材料

材料

材料是人類用于製造物品器件構件機器或其他產品的那些物質。材料是物質,但不是所有物質都可以稱為材料。如燃料和化學原料、工業化學品、食物和葯物,一般都不算是材料。但是這個定義並不那麽嚴格,如炸葯固體火箭推進劑,一般稱之為"含能材料",因為它屬于火炮火箭的組成部分。

  • 中文名稱
    材料
  • 外文名稱
    Material
  • 拼音
    cáiliào
  • 定義
    製造物品、器件或其他產品的物質
  • 含義
    是人類賴以生存和發展的物質基礎
  • 分類
    物理化學屬性,用途,部位

基本簡介

材料是人類賴以生存和發展的物質基礎。20世紀70年代人們把信息材料能源譽為當代文明的三大支柱。80年代代文明的三大支柱。80年代以高技術群為代表的新技術革命,又把新材料、信息技術生物技術並列為新技術革命的重要標志。這主要是因為材料與國民經濟建設、國防建設和人民生活密切相關。 材料除了具有重要性和普遍性以外,還具有多樣性。由于材料多種多樣,分類方法也就沒有一個統一標準。

材料

材料是人類用于製造物品、器件、構件、機器或其他產品的那些物質。材料是物質,但不是所有物質都可以稱為材料。如燃料和化學原料、工業化學品、食物和葯物,一般都不算是材料。但是這個定義並不那麽嚴格,如炸葯、固體火箭推進劑,一般稱之為“含能材料”,因為它屬于火炮或火箭的組成部分。 材料是人類賴以生存和發展的物質基礎。20世紀70年代人們把信息、材料和能源譽為當代文明的三大支柱。80年代以高技術群為代表的新技術革命,又把新材料、信息技術和生物技術並列為新技術革命的重要標志。這主要是因為材料與國民經濟建設、國防建設和人民生活密切相關。 材料除了具有重要性和普遍性以外,還具有多樣性。由于多種多樣,分類方法也就沒有一個統一標準。從物理化學屬性來分,可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和不同類型材料所組成的復合材料。從用途來分,又分為電子材料、航空航天材料、核材料、建築材料、能源材料、生物材料等。更常見的兩種分類方法則是結構材料與功能材料;傳統材料與新型材料。結構材料是以力學性能為基礎,以製造受力構件所用材料,當然,結構材料對物理或化學性能也有一定要求,如光澤、熱導率、抗輻照、抗腐蝕、抗氧化等。功能材料則主要是利用物質的獨特物理、化學性質或生物功能等而形成的一類材料。一種材料往往既是結構材料又是功能材料,如鐵、銅、鋁等。傳統材料是指那些已經成熟且在工業中已批量生產並大量套用的材料,如鋼鐵、水泥、塑膠等。這類材料由于其量大、產值高、涉及面廣泛,又是很多支柱產業的基礎,所以又稱為基礎材料。新型材料(先進材料)是指那些正在發展,且具有優異性能和套用前景的一類材料。新型材料與傳統材料之間並沒有明顯的界限,傳統材料通過採用新技術,提高技術含量,提高性能,大幅度增加附加值而成為新型材料;新材料在經過長期生產與套用之後也就成為傳統材料。傳統材料是發展新材料和高技術的基礎,而新型材料又往往能推動傳統材料的進一步發展。

基本分類

從物理化學屬性來分

材料

可分為無機物材料(金屬材料、無機非金屬材料)、有機物材料和不同類型材料所組成的復合材料

從用途來分

可分為電子材料、航空航天材料、核材料 、建築材料、能源材料、生物材料等。

按部位分類

就是按材料在空間的使用部位來將材料分類,如內牆材料、外牆材料、頂棚材料地面材料等。但這種分法確立之後,我們遇到一種材料既可以用到室內,也可以用到 室外。在室內,一種材料既可以用在地面、牆面,又可以用到頂棚上去,如石材、塗料等。如果一塊石片貼到頂棚、牆面、地面上,人們就會對有些材料的分類歸屬產生疑問。由此看來,要想把材料厘清楚,隻有從材料的本質來分及化學組成上來分。

其他分類

它們是是結構材料與功能材料:傳統材料與新型材料。結構材料是以力學性能為基礎,以製造受力構件所用材料,當然,結構材料對物理或化學性能也有一定要求,如光澤、熱導率、抗輻照、抗腐蝕、抗氧化等。功能材料則主要是利用物質的獨特物理、化學性質或生物功能等而形成的一類材料。一種材料往往既是結構材料又是功能材料,如鐵、等。傳統材料是指那些已經成熟且在工業中已批量生產並大量套用的材料,如鋼鐵、水泥、塑膠等。這類材料由于其量大、產值高、涉及面廣泛,又是很多支柱產業的基礎,所以又稱為基礎材料。新型材料(先進材料)是指那些正在發展,且具有優異性能和套用前景的一類材料。新型材料與傳統材料之間並沒有明顯的界限,傳統材料通過採用新技術,提高技術含量,提高性能,大幅度增加附加值而成為新型材料;新材料在經過長期生產與套用之後也就成為傳統材料。傳統材料是發展新材料和高技術的基礎,而新型材料又往往能推動傳統材料的進一步發展。

生態建築材料

生態建築材料的科學和權威的定義目前仍在研究確定階段。生態建築材料的概念來自于生態環境材料。生態環境材料的定義也仍在研究確定之中。其主要特征首先是節約資源和能源;其次是減少環境污染,避免溫室效應臭氧層的破壞;第三是容易回收和迴圈利用。作為生態環境材料一個重要分支,按其含義生態建築材料應指在材料的生產、使用、廢棄和再生迴圈過程中以與生態環境相協調,滿足最少資源和能源消耗,最小或無環境污染,最佳使用性能,最高迴圈再利用率要求設計生產的建築材料。顯然這樣的環境協調性是一個相對和發展的概念。 生態建材與其它新型建材在概念上的主要不同在于生態建材是一個系統

材料

工程的概念,不能隻看生產或使用過程中的某一個環節。對材料環境協調性的評價取決于所考察的區間或所設定的邊界。目前,國內外畫龍點睛在出現各種各樣稱之為生態建材的新型建築材料,如利用廢料或城市垃圾生產的“生態水泥”等。但如果沒有系統工程的觀點,設計生產的建築材料有可能在一個方面反映出“綠色”而在其它方面則是“黑色”,評價時難免失之偏頗甚至誤導。

例如,高性性能的陶瓷材料可能廢棄後難以分解,建築高分子材料常常難于降解,復合建築材料因組成復雜也給再生利用帶來難度;黏土陶料混凝土砌塊輕質、高強、熱絕緣性和防火性能好,但其生產需要較高的能耗;塑鋼門窗較鋼窗和鋁合金窗更堅固耐久和熱絕緣性能更好,但它包含高的能源成本和廢棄處理時將對環境產生嚴重的負擔;立窯水泥也可能僅因其一產耗能小而被認為比旋窯水泥的環境協調性好,甚至對因釋放溫室氣體CO2而“黑名昭著”的水泥產業,也應看到其製成品水泥混凝土在使用過程自然發生的碳化過程對CO2的吸收。生產1噸水泥熟料,因燃煤和石灰石分解大約釋放出1噸CO2,除了燃煤釋放的CO2以外(約佔40%),水泥燒成中碳酸鈣分解釋放的CO2量可以在緩慢的碳化過程中被水泥混凝土完全吸收。為全面評價建築材料的環境協調性能,需要採用生命周期評價方法(Life Cycle Assessment,簡稱LCA)。生命周期評價方法是對材料整個生命周期中的環境污染、能源和資源消耗與資源影響大小的一種方法。目前雖然已有一些專著介紹並已進入ISO國際標準,對建築材料而言,LCA還是一個正在研究和發展中的方法。

材料

關于生態建材的發展方式和對環境協調性的改進,日本學者三本良一教授總結了四類創新的方法和它們各自對環境協調性貢獻大小的評價,即,產品改進,重新設計,功能創新和系統創新。系統創新對環境協調性的改進最大,花費的時間最長,不難理解,系統創新的難度也最大,而產品的改進相對簡單,對環境協調性的提高也相對小些。這裏需要指出的是,對某種材料而言,生態化或環境協調化的發展並不一定要遵循這四種排列順序。 關于生態建材的發展策略,還有一些問題南非要回答。如環境協調性與使用性能之間並不總是能協調發展相互促進。筆者認為,生態建材的發展不能以過分犧牲使用性能為代價。但生態建材料使用性能的要求不一定都要高性能,而是指滿足使用要求的優異性能或最佳使用性能。性能低的建築材料勢必影響耐久性和使用功能,如採用LCA方法評價,在生產環節中為節能利廢而犧牲性能並不一定能提高材料的環境協調性。

材料

建築材料的輻射

建築材料輻射是目前對人們傷害程度最大的輻射因素,原因是這些輻射來源于異常的放射性元素。現

有的家居裝飾石材,一種是花崗岩,由石英、長石、雲母組成,另一種則是大理石。這兩種石材中含有一些放射性元素,如等,這些元素在衰變過程中會產生放射性物質,如等。長期呼吸高濃度的含放射性物質的空氣,會對人的呼吸系統,尤其是肺部造成輻射損傷,並引發多種疾病,如胸痛、發燒等,嚴重的還會導致人體部分細胞癌變,危及生命。除此之外,建築裝修中採用的陶瓷衛浴等,都有可能含有超量的放射性物質,從而對人體健康產生不良影響。

材料

新型建築材料

新型建築材料是區別于傳統的磚瓦、灰砂石等建材的建築材料新品種,包括的品種和門類很多。從功能上分,有牆體材料、裝飾材料、門窗材料、保溫材料、防水材料、粘結和密封材料,以及與其配套的各種五金件、塑膠件及各種輔助材料等。從材質上分,不但有天然材料,還有化學材料、金屬材料、非金屬材料等等。新型建材具有輕質、高強度、保溫、節能、節土、裝飾等優良特徵。採用新型建材 不但使房屋功能大大改善,還可以使建築物內外更具現代氣息,滿足人們的審美要求;有的新型建材可以顯著減輕建築物自重,為推廣輕型建築結構創造了條件,推動了建築施工技術現代化,大大加快了建房速度。 新型建材的性能和功用各不相同,生產新型建材產品的原材料及工藝方法也各不相同。就其發展情況而言,有的品種重在花色,花色品種層出不窮,如裝飾裝修材料;有的品種重在功能,如保溫材料;有的則通過深加工衍生出多個品種,如新型建築板材等。以新型建築板材為例。目前新型建築板材有幾十個品種,其中紙面石膏板玻璃纖維增強水泥(GRC)板、無石棉矽鈣板是目前中國生產量最大、套用最普遍的三種新型建築板材。這三種板材不但所採用的原料不同,生產工藝不同,其性能和功用也不同。如紙面石膏板主要原料為石膏和護面紙,適用于作內牆板和吊頂板;玻璃纖維增強水泥板主要原料是低鹼水泥和耐鹼玻璃纖維,適用于作內外牆板;矽鈣板主要原料是矽鈣材料,除用作內外牆板外,還可用于裝修以及製做和房屋結合在一起的家具等。這三種板的同一特點是:採用它們作為原始板材,再分別配上防滲、保溫、防火等功能材料,採用復合技術,可生產出各種輕質和性能優越的新型牆體材料。此外,它們所用的原材料均為非金屬材料,而且又是三種最易得到的非金屬材料。

中國的新型建材工業,在黨和政府的高度重視和支持下,經過20多年的發展,已具備了相當的規模和較為齊全的品種。隨著許會主義市場經濟體製的建立、城鎮居民安居工程的實施,中國的新型建材工業必將得到更大的發展。

相變保溫材料

相變材料是利用材料在發生相變的過程中,可以吸收環境的熱(冷)量,並在需要時向環境釋放出熱(冷)量,從而達到控製周圍環境溫度的目的|利用相變材料的相變潛熱(Latent Heat Storage,LHS)來實現能量的貯存和利用,有助于開發環保節能型的相變復合材料

選擇事項

塑膠配方設計過程中選擇材料註意的問題—據一項統計資料表明:在統計調查註射製品失敗中,23%是選擇材料的錯誤,9%是選擇增加劑上的錯誤。由此可見選擇材料的重要性。一般要求材料成本下降、材料性能提高,同時還要考慮時代的面板美及耐久性,所以很難選擇一種能滿足所有性能要求的合適材料。例如,用註射成型方法生產透明容器時,在一般情況下可選擇聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯兩種材料。但如果要求廉價為首要條件,則就要選用聚苯乙烯;反之,如果強調耐候性能時,就要確定選聚甲基丙烯酸甲酯(即有機玻璃)。如果還要再加上耐沖擊性能好的話,則就要排除上述兩種材料而選擇聚碳酸酯,當然成本要提高。 一般在選擇中應考慮以下內容:所要選擇的材料在使用環境中最高和最低的溫度變化範圍內可否承受住,在這個溫度範圍內材料能否變形、易發生龜裂否、耐沖擊性能如何等。若不符合使用者要求,就要改變現有的塑膠品種,另選擇一個新的品種,或進行改性處理。另外,所要設計的材料在使用環境中的其他因素影響也需要考慮。在要求製品尺寸穩定性能好時,還要考慮到樹脂的熱膨脹系數、要考慮樹脂的熱膨脹系數、成型初期及成型後期的收縮率變化、吸濕性等因素。一般情況下,不可能滿足所有的條件,隻要滿足主要條件就可以了。關于質量標準的掌握,一般按下述條件而定。

(1)能否承受使用環境溢度的變化、陽光的影響及使用時負荷的變化。

(2)製品是否合乎衛生標準及安全性。

(3)彎曲強度、拉伸強度、沖擊強度、電絕緣性、弧性、耐火性、耐水性、耐油性能、電學性能是否符合國家標準、、耐溶劑性等機械力學性能,企業標準

(4)尺寸穩定性能、光學性能、抗毒抗濕抗菌性能如何。

(5)面板上及經濟成本、特殊要求是否能達到要求。

對于長期使用的塑膠材料及製品,必須考慮維修及保養費用,若能夠大幅度削減維修費用時,即使初期投資較大,但對材料整體看,還是有利的。另外還要考慮成型加工性能及二次加工性的難易程度,考慮材料在模具中的變化情況。在設計製作軸承、齒輪等重要部件時,還應該進行物理機械性能檢驗分析;做透明材料時,還應進行光學試驗及修正。    

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