高分子材料的力学性能篇1

关键词：计算机；科学技术；材料；高分子；制备

中图分类号：TB383.1文献标识码：A文章编号：1674-7712（2014）04-0000-01

从概念上来看，计算机高分子复合材料则是属于将高聚物以及相应增强材料或者是填充材料有机组成的多相复合体，这种材料的基体是有机聚合物，在此基础上连续纤维是增强材料组成。高分子复合材料之所以可以属于理想载体，这主要是其所拥有的高模量特性与高强度纤维。拥有特别好粘结性能的基体材料可以牢固粘合纤维，还可以让纤维对剪切载荷与压缩承受。具备特别优良的复合在基体与纤维两者从而能够将这两者的优点充分显示，还让结构设计可以做到最佳状态实现。针对这样的情况，高分子复合材料是属于一类最广泛应用与最迅速发展的复合材料。

一、计算机高分子复合材料特性与结构

（一）特性。一是用于良好的耐疲劳性能。相对来说计算机高分子复合材料包含着基体与纤维界面可以对扩散裂纹进行有效的阻止，相当一部分金属材料疲劳强度极限是这种金属材料拉伸极限的三成至五成，那么聚酯复合材料或者是碳纤维相对来说则是这种材料拉伸极限的七成至八成范围之内；二是比模量与比强度都大。在计算机高分子复合材料当中，在玻璃纤维复合材料中往往不管是比模量还是比强度都会比较高，比强度聚合物材料当中的增强有机纤维、硼纤维、碳纤维是三倍至五倍的钛合金强度，而在进行比模量则是四倍以上的金属所具备的模量，那么所具备的性能在某一特定范围内在不同纤维排列进行变动；三是良好减震性。不仅计算机结构形状影响受力结构自震频率，自震频率和结构材料比模量平方根呈现正比例关系，这也就是指复合材料具备比较高的比模量，那么相应也会存在着比较高的自震频率。而且在这一过程当中，复合材料存在吸振能力在界面上，这样就可以对阻尼振动在所使用材料。从相关试验结果显示，停止振动轻合金梁必须九秒，同样大小的振动停止在碳纤维复合材料梁仅仅是2.5秒；四是可设计性的各向异性与性能。各向异性这是高分子复合材料的一个突出特点，那么性能可设计性预期存在相关性。按照不同工程结构使用条件与载荷分布，那么在对铺层设计与相应材料选取以便来对既定要求满足；五是统一性的结构和材料。在对高分子复合材料进行制造的过程当中，还应该做到对相应制件获取，也就是所谓的一次成型，一次成型同样可以使用在复杂形状结构的大型制件当中，往往从一般的工程塑料实现却比较困难；六是过载时拥有良好的安全性。往往存在着足够的增强纤维在符合材料当中，如果过载材料摈弃少量的纤维断裂的时候，那么则会将相应的载荷在尚未破坏的纤维当中实施迅速的重新分配，那么可以在短时间内整个构建并不会对相应承载能力失去。

（二）结构。往往聚合物这是计算机高分子复合材料的基体，那么精彩使用的则有酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、各种热塑性聚合物、环氧树脂。往往基体从一边意义上比较是属于单一性质的聚合物，那么其中聚合物是其中的主要成分，还应该将其他的辅助材料包含其中。在这些基体材料当中，相应的其他组成成分还有稀释剂、固化剂、催化剂、增韧剂等，这些辅助材料同样是属于高分子复合材料基体当中必不可少的组成成分。正是在高分子复合材料当中加入这些辅助材料，这样就可以将形式多样的使用性能提供给复合材料，将成本有效降低，将应用范围扩大，将工艺性进行改进。

对聚合物性质与结构的关系进行了解则是对聚合物结构实施研究的根本目的，这样就可以对聚合物材料能够正确的使用与选择，从而可以对聚合物极其复合材料的成型加工工艺条件更好掌握。将其性能进行有效改变，达到具备指定性能的聚合物合成与设计的目的。

那么在高分子复合材料当中，相应的结构性能主要包含着：将外界环境状态进行隔绝以便做到对内部物体实施相应的保护；对装置各个仪器、配件等这些附件的空间进行提供；结构当中可能承受的各种载荷，以便做到对使用寿命内的安全做到确保。

二、计算机高分子复合材料制备

从本质上来看，制备计算机高分子复合材料其主要就是设计配方。配方的设计绝对不属于经验性与简单组合各种原料，这是属于充分研究计算机高分子材料性能和结构关系背景下实施综合所获得的结果。如果相应的制品具备良好的效果，并不应该将其停留在设计配方的层面，还包含着成型设备选型与设计成型加工工艺，设计模具、设计制品外观、设计结构等。有鉴于此，那么对其进行更为严格的规定，这也就是指设计制品。相应的部分就是设计配方，要想获得比较好的制品，除开相应的配方设计比较好，还应该依赖于其他要素对其进行配合。

而针对制品所做的设计则是立足于科学判断与预测制品的使用性能、结构、形状等因素，从而对计算机高分子材料实施正确选用与充分把握。在设计制品的过程当中所把握的原则为经济、高效、实用，按照这样的思路，这也就是指计算机制品生产效率要高、实用性要强、成本要低、成型加工工艺要好，以便做到对人们需求的满足。而且在这一过程当中，还应该对能够进行选择的计算机高分子化合物多样性的品种、计算机制品应用领域特殊性等这些因素进行考虑。

根据相关文献资料显示，当前往往具备两种设备配方的方法：一是多因素的变量配方设计方法，从这种方法的适用范围来看，往往是只能一个因素影响材料制品性能的佩服。通常具体来看主要有斐波那契搜集法、平分法、逐步提高法、抛物线法、黄金分割法、分批实验法等；另外一个则是指多因素变量配方设计方法，这种方法则是指制品的性能受到两个或者是两个以上因素影响的佩服。具体来看，主要有回归分析法、正交设计法。

三、结束语

总而言之，在计算机高分子复合材料拥有各种各样的制备方法，如果选取的材料不同，那么相应的加工方法也并不相同，甚至在同一种材料当中也可以具备好几种方法，这样就必须按照实际情况来实施相应的选择与斟酌，在对生产成本降低的过程中，还应该做到对优质产品获得，这样就能够得到最佳的性价比。可是在研究过程还看到虽然高分子复合材料拥有比较好性能，更广应用范围，可是依然存在着部分缺点，这就应该在今后对其实施进一步改善研究。

参考文献：

[1]李侃社，王琪.导热高分子材料研究进展[J].功能材料，2002（02）.

高分子材料的力学性能篇2

关键词：高分子塑料；成型工艺；分析探讨；未来发展

中图分类号：TB32文献标识码：A

一、高分子塑料的概述

1高分子塑料定义

高分子塑料是指以高分子化合物为主要成分的所有材料。从物理概念来说，高分子化合物的分子量应该在1000以上。目前我们所使用的塑料，它就是一种合成的高分子化合物，一般把它称之为高分子或者巨分子，它是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的，并由合成树脂及填料、稳定剂、色料等添加剂组合而成的。而根据它的特点来说，它可以自由改变形体样式。

2高分子塑料的特性

单就高分子塑料的特性来说，除了它可以自由改变形体样式以外，它还具有一定的粘弹性，它在外力作用下会发生高弹性变形和粘性流动，其变形与时间有关。还具体低强度和高比强度。一般地高分子塑料强度很低，但是由于它的密度很低，所以比强度较高。

除此之外，还有一定的高耐磨性、高绝缘性、膨胀性、高化学稳定性、导热性低、热稳定性差等诸多特点。

3高分子塑料的分类

分析了高分子塑料定义、特性外，我们再来看它的分类。目前在我国现阶段我们把它分为七大类。具体如下：高分子胶粘剂、橡胶、塑料、高分子涂料、纤维、功能高分子材料和高分子基复合材料。下面笔者根据工作经验和体会分别对这七大类做一详细的说明介绍，仅供参考。

第一类是高分子胶粘剂。它是以合成天然高分子化合物为根本的一种胶粘材料。而在实际应用中我们又把它分为天然和合成胶粘剂，不完全统计应用较多的是合成胶粘剂。

第二类是橡胶。从物理概念来说，它的分子链间次价力小，分子链柔性好，一般地在外力作用下可产生较大的形变，不稳定，而在除去外力作用下，很快就能迅速恢复原状。

第三类是塑料。塑料在我们的生活生产中听到的比较多。一般来讲它是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要的成分，加入填料、增塑剂和其他添加剂组合而成。我们通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料。

第四类是高分子涂料。这个类型的主要是以聚合物为主，在生产中再添加溶剂和各种添加剂制得。一般把它分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料三中，在日常生活中很常见。

第五类是纤维。这个也是在平时听到最多的一种塑料，一般分为天然纤维和化学纤维两种。物理学分析我们得出纤维具有次价力大、形变能力小、模量高等特点，一般为结晶聚合物。

第六类是功能高分子材料。现在我们已经采用的是高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料等待。它具有物质、能量和信息的转换、磁性、传递和储存等特殊功能。

最后一种是高分子基复合材料。这种材料综合了原有材料的性能特点，在实际使用中我们根据需要进行材料的任意设计。

4高分子塑料的应用

如果说塑料的应用，我们大家都不陌生，在生活生产中都常见，而提到高分子塑料的应用，大部分人都比较陌生，而实际上，我们在生活中或多或少都听到见到过，只是加以高分子就难以理解了。经过多年的工作体会和实际工作操作，现笔者就高分子塑料的应用做一阐述。具体如下。

从军事尖端大方面来说，高分子塑料的应用已经涉及到军事及尖端技术上，无形中它促使了高分子合成和加工技术的发展，据不完全统计它已经成为一种独立的专门工程技术。

从高分子材料科学研究上来看，它是年轻而新兴的学科。我们的科学家主要集中于结构和组成与材料的性质、探索加工工艺，对各种环境因素对材料性能的影响，其主要目的是为了进一步开发新材料、新工艺等。目前，从一些材料上看高分子材料已经和金属材料等并驾齐驱，在国际上我们把它列为一级学科，这是很高的级别。

二、高分子塑料加工工艺

上文我们分析了高分子塑料的定义，特性，分类及应用，从大的方面我们有了一个感官的认识和了解，下面笔者再结合实际谈谈它的加工工艺。以便在实际中进一步总结应用。首先我们先来了解高分子塑料在加热中出现的物理和化学变化。先来看物理变化。

1高分子塑料的物理变化。一般地，高分子塑料在等温条件下会结晶，我们把它称为静态结晶。但实际在加工过程中，它大多数情况下结晶都不是等温的，笔者认为这些因素都会影响结晶过程。实践中我们得出，熔化温度与在该温度的停留时间会影响聚合物中可能残存的微小有序区域或晶核的数量。

另外，高分子塑料如果在纺丝、薄膜拉伸、挤出等成型加工过程中会受到高应力作用，这个时候它就会有加速结晶作用的倾向；如果在剪切或拉伸应力作用下，熔体中会生成长串的纤维状晶体，随应力或应变速率增大，它的晶体中伸直链含量增多，晶体熔点升高。

经过多年的实践，笔者得出这样一个结论：就是说高分子塑料的分子链结构与结晶过程有很大的关系。具体来说，如果分子量愈高，大分子及链段结晶的重排运动愈困难，高分子的结晶能力一般随分子量的增大而降低，这是成反比的，需要我们加以注意。

2高分子塑料的化学变化是指高分子塑料在高温和应力作用下，受到热和应力的作用它的大分子结构发生的一系列变化。这个变化中会发生轻微的降解物质，这个物质释放出来后会产生大量的有害物质。所以，我们在实际加工的过程中，要严格控制原材料指标，并使用合格的原材料，在配方中我们还要考虑使用抗氧剂、稳定剂等辅材料来增强高分子对降解的抵抗能力，确保生产安全。

3高分子塑料成型加工工艺

在明确了高分子塑料的物理和化学变化后，下面我们进一步阐述它的成型加工工艺。具体如下：

现阶段高分子塑料成型加工一般包括原料的配制和准备、成型及制品后加工等诸多过程。从它的加工工艺定义出发，一般地是通过温度的作用，让高分子塑料受热熔化，经过高分子塑料成型设备加工成具有一定结构形状的产品过程。笔者统计，现阶段有挤出成型工艺、挤出注射技术、压延成型、气体辅助注射技术等。

3.1挤出成型工艺。这个工艺原理采用的是利用螺杆旋转加压，将塑料生产物料用挤出机挤入机头，形成具备口模形态的型坯，完成冷却定型，塑化等基本工艺流程。这个技术对成型工艺发展的研究具有重要的现实意义。但需要加以注意的是，在实际的加工过程中，我们为了确保工艺流程质量，在生产物料制备、模具设计方面我们的工作人员应当严格监督控制，确保质量有所提升。

3.2挤出注射工艺。挤出注射工艺它的突出优点是可以更加灵活地调节复合物的配方，省去了造粒、包装等工序，可以降低设备费用和减少了生产时间。

3.3吹塑成型工艺。在这个工艺中，笔者仅仅拿出其中一个工艺来讨论——多层吹塑成型工艺。这个工艺可以用于要求反渗透性能良好的制备品加工中。在生产中它能够实现原料的不断更换。对于那些大型燃油箱容器的生产时的冷却工艺处理来说，这个时候就急需要减少模腔内压力。我们可以采取将熔料储存在挤出螺杆前端的熔槽中，在高速下挤出型坯，以最大限度减少型坯壁厚的变化，确保消除垂缩和挤出膨胀现象。

3.4注射成型工艺。笔者认为，该工艺是塑料加工生产中最为实用且最为普遍的一种工艺。在生产中可以配合设备自动化控制系统的运用情况下，实现高分子塑料生产工艺的价值。经过笔者的实践分析来看，这种工艺具有应用范畴广、生产效率较高以及工艺操作简单等很多的特性。在目前的生产中应用比较广泛，生产效率也很高。

三、高分子塑料成型加工工艺未来发展

随着目前科技的日益发展和实际的需求情况来看，高分子塑料成型加工工艺已取得了一定的成果。这主要体现在向高性能化方向发展。比如说用化学或物理的方法来控制发光倍率的发泡制品，具有分离机能和透析机能的离子膜。

再有就是向精密化发展。比如说，我们使用的超微指令的激光唱盘、计算机光盘等。最后是向优质化发展。我们可以采用与其他成型加工技术组合的加工方法，比如挤出压缩法等。还有就是以磁带为代表的记忆制品，像录像带，以及高绝缘等。

结语

本文对高分子塑料材料的定义、特性、分类及加工工艺，未来发展分别做了阐述，这让我们不难看出，高分子塑料材料在实际应用中不但取得了一定的成绩，而且还向高度集成化、精度控制自动化等特性方面快步发展。换句话说，高分子塑料材料是通过制造成各种制品来实现其使用价值的，我们从应用角度来讲，以对高分子材料赋予形状为主要目的成型加工技术有着重要的意义。

参考文献

[1]《高分子材料学与工程》征稿简则[J].高分子材料科学与工程，2010（04）.

[2]胡杰，袁新华，曹顺生.《高分子材料成型加工》课程教学中的几点思考[J].科技创新导报，2010（04）.

[3]陈捷.炸药、高分子材料及部件贮存性能与老化机理研究进展[A].中国工程物理研究院科技年报，2010.

高分子材料的力学性能篇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。

高分子材料的力学性能篇4

【关键词】新材料；市场前景

一、电子光电材料

信息领域的发展使人们需要处理的不仅是数据、文字、声音和图像，而是活动图像和高清晰的图像。在海量数据信息存储中，信息的存入和取出速率要求越来越高，半导体内存储器的数据存取时间从微秒降到纳秒级，而外部存储器的数据存取时间从毫秒级降到微秒级，要求存储介质的记录和擦除的时间响应要快。存储过程的物质变化主要依靠原子、离子和分子的自旋变迁、电子跃迁、光子感应，以及原子、离子和分子在它们最邻近位置的移动，要求在新存储材料研究上有新的突破。21世纪是“太元时代”，即电信时代，通信产业将从电子邮件、因特网等计算机通讯手段向智能通信网络发展，新的网络核心――光子、光网络的传播因子将直接是波长而不是分组，载有信息的光子直接进入网络。目前，集成电路技术可以把整个计算机系统架构在硅晶片上，经过光纤放大器（EDFA）和波分复用（WDM）等现代光纤通信技术，可以将整个计算机系统架构在石英光纤上，而主要原料则是砂子。微电子是技术导向性产业，通过缩小器件的特征尺寸，提高芯片的集成度、增加硅片面积来提高集成电路的性能和性价比。在微电子技术的发展过程中，材料科学技术起到决定性和作用，因为集成电路是制造在各相关体或薄膜材料上的，制造过程中也会涉及系列的材料问题。微电子技术将进入亚0.1um时代，在这样的器件尺度下，技术和物理的限制将会出现，对材料科学技术的发展提出了新要求。集成电路材料分为功能性材料、结构材料、工艺材料和辅助材料，还可能引入新的材料。显示技术从阴级射线管开始，已经发展到了可便携式和大屏幕的显示技术，航天技术的发展要求显示材料能克服策略加速的震动能力，并适应不同的温差和湿差等。目前显示技术主要有两种：发光显示与不发光显示。发光显示屏都涂有发光涂料，不发光的材料主要是液晶。低维结构材料指除三维体材料外的二维、一维和零维材料。一维量子材料指载流子仅在一个方向可以自由运动，而另两个方向则受约束。零维量子材料指载流子在三个方向受约束。集成电路芯片功能的实现要依靠引出信号，即依靠封装材料组成器件，封装是集成电路支撑、保护的必要条件，是其功能实现的组成部分，能够实现电源供给、信号互联、机械支撑、散热和环境保护功能。微电子封装涉及了除芯片外的所有半导体元器件领域。

二、生物医学材料

用生物材料制成人工器官取代受损器官是当前医学发展的趋势，过去的材料是人工合成材料，可能造成一系列的副作用，如生物不相容性和血不相容性，同时还会带来异体界面发生的炎性反应、位移和破裂，器官移植供体不足和排异药物的副作用也没有彻底解决。利用新生物医学材料可在体外用聚合物构建一个支架体内，使活细胞与支架进行结合，构成具有生物活性的人体组织器官。这些生物功能材料可以是永久性的，也可以是生物降解的，可以是天然合成材料也可以是杂化材料，但结合材料对细胞的反应情况，使其能实现活细胞在体内或体外相容。生物医学材料不是被“惰性”植入体，而是要引导细胞、组织及器官的修复和再生功能，主要的发展目标是：新型可降解材料；利用物理、化学和生物方法来改选原有材料。另一个与生物医学材料相关的是材料仿生的研究，包括模仿天然生物材料结构特征的结构仿生和模仿生物体中形成材料的过程仿生。目前，细胞工程、基因工程和微生物学向材料科学的渗透，使生物科学原理在材料科学领域得到了广泛应用。

三、复合材料与高分子材料

若想实现一种材料满足各种高水平的综合指标，从单一材料出发是非常困难的，复合材料是将金属、无机非金属、高分子材料组合起来的一种多相材料，其设计自由度很大，可以在组成成分选择、占比来满足设计要求，即复合材料效应。目前，复合材料与金属材料、高分子材料和无机非金属材料并列为四大材料。如在新能源方面，碳纤维和玻璃纤维已经应用于风力发电机的叶片、太阳能电池的轻质高强度支架、核电和潮汐发电的离心机转子等。复合材料使用寿命长也可以节约资源，如高强纤维增强混凝土可以扼制开裂，从而防止钢筋生锈；同时在设计高性能碳纤维或芳酰胺纤维增强聚合物代替钢筋克服了原来存在的问题。在基础建设的修复中，复合材料好是最经济的方法。特殊功能的高分子材料的质量取决于材料的选择和成型技术，高分子材料成型加工是一门交叉科学，主要研究材料特性，确定最佳的加工条件，制造最佳性能的产品。目前的主要研究方向是：研究在加工工程中材料结构的演变，通过反应性加工实现预期的材料结构，与辐照、力化学、电磁振荡等物理技术结合确定最佳加工方法等。合成纤维已经占居了纤维的主要市场，目前研究的方向是：开展高性能纤维和功能纤维，如PBO纤维、分离功能纤维、有机光导纤维等的研制。

四、其它新材料

电池将在解决经济增长、能源和环境难题中直到重要的作用，而材料是电流的基础。燃料电池和各种高能电池将在人类社会发展中起到重要的作用。目前发展方向是小型电池、长寿命电池和燃料电池，通过电池材料可以提高电池性能。薄膜是一种用途很广的材料，主要用于维护材料或零部件的结构完整性，如耐磨损、耐腐蚀性和耐高温性等，通常被称为是防护膜。另一个薄膜则要求应用其电、磁、声、光等功能，通常被称为是功能膜。生物材料上使用的薄膜通常被称为是生物医学膜，还有装饰膜和包装膜等。薄膜技术的发展主要包括薄膜材料开发、薄膜沉积工艺、薄膜材料结构与性能研究、薄膜应用技术等。薄膜技术发展的主要特点是：器件的微型化使薄膜的尺度不断减少。宏观状态的物质有三维空间，当物质在某个方向的度量尺寸是微观尺度，而其宏观而其它方向是宏观尺寸时，则会呈现二维性，其性能也会发生重大变化，这涉及物理和材料两个学科领域，可见，一维材料膜和二维材料膜构成了低维材料家族。功能陶瓷包括铁电、压电、介电、热释电、半导、导电、超导和磁性等功能各异的陶瓷材料，是电子信息、集成电路、移动通讯、计算机、自动控制、精密仪器、航空航天、汽车和能源等高技术领域的重要基础材料。信息功能陶瓷是新型无机非金属材料，用于表面组装技术，压电驱动器、超声马达，复相与复相功能陶瓷，软化学与功能陶瓷薄膜，半导体陶瓷与传感器，电子封装陶瓷基片等领域。水泥材料主要研究水泥熟料矿物的结构与特征，水泥生产过程的技术进步、水泥的水化与硬化、水泥硬化体的与工程性质等，水泥浆与集料的界面结构和混凝土的耐久性，以及低钙复合水泥的技术开发路线等。

参考文献：

[1]Fine,M,E.(1990)TheFirstThirtyYearsinTech.TheFarlyYears:aHistoryoftheTechnologicalInstituteatNorthWeaternUniversityform1939to1969(privatelypublishedbyNorthWeaternUniversity)P.121.

[2]国外优秀科技著作出版基金专项基金.走进材料科学[M].科学出版社,2001.

[3]潘金生,仝建民,田民波.材料科学基础[M].清华大学出版社,2001.

高分子材料的力学性能篇5

关键词：高分子材料；老化；老化原因；防老化措施

1高分子材料及老化现象

1.1高分子材料简述

高分子材料是指与人们生活息息相关的各种常见的材料，如塑料，橡胶，涂料，薄膜，纤维等。高分子材料被广泛应用于汽车工业，航空，建筑，军事建设等多种行业，为我国国民经济的发展做出了很大的贡献，同时也提高了人们的生活水平。但是高分子材料经常容易在强光，热辐射，水浸泡等因素作用下发生降解，失去其利用价值。

1.2高分子材料老化

高分子材料的老化由于其特性，使用条件的不同，发生老化的现象和表现出的现象也有很大不同。有的会变脆，变色，透明度下降等，也有的会出现弹性下降，变软，变粘等。归纳为如下几个方面：①外观变化：高分子材料在外观上的老化现象主要有：出现污渍，裂缝，斑点，银纹，粉化，发粘，收缩，或光学颜色改变；②物理性能改变：高分子性能在物理性能上老化的现象为：流变形能，溶胀性，溶解性变差，同时耐热性，透水性，透气性，耐寒性等也发生变化；③力学性能改变：力学性能的改变主要包括弯曲强度，剪切强度，拉伸强度，冲击强度等力学性能下降。同时，材料的应力松弛，相对伸长率等性能也会发生相应改变；④电性能改变：电性能的改变包括介电常数，表面电阻，体积电阻，电击穿强度等电化学性能的改变。

2引发高分子材料老化的原因

2.1内在因素

2.1.1材料的立体归整性

分子键排列规整的区域成为结晶区，不规整的区域成为非结晶区。这两种区域的分子排布差异很大，一般材料的老化发生在非结晶区，并逐步往结晶区蔓延。因此高分子材料的立体规整性对材料的老化会产生一定的影响。

2.1.2材料的分子量及其分布

材料的分子量和其分布直接影响了材料的老化性能。分子量分布的宽度影响了端基的数量，而端基的数量有决定了材料老化的难易程度。

2.1.3材料的化学结构

材料的链结构和聚集态结构直接影响了材料的性能。维持高分子材料聚集态的各分子间力中存在着很多弱键力，弱键很容易断裂产生自由基，这种自由基反应产生的物质会使高分子材料极速的发生老化。

2.1.4材料中的杂质

高分子材料的加工合成过程有时会引入一些杂质，或者残留一些化学助剂，这些都能引发高分子材料的老化。

2.2外在因素

①氧气：由于氧气的渗透作用，会与高分子聚合物上的弱键发生反应，引起主链结构的变化，从而引发材料的老化；②温度：温度的高低直接影响了高分子的性能和分子的断链速率。材料的温度越高，链运动速率越快，吸收的能量越多。当吸收的能量高于化学键的解离能时，链就会发生降解导致集团的脱落，使材料老化加剧。而当温度降低到一定程度，会阻碍链的运动速率，使高分子材料变得更硬，更脆；③湿度：水分子对材料的老化也有一定的影响。由于水分子的渗透性极强，会逐渐的渗透入分子间使材料发生溶胀，从而改变了分子间作用力。因此破坏了材料的聚集态，发生了老化现象；④光照：当高分子材料吸收的光能高于分子链断键的解离能时，会使分子链发生破坏，同时材料的结构也被迫发生改变，从而使材料的性能发生了改变，引起老化反应；⑤生物老化：在高分子材料的加工合成过程中，会使用一些助剂，助剂的使用同时也会引发霉菌的产生。霉菌微生物的生长代谢产生的分解霉和毒素不仅促使材料的被迫降解和老化，还会使接触者接触后感染到一系列疾病。

3高分子材料的放老化措施

3.1高分子材料的热老化预防措施

热老化预防措施主要通过改变材料的物理性质如温度。增塑剂是一种应用范围广泛的降低玻璃化温度的措施，可以使高分子材料在低温下保持原状态不发生老化。它包括分子增塑和结构增塑两种形式。分子增塑是指增塑剂在分子水平上与高分子混溶，从而降低了高分子链间的相互作用力，增强了材料的柔顺性。

3.2高分子材料的氧老化预防措施

在高分子材料的加工过程中，加入抗氧化物及含硫，磷有机化合物等，能够与过氧自由基发生反应，从而降低或终止老化反应进程。抗氧化剂包括两种类型，即自由基分解型和自由基受体型。这两种自由基抗氧剂协同作用，共同降低材料的老化速度。

3.3高分子材料的生物老化预防措施

霉菌是加快高分子材料老化的主要威胁。它能够在极短的时间内使高分子材料发生老化。

4结语

高分子材料的结构是及其复杂的，其功能众多。但其存在的老化问题也是亟待人们去解决的。上文已分析，引起高分子材料老化的因素有很多，其内部因素和外部因素共同作用引起高分子材料的结构改变，从而发生一系列的老化问题。在今后的研究中，必须要加大防老化的措施研究，才能从根本上解决高分子的缺陷。

参考文献：

高分子材料的力学性能篇6

关键词：材料力学；国内外；新材料

材料力学，也就是研究构成工程器件物质内部受力情况的一门学科。其研究特点是将宏观的问题放到微观世界去解决，从而搭建解决材料变形、扭转等一系列问题。首先，力学知识最先起源于人类对自然现象的观察和生产劳动过程中的经验积累。而材料力学的起源如果要追溯则应追溯到古代房屋建筑上去。在古中国的宫殿建筑中，由于那是皇权的象征，所以材料的选用在符合审美的需求的基础上最重要的是要使材料在预定年限内不会出现断裂。只是很可惜，在古中国没有形成一套完整的系统。而在西方世界的意大利，意大利科学家为了解决建筑船舶和水闸所需要的梁的尺寸问题，进行了一系列实验，并于1638年提出梁的强度计算公式。但是受到材料力学的发展限制，他所得到的答案并不完全正确。后来英国科学家胡克发表了重要的胡克定律，这才奠定了材料力学的基础。自从18世纪起，材料力学才开始沿着科学的方向发展。

一、材料力学在国内外的发展

新材料是指新出现或正在发展中的、具有传统材料所不具有的优异性能的材料。它主要包括电子信息、光电、超导材料；生物功能材料；能源材料和生态环境材料；高性能陶瓷材料及新型工程塑料；粉体、纳米、微孔材料和高纯金属及高纯材料；表面技术与涂层和薄膜材料；复合材料；智能材料；新结构功能助剂材料、优异性能的新型结构材料等。新材料产业包括新材料及其相关产品和技术装备。与传统材料相比，新材料产业技术高度密集、更新换代快、研究与开发投入高、保密性强、产品的附加值高、生产与市场具有强烈的国际性、产品的质量与特定性能在市场中具有决定作用。新材料的应用范围非常广泛，发展前景十分广阔，其研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。

二、在国内外的发展

综观全世界，新材料产业已经渗透到国民经济、国防建设和社会生活的各个领域，支撑着一大批高新技术产业的发展，对国民经济的发展具有举足轻重的作用，成为各个国家抢占未来经济发展制高点的重要领域。主要发达国家都十分重视新材料产业投入和发展。

1.美国政府在1991至1995年的《国家关键技术报告》中就将材料科学与技术列为重要的研究领域。自1996年以后，该计划的制定方式有所变化，由DARPA（国防高级研究计划局）提出年度修改方案交国会审议，近年有关材料的立项列入到《国防领域的研究、开发、实验及评估计划》中的61101E子项（国防研究科学，该子项包括信息科学、电子科学和材料科学三大领域）和62712E（材料与电子技术，该子项包括材料加工技术、微电子器件技术、低温电子器件技术和军用医疗与损伤技术四个领域）中，主要预算合计为15亿美元左右。在新材料的单项方面，美国2000年制定的国家纳米技术计划被列为第一优先科技发展计划。

2.德国自1994年就启动了跨世纪部级新材料研究计划，实施周期为1994―2003年。该计划目标是通过产品创新和技术创新，在新材料制造装备、加工和应用三个方面确保德国的国际领先地位；进入21世纪后，德国在9大重点发展领域均将新材料列为首位，通过开发新材料以确保资源和环境；德国还将纳米技术列为科研创新的战略领域。3、日本一直十分重视材料技术的发展，把开发新材料列为国家高新技术的第二大目标，认为新材料技术是推动21世纪创新和社会繁荣的主导力量。在日本新的5年“科学技术基本计划”，重点发展的材料技术包括：分析和控制微粒、分子、原子、电子等微观结构技术；高纯化和功能组合技术；功能性结构材料技术；使材料具有特殊功能的表面处理技术；应用计算机设计和制造材料的技术等。

二、新材料的应用和成就

1.促进了一批新材料产业的形成和发展，初步形成了完整的新材料体系一是在电子信息材料领域形成了直径200毫米（8英寸）硅单晶抛光片、纯镓和高纯镓、水平砷化镓晶片等半导体材料产业，以及新型超长余辉发光材料和制品、氮化镓基高度发光材料与发光器件、彩色终端显示用荧光粉、纳米级掺稀土基因――氧化硅玻璃复合光放大功能材料、偏光片彩色感光材料等显示发光材料产业；二是在电池和电池材料方面形成了包括锂离子电池、方型锂离子电池、锂离子电池极板材料、锂离子电池用六氟磷酸锂、镍氢动力电池正极新材料、动力电池储能材料等在内的完整产业链；三是在稀土永磁材料的研究开发与应用上，发明了在国际上处于领先水平的钕铁氮新型永磁材料；四是在稀土提取及相关产品方面形成了我国的特色产业，如高纯稀土金属铈、钍、高纯氧化铕、重稀土金属、稀土复合氧化物燃烧催化剂等；五是在新型高分子材料方面形成了改性MC尼龙管材和管件、特种工程塑料聚醚酮树脂、光盘级聚碳酸酯、特性氨纶纤维、高分子功能材料热缩细管与母排保护套管等产品系列。