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合成高分子材料的优势

时间: 2011-07-06 02:33 来源: 作者: 陈重酉 点击:
“材料是技术进步的核心内容”。历史经验一再证明,只有新材料的出现,才能使一些有价值的想法变成现实。人类社会的发展史,材料之间的竞争和替代是其中的重要组成部分。不同材料对于现存市场和新市场的竞争还必然持续下去。

高分子材料的发展历史不足百年,按体积计,目前,其世界年产量已经超过金属类,成为最重要的材料品种之一。高分子材料和在海、陆、空运输工具、商务和工业装置、医用材料、科学研究用特种装置、航天设备和仪器、体育运动和休闲娱乐用品方面都有出色表现。复合材料是提供最高比力学行为大型结构材料的最重要的材料形式。尤其需要指出的是,复合材料和高分子材料在开发新型替代能源方面,在节约资源、能源和保护生态环境方面发挥着不可替代的作用。但目前我国因存在着一些模糊看法,影响了复合材料和高分子材料的开发和应用。

近年来,由于石油价格持续上涨,围绕对地球的石油资源储藏量还能使用多少年的讨论,涉及合成高分子材料出现了两个不正确的观点。

一是,合成高分子材料的原料为石油,是不可再生资源,为了节约这种宝贵资源,合成高分子材料的使用应当受到限制。研究表明,作为合成高分子材料原料的石油资源仅占其总产量的5%(石油作为能源占22%,用于交通运输占29%,用于供热占35%,等等。1990年,西欧的统计数据)。很明显,节约石油资源的重任,应当更多的落在其消费大户的肩上。另外,认为合成高分子材料的原料,不能来自可再生资源的观点也是错误的。由生物原料获得的乙醇,脱水即可获得合成高分子材料的原料乙烯。

二是,认为合成高分子材料不能像金属、玻璃、纸那样容易循环利用。然而,DuPont公司用经济上可行,环境方面可接受的方法,将玻璃纤维或矿物质为增强剂,尼龙 6或尼龙 66为基质的复合材料的废弃部件,转变成性能与新材料相当的产品。此项技术的评价意见指出:“这项技术很可能成为未来提高报废车辆循环利用率的最有效的重复利用技术之一。”

实际情况是,合成高分子材料由于其资源、环境的优势,获得愈来愈广泛的应用。例如:在美国,1978年生产的轿车的平均重量为4000磅,其中高分子材料占15%;而1990年生产的轿车的平均重量为2500磅,其中高分子材料占30%。预计此趋势还会继续下去。该文献还指出:“先进复合材料,比如,玻璃纤维—环氧树脂,碳纤维—环氧树脂,在高性能和关键性的结构部件应用方面变得愈来愈重要。使用环氧树脂和芳香族聚酰胺为基质的碳纤维复合材料,在飞机制造方面正在获得大量应用。先进复合材料在未来的民用和军用飞机制造中,必将发挥愈来愈重要的作用。目前,碳纤维还过于昂贵,但是,致力于降低碳纤维制造成本的工艺技术正在开发之中,预计此项技术不久将工业化。到那时,汽车工业将转向用不需要表面涂层的先进复合材料,来代替有锈蚀倾向的钢铁等金属。”

现在看,电力作为汽车的动力来源,可能对环境冲击更小。有关文献介绍,飞轮机械电池系统,为电动车辆提供动态能量储备。每磅飞轮电池储存电能的能力是一般铅酸电池的5—10倍,它不受温度干扰,能反复排空、储存能量不会发生周期性衰减,可以在几分钟内完成充电,至少30—40年不需要更换和维修,没有产生毒性废物的问题,行驶里程数可达482—640千米。大型飞轮电池,有希望在稳定能量储存和电能削峰平谷方面获得应用。在这个系统中,旋转飞轮的轮缘是先进纤维长丝缠绕制成的复合材料。复合材料飞轮能达到金属材料不能达到的速度。用碳纤维复合材料可制造较大发电能力风力发电装置,一台叶片直径为72米的风力电机,额定发电量可达1500千瓦。 (end)

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