材料学院课题集锦

1、第 页共25页第 页共25页第1页共25页材料课题集锦2005.10.81.激光选择性烧结在纳米材料烧结中的应用研究背景与目的烧结是通过加热使微细粉体产生颗粒粘结,经过物质的迁移而使粉体变成具有一定强度的致密体的过程。除了传统的材料外,现代工业技术中使用的高熔点金属材料、硬质合金材料、高温耐热材料以及纳米材料等,也都是利用粉末烧结反应制备或合成的。从微细材料开始,最好以压紧(成形)的形式将其加热至接近固相线的温度,就会发生固相反应。纳米材料由于颗粒尺寸微小,致使其产生一些特异的性能,在应用过程中,把纳米粉末材料成形为大体积的材料及成形纳米零件产生了巨大的困难。激光选择性烧结成形纳米材料是利用激

2、光烧结能量集中,能迅速加热、剧冷的特性,最大限度地控制纳米材料在烧结过程中颗粒生长的纳米材料成形的方法。为了利用纳米材料的特性,成形保持纳米特性的大块纳米材料以及具有纳米特性的零件,已成为实际的需要。在纳米粉末烧结中,遇到的主要问题是纳米粉末的结块趋向、低密度的烧结母体和晶粒长大的问题。2氧化铝陶瓷注凝成型(gelcasting)的研究课题背景成型工艺是制备高性能陶瓷材料的前提，也是制备形状复杂部件的关键技术，是目前限制高性能陶瓷大规模生产业化的重要环节。陶瓷材料烧结后很难进行机械加工，且成本十分昂贵，故人们一直在寻找一种适合复杂形状陶瓷部件的净尺寸成型技术。90年代初美国橡树岭国家重点试验室

3、发明的陶瓷材料湿法成型技术注凝成型(gelcasting)满足了这一要求，它通过制备低粘度，高固相体积含量的浓悬浮体，基本实现了净尺寸成型复杂形状的陶瓷部件。该工艺的基本原理是在低粘度，高固相含量的料浆中加入有机单体，在催化剂和引发剂的作用下，使料浆中的有机单体交联聚合成三维网状结构，从而使料浆原位固化成型，获得高密度，高强度，均匀性好的坯体。它是将传统的注浆成型与胶体化学理论巧妙地结合在一起。氧化铝陶瓷主要应用于高温结构材料。它可以在高达1750C下稳定工作。是重要的工程陶瓷材料之一。本课题主要通过注凝成型(gelcasting)工艺出发，获得表面光洁，密度均匀且高强度，高密度的陶瓷材料。3

4、.利用工业废渣制备高性能辅助性胶凝材料及其在混凝土中的试用研究课题背景随着现代工业文明的进步，人类社会不断向前发展的同时，现代工业带来的危害也不容忽视。工业所产生的大量废水、废渣、废烟气严重危害着我们赖以生存的环境。粉煤灰、矿渣、钢渣等是大宗工业废渣，它们的肆意排放、堆放不仅占用大量土地，而且可能引起二次污染。所以，怎样处理这些工业废渣，甚至是将它们变废为宝的有效利用起来一直是广大科研人员研究的热点。水泥混凝土是使用量最大的建筑材料，若以混凝土的质量配合比计，水泥12%，水8%，集料80%。则每年需砂石113.3亿吨，水11.3亿吨，总和为141.6亿吨。而每年用于制造水泥的原材料需要31.8

5、亿吨。由此可见水泥混凝土工业，每年固液体物料处理量总和达173.4亿吨。而固体废渣的利用，在建筑业占主导作用，虽然可以开展其他领域的综合利用1，但数量极其有限，只有用于水泥混凝土中才有可能根本解决问颗。我国2002年水泥产量已达7.25亿吨，以每方混凝土用量250千克计，则混凝土方量达29亿方。若以每方混凝土中水泥:水:砂石二12:8:80(质量比)计，则用水量4.83亿吨，砂石材料48.3亿吨，总计约60亿吨。在水资源并不丰富，砂石材料在很多地方都出现紧缺的情况下，节约资源问题就显得特别突出4。由此可见，如果能把工业废渣大量的用于混凝土的生产中，不但可以有效利用资源、保护环境，而且可以带来巨

6、大的社会效益和经济效益。但是，由于这些工业废渣早期水化活性低，如果在混凝土中用大量的工业废渣代替水泥的使用，所配制而成的混凝土的早期性能往往不能满足工程的需要。所以，为了保证混凝土工程的早期工作性和安全性，工业废渣在混凝土中的使用量被限制在一定范围内，使大量工业废渣堆积，给环境造成污染、资源造成浪费。所以如何提高这些工业废渣的早期活性至关重要变成提高工业废渣在混凝土中使用量的关键。本文利用工业废渣粉煤灰、矿渣以及自制矿物激发剂制备高性能辅助性胶凝材料并以之高比例替代水泥在混凝土的使用量。通过矿物激发剂激发粉煤灰、矿渣的早期水化活性，参与混凝土的早期水化过程，提高混凝土的早期力学性能，制备能满足

7、工程需要的高性能混凝土。4.低密度油井水泥的研究课题背景油井水泥是油、气井钻井工程固井作业中必不可少的胶凝材料，它对固井工程质量乃至油气井的采油率和采油寿命均起到了重要作用。因此，它在国内外石油工业中越来越倍受重视1。固井作业与油井完井投产后的油井质量及油气产量密切相关。随着众多深井、超深井、定向并、水平并技术的推广，给固井技术带来很多问题，也对固井材料提出了更高的要求。在油田固井的注水泥施工中，当遇到特殊情况时，如低压渗漏性地层，为了，防止水泥浆注入后压漏地层造成油气层污染以及使环形空间水泥浆返高不够等现象的发生必须使用较低密度的水泥浆来代替一般的水泥浆。因此，开发低密度油井水泥已成为油井水

8、泥研究的一个重要方面。注凝成型制备ZTA复相陶瓷的研究背景：注凝(Gel-casting)成形工艺是美国橡树岭国家实验室MarkAJanney教授等人于九十年代初发明的一种新的胶态成形工艺,它通过制备低粘度高固相体积分数的浓悬浮体，可净尺寸成型复杂形状的陶瓷部件，从而获得高密度、高强度、均匀性好的坯体。其思路是将低粘度高固相体积分数的浓悬浮体，在催化剂和引发剂的作用下，使浓悬浮体中的有机单体交联聚合成三维网状结构，从而使浓悬浮体原位固化成型。由注凝成型工艺制备的陶瓷基复相材料克服了陶瓷材料的制造和加工成本高、难近净尺寸成型、坯体强度低、均匀性差、重复性差和可靠性低等缺点，而使陶瓷基材料具有很多

9、突出的优点。目的：本课题的目的是利用注凝成型工艺制备高性能ZrO2Al2O3复相陶瓷。研究在ai2o3基复相陶瓷中，应用注凝成型工艺结合纳米一微米复相陶瓷的增韧机理制备高性能ZTA复相陶瓷。通过查阅最新文献了解这方面的进展。煤矸石机械化学活化的研究课题的背景和目的煤矸石是采煤业排出的废渣，是一种由泥质页岩、碳质页岩、砂岩等岩石组成的混合废渣。据统计，目前我国煤炭生产中，年排煤矸石量为1.2-1.6亿吨。而利用率仅占20%（指煤矸石和粉煤灰两项），历年堆积的煤矸石达几十亿吨，占用大量农田，且污染大气、水源，影响人们的健康。目前，我国利用煤矸石主要有煤矸石制砖、煤矸石生产轻骨料、煤矸石生产空心砌块

10、、煤矸石作原料生产水泥熟料和混合材以及磨细煤矸石作为混凝土掺合料。世界各国也很重视煤矸石的处理和应用。波兰水泥工业采用海尔得克斯公司的选煤矸石作水泥原料。原苏联在顿巴斯、库兹巴斯、卡拉干达等产煤地区广泛选用煤矸石作原料，采用挤出法或半干法成型，生产实心或空心砖。苏联建工研究所介绍，利用煤矸石制砖，燃料消耗可以减少80%，产品成本降低19%-20%。近年来，许多国家在大力发展煤矸石轻骨料方面也作了不少工作。煤矸石活性以比较低，如果能提高其活性，把它作为水泥混合材不仅可以为消耗煤矸石作出一定的贡献，而且可以降低水泥熟料的需求量，这将具有经济和环境双重效应。金属材料在酸性土壤中腐蚀行为的研究课题背景

11、和目的金属在大自然中经常遭到各种类型的腐蚀，如大气腐蚀、土壤腐蚀和海水腐蚀等。材料腐蚀不仅给国家带来重大的经济损失和大量资源与能源的消耗，还会给设备、装备、建筑物及人身安全带来威胁。尤其是现今地下设备逐渐增多，金属材料遭到的腐蚀日趋严重，其中酸性土壤的腐蚀就是一个典型。因此有必要对金属在酸性土壤中的腐蚀行为进行分析，进而采取相应的防护措施减少设备的腐蚀。用稻壳制备生物活性纳米二氧化硅课题背景:纳米SiO2是一种无机精细化学品，和块状SiO2相比具有不同寻常的特性，即极小的粒径(一次结构的粒径为7-16nm)，巨大的比表面积(100-400m2/g),高纯度(99.8%)和它的成链倾向等，且具有

12、特殊的结构层次和特殊光、电特性、高磁阻现象等。纳米SiO具有小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效2应，在高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等奇异特性，表现出卓越的补强性、增稠性、触变性、消光性、分散性、绝缘性、防粘性等。因而纳米S10可被广泛应2用于各个领域，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。由于自身的优异特性和广泛的应用范围，已经引起很多国内外学者的研究兴趣。我国是水稻生产大国，产量大，分布地区广，如东北、长江中下游地区以及南方大部分地区。稻壳的价格便宜，100公斤稻壳只要10元左右。且稻壳中富含二氧化硅，主要分布在稻壳的外表内层，颗粒大小为50nm左右，主要是以生物矿化

13、方式、无定形状态存在，在稻壳中占13.022.0%。用稻壳制备纳米SiO方法简单，能耗2低。本研究的目的在于用稻壳为原料制备SiO并进行分散处理，使颗粒尺寸达到纳2米级别,对制得的纳米SiO粉体生物活性进行表征。2油井水泥缓凝剂检索背景目前，国内生产和使用的用于井温80C以上的油井水泥缓凝剂普遍存在着缺陷,其适用温度范围一般仅为40C的跨度；对温度的敏感性较大，多数产品在井温增加或减小10C时，加量会增加一倍或减少一半。这易对固井作业安全产生负面影响,并且对于深井、超深井一般具有温度高、注水泥井段上下、地层温差大的特点,因此要求对井底温度的预测精度更高。而目前中国使用的高温缓凝剂多数存在对温度

14、敏感的缺陷，开发新型超高温油井水泥缓凝剂势在必行。这就是本次检索的主要课题背景。超声化学法制备纳米材料的研究进展第 页共25页第 页共25页课题背景纳米材料是近几年来快速发展起来的新型材料。由于其微粒具有处于晶界和晶粒内缺陷中心的大量原子，因而具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应等，性质介于本体和原子之间，在催化、光学、力学、磁性等方面具有许多特异的性能，纳米材料在化学、电子、冶金、宇航、生物和医学等领域已展现出广阔的应用前景，被誉为“21世纪最有前途的材料,因而其制备方法受到广泛的关注。在20世纪70年代，纳米颗粒材料的研究就已经开始，至今已有30多年的历史。自80年代中期在实

15、验室里成功合成了块体纳米材料以后，纳米材料的研究与制备逐步成为材料科学与凝聚态物理学研究的前沿热点。纳米粒子的制备方法很多。按制备体系和状态分有固相法、液相法和气相法;按反应性质分又有物理法（沉淀法、相转变法、气溶胶反应法等）、化学法（蒸汽冷凝法、爆炸法、电火花法、离子溅射法和机械合金化法和低温等离子法等）和综合法（等离子加强化学沉淀法（PECVD）、激光诱导化学沉淀法（LICVD）等。超声化学是近年来发展起来的新型制备方法，显示出许多传统方法无法比拟的优点,现在己广泛应用到合成化学、材料科学、生物和化工等许多领域。超声在材料科学中的应用主要是合成具有纳米结构的金属或合金、氧化物、碳化物、硫化

16、物等功能化合物，特别是催化剂、生物材料的制备、聚合物的合成及其表面修饰改性等,因而受到人们的广泛重视。PVC的紫外光稳定性研究课题的背景和目的聚合物在加工、贮存和使用过程中常受到光、热、氧、臭氧、水份、工业有害气体、微生物等外界环境因素的作用而老化，尤其是极易受紫外光和热引发而自动氧化降解或交联，从而使聚合物的使用性能逐渐下降，以致最后失去使用价值。聚氯乙烯（PVC）是五大通用塑料之一，应用非常广泛。特别是户外的大量使用，对聚氯乙烯提出更高的要求。但聚氯乙烯在紫外光照过程中发生降解和交联，此外，还生成共轭多烯相氯化氢，脱氯化氢反应改变了聚氯乙烯的吸收光谱生成的多烯结构使聚氯乙烯变色，结构发生变

17、化，物理机械性能下降，化学性质改变等。因此提高聚氯乙稀的耐紫外光稳定性是急需解决的问题。本课题以此出发，探讨PVC在紫外光下是如何降解的和怎样才能其具有良好的耐紫外光性能。磷酸钙骨水泥的生物学性能课题背景和目的：随着经济的发展和人口老龄化，以及工业、交通、体育等事故导致的创伤增加，人们对生物医用材料及制品的需求量越来越大。在我国，775万肢残患者和每年新增的300万骨损伤患者需要大量的骨修复材料来恢复健康。因此，骨修复材料的研究已经成为我国乃至世界生物材料研究领域的一个非常活跃的课题。骨缺损修复是涉及多个学科领域的难题，磷酸钙骨水泥以其卓越的生物相容性和临床操作的简便性，具有很大的发展前景。磷

18、酸钙骨水泥(calciumphosphatecement，CPC)亦称为Hydroxyapatitecement(HAC)是一种上世纪八十年代就已问世的骨修复材料，它主要由磷酸四钙(CaO(PO)和磷酸氢钙(CaHPO)两种粉末组成，这两种物质在调和液的作用下4424通过水化反应生成与天然骨矿物成分一致的水化产物羟基磷灰石(HA)，通过骨结合、骨相容作用来对骨损伤处起到固定、修补的作用。用于肿瘤治疗的纳米磁性材料研究进展背景：恶性肿瘤作为长期困扰人类的一项疾病，其治疗手段很多，但是至今没有找到一种疗效非常显著的方法，并且现今的各种方法都有不同的缺陷。利用磁性纳米颗粒进行热疗是一种新的思路和方法

19、。它既可以作为一种独立的治疗手段也可以作为其他方法的辅助方法。它于许多传统方法的区别是其靶向性很高，可以在不损伤人体其他组织和器官的情况下杀死肿瘤细胞，所以这种方法具有很高的研究价值。纳米SiC粉的制备及表面改性研究课题背景:本课题以在武器装备中具有重要工程应用前景的轻质、高阻尼Mg、Al基合金为基体材料，并在其中通过各种途径均匀复合入与基体材料具有较好润湿行为的Sic、ai2o3、石墨等无机微纳米粒子，通过多阻尼机制的叠加，获得兼具高阻尼、高强度的阻尼结构一体化复合材料。该材料不仅具有高阻尼、质量轻的特点，还具有适中的强度、易成型、耐温、耐蚀等优点，有效避免了常规粘弹性阻尼材料易老化、强度低

20、、不耐温等问题。本课题无论是对民用还是军工高技术领域均具有重要的战略意义。子课题主要进行无机微纳米陶瓷粒子的制备、分散及表面修饰，并阐明内耗机制，建立模型。拟采用溶胶-凝胶法、激光诱导化学气相沉积法、液相沉淀法等方法制备出SiC、A12O3、石墨等无机微纳米粒子。选择合适的表面活性剂和表面处理方法对所制备的SiC、Al2O3、石墨等微纳米粒子进行表面修饰和改性。选择SiC、Al2O3、石墨等无机微纳米粒子作为填充粒子，一方面起到了复合增强的效果，另一方面由于微纳米粒子所引入的高界面阻尼、热弹性阻尼、相阻尼以及由于微纳米粒子所具有的特殊物理效应所引起的新的阻尼方式，从而大幅度提高其内耗值。聚4-

21、甲基戊烯-1的制备、性能、加工及应用课题的背景和目的：聚4-甲基戊烯-1(TPX)属聚烯烃类，除了具有通用聚烯烃的特性外，还有许多突出的性能，例如：其优异的光学性能在光学元件方面得到很好的体现、其良好的耐溶剂化学性能使其在化学医用仪器上得到应用、而出色的透氧能力可作为优良的富氧膜材料。国外，早在上世纪60年代就有了聚4-甲基戊烯-1的规模化工业生产，而随之对它的性能、加工、应用进行了广泛的研究。而在国内，在这方面仍然是个薄弱环节，原料、产品基本靠进口；对TPX的研究很少，基本未见报道。鉴于此，查阅了有关TPX的制备、性能、加工及应用方面的文献，进行了综述，希望以此引起国内对TPX的重视。水性聚

22、氨酯研究的最新进展第 页共25页第 页共25页第 页共25页课题背景聚氨酯（PU）是聚氨基甲酸酯的简称。凡是在高分子主链上含有许多重复的-NH-COO-基团的高分子化合物通称为聚氨基甲酸酯。一般聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互作用而得。根据所用原料官能团数目的不同，可以制成线形结构或体型结构的高分子聚合物。由于聚合物的结构不同，性能也不一样。利用这种性质，聚氨酯类聚合物可以分别制成塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂等。水性聚氨酯是指聚氨酯溶解于水或分散于水中而形成的一种聚氨酯树脂，有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯是水性聚氨酯胶粘剂、

23、涂料和其他应用形态的基础树脂。目前聚氨酯涂料、胶粘剂、合成革树脂原液等以溶剂型为主。有机溶剂易燃、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有或多或少的毒性。近十多年来，保护地球环境舆论压力与日俱增，人们的环保意识不断增强，一些发达国家制订了消防法规及溶剂法规，这些因素促进了水性聚氨酯材料的开发。水性聚氨酯以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境节能、操作加工方便等优点，已受到人们的重视。水性聚氨酯是在1943年由西德人P.Schlack首次成功制备，1967年聚氨酯乳液首次实现工业化并在美国市场问世，1972年Bayer公司率先将聚氨酯水乳液用作皮革涂饰剂，水性聚氨酯开始成为重要商品。水性聚

24、氨酯虽然历史不长，某些性能与溶剂性聚氨酯还存在一定差距，但由于其本身所具有的优良品质，其发展非常迅速，正在逐步代替溶剂型聚氨酯。19高剪切共混法制备PP/滑石粉共混材料随着塑料工业的发展，塑料的应用领域越来越广泛，对塑料的材料要求也越来越高。塑料与金属和其他材料相比具有质量轻、使用性能好、制造工艺简单、耐腐蚀、耐冲击、性能可调幅度大、降低能耗、可加工成美观外形等诸多优点。聚丙烯（PP）是由丙烯聚合而得到的一种通用塑性塑料。与其他通用热塑性塑料相比，PP具有原料来源丰富，合成工艺简单，密度小，价格低，加工性能好等特点，其屈服强度，拉伸强度，表面硬度及弹性摸量均较优异，并有突出的环境应力开裂性和耐

25、磨性，以广泛应用于工业生产的各个领域。PP同时也存在低温脆性，机械强度和硬度较低以及成型收缩率大，易老化，耐热性差等缺点。因此在应用范围上，尤其是作为结构材料和工程塑料应用受到了很大的限制。为此，从70年代中期起国内外就对PP进行了大量的研究开发，特别是针对提高PP的缺口冲击强度和低温韧性方面进行了多种增强增韧改性研究开发。高阻尼轻质金属镁基复合材料的应用基础研究课题的背景和目的振动和噪声问题已经成为当今世界环境恶化的三大污染源之一。振动和噪声不仅影响机器的精度和寿命,而且会恶化工作环境,影响人的健康,使人疲倦、耳鸣,严重者甚至丧失工作能力。采用高阻尼材料是解决振动和噪声问题十分有效的手段之一

26、。金属基复合材料是发展高强度、高刚度、高阻尼而密度更小的结构功能一体化新型材料的必由之路。阻尼(damping),又称内耗(internalfriction),是指材料在振动中由于内部原因引起机械振动能消耗的现象。阻尼性能通常又称为减振性能,是材料的一种功能特性，常用内耗值Q-1来表征。目前航空、航天，兵工行业上常用的结构材料，如铝合金、钛合金和钢等，其阻尼性能较差(Q-i10-2),这往往导致飞机和航天器的一些零件出现振动疲劳裂纹和仪器仪表工作失灵,威胁着它们的运行可靠性和寿命。火箭、卫星失效分析表明，约2/3的故障与振动和噪音有关。为适应航空、航天发展的需要，需要研制开发新型的高阻尼材料。

27、在金属材料中，镁的密度低，其阻尼性能相比铝、铜、钢铁等材料也是最好的，而高阻尼镁合金则是减震合金中阻尼能力最高的一种，它的阻尼能力SDC可达40%60%。遗憾的是，这种材料的强度低，不能广泛的作为结构材料使用。随着镁熔炼技术的完善和低密度高阻尼高强度材料需求的增加，镁基复合材料的研制开发成为材料领域的一大热点。材料的复合化在保证材料阻尼的情况下可以大幅度提高材料的强度，所以以高阻尼镁合金为基体，选择合适的增强体，通过合理的复合材料设计，可望得到高阻尼、高强度、低密度的减振材料。混凝土化学减缩剂的减缩机理及其研究进展课题的背景和目的：高性能混凝土（HPC）为了达到高强度、高流动性和优异的耐久性等

28、良好性能，HPC用水量小，水泥用量大，而且加入了具有反应活性的细掺料（如硅灰和微填充料）和外加剂（如超塑化剂和减水剂等）。通过高效减水剂减低水灰比，但在提高混凝土抗渗性和耐久性的同时也增加了混凝土的自收缩。利用硅灰或微填充料填充水泥粒子间的空隙，改善了骨料和水泥石的界面结构、水泥石的空结构，提高了混凝土的抗渗性、耐久性和强度。然而硅灰的掺入不但增加了混凝土的干燥收缩，也大大增加了混凝土的自收缩。微填充料如磨细矿渣对自收缩的影响与其化学成分、细度和粒径有关，在有的情况下也会增大自收缩。外加剂如塑化剂虽然可以减小混凝土中液相表面张力，从而减小自收缩，但也会因化学成分和含盐量的不同，也有可能增大自收

29、缩作用。HPC在提高强度和抗渗性等的同时增大了自收缩能力，这必然会导致微裂纹的产生，这是混凝土主要破坏源之一。微裂纹使混凝土的耐久性降低，寿命减短，甚者出现严重事故。所以通过何种途径来减小混凝土的收缩以此来减少微裂纹和裂纹产生后修补裂纹成为目前工程界研究的重点。混凝土减缩剂被列为预防混凝土收缩开裂的两个措施（纤维增强和混凝土减缩剂）之一。据资料介绍,日本早在20世纪80年代就从事减缩剂的研究,并于1982年由日产水泥公司和三洋化学工业公司研制成功并于1982年取得专利。随后,日本、美国的众多学者对这一领域进行了广泛深入的研究,并在厂房、道路、桥梁、隧道、水池、堤岸等许多工程中加以应用,取得了较

30、好的效果。我国关于减缩剂的研究和报导始于20世纪90年代，由于减缩剂的成本较高，一直没有得到推广应用。但随着混凝土工程裂缝控制的迫切需要，以及减缩剂研究技术和产品性能的进一步提高，减缩剂这一新材料定将得到越来越广泛的应用。本课题的目的：一、合成性能优良的混凝土减缩剂，并对其在混凝土中的性能作综合的考察；二、评价已有混凝土减缩剂的减缩机理，提出合理的机理。氧化锆基复相陶瓷注凝成型的研究课题背景由于优良的力学性能，低的导热系数和良好的抗热震性,ZrO2陶瓷被誉为“陶瓷钢”。有着非常广阔的用途。由于其在室温下有很高的硬度，很好的耐磨性以及非常低的热导性、是一种较为理想的结构陶瓷，用该原料制备成的陶瓷

31、可用于强度、韧性、耐磨性、寿命等要求高的产品上。在燃料电池，氧气传感器及氧气泵等方面也有着很好的用途。陶瓷成型工艺是制备高性能陶瓷材料的前提，传统的成型工艺是限制高性能陶瓷材料大规模产业化的巨大屏障。如干法成型不能避免粉料的团聚及坯体结构不均匀性的产生，且仅能生产简单形状的制品。与干法成型相比，传统的湿法成型工艺能够生产各种形状的制品，但这些方法本身也存在各种局限性。普通注浆成型(slipcasting)坯体含水率大、体积密度分布不均匀，干燥和烧成收缩大，生产效率低；注射成型(injectionmolding)需加入体积含量45%50%有机添加剂，脱脂时间长,坯体易产生缺陷，不适宜大部件产品的

32、成型。陶瓷注凝成型工艺是一种可制备高均匀性、高密度、复杂形状的生坯的成型方法，它是传统的陶瓷工艺和聚合物化学相结合的产物。它以有机溶液和水为分散介质，通过加入分散剂使之形成均匀稳定的悬浮液，同时，悬浮液中掺加少量的有机单体，在引发剂和催化剂的作用下，使浆料的有机单体交联聚合成三维网状结构，从而将均匀分散于其中的陶瓷粉料原位固化成型。机械合金化制备镁基储氢材料研究进展背景及意义目前，煤、石油、天然气等传统能源正日益枯竭，而这些化石燃料的大规模使用所带来的环境污染也日益加剧。因此，人们迫切需要一种清洁，可再生的能源作为替代。氢能，无疑是最理想的选择，氢燃烧后的唯一产物是水；而水可以通过各种手段使其

33、分解为氢和氧，使氢得以“再生”。氢能的综合利用包括三个环节，即氢的制备、储运和应用。其中氢的储运是关键，要求我们开发出高效、安全的储氢手段。目前广泛使用的储氢手段主要是高压钢瓶储氢和液化储氢，使用储氢材料储氢目前基本处于研究阶段，但其和前述两方法相比具有较好的使用安全性以及较高存储密度。从当前的研究来看，储氢材料可大致分为金属和非金属两大类。金属储氢合金包括AB5，AB2，A2B，AB，AB3型几类；非金属储氢材料主要包括碳材料，有机液体，金属络合物，Li-N化物和金属有机物网络结构(MOFs)等。金属储氢材料较非金属储氢材料更具优势，一方面由于其来源广泛，经济和实用性较好；另一方面其性能稳定

34、，实验结果重复性较好，因而更易从理论和实验上深入研究。而金属镁作为储氢材料有其它材料无法替代的优势：1)镁在地壳和海水中都有丰富的储量；2)镁的密度小(1.74g/cm3),仅为铁的1/4；3)储氢密度高(7.6wt.%),远大于其它储氢合金体系。因此，镁基储氢合金已成为储氢材料领域的研究热点之一。但是目前，镁基储氢合金离实际应用尚有距离，这主要是由于传统的真空感应熔炼在制取镁合金时，金属镁极易挥发，往往得不到所需成分的合金；此外这类储氢合金吸放氢动力学性能较差，需要有较高的工作温度。本课题提出“机械合金化制备镁基储氢合金”，一方面在制备(机械合金化)过程中不存在镁的挥发问题；另一方面，根据本

35、人所掌握的情况，机械合金化能有效改善储氢合金的吸放氢动力学性能。因此，此次大作业旨在通过文献查阅，了解国内外对本课题的研究现状与最新进展，发现研究中所存在的问题以及尚存研究价值的方向，为以后课题的选择提供参考。固体废弃物中重金属在水泥中的固化研究进展课题背景和目的近来，城市环境综合整治规划在我国得到了广泛重视，无论从理论上还是实践上都有了新的进展。但目前的工作主要集中于水和大气方面，而城市固体废弃物的整治工作做得很少。我国由城市固体废弃物引起的环境污染问题已相当严重，有许多城市处于或正面临被垃圾包围的局面，越来越多的工业固体废弃物难以找到出路，还有许多城市，固体废弃物乱推乱放随处可见，给城市环

36、境和居民生活造成严重危害。因此，对我国城市固体废弃物进行合理规划和整治势在必行。从总体水平看，我国因人口众多、城市规模大，城市固体废弃物排放量相当大。截止到1989年，我国历年积存下来的城市垃圾和工业废渣已达66亿吨(全国人均6吨），占地面积536平方千米，而且每年还在不断增长。特别是近几年，随着人民生活水平日益提高和生产力大力发展，废弃物排放量显著增加，因而引发的问题也越来越明显。现阶段处理这些废弃物的方法有直接填埋、堆肥和焚烧等。而焚烧法越来越被重视，但焚烧后产生大量残留物，尤其是一些诸如Zn、Cr、Pb等重金属经浓缩后会有很大毒害作用，所以对固体废弃物焚烧后产生的重金属的处理刻不容缓。而

37、重金属飞灰在水泥中固化则可以很好的解决这一问题。高性能辅助性胶凝材料在水泥中的背景水泥混凝土作为近现代使用最广泛的建筑材料，在未来很长一段时间仍将是人类主要的土木工程材料。2004年我国水泥产量就为9.34亿吨，连续20年居世界首位。水泥混凝土作为最大宗的人造结构材料，其生产不仅消耗大量的资源、能源还对生态环境产生巨大破坏。据统计，每生产1吨水泥熟料就需要消耗1.4吨石灰石、0.2吨粘土、0.14吨标准煤和75KWh电力，并且每生产1吨水泥排放1吨CO等温2室气体和SO?、NOx等有毒有害气体。由于水泥工业的生产工艺和水泥的性能特点，水泥工业就成为消纳工业废渣和城市垃圾等固体废弃物的最重要的途

38、径。工业废渣在水泥混凝土中的应用在国内外均有丰富的科研成果和使用经验。但目前国内固体废弃物作为胶凝材料主要是作为水泥混合材，其平均用量为20%左右。因此，研制大掺量高性能的辅助性胶凝材料，大幅度提高工业废渣在水泥中的应用不仅可以大量利用工业生产中产生的废渣，更重要的是最终可以实现水泥工业及整个社会的可持续发展。铁电复合氧化物纳米晶自组装课题背景纳米结构自组装体系和分子自组装体系是从纳米材料领域派生出来的、含有丰富科学内涵的一个重要的分支学科,由于该体系的奇特物理现象及与下一代量子结构器件的联系,因而成为人们十分感兴趣的研究热点。铁电纳米晶具有良好的铁电性、压电性、热释电性、电光及非线性光学等特

39、性，可用来制备无挥发性铁电存储器、声表面波器件、红外探测器、光电器件、传感器及微型压电马达等，广泛地应用于微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域。将铁电纳米晶与自组装技术及现代微电子技术相结合，将产生各种新型功能器件，促进高新技术的持续发展。关于建筑垃圾的综合利用课题背景：中国需要大力发展可再生能源。其原因概括来说就是要满足可持续发展的要求。可持续发展包含的内容非常广泛，从能源利用角度说，就是要实现能源的可持续利用。可持续能源发展包括两个基本目标：一是要保证能源安全，二是要有利于环境的改善。由此可见，从保证能源安全和改善环境的基本目标出发，未来的能源发展在考虑能源供应的同时要注重能

40、源供应的质量。从可再生能源发展的国内背景来看：我国政府已经将可再生能源发展纳入了国家能源发展的基本政策之中，先后颁布了中国21世纪议程、中国环境与发展十大对策、1996-2010年中国新能源和可再生能源发展纲要等重要文件。中国加速发展可再生能源具有十分重要的意义。1发展可再生能源是优化我国能源结构和改善环境质量的要求。2发展可再生能源是解决农村特别是边远地区供电问题的重要途径。3发展可再生能源是实施西部大开发战略的重要方面目前，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%40%。绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村，采用露天堆放或填埋的方式进行处理，耗用大量的征用土地费、垃

41、圾清运等建设经费，同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。随着我国对于保护耕地和环境保护的各项法律法规的颁布和实施，如何处理和排放建筑垃圾已经成为建筑施工企业和环境保护部门面临的一个重要课题。28HDPE/CaCO3共混材料力学性能的研究课题背景:聚乙烯（PE）是最重要的通用的塑料之一，产量居各种塑料之首。聚乙烯可以用多种方法生产，由于工艺路线和条件不同，所制的聚乙烯的分子结构（支化度），分子量，密度结晶度均有所区别，相应的物理性能也表现不同。依据密度和支化度的不同，主要有LDPELLDPEHDPE等几种。本论文以高密度聚乙烯HDPE为基材，研究它的性能。HD

42、PE采用低压法制备，通过配位阴离子催化剂，于烷烃溶剂中聚合得到，链转移反应少，因而常务分子量较高，密度高。HDPE具有硬度大良好的拉伸强度电绝缘性抗冲击性能耐寒性而且不吸水无毒化学性能稳定。但耐环境应力开裂性能差。近年来，人们发现无机填料对聚乙烯有增韧作用，并取得一系列的成果。然而高度超细的无机填料粒子在聚合物基体中的良好分散以及聚烯烃塑料与无机填料粒子之间的界面结合一直是聚烯烃/无机填料共混改性技术中的难题。人们也开始探索HDPE/CaCO3共混材料的性能，在保证性能，甚至有所提高的前提下，尽可能多的增加碳酸钙的含量，以降低成本。以后的工作，以求性能和成本达到最佳的组合。水性聚氨酯油墨的研究

43、和开发课题背景:油墨是印刷行业的最基本的原料，它主要是由树脂和有机溶剂（如苯类、烃类、酯类）组成.这些有机溶剂不仅给行业的工人的身体带来危害，而且极大地污染环境近年来，随着树脂的不断改性，涂料、油墨类新产品的结构也发生了很大变化，发达国家为考虑环保的要求，已经开发出诸多的水性油墨，它们已开始用于纸张、塑料薄膜、包装袋及特种印刷方面。水性油墨经过数十年的开发研究，在性能和应用方面得到了长足的发展，水性油墨以水为主，配以无毒或低毒的有机溶剂作为溶剂和稀释剂，不仅价格低廉、印刷适性良好，且无毒、芳香、安全、对环境友好，尽管目前还有很多缺点，但应该是油墨工业的发展方向。水性聚氨酯油墨是以水性聚氨酯为连

44、接料，水性聚氨基树脂与水性丙烯酸酯、环氧树脂等相比较，在耐磨性、耐水耐化学性、抗冲击性以及柔韧与硬度的平衡性方面更具优势，因此成为水性油墨研究的新方向。陶瓷膜用于天然气预处理中的脱水净化课题背景天然气是近年来增长最快的主要能源，与其他燃料相比，天然气的储量丰富、价格方面的竞争性及环保上的优势，确保了天然气消费的增长。同时，发展天然气工业是缓解我国能源供需矛盾和优化能源结构的一项重要措施。从地下开采出的天然气中含有大量水蒸气，当环境温度、压力发生变化时，气体中的水蒸气可能冷凝形成液态水、冰或水合物，增大管道输气压降,减少输气能力，同时加速酸性组分对管道、设备的腐蚀。因此，天然气脱水净化是保证天然

45、气传输和使用的首要和基本环节。脉冲等离子体法亲水性改性乙烯基聚合物多孔膜的结构设计与控制背景：与常规分离方法相比，膜分离技术具有低能耗、过程简单、分离效率高、不污染环境等有点。而乙烯基聚合物是弱极性的，相应的聚合物多孔膜具有疏水性，而疏水性的多孔膜在水体系中的应用收到限制。因此有必要对疏水性的聚合物多孔膜进行亲水化改性。纳米磁性紫杉醇靶向制剂的研制背景随着传染病的逐渐被控制，恶性肿瘤癌症对人类的威胁日益增大。世界卫生组织根据世界各地区癌症发病率，死亡率和世界人口资料估计，在全世界50多亿人口中平均每年死亡恶性肿瘤者达690万人，新发病率约为870万例。基于现实，各国政府，研究机构和制药公司长期

46、以来一直对药品研究和抗肿瘤药物开发予以高度重视和巨额投资，从而使肿瘤治疗不断得到发展。紫杉醇是是一类具有独特抗癌机制的继阿霉素和顺铂后最热点的新抗癌药。在肿瘤的化疗中，国内外都在寻找一种选择性杀害肿瘤细胞而不损伤正常细胞的方法。理想的给药剂型是靶向药物。在靶部位外加一定强度的磁场，人血白蛋白纳米粒可以在磁场作用下向靶部位聚集，并在该部位按一定释药速率，释放抗肿瘤药物，从而达到提高局部药物浓度，提高紫杉醇的抗肿瘤效果和减少其全身药物毒性作用。并且，靶向药物给药法不但增加了药物疗效而且提高了药物的利用率，从而降低治疗成本。镁合金的应力腐蚀行为研究课题背景镁合金具有密度小、比强度高的特点，作为绿色环

47、保材料，大量应用于汽车、航天、电子等工业领域。但是镁合金易受到种种腐蚀，如大气腐蚀、各种介质下的腐蚀、电偶腐蚀和全面腐蚀、点蚀和丝状腐蚀、应力腐蚀破裂和氢脆等等，镁合金构件在使用过程中经常受到机械应力与腐蚀介质的共同作用而易产生应力腐蚀开裂(SCC)，尤其含Al,Zn的AZ系列的镁合金对应力腐蚀开裂的敏感性最大。镁合金的应力腐蚀问题长期困扰着人们，由于镁合金应力腐蚀属于局部腐蚀，是在应力和化学介质协同作用下引起的开裂，涉及影响因素较多、腐蚀机理复杂，而且镁合金的应力腐蚀行为目前尚研究不多，因此本研究具有一定的难度，研究工作量也比较大，希望能检索到相关的文献，提供参考，以便对自己有所帮助。快速凝

48、固镁基非晶合金的研究课题背景非晶态合金是20世纪60年代发现的一种新型材料，它具有许多不同于普通晶态合金的物理机械性能。Mg基大块非晶的高比强度使其具有较大的应用前景。然而，目前大块非晶的形成机制研究尚不够完善、制备方法多样、能耗较高、还未有经济高效的生产工艺。由此，制备出具有优异的非晶形成能力、宽的过冷液相区、较强的抗晶化能力、易于进一步高压成大块非晶的Mg基非晶薄带，成为材料研究的热点之一。经过系统的实验研究，总结出合适的制备工艺参数并揭示Mg基非晶的形成机制，将为Mg基轻质高强金属材料的研究及应用奠定基础。传统的铸造冶金方法难以满足材料的性能要求，因此研究新型的制备、加工技术是促进高性能

49、镁合金型材及结构件应用的必然之路。改变凝固工艺条件可以解决镁合金强度比较低的问题。快速凝固可显著地细化组织,获得微晶、纳米晶甚至金属玻璃以及常规工艺条件下难以获得的亚稳相结构,从而获得具有特殊物化性能和力学性能的新材料。快速凝固合金相应地分为细晶合金和非晶合金（即金属玻璃），是改善镁合金力学性能的先进工艺方法。因此,快速凝固已经成为凝聚态物理和材料科学领域共同关注的重要研究课题之一。现需要通过查阅有关文献，熟悉快速凝固镁基非晶合金的基本概念、原理及性能特征，了解其研究背景和国内外研究发展动向，着重了解Mg-Ca系、Mg-Zn系以及Mg-Y系合金的研究现状与进展。为后续快速凝固镁基非晶合金的制备

50、奠定基础。35CaCO3颗粒粒径大小在改性聚合物（PVC）时的作用课题背景：CaCO3在聚合物改性过程中具有普遍的应用，它不光在经济上有着节约成本的作用并且可以有效地改进聚合物的物理以及加工性能。由于CaCO3在改性聚合物时是以粉体状态与聚合物进行混合，所以本课题可以看作是聚合物与粉体之间的相互作用与影响，只不过更倾向于粉体也即CaCO3的粒径变化在整个改性过程中的作用。从而得知在进行聚合物改性时，作为改性填料的CaCO3粉体，应以怎样的状态参与改性，也即它的粒径是大是小，粒径分布是宽是窄，粒径与被改性聚合物有什么关系，才能使CaCO3最充分的发挥其作用最大程度的改进聚合物的性能。在此课题中C

51、aCO3用重质CaCO3。36碱集料反应的测试方法研究背景人类建筑文明发展到今天，从原始人的穴居，到现代化的高楼大厦；从山岭、旷野间本没有路，到现代化的高速公路、铁路、空港和海港；稍加留心，人们便不难发现水泥混凝土作为使用量最大、应用范围最广泛的人造建筑材料为人类现代文明建设做出了重要贡献，构成了人类社会和文化生活的基础。与人们期望不同的是，水泥混凝土并非在任何情况下都是耐久的，在世界范围内，存在大量远低于设计寿命而破坏的各种混凝土工程。西方发达国家曾为混凝土耐久性问题付出了沉重的维修和重建费用。以美国为例，根据统计资料，1988年美国混凝土基础工程估计价值达六万亿美圆，而其后每年用于维修和重

52、建的费用却将高达三千亿美圆。虽然我国在混凝土耐久性方面的损失没有详细统计，但可以推断因混凝土过早失效而造成的直接和间接损失是惊人的。据统计，建筑业消耗全世界40%的能源和资源，随世界范围内人口增长和资源消耗，水泥混凝土耐久性已成为各国国民经济发展的一个重大问题。迄今为止，影响混凝土耐久性的主要因素有：（1）冻融作用；（2）化学侵蚀；（3）钢筋锈蚀；（4）碱基料反应等。碱基料反应（AAR）是指混凝土孔溶液中来自水泥、含碱外加剂和环境的碱离子（K+、Na+、和OH-）与基料中的活性组分发生膨胀的反应，导致混凝土膨胀和开裂破坏的过程。因由AAR造成的开裂破坏难以阻止其继续发展和修补而被喻为混凝土的“

53、癌症”。按参与反应的基料中活性矿物组分类型不同，AAR分为碱硅酸反应（ASR）和碱碳酸盐反应（ACR），但在世界范围内ASR所导致的破坏事例远较ACR普遍。ASR发生需三个必要条件：混凝土中存在活性基料、足量的碱和一定的湿度。已有研究结果表明，我国地质条件复杂，活性基料分布广泛，尤其在我国三北（华北、东北和西北）地区有大量活性基料。我国目前的基本建设正以前所未有的速度和规模发展，并会在一定时期内保持快速增长。为避免西方发达国家在AAR方面的沉痛代价，加强AAR预防措施研究对延长混凝土工程寿命和建筑业的可持续发展有重要社会和经济意义。玻璃澄清技术的研究与应用课题的背景和目的在玻璃熔制过程中易产生

54、气泡、条纹、结石等缺陷。其中气泡是最为明显的一种玻璃缺陷。一般来说，不允许玻璃液中有大量的明显的缺陷，否则不仅会影响玻璃的外观质量，降低玻璃的均一性和透光性，还会降低玻璃的机械强度和热稳定性,限制了该制品的用途，造成大量的废品和次品。因此，从产品技术要求出发，玻璃成品中应尽可能避免气泡缺陷。为在今后的研究工作中更有效的提高玻璃熔制质量，得到透明澄清的玻璃制品，现需对玻璃气泡的澄清技术进行文献检索，了解国内外发展动向，并从中找出环保高效的澄清方法。应力状态对铁电材料性能的影响与应力工程课题背景及目的铁电性是指材料具有在一定温度范围内具有自发极化，而且其自发极化方向在外加电场的作用下进行反向的性质

55、。铁电材料在居里温度下处于铁电相，具有高的介电常数，同时铁电材料也具有压电性和热释电性。基于铁电材料的这些性能，铁电材料在非挥发性铁电随机存储器，热释电感应器，压电元件，光电装置以及PTC上得到了很广泛的应用。而应力状态对铁电材料的自发极化强度以及方向有着很大的影响。大体可分为通过应力应变诱导提高铁电材料的居里温度和自发极化强度和应力应变易造成材料的疲劳，降低铁电材料的包括力学和铁电性能，缩短了材料的使用寿命两个方面。在铁电材料中铁电畴的形成导致了材料的自发极化，而材料中的应力应变包括微应力状态直接影响到铁电畴的存在形式（180Pop畴和非180Pop畴）和铁电畴的转向运动，应力应变对铁电材料

56、性能的影响是与材料中电畴存在形式和取向运动直接相关的。另外应用包括MBE，MOCVD，PLD等技术外延生长铁电薄膜也是当前器件物理中的热点。包括衬底材料与外延薄膜的晶格适配，薄膜间的热膨胀以及衬底材料和沉积过程中的缺陷导致了在铁电薄膜中存在着应力。一般认为应力的存在都会导致薄膜材料性能的下降，然而也有研究表明巧妙的引入应力源，可以大幅度的提高材料的性能。应力工程所指的就是应用薄膜外延技术，在薄膜生长的同时引入应力，从而提高器件性能的方法。由于这种方法引入应力大小是可以调节的，因而在薄膜以及器件材料性能的研究中起到很重要的作用。铁电薄膜材料中的应力工程概念的提出是援引与半导体薄膜技术，但在铁电薄

57、膜中应力对材料性能的影响更加复杂，也是因为这个原因，使得在铁电薄膜中应用应力工程的成为了热点。本课题的研究目的在于提高无铅铁电材料的居里温度和剩余极化率，使其适用于电子器件上，而选择的方法就是采用应力增强。而这一工作的深入开展是以对应力应变对铁电材料性能影响有着很透彻的了解为基础的，本课题的开展就是为了寻求合适的应力机构增强铁电材料性能奠定基础。碱硅酸反应的抑制方法及其机理研究背景和目的：混凝土是当今不可替代的，用量最大和使用最广泛的人工建筑材料，我国水泥产量已连续多年占世界第一位，2003年我国水泥产量达8.65亿吨，2004年达9.7亿吨。数量扩张型的水泥工业发展模式将使我国能源、资源和环

58、境不堪重负，因此只有提高水泥性能、增加混凝土中工业废弃物利用量，延长水泥混凝土工程的使用寿命，才是我国建筑业可持续发展的唯一出路。为此，我国在国家重大基础研究发展规划中设立了“高性能水泥制备与应用的基础研究”项目。本课题是该项目中的一个分支，旨在研究混合材抑制碱硅酸反应（ASR）的机理和二次火山灰反应生成产物的持碱能力和机制，为高性能水泥掺加混合材后的抗碱集料反应性能提供理论依据，设计和证明具有高耐久性的高性能水泥基材料的组成和控制条件，指导高性能水泥制造。碱集料反应已经被世界公认为破坏混凝土结构的重要因素，素有混凝土工程的“癌症”之称。目前碱集料反应被分为碱硅酸反应，碱碳酸盐反应，碱硅酸盐反

59、应三种，其中多数由于碱集料反应而引起的混凝土开裂属于碱硅酸反应。混凝土中掺入一定量的化学外加剂，如Na2SiF6、锂盐等能够有效的抑制碱集料反应，但这些外加剂抑制AAR的长期有效性以及对混凝土其它性能的影响等方面尚未得到证实,国际上对利用混合材防治ASR已做了大量的研究，对混合材抑制AAR的机理也有了一定的认识，但对粉煤灰中的碱及对总碱的贡献等方面还存在着不同的认识。锰矿粉粒度对水泥浆性能的影响背景长期以来，粒化高炉矿渣用于生产矿渣硅酸盐水泥时，均采用与熟料、石膏共同粉磨的生产工艺。胶凝体系粉体的堆积密度将直接影响到其净浆、砂浆和混凝土流动性、硬化体的孔隙率，从而影响到其他一系列的性能，如强度、耐侵蚀性、抗渗性和抗冻性等。随着混凝土技术的发展，超细矿物掺合料的概念应运而生。