科技环保材料

科技环保材料

材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代，人们把信息、材料和能源誉为“当代文明的三大支柱”。材料与国民经济建设、国防建设、人民生活密切相关。传统材料通过采用新技术，提高技术含量，提高节能、环保等性能，而成为新型环保材料。

纳米材料

纳米材料

随着科学研究的发展，人们发现当物质达到纳米尺度以后，大约在1～100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊性能的物质构成的材料，即为纳米材料。

纳米材料的在未来的应用前景十分广泛。

在涂料方面的应用

国家体育场顶部增刷了新型纳米防火涂料以增强防火性能

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。借助于传统的涂层技术，再给涂料中添加纳米材料，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从而获得传统涂层没有的功能，如有超硬、耐磨、抗氧化、耐热、阻燃、耐腐蚀、变色等。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等，在卫生用品上应用可起到杀菌保洁作用。在建材产品如玻璃中加入适宜的纳米材料，可达到减少光的透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。由于氧化物纳米微粒的颜色不同，这样可以通过复合控制涂料的颜色，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限粒径而变，而具有随角度变色的效应。在汽车的装饰喷涂业中，将纳米材料添加在汽车、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，从而使传统汽车面色彩多样化。

纳米隐身材料

在化工方面的应用

放大30倍的碳纳米管

化工业影响到人类生活的方方面面，如果在化工业中采用纳米技术，将更显示出独特魅力。在橡胶塑料等化工领域，纳米材料都能发挥重要作用。如在橡胶中加入纳米二氧化硅，可以提高橡胶的抗紫外辐射和红外反射能力；纳米氧化铝和二氧化硅加入到普通橡胶中，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。最近又开发了食品包装的二氧化钛，纳米二氧化钛能够强烈吸收太阳光中的紫外线，产生很强的光化学活性，可以用光催化降解工业废水中的有利污染物，具有除净度高、无二次污染、适用性广泛等优点，在环保水处理中有着很好的应用前景。

09年纳米材料发展回顾

1．美国

美国在纳米材料、超材料方面保持领先地位，制成世界最薄的超导金属层。

2009年1月，美国杜克大学的科学家使用“超材料”研制出了一种隐形材料。该材料可引导微波“转向”，避开仪器探测，从而将物体隐形。新研究成果向制造隐形设备的目标迈出关键一步，除应用于军事外，还可用来解决手机信号受屏蔽问题，并有助于研制出能“扭曲”可见光和红外线的隐身材料。

2月，美国杜克大学和马萨诸塞州立大学表示，两家机构的科学家借助化学“胶水”，首次用不同磁性和非磁性物质的粒子合成出复杂纳米结构。该成果将适用于制造先进的光学设备、包装设备、数据存储和生物工程设备等。

石墨烯带

4月，美国莱斯大学和斯坦福大学分别用圆柱状碳纳米管成功制出几十纳米宽的石墨烯带。莱斯大学的丝带状石墨烯能用来制造太阳能电池板、可弯曲触摸显示屏，并可制成轻薄导电纤维，以取代飞行器上使用的笨重铜线；斯坦福大学的窄带石墨烯则具有导电性能，在电子工业领域用途广泛，现已用石墨烯带制出晶体管原型。

2．英国

2009年1月，英国曼彻斯特大学用纯净石墨烯和氢制备出一种具有绝缘性能的二维晶体石墨烯衍生物——石墨烷。该方法也适用于制备其他基于石墨烯的具有不同导电性能的超薄材料。研究表明，石墨烯可被制成新的材料以微调其电子性能，为未来电子设备提供多功能材料，极有可能带来半导体工业的变革。

3．日本

2009年5月，日本的研究小组在世界上首次直接观测到了重电子形成的费米面，开发出低温节能的新型半导体和世界首款可伸缩弯曲的有机EL显示屏。该项研究有可能成为判明超导机理的突破口。

6月，日本开发出新纳米粒子制造方法，通过在由白金、界面活性剂与溶煤组成的水溶液中添加还原剂，约10分钟就可以快速产生白金纳米粒子，而且白金的粒子化率达到100%，每克的表面积达到55平方米。这种白金纳米粒子的优点除了表面积最大，具有很高的热稳定性，还能很容易地与钌、镍、钴、钯等金属组合成合金，并根据需要制成各种合金纳米材料。

4．南非

2009年3月，南非核能源公司下属的化学分部推出了“氟化学扩展倡议（FEI）”，旨在推动南非建立高附加值的氟化学产业。南非拥有丰富的氟石资源，目前是世界第三大氟石生产国，但其中95%的酸级氟石产品都出口国际市场，只有5%被用来制造粗的和纯的氟化氢以及其他氟化学产品。

5月，南非约翰内斯堡大学的研究人员大力推进纳米海绵材料研究，南非政府希望这项研究能克服传统水处理方法的不足，帮助农村偏远地区的居民获得干净水。与普通尺寸的过滤介质不同，纳米海绵能针对分子的电性做出不同的反应，每一个空穴的内部对水是排斥的，而外部却是吸水的，因此，水分子很容易就穿过纳米海绵，而像杀虫剂等一系列污染物则被吸附在空穴中。另外，还可以针对某一特定的污染物，在纳米海绵上接入特殊物质，使其吸附目标污染物，甚至将其转化成毒性较小的物质。

总之，在未来生活中，纳米技术将带给我们无限的舒心与时尚，使人类的生存的条件更加优越。

屋面工程——新型环保节能材料的大舞台

建筑的每个部位都有与之相对应的建筑材料。长久以来，人们对屋面材料的认知大都集中在对瓦材的了解上。用传统的观念来看，屋面材料最主要的功能就是防水。因此，千百年来，在缺水的北方，住宅大都是在斜面或平面的屋顶抹泥即可；而在多雨的南方，则需要在屋顶上铺装排列紧密的泥瓦。世世代代，泥瓦就是屋面唯一的“外衣”。然而为了保护耕地、保护环境、节约能源，我国已限制和逐步禁止使用黏土瓦，极力推广非黏土瓦。

现代建筑的屋面，其功能已不仅仅是为房屋遮风避雨了，不仅要考虑到舒适度，而且还要考虑到环保、隔音、美观等问题。正是这种需要催生出新型屋面材料的问世。屋面工程正在成为新型环保节能材料一展身手的大舞台。质轻、美观、环保、防水防火、隔音隔热的新材料已向现代屋面走来。

国家墙体材料“十五”规划中明确指出：“必须大力研究开发具有高效、节能、节土、利废、环保的轻质、高强、保温、隔热、防火型新型复合墙体材料及屋面防水材料”。

热塑性淀粉变身节能建筑材料

随着我国经济的繁荣和科技的进步，人们居住条件和生活水平不断提高，现代建筑逐步向高质量、高档次发展，其功能要求不断提高。当传统的屋面材料已不能满足建筑业发展要求时，各种新型屋面材料便应运而生。根据国际建材发展的流行趋势，屋面材料正向质轻、美观、环保、防水防火、隔音隔热等方向发展。然而，石棉瓦、水泥瓦及近年来兴起的彩钢瓦等都难以在性能方面同时满足环保和节能的需求。针对传统屋面建筑材料存在的诸多难以解决的问题，为达到“十五”规划中提出的“高效、轻质、节能、节土、利废、环保”的所有功能要求，国内一大批企业开始了屋面复合材料的探索和创新。塑料复合瓦作为一种新型屋面材料正在异军突起。

塑料复合瓦

国内许多城市实施“平改坡”工程，为新型屋面材料的快速发展增添了助推力。据国家统计局公布的统计数字，我国房地产开发每年投资额高达上万亿元。房地产投资消费的高速增长给建材行业带来巨大的市场空间。国内绝大部分县、市每年石棉瓦、铁皮瓦等产品的用量都在50万片以上，省会城市的年用量达上千万片。“平改坡”得到大力推广和应用，为制瓦业带来了无限商机。

新型塑料复合瓦的重要特征是：

（1）主要呈波形状，或呈直线状，或呈下凹弧形状，瓦之正面其一侧边有纵向沟槽；

（2）其另一侧边瓦之背面有可与纵向沟槽相扣合的纵向凸棱；

（3）瓦体由改性塑料和钢或其他纤维复合制成。作为优选方案，瓦体内有钢丝网内衬；

（4）或有隔热保温材料夹心层。

这种新型塑料复合瓦的突出效果是：采用改性塑料制成，且掺使一定量废旧塑料，有利环保，避免了烧泥瓦的土地浪费；采用先进配方工艺，产品阻燃、强度高、韧性好、耐老化、温度特性优、使用寿命长；重量轻，采用钉或粘接等方法安装，结实牢固，防风防震，可基本免除维修，且隔热保温性强。