滴在电场的作用力下在毛细管的Taylor锥顶点被加速。当电场力足够大时聚合物液滴可克服表面张力形成喷射细流。细流在喷射过程中溶剂蒸发或固化，最终落在接受装置上，形成类似非织造布状的纤维毡。下面解释形成Taylor锥的原因：从表面现象的研究可知，在毛细管顶端的液滴，将成为凸形的半球状。可在液滴表面上施加一电位，液滴曲面的曲率将逐渐改变，当电位达到某一临值Vc时，半球状液滴会转变为锥形，其锥形的角度为49.3°，这一带电的锥体称为Taylor锥。静电纺丝能

7、使纤维变成纳米级的原因是：在强电场作用下，流体进而可以从Taylor锥中被顶出，形成射流，直径变小。由电流体动力学分析可知，注入流体的表面电荷可能发生衰减，表面电荷与电场的偶合力可以导致出现切向电应力，这是使带电液流加速和直径减小的主要推动力，与之抗衡的主要是粘性应力。另一方面，与法向电应力平衡的是表面张力和相之间的压力差。在理论研究中首先应建立牛顿流体电纺的数学模型，写出这种细长状射流的电流体动力学的完整方程组，主要包括流体的粘度、电导率、电荷密度等参数。根据这种射流细化模型的理论分析，可以预示出射流横切剖面和表面电荷分布随射流位置而改变。（3）实验装置（4）