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多层复合金属综述
篇一:多层超材料的发展
金属基复合材料的成形加工
汪群
(材冶学院材硕1104班)
摘要：金属基复合材料的发展极为迅速，应用越来越广泛。但由于金属基复合材料的塑性差，成形困难，并且成形方面的研究相对较少，制约了金属基复合材料的应用及发展。本文旨在介绍当今金属基复合材料成形工艺方面的研究进展，以推进成形工艺研究的进展。
关键词：金属基复合材料：成形加工
1引言
金属基复合材料以其所具有的特性(高比强度、比模量，良好的导热、导电性、耐磨性和高温性能以及尺寸稳定性，低膨胀系数等)被认为是极具发展前途的先进材料 引。30多年来，国内外关于金属基复合材料作了很大的研究，已具备了多种比较成熟的制备工艺，如粉末冶金法、热等静压法、挤压铸造法、喷射沉积法、液态金属浸渗法、液态金属搅拌法、反应自生成法等。但由于金属基复合材料的塑性差，而且对其的研究相对较少，致使成形工艺不够完善，制约了金属基复合材料的应用及发展。
2金属基复合材料介绍
2.1金属基复合材料的发展历程及研究现状
20世纪60年代为满足发展高性能武器装备的军事需要，人们开始对金属基复合材料(MMCs)进行研究和开发。70年代末，军事领域也开始强调经济性和风险性，政府军事采购的数量明显减少，使得高性能MMCs的开发和应用变得相当困难。80 年代，成本低、加工性能好的非连续增强MMCs出现，使MMCs的研发复兴，也开始进入其它应用领域。至今,MMCs已成为继金属材料、无机非金属材料、高分子材料之后的第四大类材料，应用前景广阔。MMCs除了具有基体金属或合金具备的良好的导热、导电性能，抗苛刻环境能力，抗冲击、抗疲劳性能和断裂性能以外，MMCs还具有高强度、高刚度，出色的耐磨性能和更低的热膨胀系数(CTE)。基体材料的改变，增强体材料、尺寸、形状和基体材料的改变，增强体材料、尺寸、形状和分布的几乎没有穷尽的组合，使MMCs具有多样性。众多基体中，目前以铝、镁、钛基发展较为成熟。增强体中以SiC的使
用量最大， 远远超出了其它复合材料；其次是Al2O3。增强体不同，制造成本也有很大不同。连续纤维增强MMCs要比颗粒增强MMCs价格高很多，短纤维和晶须增强MMCs价格居中。
2.2.金属复合材料的性能
2.2.1结构性能多层超材料的发展。
强度和刚度是结构应用的两个最重要的特性。轴向性能，石墨环氧复合材料(Gr)的比强度和比刚度远高于其它材料，Ti(f)和Al(f)的次之。平面增强的Gr是 (在平面内)准各向同性的，且Gr比钛基复合材料(TMCs)廉价，比其它MMCs易得，注定了它是最大单向结构效率的首选材料。典型的结构件必须承受多向载荷，因此单向复合材料的应用受到限制。非连续增强MMCs的比强度和比刚度适中，易于获得，是最具竞争力的结构材料。MMCs越来越多地应用于那些断裂敏感的场合，并被实践证明完全可以满足使用要求。
2.2.2热学管理性能
热学管理是MMCs的一项很重要的应用，应用范围很广，包括计算机处理器的芯片基片，功率半导体设备和远程通信中的微波元件封装。高的热导率是首要的性能，比热导率是运动系统中组件的一个非常重要的性能。CTE是热学管理中第二重要的性能。
2.2.3用于精密装置的性能
像磁盘驱动器、录像头、原子力显微镜的载物台、机械臂、惯性引导系统、人造卫星天线、高速制造设备和推进系统，在运行时承受很大的热梯度和机械应力的同时还要保持严格的尺寸公差。对机械变形的抗力取决于材料的特性，比如刚度和密度，还有组件的几何形状和承受载荷的方式。特定质量下具有更高的E/ρ值的材料具有更好的抗弹性挠曲的能力。大的热导率能减小热梯度从而减小热诱导应力，所以增大λ/α有利于减小热诱导变形。
2.2.3耐磨性能
耐磨性能是MMCs的众多性能中很重要的一项。硬质增强颗粒的加入从本质上增强了基体金属的耐磨性能。MMCs适于作耐磨材料，性价比更高，经济性能更好。
2.3金属基复合材料的分类
金属基复合材料的增强体是一些不同几何形状的金属或非金属材料。目前，
其增强相已有很多，重要的有氧化铝纤维、硼纤维、石墨(碳)纤维、SiC纤维、SiC晶须；颗粒型的有SiC、碳化硼、图化钛等；丝状的有钨、铍、硼、钢等。金属基复合材料按其增强材料的几何形态可划分为五类。
(1)连续纤维增强金属基复合材料纤维增强金属基复合材料是利用无机纤维(或晶须)及金属细线等增强金属得到质量轻且强度高的材料，纤维直径从3～150mm(晶须直径小于1 mm)，纵横比(长度直径)在102以上。
(2)短纤维增强金属基复合材料作为金属基复合材料增强体的短纤可分为天然纤维制品和短切纤维。天然纤维主要是一些植物纤维和菌类纤维索等，长度一般为35～150 mm；短切纤维一般是由连续纤维(长纤维)切割而成，长度 1～50 mm，用于金属基复合材料短纤维增强体的材料主要有Saffil－Al2O3、Al2O3－SiO2、SiC等。
(3)晶须增强金属基复合材料晶须是指在特定条件下以单晶的形式生长而成的一种高纯度纤维，其原子排列高度有序，几乎不含晶界位错等晶体结构缺陷，有异乎寻常的力学性能。
(4)颗粒增强金属基复合材料颗粒增强金属基复合材料是利用颗粒自身的强度，其基体起着把颗粒组合在一起的作用，颗粒平均直径在1微米以上，强化相的容积比可达90％。常用作金属基复合材料增强体的颗粒主要有：SiCAl2O3、TiC、TiB2、NiAl、Si3N4等陶瓷颗粒，以及石墨颗粒，甚至金属颗粒。多层超材料的发展。
(5)混杂增强金属复合材料对上述四种单一的增强形式进行有机的组合就形成了混杂增强。增强体的混杂组合可分为三种：颗粒－短纤维(或晶须)连续纤维－颗粒、连续纤维－连续纤维、在短纤维或晶须的预制件中，易出现增强的粘结、团聚现象，颗粒的混入可以解决这一问题与单一的增强金属基复合材料相比，可以大幅度提高材料的横向强度，改善材料的力学性能。
2.4金属基复合材料的应用
2.4.1地面运输
汽车行业中的主要应用包括局部增强的柴油机活塞，局部增强的Al发动机组的缸体，进气阀和排气阀，驱动轴和连杆，制动组件(刹车盘、转子和卡钳)，混合式车或电车的电源模块。
2.4.2热学管理
热管理零件具有很高的附加值，通常是每平方英寸几美元。这方面应用最多
的是Cu/Mo和Cu/W。以前多采用液态金属浸渗来制造，现在用P/M法，可以实现近净成形工艺，用搅拌铸造、液态浸渗、P/M的方法制造的Al/SiC正被越来越广泛地应用。用P/M法制得的Be/BeO用于高性能的场合。AlBeMet是金属/金属复合材料，通常用P/M或铸造方法制造，应用于需要良好结构性能的热管理零件。
2.4.3航空航天
航空学的MMCs应用已经建立起了飞机结构学、飞机推进学和辅助系统三类。飞机结构组件包括F16飞机的机腹尾翼、燃料通道门盖板,欧洲直升机EC120 和N4直升机的转子叶片。
2.4.4工业、娱乐业和基础设施工业
工业应用包括硬质合金、金属陶瓷、电镀和浸渍金刚石刀具，铜和银MMCs 电触点，石化行业的抗腐蚀涂层。TiC增强的铁和镍合金具有出色的硬度和良好的耐磨性能，在工业中应用广泛：切削、轧制、制粒、冲压、冲孔、金属热加工、拉拔、模锻、钻孔等；制作的零件包括：锻锤、冲压模、罐装工具、压纹辊、止回阀、挤压机喷嘴、弯曲模、挤压模、热锻模模衬等。
3 金属基复合材料的成形加工
3．1 金属基复合材料的半固态成形
半固态加工是一种在金属固液两相区进行加工的技术，半固态加工温度略高于固相线，远低于铸造温度，能有效避免增强相与基体间发生过度的有害界面反应，而且可以克服金属基复合材料重熔后产生的颗粒下沉现象。与固态加工相比，半固态加工在半固态下对复合材料加工具有变形抗力低且成形性好的特点，半固态挤压时的变形力仅为全固态挤压时的1/5—1/3。在半固态下对复合材料加工对复合材料组织和性能的损伤较小，表1是多层喷射共沉6066／10％ SiC复合材料经半固态模锻后的力学性能比较，可见半固态加工后材料仍保持了较好的力学性能，且加工温度越低，对喷射沉积组织影响越小，性能越好[1] 。也有研究[2]表明短碳纤维增强铝基复合材料在半固态下加工碳纤维损伤小，最终长度大于固态加工，同时，半固态加工时液态金属的流动弥合了纤维与基体间的微小孔隙，消除了裂纹源，使材料的性能明显高于固态下加工。流动性的好坏直接决定成形零件的质量，因此流动性能的控制是一个极为关键的因素，除与本身的颗粒体积分数有关外，与其相关的参数是半固态浆料的保温时间、保温温度以及挤压压力的控
制，随着保温时间、保温温度、挤压压力的增加，材料的半固态流动性能均有所提高[3]。
表1 多层喷射共沉6066／10％SiC复合材料经半固态模锻后的力学性能比较 [1]
3．2 金属基复合材料的热挤压
热挤压是金属基复合材料的一种重要成形方法，其工艺是将坯料预热到一定温度，在压力机上压人模具中成形复合材料零件。使用热挤压成形复合材料零件具有如下优点：热挤压可消除晶须折断处等部位基体合金填充不良等铸造缺陷，改善界面的机械结合强度；热挤压可细化增强体颗粒(较大尺寸颗粒在高剪切应力下发生断裂的结果[4] )，改善增强体分布，消除材料内部的疏松、空洞等缺陷。因此，热挤压变形能够明显提高复合材料的强度，如铸态SiCw／MB15镁基复合材料经热挤压后抗拉强度提高了35％[5]。热挤压导致复合材料塑性提高是与其内在的组织结构变化相一致的[6]，主要原因在于：(1)热挤压提高了基体的塑性；(2)挤压态复合材料中含有的晶须长径比较小；(3)挤压态复合材料中晶须沿挤压方向的定向排列。
挤压金属基复合材料制品时，除坯料及压力机本身的条件外，挤压温度、挤压比以及模具形状等工艺参数对复合材料制品的组织和性能起着关键的作用
[7-8]。关于金属基复合材料的热挤压，哈尔滨工业大学和上海交通大学的有关学者对此研究比较深入，张文龙等人[9-10]在对挤压铸造SiCw/L3复合材料的热挤压研究中发现在高于固相线温度下挤压造成挤压棒表面鱼鳞状宏观裂纹，严重降低了挤压棒的表面质量(采用包覆挤压方法可根除SiCw/A1复合材料的表面裂纹。)，且挤压比越大对晶须造成的损伤越严重，同时发现，模具形状不同造成晶须不同的定向排列和折断，采用流线型凹模[11]可消除“死区”，改善金属的流动性，一定程度上减小了晶须的折断程度，从而提高了复合材料挤压棒材的强度。张广安等人[12]对C／A1复合材料的研究中发现热挤压变形可以弥合复合材料浸渗不完全留下的微小孔隙，改善材料的性能，但过量的变形会造成纤维断裂，提高变形温度，碳纤维长度保持增加，材料强度提高，同时，热挤压对复合材料的界面有重
编号：2955 超材料的制备,应用及发展(终结版)
篇二:多层超材料的发展
姓 名
专业班级
论文题目
指导老师 贾明 精化（2）班 超材料的制备，应用及发展 罗大为
： ： ： ：
目录
摘要 ............................................................................................................................... 1
关键词 ........................................................................................................................... 1
1.超材料简介 .............................................................................. 错误！未定义书签。
1.1超材料的提出 ................................................................................................... 1
1.2深圳光启高等理工研究院的最新研制成果 ................................................... 2
2.超材料的制备 ........................................................................................................ 3
2.1 传统超材料的制备 ......................................................................................... 3
2.2现代超材料的制备 .......................................................................................... 4
2.2.1红外可见光波段左手超材料制备 ............................................................. 4
2.2.2太赫兹波段左手超材料制备7
3.超材料的应用及发展 .............................................................................................. 8
9
4.结论 .......................................................................................................................... 11
参考文献 ..................................................................................................................... 12
致谢 ............................................................................................................................. 13
超材料的制备，应用及发展
摘要
本文详细的介绍了在近年来运用各种物理机化学方法进行超材料制备的新技术，这些新技术的出现使超材料的制备更加简便、经济和环保，对于深圳光启高等理工研究院在超材料方向的研究成果进行了简要的阐述，并深入的论述了超材料在不同领域的应用及发展现状。
关键词：超材料 制备 应用 发展
1.超材料简介
1.1超材料的提出
早在1999年美国德克萨斯大学的Rodger.M.Walser教授提出了超材料的概念,超材料（Metaimterial）)是一种具有传统材料所不具备的超常物理性质的特种复合材料或人工复合材料，通过在材料关键物理尺度上的结构有序设计，突破某些表观自然规律的限制，获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能，从而实现定制化电磁功能的需求。J.C.Chunder在1898年就已经进行了著名的有关螺旋结构手性材料的微波实验,这是关于电磁超材料的最早的实验之一[7]。随后在1914年,K.F.Lindman将随机方向的小螺旋线嵌入传统材料中,从而成功构造出了人工手性特征材料。此后,在1948年W.E.Kock周期性组合排列了带状、球状圆、盘状的人造介质,并将其加工制作成了轻质的微波透镜,引起了广泛的轰动。从此,超材料逐渐引起了国内外学术界的强烈关注。
目前在国内对超材料尚未有一个严格的、权威的定义,因此超材料,也称为左手材料、人工电磁材料、异向介质。狭义的超材料一般指的是由V.G.Veselago于1968年提出的理论设想⑴即“左手材料”(Left-HandedMaterial,LHM), LHM
的主要是Veselago根据麦克斯韦方程的积分形式,预测了电磁波同时在具有负磁导率和负介电常数材料中传播时,其具有传播方向相反的相位和能量,并在理论上证实了这一相反电磁特性,当光(或微波)射入到这种材料上时,其折射率为负并且波矢方向与能量传播方向相反,那么波矢量k、电场强度E与磁场强度三者构成左手螺旋关系,故称之为左手材料[4]。
超材料的出现,为经典电磁理论打出了新突破口,为传统的电磁理论开辟了新的研究空间,超材料的潜在的应用前景和巨大科学意义将会对航天航空、国防、雷达、医学成像等领域有着显著的影响。随着研究人员对超材料探索的日益加深,除了左手材料外,超材料还包括各向异性介质、单负材料、手性介质等。接下来,我将简要介绍下超材料的基本电磁理论。
1.2深圳光启高等理工研究院的最新研制成果
深圳光启高等理工研究院致力于开创并引领超颖射频（Meta-RF）技术在无线互联、航空航天及智慧社区等领域的革命性应用，为业界提供具有卓越电磁性能的产品、为行业提供革命性的创新技术标准、为用户带来前所未有的信息服务体验。深圳光启高等理工研究院在全球范围内率先实现了超材料的大规模设计和工程化制造，主要从超材料平板卫星天线、超级WiFi这两个最新的研制成果来谈论深圳光启高等理工研究院在超材料方面的研究进展：
图1.1 超材料平板卫星天线
Meta-RF新型卫星通信产品是光启基于超材料与Meta-RF电磁调制创新技术开发的一系列卫通专利产品及解决方案。采用超材料电磁薄膜设计，卫星通信天线的超材料核心层仅2mm厚，与整机系统综合设计，具有尺寸小、重量轻、易于便携运输等综合优势。该系列产品的最大特点是对卫星通信电波的灵活调制从
而实现产品便携化、共形化等个性化需求。
图1.2 地铁上的超级wifi
轨道交通、大型园区等空间里的电磁环境非常复杂，经常会具有若干类似或相同频段的各类电磁波信号。该方案严格的控制了WiFi信号覆盖的区域和范围，优化了复杂电磁环境中WiFi覆盖的解决方案。“无线信号强则上网速度快”一直以来是无线WiFi接入的一个误区。在热点拥挤的情况下，无线信号过强不仅解决不了上网接入的问题，反而会干扰其它热点的正常工作，并且增大了电磁波对人体的辐射。为此，超级WiFi无线互联解决方案进行了定制化的功率控制优化方案，使辐射功率降低、接入速度提升。
2 超材料的制备
2.1传统超材料的制备
1996 年 Pendry 等人制备出的人工介质主要是由金属谐振环(SRR,SpHt-Ring Resonator)和具有周期性排列的细金属棒(rod)阵列组成,其中薄金杆阵列周期性结构可实现微波频段的等效ε为负,利用周期性金属谐振环(SRR,SpHt-Ring Resonator)结构实现在微波频段等效μ为负。
在Pendry设计模型的理论基础上，D.R.Smith等人，有规律地排列了金属谐振环板和细金丝板,制作出了等效μ和等效ε同时为负双负人造复合介质,这也足世界上第一块双负材料(见图2.1)[7]。随后D.R.Smith等人又进行了更深入的研究,并于2001年制作出在X频段等效μ和等效ε同时为负人工左手材料,他们通过实
新型元器件用材料现状及展望
篇三:多层超材料的发展
重庆三峡学院
新型器件与先进工艺多层超材料的发展。
（课程论文）
学 号：201107014336
专 业：电子信息工程
姓 名：胡 腾
2014年6月
一、新型元器件用材料发展状况
（一）电子陶瓷材料
电子陶瓷是特种陶瓷材料中的一种重要类型。特种陶瓷材料是相对于传统陶瓷而言的，是20世纪70年代后期才逐渐兴起的高新技术。随着汽车工业、航空航天事业、电子信息技术、环保节能技术、生物工程、建筑科技的飞速发展，特种陶瓷也得到了长足的发展，并在这些领域得到了广泛的应用。其中的电子陶瓷是电子工业、微电子及光电子工业中制备基础元件的关键，其市场需求量大，产业化前景广阔，是一类广泛应用于电子信息领域中的重要的高技术新材料。
2004年世界电子陶瓷陶瓷的用量约2万吨。2004年中国陶瓷基片和陶瓷产量是：陶瓷基片约17～20万平方米；圆片陶瓷电容器和多层陶瓷电容器用陶瓷分别为500吨和200吨；热敏电阻和压敏电阻用陶瓷分别为450吨和320吨；压电频率元件用瓷料约650吨。上述陶瓷基片和各种瓷料只能满足国内需求量的60%左右。预计2005年，中国陶瓷基片的需求量约30万平方米，各种功能陶瓷的需求量总计5300吨。美国电子陶瓷材料的市场销售额，2000年为54.7亿美元，到2005年预计增长到72.36亿美元，年平均增长率为5.8％。从市场份额分析，电子陶瓷占据了超过60％的先进陶瓷市场份额。2000年，电子陶瓷的市场份额为64.7％，到2005年，预计市场份额基本保持不变。
电子陶瓷包括绝缘陶瓷和导电陶瓷，导电陶瓷包括超导、导体以及半导体陶瓷，其中既有离子导电陶瓷，也有电子导电陶瓷。此外，还有不完全独立于上述任何一种的磁性陶瓷和光学陶瓷。随着现代通讯、计算机、微电子、光电子、机器人制造、生物工程以及核技术等高科技的飞速发展，对电子陶瓷元器件的要求也愈来愈高，高性能复合型电子陶瓷材料的研究开发引起了世界各工业先进国家的高度重视。。国外电子陶瓷材料发展具有综合领先水平的是日本、美国等发达国家。日本在电子陶瓷材料领域中一直以全列化、产量最大、应用领域最广、综合性能最优，处在世界领先地位。中国电子陶瓷材料及器件的生产企业在技术水平、产品品种和生产规模上与国外相比有较大差距。
电子陶瓷材料的发展始于20世纪初期，经历了电介质陶瓷——压电铁电陶瓷——半导体陶瓷——快离子导体陶瓷——高温超导陶瓷——高性能复合型电子陶瓷的发展过程，近十年来，随着微电子技术、光电子技术、信息技术等高新技术的发展以及高纯超微粉体技术、厚膜与薄膜技术的进一步完善，电子陶瓷材料体系围绕新材料的探索、传统电子陶瓷材料的改性、材料与器件的一体化研究与应用等方面开展了广泛的研究,成为材料科学工作者十分活跃的研究领域，也为信息时代的蓬勃发展奠定了良好的基础。
现代科学技术的加速发展对电子陶瓷材料提出了严峻的挑战，也为这一领域的研究和发展创造了机会，在市场信息的引导下，传统电子陶瓷材料的改性研究和新型电子陶瓷材料的研发正在不断崛起，日益显示出广阔的市场前景和强大的经济效益，下面主要讨论这两方面的问题。
1、 传统电子陶瓷发展动向
传统电子陶瓷材料在电子工业、微电子工业等领域中已经获得了广泛的应用，为高科技发展和国民经济繁荣做出了卓越的贡献。目前这类材料的研究领域主要是利用先进的材料制备技术来进一步改善性能。
1.1、敏感电子陶瓷
21世纪称之为信息时代,信息的获取和传递主要依赖于传感器(敏感元件)，敏感电子陶瓷在各类敏感元件中占有十分重要的地位，主要有热敏陶瓷、压敏陶瓷和压电陶瓷等。
（1）热敏陶瓷
热敏陶瓷是一类电阻率、磁性、介电性等性质随温度发生明显变化的材料，主要用于制造温度传感器，线路温度补偿及稳频元件。根据热敏陶瓷的电阻—温度特性可以分为三大类：正温度系数热敏电阻（PTC）、负温度系数热敏电阻（NTC）和临界温度热敏电阻（CTR）。现在普遍认为，陶瓷热敏电阻型和单晶半导体型热敏传感器是最有市场、最有潜能和最具发展前景的产品。在热敏电阻传感器中，NTC热敏传感器是较有前途的一种。该产品由日本企业最先进行实用化研究和规模化生产，日、韩等企业不仅一度垄断了国内市场，而且主导了产品技术性能及测试标准，设置了较高的技术门槛。
国际上，美国VISHAY、德国EPCOS、日本村田、TDK、HDK（北陆）、ISHIZUKA(石冢)、SHIBAURA(芝浦)、MITSUBISHI（三菱）等公司的新型热敏功能陶瓷材料及器件的年总产值约占世界总量的60～80%，其产品虽然质量好，但价格太高。
国外热敏电阻器正在向高性能、高可靠、高精度、片式化和规模化方向发展。如消磁电路用PTC适应高亮度、大屏幕彩电、彩显需要，正向高电压、低电阻（2.2Ω）方向发展；马达启动用PTC正向长寿命(开关500000万次)方向发展，主要生产厂有日本村田、德国EPCOS、美国VISHAY等。片式热敏电阻器日本村田和日本三菱等已规模生产，片式NTC和 片式PTC最小尺寸已达0402、0201。
（2）压敏陶瓷
所谓压敏陶瓷材料，是指在金属氧化物如ZnO中添加适量其它金属氧化物，如Bi2O3、Co2O3、MnO2、Sb2O3等材料所配制成的功能陶瓷材料。压敏陶瓷的特性是对外加电压变化非常敏感。目前，压敏陶
瓷主要有ZnO、SiC、TiO2、SrTiO3四大类。
随着市场的需求，由单一压敏性能的ZnO压敏陶瓷、SiC压敏陶发展到具有电容性和压敏性的双功能电子元器件(主要是TiO2和SrTiO3系列电容—压敏电阻器)。ZnO压敏瓷料的缺点是介电常数
低，固有电容小，因此对于低于压敏电压的浪涌，瓷料基本上没有吸取作用；而且介质损耗高达5～10％。以SrTiO3为主成分的压敏瓷料既有压敏电阻器的特性，又有电容器的特性，已广泛应用于保
护微型计算机、集成电路和大规模集成电路等半导体器件中。
压敏陶瓷的多功能化是新形式下迎合市场的需要而发展起来的，基于压敏性和热敏性的半导体复合元件能起到抑制过电压和过电流的双重保护作用。近些年来还出现了SnO2和WO3压敏陶瓷，但
由于存在致密度低、非线性系数较小等缺点而没有更深入地研究。
压敏陶瓷材料的关键技术有三方面。第一，对原材料进行二次加工，即对原材料进行二次提纯，改变颗粒尺寸、分散度和化学计量比等。二次提纯的目的不是把所有杂质全部剔除，而是使杂质含量能够控制在可利用的范围内，并且使原料的颗粒度限制在受控的范围内。第二，进行科学的配方控制。在原材料处于受控状态之后，科学的配方体系就成为影响产品性能的最大关键。第三，用先进的工艺制作压敏瓷料。目前国际上对陶瓷粉体材料的制备研究得很多，提出“粉体材料制备科学技术”，开始从原子、离子和分子级水平出发，采用液相或气相等新的合成方法，制备具有优良成型和优良烧结特性的瓷料制备的现代化大生产的方法。
压敏陶瓷的制备工艺开始由传统的电子陶瓷工艺发展到溶胶—凝胶复合工艺，产品形式也由通用型向叠层片式元件转化。压敏陶瓷的发展方向逐渐向两端发展：在高压领域中研制高能ZnO压敏电阻器，在中低压领域中开发SrTiO3/ TiO2系列压敏电阻元件。
（3）压电陶瓷
压电陶瓷是具有压电效应的一种先进功能陶瓷。所谓“压电效应”是指：某些电介质材料由于结晶体的特殊结构，当受到机械力作用而发生形变时，引起物件的相对两表面产生异种电荷，且电荷密度与应力成正比，此现象称之为“正压电效应”；反之，在这种材料上施加电场时，引起物件发生机械变形，若施加交变电场，材料则随电场频率作伸缩振动，且形变量（或振幅）与施加的电场强度成正比，此称为“电致伸缩效应（或称逆压电效应）”，二者统称为“压电效应”。可见，压电陶瓷具有实现“机械能”与“电能”相互转换的功能。
1.2、快离子导体陶瓷
快离子导体陶瓷是指在一定条件（温度，压力）下具有电子电导或离子电导特性的固态离子导体陶瓷，又称为电解质陶瓷。其离子电导率可达10～10S/cm（比经典离子导体，如碱金属卤化物，高十几个数量级），活化能低至0.1～0.2eV。由于离子导体在传输电荷的同时还伴随有物质的迁移,这使他们具有不同于电子导体的特殊用途。20世纪以来，人们对快离子导体的研究，一方面是对已发现的快离子导体进行深入的性能和应用研究,并进一步探索新的快离子导体；另一方面对快离子导体的导电机制，包括从晶体结构、离子传导机理及传导动力学等角度进行广泛的探索。
快离子导体陶瓷的应用领域主要体现在以下两个方面：一是用作各种电池的隔膜材料；二是用作固体电子器件。目前比较活跃的研究领域主要包括：高温燃料电池、新能源材料、氧传感器(氧分析器)、锂电池以及电化学器件等。
1.3、精细复合陶瓷
精细复合电子陶瓷是指在微米至纳米级度上进行复合，以获得优良功能效应的新型材料，是20世纪80年代以来材料科学领域中探索性较强的重要发展前沿之一。精细复合电子陶瓷的出现，与低维材料的发展息息相关，主要是利用热力学尺寸效应和量子效应使材料的性能发生显著变化，以及在结构中出现的界面效应和耦合效应所具有的新现象而获得某些特殊的性能和应用。
1.4、高温超导陶瓷
在超导材料的研究与开发中，高Tc始终是材料科学工作者追求的首要目标，20世纪掀起的“高温超导热”是伴随着高临界温度超导氧化物陶瓷的出现而逐步升华。
高温超导陶瓷目前已经发现了钇系、铋系、铊系和汞系四大类，约100余种高温超导陶瓷。进入20世纪90年代以后,高温超导的研究重心开始向实用化转移，主要体现在高温超导粉体、块材、薄膜的合成方法和加工工艺方面以及开发高温超导陶瓷在弱电和强电领域中的应用。高温超导陶瓷的薄膜化将对微波通信领域产生影响。由于其超低损耗特性，可考虑用其制作滤波器、谐振器等电子元件。目前正在对一些更先进的应用作试验，如移动通信基站的多路调制器、多普勒雷达以及相阵列雷达系统。高温超导陶瓷的应用还包括复合材料，诸如集成的HTS/铁电结构（用于可调微波滤波器）、基于高温陶瓷超导体薄膜的超导量子干涉装置(SQUIDS)及相关设备，用于无损探伤(NDE)的SQUIDS磁场探测器已经接近市场化。 -1-2
浅谈多层住宅建筑材料的科学性检测
篇四:多层超材料的发展
浅谈多层住宅建筑材料的科学性检测
摘要 本文介绍了多层住宅建筑材料的科学检测方法，列举了在材料检测试验中应注意的各种事项，其中包括建筑材料的取样及温度与湿度、加荷速度、试件尺寸等影响试验结果的因素。并简要的介绍了几种建筑材料的检测方法。
关键字： 多层建筑；科学检测方法；温度与湿度；加荷速度；误差
随着我国经济的发展，人民生活条件的不断提高，对我国的住宅建设提出了更高的要求，目前，多层住宅仍占我国住宅结构的主体地位[1]，对其施工质量的保证不仅要求科学的技术监管及质量监管，更需要对建筑材料进行科学的检测。建筑材料是否达到质量标准直接关系到建筑物的质量。本人根据多年的从业经验就建筑材料的科学检测方法及几种常用建筑材料的科学性检测给出简要的论述分析。
1.多层住宅建筑材料检测现状分析
当前我国建筑工程多以分包制进行施工，某建筑总公司中标后将整个工程分成几个小的子工程，然后分包给下属的子公司，这对建筑工程的质量进行统一管理造成了很大困难，而一些施工单位没有认识到建筑材料对于建筑工程质量的重要性，只是对建筑材料进行数量的查收，往往忽略了对建筑材料进行必要的质量检测。造成了建筑物质量与安全的潜在隐患。因此，施工单位必须高度重视建筑材料检测的重要性。严格按照建筑物设计要求对建筑材料购买与检测，确保建筑物达到质量要求。
2 . 常用建筑材料的检测与试验方法
2.1建筑材料的检测取样
建筑材料的质量检测报告反应建筑材料本身的质量，只有严格的的对建筑材料进行规范取样，检测人员才能对建筑材料的质量进行科学准确的评估。材料的取样一定要具有代表性，取样时不仅要考虑到样品的数量，还要考虑到取样的部位及科学的取样方法[2]。通常是从一批建筑材料的不同部位抽取规定数量的样品。样品数量的过多或者过少及取样部位和取样方法的不规范都会对检测结果造成很大的误差甚至得出相反的检测结果。
2.2影响检测结果的因素
2.2.1温度与湿度
环境的温度与湿度对某些建筑材料的性能有很大的影响，因此对建筑材料的存储，养护及检测时都有严格的规定，必须严格遵守相关规定。只有这样检测结果才更具科学性。例如水泥胶砂强度试体成型时的温度应控制在20摄氏度