內(nèi)容提要(yào)

1 複合材料

2 發汗材料

3 形狀記憶合金(jīn)

4 超塑性合金(jīn)

5 超導材料

6 太陽能(néng)材料

1、 複合材料

􀁡在傳統汽車(chē)上(shàng)，隻有(yǒu)1%的(de)汽>★‍油用(yòng)于運送乘客，其餘都(dōγ u)用(yòng)于驅動汽車(chē)本身(shēn)運動。

􀁡方案：提高(gāo)燃油效率+減輕汽車(chē)自(zì)重

1.1     ' ‍₩;    什(shén)麽是(shì)複 <‌♣合材料？

兩點特征：

􀁠複合材料是(shì)多(duō)相(xià•♠$™ng)體(tǐ)系（由兩種或兩種以上(shàng)的(de)不(bù☆↑)同物(wù)質組成）；

􀁠它們的(de)組合必須具有(yǒu)複合效果（即複合材料比單一(yī)β™≥®組成的(de)材料具有(yǒu)更好(hǎo)的(de)綜合性π¶能(néng)），從(cóng)而實現(xiàn)強－強聯合。

天然複合材料：竹子(zǐ)、木(mù)材，貝殼♥←、骨骼、肌肉等

1.4 複合材料的(de)特性

1）比強度、比模量高(gāo)

幾種典型材料的(de)比強度、比模量對(duì)照(zhào←¶®')圖

2）抗疲勞性能(néng)好(hǎo)

多(duō)數(shù)金(jīn)屬材料的(de)疲勞極限隻有(yǒu)♠←♠其抗拉強度的(de)40 ～50%，而碳纖維/樹(shù₩≥"Ω)脂複合材料則可(kě)達到(dào)70 ~ 80%。

 
3）減振性能(néng)好(hǎo)

4）使用(yòng)安全性高(gāo)

5)耐熱(rè)性能(néng)好(hǎo)

6）性能(néng)具有(yǒu)可(kě)設計(jì)性

複合材料在汽車(chē)上(shàng)應用(yònΩ♥αδg)

國(guó)外(wài)Lotus、GM、Citroen®σ等著名汽車(chē)制(zhì)造廠(chǎng)←>₽$商都(dōu)投入大(dà)量人(rén)力、物(wù)力開(kāiΩ∞✘)展複合材料技(jì)術(shù)在汽車(chē)上(shàng)的∑'€(de)應用(yòng)研究,複合材料在汽車(♠σε♥chē)上(shàng)的(de)應用(yòng)包括外(wà‌​σ•i)裝件(jiàn)以及承力結構部件(jiàn),近(jìn)年(ni•✔án)來(lái)高(gāo)性能(néng)複合材™φ×π料汽車(chē)闆簧、驅動軸及全複合材料車(chē♦₽ε)身(shēn)等技(jì)術(shù)'​₩也(yě)研究成功并投入應用(yòng)。

福特公司所做(zuò)的(de)研究表明(míng),複≤™‌合材料可(kě)以将零部件(jiàn)的™σ(de)數(shù)量減為(wèi)原來(lái)的(de)80%,≈≥加工(gōng)費(fèi)用(yòng)相(xiàng)對(duì₹&₹)鋼材降低(dī)60%,粘結費(fèi)用(yòng)相(xià ✔₹ng)對(duì)焊接減少(shǎo)25%到(dào)40%。φ£

日(rì)産布爾巴特汽車(chē)前端闆,用(€ &yòng)鋼闆制(zhì)造時(shí)由20多(duō£σ↓)個(gè)零件(jiàn)組成,而用(yòng)複合材料隻需7個(✔σgè)零件(jiàn)。

Audi 乘用(yòng)車(chē)多(duō)功能(néng¶®)支架、儀表闆托架、座椅骨架、發動機(jī)護闆、蓄電(d ↓±↕iàn)池托架均改用(yòng)玻璃鋼制(zhì)造。

    塑料進氣歧管是(shì)近(jìn)幾年∞©☆(nián)發展起來(lái)的(de)新技(jì)術(shù),與鋁合↔®∑金(jīn)鑄造的(de)進氣歧管相(xiàng)比,具有™'♦(yǒu)重量輕、內(nèi)表面光(guāng)滑β​¥π、減震隔熱(rè)等優點,因此在國(guó)外(wài)汽車(c​$×hē)上(shàng)得(de)到(dào)廣泛↓♦★應用(yòng)

材料：全部是(shì)玻纖增強PA66或PA6

工(gōng)藝：主要(yào)采用(yòng)熔芯法或™σβ振動摩擦焊法

2 發汗材料

火(huǒ)箭尾噴管喉襯，3000度以上(shàng)高(gāβ§o)溫、氣速1000m/s、經受固體(tǐ)<>÷顆粒沖刷

先将高(gāo)熔點金(jīn)屬（鎢：熔點3410℃）制•€ε£(zhì)成骨架，再滲入低(dī)熔點金(jīn)屬（銅：熔點1083℃、ε÷沸點2595℃），制(zhì)備成複合材料。使用(yòng)時<™(shí)利用(yòng)銅的(de)熔化(huà)與汽化(huà♥↕↑)帶走大(dà)量的(de)熱(rè)，使尾噴管喉襯的(de)溫度維持在鎢<♥€骨架所能(néng)夠承受的(de)溫度之下(xià)。

3 形狀記憶合金(jīn)

當溫度、受力、受熱(rè)及電(diàn)壓等影(yǐε₽ng)響時(shí)，形狀、強度及剛性等發生(​≥♣βshēng)變化(huà)時(shí)，合金(j' ≥♠īn)材料的(de)形狀會(huì)發生(shēn≈•∏g)改變。通(tōng)用(yòng)汽車(chē)利用(∑¥₩yòng)形狀記憶合金(jīn)實現(xiàn)可(kě)動把手±♥φ∑、格删、氣壩。

這(zhè)類合金(jīn)存在著(zhe)一(yī)對(d&>uì)可(kě)逆轉變的(de)晶體(tǐ)結構。如(rδ←ú)含有(yǒu)Ti和(hé)Ni各為(wèi)50％的(de)δ&∑→記憶合金(jīn)，有(yǒu)兩種晶體(tǐ)結構，一(yī)種是(shì)↕♥菱形的(de)，另一(yī)種是(shì)立方體($✔∑tǐ)的(de)，這(zhè)兩種晶體(tǐ)λ‌結構相(xiàng)互轉變的(de)溫度是(shì)一♦✘(yī)定的(de)。高(gāo)于這(zhè)一(yī)溫度，←β¥它會(huì)由菱形結構轉變為(wèi)立方體(tǐ)結構；低(dī)于這(♣$zhè)一(yī)溫度，又(yòu)由立方體(tǐ)結構λ↕π€轉變為(wèi)菱形結構。晶體(tǐ)結構類型改變了(le)，它的(de✘£‍✔)形狀也(yě)就(jiù)随之改變。

銅-鋅、金(jīn)-镉、鎳-鋁約20種合金(jīn)，其中“記憶力↓←”最好(hǎo)的(de)是(shì)NTi合金(jīn).

 
 4 超塑性材料

這(zhè)種具有(yǒu)象拉面般柔軟的(de)金(jīn)屬叫做(zu≈α♥ò)超塑性合金(jīn)。

最初發現(xiàn)的(de)超塑性合金(jīn)是(sh★→§÷ì)鋅與22％鋁的(de)合金(jīn)<$©✘。1920年(nián)，德國(guó)人(rén)R♠$≈γOSENHAIN在Zn-4Cu-7Al合金(jīn)在低(dī)速彎£π曲時(shí)，可(kě)以彎曲近(jìn)180º。于δ™是(shì)發現(xiàn)這(zhè)種合金(j±"≠īn)經冷(lěng)軋後具有(yǒu)暫αφ✘'時(shí)的(de)高(gāo)塑性。

1928年(nián)英國(guó)物(wù)理✔€↕Ω(lǐ)學家(jiā)森(sēn)金(jīn)斯下(xià)了₽ ↕∑(le)一(yī)個(gè)定義：凡金(jīn)屬在适當的(de)溫度下(♥♥δ↔xià)變得(de)像軟糖一(yī)樣柔軟，而且其應變速度為✔& ↔(wèi)每秒(miǎo)10毫米時(shí)産生(shēnφ&•↕g)300％以上(shàng)的(de)延伸率，均屬超塑性現(xiàn)象。  1945年(nián)蘇聯包奇瓦爾等針對(duì)這(zhè§>™∏)一(yī)現(xiàn)象提出了(le)“超塑性”這(zhα<è)一(yī)術(shù)語。

超塑性成形技(jì)術(shù)－體(tǐ)積成形

超塑性體(tǐ)積成形包括不(bù)同的(de®γ♠¶)方式（例如(rú)模鍛、擠壓等）。

超塑性體(tǐ)積成形中模具與成形件(jiàn) ∏ 處于相(xiàng)同的(de)溫度，因此它也(yě)屬于等溫成形的(<∞≥βde)範疇，隻是(shì)超塑性成形中對(duì)于¥→​材料，對(duì)于應變速率及溫度有(yǒβ∞♠€u)更嚴格的(de)要(yào)求。

柴油機(jī)連杆模鍛件(jiàn)

俄羅斯超塑性研究所首創的(de)回轉等溫超塑性↔ε成形的(de)工(gōng)藝和(hé)設備±δγα在成形某些(xiē)軸對(duì)稱零件(jiàn)時(shí)具有(yǒu)‌€♠ 其他(tā)工(gōng)藝不(bù)可(kě)比拟的(♣≈♥de)優越性。

利用(yòng)自(zì)由運動的(de∑×>)輥壓輪對(duì)坯料施加載荷使其變形，使整體(tǐ)變形變為(wèi)局→₽部變形，降低(dī)了(le)載荷，擴大(dà)了(le)超塑性工(gōng★₩ )藝的(de)應用(yòng)範圍。他(tā✘↔®♥)們采用(yòng)這(zhè)樣的(de)方法成形出了(le¥ε♥γ)钛合金(jīn)、鎳基高(gāo)溫合金(jīn)的(de)大(dà)型§£₹盤件(jiàn)以及汽車(chē)輪毂等用(yòng≈♥)其他(tā)工(gōng)藝難于成形的(de↕φ)零件(jiàn)。

鋁合金(jīn)輪毂

哈工(gōng)大(dà)材料學院張凱鋒教授等專家‍₹(jiā)與北(běi)京衛星總裝廠(chǎng)合作(zuò)，利用(yò®≠↔‍ng)超塑性研究的(de)技(jì)術(shù)，科(™®kē)學地(dì)解決了(le)支撐椅的(de÷$<δ)難題，為(wèi)航天員(yuán)提供最輕的(de)太≤ 空(kōng)椅提供了(le)技(jì)術(shù)保障。

5 超導材料

1911年(nián)，荷蘭科(kē)學家(jiβ σ←ā)昂內(nèi)斯用(yòng)液氦冷(lěng)卻水(↓​≠shuǐ)銀(yín)，當溫度下(xià)降到(dào)４.２K§£↓α時(shí)發現(xiàn)水(shuǐ)銀€₹✔♦(yín)的(de)電(diàn)阻完全消失，這(zhè≥≠)種現(xiàn)象稱為(wèi)超導電(diàn)性。

1962年(nián)，年(nián)僅20多(duō)歲的(de∑>)劍橋大(dà)學實驗物(wù)理(lǐ)研究生(shēng)約瑟夫遜≥§在著名科(kē)學家(jiā)安德森(sēn)指導下(xià)研究超導÷π≥體(tǐ)能(néng)隙性質，他(tā)提出在超導結中，電(di✘$Ωàn)子(zǐ)對(duì)可(kě)以通(tōng)過氧化₩σ£₽(huà)層形成無阻的(de)超導電(diàn)流，≤¥這(zhè)個(gè)現(xiàn)象稱作(zuò)直流約瑟夫遜效應。當外(w&‍ài)加直流電(diàn)壓為(wèi)V時λ±α×(shí)，除直流超導電(diàn)流之外(wài)，還(hái)存在交← ★ 流電(diàn)流，這(zhè)個(gè)現(xiàn)象稱作(λαzuò)交流約瑟夫遜效應。

1973年(nián)，铌鍺合金(jīn)，£&其臨界超導溫度為(wèi)23.2K，該記錄保持了(le)13φΩ§年(nián)

1986年(nián)，瑞士蘇黎士的(de)美(měi)國(••±guó)IBM公司的(de)研究中心報(bào)道(dà↕σo)了(le)（镧－鋇－銅－氧）可(kě)能(néng)具有(yǒu)35•✔K的(de)高(gāo)溫超導性，打破了‌ ☆®(le)傳統“氧化(huà)物(wù)陶瓷是(shì)絕緣體(tǐ)”≠σ的(de)觀念。

1986年(nián)底，美(měi)國(guó)貝爾實驗室研究的(de)↑​氧化(huà)物(wù)超導材料，其臨界超導溫度達到(dào♣∑∑)40K，液氫（40K）的(de)“溫度壁壘”被跨越。

1987年(nián)2月(yuè)，美(měi)國₽>(guó)華裔科(kē)學家(jiā)朱經武和(hé)中國××♥σ(guó)科(kē)學家(jiā)趙忠賢相(xiàng € ‌)繼在钇－鋇－銅－氧系材料上(shàng)把臨δ£∑<界超導溫度提高(gāo)到(dào)90K以上(shàng)，液氮$ （77K）的(de)禁區(qū)也(yě)奇迹般地(dì)被突破了(le§×☆×)。

1987年(nián)底，铊－鋇－鈣－銅－氧系≤✔¶×材料又(yòu)把臨界超導溫度的(de)記錄提高(gβ≤♦āo)到(dào)125K。

應用(yòng)：

大(dà)電(diàn)流應用(yòng& )（強電(diàn)應用(yòng)）——超導發σ 電(diàn)、輸電(diàn)和(hé)儲∞•能(néng)

電(diàn)子(zǐ)學應用(yòng)（弱電(≥$≤★diàn)應用(yòng)）——超導計(jì)算(suàn)機(jī)、超導"→天線、超導微(wēi)波器(qì)件(jiàn)

抗磁性應用(yòng)大(dà)電(di±<Ωàn)流應用(yòng)——磁懸浮列車(chē)和(hé)熱↕£•≤(rè)核聚變反應堆等。

6 太陽能(néng)材料

太陽能(néng)電(diàn)池：

矽太陽能(néng)電(diàn)池；

以無機(jī)鹽如(rú)砷化(huà)镓III-V化(huà)<×♥合物(wù)、硫化(huà)镉、銅铟硒等多(duō)元化(huà)¶€λ合物(wù)為(wèi)材料的(de)電(diàn)池；©→

功能(néng)高(gāo)分(fēn)子(zǐ)材料制(zhì↕‍φ )備的(de)大(dà)陽能(néng)電(diàn)池；

納米晶太陽能(néng)電(diàn)池等——納米Ti‍δO2晶體(tǐ)化(huà)學能(néng)

太陽能(néng)電(diàn)池材料一(yī)般的(de)®÷↓要(yào)求：

半導體(tǐ)材料的(de)禁帶不(bù)能(né€✔ng)太寬；

要(yào)有(yǒu)較高(gāo)的(deβ∏$©)光(guāng)電(diàn)轉換效率：

材料本身(shēn)對(duì)環境不(bù)造成污染；

材料便于工(gōng)業(yè)化(huà)生(shēng)"β 産且材料性能(néng)穩定。

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