1.纳米材料在各个行业中的应用

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4.现在的生态环境遭到什么破坏?

5.压力变送器怎么选型

纳米材料在各个行业中的应用

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纳米是英文namometer的译音,是一个物理学上的度量单位,1纳米是1米的十亿分之一;相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说,相当于万分之一头发丝粗细。就象毫米、微米一样,纳米是一个尺度概念,并没有物理内涵。当物质到纳米尺度以后,大约是在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。这种既具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米,而没有特殊性能的材料,也不能叫纳米材料。过去,人们只注意原子、分子或者宇宙空间,常常忽略这个中间领域,而这个领域实际上大量存在于自然界,只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家,他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子,并通过研究它的性能发现:一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此,象铁钴合金,把它做成大约20—30纳米大小,磁畴就变成单磁畴,它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期,人们就正式把这类材料命名为纳米材料。

在充满生机的21世纪,信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求,元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小;航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新,以及在此基础上诱发的新技术。新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的战略研究领域,纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象,也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。近年来,纳米材料和纳米结构取得了引人注目的成就。例如,存储密度达到每平方厘米400g的磁性纳米棒阵列的量子磁盘,成本低廉、发光频段可调的高效纳米阵列激光器,价格低廉高能量转化的纳米结构太阳能电池和热电转化元件,用作轨道炮道轨的耐烧蚀高强高韧纳米复合材料等的问世,充分显示了它在国民经济新型支柱产业和高技术领域应用的巨大潜力。正像美国科学家估计的“这种人们肉眼看不见的极微小的物质很可能给予各个领域带来一场革命”。纳米材料和纳米结构的应用将对如何调整国民经济支柱产业的布局、设计新产品、形成新的产业及改造传统产业注入高科技含量提供新的机遇。研究纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了人们认识自然的新层次,是知识创新的源泉。由于纳米结构单元的尺度(1~100urn)与物质中的许多特征长度,如电子的德布洛意波长、超导相干长度、隧穿势垒厚度、铁磁性临界尺寸相当,从而导致纳米材料和纳米结构的物理、化学特性既不同于微观的原子、分子,也不同于宏观物体,从而把人们探索自然、创造知识的能力延伸到介于宏观和微观物体之间的中间领域。在纳米领域发现新现象,认识新规律,提出新概念,建立新理论,为构筑纳米材料科学体系新框架奠定基础,也将极大丰富纳米物理和纳米化学等新领域的研究内涵。世纪之交高韧性纳米陶瓷、超强纳米金属等仍然是纳米材料领域重要的研究课题;纳米结构设计,异质、异相和不同性质的纳米基元(零维纳米微粒、一维纳米管、纳米棒和纳米丝)的组合。纳米尺度基元的表面修饰改性等形成了当今纳米材料研究新热点,人们可以有更多的自由度按自己的意愿合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法设计纳米结构原理性器件以及纳米复合传统材料改性正孕育着新的突破。 1研究形状和趋势纳米材料制备和应用研究中所产生的纳米技术很可能成为下一世纪前20年的主导技术,带动纳米产业的发展。世纪之交世界先进国家都从未来发展战略高度重新布局纳米材料研究,在千年交替的关键时刻,迎接新的挑战,抓紧纳米材料和柏米结构的立项,迅速组织科技人员围绕国家制定的目标进行研究是十分重要的。纳米材料诞生州多年来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透一直引人注目。进入90年代,纳米材料研究的内涵不断扩大,领域逐渐拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接十分紧密,实验室成果的转化速度之快出乎人们预料,基础研究和应用研究都取得了重要的进展。美国已成功地制备了晶粒为50urn的纳米cu材料,硬度比粗晶cu提高5倍;晶粒为7urn的pd,屈服应力比粗晶pd高5倍;具有高强度的金属间化合物的增塑问题一直引起人们的关注,晶粒的纳米化为解决这一问题带来了希望,根据纳米材料发展趋势以及它在对世纪高技术发展所占有的重要地位,世界发达国家的政府都在部署本来10~15年有关纳米科技研究规划。美国国家基金委员会(nsf)1998年把纳米功能材料的合成加工和应用作为重要基础研究项目向全国科技界招标;美国darpa(国家先进技术研究部)的几个计划里也把纳米科技作为重要研究对象;日本近年来制定了各种计划用于纳米科技的研究,例如 ogala计划、erato计划和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究计划,1997年,纳米科技投资1.28亿美元;德国科研技术部帮助联邦政府制定了1995年到2010年15年发展纳米科技的计划;英国政府出巨资资助纳米科技的研究;1997年西欧投资1.2亿美元。据1999年7月8日《自然》最新报道,纳米材料应用潜力引起美国白宫的注意;克林顿亲自过问纳米材料和纳米技术的研究,决定加大投资,今后3年经费资助从2.5亿美元增加至5亿美元。这说明纳米材料和纳米结构的研究热潮在下一世纪相当长的一段时间内保持继续发展的势头。 2国际动态和发展战略 1999年7月8日《自然》(400卷)发布重要消息 题为“美国政府计划加大投资支持纳米技术的兴起”。在这篇文章里,报道了美国政府在3年内对纳米技术研究经费投入加倍,从2.5亿美元增加到5亿美元。克林顿总统明年2月将向国会提交支持纳米技术研究的议案请国会批准。为了加速美国纳米材料和技术的研究,白宫采取了临时紧急措施,把原1.97亿美元的资助强度提高到2.5亿美元。《美国商业周刊》8 月19日报道,美国政府决定把纳米技术研究列人21世纪前10年前11个关键领域之一,《美国商业周刊》在掌握21世纪可能取得重要突破的3个领域中就包括了纳米技术领域(其它两个为生命科学和生物技术,从外星球获得能源)。美国白宫之所以在20世纪即将结束的关键时刻突然对纳米材料和技术如此重视,其原因有两个方面:一是德科学技术部1996年对2010年纳米技术的市场做了预测,估计能达到14400亿美元,美国试图在这样一个诱人的市场中占有相当大的份额。美国基础研究的负责人威廉姆斯说:纳米技术本来的应用远远超过计算机工业。美国白宫战略规划办公室还认为纳米材料是纳米技术最为重要的组成部分。在《自然》的报道中还特别提到美国已在纳米结构组装体系和高比表面纳米颗粒制备与合成方面领导世界的潮流,在纳米功能涂层设计改性及纳米材料在生物技术中的应用与欧共体并列世界第一,纳米尺寸度的元器件和纳米固体也要与日本分庭抗礼。1999年7月,美国加尼福尼亚大学洛杉矾分校与惠普公司合作研制成功 100urn芯片,美国明尼苏达大学和普林斯顿大学于1998年制备成功量子磁盘,这种磁盘是由磁性纳米棒组成的纳米阵列体系,10bit/s尺寸的密度已达109bit/s,美国商家已组织有关人员迅速转化,预计2005年市场为400亿美元。1988年法国人首先发现了巨磁电阻效应,到1997年巨磁电阻为原理的纳米结构器件已在美国问世,在磁存储、磁记忆和计算机读写磁头将有重要的应用前景。最近美国柯达公司研究部成功地研究了一种即具有颜料又具有分子染料功能的新型纳米粉体,预计将给彩色印橡带来革命性的变革。纳米粉体材料在橡胶、颜料、陶瓷制品的改性等方面很可能给传统产业和产品注入新的高科技含量,在未来市场上占有重要的份额。纳米材料在医药方面的应用研究也使人瞩目,正是这些研究使美国白宫认识到纳米材料和技术将占有重要的战略地位。原因之二是纳米材料和技术领域是知识创新和技术创新的源泉,新的规律新原理的发现和新理论的建立给基础科学提供了新的机遇,美国计划在这个领域的基础研究独占“老大”的地位。 3国内研究进展我国纳米材料研究始于80年代末,“八五”期间,“纳米材料科学”列入国家攀登项目。国家自然科学基金委员会、中国科学院、国家教委分别组织了8项重大、重点项目,组织相关的科技人员分别在纳米材料各个分支领域开展工作,国家自然科学基金委员会还资助了20多项课题,国家“863”新材料主题也对纳米材料有关高科技创新的课题进行立项研究。1996年以后,纳米材料的应用研究出现了可喜的苗头,地方政府和部分企业家的介入,使我国纳米材料的研究进入了以基础研究带动应用研究的新局面。目前,我国有60多个研究小组,有600多人从事纳米材料的基础和应用研究,其中,承担国家重大基础研究项目的和纳米材料研究工作开展比较早的单位有:中国科学院上海硅酸盐研究所、南京大学。中国科学院固体物理研究所、金属研究所、物理研究所、中国科技大学、中国科学院化学研究所、清华大学,还有吉林大学、东北大学、西安交通大学、天津大学、青岛化工学院、华东师范大学,华东理工大学、浙江大学、中科院大连化学物理研究所、长春应用化学研究所、长春物理研究所、感光化学研究所等也相继开展了纳米材料的基础研究和应用研究。我国纳米材料基础研究在过去10年取得了令人瞩目的重要研究成果。已采用了多种物理、化学方法制备金属与合金(晶态、非晶态及纳米微晶)氧化物、氮化物、碳化物等化合物纳米粉体,建立了相应的设备,做到纳米微粒的尺寸可控,并制成了纳米薄膜和块材。在纳米材料的表征、团聚体的起因和消除、表面吸附和脱附、纳米复合微粒和粉体的制取等各个方面都有所创新,取得了重大的进展,成功地研制出致密度高、形状复杂、性能优越的纳米陶瓷;在世界上首次发现纳米氧化铝晶粒在拉伸疲劳中应力集中区出现超塑性形变;在颗粒膜的巨磁电阻效应、磁光效应和自旋波共振等方面做出了创新性的成果;在国际上首次发现纳米类钙钛矿化合物微粒的磁嫡变超过金属gd;设计和制备了纳米复合氧化物新体系,它们的中红外波段吸收率可达 92%,在红外保暖纤维得到了应用;发展了非晶完全晶化制备纳米合金的新方法;发现全致密纳米合金中的反常hall-petch效应。近年来,我国在功能纳米材料研究上取得了举世瞩目的重大成果,引起了国际上的关注。一是大面积定向碳管阵列合成:利用化学气相法高效制备纯净碳纳米管技术,用这种技术合成的纳米管,孔径基本一致,约20urn,长度约100pm,纳米管阵列面积达到 3mm 3mm。其定向排列程度高,碳纳米管之间间距为100pm。这种大面积定向纳米碳管阵列,在平板显示的场发射阴极等方面有着重要应用前景。这方面的文章发表在1996年的美国《科学》杂志上。二是超长纳米碳管制备:首次大批量地制备出长度为2~3mm的超长定向碳纳米管列阵。这种超长碳纳米管比现有碳纳米管的长度提高1~2个数量级。该项成果已发表于1998年8月出版的英国《自然》杂志上。英国《金融时报》以“碳纳米管进入长的阶段”为题介绍了有关长纳米管的工作。三是氮化嫁纳米棒制备:首次利用碳纳米管作模板成功地制备出直径为3~40urn、长度达微米量级的发蓝光氮化像一维纳米棒,并提出了碳纳米管限制反应的概念。该项成果被评为1998年度中国十大科技新闻之一。四是硅衬底上碳纳米管阵列研制成功,推进碳纳米管在场发射平面和纳米器件方面的应用。五是制备成功一维纳米丝和纳米电缆,该成果研究论文在瑞典召开的1998年第四届国际纳米会议宣读后,许多外国科学家给予高度评价。六是用苯热法制备纳米氮化像微晶;发现了非水溶剂热合成技术,首次在300℃左右制成粒度达30urn的氮化锌微晶。还用苯合成制备氮化铬(crn)、磷化钴(cop)和硫化锑(sbs)纳米微晶,论文发表在1997年的《科学》杂志上。七是用催化热解法制成纳米金刚石;在高压釜中用中温(70℃)催化热解法使四氯化碳和钠反应制备出金刚石纳米粉,论文发表在1998年的《科学》杂志上。美国《化学与工程新闻》杂志还发表题为“稻草变黄金---从四氯化碳(cc14)制成金刚石”一文,予以高度评价。我国纳米材料和纳米结构的研究已有10年的工作基础和工作积累,在“八五”研究工作的基础上初步形成了几个纳米材料研究基地,中科院上海硅酸盐研究所、南京大学、中科院固体物理所、中科院金属所、物理所、中国科技大学、清华大学和中科院化学所等已形成我国纳米材料和纳米结构基础研究的重要单位。无论从研究对象的前瞻性、基础性,还是成果的学术水平和适用性来分析,都为我国纳米材料研究在国际上争得一席之地,促进我国纳米材料研究的发展,培养高水平的纳米材料研究人才做出了贡献。在纳米材料基础研究和应用研究的衔接,加快成果转化也发挥了重要的作用。目前和今后一个时期内这些单位仍然是我国纳米材料和纳米结构研究的中坚力量。在过去10年,我国已建立了多种物理和化学方法制备纳米材料,研制了气体蒸发、磁控溅射、激光诱导cvd、等离子加热气相合成等10多台制备纳米材料的装置,发展了化学共沉淀、溶胶一凝胶、微乳液水热、非水溶剂合成和超临界液相合成制备包括金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料的方法,研制了性能优良的多种纳米复合材料。近年来,根据国际纳米材料研究的发展趋势,建立和发展了制备纳米结构(如纳米有序阵列体系、介孔组装体系、mcm-41等)组装体系的多种方法,特别是自组装与分子自组装、模板合成、碳热还原、液滴外延生长、介孔内延生长等也积累了丰富的经验,已成功地制备出多种准一维纳米材料和纳米组装体系。这些方法为进一步研究纳米结构和准一纳米材料的物性,推进它们在纳米结构器件的应用奠定了良好的基础。纳米材料和纳米结构的评价手段基本齐全,达到了国际90年代末的先进水平。综上所述,“八五”期间我国在纳米材料研究上获得了一批创新性的成果,形成了一支高水平的科研队伍,基础研究在国际上占有一席之地,应用开发研究也出现了新局面,为我国纳米材料研究的继续发展奠定了基础。10年来,我国科技工作者在国内外学术刊物上共发表纳米材料和纳米结构的论文2400多篇,在国际上排名第五位,其中纳米碳管和纳米团簇在1998年度欧洲文献情报交流会上德国马普学会固体所一篇研究报告中报道中国科技工作者发表论文已超过德国,在国际排名第三位,在国际历次召开的有关纳米材料和纳米结构的国际会议上,我国纳米材料科技工作者共做邀请报告24次。到目前为止,纳米材料研究获得国家自然科学三等奖1项,国家发明奖2项;院部级自然科学一、二等奖3项,发明一等奖3项,科技进步特等奖1项;申请专利 79项,其中发明专利占50%,已正式授权的发明专利6项,已实现成果转化的发明专利6项。最近几年,我国纳米科技工作者在国际上发表了一些有影响的学术论文,引起了国际同行的关注和称赞。在《自然》和《科学》杂志上发表有关纳米材料和纳米结构制备方面的论文6篇,影响因子在6以上的学术论文(phys.rev.lett,j.ain.chem.soc .)近20篇,影响因子在3以上的31篇,被sci和ei收录的文章占整个发表论文的 59%。 1998年 6月在瑞典斯特哥尔摩召开的国际第四届纳米材料会议上,对中国纳米材料研究给予了很高评价,指出这几年来中国在纳米材料制备方面取得了激动人心的成果,在大会总结中选择了8个纳米材料研究式作取得了比较好的国家在闭幕式上进行介绍,中国是在美国、日本、德国、瑞典之后进行了大会发言。

4 纳米产业发展趋势

(1)信息产业中的纳米技术:信息产业不仅在国外,在我国也占有举足轻重的地位。2000年,中国的信息产业创造了gdp5800亿人民币。纳米技术在信息产业中应用主要表现在3个方面:①网络通讯、宽频带的网络通讯、纳米结构器件、芯片技术以及高清晰度数字显示技术。因为不管通讯、集成还是显示器件,都要原器件,美国已经着手研制,现在有了单电子器件、隧穿电子器件、自旋电子器件,这种器件已经在实验室研制成功,而且可能在2001年进入市场。 ②光电子器件、分子电子器件、巨磁电子器件,这方面我国还很落后,但是这些原器件转为商品进入市场也还要10年时间,所以,中国要超前15年到20年对这些方面进行研究。③网络通讯的关键纳米器件,如网络通讯中激光、过滤器、谐振器、微电容、微电极等方面,我国的研究水平不落后,在安徽省就有。④压敏电阻、非线性电阻等,可添加氧化锌纳米材料改性。

(2)环境产业中的纳米技术:纳米技术对空气中20纳米以及水中的200纳米污染物的降解是不可替代的技术。要净化环境,必须用纳米技术。我们现在已经制备成功了一种对甲醛、氮氧化物、一氧化碳能够降解的设备,可使空气中的大于10ppm的有害气体降低到0.1ppm,该设备已进入实用化生产阶段;利用多孔小球组合光催化纳米材料,已成功用于污水中有机物的降解,对苯酚等其它传统技术难以降解的有机污染物,有很好的降解效果。近年来,不少公司致力于把光催化等纳米技术移植到水处理产业,用于提高水的质量,已初见成效;采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾气处理器件的改造效果也很明显;治理淡水湖内藻类引起的污染,最近已在实验室初步研究成功。

(3)能源环保中的纳米技术:合理利用传统能源和开发新能源是我国当前和今后的一项重要任务。在合理利用传统能源方面,现在主要是净化剂、助燃剂,它们能使煤充分燃烧,燃烧当中自循环,使硫减少排放,不再需要辅助装置。另外,利用纳米改进汽油、柴油的添加剂已经有了,实际上它是一种液态小分子可燃烧的团簇物质,有助燃、净化作用。在开发新能源方面国外进展较快,就是把非可燃气体变成可燃气体。现在国际上主要研发能量转化材料,我国也在做,它包括将太阳能转化成电能、热能转化为电能、化学能转化为电能等。

(4)纳米生物医药:这是我国进入wto以后一个最有潜力的领域。目前,国际医药行业面临新的决策,那就是用纳米尺度发展制药业。纳米生物医药就是从动植物中提取必要的物质,然后在纳米尺度组合,最大限度发挥药效,这恰恰是我国中医的想法。在提取精华后,用一种很少的骨架,比如人体可吸收的糖、淀粉,使其高效缓释和靶向药物。对传统药物的改进,采用纳米技术可以提高一个档次。

(5)纳米新材料:虽然纳米新材料不是最终产品,但是很重要。据美国测算,到21世纪30年代,汽车上40%钢铁和金属材料要被轻质高强材料所代替,这样可以节省汽油40%,减少co2,排放40%,就这一项,每年就可给美国创造社会效益1000亿美元。此外,还有各种功能材料,玻璃透明度好但份量重,用纳米改进它,使它变轻,使这种材料不仅有力学性能,而且还具有其他功能,还有光的变色、贮光,反射各种紫外线、红外线,光的吸收、贮藏等功能。

(6)纳米技术对传统产业改造:对于中国来说,当前是纳米技术切入传统产业、将纳米技术和各个领域技术相结合的最好机遇。首先是家电、轻工、电子行业。合肥美菱集团从1996开始研制纳米冰箱,可折叠的pvc磁性冰箱门封不发霉,用的是抗菌涂料,里面的果盘都采用纳米材料,发展轻工、电子和家用电器可以带动涂料、材料、电子原器件等行业发展;其次是纺织。人造纤维是化纤和纺织行业发展的趋势,中国纺织要在进入wto后能占据有利地位,现在就必须全方位应用纳米技术、纳米材料。去年关于保温被、保温衣的电视宣传,提到应用了纳米技术,特殊功能的有防静电的、阻燃的等等,把纳米的导电材料组装到里面,可以在11万伏的高压下,把人体屏蔽,在这一方面,纺织行业应用纳米技术形势看好;第三是电力工业。利用纳米技术改造20万伏和11万伏的变压输电瓷瓶,可以全方位提高11万伏的瓷瓶耐电冲击的性能,而且釉不结霜,其它综合性能都很好;第四是建材工业中的油漆和涂料,包括各种陶瓷的釉料、油墨,纳米技术的介入,可以使产品性能升级。

1999年8月20日《美国商业周刊》在展望21世纪可能有突破性进展的领域时,对生命科学和生物技术、纳米科学和纳米技术及从外星球上索取能源进行了预测和评价,并指出这是人类跨入21世纪面临的新的挑战和机遇。诺贝尔奖获得者罗雷尔也曾说过:70年代重视微米的国家如今都成为发达国家,现在重视纳米技术的国家很可能成为下一世纪先进的国家。挑战严峻,机遇难得,我们必须加倍重视纳米科技的研究,注意纳米技术与其它领域的交叉,加速知识创新和技术创新,为21世纪中国经济的腾飞奠定雄厚的基础。

对于纳米科技,科学的态度是积极参与,脚踏实地地推动这一前沿科技的健康发展,既不需要商业炒作,也不需要科学炒作。

参考资料:

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 超声波焊接是利用超声波频率(超过20000赫兹)的机械振动能量,连接同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等材料的特殊焊接方法。这是我为大家整理的超声波焊接技术论文,仅供参考!

超声波焊接技术论文篇一

 超声波焊接的研究与展望

 摘要:超声波焊接的节能、环保、操作方便等突出优点,越来越受到人们的重视。超声波焊接已广泛应用在众多领域。本文简单介绍了超声波焊接的基本原理。概述了超声波焊接的国内发展现状,并对超声波焊接的发展做了展望。

 关键词:超声波 焊接 研究现状

 0 引言

 1950年美国人发明了超声波焊接技术,该技术作为特种连接技术,在工业生产中得到广泛应用。另外,超声波焊接技术还广泛应用于电子工业、电器制造、新材料的装备、航空航天及核能工业、食品包装盒、高级零件的密封技术等方面。超声波焊接的优点主要表现为:节能、环保、操作方便,这种技术对我国建设资源节约型、环境友好型的社会起着很大的促进作用。

 1 超声波焊接原理及特点[1]

 超声波焊接作为一种特殊焊接方法,通常情况下是指利用超声波频率(大于16KHZ)的机械振动能量,将同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等进行连接。通过超声波对金属进行焊接时,一方面不需要向工件输送电流,另一方面没有将高温热源引入工件,在焊接过程中,在静压力的作用下,将弹性震动能量转变为工件间的摩擦功、形变能,以及有限的温升等。在母材不发生熔化的情况下,实现接头间的冶金结合,因此,超声波焊接属于固态焊接。

 工频电流在超声波发生器的作用下,进一步转变为超声波频率(15~16KHZ)d的振荡电流。通过磁致收缩效应,换能器将电磁能转换成弹性机械振动能。放大器的作用是对振幅进行放大,同时借助耦合杆和上声极与并工件进行耦合。如果换能器、放大器、耦合杆和上声极的自振频率相互一致,在这种情况下,系统将会产生谐振,从而将弹性振动能传递给静压力F的工件。两种薄材工件通过此种能量之间的转换被粘接在一起。

 2 国内研究现状

 2.1 超声波金属焊接的研究现状

 崔岩[2]研究超声波焊在坦克铝件焊修中的应用,对铝及铝合金的焊接性进行了详尽的分析,认为保证焊点质量稳定的重要因素是谐振频率的精度。在超声波焊接过程中,由于机械负荷是多变的,失谐现象会随机出现,进而使得焊点质量不稳定。根据超声波焊的特点,制订相应的焊接规范。大量实验证明:通过超声波对铝及铝合金进行焊接,金属表面致密的氧化膜可以有效地去除,进而保证了焊接质量。

 华南理工大学杨圣文等人[3]推导了铜片-铜管太阳能集热板超声波焊接接头区域理论区域温度公式,并利用人工热电偶法测得焊接区域温度,分析了实测温度偏差产生的原因,结合焊接接头的扫描电镜(SEW)进行对比分析,研究了铜片-铜管超声波焊接接头的形成机理。结果表明:超声波焊接是基于接头区域微齿顶端处高温、纯净金属发生塑性变形后表面充分贴合两个因素基础上的金属键合和机械嵌合而形成接头的物理冶金过程。

 南京航空航天大学机电学院的张秋峰[4]研究了1Cr18Ni9Ti与TC4异种金属的固态扩散焊接工艺,在现有的基础上采用超声波加载固态扩散焊的工艺。金相试验分析结果表明:采用超声波加载扩散焊接工艺,使不锈钢和钛形成了良好的连接。

 哈尔滨工业大学的闫久春、孙小磊[5]等,在敞开环境下研究了一种适合复杂结构,并且能够进行可靠连接的?超声波振动辅助钎焊技术?原理,同时对铝基复合材料、铝合金、陶瓷/铝、玻璃/铝焊接的初步试验结果进行了描述。焊接结果表明:在钎焊过程中,通过施加适当的超声波振动,母材表面氧化膜可以有效地去除,进一步促进了母材与钎料的润湿。在低温、大气环境下,获得了具备微观组织结构和力学性能良好的连接接头。

 南昌大学的朱政强等人[6]用电子背散射衍射(EBSD)方法来研究超声波焊接下铝合金AA6061的微观组织变化,从微观角度里加深对超声波金属焊接的理解。通过实验,得到原始铝箔和焊接后铝箔的品粒取向差分布图。通过分析品粒取向、晶粒结构和晶界特征了解超声波焊接对铝合金组织和结构的影响。

 2.2 超声波非金属焊接的研究现状

 郭毓峰[7]对12?m聚对笨二甲酸乙二醇酯(PET)/30?m聚乙烯(PE)薄膜超声波焊接工艺进行了研究,发现焊接振幅在2-10?m,对焊接接头热合强度的影响不大;在焊接振幅4-7?m出现了焊接接头的热合强度最大值。焊接接头的热合强度随着焊接时间的延长和焊接压力的增大表现出先增大后减小的变化规律。通过对不同工艺参数下焊接区域的结晶程度进行分析,其结果显示,接头的结晶程度影响着PET/PE薄膜焊接接头热合强度,焊接区域试样的结晶程度随着焊接时间、焊接振幅、焊接压力增加先减小后增大,焊接接头的热合强度先升高后降低。

 赵钢[8]等人研究超声波焊接在汽车传感器封装中的应用。讲述了通过对材料、焊接方法的选择和焊口及工装设计与制造过程设计,来实现汽车传感器封装的方法。

 赵仕彬[9]研究了超声波焊接在连接器中的应用。简明扼要地介绍了超声波焊接的原理,结合面的设计方法、设计要点,以及在连接器中的具体应用和使用范围。

 西北工业大学的聂中明[10]研究了高电阻CdZnTe半导体(简称CZT)接触电极与引线的超声波焊接。认为:CZT晶片经机械抛光表面处理后,通过离子溅射法制备的金电极与外引线间具有较高的超声波焊合率,能获得最佳焊点质量的电极厚度为180nm。此外,确定CZT接触电极制备工艺后,楔入压力成为影响CZT接触电极与引线超声波焊接质量的主要因素,焊接功率则为次要因素。

 3 总结

 目前,对超声波金属的焊接机理认识不足,超声金属焊接作为一种固相焊接方法,或者说是金属间的?键合?过程,在焊接过程中,是否无金属熔化还有待进一步研究。还有在材料焊接中应用超声波,虽然焊接效果比较好,但是对于由超声波发生器、声学系统与机械系统相结合的整个系统来说,在稳定性、可操作性、可靠性等方面依然存在问题,所以声学系统的设计,以及声学系统与试件之间的连接方式等都非常重要。另外,从微观力学的角度研究超声波振动对晶粒和织构的影响也是未来研究的重要方向。

 参考文献:

 [1]李小明,李彦生,韩景芸.基于超声波焊接技术的快速成型方法研究[J].机床与液压,2007,35(3):4-6.

 [2]崔岩.超声波焊在坦克铝件维修中的应用[J].工业技术经济,2000,19(3):114-116.

 [3]杨圣文,吴泽群,陈平池.铜片-铜管太阳能集热板超声波焊接试验研究[J].焊接,2005(9):32-35.

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超声波焊接技术论文篇二

 超声波焊接技术在工业产品设计中的应用探索

 摘 要本文通过对超声波焊接技术原理的阐述及对超声波影响因素的探究,分析超声波焊接技术的优劣,结合笔者的设计实践,探索超声波焊接技术的发展,抛砖引玉,就基于超声波焊接技术未来的应用领域进行探索。

 关键词超声波;焊接技术;工业产品

 Ultra-sonic Welding Technology in the Application of Industrial Product Design?s Exploration

 HE Jun-hua1 MA Wen-juan2 LV Shuang-shuang3 WENG Mao-hong1 GUAN Jun1 GONG Yun1

 (1.School of Engineering, Zhejiang A&F University, Lin?an Zhejiang, 311300, China;

 2.School of Agricultural and Food Science, Zhejiang A&F University, Lin?an Zhejiang, 311300, China;

 3.School of Landscape Architecture and Architecture, Zhejiang A&F University, Lin?an Zhejiang, 311300, China)

 AbstractThe article through to the illustration of the principle of ultra-sonic welding and the affecting factors of ultra-sonic probe, analyseing the advantages and disadvantages of ultra-sonic welding technology, combined with the author?s design practice, explore the development of ultrasonic welding technology, topic and is based on the exploration on the application felid of ultra-sonic welding technology in the future.

 Key wordsUltra-sonic; Welding technology; Industrial product

 在工业产品制作中,经常会用到一些工业材料,像塑料、金属、木材等一些其他工业材料。在日常生活中我们经常会看到某件产品不只用一种材料来制作;我们也经常看到一件产品由多个部分组成、并且各部分之间还会产生空隙,这不仅会影响产品的质量,还会影响产品的美观度。这就要求把它们彼此之间焊接起来。随着技术的发展,人们对焊接技术的要求越来越高,目前传统的焊接技术不但成本较高,而且焊接的质量不高,往往会产生细小的缝隙。因此人们希望运用新的焊接技术来提高产品的质量。

 1943年,在总结前人理论和实践的基础上,美国的Behl发明了超声波焊,从此推动了超声波焊接技术的发展。由于超声波焊接技术具有节能、无须装配散烟散热装置、焊接时无须焊接附件、成本低、效率高、密封性好、易实现自动化生产等优点,超声波焊接技术发展的越来越快。

 1 超声波焊接技术在工业产品中的应用现状

 像在航空航天、核能工业、电子工业等这样一些精度要求很高的工业产品领域中,使用传统的焊接技术很难达到技术要求,而且成本高、效率低。目前,超声波焊接技术在各行各业都有广泛的应用,像医疗机械、包装、五金等行业;能焊接的产品也很多,像汽车零部件、光学镜头、U盘等。

 2 超声波焊接技术的原理和特点

 超声波是一种频率高于20000赫兹的声波,因此能量大。超声波焊接是利用超声波频率(超过20000赫兹)的机械振动能量,连接同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等材料的特殊焊接方法[1]。超声波作用于热塑性的塑胶表面时,会产生每秒上万次的高频振动,这种达到一定振幅的高频振动,通过上焊件把超声波能量传到焊区,又由于焊区即两个焊接的交界面处声阻比较大,因此会产生局部高温。又由于塑料制品导热性差,一时还不能及时散发出聚集的能量,因此能量就会聚集在焊区,致使两个塑料的接触面迅速熔化,加上一定的压力后,就会使其融合成为一体。当超声波停止作用后,让压力再持续几秒钟,使其凝固成型,这样就形成一个坚固的分子链,从而达到焊接的目的。在对金属进行超声波焊接时,既不向工件输送电流也不向工件施以高温热源,只是在静压力作用之下,将弹性振动能量转变为工件界面间的摩擦功、形变能及有限的温升,使得焊接区域的金属原子被瞬间激活,两相界面处的分子相互渗透,最终实现金属焊件的固态连接。其焊接原理示意图如图1所示[2]。

 2.1 超声波焊接技术的优点

 与传统焊接技术相比较,超声波焊接技术有如下优点:(1)焊接速度快、焊接精度高、焊接焊点强度高;(2)焊接范围广、稳定性好、被焊接后的工件变形很小;(3)焊接物表面清洁美观、平整光滑;(4)焊接时,不需添加焊接剂,对被加工物不产生污染、不产生有害气体,因此是一种环保的焊接方法;(5)焊接时,只需提供较小的动力即可进行焊接,耗能低;(6)操作简单、成本低、效率高、密封性好。

 图1 超声波金属焊接原理示意图

 2.2 超声波焊接技术的缺点

 尽管超声波焊接技术有很多的优点,但也存在不足之处,因此不得不加以重视。超声波焊接技术有如下缺点:(1)对超声波焊接机理的认识还不够全面;(2)对金属进行焊接时,焊件不能太厚;(3)对超声波焊接技术的影响因素比较多,不易进行把握分析和总结;(4)制造一些大功率的超声波焊接机成本高、而且比较困难;(5)对焊接好后的工件进行焊接处质量检测比较困难,因此给大批量生产带来阻碍。 3 影响超声波焊接质量的因素

 虽然超声波焊接技术有众多优点,但其焊接质量与熔融量、材料的材质等因素有关,概括起来主要包括以下几方面的因素,如图2所示。

 图2 影响超声波焊接质量的因素

 (1)焊接材料的材质:一般来说焊接质量与材料的物性和材料的改性有关。材料的物性包括材料的弹性模量、摩擦系数、热导率、熔点等。物件的焊接质量与材料的弹性模量、摩擦系数、热导率成正比,与其密度、熔点成反比。材料的改性指的是在适宜的工艺条件下加入一些填料以改善材料的原有性能,使其满足客户的使用要求。在适宜的工艺条件下加入一些性能相近的材料,可以提高焊接接头强度。

 (2)焊头与焊件的接触面:焊接面的清洁度、材料表面的粗糙度会影响焊件的焊接质量。增加材料的表面粗糙度可以提高焊接质量;焊接面的清洁度越高,焊接质量也越高。

 (3)其他因素:焊接技术的工艺参数、焊接件的结构、连接形式、焊接时的熔融量、超声波的功率等。为达到最佳的焊接效果,在产品研发阶段,要对这些因素进行综合考虑。

 4 超声波焊接技术在工业产品设计中的应用案例

 正如以上所述,基于超声波焊接技术的产品研发,先要进行综合考虑影响焊接质量的因素,然后结合产品的市场前景,产品的成本,生产技术要求等条件,合理生产设计要素。

 下面仅就一个设计案例――美国苹果公司发明的超声波塑料与金属焊接专利技术进行解读,从实践的角度来理解超声波焊接技术在实际中的应用。原有技术的不足:在还没有发明这项专利技术之前,所有的便携式设备(如手机)不能将金属与塑料进行融合,因此某些部件不能用塑料部件来代替,这样生产出来的手机不仅厚重、外形呆板而且缺少个性,设计上也不够自由、缺少灵活性。并且制作成本高、操作复杂、使用不方便,按键操作过多时,会接触不灵。解决案例:采用全新的超声波塑料与金属焊接技术,在手机内部某些部件使用塑料材质,减轻了手机的重量的同时也减少了金属的使用量。在壳体方面采用一次成型工艺,使外壳更加简约、流畅,操作简单,设计灵活,给人一种高端、大气的感觉。先进的超声波焊接技术一般还要使用多种材料融合的技术工艺,设计更加的自由和灵活,设计线条采用极简主义的风格,色彩上运用浅色,给人轻松、愉悦的感觉。在结构上更符合超声波焊接工作原理,使焊接质量更佳。

 5 针对超声波焊接技术应用的案例得出的结论和展望

 通过这次调研,作者通过对超声波焊接技术的了解,对超声波焊接技术应用进行研究,由于条件有限,在调查研究过程中还有不足之处,在此将在调研过程中涉及到的问题及解决办法总结一下,为后面进一步研究做铺垫。针对焊接质量的问题,我们得出在焊接时应保持接触面清洁和材料表面的粗糙度。要了解用户需求,针对特定的用户进行设计,设计出多种不同的外观形态,为不同的客户量身打造;在设计时还应该考虑情趣化的问题,设计出更加有情趣化的产品,营造轻松愉悦的环境。针对超声波焊接技术在产品设计中的展望,作者经过探索发现可以在工作时增加音乐播放功能,使焊接过程轻松、愉快。未来的超声波焊接技术也将更加的人性化。

 参考文献

 [1]关长石,费玉石.超声波焊接原理与实践[J].机械设计与制造,2004(6).

 [2]朱政强,吴宗辉,范静辉.超声波金属焊接的研究现状与展望[J].焊接技术,2010,39(12).

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现在的生态环境遭到什么破坏?

一.塑料的分类、成分及特性与制造过程

塑料是一种用途广泛的合成高分子材料,在我们的日常生活中塑料制品比比皆是。从我们起床后使用的洗漱用品、早餐时用的餐具,到工作学习时用的文具、休息时用的座垫、床垫,以及电视机、洗衣机、计算机的外壳,还有夜晚给我们带来光明的各种造型的灯具……塑料以它优异的性能逐步地代替了许多已经使用了几十年、几百年的材料和器皿,成为人们生活中不可缺少的助手。塑料集金属的坚硬性、木材的轻便性、玻璃的透明性、陶瓷的耐腐蚀性,橡胶的弹性和韧性于一身,因此除了日常用品外,塑料更广泛地应用于航空航天、医疗器械、石油化工、机械制造、国防、建筑等各行各业。

一、塑料的分类

塑料种类很多,到目前为止世界上投入生产的塑料大约有三百多种。塑料的分类方法较多,常用的有两种:

1、根据塑料受热后的性质不同分为热塑性塑料和热固性塑料

热塑性塑料分子结构都是线型结构,在受热时发生软化或熔化,可塑制成一定的形状,冷却后又变硬。在受热到一定程度又重新软化,冷却后又变硬,这种过程能够反复进行多次。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。热塑性塑料成型过程比较简单,能够连续化生产,并且具有相当高的机械强度,因此发展很快。

热固性塑料的分子结构是体型结构,在受热时也发生软化,可以塑制成一定的形状,但受热到一定的程度或加入少量固化剂后,就硬化定型,再加热也不会变软和改变形状了。热固性塑料加工成型后,受热不再软化,因此不能回收再用,如酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂等都属于此类塑料。热固性塑料成型工艺过程比较复杂,所以连续化生产有一定的困难,但其耐热性好、不容易变形,而且价格比较低廉。

2、根据塑料的用途不同分为通用塑料和工程塑料

通用塑料是指产量大、价格低、应用范围广的塑料,主要包括聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料五大品种。人们日常生活中使用的许多制品都是由这些通用塑料制成。

工程塑料是可作为工程结构材料和代替金属制造机器零部件等的塑料。例如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS树脂、聚四氟乙烯、聚酯、聚砜、聚酰亚胺等。工程塑料具有密度小、化学稳定性高、机械性能良好、电绝缘性优越、加工成型容易等特点,广泛应用于汽车、电器、化工、机械、仪器、仪表等工业,也应用于宇宙航行、火箭、导弹等方面。

二、塑料的成分

我们通常所用的塑料并不是一种纯物质,它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分,此外,为了改进塑料的性能,还要在聚合物中添加各种辅助材料,如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等,才能成为性能良好的塑料。

1、合成树脂

合成树脂是塑料的最主要成分,其在塑料中的含量一般在40%~100%。由于含量大,而且树脂的性质常常决定了塑料的性质,所以人们常把树脂看成是塑料的同义词。例如把聚氯乙烯树脂与聚氯乙烯塑料、酚醛树脂与酚醛塑料混为一谈。其实树脂与塑料是两个不同的概念。树脂是一种未加工的原始聚合物,它不仅用于制造塑料,而且还是涂料、胶粘剂以及合成纤维的原料。而塑料除了极少一部分含100%的树脂外,绝大多数的塑料,除了主要组分树脂外,还需要加入其他物质。

2、填料

填料又叫填充剂,它可以提高塑料的强度和耐热性能,并降低成本。例如酚醛树脂中加入木粉后可大大降低成本,使酚醛塑料成为最廉价的塑料之一,同时还能显著提高机械强度。填料可分为有机填料和无机填料两类,前者如木粉、碎布、纸张和各种织物纤维等,后者如玻璃纤维、硅藻土、石棉、炭黑等。

3、增塑剂

增塑剂可增加塑料的可塑性和柔软性,降低脆性,使塑料易于加工成型。增塑剂一般是能与树脂混溶,无毒、无臭,对光、热稳定的高沸点有机化合物,最常用的是邻苯二甲酸酯类。例如生产聚氯乙烯塑料时,若加入较多的增塑剂便可得到软质聚氯乙烯塑料,若不加或少加增塑剂(用量<10%),则得硬质聚氯乙烯塑料。

4、稳定剂

为了防止合成树脂在加工和使用过程中受光和热的作用分解和破坏,延长使用寿命,要在塑料中加入稳定剂。常用的有硬脂酸盐、环氧树脂等。

5、着色剂

着色剂可使塑料具有各种鲜艳、美观的颜色。常用有机染料和无机颜料作为着色剂。

6、润滑剂

润滑剂的作用是防止塑料在成型时不粘在金属模具上,同时可使塑料的表面光滑美观。常用的润滑剂有硬脂酸及其钙镁盐等。

除了上述助剂外,塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等,以满足不同的使用要求。

三、塑料的特性

1、塑料具有可塑性

顾名思义,塑料就是可以塑造的材料。所谓塑料的可塑性就是可以通过加热的方法使固体的塑料变软,然后再把变软了的塑料放在模具中,让它冷却后又重新凝固成一定形状的固体。塑料的这种性质也有一定的缺陷,即遇热时容易软化变形,有的塑料甚至用温度较高的水烫一下就会变形,所以塑料制品一般不宜接触开水。

2、塑料具有弹性

有些塑料也像合成纤维一样,具有一定的弹性。当它受到外力拉伸时,卷曲的分子就由柔韧性而被拉直,但一旦拉力取消后,它又会恢复原来的卷曲状态,这样就使得塑料具有弹性,例如聚乙烯和聚氯乙烯的薄膜制品。但是有些塑料是没有弹性的。

3、塑料具有较高的强度

塑料虽然没有金属那样坚硬,但与玻璃、陶瓷、木材等相比,还是具有比较高的强度及耐磨性。塑料可以制成机器上坚固的齿轮和轴承。

4、塑料具有耐腐蚀性

塑料既不像金属那样在潮湿的空气中会生锈,也不像木材那样在潮湿的环境中会腐烂或被微生物侵蚀,另外塑料耐酸碱的腐蚀。因此塑料常常被用作化工厂的输水和输液管道,建筑物的门窗等。

5、塑料具有绝缘性

塑料的分子链是原子以共价键结合起来的,分子既不能电离,也不能在结构中传递电子,所以塑料具有绝缘性。塑料可用来制造电线的包皮、电插座、电器的外壳等。

6..塑料的制造过程

绝大多数塑料制造的第一步是合成树脂的生产(由单体聚合而得),然后根据需要,将树脂(有时加入一定量的添加剂)进一步加工成塑料制品。有少数品种(如有机玻璃)其树脂的合成和塑料的成型是同时进行的。

二.白色污染造成土地板结原因

随着经济的发展,科学技术的进步,人们物质、文化生活水平的不断提高,塑料制品的用量与日俱增。塑料制品的广泛使用,确实给人们带来不少方便,但也带来了诸多的社会问题。人们把它形象化地称为“白色污染”。

白色垃圾自然降解速度太慢,长期滞留在土壤中不能分解,使土壤透气性变差,水分不易下渗,减少微生物的生长,影响了热量的传递,致使土壤碱化,一系列的理化性质的变化,使土壤胶体破坏,造成土壤板结。由于塑料薄膜不易透气,且不易分解,因此被翻入土中,会影响土壤的透气度,从而影响作物根系生长。

三.塑料对人类发展的功绩

塑料是人类在20世纪的重大发明之一,曾经在电子产品的外壳制造中立下汗马功劳。近年来,塑料已逐渐进入电子产品的内部,开始成为制造某些电子元器件产品的重要原料。环氧模塑料是集成电路用高难度的结构材料之一,用塑料封装方法生产大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路等在国内外已广泛采用并已成为主流。我国环氧模塑料业虽起步较晚,1992年才开始真正大规模生产,但目前我国环氧模塑料的年生产规模已达1万吨左右,95%以上的集成电路产品都采用了塑料封装形式。同金属封装或陶瓷封装相比较,塑料封装仍是当前最主要的一种封装形式。目前,塑料封装产品的产量约占全球总封装产量的90%以上。为顺应半导体集成电路设计和工艺技术快速发展的需求,塑封模具类型也在不断地推陈出新。我国是集成电路的消费大国(占国际市场的15%),然而却是集成电路的生产小国(占世界产量的0.8%),我国集成电路80%左右依赖进口。自1997以来,我国环氧模塑料需求一直呈持续高速增长态势,产品供不应求。特别是最近,鼓励软件和集成电路产业发展的若干政策出台,大大带动了塑料封装产业的发展

有资料显示,目前塑封料市场总需求量约为7000~8000吨,预计2005年市场总需求量约为1.5万~2万吨,其中超大、特大规模集成电路用环氧塑封料预计年需求量为4000吨左右。塑料成为新一代电子芯片的主角是在2000年导电塑料的崛起之后。多年以来,硅晶体一直在电子材料领域居于龙头老大的霸主地位,但实际上,采用硅晶体制造芯片工艺十分复杂,制造成本也非常昂贵,因此半导体芯片的售价多年来一直居高不下。为此,科学家们千方百计寻找硅晶体的替代物来制造电子芯片,而塑料芯片的出现令电子业界为之一振。众所周知,塑料不是导体而是绝缘体。但科学家们发现,经特殊处理的有机聚合物也具有传输电流的功能,进而开发出新型塑料半导体。与硅芯片相比,塑料芯片价格非常低廉,仅为硅芯片价格的1%~10%,极具市场竞争力。据预测,到2004年,全球塑料芯片行业的平均销售额将达到100亿美元,塑料芯片将成为未来极有发展潜力的新一代芯片。目前,已有多家IT业巨头宣布成立塑料芯片的专门研究机构,他们已经研制出集成了几百只电子元器件的塑料芯片样品,探索出能够批量生产的集成度较低的塑料芯片。更引人关注的是,采用装有塑料芯片的微电脑控制的机器人,比采用硅芯片的机器人更灵活,更容易操纵。专家预计,随着集成度越来越高的塑料芯片的出现,塑料芯片在不久的将来能够与硅芯片平分秋色。属于高科技领域的现代电子通讯产业也缺少不了轻质、透明、坚韧又绝缘的塑料。塑料光纤的研制成功,给光通信事业的快速发展与普及带来了新的希望。光纤是定向传输光的一种通道,也是电子通信传输系统中重要的器件。在塑料光纤未问世之前都是无机光纤,但随着电子通信业的发展,塑料光纤很快占据了一席之地。现在用作塑料光纤的材料有聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、氟塑料、硅树脂等。这些材料决定了塑料光纤具有轻而柔软、抗挠曲、抗冲击强度高、价格便宜、抗辐照、易加工、形成光纤的能力强等优点,因而备受青睐。作为短距离通信网络的理想传输介质,塑料光纤在未来家庭智能化、办公自动化、工控网络化、车载机载通信网、军事通信网以及多媒体设备中的数据传输中具有重要的地位。通过塑料光纤,我们可实现智能家电(家用PC、HDTV、电话、数字成像设备、家庭安全设备、空调、冰箱、音响等)的联网,达到家庭自动化和远程控制管理,提高生活质量;通过塑料光纤,我们还可以实现办公设备的联网,通过数据的高速传输大大提高工作效率,实现远程办公等;在感光探测器和指示器中用塑料光纤可使感光头易于达到测量点,塑料光纤的图像传输仪可传送明亮的彩色图像。以上种种使我们有理由相信,随着科技的发展,塑料的应用领域越来越广,其市场的发展会越来越广阔。行业链接工程塑料特别是专用工程塑料以其密度小、强度高、耐腐蚀、绝缘性好、抗震、耐磨、易加工、生产效率高和节能等优点,越来越引起人们的关注。在过去20年间,消费型电子产品的发展推动了整个工程塑料工业的发展。其中最主要和产量最大的是尼龙和聚酯(PET和PBT),主要应用领域集中在电子电器行业,如各种连接件、开关、线圈盒、电力通讯器材等等。据统计数字表明,1998年亚太地区总的尼龙和聚酯消耗量为43.7万吨,而在2002年这一数字达到58.5万吨,其增长速度远远超过该地区平均GDP的增长速度。我国 十五 规划中明确了塑料领域的发展重点是为电子、通讯等行业配套使用的塑料材料或制品,规划中特别强调应重视塑料改性技术,使用塑料合金及其他改性塑料和具有独特性能的通用工程塑料与特种工程塑料。今后,随着工程塑料的研制、开发和专用化的进展,其应用领域将不断扩大,市场前景十分广阔。

四.回收

为了适应保护地球环境的需要,世界塑料加工业研究出许多环保新技术。在节省资源方面,主要是提高产品耐老性能、延长寿命、多功能化、产品适量设计;在资源再利用方面,主要是研究塑料废弃物的高效分选,分离技术、高效熔融再生利用技术、化学回收利用技术、完全生物降解材料、水溶性材料、可食薄膜;在减量化技术方面,主要是研究废弃塑料压缩减容技术、薄膜袋装容器技术,在确保应用性能的前提下,尽量将制品薄型化技术;在CFC代用品的开发方面,主要是研究二氧化碳发泡技术;在替代物的研究方面,主要是开发PVC和PVDC代用品。

在城市塑料固体废弃物处理方面,目前主要采用填埋、焚烧和回收再利用三种方法。因国情不同,各国有异,美国以填埋为主,欧洲、日本以焚烧为主。采用填埋处理,因塑料制品质大体轻,且不易腐烂,会导致填埋地成为软质地基,今后很难利用。采用焚烧处理,因塑料发热量大,易损伤炉子,加上焚烧后产生的气体会促使地球暖化,有些塑料在焚烧时还会释放出有害气体而污染大气。采用回收再用的方法,由于耗费人工,回收成本高,且缺乏相应的回收渠道,目前世界回收再用仅占全部塑料消费量的15%左右。但因世界石油资源有限,从节约地球资源的角度考虑,塑料的回收再用具有重大的意义。为此,目前世界各国都投入大量人力、物力,开发各种废旧塑料回收利用的关键技术,致力于降低塑料回收再用的成本的开发其合适的应用领域。

一、回收热能法

大部分塑料以石油为原料,主要成分是碳氢化合物,可以燃烧,如聚苯乙烯燃烧的热量比染料油还高。有些专家认为,把塑料垃圾送入焚化炉燃烧,可以提供采暖或发电的热量,因为石油染料86%都直接烧掉了,其中只有4%制成了塑料制品,塑料用完以后再送去当热能烧掉是很正常的,热能使用是塑料回收的最后方法之一,不容轻视。但是许多环保团体反对焚烧塑料,他们认为,焚烧法把乱七八糟的化学品全部集中燃烧,会产生有毒气体。如PVC成分中一半是氯,燃烧时放出的氯气有强烈的侵蚀破坏力,而且是引起恶英的元凶。

目前,德国每年有20万吨的PVC垃圾,其中30%在焚化炉里燃烧,烧得人心惶惶,法律不得不对此拟定对策。德国联邦环境局已规定所有的焚化炉都必须符合每立方米废气值低于0.1ng(纳克)的限量。德国的焚化炉空气污染标准虽然已经属于世界公认的高标准,但仍然没有敢说燃烧方法不会因机械故障放出有害物质,所以可以预见,各国环保团体仍将大力反对焚化法回收热能。

二、分类回收法

作为塑料回收,最重要的是进行分类。常见的塑料有聚苯乙烯、聚丙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚氨酯等,这些塑料的差别一般人很难分辨。现在的塑料分类工作大都由人工完成。最近机器分类有了新的研究进展,德国一家化学科技协会发明以红外线来辨认类别,既迅速又准确,只是分拣成本较高。

三、化学还原法

研究人员开始设法提炼出塑料内化学成分以便再利用。所采用的工艺方法是将聚合物的长链切断,恢复其原有的性质,裂解出的原料可用来制作新的塑料。有些方法是通过加入化学元素促使相结合的碳原子化学裂解,或是加入能源促成其热裂解。

德国拜尔公司开发出一种水解式化学还原法来裂解PUC海绵垫。试验证明,化学还原法在技术上是可行的,但它只能用来处理清洁的塑料,例如生产制造过程中产生的边角粉末和其他塑料废料。而家庭里使用过的沾染上其他污物的塑料,就很难用化学分解法处理。这种还原法的应用,要到21世纪才会大量利用水解法处理废料。一些新的化学分解法还在研究过程中,美国福特汽车公司目前正在将酯解法运用于处理汽车废塑料件。

压力变送器怎么选型

压力变送器的型号众多,在使用的时候需要根据需要选择合适型号的压力变送器,压力变送器选型时需要参考的因素主要有:

1、测量什么样的压力

先确定系统中测量压力的最大值,一般而言需要选择一个具有比最大值还要大1.5倍左右的压力量程的压力变送器。

2、什么样的压力介质

黏性液体、泥浆会堵上压力接口,溶剂或有腐蚀性的物质会不会破坏变送器中与这些介质直接接触的材料。以上这些因素将决定是否选择直接的隔离膜及直接与介质接触的材料。

3、压力变送器的精度

决定压力变送器精度的因素有非线性,迟滞性,非重复性,温度、零点偏置刻度,温度的影响等,精度越高,价格也就越高。

4、压力变送器的温度范围

通常一个变送器会标定两个温确段,其中一个温度段是正常工作温度,另外一个是温度补偿范围,正常工作温度范围是指变送器在工作状态下不被破坏的时候的温度范围,在超出温度补偿范围时可能会达不到其应用的性能指标。

5、需要得到怎样的输出信号

mV、V、mA及频率输出数字输出,选择怎样的输出取决于多种因素,包括变送器与系统控制器或显示器间的距离,是否存在“噪声”或其他电子干扰信号,是否需要放大器,放大器的位置等。对于许多变送器和控制器间距离较短的OEM设备采用mA输出的变送器最为经济而有效的解决方法。如果需要将输出信号放大,最好采用具有内置放大的变送器。对于远距离传输或存在较强的电子干扰信号最好采用mA级输出或频率输出。如果在RFI或EMI指标很高的环境中除了要注意到要选择mA或频率输出外还要考虑到特殊的保护或过滤器。

6、选择怎样的励磁电压

输出信号的类型决定选择怎么样的励磁电压。许多变送器有内置的电压调节装置,因此其电源电压范围较大。有些变送器是定量配置,需要一个稳定的工作电压,因此,工作电压决定是否采用带有调节器的传感器,选择传送器时要综合考虑工作电压与系统造价。

7、是否需要具备互换性的压力变送器

确定所需的压力变送器是否能够适应多个使用系统。一般来讲这一点很重要,尤其是对于OEM产品。一旦将产品送到客户手中那么客户用来校准的花销是相当大的。如果产品具有良好的互换性,那么即使改变所用的压力变送器也不会影响整个系统的效果。

8、压力变送器超时工作后的稳定度

大部分压力变送器在经过超额工作后会产生“漂移”,因此很有必要在购买前了解变送器的稳定性,这种预先的工作能减少将来使用中会出现的种种麻烦。

9、压力变送器的封装

压力变送器的封装,往往容易忽略是它的机架,然而这一点在以后使用中会逐渐暴露出其缺点。在选购变送器时一定要考虑到将来压力变送器的工作环境,湿度如何,怎样安装变送器,会不会有强烈的撞击或振动等。

10、在压力变送器与其它电子设备间采用怎样的连接

包括是否需要采用短距离连接?若是采用长距离连接,是否需要采用一个连接器?这些都要考虑清楚。

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