高分子材料特性范文

高分子材料特性篇1

关键词：高分子材料新型材料市场应用农业领域

1.前言

随着社会的发展，我国的科技有了崭新的发展机会以及广阔的发展平台，高分子材料科学也处于飞速发展的状态。经过多年的发展，高分子材料已经在我国市场上的多个领域得到了十分广泛的应用。值得一提的是，合成高分子材料凭借着其独特的优良性质以及相对良好的使用性能，在市场上已经占据了比较重要的地位。伴随着时代的持续发展，人们对新型高分子材料也相应的提出了更高的要求，因此，为了适应人类的需要，对新型高分子材料的研究便十分重要。

2.高分子材料简述

高分子化合物是高分子材料的组成基础，构成高分子化合物的基本成分是聚合物。所以，高分子材料所具有的性质便是其构成基础聚合物所具有的性质了，其含有的主要材料所具有的特性，便是这种高分子材料的特征性能。目前，高分子材料和无机非金属材料以及金属材料是在当前的市场上应用的材料主体，是应用性材料科学的主要内容。在三者当中，属高分子材料最受欢迎，由于其优良的性能得以广泛的应用，在整体的新型材料的市场上都占据着重要的地位。在全球范围内的材料市场上，高分子材料的发展一直都没有停止，反而是以高速的发展形态展现在人类的面前。例如，合成树脂的数量在十年之内几乎增加了一百倍，高分子材料的飞速发展，给人类的生活带来了极大的便利以及翻天覆地的变化。塑料便是一种典型的高分子材料，塑料的用途广泛，传统的木材和水泥的年产量加起来也远远没有塑料的产量高。合成橡胶的产量也大于天然橡胶的产量，合成纤维一年的产量几乎达到了羊毛和棉花等人造纤维或者天然纤维总产量的二倍之多。还要合成树脂的发展等等。但是，即使高分子材料在我国取得了很大的研究进展以及生产应用，但是相比于世界上的发达国家，我国的科技仍然是较为落后，与各大发达国家存在着较大的距离。

高分子材料于一九三零年问世，至今已经发展了将近九十年的时间。但是一直到二十世纪末期，高分子材料才正式收到人类的重视和研究。科技处于不断的进步当中，人类对新型高分子材料的需求也在不断增加。例如大家都熟知的纳米材料，纳米高分子材料是一种聚合物基材以及纳米微粒的复合材料，这种材料具有独特的优良性质，在研究纳米材料的时候，要以其潜在的性质为依托，寻找最有效、迅速的开发方式。

2.新型高分子材料的应用概述

高分子材料作为材料市场的后起之秀，发展速度十分迅速。并且在整个材料市场上的应用十分广泛，在各行各业，在我们生活中的各个角落都能见到高分子材料的身影。例如在功能材料方面随处可见高分子材料，在结构材料方面高分子材料也表现出其难以比拟的优势。新型高分子材料的主要分类为：光功能材料和高分子分离膜，高分子复合材料以及该分子磁性材料。所谓光功能材料即是指这种材料能够对光进行吸收和转换，或者透射和储存。所谓高分子分离膜材料，其本身是一种薄膜性质的材料，即是利用高分子材料来制作成的一种具有半透性质的过滤膜，它的典型特征是选择透过性。这种材料对环保工作等做出了重要贡献，并且分离效率高，使用条件好。所谓高分子复合材料是指有多种具有不同的性质的物质所复合而成的多相材料。这种材料聚集了多种材料的特征，优势十分明显，例如复合材料能够同时具备耐高温和高强度等多种优点。所谓高分子磁性材料是指磁性材料于高分子材料的一种复合形式，也属于高分子复合材料的一种。这些新兴的高分子材料已经渗透进了人类生活的各个领域，在医疗行业以及工业行业都做出了重大的贡献

3.举例说明新型材料在农业领域的应用

科技的进步无疑大大促进了农业的发展，我国是一个农业大国，新兴材料在农业领域的应用，对促进农业的发展发挥了很大的作用。

在我国农业以及工业的生产领域，木塑复合材料的应用十分常见，木塑复合材料大多应用在农业领域，这种高分子材料具有以下优点：韧性好，较高的强度，可再生性好并且能够耐腐蚀。因此，木塑复合材料能够在一定程度上取代传统的钢铁材料，故在我国农业领域具有广泛的应用前景。在我国大片的庄稼地中，大量存在着秸秆这种新型材料，我国对秸秆加以利用的研究已经投入了很大的精力。秸秆用于沼气发电，秸秆用于提取纤维素制作高能燃料等，将秸秆作为一种重要的新型材料仍然需要研究。部分农作物的生长需要在温室中进行，因此温室大棚便是农业领域当中的必需品。新型温室大棚保温材料能够在白天充分吸收阳光，并自动进行恒温工作的处理，在夜晚能够使大棚内维持同样的温度和空气中的湿度。这种采用新型温室大棚保温材料的温室能够使植物自然生长，提高了农业产量和质量。对于温室材料的研究，最主要的研究性能便是其保温性能。新型温室保温材料的研究意义重大。

4.新型材料的发展前景

我们现在共同的目标是可持续发展，新型材料的开发能够满足人类对可持续发展目标的推进，新型材料能够凭借其优良的性能以及可重复利用的特点为人类社会的发展做出重要贡献。但是，我们要时刻铭记，新型高分子材料的发展要坚持以下原则：首先，新型高分子材料的使用不能对环境产生污染，其次，新型高分子材料要尽量追求成本低廉，能够满足大部分人的需求。目前我国所研究出的新型高分子材料大多价钱昂贵，因此，寻找廉价的基础材料作为高分子材料的生产成本至关重要，原材料的选取和加工工艺的选择都是未来新型高分子材料的研究重点问题之一，人类也从未停止过对新型高分子材料的探究工作。同时，要对新型高分子材料进行宣传，让大家都有所了解，才能提高高分子材料的利用率。最后再次强调，不能以牺牲环境为代价去发展新型高分子材料，才能让这种高分子材料对我们的社会发展发挥重要的作用。

参考文献： 

[1]谭志坚，王朝云，易永健，等.可生物降解材料及其在农业生产中的应用[J].塑料科技，2014，42（2）：83-89. 

[2]祁春媛，方东辉，任小杰.木塑复合材料在农业机械上的应用 

[J].黑龙江水利科技，2014，42（5）：149-151. 

[3]俞镇慌.现代农业与非织造材料[J].产业用纺织品，2000（7）：7-9. 

高分子材料特性篇2

功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料是上世纪60年展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。近年来，功能高分子材料的年增长率一般都在10％以上，其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50％。

所谓功能性高分子材料，一般是指具有某种特别的功能或者是能在某种特殊环境下使用的高分子材料，但这是相对于一般用途的通用高分子材料而言。这一定义只是一个概括，不一定很确切，较多的人认为所谓功能性高分子材料是指具有物质能量和信息的传递、转换和贮存作用的高分子材料及其复合材料。如有光电、热电、压电、声电、化学转换等功能的一些高分子化合物。可以看出，这是一类范围相当大、用途相当广、品种相当多，而又是在生活、生产活动中经常遇见的一类高分子材料。

二．功能高分子材料

功能高分子材料按照功能特性通常可分成：分离材料和化学功能材料；电磁功能高分子材料；光功能高分子材料；生物医用高分子材料。功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。

随着时代的发展，在医学领域中越来越迫切地需要开发出能应用于医疗的各种新型材料，经多年的研究已发现有多种高分子化合物可以符合医用要求，我们也把它归属于功能性高分子材料。

一般归纳起来医用高分子材料应符合下列要求：化学稳定性好，在人体接触部分不能发生影响而变化；组织相容性好，在人体内不发生炎症和排异反应；不会致癌变；耐生物老化，在人体内材料长期性能无变化；耐煮沸，灭菌、药液消毒等处理方法；材料来源广、易于加工成型。

经多年研究，能较好符合上述要求的高分子化合物主要有两大类，一类是有机硅化合物，第二类是有机氟化物，最主要的两种产品是硅橡胶和聚四氟乙烯，例如美国GE公司开发了一批主要是有机硅方面的用于医学领域的功能高分子化合物。

三．生物医用高分子材料

目前，除人脑外的大部分人体器官都可用高分子材料来制作。对生物医用高分子材料，除了要求具有医疗功能外，还要强调安全性，即要对人体健康无害。目前在血液相容性高分子、组织相容性高分子、生物降解吸收高分子、硬组织材料用高分子和生物复合高分子材料、医用高分子现场固化材料、医用粘合剂、固定化酶、高分子药物释放和送达体系等都有相应的研究。随着环保概念的提出，生态可降解高分子材料的开发和应用也随之日益受到重视。如聚乳酸塑料PLA，在废弃后自然条件下，通过微生物的分解作用，只需六个月至两年时间即可完全降解，降解反应的产物为水、二氧化碳、乳酸等是植物生长良好的促进剂，对环境无任何污染。

离子交换与吸附树脂是一类带有可离子化基团或其他功能性基团如亲油基团的二维网状交联聚合物。常用的离子交换与吸附树脂多为球状珠粒，其粒径为0.3-1.2mm。此外，还要具有高的机械性能、较好的化学稳定性、热稳定性、亲水或亲油性、渗透稳定性和高的交换/吸附容量。在水/油中具有足够大的凝胶孔或大孔结构，由于它具有高效快速分析和分离功能，目前已广泛用于硬水软化、废水净化、高纯水制备、海水淡化特别是在食品工业、制药行业、治理污染和催化剂中应用的更为广泛，而且发展迅速。除一般用的离子交换树脂外，近来还发展了具有特殊吸附功能的离子吸附树脂：如高吸油树脂等，这些高分子吸附剂可以从有机溶剂或有机无机混合相体系中吸附有机溶剂如各种油类。

随着医用科技的蓬勃发展和环境污染的日益严重，当今材料技术的发展趋势一是从均质材料向复合材料发展，二是由结构材料往功能材料、多功能材料并重的方向发展。这种发展趋势使得医用复合材料和环境处理材料得到了快速发展。

四．医用高分子材料的发展方向

可生物降解医用高分子材料因其具有良好的生物降解性和生物相容性而受到高度重视，无论是作为缓释药物还是作为促进组织生长的骨架材料，都将得到巨大的发展。其中高分子纳米粒子以其特有的优点是近年来国内外一个极为重要的研究热点。

任何一种材料都是通过其表面与环境介质相接触的，因此材料的开发与应用必然涉及其表面问题的研究。一般高分子材料的表面对外界响应性较弱，但有些高分子表面的结构形态会因外界条件(如pH、温度、应力、光及电场等)的改变在极短时间内发生相应的变化，从而造成表面性质的改变，此乃智能高分子表面。因此设计这类智能表面将是生物医用高分子材料发展的一个重要方面。通常，在组织工程的应用中，高分子材料支架要负载上生长因子，以促进组织在生物体内的再生，另一方面，把特殊的粘附因子，如粘连蛋白结合到支架上，可使聚合物表面能够促进对某种细胞的粘附，而排斥其它种类的细胞，即支架对细胞进行有选择的粘附。为了使生长因子和粘附因子能够结合到可降解高分子材料上，就需要对材料进行表面改性，而有时表面改性很困难，因此，可利用与天然聚合物杂化的方法来达到上述目的，同时由于这些材料有良好的机械性能，又可以弥补天然聚合物强度不高、稳定性差的缺点。可见，生物杂化材料在这方面的表现是相当突出的，必将成为医用生物高分子材料发展的一个主要趋势。

参考文献：

1、焦剑.功能高分子材料.化学工业出版社，2007.7

2、俞耀庭，张兴栋等.生物医用材料.天津：天津大学出版社，2000.

3、陈先红，郑建华.生物降解高分子材料——聚酸酐的研究进展高分子材料科学与工程2003

来源：商品与质量·学术观察 2012年6期

高分子材料特性篇3

关键字：高分子材料；化学

我们先介绍下高分子材料，高分子材料，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料。

天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代社会中，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。常用的高分子材料按使用特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和功能高分子基复合材料等。

高分子材料在我们的生活中使用越来越广泛，我们可以试着用一些高分子材料的基本知识来解释生活中碰到的一些高分子材料的特有现象。

一 为什么用塑料绳绑东西会越绑越松

日常生活中，我们经常用塑料绳绑东西，可你会发现，用塑料绳绑东西，我们越想绑紧，可不久会发现，塑料绳很快好像变长了似的，变得很松垮，于是再使劲绑起，可依然会发现，过了一会又变松了，这是为什么呢？

这里就要提到一个基本概念---力学松弛，什么叫力学松弛呢？应力松弛，是指高分子材料在总应变不变的条件下，由于试样内部的粘性应变随时间不断增长，使回弹应变分量随时间逐渐降低，从而导致回弹应力随时间逐渐降低的现象。

我们生活中使用的塑料绳（有的地方叫化学绳）是由线性的聚乙烯或聚丙烯制成，这类高分子材料是典型的非交联线性高分子，在绑紧的过程中，线性的高分子链被拉长，表面看起来很紧，但随着时间的延长，线性高分子链发生了滑移，这种滑移是不可恢复的，链发生滑移后，塑料绳被拉伸的变长了，开始变得不能绑紧，假如此时再使劲绑紧，则线性链继续发生滑移。所以用塑料绳绑东西，绑的越紧最后就会变得越松，松弛发生的厉害。因此，有经验的人用塑料绳绑东西时，都不要绑的太紧，防止线性高分子链发生严重应力松弛。

那怎么样才能避免这种现象呢？要用交联的高分子材料，交联的高分子材料通过交联剂使线性高分子链变成了网状结构，高分子网络链被拉伸变形后，仍能有力的回复。如用橡胶绳绑的话会大大改善这种现象，如橡皮筋绑就会好很多，如用交联很完善的东西绑，譬如用自行车内胎的那种橡胶绑，则基本不会发生松弛现象，会绑的很紧，不信你试试？

二 早上起床刷牙挤牙膏-挤出胀大

我们早上起来刷牙挤牙膏时，发现牙膏从牙膏管口寄出时，牙膏好像突然变大了好多？ 这是因为什么原因呢？

这里就涉及到高分子的一个重要特性---蠕变性。所谓高分子的蠕变，蠕变是指材料在恒定载荷作用下，变形随时间而增大的过程。蠕变是由材料的分子和原子结构的重新调整引起的，这一过程可用延滞时间来表征。当卸去外力时，材料的变形部分地回复或完全地回复到起始状态，这就是结构重新调整的另一现象。

牙膏中含有大量的高分子化合物，如湿润剂、香料、起泡剂等等，这些高分子链在牙膏管中是都是呈自然卷曲的，在被挤出牙膏管口那狭小位置时，高分子链在管口的作用下被迫发生链的舒展成线性状态，在挤出管口后，外力小时，高分子链在无外力作用下回自然呈卷曲状态，从而使体积变大。

三 泡泡糖要咀嚼后才能吹泡泡

好多人都喜欢吹泡泡糖，刚入嘴的时候，比较硬，后来不断的咀嚼后泡泡糖就变得很软，居然能吹出泡泡来？这又是为什么呢？这里我们又要学到一个高分子材料特有的特性---玻璃化转变。

一般来说，高分子材料在不同温度下有三种力学状态，它们是玻璃态、高弹态和粘流态。在温度较低时，材料为刚性固体状，与玻璃相似，在外力作用下只会发生非常小的形变，此状态即为玻璃态：当温度继续升高到一定范围后，材料的形变明显地增加，并在随后的一定温度区间形变相对稳定，此状态即为高弹态，温度继续升高形变量又逐渐增大，材料逐渐变成粘性的流体，此时形变不可能恢复，此状态即为粘流态。

我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度，或是玻璃化温度。

泡泡糖的主要成分是聚醋酸乙烯酯，它的玻璃化温度在28度左右，一般情况下低于其玻璃化温度，其几乎没有流动性保持很好的形态，而在嘴里咀嚼后，高于其玻璃化温度，泡泡糖发生玻璃化转变，有玻璃态向高弹态转变，呈现出高弹态，所以嚼泡泡糖的时候刚开始嚼两下是吹不出泡泡的，等温度升高后，嚼软了以后才行。

四 矿泉水瓶灌入热水后，变成白色

生活中经常用到矿泉水瓶，有时候，会在矿泉水瓶灌入热水，于是会发生一个奇特的现象，透明的矿泉水瓶很快变成白色，这又是为什么呢？

判断一种材料是否透明，要看当中是否含有对光产生衍射、反射和吸收是物质，晶区的结构规整性比较好，容易有反射和散射，这些结构使光线不能透过，结晶度越低越透明，无定形区譬如玻璃是典型的无定性物质，光线就能很好的透过，透明性就很好。

矿泉水瓶是由聚对苯二甲酸乙二酯组成，聚对苯二甲酸乙二酯本身属于易结晶高分子材料，制作矿泉水瓶时，是在高温下吹作法制备的，然后经过退火处理，消除结晶区域才具有光学透明性的。当在矿泉水瓶中加入热水后，聚对苯二甲酸乙二酯在高温下分子链发生重新取向运动，重新产生产生结晶区域从而丧失透明性。

高分子材料特性篇4

    高分子材料：以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。

高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。高分子化合物中的原子连接成很长的线状分子时，叫线型高分子(如聚乙烯的分子)。如果高分子化合物中的原子连接成网状时，这种高分子由于一般都不是平面结构而是立体结构，所以也叫体型高分子。

二、高分子材料的结构特征

高分子材料的高分子链通常是由103~105个结构单元组成，高分子链结构和许许多多高分子链聚在一起的聚集态结构形成了高分子材料的特殊结构。 因而高分子材料除具有低分子化合物所具有的结构特征(如同分异构体、几何结构、旋转异构)外，还具有许多特殊的结构特征。高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分。链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。

三、高分子材料按来源分类

高分子材料按来源分，可分为天然高分子材料、半合成高分子材料（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。

  天然高分子材料包括纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物为基础的，如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。

四、生活中的高分子材料

    生活中的高分子材料很多，如蚕丝、棉、麻、毛、玻璃、橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。下面就以塑料和纤维素举例说明。

（一）、塑料

塑料是一种合成高分子材料，又可称为高分子或巨分子，也是一般所俗称的塑料或树脂，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。

塑料主要有以下特性：①大多数塑料质轻，化学性稳定,不会锈蚀；②耐冲击性好；③具有较好的透明性和耐磨耗性；④绝缘性好，导热性低；⑤一般成型性、着色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；⑦尺寸稳定性差，容易变形；⑧多数塑料耐低温性差，低温下变脆；⑨容易老化；⑩某些塑料易溶于溶剂。塑料的优点1、大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。2、塑料制造成本低。3、耐用、防水、质轻。4、容易被塑制成不同形状。5、是良好的绝缘体。6、塑料可以用于制备燃料油和燃料气，这样可以降低原油消耗。塑料的缺点1、回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算。2、塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体。3、塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。

塑料的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。

塑料的应用：透明塑料制成整体薄板车顶。薄板车顶的新概念基于透明灵活的聚碳酸酯或硅树脂材料，可以被永久性地塑造成单个的聚碳酸酯薄板，也可作为可折叠铰链和封条。拜耳材料科技研发的原型总共配备了四个灵活的薄板部件，形成了四扇“顶窗”，每扇窗都可单独打开和关闭。导轨用于连接薄板部件，形成一个牢固、透明的聚碳酸酯车顶外壳。一个同样透明的管子沿车顶结构中央纵向放置，在“顶窗”打开后用来调节折叠薄板。这样可以形成三维立体结构，组件比平坦的薄板更加牢固。同时也大大降低了单个组件的数量。

（二）、纤维素

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50%以上。纤维素是自然界中存在量最大的一类有机化合物。它是植物骨架和细胞的主要成分。在棉花、亚麻和一般的木材中，含量都很高。

纤维素的结构：纤维素是一种复杂的多糖，分子中含有约几千个单糖单元，即几千个（c6h10o5）；相对分子质量从几十万至百万；属于天然有机高分子化合物；纤维素结构与淀粉不同，故性质有差异。

纤维素的性能：纤维素不溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂，能溶于铜氨cu(nh3）4（oh）2溶液和铜乙二胺 [nh2ch2ch2nh2]cu（oh）2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀，某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区，产生无限溶胀，使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化 ，超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。纤维素与较浓的无机酸起水解作用生成葡萄糖等，与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素，与强氧化剂作用生成氧化纤维素。

高分子材料特性篇5

铁电材料是现代信息存储、微电子、遥感、激光等关乎国民经济及国防的一类不可或缺的智能型重要材料，并且由于其特殊的偶极排列结构和集光、电、磁、热、力等于一体的特性使其具有任何材料都不可代替的特殊应用前景。分子基铁电晶体属于铁电化合物的一支，兼具无机和有机铁电体的特点。虽然以BaTiO3（BTO）为代表的钙钛矿结构（ABO3）的陶瓷铁电材料的发现揭开了铁电历史上里程碑式的时期［1，2］，但是最早发现的铁电体罗息盐、KDP和后来研究比较多的TGS（三甘氨酸硫酸盐）其实都属于分子基铁电体。含铅铁电陶瓷是目前研究最多、性能好、使用最广泛的铁电材料，比如Pb（Zr1－xTix）O3（PZT）。PZT的优良铁电性使之取代Ba－TiO3成为应用最广的铁电功能材料，但是PZT的烧结温度达600—900℃，制备过程中有剧毒物PbO挥发，废弃物回收难，给人类赖以生存的自然环境造成不可恢复的危害。其潜在替代品钽酸锶铋（Sr1－xBi2＋xTa2O9）（SBT）等最大的优点是没有疲劳退化的问题，且不含铅；可它的缺点是工艺温度更高、制备能耗高、剩余极化较小。因此，关于铁电材料的选择是个非常值得探讨的迫切问题。铁电陶瓷和分子基铁电体虽说均属于铁电体物理学研究范畴，可其微观结构和极化机制是不同的，尤其是近期发展起来的构筑模式较为复杂的分子基铁电体体系。一方面，分子基铁电体是由不同的有机和无机构筑块通过超分子堆积的相互作用构筑而成的，具有较高的结构调控性。另一方面，铁电体物理学本身就是与结构和结晶学密切相关的学科，而分子基铁电体的晶体结构恰好是可以通过单晶结构分析准确获得的，这比铁电陶瓷的粉末衍射分析更准确直观。引入朗道的对称性破缺理论，并分析复杂的分子基铁电体结构的铁电—顺电相变关系，进而总结结构变化中偶极变化与铁电性和非线性的关系，由此即可进一步发展结构结晶学在铁电体物理学中的运用。我们以分子基铁电材料为研究对象，充分利用了分子基铁电材料所具备的设计合成可控、环保、轻柔等优良特性以及无铅无重金属环保节能，易于与有机及无机材料整合等突出优点。在研究过程中，我们将分子铁电材料与陶瓷铁电材料进行对比，并借鉴相关研究的新发现、相关理论与重要方法，通过晶体工程进行结构性能调控设计，借助化学、物理和材料学合成与性能分析手段实现对新型分子基铁电材料设计调控与制备的突破，最终合成新型分子铁电材料。分子铁电材料属于软铁电体，分子柔性好，可做成可折叠的柔性存储器件，且矫顽场比无机铁电体小得多，这就有利于制成小型化器件，节省能耗。这类有机－无机杂化的铁电材料从组成上讲就是无机酸或金属离子与有机基团结合的产物，具有许多独特的优点，比如结构可控，兼具铁电、传导性、磁性、非线性、压电性、离子交换等许多物理化学性质。有机分子构筑块的可剪裁性和不对称性，确保了化合物结晶在手性特别是极性的点群中，合成的物质具有靶向可控性。

1小分子铵盐铁电体（二异丙胺卤素盐）

小分子铵盐铁电体主要是二异丙胺卤酸盐高温铁电体的发现（以溴盐和盐酸盐为典型），它们是性能接近或超过经典BTO的不含金属的高性能环保铁电材料。二异丙胺溴盐有两个晶型共三个相（P21，P212121，P21／m），高温相均为P21／m。变温下的倍频效应（SHG）进一步证实了空间群的准确性。铁电相到顺电相转变的居里温度高达426K。我们在研究中通过程序控温悬挂法解决了大尺寸单晶难以制备的困难。溴盐的不同相之间存在非常有趣的转变关系。首先，可以得到正交相，其中正交相可以结晶出大尺寸单晶，然后再通过热致相转变得到空间群为P21的单斜铁电相大单晶。经过定向切割打磨得到的沿极性面的大面积超薄单晶电极，可用于铁电和热释电特性的观察测量与进一步研究。二异丙胺盐酸盐与溴盐类似，居里温度高达440K，是目前已知居里温度最高的分子基铁电材料。此外，用变温X－射线单晶衍射仪对二异丙胺系列铁电晶体相变前后的结构解析，发现在顺电相正电荷中心沿极轴二重无序，总的偶极为零；并且随着外电场的反向而反向，产生固有偶极，表现出铁电和热释电特性。对实验所得到的大块单晶进行晶轴定向，制备成电容，测量其介电铁电性质。实验发现，变温非线性与极性结构相变密切相关。通过不断改进测试技术和方法，我们已经能够测量二异丙胺系列分子铁电材料的光电性能。此外，介电分析表明变温变频介电各向异性非常明显，居里温度附近介电异样非常大。大的介电常数不仅表明其结构具有大的极性变化，同时还可用于制作大容量电容器件。因此，我们从分子铁电的机理出发，设计了正负电荷中心可以沿极轴分离的二异丙胺系列化合物，实验测得盐酸盐和溴盐的饱和极化值均达到近一个数量级的提高。高温铁电体二异丙胺溴盐具有非常高的热释电效应，在铁电相其饱和极化值达到23μC／cm2，已经非常接近钛酸钡的饱和极化值26μC／cm2，也是目前已知的热释电效应最高的分子铁电材料。

2冠醚类的转子—定子型铁电体（4－甲氧基苯胺，DIPA）

分子转子—定子型铁电体实际上是一个分子马达（molecularmotor），它包括一个分子或依靠非价键作用力（如氢键等）而组装的超分子体系。当外界输入一定能量时会发生类似马达的运动，而且这样的运动有较大的变化幅度，能够被检测和识别。我们在研究中设计了一类冠醚超分子体系，其中有机胺（以4－甲氧基苯胺为例）阳离子通过氢原子与冠醚中的氧原子形成的氢键固定，充当分子马达中的定子，而转子是由苯环上的甲氧基作类似流星锤的转动或摆动。当分子处在高温相时（顺电相），分子快速转动，表现为各向同性。这种转动可形象地比喻为陀螺的旋转。若在陀螺的表面标注红黄蓝三种色彩，当陀螺高速旋转时，是无法区别其表面颜色组成的，但当其旋转缓慢，低到一定转速时，颜色即可区分。这样当分子转子降到临界温度（铁电相）以下时，转动变缓至冻结，表现分子各向异性，从而出现极性，铁电性产生。随着新型的低温分子转子—定子型冠醚铁电体应运而生，我们在近期研究中又发现了一类新的有机胺［2，6－二异丙基胺］（DIPA）作为分子转子的铁电体，它与冠醚及高氯酸盐一同构筑了可产生有序－无序低温铁电的主—客体型包合物。从结构上看两种冠醚类的转子—定子型铁电体很相似。DSC、Cp、介电分析和P－E电滞回线测量结果表明，在居里温度Tc时发生的中心对称—非中心对称转变是一种顺电—铁电相变。变温下的倍频效应（SHG）及X射线粉末衍射分析进一步证实了空间群的准确性及分子体系中对称性破缺的发生。这种通过温度依赖的二阶非线性系数（χ2））来确定顺电相的空间群，为研究分子铁电体的对称性破缺提供了一个可靠且灵敏的手段。多数铁电体在发生结构相变时，伴随从中心对称到非中心对称结构的转变。利用χ2）－T曲线，能直观反映非中心对称结构的产生和消失，确定结构相变的特点，以及判断对称性破缺发生与否。

我们在研究中发现，此铁电机理的产生源于高氯酸根平衡离子的线性运动伴随18－冠－6和ClO4－离子的有序—无序相变。室温下，DIPA阳离子的分子间镜面恰好与晶体学镜面重叠，该包合物因18－冠－6分子骨架与DIPA阳离子中的两个异丙基之间的空间位阻作用而形成船式结构。除了排序现象，ITP（中温相）晶体结构与RTP（室温相）晶体结构相似。而LTP的离子间二次轴并不像ITP一样与晶体学二次轴重叠，且沿b轴的晶体学二次轴发生了对称性破缺。由此可见，18－冠－6主体分子和ClO4－平衡离子的有序—无序相变在此低温相变的产生中起到了举足轻重的作用。这与已知的其他主—客体型铁电材料的阳离子摆动／转动诱导相变的机制不同。从长远来看，这为探索和设计新型分子基铁电化合物提供了一个崭新的途径。

3多稳态分子铁电体（咪唑高氯酸盐、咪唑高碘酸盐）

多稳态是指材料的物理性质在一定的外界条件下处于两种或多种稳定状态，且能在热、电、磁、光、压力等外界微扰条件下完成不同状态之间的转换。它们在分子开关、传感器材料、信息存储和记忆材料等领域有广阔的应用前景［1—3］。铁电材料是探索具有多重双稳态性质的材料的理想对象，因为其自发极化值可对外部刺激作出反应并产生丰富的宏观物理性质，如压电、热释电及倍频效应（SHG）等。吡啶及咪唑类铵盐因其独特的铁电机制而变得极为有趣，即通过在平面内重新取向及高于室温的居里温度Tc产生铁电性。咪唑高氯酸分子铁电材料具有大的自发极化、高的相变温度和优良的压电响应特性。以咪唑高氯酸为原料生长具有大面积相同取向的薄膜。其压电响应特性可与无机铁电薄膜媲美。采用简单易行的制备方法，成功地实现了分子铁电薄膜的取向控制生长，为分子铁电薄膜材料在电声、水声和超声换能器件、以及其他传感器和驱动器件方面的应用迈进了坚实的一步，同时也为分子铁电薄膜的基础物性研究工作起到了积极的推动作用。我们的研究在探索多稳态分子铁电体的过程中发现了世界首例五重双稳态分子铁电体材料，这是不合常规的分子基铁电体，即咪唑高碘酸盐（IPI）。该小分子盐不仅具有铁电双稳态，而且随着温度变化在介电、压电、二阶非线性和电—机械耦合等物理特性方面都表现出了明显的双稳态特征。咪唑高碘酸盐（IPI）的多稳态特性与结构相变有关。高温相（HTP）的咪唑阳离子位于反转中心，表现出极为强烈的动力学无序现象［22，23］。这种相变类型让人联想到三甘氨酸硫酸盐TGS［22］典型的顺电—铁电相变，即空间群由P21／m变为P21。根据居里对称原理，P21就是P21／m的一个子群。倒反中心和镜面对称性的缺失原因可能是阳离子的有序－无序变化或阴离子的倾斜摆动，鉴于结构中阳离子的结构变化更为明显，推断该相变应属于有序—无序型相变。阳离子动力学状态的显著变化导致可逆相变中两个显著不同的介电态。通过对其介电常数的测量发现介电常数值表现出明显的温度不相关性和频率相关性，表明发生了介电弛豫现象，这一结果与阳离子的动力学特性相一致［26］。介电响应是可逆的，且加热和冷却过程的曲线围成一个类似窗户的矩形回线，这与其他已知的双稳态材料特性相似。介电分析表明这是一个一级的不合常规的铁电－顺电相变。尽管在很多分子体系中都观察到了双稳态磁化系数，但介电常数的双稳态依然很罕见［27—29］。压电系数对温度的相关性表明IPI同时在压电性质上表现出了双稳态特征，这是与压电激发态和稳定态相对应的。而且该分子体系中的电—机械耦合双稳态特征也是空前的。我们通过此次研究，成功实现了对分子铁电薄膜的取向生长调控，为分子铁电薄膜材料在分子铁电电子器件，以及其他传感器和驱动器方面的应用迈进了坚实的一步，具有重要意义。

4小结

我们这项致力于新型分子基铁电材料的研究工作取得了以下4方面贡献：（1）成功实现了节能环保的新材料设计，合成并研究了多种分子铁电新材料。（2）在信息存储新材料方面，获得了分子马达型的新材料，以及力电光磁热多重应用特性的新材料，为现代电子信息工业发展提供急需的功能新材料。（3）实现了对“无铅薄膜”的调控，为推动分子铁电薄膜的研究和应用具有重要意义。（4）发现世界首例五重双稳态分子铁电体材料，在超加密不可破密信息存储和国家信息安全方面具有重要的应用价值。

高分子材料特性篇6

论文摘要:充满生机的二十一世纪，以知识经济为主旋律和推动力正引发一场新的工业革命，节省资源、合理利用能源、净化生存环境是这场工业革命的核心，纳米技术在生产方式和工作方式的变革中正发挥重要作用，它对化工行业产生的影响是无法估量的。这里主要介绍纳米材料在化工领域中的几种应用。

纳米材料（又称超细微粒、超细粉末）是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统，其结构既不同于体块材料，也不同于单个的原子。其特殊的结构层次使它具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应等，拥有一系列新颖的物理和化学特性，在众多领域特别是在光、电、磁、催化等方面具有非常重大的应用价值。

纳米材料在结构、光电和化学性质等方面的诱人特征，引起物理学家、材料学家和化学家的浓厚兴趣。80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国对这种材料给予极大关注。它所具有的独特的物理和化学性质，使人们意识到它的发展可能给物理、化学、材料、生物、医药等学科的研究带来新的机遇。纳米材料的应用前景十分广阔。近年来，它在化工生产领域也得到了一定的应用，并显示出它的独特魅力。

一、纳米材料的特殊性质

（一）力学性质

高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。

（二）磁学性质

当代计算机硬盘系统的磁记录密度超过1.55Gb/cm2，在这情况下，感应法读出磁头和普通坡莫合金磁电阻磁头的磁致电阻效应为3%，已不能满足需要，而纳米多层膜系统的巨磁电阻效应高达50%，可以用于信息存储的磁电阻读出磁头，具有相当高的灵敏度和低噪音。

（三）电学性质

由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。

（四）热学性质

纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。

二、纳米材料在化工行业中的应用

（一）在催化方面的应用

催化剂在许多化学化工领域中起着举足轻重的作用，它可以控制反应时间、提高反应效率和反应速度。大多数传统的催化剂不仅催化效率低，而且其制备是凭经验进行，不仅造成生产原料的巨大浪费，使经济效益难以提高，而且对环境也造成污染。纳米粒子表面活性中心多，为它作催化剂提供了必要条件。纳米粒于作催化剂，可大大提高反应效率，控制反应速度，甚至使原来不能进行的反应也能进行。纳米微粒作催化剂比一般催化剂的反应速度提高10～15倍。

纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂，特别是在有机物制备方面。分散在溶液中的每一个半导体颗粒，可近似地看成是一个短路的微型电池，用能量大于半导体能隙的光照射半导体分散系时，半导体纳米粒子吸收光产生电子——空穴对。在电场作用下，电子与空穴分离，分别迁移到粒子表面的不同位置，与溶液中相似的组分进行氧化和还原反应。

（二）在涂料方面的应用

纳米材料由于其表面和结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，显示出强大的生命力。表面涂层技术也是当今世界关注的热点。纳米材料为表面涂层提供了良好的机遇，使得材料的功能化具有极大的可能。借助于传统的涂层技术，添加纳米材料，可获得纳米复合体系涂层，实现功能的飞跃，使得传统涂层功能改性。涂层按其用途可分为结构涂层和功能涂层。结构涂层是指涂层提高基体的某些性质和改性；功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获得传统涂层没有的功能。结构涂层有超硬、耐磨涂层，抗氧化、耐热、阻燃涂层，耐腐蚀、装饰涂层等；功能涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性涂层等。在涂料中加入纳米材料，可进一步提高其防护能力，实现防紫外线照射、耐大气侵害和抗降解、变色等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在标牌上使用纳米材料涂层，可利用其光学特性，达到储存太阳能、节约能源的目的。在建材产品如玻璃、涂料中加入适宜的纳米材料，可以达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。日本松下公司已研制出具有良好静电屏蔽的纳米涂料，所应用的纳米微粒有氧化铁、二氧化钛和氧化锌等。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到静电屏蔽作用，而且氧化物纳米微粒的颜色不同，这样还可以通过复合控制静电屏蔽涂料的颜色，克服炭黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性。纳米材料的颜色不仅随粒径而变，还具有随角变色效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米TiO2添加在汽车、轿车的金属闪光面漆中，能使涂层产生丰富而神秘的色彩效果，从而使传统汽车面漆旧貌换新颜。纳米SiO2是一种抗紫外线辐射材料。在涂料中加入纳米SiO2，可使涂料的抗老化性能、光洁度及强度成倍地增加。纳米涂层具有良好的应用前景，将为涂层技术带来一场新的技术革命，也将推动复合材料的研究开发与应用。

（三）在精细化工方面的应用

精细化工是一个巨大的工业领域，产品数量繁多，用途广泛，并且影响到人类生活的方方面面。纳米材料的优越性无疑也会给精细化工带来福音，并显示它的独特畦力。在橡胶、塑料、涂料等精细化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米SiO2，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力。纳米Al2O3，和SiO2，加入到普通橡胶中，可以提高橡胶的耐磨性和介电特性，而且弹性也明显优于用白炭黑作填料的橡胶。塑料中添加一定的纳米材料，可以提高塑料的强度和韧性，而且致密性和防水性也相应提高。

纳米科学是一门将基础科学和应用科学集于一体的新兴科学，主要包括纳米电子学、纳米材料学和纳米生物学等。21世纪将是纳米技术的时代，为此，国家科委、中科院将纳米技术定位为“21世纪最重要、最前沿的科学”。纳米材料的应用涉及到各个领域，在机械、电子、光学、磁学、化学和生物学领域有着广泛的应用前景。纳米科学技术的诞生，将对人类社会产生深远的影响，并有可能从根本上解决人类面临的许多问题，特别是能源、人类健康和环境保护等重大问题。

参考文献

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[3]H.Gleiter (德)著，崔平，方永，葛庭燧译，纳米材料，原子能出版社，1994年.

高分子材料特性篇7

1.1授课内容强调基础性高分子材料与机械类学生通常接触到的金属材料在结构、性能、制备工艺等方面有很大的区别。向机械类学生讲授高分子材料，主要目的是让他们对高分子材料有最基本的了解。在短短4学时内，不可能也没必要将高分子材料相关的全部内容压缩讲授。这就决定了机械工程材料课程中高分子材料部分必须侧重于基础性知识，对于理论性、专业性太强的知识点必须舍弃。基础性内容应当包括高分子材料的基本概念、分类、结构特点及常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡胶及工程纤维)的基本力学性能。

1.2授课目标偏向工程性高分子材料不仅可作为结构材料使用，也可以作为功能材料使用。对于非材料类专业的学生，特别是机械类专业的学生，更关心材料的力学性能和应用范围。因此，在课程内容的安排上，应以与机械工程有关的机械性能为主，给出常用工程高分子材料的基本力学性能指标及适用领域。

1.3授课过程重视学生的先修知识大多数高校的机械工程材料课程以金属材料为主线，在学习高分子材料之前，学生对金属材料已经有基本了解。高分子材料与金属材料之间存在较大差异，例如：高分子材料的聚集态结构以非晶结构为主，而金属材料则以晶体结构为主；许多高分子材料，特别是橡胶类的高分子材料具有金属材料所不具备的优良弹性等。学生先修知识的习惯思维在他们学习高分子材料时可能会引起冲突，因此在授课时必须对金属材料与高分子材料的差异予以考虑。采用与金属材料对比的方法学习高分子材料，有利于帮助学生澄清概念，更好地掌握高分子材料的知识。

1.4教学方式应具有高效性高分子材料课程涉及的概念繁多，容易混淆，对于机械类学生而言比较抽象，难以理解。在短短的4学时内，要想让学生尽可能多的掌握高分子材料的相关基本概念，必须摒弃照本宣科或一味讲授的教学方式。通过高效的教学方式，充分调动学生的积极性、主动性，引导学生思考，方能达到理想的教学效果。

1.5提供扩展知识的参考书由于高分子材料的性能、结构、制备工艺以及表征与金属材料和陶瓷材料完全不同，而且目前在机械工程材料中高分子材料部分比例很少。为解决这一矛盾，在章节后面列出了比较系统的高分子材料性能、内容、结构、制备工艺以及表征方面的书籍，以供学生参考。

2高分子材料教学改革

根据以上原则，我们在2013年度的授课过程中对高分子材料的讲授进行了调整，具体如下：(1)授课内容及学时安排：高分子材料的基本概念(高分子、单体、链节，0.5学时)，高分子材料的分类方法(按用途分类，按热行为分类，按反应类型分类，按主链结构分类，0.5学时)，高分子材料基本结构(简单介绍近程结构、远程结构、聚集态结构的概念，0.5学时)及物理状态(玻璃态、高弹态和粘流态，0.5学时)，典型工程塑料的力学性能和应用(1学时)，典型合成橡胶的力学性能和应用(1学时)。(2)重点讲授常用工程高分子材料(工程塑料、工程橡胶及工程纤维)的基本力学性能及典型工程高分子材料的适用领域。(3)授课过程中通过列表等方式将高分子材料的相关内容与金属材料进行对比，一方面避免概念混淆，另一方面突出高分子材料与金属材料的不同之处。(4)采用启发式教学模式，通过设问、模拟实验、举例、探究等方法引导学生思考；在多媒体课件中，采用丰富的图片、动画激发学生学习的积极性和主动性。

3结束语

通过机械工程材料课程中高分子材料的教学方案改革，学生对这种新型工程材料有了基本且更为全面的了解，他们深刻认识到，高分子材料是机械工程材料领域中不可忽视的分支。

高分子材料特性篇8

关键词：金属材料；材料成分；传统分析技术；新型分析技术；金属属性 文献标识码：A

中图分类号：TG115 文章编号：1009-2374（2015）13-0064-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.13.0331 分析金属材料成分的重要性

金属材料与国家的发展建设密不可分。金属材料凭借其广泛应用性这一特点在各行各业都出现供不应求的情况。对金属材料的成分进行分析，可以全面了解其金属特性、各种金属材料适合应用的行业和领域，使其充分发挥作用，避免浪费、节约成本，同时可以为日后更为新型的金属材料研制、开发奠定基础。

通过对金属材料成分进行分析，可以深入了解金属材料所表现出性能的原因和规律。因为金属材料各种不同成分的原子之间在晶体构造和结合键等方面存在差异，所以对其所表现出来的性能都各有不同。深入了解金属材料的组成成分，才能正确地对该种金属材料进行加工，在明确其组成成分的基础上，通过理论知识和生产实践找出最适合这种金属材料的加工方法。正确的金属加工方法不仅可以事半功倍，还可以充分保证金属材料的性能。在选择正确的金属加工方法后，还必须对加工出来的金属材料进行热处理。对金属材料的热处理不仅可以去除加工环节中出现的缺陷问题，更重要的是显著改善金属材料的性能。总之，正确分析出金属材料的成分，不仅可以充分发挥材料的性能，还可以降低生产成本，最大化经济利益。

2 传统金属材料成分分析方法

2.1 分光光度法

分光光度法是传统金属材料分析方法中最常见的一种方法，这种方法有完整的定律依据。通过定性、定量观察，计算被测物质在一定波长范围或特定波长处的发光强度或吸光度来确定金属材料的成分。实验中采用分光光度计，把波长分别不同的光均匀连续地照射到一种溶液中。这种溶液不是任何溶液都可以的，它在浓度上有一定的特殊性。通过观察不同波长被相应吸收的强度就可以定性得到金属材料的成分。

2.2 滴定分析法

滴定分析法是一种较为方便、快捷的分析金属材料成分的方法。这种分析金属材料成分的方法原理是通过向被测定溶液中添加已知精确浓度的标准溶液。直到被测物质和已知精确浓度溶液完全按照化学计量单位充分反应为止。待反应完全，记录下所消耗的已知浓度标准溶液体积，查出标准溶液的相关量就可以得出待测物质的含量。这种方法在目前仍可以准确、快速地分析出金属材料的成分。

2.3 原子光谱分析法

原子光谱分析法可以分为原子吸收光谱法和原子发射光谱法，是一种传统的分析金属材料成分的技术。原子吸收光谱法分析金属材料成分的原理是通过气态状态下基态原子的外层电子对可见光和紫外线的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量分析被测元素含量。这种测量方法特别适合对气态原子吸收光辐射，具有灵敏度高、抗干扰能力强、选择性强、分析范围广以及精密度高等优点。当然这种方法也有其缺陷，不能同时分析多种元素。令人不满意的方面还有对难熔元素测定时灵敏度不高，在测量一些复杂样品时的效果也不尽如人意。原子发射光谱法是利用光谱学分析金属材料成分的一种最为古老的方法。这种方法的原理是通过各元素离子或原子在电或热激发下具有发射出特殊电磁辐射的特性。这种方法是利用发射物来进行定性与定量的元素分析，其可以同时测定多种元素，以消耗较少的样品就可以达到测量目的，同时还可以较快地得到测定结果，一般检测整批样品时采用这种方法，但较差的精确度是其致命的缺点，并且只能检测金属材料成分，对于大多数非金属成分束手无策。

2.4 X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱法大多用来测定金属元素，也是一种比较传统的金属材料成分测定法。它的原理是：基态原子在没有被激发状态下会处于低能状态，而一旦被一定频率的辐射线激发就会变成高能状态，高能状态下会发射荧光，这种荧光的波长非常特殊，测定出这些X射线荧光谱线的波长就可以测定出样品的元素种类。测定出元素种类以后，把标准样品的谱线强度作为参照比较被测样品的谱线，即可以得出样品元素的确定、准确含量。X射线荧光光谱法确定金属材料成分的方法广泛应用在水质监测、环境科学、矿物、医学分析、生物制品等方面。

2.5 电分析法

电分析法也是一种传统的金属材料成分分析法。最初这种方法只是为了探究发生在金属电池中的化学反应，后来被用来测定金属材料成分。它所依据的原理是金属材料电性质和组成含量的关联性，但这种方法与其他分析金属材料成分的方法相比，因为实施的困难性、扰的高误差性而渐渐退出历史舞台。

3 新型金属材料成分分析方法

3.1 激光诱导等离子体光谱法

激光诱导等离子体光谱法分析金属材料成分不需要在复杂的设备上进行，对设备要求不高，因而投资不会很高。这种方法的优势是可以同时对多种元素进行测量，所以有较高的效率，多用这种方法测定不锈钢中的元素种类。使用范围较为狭窄是激光诱导等离子体光谱方法的唯一不足。

3.2 电感耦合等离子体质谱法

这种方法的发展要从20世纪70年代算起，其原理是分析材料中同位素和无机元素来达到分析出金属材料的成分。其具体过程是：电感耦合等离子体在高温状态下会发生电离。质谱仪优点非常显著，它可以达到快速、灵敏扫描的目的。运用一种接口技术将这两种特性巧妙地结合起来从而形成独特的分析技术。这种分析技术应用最广的是贵重、难熔、稀有的金属。电感耦合等离子体质谱法的优点是灵敏度高、操作简单、测定过程快速、准确度高；缺点是使用这种方法时成本会相当高，因此这种方法大多使用在较为特殊的金属中。

3.3 石墨炉原子吸收法

石墨炉原子吸收法也是一种新型的金属材料成分分析方法，它的原理是通过检测被特殊石墨所吸附原子的种类来确定金属材料成分。这种方法使用的原子化仪器是用特殊石墨材料制成的，并且对这些仪器的形状有特殊的要求，加工成类似杯子状或者管状以加大接触面积。测定过程中因为样品成分都进行了原子化，并且避免了原子浓度的稀释，所以这种测定方法具有很高的灵敏度，在其应用领域使用范围很广，尤其是对固体样品和少量样品的分析。

4 结语

综上所述，分析金属材料成分、了解其成分构成可以使金属的性能应用得到充分保障。如果想提高金属材料的性能，可以对其进行精确的成分分析，在确定该金属材料成分后，就可以选择正确的措施。本文主要探讨了金属材料成分分析的方法，从传统方法和新型方法两个方面着手，详细介绍了很多种金属材料成分分析的方法。在这些方法中，无处不体现科学技术的高度重要性。科学技术的应用在提高金属材料成分分析结果准确性的同时，还提高了其效率。与此同时，也应该清醒地认识到现有金属材料成分分析方法在效率和准确性上的不足，从这两方面着手不断探索新型技术手段进行金属材料分析。

参考文献

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