第一篇：材料與人類文明、論文

材料與人類文明論文

航空航天中的合金材料

姓名：徐宗真 指導教師：楊森 學號：2111704021 年級：2011級 專業(yè)：飛行器設計與工程

2012-05-23

航空航天中的合金材料

目錄

緒論·······························································3 摘要·······························································3

一、鋁合金

1.1簡介··············································4 1.2合金化············································4

二、鈦合金

2.1簡介··············································4 2.2分類及特征········································4

三、鎂合金

3.1簡介··············································5 3.2合金化············································5

四、發(fā)展前景

4.1前景展望···········································5 參考文獻··················································7

航空航天中的合金材料

航空航天中的合金材料

緒論：

航空航天材料包括金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和先進復合材料四大類，按其使用功能又可分為結構材料和功能材料兩大類。航空航天材料既是研制生產航空航天產品的物質保障，又是推動航空航天產品更新?lián)Q代的技術基礎。由于航空航天產品受其使用環(huán)境和條件的制約，對材料也提出了更為嚴格的要求。對結構材料，就要求其要有質量輕、強度高、耐高溫、耐腐蝕的特性。除結構材料外，功能材料也在航空航天器中發(fā)揮著重要的作用。

摘要

隨著人類探索太空步伐的加快，對航天飛行器的要求越來越高。航天飛行器在超高溫、超低溫、高真空、高應力、強腐蝕等極端條件下工作，除了依靠優(yōu)化的結構設計之外，還有賴于材料所具有的優(yōu)異特性和功能。對航天材料而言，輕質高強、耐高溫、耐低溫和耐腐蝕是航天產品選材的主要標準。

輕合金和超高強度鋼都是航空航天飛行器的主要結構材料。輕合金和超高強度鋼的主要特點都是比強度高，綜合性能好。因此，特別適合于制造航空航天飛行器。

關鍵詞：航空航天；鋁合金；鈦合金；鎂合金

一、鋁合金

鋁合金密度小、延性好、耐腐蝕、易加工、價格便宜。因此，幾乎從三十年代開始，人們就企圖用鋁合金制造飛機。近年，其他樹脂基復合材料在飛機機體和運載火箭箭體結構的應用日益增多，但是鋁合金至今仍是飛機機體和運載火箭箭體結構的主要結構材料。

航空航天中的合金材料

1.1 簡介：

鋁合金一般按其生產和加工方法分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。航空航天器主要應用變形鋁合金的各種半成品加工成各種零部件，或用鑄造鋁合金直接生產零部件。

1.2 合金化：

純鋁的強度很低，不適合作為結構材料使用。作為結構材料使用的鋁合金都必須通過合金化或其他手段來提高其強度。

很多元素都能與鋁形成合金。

在航空航天工業(yè)中使用的主要是可以熱處理強化的鋁合金。

鋁合金的熱處理是控制性能的重要手段。同一成分的合金，通過不同的熱處理，可以得到相差很大的性能。

除了為強化合金而加入的元素外，鋁合金中還加入一些起其他作用的元素。一些過渡元素（Cr、Mn、Ti、Zr等）在鋁中的固溶度很小，沒有多少強化作用。但它們與鋁形成一些金屬間化合物，它們對控制鋁合金的晶粒結構有重要的作用。因此，工業(yè)鋁合金中通常加入一些過渡族元素。

二、鈦合金

2.1 簡介：

鈦合金是航空航天器的關鍵結構材料。鈦合金的密度小、強度高、耐腐蝕性好、熱強性高，在航空、航天工業(yè)中得到越來越多的應用，特別是用于飛機機體和發(fā)動機中要求強度高及熱強性好的部位。

2.2 分類及特征：

鈦合金一般分為三大類：α型合金、β型合金、α+β型合金。

一般來說，α型合金熱強性好、可焊，但熱加工困難。β型合金室溫強度高，成型容易，可熱處理。而α+β型合金介于兩者之間，可以通過熱加工和熱處理較大范圍的調整其顯微結構和性能。

隨著我國航天技術發(fā)展，粉末鈦合金和鑄造鈦合金獲得了廣泛的應用。航天飛行器速度提高，以及對構件輕質化、低成本和高可靠性的苛刻要求給粉末鈦合

航空航天中的合金材料

金和鑄造鈦合金的應用發(fā)展帶來了機遇。粉末鈦合金與鑄造鈦合金相比較，其內部組織細小均勻，不存在成分偏析，性能優(yōu)于鑄造鈦合金。高性能粉末鈦合金目前已在國外先進的航空航天關鍵部件上得到應用，在國內的相關研究也取得了較好的進展。

三、鎂合金

3.1 簡介：

鎂合金的密度比鋁合金和鈦合金的密度低得多。鎂合金曾在航空航天和其他工業(yè)部門中有較多的應用。但是由于其耐腐蝕性差和一些其他問題，后來在航空航天上的應用大大的減少了。近年來，由于合金生產技術和性能的改進，鎂合金在航空航天和其他領域上的應用有上升趨勢。

3.2 合金化：

鎂合金主要采用固溶強化。與鎂形成固溶體的合金元素很多，主要有Al、Zn、Li、Ce、Zr、Th、Ag等。Mg-Al-Zn系和Mg-Zn-Zr系是最常見的合金系。Mg-Zn-Zr系中常加入少量Mn來改善其抗蝕性。Zr對鎂合金有強烈的細化晶粒作用。有些鎂合金有沉淀強化效應，但其作用比在鋁合金中要少得多，而且鎂合金中的沉淀過程十分復雜。

鎂合金具有良好的鑄造性能，鑄造鎂合金應用十分廣泛。鎂的晶體結構是六方結構，其變形性能不是很好，比立方結構的金屬差。

鎂合金變形性能不是很好，特別是在低溫條件下。當溫度高于250℃時，變形就容易多了。因此通常通過熱加工生產變形鎂合金產品。一般在300~500℃溫度范圍內進行軋制、擠壓和鍛造。

四、發(fā)展前景

由于太空飛行器的相對載荷較小，因此減輕材料的比重，尋找質優(yōu)量輕的新材料成為科學家們研究的熱點。在這一點上鈦合金已占據(jù)優(yōu)勢。

我國航天飛行器上應用的鈦及鈦合金未來的發(fā)展方向是：

1、高性能化，即研制具有良好的強度和塑性相配合的高強韌鈦合金和耐溫性能更優(yōu)異的鈦合金;

2、低成本化，即發(fā)展不含或少含貴重金屬元素的鈦合金和易加工成形、易切

航空航天中的合金材料

削加工的鈦合金等;

3、高加工率，即發(fā)展粉末冶金、超塑成形-擴散連接(SPF-DB)、精密鑄造等技術。[摘自中國鈦合金發(fā)展報告] 我國鎂資源儲量世界第一，是世界上最多大的鎂生產國和出口國。但我國鎂合金應用開發(fā)嚴重滯后，80%以上作為初級原料低價出口。我國發(fā)展鎂合金工業(yè)正面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，加快高性能鎂合金的研究、應用與產品制備高技術的開發(fā)，使我國我國在這一領域搶占制高點。

不僅如此，被譽為“21世紀的綠色工程材料”的鎂合金材料，將在汽車、計算機、通信器材及消費類電子產品、航空航天、國防軍工等領域具有越來越重要的應用價值。

航空航天中的合金材料

參考文獻

[1]李成功.航空航天材料.北京：國防工業(yè)出版社，2002 [2]陳振華（譯）.鈦與鈦合金.北京：化學工業(yè)出版社，2005 [3]丁文江.鎂合金科學與技術.北京：科學出版社，2007

第二篇：材料與人類文明論文

西安交通大學

材料與人類文明論文

納米材料及其發(fā)展前景

2014.05.16

納米材料及其發(fā)展前景 摘要

納米技術的發(fā)展和納米材料的出現(xiàn)標志著人類認識自然達到了一個新的層次，人類的科學技術進入了一個嶄新的時代——納米科技時代。納米技術在人類社會發(fā)展中日益顯示的重要作用，對社會生產、生活都將產生深刻的影響。納米技術的研究和廣泛的應用，亦促進了人類認識領域的革命性飛躍。然而，納米技術的發(fā)展也正如其他科技一樣，必然同樣受到人性的規(guī)約，這樣才能保證現(xiàn)代科學技術發(fā)展的正確方向，才能為人類文明的進步服務。前言

材料是人類賴以生存和發(fā)展的基礎。一種新材料的誕生，可以引起人類文化和生活的巨大變化。近年出現(xiàn)的納米材料，是納米技術和材料科學的產物。

基本概念

1990年在美國巴爾的摩召開的第一屆納米科技會議上統(tǒng)一了概念，正式提出納米材料學、納米生物學、納米電子學和納米機械學的概念。納米材料是指那些由尺寸小于100nm(0.1-100nm)的超精細顆粒構成的材料的總稱。基本特性

納米材料具有了一些區(qū)別于相同化學元素形成的其他物質材料特殊的物理或是化學特性例如：其力學特性、電學特性、磁學特性、熱學特性等納米技術就是利用納米材料的奇妙性能，制造具有特定功能的零部件和產品的技術。如今，納米技術已向我們走來，并將得到廣泛應用。

1、力學性質：高韌、高硬、高強是結構材料開發(fā)應用的經典主題。具有納米結構的材料強度與粒徑成反比。納米材料的位錯密度很低，位錯滑移和增殖符合Frank-Reed模型。

2、熱學性質：納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變弱的結果。

3、電學性質：由于晶界面上原子體積分數(shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導金屬——絕緣體轉變（SIMIT）。利用納米粒子的隧道量子效應和庫侖堵塞效應制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點。

4、磁學性質：納米多層膜系統(tǒng)的巨磁電阻效應高達50%，可以用于信息存儲的磁電阻讀出磁頭，具有相當高的靈敏度和低噪音。同時納米巨磁電阻材料的磁電阻與外磁場間存在近似線性的關系，所以也可以用作新型的磁傳感材料。

納米材料的主要應用

1）納米陶瓷——新型的組織工程材料。

納米陶瓷在人工骨、人工關節(jié)、人工牙齒及牙種植體、耳聽骨修復體等人工器官制造及臨床應用領域有廣闊的應用前景。

2）納米材料用于細胞分離和染色。

利用納米微粒進行細胞分離技術很可能在腫瘤早期從血液中檢查出癌

細胞，實現(xiàn)癌癥的早期診斷和治療。

3）納米材料可實現(xiàn)可控、靶向、緩釋性給藥。

伊利諾伊大學的Tajel Desai用可植入納米技術發(fā)明了一種可以根據(jù)體內血糖水平分泌胰島素的納米植入物，將其植入糖尿病患者體內，可免除注射胰島素的麻煩。

4）納米材料成為新型抗菌材料。

目前已研制出納米創(chuàng)口貼、納米抗菌潰瘍貼，具有護創(chuàng)作用，還能激活細胞，修復病變組織，加速傷口恢復，此外，還開發(fā)出具有抗菌功能的多種紡織品及廣譜抗菌的新型醫(yī)用棉。

5）納米材料制造的醫(yī)用超微型機器人。

未來的納米機器人進入機體后可隨血液流經全身，并借助其靈敏的傳感器件和智能電腦系統(tǒng)對整個機體進行全天候實時監(jiān)測，并能根據(jù)監(jiān)測結果進行適時的改造和維護。

6）納米技術將推動航空航天事業(yè)的發(fā)展。

納米技術將使科學家和工程師設計并制造出用于飛機、火箭、空間站等的輕質、高強度、熱穩(wěn)定的材料，它們在航空航天領域的應用前景極為廣闊。

7）納米技術在能源和環(huán)境領域大顯身手。

碳納米管作為新型的貯氫材料、電化學貯能材料在移動通訊、信息技術、電動汽車、航空航天和國防科技等方面具有極其重要和廣闊的應用前景。在環(huán)境保護方面，可以制造出具有高靈敏度、高選擇、高穩(wěn)定性和高重復性的應用于氣體、化學和生物化學領域的納米傳感器，可以監(jiān)視和檢測環(huán)境。

納米材料的發(fā)展前景展望

經過幾十年對納米技術的研究探索，現(xiàn)在科學家已經能夠在實驗室操縱單個原子，納米技術有了飛躍式的發(fā)展。納米技術的應用研究正在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤4大領域高速發(fā)展?？梢灶A測：不久的將來納米金屬氧化物半導體場效應管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復合物、納米光子晶體將應運而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學組裝計算機將投入應用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機器人、集成生物化學傳感器等將被研究制造出來。

納米技術目前從整體上看雖然仍然處于實驗研究和小規(guī)模生產階段，但從歷史的角度看：上世紀70年代重視微米 科技的國家如今都已成為發(fā)達國家。當今重視發(fā)展納米技術的國家很可能在21世紀成為先進國家。納米技術對我們既是嚴峻的挑戰(zhàn)，又是難得的機遇。必須加倍重視納米技術和納米基礎理論的研究，通過納米材料科學技術對傳統(tǒng)產品的改性，增加其高科技含量以及發(fā)展納米結構的新型產品，目前已出現(xiàn)可喜的苗頭，具備了形成21世紀經濟新增長點的基礎。納米材料將成為材料科學領域一個大放異彩的明星展現(xiàn)在新材料、能源、信息等各個領域，發(fā)揮舉足輕重的作用。隨著其制備和改性技術的不斷發(fā)展，納米材料在精細化工和醫(yī)藥生產等諸多領域會得到日益廣泛的應用，為我國在21世紀實現(xiàn)經濟騰飛奠定堅實的基礎。整個人類社會將因納米技術的發(fā)展和商業(yè)化而產生根本性的變革。

第三篇：材料與人類文明期末論文

材料與人類文明期末論文

作者：黃培原

班級：醫(yī)電12 學號：2111201037

說明：敬愛的汪老師，您好！我的這篇電子版和我交的手寫的那篇內容并不一樣，是因為我一直對論文的要求沒有太明確，而后面有沒有機會問您，就記得您說要看文獻，我的那篇手寫的是在看了幾篇關于吸附材料的論文后將幾篇的內容綜合了一下而做的一個關于復合型材料吸收二氧化碳的想法，而在問了楊生春老師后我對論文的要求更清楚了，覺得我手寫的那篇論文不是太符合要求，于是我又寫下這篇，希望您不要見怪。

論文題目：功能材料讓世界更簡單

老師就給我們介紹到，材料有結構材料和功能材料，并且就現(xiàn)在來看，功能材料的研究很熱門，很前沿。在上完整個課程后，也可以說是在聽完老師們的報告性講座后，我有一個粗略的感覺：功能材料讓世界更簡單了。

雖然從總體上看，功能材料無論是從產量和需求量上看都比結構材料要小，但是稍加分析就可以發(fā)現(xiàn)，功能材料在生活中扮演著重要的作用。并且由于功能材料的應用越來越多，世界也因此越來越簡單。

納米功能材料

納米功能材料由于將材料做到了納米級別，所以材料的某些性質極大地改變了，而這其中的某些特性給我們生活帶來了方便。

因為我是生命學院的，所以老師在講納米材料的在人體上的應用極大地吸引了我，特別是對納米粒子用作藥物載體感興趣。磁性納米顆粒作為藥物載體，在外磁場的引導下集中于病患部位，進行定位病變治療，利于提高藥效，減少副作用。如采用金納米顆粒制成金溶液，接上抗原或抗體，就能進行免疫學的間接凝聚實驗，用于快速診斷。這里就極大地方便了醫(yī)療方面，以前都說是藥三分毒，所以每一種藥都有不同的副作用，而這種功能材料使用可以讓這種副作用大大的減小而且對于患者來說會得到最大的安危。

同時我也是一個電腦迷所以老師在提到巨磁電阻效應的讀出磁頭能大大提高磁盤的性能是我又被震撼了，隨著3D的發(fā)展和人們對高清的需求增大，我們對硬盤的需求越來越大，要是沒有這種巨磁電阻效應，可以想象一下我們得扛著多大一個筆記本呀。

納米氧化鋅對紫外線的吸收更是為很多美眉帶來了福音，有了氧化鋅作為添加劑的防曬霜很大程度上減少了陽光對皮膚的損傷，使我們的活動時間和活動范圍上都有了方便，而后面老師提到的將這種納米材料與紡織工業(yè)結合做出來的面料將是更大的福利。

納米銀的防臭，抑制細菌的功能更是讓我們的生活極大的改善了，用添加了納米銀的面料做的衣服不光是裝飾品同時更是一種保健品。

生物材料

人們常說21世界是生命科學的世界，而生物材料則是生命與材料最完美的結合了。在講課中老師一再強調了凝膠這種材料，其與生物體的高隊相容性使其在生命科學領域大有作為。在生物凝膠上培養(yǎng)細胞能將細胞培養(yǎng)成為我們希望的形狀，這樣就能將皮膚等組織培養(yǎng)出來，即人造皮膚。

而生物大分子材料更是，使用于人體植入產品的高分子合成材料包括聚酰胺、環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡膠和硅凝膠等。應用場合涉及組織粘合、手術縫線、眼科材料(人工玻璃體、人工角膜和人工晶狀體等)、軟組織植入物(人工心臟、人工腎、人工肝等)人工管形器(人工器官、食道)等。可以看見，老話說身體發(fā)膚受之父母，不敢損傷，現(xiàn)在看來，將人類的很多器官用生物材料來打造已經是事實，雖然我也怕有一天人再也不能稱為人，甚至都不再是動物，但是我們不得不承認，生物材料的發(fā)展給人類帶來了很大的方便。

汽車材料

雖然汽車材料是沒辦法與前兩種材料并列的，但說到功能材料是世界更加簡單，關于功能材料的話題實在是太有的說了，所以我姑且將他們并列。

先說汽車玻璃，由于玻璃的特殊設計，使得汽車玻璃有了好多特性。變色，由于汽車玻璃能根據(jù)車外的亮度來調節(jié)玻璃的透光性，使得我們再也不用擔心陽光的直射，這也為控制車內溫度提供了方便，實際上這再古代就實現(xiàn)了，古代使用了簾子來遮擋陽光，但是不用多說有了這種變色玻璃，生活更加方便。

然后說一下汽車的尾氣處理由于添加了尾氣處理系統(tǒng)，使得汽車對環(huán)境的影響減小了好多。并且配合在車身重量，發(fā)動機的性能方面的改進，現(xiàn)在的汽車可以說真的是一個為人類帶來方便而不是罪惡。

而且由于好多功能材料在汽車上的應用，使得汽車在空氣處理，安全性能，舒適程度上都有了很大的提升。

信息材料

開始覺得結構材料的發(fā)展為信息帶來了很大的進步，現(xiàn)在想來，由于功能材料的應用，在信息上為我們帶來了很多的好處。

就拿與我們最相關的信息終端——手機來說。最近只能機成為了熱門，而智能機之所以智能，離不開功能材料。智能手機之所以只能很大程度上是因為各種傳感器的利用，有，光線傳感器，距離傳感器，磁場傳感器，溫度傳感器等。而這些傳感器的制作就離不開各種功能材料，比如光電材料，磁電材料等。而在手機內部，也因為各宗功能材料的應用使得現(xiàn)在的手機越做越小，卻越來越強大。

說完手機，電腦又何嘗不是，觸摸板，顯示屏，磁盤，每一個器件的革新都與功能材料的運用有著莫大的關系。

而且在信息的傳播途徑上，功能材料也是大有作用。

結語：

這種講座似的課程不能將種類繁多的材料都講清楚，即使將清楚我們也聽明白，所以以上的看法有點不是很客觀。但是在這個月的學習中收獲還是不少的，涉獵了好多以前沒有去了解的方面，尤其是在開始將的材料與人類文明關系的課中讓我長了好多見識，認識到材料的發(fā)展促進了人類文明的進步，而中途在講材料的測量時，讓我明白一個道理：想要探究清楚一個東西，你的目光一定要比它更小一個層次。而將汽車材料那堂課讓我成為了一個弱弱的汽車謎。最后一節(jié)課楊生春老師苦口婆心而富有深意的教導將使我受益終身。

參考文章

材料與人類文明老師們的課將。HTTP//afm.xjtu.edu.cn

醫(yī)電12 黃培原

學號：2111201037

第四篇：材料與人類文明期末論文

材料與人類文明期末論文

納米二氧化硅及其發(fā)展前景

納米二氧化硅及其發(fā)展前景

【摘要】納米二氧化硅是極其重要的高科技超微細無機新材料之一，由于自身的優(yōu)異特性，納米二氧化硅可被廣泛應用于各個領域，具有廣闊的應用前景和巨大的商業(yè)價值。這篇論文介紹納米二氧化硅的性質、制備及其應用范圍，并分析其發(fā)展前景及商業(yè)價值。

【關鍵詞】納米二氧化硅；介紹；稻殼制備納米二氧化硅；發(fā)展前景；商業(yè)價值

經過這段時間對“材料與人類文明”這門課程的學習，我學到了很多關于材料學科的知識，了解到許多與人類生活息息相關的材料學常識，稍稍領略到些許材料學科的風景與魅力，并為此著迷著。作為一名學習會計的學生，或許我以后從事的工作與材料科學聯(lián)系不大，但這并不影響我對這一學科的興趣與關注。在這段時間的學習中，我接觸了很多種類的材料。其中納米材料的講解尤其使我記憶深刻，因此，我在課后查閱了很多有關納米材料的資料，最終被一篇“我國稻殼制備納米二氧化硅獲國際金獎”的相關報道吸引了眼球，于是我決定仔細了解納米二氧化硅并將其成果展現(xiàn)于這篇結課論文中。

1.納米二氧化硅的性質[1]~[3]

納米二氧化硅，呈三維網(wǎng)狀結構，表面存在大量的不飽和殘鍵和不同狀態(tài)的羥基，這使得納米二氧化硅表面能高，處于熱力學非穩(wěn)定狀態(tài)，俗稱為“超微細白炭黑”。

納米二氧化硅是納米材料中的重要一員，為無定型白色粉末，是一種無毒、無味、無污染的非金屬材料。微結構呈絮狀和網(wǎng)狀的準顆粒結構，為球形。這種特殊結構使它具有獨特的性質：

納米二氧化硅對波長490 nm以內的紫外線反射率高達70%～80%，將其添加在高分子材料中，可以達到抗紫外線老化和熱老化的目的。

納米二氧化硅的小尺寸效應和宏觀量子隧道效應使其產生淤滲作用，可深入到高分子鏈的不飽和鍵附近，并和不飽和鍵的電子云發(fā)生作用，改善高分子材料的熱、光穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，從而提高產品的抗老化性和耐化學性。

納米二氧化硅在高溫下仍具有強度、韌度和穩(wěn)定性高的特點，將其分散在材料中，與高分子鏈結合形成立體網(wǎng)狀結構，從而提高材料的強度、彈性等基本性能。

納米二氧化硅的三維硅石結構、大比表面積、不飽和的配位數(shù)，使其對色素離子具有極強的吸附作用，可降低因紫外線照射而造成的色素衰減。

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2.納米二氧化硅的制備方法

2.1 物理法

物理法一般指機械粉碎法。利用超級氣流粉碎機或高能球磨機將二氧化硅,的聚集體粉碎可獲得粒徑1～5微米的超細產品。該法工藝簡單但易帶入雜質.粉料特性難以控制，制備效率低且粒徑分布較寬。

2.2 化學法

化學法可制得純凈且粒徑分布均勻的超細Si02顆粒。化學法包括化學氣相沉積(CVD)法、液相法、離子交換法、沉淀法和溶膠凝膠(Sol-Gel)法等。但主要的生產方法還是以四氯化硅為原料的氣相法.Ti酸鈉和無機酸為原料的沉淀法和以硅酸醋等為原料的溶膠凝膠法。

2.3 納米二氧化硅的制備新技術——用稻殼制備[4]

水稻是一個納米硅的生物制造器，我國稻殼制備納米二氧化硅獲國際金獎。

步驟：稻殼—高溫熱解—濃鹽酸—沸水浴蒸干（2次）—移入烘箱—取出冷卻—濃鹽酸—煮沸—過濾—烘干—灼燒至恒質量—白色顆粒（二氧化硅）

我國是水稻生產大國，產量大，分布地區(qū)廣，如東北、長江中下游地區(qū)以及南方大部分地區(qū)。稻殼的價格便宜，100公斤稻殼只要10元左右。且稻殼中富含二氧化硅，主要分布在稻殼的外表內層，顆粒大小為50nm左右，主要是以生物礦化方式、無定形狀態(tài)存在，在稻殼中占13.0～22.0%。用稻殼制備納米二氧化硅方法簡單，能耗低。而且,用稻殼制備納米二氧化硅不僅可以充分利用稻殼這種農業(yè)垃圾,減少環(huán)境污染,并且具有重要的開發(fā)價值,[5] 成為一種新的可再生資源。3.納米二氧化硅的生產與應用現(xiàn)狀

由于納米二氧化硅SP30具有小尺寸效應，表面界面效應、量子尺寸效應和宏觀量子遂道效應和特殊光、電特性、高磁阻現(xiàn)象、非線性電阻現(xiàn)象以及在高溫下仍具 的高強、高韌、穩(wěn)定性好等奇異性，納米二氧化硅可廣泛應用各個領域，具有廣闊的應用前景和巨大的商業(yè)價值。

3.1 在涂料領域

納米二氧化硅（SP30）具有三維網(wǎng)狀結構，擁有龐大的比表面積，表現(xiàn)出極大的活性，能在涂料 干燥時形成網(wǎng)狀結構，同時增加了涂料的強度和光潔度，而且提高了顏料的懸浮性，能保持涂料的顏色長期不退色。

納米氧化硅（同VK-SP30）添加到涂料中能對涂料形成屏 蔽作用，達到抗紫外老化和熱老化的目的，同時增加了涂料的隔熱性，徐國財?shù)韧ㄟ^納米微粒填充法，將納米氧化硅

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作摻雜到紫外光同化涂料中，明顯地提高了紫外光固化涂料的硬度和附著力，還減弱了紫外光同化涂料吸收 UV輻射的程度，從而降低了紫外光同化涂料的同化速度。

3.2 在紡織領域

目前，人們已將納米二氧化硅應用到防紫外、遠紅外、抗菌消臭、抗老化等方面。例如，以納米二氧化硅（同VK-SP30F）和納米二氧化鈦（T25F）的適當配比而成的復合粉體是抗紫外輻射纖維的重要添劑。

3.3 在殺菌劑領域

納米二氧化硅具有生理惰性、高吸附性，在殺菌劑的制備中常用作載體，當納米二氧化硅作載體時，可吸附抗菌離子，達到殺菌抗菌的目的，在報道可用于冰箱外殼、電腦鍵盤等的制造。

3.4 在催化領域

納米二氧化硅的比表面積大、孔隙率高、表面活性中心多，在催化劑和催化劑載體方面具有潛在的應用價值。以納米二氧化硅為基本原料，采和溶膠～凝膠技術，可制備含納米氧化硅（SP30）的復合氧化物。此復合氧化物為催化劑載體時，對于許多結構敏感反應，將顯示出獨特的反應性能。反應的催化活性高，選擇性好，反應中能長時間保持催化活性。目前，常規(guī)二氧化硅(20 ～ 100um)用作作催化劑載體實現(xiàn)工業(yè)化生產的報道較多，但納米二氧化硅（VK-SP30）在此領域實現(xiàn)大規(guī)模生產的報道并不多見，應積極開展這方面的研究。

4.納米二氧化硅的發(fā)展前景與商業(yè)價值

納米二氧化硅(SP30)具有高的表面能和吸附性質，有良好的穩(wěn)定性及生物親和性，可作為新型傳感器；利用納米二氧化硅無毒、無味、無污染以及耐蝕、可增強、增韌的特性，可大大地提高了人造牙齒的硬度及強度，也改善了其韌性。將納米二氧化硅(SP30)應用于電刷鍍工藝中，提高鍍層的力學性能、改善鍍層的微動磨損性能；納米二氧化硅可用于油墨中作為分散劑和流量控制劑；在護膚產品、電子組裝材料、隔熱材料等方面都有著重要的應用，甚至能節(jié)約能源、保護環(huán)境。

納米二氧化硅(SP30)作為納米材料家族中的一員，對其開發(fā)具有重要的實際意義。我國納米材料的研究已取得許多成果，但納米二氧化硅的應用才剛剛起步，隨著對納米二氧化硅研究的深入，應用領域的擴寬，納米二氧化硅(SP30)會進一步工業(yè)化，納米二氧化硅（SP30）材料也必然引起更多的關注，必將開辟更加廣闊的應用前景?！緟⒖嘉墨I】

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第五篇：化學與人類文明論文

綠色化學在可持續(xù)發(fā)展中的作用

摘要：隨著經濟的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)作為國民經濟支柱產業(yè)之一的化學工業(yè)及相關產業(yè),在生產活動中不斷排放出大量有毒物質,造成了越來越嚴重的環(huán)境污染。目前全球問題主要包括：人口急劇膨脹，資源特別是不可再生資源趨于枯竭，土地荒漠化，大量湖泊、河流、近海海域以及大氣被污染，生物種類減少，全球氣候變暖，厄爾尼諾現(xiàn)象，臭氧層被破壞等等。這些問題是人類社會要繼續(xù)生存和發(fā)展所必須解決的重大課題。

如何協(xié)調好人口、資源、環(huán)境和發(fā)展的關系,為了人類的世代生存和進步奠定一個能夠持續(xù)發(fā)展的基礎。既然要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，如何做到對環(huán)境的零排放也是至關重要的，化工生產作為國民生產的支柱，近年來對其關注程度也在與日俱增，綠色化學的概念也受到各國科學研究人員的關注，從而涌現(xiàn)出開發(fā)“原子經濟”反應、提高烴類氧化反應的選擇性因為烴類氧化在石油工業(yè)中有重要地位，在原料方面追求無毒無害，以及綠色的催化劑、溶劑，利用可再生資源合成化學品也是近些年研究生物質方面的應用，可以最后生物降解，從而不會對環(huán)境造成污染近年來，經過不斷地嘗試研究發(fā)現(xiàn)，最后提出了能在源頭上解決環(huán)境問題的綠色化學。

綠色化學即是用化學的技術和方法減少或消除那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑、產物、副產物等的使用與產生。綠色化學的理想是不再使用有毒、有害的物質,不再產生廢物,把污染治理轉變?yōu)槲廴绢A防

關鍵字：可持續(xù)發(fā)展發(fā)展戰(zhàn)略 綠色化學 環(huán)保問題

一、前言

雖然當今的化學污染防治已取得了巨大的成績，發(fā)展了新的靈敏分析監(jiān)測手段，測定環(huán)境中的污染物；從化學品中鑒定出有毒化合物的類型；發(fā)明了化學方法處理廢棄物；減少了廢棄物的排放等等，并對一些全球性的化學污染，如原油泄漏，燃煤煙塵，酸雨，汽車尾氣，溫室效應，有機氯農藥，環(huán)境致癌物等的研究、控制、治理，已取得了肯定的進展。然而多年來解決化工生產過程中產生的廢棄物，有毒有害物質的大量排放問題，基本上是以治理為主，這些辦法的效果是有限的，所需費用昂貴且日益增長。因此，我們需要大力研究與開發(fā)綠色化學，這樣可以減少末端治理，從根本上解決環(huán)境污染問題

化學，它伴隨著人類社會的進步而發(fā)展，是社會發(fā)展的必然結果。而化學的發(fā)展，又促進生產力的發(fā)展，推動歷史的前進。隨著國家隊環(huán)境污染問題的重視和公眾環(huán)境保護意識的提高，跨世紀的環(huán)境化學任重而道遠。無論是控制或防治環(huán)境污染和生態(tài)惡化，還是從改善環(huán)境質量、保護人體健康、促進國民經濟的持續(xù)發(fā)展等各個方面，我相信化學全面的和諧可持續(xù)發(fā)展起著重要的作用?；瘜W也必然在21世紀繼續(xù)發(fā)光發(fā)熱！

二、環(huán)境問題突出表現(xiàn)

人類在工業(yè)革命以后，科技水平不斷提高，各行各業(yè)不斷發(fā)展。但是，工業(yè)革命帶來巨大財富的同時，也帶來污染；隨著有機化學工業(yè)的發(fā)展，石油、天然氣生產的急劇增長，使化工污染越來越突出，環(huán)境問題日趨嚴重。不可否認，化學科學的研究成果和化學知識的應用為推動人類的進步作出了巨大的貢獻，化學及其制品已經滲透到人類生活、生產和國民經濟的各個領域。但另一方面，隨著化學品的大量生產和廣泛應用，也給人類的生活環(huán)境帶來了嚴重的污染。所以為了適應當今社會的和諧可持續(xù)發(fā)展，工業(yè)化學像綠色化學，無公害化學的轉變已經迫在眉睫了。

二（a）水體污染影響工業(yè)生產、增大設備腐蝕、影響產品質量，甚至使生產不能進行下去。水的污染，又影響人民生活，破壞生態(tài)，直接危害人的健康，損害很大。人類的活動會使大量的工業(yè)、農業(yè)和生活廢棄物排入水中，使水受到污染。目前，水污染亦日趨嚴重，已經成了我國的頭號環(huán)境治理難題。水污染主要是由人類活動產生的污染物造成，它包括工業(yè)污染源，農業(yè)污染源和生活污染源三大部分

工業(yè)廢水是水域的重要污染源，具有量大、面積廣、成分復雜、毒性大、不易凈化、難處理等特點。

農業(yè)污染源包括牲畜糞便、農藥、化肥等。農藥污水中，一是有機質、植物營養(yǎng)物及病原微生物含量高；二是農藥、化肥含量高。水體富營養(yǎng)化的危害在正常情況下，氧在水中有一定溶解度。溶解氧不僅是水生生物得以生存的條件，而且氧參加水中的各種氧化-還原反應，促進污染物轉化降解，是天然水體具有自凈能力的重要原因。含有大量氮、磷、鉀的生活污水的排放，大量有機物在水中降解放出營養(yǎng)元素，促進水中藻類叢生，植物瘋長，使水體通氣不良，溶解氧下降，甚至出現(xiàn)無氧層。以致使水生植物大量死亡，水面發(fā)黑，水體發(fā)臭形成“死湖”、“死河”、“死?！?，進而變成沼澤。這種現(xiàn)象稱為水的富營養(yǎng)化。富營養(yǎng)化的水臭味大、顏色深、細菌多，這種水的水質差，不能直接利用，水中斷魚大量死亡。

生活污染源主要是城市生活中使用的各種洗滌劑和污水、垃圾、糞便等，多為無毒的無機鹽類，生活污水中含氮、磷、硫多，致病細菌多。污染正由淺層向深層發(fā)展，地下水和近海域海水也正在受到污染，我們能夠飲用和使用的水正在不知不覺地減少。

二（b）隨著人類經濟活動和生產的迅速發(fā)展，在大量消耗能源的同時，同時也將大量的廢氣、煙塵物質排入大氣，嚴重影響了大氣環(huán)境的質量，特別是在人口稠密的城市和工業(yè)區(qū)域。排放到大氣中的主要污染物有二氧化硫、飄塵、氮氧化物、碳氫化物、一氧化碳、二氧化碳等。大氣污染來源主要有三個方面：一是生活污染源，包括飲食或取暖時燃料向大氣排放有害氣體和煙霧；二是工業(yè)污染源，包括火力發(fā)電、鋼鐵和有色金屬冶煉，各種化學工業(yè)給大氣造成的污染；三是交通污染源，包括汽車、飛機、火車、船舶等交通工具的煤煙、尾氣排放。人類活動導致全球大氣層的主要變化及環(huán)境問題可以歸結為三方面：一是大氣中溫室氣體增加導致氣候變化；二是大氣臭氧層破壞；三是酸雨和污染物的越界輸送。

三、對水污染和大氣污染的治理方法

三（a）對水污染的治理方法

1． 強化對飲用水源取水口的保護：有關部門要劃定水源區(qū)，在區(qū)內設置告示牌并加強取水口的綠化工作。定期組織人員進行檢查。從根本杜絕污染，達到標本兼治的目的。

2.加大城市污水和工業(yè)廢水的治理力度：加快城市污水處理廠的建設對于改善我市水環(huán)境狀況有著十分重要的作用。目前隨著城市人口的增加和居民生活水平的提高，我市的廢水排放量正在不斷地增加，而城市污水處理廠卻沒有相應地增加，這必然會導致水環(huán)境質量的下降。因此建設更多的污水處理廠是迫在眉睫的事。

3． 加強公民的環(huán)保意識：改善環(huán)境不僅要對其進行治理，更重要的是通過各方面的宣傳來增強居民的環(huán)保意識。居民的環(huán)保意識增強了。破壞環(huán)境的行為就自然減少了。

4． 實現(xiàn)廢水資源化利用：隨著經濟的發(fā)展，工業(yè)的廢水排放量還要增加，如果只重視末端治理，很難達到改善目前水污染狀況目的，所以我們要實現(xiàn)廢水資源化利用。

5．家用水的凈化：過濾——沉淀（明礬）——用活性炭除異味，去顏色——消毒（氯氣，漂白粉）。在自來水管傳遞過程中有可能出現(xiàn)二次污染，所以飲用時要煮沸殺菌，而且還要用干凈的杯子。

6．強化青少年保護水資源意識：對于青少年，普遍的家庭并不太注重保護水資源的教育。教育要從小做起，養(yǎng)成保護水資源的意識。加強對青少年保護水資源的教育，拍宣傳片、做宣傳活動，讓中國未來的每一朵花都有節(jié)約的好品德、保護水資源。

7．少量創(chuàng)建填埋場：可少量創(chuàng)建填埋場，讓廢水廢氣都能夠經過處理，再排放至河流。

三（b）對大氣污染的治理方法

1.調整能源結構，采用無污染和低污染能源；

2.對燃料進行預處理，以減少燃燒時產生污染大氣的物質； 3.改進燃燒設備，提高燃燒效率；

4.改革生產工藝，優(yōu)先采用無污染和低污染工藝；

5.合理利用能源；利用凈化裝置去除煙塵和各種工業(yè)粉塵； 6.利用物理、化學方法凈化尾氣中的有害成分； 7.回收利用有用物質；

8.加強監(jiān)督管理，減少事故性排放和無組織排放； 9.制定地方排放標準、合理的能源價格和分配政策等

四、綠色化學在可持續(xù)發(fā)展中的作用展望

如何實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，又做到對環(huán)境的零排放也是至關重要的，化工生產作為國民生產的支柱，近年來對其關注程度也在與日俱增，綠色化學的概念也受到各國科學研究人員的關注，從而涌現(xiàn)出開發(fā)“原子經濟”反應、提高烴類氧化反應的選擇性因為烴類氧化在石油工業(yè)中有重要地位，在原料方面追求無毒無害，以及綠色的催化劑、溶劑，利用可再生資源合成化學品也是近些年研究生物質方面的應用，可以最后生物降解，從而不會對環(huán)境造成污染。

綠色化學的思想是人類可持續(xù)發(fā)展的客觀要求及具體體現(xiàn),化學家在這些方面已經并將繼續(xù)作出更大的貢獻。綠色化學的誕生,體現(xiàn)出技術本身就具有生態(tài)價值,為人類協(xié)調自己與環(huán)境的關系提供了物質手段,為人類解決發(fā)展與環(huán)境之間的矛盾提供了前提與保證。

綠色化學不但有重大的社會、環(huán)境和經濟效益，而且說明化學的負面作用是可以避免的，顯現(xiàn)了人的能動性。綠色化學體現(xiàn)了化學科學、技術與社會的相互聯(lián)系和相互作用，是化學科學高度發(fā)展以及社會對化學科學發(fā)展的作用的產物，對化學本身而言是一個新階段的到來。

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