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论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成
石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料，因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性，引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9]，这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.
另一方面，PANI作为典型的导电高分子之一，由于合成容易，环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料，由于纳米效应不但能提高材料固有性能，并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容，其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而，当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能，为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性，人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].
作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO，化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能，但也在一定程度上钝化了PANI [13]，另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.
基于以上分析，首先使PANI和GO相互分散和组装，借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料，以期获得高性能的超级电容器电极材料.
1实验部分
1.1原材料
苯胺(AR， 国药集团)，经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS， AR， 湖南汇虹试剂);草酸(OX， AR， 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB， AR， 天津市光复精细化工研究所).
1.2PANIF的制备
PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14]，制备过程如下：把250 mL去离子水加入三口烧瓶后，依次加入1.82 g CTAB，0.63 g 草酸以及0.9 mL苯胺，在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后，往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液，同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性，随后30 ℃真空干燥24 h. 1.3GO的制备
采用Hummers法制备GO，具体过程如下：向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目)，加入5 g硝酸钠固体，搅拌下加入220 mL浓硫酸，10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾，在冰水浴下搅拌120 min，再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min，然后向瓶中滴加460 mL去离子水，同时将水浴温度升至95 ℃，保持95 ℃搅拌60 min，再向瓶中快速滴加720 mL去离子水，10 min后加入80 mL双氧水，过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中，加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸，趁热抽滤，随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min，得氧化石墨烯溶液.
1.4PANIF/rGO复合材料制备
按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的6.8 mg/mL 的GO溶液混合，使混合液总体积为30 mL， GO在混合液中的最终浓度为0.5 mg/ mL，磁力搅拌10 min后，将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出，用去离子水洗涤产物直至洗液无色后，于60 ℃真空干燥24 h，待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5，10以及15，相应命名为PAGO5，PAGO10和PAGO15，对应的PANIF质量为75 mg，150 mg和225 mg.
1.5仪器与表征
用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后，用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.
电极制备和电化学性能测试：将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液，将其均匀地涂在不锈钢集流体上，在10 MPa压力下压片，之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中，使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂片(Pt)作为对电极，在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试，电势窗为-0.2～0.8V.
比电容计算依据充放电曲线，按式(1)[15]计算：
Cs=iΔtΔVm.(1)
式中：i代表电流，A;Δt代表放电时间，s;ΔV代表电势窗，V;m代表活性物质质量，g.
2结果与讨论
2.1形貌表征
图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后，从低倍的SEM(图1(c))可以看出，PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合，且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知：成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.
2.2FTIR分析
图2为PANIF，GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1，1 500 cm-1，1 305 cm-1，1 144 cm-1，829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰，它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图，在3 390 cm-1， 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H，C=O键振动，1 550～1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16]，可以看出，GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图，与GO，PANIF谱图比较， 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现，这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO，另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.
2.4电化学性能分析
图4为样品的CV曲线，其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图，可以看出，4个样品均出现明显的氧化还原峰，这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变，表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线，由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加，在扫描速率为1 mV/s时，PAGO10电极的比电容为521.2 F/g.
图5为PANI，PAGO5，PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图，由图可知：4种样品均有明显的氧化还原平台，这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线，借助式(1)，计算了4种样品在不同电流密度下的比电容，结果如图5(b)所示，很明显，相同电流密度下PAGO10比电容最大，当电流密度为1 A/g时，其比电容为517 F/g，这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为0.5 A/g时，比电容分别为 261和495 F/g)[18-19]， 而PANIF比电容最小，仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右，这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时，紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚，增加了电极/电解质接触面积，从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径，对样品进行了交流阻抗测试，图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知：在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区，电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5
值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区，直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制，并且PAGO5所展现的直线斜率最大，说明其电容行为最接近理想电容，即频响特性最好，这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.
氧化还原反应的发生，导致PANIF具有十分高的赝电容，但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩，导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此，对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示，PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后，电容保持率为77%，而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为54.3%，这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外，rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接，降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩，使得链段不容易脱落或者断裂，从而PAGO10具有出色的循环稳定性.
3结论
采用自组装的方法，经水热反应，制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现，rGO与PANIF紧密连接;而且，当PANIF与GO质量比为10∶1时，复合材料展现了最佳的电化学性能，当电流密度为1和10 A/g时，其比电容分别为517， 356 F/g.从上可知：合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能，从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.
浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用
1 概述
随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及，我国水泥工业得到飞速发展，2012年，水泥总产量达21.8亿吨，占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代，镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能，而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1]，并取得了良好的使用效果，但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合，形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫，碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质：R2(Cr，S)O4。水泥窑在正常运转中，其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸，飘落在厂区及周边环境中，造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中，废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时，窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害，据有关专家论证，Cr6+腐蚀皮肤，使人易患上大骨病，进而致癌。因此，镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。
发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范，其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍，执行也是最严格的，具体内容如表1所示：
我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88，对地面水中Cr6+含量进行明确规定，如表2所示：
这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大，特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵，因此，水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。
2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制
2.1 研制思路
目前，用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性，但是抗热震性差，抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性，但是挂窑皮性差[3，4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料，结构韧性好，抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强，具有良好的挂窑皮性能，在烧成带能有效延长使用寿命，是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。
2.2 试验与研究
2.2.1 铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物，化学分子式为FeAl2O4，其中含58.66%A12O3和41.34%FeO。铁铝尖晶石为立方体结构，二价阳离子占据四面体位置，三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为4.39g/cm3，莫氏硬度为7.5。要形成铁铝尖晶石，必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内，才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石，而在FeO稳定存在的区域以外的条件下，铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石，而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示：
为了得到高质量的合成铁铝尖晶石，我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导，经过大量试验，掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术，为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯，在保证“FeO”稳定存在的气氛下，经高温烧成，制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示：
2.2.2 原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验，结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求，我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料，并加入特殊添加剂来强化制品的性能，研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度，采用四级配料，经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3，产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。
2.2.3 铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出：随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势，这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果，铁铝尖晶石的加入量在10%时，制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出：以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。
2.3 产品的性能
2.3.1 结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中，同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒，与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石，这一活化效应使制品在烧成或使用过程中，内部形成大量的微裂纹，重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行，使得MgO-FeAl2O4耐
火材料在整个高温使用过程中，可以形成大量的微裂纹，这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。
2.3.2 强度高。从制品显微结构可以看出：制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶，结构非常均匀致密，晶粒发育良好，颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接，结合良好，明显的提高了砖的密度和高温强度。
2.3.3 具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中，制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物，该矿物具有一定的粘度，可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面，形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块，用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4，压制成Φ30×10mm圆饼，把圆饼放在两个样块中间，放入电炉内加热，温度升到1500℃，保温3小时，冷却后测其抗折强度，二者基本相同。由此可见，新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。
2.4 产品的应用
新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来，通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用，寿命周期均达到12个月以上，受到用户认可。
3 结论
材料学是学生接触材料领域、定位未来方向的入门课程，学习和掌握该课程内容意义至关重要。下文是我为大家整理的材料学方面论文的 范文 ，欢迎大家阅读参考!
浅析高分子材料成型加工技术
摘要：近些年来，国防尖端工业和航空工业等特殊领域的发展对高分子材料成型的加工技术要求更高，更精细。在此背景下，理清高分子材料加工技术的发展现状与发展趋势，探讨高分子材料的加工成型的 方法 ，对促进我国高新技术及产业的发展具有重要的意义。
关键词：高分子材料加工方法成型技术
一、前言
近些年来，国防尖端工业和航空工业等特殊领域的发展要求更高性能的聚合物材料，开发研制满足特定要求的高聚合物迫在眉睫[1]。在此背景下，理清高分子材料加工技术的发展现状与发展趋势，探讨高分子材料的加工成型的方法，对促进我国高新技术及产业的发展具有重要的意义。
二、高分子材料成型成型加工技术的相关定义
1.高分子材料
高分子材料是指由相对分子质量较高的化合物为基础构成的材料，其一般基本成分是聚合物或以含有聚合物的性质为主要性能特征的材料;主要是橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料。高分子材料独特的结构和易改性与易加工特点，使它具有其他材料不可取代与不可比拟的优异性能，从而广泛运用到科学技术、国防建设和国民经济等领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用等各方面不可缺少的材料。
2.高分子材料成型加工技术
在高分子工业的生产中分为高分子材料的制备与加工成型两个过程。高分子材料的成型加工技术就是运用各种加工方法对高分子材料赋予形状，使其成为具有使用价值的各种制品。高分子材料加工主要目的是高性能、高生产率、快捷交货和低成本;向小尺寸、轻质与薄壁方向发展是高分子材料成型技术制品方面的目标;成型加工方向是全回收、零排放、低能耗，从大规模向较短研发周期的多品种转变。判断高分子材料的成型加工技术的质量因素是加工后制品的外观性、尺寸精度、技能性中的耐化学性、耐热性等等。
三、高分子材料成型加工技术的方法
高分子材料的的成型方法有挤出成型、吹塑成型、注塑成型、压延成型、激光成型等。以下介绍的是现今高分子材料成型加工的主要技术方法。
1.挤出成型技术
挤出成型技术是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。它的具体原理是高分子原材料自料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实;在压缩段，螺槽深度变浅，进一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔融，压缩段结束;均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后成型，经定型得到制品。挤出成型又有共挤出技术、挤出注射组合技术、成型技术、反应挤出工艺与固态挤出工艺等。
2.注塑成型技术
注射成型技术是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一，可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件[2]。注射成型技术根据组合材料的特征，又有以组合惰性气体为特征的气体辅助注射成型，以组合组成化学反应过程为特征的反应注射成型，以组合混合混配为特征的直接注射成型，以组合不同材料为特征的夹心成型等多种方法。
3.吹塑成型技术
吹塑技术一种发展迅速的塑料加工方法。热塑性树脂经挤出或注射成型得到的管状塑料型坯，趁热或加热到软化状态，置于对开模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气，使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，即得到各种中空制品。根据型坯制作方法，吹塑可分为挤出吹塑和注射吹塑，新发展起来的有拉伸吹塑和多层吹塑。
四、高分子材料成型加工技术的发展新趋势
目前，高分子加工成型技术正在快速地进步，它的发展总方向是高度集成化、高度产量、高度精密化，不断实现对加工制品材料的聚集态、组织形态与相形态等的控制，最大程度地达到制品高性能的目的。具体的创新技术之处主要体现在以下几项新技术上。
1.聚合物动态反应加工技术
聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程，达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的[3]。这项技术解决振动力场下聚合反应加工过程中质量、动量和能量传递与平衡的难点，从技术上解决了设备结构集化的问题。
2.热塑性弹性体动态全硫化制备技术
这项技术引入振动立场到混炼挤出的全过程，实现混炼过程中橡胶相动态全硫化，控制硫化反直的进程，防止共混加工过程共混物相态发生发转。此技术非常有意义，研制发明出新的热塑性弹性体动态硫化技术与设备，能有效地提高我国TPV技术的水平。
3.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术
此技术是将盘级PC树脂生产、中间储运与光盘盘基成型三个过程融合为一体，联系动态连续反应成型技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到有效提高产品质量、节约能源，降低消耗的目的。该技术避免了传统方式中间环节多、能耗大、周期时间长、成型前处理复杂、储运过程易受污染等缺陷。
五、结语
综上所述，我国在新时期要把握高分子成型加工技术的前沿，注重培育自主的知识产权，努力打破国外技术的垄断，实现科学技术研究与产业界的良好结合的目的。这能有效地将科学研究成果转化为实际的生产力，有效地加快我国高分子材料成型加工技术及其相关产业的快速发展。
参考文献
[1] 王云飞;孙伟.浅谈高分子材料成型加工技术[J].城市建设理论研究，2012,(11): 32.
[2] 甄延波.高分子材料成型加工技术的进展[J].化工中间体，2012,(09): 25.
[3]黄贵禹.浅析高分子材料成型加工技术[J].东方 企业 文化 ，2011,(16): 97.
浅析高分子材料成型
摘要：我国的高分子材料成型技术在工业上取得了飞速的发展，本文主要阐述了高分子材料成型的原理以及高分子材料成型的加工技术。
关键词：高分子材料;成型;技术
一、前言
高分子材料是指以高分子化合物为基体组分的材料。高分子材料按来源可分为天然高分子材料、合成高分子材料;按化学组成分类可分为有机高分子材料、无机高分子材料;按性能可分为通用高分子材料、新型高分子材料。高分子材料比传统材料发展迅速的主要原因是原料丰富、制造方便、加工容易、品种繁多、形态多样、性能优异以及在生产和应用领域中所需的投资低，经济效益比较显著。高分子反应加工分为反应挤出和反应注射成型两个部分，目前我国普遍采用的设备包括螺杆挤出机和螺杆注射机。现阶段，我国的高分子材料成型也取得了较好的成绩。
二、高分子材料成型的原理
高分子材料的合成和制备一般都是由几个化工单元操作组成的，高分子反应加工把多个单元操作熔为一体，有关能量的传递和平衡，物料的输运和平衡问题，与一般单个化工单元操作完全不同。传统聚合过程解决传热和传质问题主要是利用溶剂和缓慢反应来进行的，但是在聚合反应加工过程中，物料的温度在数分钟内就能达到400℃~800℃，此时对于反应过程中产生的热，如果不能进行脱除的话，那么降解和炭化将会发生在物料中。传统的加工过程是通过设备给聚合物加热，而需要快速将聚合生成的热量通过设备移去是聚合反应加工所进行的，由此可见，必须从化学和热物理两个方面开展相应的基础研究。
高分子材料的物理机械性能、热性能、加工性能等均取决于其化学结构、分子结构和凝聚态的形态结构，而加工工艺与高分子材料的形态结构关系是非常密切的。
流变学，指从应力、应变、温度和时间等方面来研究物质变形和(或)流动的物理力学。它是力学的一个新分支，它主要研究物理材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。高分子材料成型加工成制备的理论基础是高分子材料流变学。高分子材料的自身的规律和特点是伴随化学反应的高分子材料的流变性质而产生的。
三、高分子材料成型的加工技术
(一)聚合物动态反应加工技术及设备
目前国外已经研发出可以解决其他挤出机作为反应器所存在的问题，即连续反应和混炼的十螺杆挤出机。在我国高分子材料成型加工工业的发展中占有极其重要的地位，但是我国的高分子材料成型的加工技术的开发目前还处于初步阶段。缩聚反应器的反应挤出设备就是指交换法聚碳酸酯连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术，除此之外，我国每年还有数以千万吨的改性聚合物生产，反应挤出技术及设备也是其关键技术。
采用传统的加工设备存在一些问题，例如传热、化学反应过程难以控制等，另外投资费用大、噪音大等问题。无论是在反应加工原理还是设备的结构上，聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术都完全不同，将聚合物反应挤出全过程引入到电磁场引起的机械振动场，从而达到控制化学反应过程、反应制品的物理化学性能以及反应生产物的凝聚态结构的目的，这就是聚合物动态反应加工技术及设备。高分子材料成型加工是高能耗过程作业，无论是挤出、注射还是中空吹塑成型塑料原理都必须经过熔融塑化及输送这一基本和共性的过程，目前普遍采用的设备包括螺杆挤出机和螺杆注射机等。该技术使得控制聚合物单体及停留时间分布不可控的问题得到了解决，而且也使得振动立场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量以及能量传递和平衡问题得到了解决，同时也使得设备结构集成化问题得到了解决。新设备的优点很多，例如：体积重量小、适应性好、噪音低、可靠性高等等，而这些技术是传统技术和设备是比不了的。
(二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术
此技术的研究实现，加强了我国在该领域内的发言权。以动态反应技术为基础方向，进行深入的研究，从而产生了新的材料制备技术。我们以存储光盘盘基为基础原型，以反应成型技术直接作用于其上。通过对这些技术的研究改进，改变了传统技术中多环节、消耗大、复杂度高、周期长、而且环境污染比较严重等诸多不利因素。通过学习研究，可以把制作光盘的PC树脂原料工业、中途存放、盘基成型工业串联于一体，提高了工业生产效率、减少了资源浪费、能够完全有效的进行控制，而且产品的质量有大幅度的提高。
聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。研究表明，对无粒子进行适当的处理，可以得到一些好的效果，比如说利用聚合物进行原位表面改性处理、原位包覆、强制分散等处理后，就可以使我们复合材料成型。
热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将混炼引入到振动力场挤出全过程，为实现混炼过程中橡胶相动态全硫化，对硫化反直进程进行控制，从而使得共混加工过程共混物相态反转问题得到了解决。实现自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备研制开发出来，促进我国TPV技术水平的提高。
四、结语
我国必须根据自身的实际情况来发展高分子材料成型加工技术及设备，把握技术前沿，不断地培育自主知识产权，从而使得我国高分子材料成型技术及其产业发展不断加快。
参考文献：
[1] 黄汉雄. 高分子材料成型加工装备及技术的进展、趋势与对策(下)[J]. 橡塑技术与装备, 2006, (06) :13-18
[2] 黄汉雄. 高分子材料成型加工装备及技术的进展、趋势与对策(上)[J]. 橡塑技术与装备, 2006, (05) :17-27
[3] 王玉东, 付鹏, 李晓光, 赵清香, 刘民英. 尼龙612等温结晶的球晶形态与生成条件[J]. 高分子材料科学与工程, 2009, (09):76-79
[4] 吴刚. 高分子材料成型加工技术的进展[J]. 广东化工, 2008, (09) :8-12
金属材料好比是各种蔬菜，热处理就好比是炒菜，掌握好火候，就能做出不同的味道。热处理也一样，不同的材料，要不同的火候，才能得到想要的机械性能。有时候还要“添油加醋”，呵呵有这样的文章，可以发挥写一下。
机械制造热处理节能面临问题及改善措施论文
热处理是机械制造必不可缺的一道工艺，尤其是对钢铁等金属材料的热处理是现代制造技术的关键所在，主要作用是通过加热、保温和冷却三个过程使材料的强塑性得以提高。由于在这三个过程中要使材料表面或内部的金相组织结构发生变化，因而热处理三道工序能耗较大。据相关调查显示，我国目前热处理电阻炉的总容量较欧盟相比要高出50万kw，但产值却远不及欧盟。由此可见，优化制造工业中热处理节能业已成为当前热处理工艺不可忽视的重要工作。
一、我国热处理生产现状
（一）热处理能耗规模
热处理作为机械制造必不可少的重要工艺，是机械制造行业中生产规模较大的产业。截至“十一五”期末调查结果显示，我国共有各类热处理相关生产厂、车间约18000家，实现装机容量1500万kW，年生产能力突破4500万吨，同时年耗总量也高达230亿度，约占我国机械制造业年消耗总电量的三分之一，由此可见，热处理能耗高是我国机械制造业较为突出的特点，而且具有极大的节能降耗空间和潜力。
（二）热处理主要污染物类型及来源
热处理不仅是我国机械制造业中的耗能大户，还是环境污染大户。同样根据“十一五”期末的有关调查显示，目前我国是世界第二耗能大户，年能耗约为14．2亿吨标煤，尤其是单位产品能耗较发达国家高出20%～60%，这说明我国热处理效率水平不高，热处理过程中能耗损失较大，因而产生的环境污染物业相对更高一些，而这些污染物主要来源于加热、淬火冷却、表面处理三大工序，已经严重威胁到人类健康和社会环境。
二、我国热处理节能面临的最主要问题
从我国热处理生产现状中可以得知，高能耗和重污染已经成为我国热处理的突出特点，而且也是我国热处理节能需要解决的'两大难题。其归根结底是由于我国热处理技术水平不高所造成的，突出表现为如下两点：
（一）热处理设备能耗大，能源利用率低
目前我国热处理设备升级换代速度较慢，30年间我国热处理单位能耗仅下降了600 kW·h/t，降至1000 kW·h/t的平均水平，其中大中型企业节能效果稍好一些，基本控制在500～800 kW·h/t，但较发达国家300～450 kW·h/t的平均单位能耗相比仍有不小差距，约为发达国家的2～3倍。
（二）少无氧化热处理设备应用率低，污染和资源浪费严重
不仅如此，由于设备更新换代速度较慢，我国目前无氧化热处理设备应用没有普及。截至“十一五”期末，我国机械制造行业少无氧化热处理设备应用率仅为30%，而制造业发达国家少无氧化热处理应用率则高达80%～90%。由此可见，我国热处理工艺仍以燃烧加热为主，致使燃烧所产生的碳黑、烟尘以及大量的CO2、残氨等废气造成了严重的环境污染。此外，通常热处理燃烧造成的金属氧化烧损约为金属本体重量的3%，加上钢材表面脱碳处理所浪费掉的钢材，每年超过百万吨，造成了极大的浪费。
三、优化热处理节能的措施
尽管造成我国热处理高能耗、重污染主要是由于技术水平所引起的，但是笔者认为优化热处理节能并不单单限于提高技术水平，还需要提高企业管理能力。
（一）优化热处理节能的管理措施
管理是企业发展的根本，更是技术革新的基础。如果管理不到位，那么即使有再先进的技术和工艺，也会因人为操作因素导致技术水平不能得到全部发挥。而优化热处理节能的管理首要工作就是要建立完善的节能体系，制定现代热处理企业制度、生产管理制度、横班效益考核等制度，做到有“法”可依，既能够通过严格控制热平衡参数等热处理操作来控制能源消耗流向，又能够通过考核奖惩措施调动员工节能降耗的积极性。此外，还要举办以节约电、煤、气、水和油为主旨的“五小成果”技改活动，对做出贡献的员工给予精神和物质奖励，鼓励员工就进行科技革新。
（二）应用新技术和新能源实现节能降耗
1. 应用新能源，使用清洁能源作为燃料
鉴于目前我国仍以燃烧作为热处理加热的主要方式并且短期内难以改变的现状。应当尽量在燃烧过程中应用清洁能源作为燃料，以新能源代替污染较大的煤燃料。基于此，可考虑选用天然气作为燃料，在通常技术条件下，其热效率可达50．5%，较煤电热效率高出近1倍。热处理炉除直接燃烧可获得至少30%的热效率外，烟道气废热还可用于预热燃烧，空气、回火炉的加热、清洗液和淬火油的加热以及其他生活用途，使绝对的热利用率可达到80%以上，具有节能环保双重优势。
2.加强科技研发，试验和推广节能新设备和新工艺
开发新工艺加强热处理节能理论的研究，试验和推广节能新设备和新工艺，尽量采用节能新技术。同时还必须估量实现该技术的代价.即要综合考虑以下几方面的因素:(l)从零件和整机的实际工作条件出发，制定合理的热处理工艺。技术要求该高的就高，不该高的不要盲目求高，工艺要和零件的功能、重要性密切结合;(2)根据具体零件和材料，尽量选用先进的热处理技术，提升少无氧化加热设备的应用率，以获得优质、节能、高效率的经济效果，并充分挖掘材料性能特点。
3.采用新技术改善热处理生产环境
从上文分析可知，目前我国热处理加热仍然采取燃烧的方式，并用油冷的方式进行换热冷却，对环境造成了巨大污染，需要采用清洁、节能的热处理技术加以替代。目前可采用的新技术有如下几种。
（1）真空加热处理技术
真空加热是一种在低于或者等于10-5负压空间内对热处理件加热的方法。采取真空加热技术既能够避免燃烧给热处理件带来的氧化和脱碳，又能够在真空渗碳或碳氮共渗以后进行高压气淬，进而使热处理加热效率和性能都得到提升。据调查，目前发达国家真空热处理技术应用率可达20%左右，而我国还不足5%，因而提升真空热处理技术的使用率是当前改善热处理效率的重要途径之一。
（2）离子渗氮和离子渗碳技术
离子渗氮和离子渗碳是将置于低压容器内的工件在辉光放电的作用下，带电粒子轰击工件表面，使其温度升高，实现所需原子渗人表层的化学热处理方法。与常规的化学热处理相比，特点是渗速快、工件变形小、易控制，热效率高、节约能源，而且无烟雾、废气污染。
（3）感应加热热处理技术
感应加热是利用电磁感应的原理，使工件表面产生涡流而被加热。其特点是加热速度快、易控制、工件表面氧化和脱碳少、节约能源、污染少。
（4）激光束、电子束、离子束表面技术
该技术主要包括表面淬火、重熔、涂层，主要依靠高能束对热处理件表面进行快速加热进而实现热处理，较燃烧加热相比该技术不会产生烟尘等污染，是一种十分清洁环保的技术。
（5）热处理的CAD技术
当今时代已经进入到信息时代，随着IT技术的不断发展，利用现代化信息技术来实现热处理节能也原来越被广泛应用。CAD技术就是其中一种，它可以通过计算机模拟热处理工艺流程来控制淬火剂和淬火方法的使用，实现二者最优化配置，加快渗碳过程，减少废气排放量。不仅如此，智能CAD技术还可以利用不断开发的先进计算方法例如三维温度场等来回收利用热处理的余热，减少能量的损耗，是绿色节能和清洁生产的重要技术。
总而言之，改善我国目前热处理能耗高、污染重的现状，就必须从优化节能管理和应用新技术、新能源两大方面入手，在规范、严格管理的基础上采取各项技术措施，才能有效提升热处理节能水平。
参考文献
[1]廖波,肖福仁.热处理节能与环保技术进展[J].金属热处理,2009年第01期
[2]葛欣.金属材料热处理节能新技术的应用[J].中国高新技术企业，2011年第33期
埃及金字塔是埃及古代奴隶社会的方锥形帝王陵墓。世界七大奇迹之一。数量众多，分布广泛。开罗西南尼罗河西古城孟菲斯一带最为集中。吉萨南郊8公里处利比亚沙漠中的3座尤为著名，称吉萨金字塔。其中第四王朝法老胡夫的陵墓最大，建于公元前二十七世纪，高146.5米相当于40层高的摩天大厦，底边各长230米，由230万块重约2.5吨的大石块叠成，占地53，900平方米。塔内有走廊、阶梯、厅室及各种贵重装饰品。全部工程历时30余年。塔东南有巨大的狮身人面像。埃及胡夫金字塔最有名，是法老(古埃及的国王)的陵墓。相传，古埃及第三王朝之前，无论王公大臣还是老百姓死后，都被葬入一种用泥砖建成的长方形的坟墓，古代埃及人叫它"马斯塔巴"。后来，有个聪明的年轻人叫伊姆荷太普，在给埃及法老左塞王设计坟墓时，发明了一种新的建筑方法。 他用山上采下的呈方形的石块来代替泥砖，并不断修改修建陵墓的设计方案，最终建成一个六级的梯形金字塔 --这就是我们现在所看到的金字塔的雏形。在古代埃及文中，金字塔是梯形分层的，因此又称作层级金字塔。这是一种高大的角锥体建筑物，底座四方形，每个侧面是文字三角形，样子就像汉字的"金"字，所以我们叫它"金字塔"。伊姆荷太普设计的塔式陵墓是埃及历史上的第一座石质陵墓。在最早的时候，埃及的法老是准备将马斯塔巴作为死后的永久性住所的。后来，大约在第二至第三王朝的时候，埃及人产生了国王死后要成为神，他的灵魂要升天的观念。在后来发现的《金字塔铭文》中有这样的话：“为他（法老）建造起上天的天梯，以便他可由此上到天上”。金字塔就是这样的天梯。同时，角锥体金字塔形式又表示对太阳神的崇拜，因为古代埃及太阳神“啦”的标志是太阳光芒。金字塔象征的就是刺破青天的太阳光芒。因为，当你站在通往基泽的路上，在金字塔棱线的角度上向西方看去，可以看到金字塔象撒向大地的太阳光芒。《金字塔铭文》中有这样的话：“天空把自己的光芒伸向你，以便你可以去到天上，犹如拉的眼睛一样”。后来古代埃及人对方尖碑的崇拜也有这样意义，因为方尖碑也表示太阳的光芒。有人认为古埃及人不可能建造出金字塔，说金字塔也许是外星人造出来的，也许是更远古的人类留下的，因为，金字塔的谜太多了！金字塔是古埃及奴隶制国王的陵寝。这些统治者在历史上称之为“法老”。法老们不仅活着时统治人间，而且幻想死后成神，主宰阴界，因此，“法老”死后，便取出内脏，浸以防腐剂，填入香料，将尸体长久保存，称作“木乃伊”。金字塔便是存放“法老”木乃伊的陵寝。现在，埃及境内保存至今的金字塔共 96 座，大部分位于尼罗河西岸可耕谷地以西的沙漠边沿。大型的金字塔一般建于古王国时期的三至六王朝（约公元前 2664～前 2180 年），在古埃及之都孟菲斯之北不远的吉萨、塞加拉、拉苏尔，梅杜姆以及阿布西尔等地都有大量的遗址。由于金字塔是一种方锥形的建筑物，古埃及文称它为“庇里穆斯”，意思是“高”；而其底座呈四方形，愈上愈窄，直至塔顶，从四面看都像汉字的“金”字，所以中国历来译称“金字塔”。在众多金字塔中，最为著名的是吉萨大金字塔，它位于开罗西南约 13公里的吉萨地区。这组金字塔共有 3 座，分别为古埃及第四王朝的胡夫（第二代法老）、卡夫勒（第四代法老）和孟考勒（第六代法老）所建。胡夫金字塔，又称齐阿普斯金字塔，兴建于公元前 2760 年，是历史上最大的一座金字塔，也是世界上的人造奇迹之一，被列为世界 7 大奇观的首位。该塔原高 146.5 米，由于几千年的风雨侵蚀，现高 138 米。原四周底边各长230 米，现长 220 米。锥形建筑的四个斜面正对东、南、西、北四方，倾角为 51 度 52 分。塔的四周原铺设着一条长约 1 公里的石灰石道路，目前在塔的东、西两侧尚有遗迹可寻。整个金字塔建在一块巨大的凸形岩石上，占地约 5.29 万平方米，体积约 260 万立方米，是由约 230 万块石块砌成。外层石块约 11.5 万块，平均每块重 2.5 吨，最大的一块重约 16 吨，全部石块总重量为 684.8 万吨。其地理位置为东经 31°07′北纬 29°58′。令人吃惊的是，这些石块之间没有任何粘着物，而是一块石头直接叠在另一块石头上，完全靠石头自身的重量堆砌在一起的，表面接缝处严密精确，连一个薄刀片都插不进去。而塔的东南角与西北角的高度误差也仅 1.27 厘米。这是当时征召了 10 万劳力、前后历时 30 年才建成的。胡夫金字塔的入口位于塔的北壁第十三石级，距地面约 20 米高。入口处四块巨大的石板构成“人”字形拱门，往里是 100 余米长的坡状隧道直达墓室。墓室长 10.43 米，宽 5.21 米，高 5.82 米，与地面的垂直距离为 42.28米。室内仅有一具深褐色磨光的大理石石棺，棺内空空，棺盖去向不明。墓室上方有 5 层房间，最高的一层顶盖是三角形的，为的是把上面压下的重量均匀地分布在两边。同时，墓室还有砌筑在石块中的通风道。胡夫大金字塔外形庄严、雄伟、朴素、稳重，与周围无垠的高地、沙漠浑然一体，十分和谐。它的内部构造复杂多变，匠心独具，自成风格，凝聚着非凡的智慧。该金字塔历经数千年沧桑，地震摇撼，不倒塌，不变形，显示了古代不可思议的高度科技水平与精湛的建筑艺术。联合国教科文组织因此把它列为全世界重点保护文物之一，成为古埃及文明的象征。吉萨的第二座金字塔，即卡夫勒所造的金字塔，位置居中。它比胡夫金字塔略小，但其艺术风格与工程设计的精确，则均可与之媲美。而且由于其建在一块较高的台地上，乍看上去，仿佛比前者还雄伟。塔基底长 215.7 米，高 143.6 米，也是用石灰岩和花岗石砌筑的。它所遗存的附属建筑较为完整壮观，包括以巨石建成的两座庙宇：上庙和下庙。孟考勒建造的第三座金字塔位于南端，体积最小，但十分精致。它的底边长 108.7 米，高 66.5 米。吉萨的这 3 座金字塔都曾被盗，墓中财宝已基本流失，但它们所体现的古代埃及人民炉火纯青的工程技术，每天都吸引着千千万万的各国游客。【金字塔外观】金字塔具今已有4500年的历史，由于它形似汉字中的“金”字，因而被称为“金字塔”，金字塔本身是一座王陵建筑。它规模宏伟，结构精密，塔内除墓室和通道外都是实心，定部呈锥角。金字塔历经多次地震都岿然不动，完好无损。它被誉为当今最高的古代建筑物和世界八大奇迹之首。金字塔前有座狮身人面像，是古国王第四王朝法老胡夫的儿子哈沸拉的形象，它叫斯芬克斯，高20米，长57米，仅一只耳朵就有两米高。除狮爪是用石头砌成之外，整个狮身人面像是一块天然的大岩石凿成的。鼻部有损伤，据说是在一次战争中被拿破仑的士兵用大炮轰掉的。斯芬克斯象征着法老的权利至高无上，威不可侵。【【如何建造】如果说关于金字塔大胆而奇妙的设计的传说还能为现代人所接受，那么它的规模如此巨大的建造过程就难以令人想象了。胡夫的金字塔是用上百万块巨石垒起来的，每块石头平均有2000多公斤重，最大的有100多吨重。这些巨石是从尼罗河东岸开采出来，即无吊车装卸，也无轮车运送。被称为“西方史学之父”的希罗多德曾记载，建造胡夫金字塔的石头是从“阿拉伯山”（可能是西奈半岛）开采来的。不过我们现在知道，石头多半是本地开采的，修饰其表面的石灰石，是从河东的图拉开采运来。在那时开采石头并不容易，因为当时人们并没有炸药，也无钢钎。埃及人当时是用铜或青铜的凿子在岩石上打上眼，然后插进木楔，灌上水，当木楔子被水泡胀时，岩石便被胀裂。这样的方法在今天看来也许很笨拙，但在4000多年前，却是很了不起的技术。从采石场运往金字塔工地也极为困难。古代埃及人是将石头装在雪橇上，用人和牲畜拉。为此需要宽阔而平坦的道路。修建运输石料的路和金字塔的地下墓室就用了10年的时间。在建造胡夫金字塔时，胡夫强迫所有的埃及人为他做工，他们被分成10万人的大群来工作，每一大群人要劳动3个月。这些劳动者中有奴隶，但也有许多普通的农民和手工业者。古埃及奴隶是借助畜力和滚木，把巨石运到建筑地点的，他们又将场地四周天然的沙土堆成斜坡，把巨石沿着斜坡拉上金字塔。就这样，堆一层坡，砌一层石，逐渐加高金字塔。建造胡夫金字塔花了整整20年的时间。对于希罗多德的说法，后人提出了许多的疑问。但是到今天仍然是一个没有人能做出完满答案的难题。人们怎能不佩服埃及人民的伟大力量和智慧！本世纪来，随着飞碟观察和研究活动越来越广泛，有人甚至把神秘的金字塔同变幻莫测的飞碟上的外星人联系起来。他们认为，在几千年前，人类是不可能有建造金字塔这样的能力，只有外星人才能有。他们经过计算还发现，通过开罗近郊胡夫金字塔的经线把地球分成东、西两个半球，它们的陆地面积是相等的。这种“巧合”大概是外星人选择金字塔建造地点的用意。然而，一位叫戴维杜维斯法国化学家，提出了一个关于金字塔建造的全新见解，他认为，建造金字塔的巨石不是天然的，而是人工浇筑的。他从一位考古学家那里，得到5块从埃及胡夫金字塔上取下的小石块，对它们逐个加以化验。出乎意料的是，化验结果证明，这些石块由贝壳石灰石组成。尽管考古证明，人类在几千年前就已掌握混凝土制作技术，但这些贝壳石灰石浇筑得如此坚如磐石，以至很难将它们与花岗岩区别开来，实在使人难以相信。戴维杜维斯由此推测，当时古埃及人建造金字塔是采用“化整为零”的办法，即将搅拌好的混凝土装进筐子，抬上或背上正在建造中的金字塔。这样，只要掌握一定的技术，就能浇筑出一块一块的巨石，将塔一层一层加高，这种做法既“省力”又省工，据他估计，当时在工地上劳动的人仅有1500人，而不是象希罗多德所说的那样每批都有10万人。更出乎意料之外的是，这位法国科学家还在石块中发现了一缕一英寸长的人头发。这缕头发可能就是他们辛勤劳动和灿烂智慧的见证。但上述这些说法都还是一些推测。但无论如何，修建金字塔，一定是集中了当时古代埃及人的所有聪明才智，因为它需要解决的难题肯定是很多的。但是这些问题都解决了，金字塔修起来了，而且屹立了4000多年，这本身就是一大奇迹。所以，可以说，金字塔是古代埃及人民智慧的结晶，是古代埃及文明的象征。有的人不相信依靠简单的协作也可以创造出奇迹，不相信地球上的人类自身会创造出金字塔这样的奇迹，把它说成是天外来客的创造。这显然是不正确的，这无助于人们探索自己的历史，认识自己的能力。相传，古埃及第三王朝之前，无论王公大臣还是老百姓死后，都被葬入一种用泥砖建成的长方形的坟墓，古代埃及人叫它“马斯塔巴”。后来，有个聪明的年轻人叫伊姆荷太普，在给埃及法老左塞王设计坟墓时，发明了一种新的建筑方法。他用山上采下的呈方形的石块来代替泥砖，并不断修改修建陵墓的设计方案，最终建成一个六级的梯形金字塔——这就是我们现在所看到的金字塔的雏形。在古代埃及文中，金字塔是梯形分层的，因此又称作层级金字塔。这是一种高大的角锥体建筑物，底座四方形，每个侧面是三角形，样子就像汉字的“金”字，所以我们叫它“金字塔”。伊姆荷太普设计的塔式陵墓是埃及历史上的第一座石质陵墓。左塞王之后的埃及法老纷纷效仿他，在生前就大肆为自己修建坟墓，从此在古埃及掀起一股营造金字塔之风。由于金字塔起源于古王国时期，而且最大的金字塔也建在此时期内，因此，埃及的古王国时期又被称为金字塔时代。古代埃及的法老们为什么要将坟墓修成角锥体的形式，即修成汉字中的金字形呢？ 原来，在最早的时候，埃及的法老是准备将马斯塔巴作为死后的永久性住所的。后来，大约在第二至第三王朝的时候，埃及人产生了国王死后要成为神，他的灵魂要升天的观念。在后来发现的《金字塔铭文》中有这样的话：“为他（法老）建造起上天的天梯，以便他可由此上到天上”。金字塔就是这样的天梯。同时，角锥体金字塔形式又表示对太阳神的崇拜，因为古代埃及太阳神“啦”的标志是太阳光芒。金字塔象征的就是刺破青天的太阳光芒。因为，当你站在通往基泽的路上，在金字塔棱线的角度上向西方看去，可以看到金字塔象撒向大地的太阳光芒。古埃及所有金字塔中最大的一座，是第四王朝法老胡夫的金字塔。这座大金字塔原高146．59米，经过几千年来的风吹雨打，顶端已经剥蚀了将近10米。但在1888年巴黎建筑起埃菲尔铁塔以前，它一直是世界上最高的建筑物。这座金字塔的底面呈正方形，每边长230多米，绕金字塔一周，差不多要走一公里的路程。胡夫的金字塔，除了以其规模的巨大而令人惊叹以外，还以其高度的建筑技巧而著名。另外，在大金字塔身的北侧离地面13米高处有一个用4块巨石砌成的三角形出入口。这个三角形用得很巧妙，因为如果不用三角形而用四边形，那么，一百多米高的金字塔本身的巨大压力将会把这个出入口压塌。而用三角形，就使那巨大的压力均匀地分散开了。在四千多年前对力学原理有这样的理解和运用，能有这样的构造，确实是十分了不起的。胡夫死后不久，在他的大金字塔不远的地方，又建起了一座金字塔。这是胡夫的儿子哈夫拉的金字塔。它比胡夫的金字塔低3米，但由于它的地势稍高，因此看起来似乎比胡夫的金字塔还要高一些。塔的附近建有一个雕着哈夫拉的头部而配着狮子身体的大雕像，即所谓“狮身人面像”，西方人称它为“司芬克斯”。雕像高20米，长57米，一只耳朵就有两米高。除狮是用石块砌成之外，整个狮身人面像是在一块巨大的天然岩石上凿成的。它至今已有4500多年的历史。为什么刻成狮身呢？在古埃及神话里，狮子乃是各种神秘地方的守护者，也是地下世界大门的守护者。因为法老死后要成为成太阳神，所以就造了这样一个狮身人面像为法老守护门户。 第四王朝以后，其他法老虽然建造了许多金字塔，但规模和质量都不能和上述金字塔相比。第六王朝以后，随着古王国的分裂和法老权力下降以及埃及人民的反抗和有些人的盗墓，常把法老的“木乃伊”从金字塔里拖出来，所以埃及的法老们也就不再建造金字塔，而是在深山里开凿秘密陵墓了。史前遗址的长期定向作用，都会在其自身内部形成一个能量场。大金字塔处于地球上，时时刻刻受到宇宙射线的轰击，堆垒所用的石块在长年累月中逐渐扮演着储存能量的角色。宇宙射线或电磁波穿透石块的同时，能量也会随着被穿透石块的厚度不同而呈现不同的衰减。 大金字塔独特的正四角锥体结构，其内部空间是一个很好的和谐共振腔体。来自宇宙的各种射线，人为的电磁波在其内部空间和谐共振，结合汇聚的地磁力，还有万有引力的作用，形成一个内部能量场(匹热迷能或金字塔能)。古老相传“时间惧怕金字塔”，可能就是指大金字塔内部的能量场显现阻碍自然进程的现象，即本应该自然而然发生的进程，当处于大金字塔内部的能量场中，则该进程被延缓了，甚至有的向相反方向进行。 放置在大金字塔内部能量场的有机物体如动物尸体，不会腐烂变质（这是自然进程），而是脱水干化成木乃伊；而无机物例如金属物体，则能长期保留其金属光泽，从专业角度说，这就是自然进程的氧化作用延缓了，逆向的还原作用增强了。金属晶体由无序排列又能回归到原先的有规则排列。对于人体，匹热迷能或金字塔能则可以快速消除疲劳，加速体力的恢复；增强自身免疫力，促进机体组织细胞自愈。对于微生物如病毒、真菌等，则抑制其繁殖。【分布】金字塔分布在尼罗河两岸,古上埃及和下埃及，今苏丹和埃及境内。 金字塔是古埃及法老的陵寝，都大小不一，最大的是胡夫金字塔，高137.2米，底长230米，共用230万块平均每块2.5吨的石块，占地52000平方公尺。【金字塔的数字之谜】有人对最大的金字塔——胡夫金字塔测量和研究后，提出了许多蕴含在大金字塔中的数字之谜。譬如： 延伸胡夫大金字塔底面正方形的纵平分线至无穷则为地球的子午线；穿过胡夫大金字塔的子午线，正好把地球上的陆地和海洋分成均匀的两半，而且塔的重心正好坐落在各大陆引力的中心。 把大金字塔底面正方形的对角线延长，恰好能将尼罗河口三角洲包括在内，而延伸正方形的纵平分线，则正好把尼罗河口三角洲平分。 大金字塔的底面周长230.36米，为362.31库比特（古埃及一种度量单位），这个数字与一年中的天数相近。 大金字塔的原有高度146.7米（现已塌落至137.3米）乘以10亿，约等于地球到太阳之间的距离。 大金字塔4个底边长之和，除以高度的两倍，即为3.14——圆周率。 大金字塔本身的重量乘上7×1015(8000个金字塔就有地球重量了，太不可信！）恰好是地球的重量。 大金字塔高度的平方，约为21520米，而其侧面积为21481平方米，这两个数字几乎相等。 从大金字塔的方位来看，4个侧面分别朝向正东、正南、正西、正北，误差不超过0.5度。在朝向正北的塔的正面入口通路的延长线，放一盆水代替镜子用，那么北极星便可以映到水盆上面来。 …… 这些数字关系是一种偶然巧合，还是建造者的有意设计？ 许多科学家指出，这些数字关系并不是那么神秘，除一些是巧合外，有些数字并不完全符合事实真相。譬如：以52度左右倾斜面建造的四方角锥，用其高h去除其底边的两倍，即2s/h，都得到接近π的值。据古希腊历史学家希罗德的记述，埃及人建造胡夫大金字塔时使角锥的每一面的面积等于锥高的平方，按这个方案设计确实可以得到这种数字关系。 此外，还有些数字反映了古埃及人民在数学和天文方面取得的杰出成绩。比如，古埃及人已懂得用水面定位的方法（即先灌水，利用水平面平整地基），获得精确的地平面；古埃及人选定一颗（或几颗）恒星，借助简单器械仔细观测，记录恒星在地平线上的出没位置，然后平分从观察点到恒星出没点形成的角就测出了子午线。 当然，也有些科学家提出不同看法。他们认为事情并非那么简单，为什么除大金字塔外，其它建筑物不能提供那么多代表相当科技水平的数字？以古埃及人的科技知识水平能建造出奇迹般的充满谜的金字塔吗？ 看来，事情确实并不简单，持不同观点的科学家们仍在争论……
退火--淬火--回火 退火---淬火---回火 一．退火的种类 1． 完全退火和等温退火 完全退火又称重结晶退火,一般简称为退火,这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸,锻件及热轧型材,有时也用于焊接结构.一般常作为一些不重工件的最终热处理,或作为某些工件的预先热处理. 2． 球化退火 球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢（如制造刃具,量具,模具所用的钢种）.其主要目的在于降低硬度,改善切削加工性,并为以后淬火作好准备. 3． 去应力退火 去应力退火又称低温退火（或高温回火）,这种退火主要用来消除铸件,锻件,焊接件,热轧件,冷拉件等的残余应力.如果这些应力不予消除,将会引起钢件在一定时间以后,或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹. 二．淬火时,最常用的冷却介质是盐水,水和油.盐水淬火的工件,容易得到高的硬度和光洁的表面,不容易产生淬不硬的软点,但却易使工件变形严重,甚至发生开裂.而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火. 三．钢回火的目的 1． 降低脆性,消除或减少内应力,钢件淬火后存在很大内应力和脆性,如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂. 2． 获得工件所要求的机械性能,工件经淬火后硬度高而脆性大,为了满足各种工件的不同性能的要求,可以通过适当回火的配合来调整硬度,减小脆性,得到所需要的韧性,塑性. 3． 稳定工件尺寸 4． 对于退火难以软化的某些合金钢,在淬火（或正火）后常采用高温回火,使钢中碳化物适当聚集,将硬度降低,以利切削加工. 加热缺陷及控制 一、过热现象 我们知道热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大,使零件的机械性能下降. 1.一般过热：加热温度过高或在高温下保温时间过长,引起奥氏体晶粒粗化称为过热.粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低,脆性转变温度升高,增加淬火时的变形开裂倾向.而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生的）.过热组织可经退火、正火或多次高温回火后,在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化. 2.断口遗传：有过热组织的钢材,重新加热淬火后,虽能使奥氏体晶粒细化,但有时仍出现粗大颗粒状断口.产生断口遗传的理论争议较多,一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶接口,而冷却时这些夹杂物又会沿晶接口析出,受冲击时易沿粗大奥氏体晶界断裂. 3.粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时,以慢速加热到常规的淬火温度,甚至再低一些,其奥氏体晶粒仍然是粗大的,这种现象称为组织遗传性.要消除粗大组织的遗传性,可采用中间退火或多次高温回火处理. 二、过烧现象 加热温度过高,不仅引起奥氏体晶粒粗大,而且晶界局部出现氧化或熔化,导致晶界弱化,称为过烧.钢过烧后性能严重恶化,淬火时形成龟裂.过烧组织无法恢复,只能报废.因此在工作中要避免过烧的发生. 三、脱碳和氧化 钢在加热时,表层的碳与介质（或气氛）中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应,降低了表层碳浓度称为脱碳,脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低,而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹. 加热时,钢表层的铁及合金与元素与介质（或气氛）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜的现象称为氧化.高温（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化,具有氧化膜的淬透性差的钢件易出现淬火软点. 为了防止氧化和减少脱碳的措施有：工件表面涂料,用不锈钢箔包装密封加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热（如净化后的惰性气体、控制炉内碳势）、火焰燃烧炉（使炉气呈还原性） 四、氢脆现象 高强度钢在富氢气氛中加热时出现塑性和韧性降低的现象称为氢脆.出现氢脆的工件通过除氢处理（如回火、时效等）也能消除氢脆,采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆. 几种常见的热处理概念 几种常见热处理概念 1． 正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺. 2． 退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20―40度,保温一段时间后,随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺 3． 固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中,然后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺 4． 时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后,在室温放置或稍高于室温保持时,其性能随时间而变化的现象. 5． 固溶处理：使合金中各种相充分溶解,强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能,消除应力与软化,以便继续加工成型 6． 时效处理：在强化相析出的温度加热并保温,使强化相沉淀析出,得以硬化,提高强度 7． 淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却,使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺 8． 回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的热处理工艺 9． 钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程.习惯上碳氮共渗又称为氰化,目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较为广泛.中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度,耐磨性和疲劳强度.低温气体碳氮共渗以渗氮为主,其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性. 10． 调质处理quenching and tempering：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理.调质处理广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等.调质处理后得到回火索氏体组织,它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优.它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关,一般在HB200―350之间. 11． 钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺 回火的种类及应用 根据工件性能要求的不同,按其回火温度的不同,可将回火分为以下几种： （一）低温回火（150－250度） 低温回火所得组织为回火马氏体.其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下,降低其淬火内应力和脆性,以免使用时崩裂或过早损坏.它主要用于各种高碳的切削刃具,量具,冷冲模具,滚动轴承以及渗碳件等,回火后硬度一般为HRC58－64. （二）中温回火（350－500度） 中温回火所得组织为回火屈氏体.其目的是获得高的屈服强度,弹性极限和较高的韧性.因此,它主要用于各种弹簧和热作模具的处理,回火后硬度一般为HRC35－50. （三）高温回火（500－650度） 高温回火所得组织为回火索氏体.习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理,其目的是获得强度,硬度和塑性,韧性都较好的综合机械性能.因此,广泛用于汽车,拖拉机,机床等的重要结构零件,如连杆,螺栓,齿轮及轴类.回火后硬度一般为HB200－330. 钢的氮化及碳氮共渗 钢的氮化（气体氮化） 概念：氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程,其目的是提高表面硬度和耐磨性,以及提高疲劳强度和抗腐蚀性. 它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子,被钢吸收后在其表面形成氮化层,同时向心部扩散. 氮化通常利用专门设备或井式渗碳炉来进行.适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴）,高速柴油机曲轴、阀门等. 氮化工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨. 由于氮化层薄,并且较脆,因此要求有较高强度的心部组织,所以要先进行调质热处理,获得回火索氏体,提高心部机械性能和氮化层质量. 钢在氮化后,不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850）及耐磨性. 氮化处理温度低,变形很小,它与渗碳、感应表面淬火相比,变形小得多. 钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程,习惯上碳氮共渗又称作氰化.目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较是广.中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度,耐磨性和疲劳强度,低温气体碳氮共渗以渗氮为主,其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性.
混凝土结构耐久性探析常州工程职业技术学院 季荣华 2003,9摘要:本文从工程角度分析了混凝土耐久性问题,并总结了提高混凝土耐久性的几点措施关键词:耐久性 碱-集料反应 腐蚀 高性能砼1 混凝土工程中的耐久性问题强度和耐久性是混凝土结构的两个重要指标,因以往工程中习惯上只重视混凝土的强度,或片面追求高强度而忽视混凝土的耐久性.混凝土的耐久性是使用期内结构保证正常功能的能力,关系结构物的使用寿命,随着结构物老化和环境污染的加重,混凝土耐久性问题已引起了各主管部门和广大设计,施工部门的重视.曾有调查表明,国内大多数工业建筑在使用25-30年后即需大修,处于严酷环境下的建筑物的使用寿命仅15-20年,桥梁,港口等基础设施工程尤其严重.许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀,混凝土开裂.有专家指出,我国大干基础设施工程建设的高潮还需延续,而由于忽视耐久性问题,迎接我们的还会有大修的高潮,其耗费将倍增于工程建设时的投资.而其原因却往往是由于混凝土耐久性不足引起的.2 混凝土结构耐久性问题的分析混凝土耐久性问题,是指结构在所使用的环境下,由于内部原因或外部原因引起结构的长期演变,最终使混凝土丧失使用能力.即所为的耐久性失效,耐久性失效的原因很多,有抗冻失效,碱-集料反应失效,化学腐蚀失效,钢筋锈蚀造成结构破坏等.下面作具体分析.2.1 混凝土的冻融破坏当结构处于冰点以下环境时,部分混凝土内孔隙中的水将结冰,产生体积膨胀,过冷的水发生迁移,形成各种压力,当压力达到一定程度时,导致混凝土的破坏.混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落,严重时可以露出石子.混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关.孔越少越小,破坏作用越小,封闭气泡越多,抗冻性越好.影响混凝土抗冻性的因素,除了孔结构和含气量外,还包括:混凝土的饱和度,水灰比,混凝土的龄期,集料的孔隙率及其间的含水率等.2.2 混凝土的碱-集料反应混凝土的碱-集料反应,是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应,引起混凝土的膨胀,开裂,甚至破坏.因反应的因素在混凝土内部,其危害作用往往是不能根冶的,是混凝土工程中的一大隐患.许多国家因碱-集料反应不得不拆除大坝,桥梁,海堤和学校,造成巨大损失,国内工程中也有碱-集料反应损害的类似报道,一些立交桥,铁道轨枕等发生不同程度的膨胀破坏.混凝土碱-集料反应需具备三个条件,即有相当数量的碱,相应的活性集料,水份.反应通常有三种类型:碱-硅酸反应,碱-碳酸盐反应,慢膨胀型碱-硅酸盐反应,避免碱-集料反应的方法可采用:一,尽量避免采用活性集料;二,限制混凝土的碱含量;三,掺用混合材.2.3 化学侵蚀当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时,会引起水泥石发生一系列化学,物理与物化变化,而逐步受到侵蚀,严重的使水泥石强度降低,以至破坏.常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀,一般酸性水腐蚀,碳酸腐蚀,硫酸盐腐蚀,镁盐腐蚀五类.淡水的冲刷,会溶解水泥石中的组分,使水泥石孔隙增加,密实度降低,从而进一步造成对水泥石的破坏;研究表明,当水泥石中的氧化钙溶出5%时,强度下降7%,当溶出24%时,强度下降29%,因此,淡水冲刷会对水工建筑有一定影响;而当水中溶有一些酸类时,水泥石就受到溶淅和化学溶解双重作用,腐蚀明显加速,这类侵蚀常发生在化工厂;碳酸对混凝土的影响主要为:在溶淅水泥石的同时,破坏混凝土内的碱环境,降低水泥水化产物的稳定性,影响水泥石的致密度,造成对混凝土的侵蚀;硫酸盐的腐蚀则表现为SO42-离子深入混凝土内与水泥组分反应,生成物体积膨胀开裂造成损坏;海水中由于存在多种离子,侵蚀形式较为复杂,但主要是由于镁盐使硬化水泥石的结构组分分解,同时硫酸盐作用会造成对水泥石的损坏,而氧化镁沉淀会堵塞混凝土孔隙,会使海水侵蚀有所缓和.2.4 钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀,其一表现为钢筋在外部介质作用下发生电化反应,逐步生成氢氧化铁等即铁锈,其体积比原金属增大2-4倍,造成混凝土顺筋裂缝,从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道,加快结构的损坏.氢氧化铁在强碱溶液中会形成稳定的保护层,阻止钢筋的锈蚀,但碱环境被破坏或减弱,则会造成钢筋的锈蚀,如混凝土的碳化或中性化.造成混凝土碳化和中性化的原因,主要是混凝土的密实度即抗渗性不足,酸性气体(如CO2,SO2,H2S,HCL,NO2)渗入混凝土内与氢氧化钙作用;其二,氯离子对钢筋表面钝化膜有特殊的破坏作用,当混凝土中氯含量超过标准时,钢筋会锈蚀,而水和氧的存在是钢筋被腐蚀的必要条件,因此,若混凝土开裂,造成水和氧的通道,则钢筋锈蚀加速,促成混凝土裂缝进一步开展,混凝土保护层剥落,最终使构件失去承载力;其三,钢筋在拉应力和腐蚀性介质共同作用下形成的脆性断裂,这种破坏可在较低拉应力和微弱介质作用下产生破坏;其四,钢筋的氢脆现象,即预应力筋在酸性与微碱性的介质中发生脆性断裂,钢筋在腐蚀过程中会产生少量氢气,当钢筋内部存在缺陷,氢以原子形式渗入钢筋内部并生成氢分子时,会产生很大压力,出现鼓泡现象,使钢筋脆化. 提高混凝土耐久性的措施从上述分析可知,混凝土的外部环境,内部孔结构,原料,密实度和抗渗性是混凝土耐久性能的重要因素.因此,工程中应根据具体情况,有针对性地采取相应措施,提高混凝土的耐久性.3.1 原材料的选择(1)水泥 水泥类材料的强度和工程性能,是通过水泥砂浆的凝结,硬化形成的,水泥石一旦受损,混凝土的耐久性就被破坏,因此水泥的选择需注意水泥品种的具体性能,选择碱含量小,水化热低,干缩性小,耐热性,抗水性,抗腐蚀性,抗冻性能好的水泥,并结合具体情况进行选择.水泥强度并非是决定混凝土强度和性能的唯一标准,如用较低标号水泥同样可以配制高标号混凝土.因此,工程中选择水泥强度的同时,需考虑其工程性能,有时,其工程性能比强度更重要.(2)集料与掺合料 集料的选择应考虑其碱活性,防止碱集料反应造成的危害,集料的耐蚀性和吸水性,同时选择合理的级配,改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土密实度;大量研究表明了掺粉煤灰,矿渣,硅粉等混合材能有效改善混凝土的性能,改善混凝土内孔结构,填充内部空隙,提高密实度,高掺量混凝土还能抑制碱集料反应,因而掺混合材混凝土,是提高混凝土耐久性的有效措施.即近年来发展的高性能混凝土.3.2 混凝土的设计应考虑耐久的要求混凝土配比的设计 配合比设计在满足混凝土强度,工作性的同时应考虑尽量减少水泥用量和用水量,降低水化热,减少收缩裂缝,提高密实度,采用合理的减水剂和引气剂,改善混凝土内部结构,掺入足量的混合料,提高混凝土耐久性能.结构构件应按其使用环境设计相应的混凝土保护层厚度,预防外界介质渗入内部腐蚀钢筋.结构的节点构造设计也应考虑构件受局部损坏后的整体耐久能力.结构设计尚应控制混凝土的裂缝的开裂宽度.3.3 混凝土工程施工应考虑结构耐久性混凝土的拌制尽量采用二次搅拌法,裹砂法,裹砂石法等工艺,提高混凝土拌合料的和易性,保水性,提高混凝土强度,减少用水量;大体积混凝土的浇筑振捣应控制混凝土的温度裂缝,收缩裂缝,施工裂缝,建立混凝土的浇筑振捣制度,提高混凝土密实度和抗渗性,重视混凝土振捣后的表面工序,并加强养护,以减少混凝土裂缝.混凝土的施工过程对控制构件外观裂缝,施工裂缝至关重要,应加强施工质量管理,特殊季节施工的混凝土结构,尚应采取特殊措施.3.4 结构的日常维护结构在使用阶段,应注意检测,维护和修理,对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程更应如此,,建立检测和评估体系,及时发现,及时修理,确保混凝土结构的正常使用.参考文献1,《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-95 ---著译:中华人民共和国化学工 业部 第一版 1995年12月版,中国计划出版社 内容4,结构 5,建筑防护2,《混凝土结构的耐久性与寿命预测》----牛荻涛著 科学出版社 北京 2003年 2月第一版 ISBN7-03-010793-43,《混凝土结构耐久性》---金伟良 赵羽习著 科学出版社 北京 2002年9 月第一版 ISBN7-03-010748-94,《混凝土结构的耐久性设计方法》----陈肇元 编 《建筑技术》杂志2003年第五期 2003 VOL.34 NO.55,《大气环境条件下混凝土中钢筋的锈蚀》----徐善华著《建筑技术》杂志2003年第四期 2003 VOL.34 NO.46,《建筑混凝土》----张承志主编 化学工业出版社 材料科学与工程出版中心 2003年5月第一版 ISBN7-5025-3157-2/TU.5
一、选择立足现实；
二、选择受普遍欢迎的基础理论；
三、选择理论研究深入人心的专业；
四、选择具有发展潜力的热门领域；
五、选择“三有”群体、有产业潜力的新兴领域；
六、选择兼具使命感、意义感学术理想的选题；
七、选择创新型价值驱动的选题。
例如：
1、建筑工程项目的施工质量管理研究；
2、生态建筑节能模式研究；
3、高强度大体积混凝土材料特性研究；
4、～～工程施工组织设计；
5、～～工程投标报价的分析确定；
6、工程项目施工成本管理分析；
7、工程项目施工进度管理分析；
8、工程项目施工监理研究。
撰写土木工程毕业论文可以分为建筑工程和土木工程两个方向。建筑工程可以发论文，也有国家级、省级、校级的基础课题研究、项目实施技术研究、城市建设规划与设计等研究项目，还有房屋建设与升级研究、民用建筑概论等等。
负载在g‑C3N4纳米片的PtCo合金和周围Co单原子的协同作用促进整体水分解
研究背景
太阳能驱动的全分解水可大规模生产氢气和氧气，是满足清洁能源需求和解决化石燃料危机的理想策略。然而，在不消除牺牲试剂或不需要施加外部偏压的情况下，水分解需要协同活性位点，以连接空间分离的析氢和析氧反应。具有最高原子利用效率的原子分散催化剂已成为催化领域的前沿。然而，单组分单原子催化剂在整个光催化水分解反应（OWS）中的应用却鲜有报道。
内容简介
基于此，近日华东师范大学姚叶锋和王雪璐团队设计了一种双组分协同光催化剂，其包含单原子Co（CoSAs）中心和PtCo合金纳米颗粒（Nps）的分散体负载在C3N4纳米片上。CoSAs中心是析氢反应（HER）的高活性位点，PtCo合金是析氧反应（OER）的高活性位点。当两个不同的反应中心结合时，它们之间会产生协同效应，这表明CoSAs中心和PtCo合金Nps之间可能存在质子或羟基溢出现象。CoSAs中心和PtCo合金的协同促进了OWS反应实现最大原子利用率和最佳双功能活性之间的协同。这种结合为开发OWS原子分散催化剂提供了一个很有前景的模型。相关论文以” Synergistic Promotionof Single-Atom Co Surrounding a PtCo Alloy Based On a g‑C3N4 Nanosheet for Overall Water Splitting”发表在ACS Catal.
本文亮点
1. 设计了一种新型的双组分协同光催化剂CoSAs/PtCo@CNN，由负载在纳米片g-C3N4上的CoSAs和PtCo合金纳米颗粒组成。该催化剂有效地促进了光催化整体水分解反应。
2. 纳米片C3N4具有大的比表面积和高的孔容，为CoSAs的形成提供了丰富的N配位。CoSAs和PtCo合金的协同活性在最大原子利用率和析氢析氧双功能反应性之间架起了一座桥梁。
3. CoSAs/PtCo@CNN在可见光照射下，三乙醇胺（TEOA）存在下，催化剂在整个水裂解反应中的产氢活性高达300.9μmol/h·g，产氢活性为5.58 mmol/h·g。
4. 这项研究不仅为构建协同合金位点开发高效的单原子光催化剂提供了一种有希望的策略，而且还提供了对结构的深入了解 通过光催化过程进行的整体水分解反应的活性关系。
图文解析
TEM,FT-IR
CN样品由膨胀和连续结构中的大波浪层组成。负载金属后，金属颗粒聚集在大块CN的表面或次表面。经过两步煅烧后，所得CNN样品转变为薄、松散、柔软的丝状纳米片结构。煅烧方法导致了CN层的卷曲，使金属颗粒更均匀、更稳定地负载在表面上。红外光谱结果表明CNN样品的C-NH-C键的振动明显强于CN样品中的振动，表明CNN具有高浓度的-NH-缺陷位点，可能会增强水分子的光催化活性。
NMR
在D2O 处理（表示为 CNN-D）之前和之后获得的 CNN 样品的1D 1H MAS 核磁结果表明当 CNN 样品中残留水通过 D2O 处理被氘化时，CNN-D 的 Hw 信号显著减弱。这表明CNN样品具有易于吸附和解吸水分子的双重优势。相反，在 D2O 处理后，普通 CN 样品的Hw 信号强度或其位置没有显著变化，表明由于氢交换没有明显的结构变化。氘交换后, CNN-D 样品的 CN3, Ha 峰的相关性显著降低, 表明边缘氨基(Ha) 和 d 氘化水之间存在强烈的质子交换。相比之下, CN-中的质子交换的证据Ha和氘化水之间的D样品几乎没有氘处理前后的变化。
XANES,HAADF-STEM
为了进一步了解铂和钴金属的配位化学，测试了CoSA/PtCo@CNN催化剂的X射线吸收近边缘结构（XANES）光谱。在CoSAs中形成Co（II）Nx配位中心外，合金中的Co4s和4p轨道还通过与Pt电子结合发生杂化。EXAFS分析表明PtxCo合金和N-Co（II）连接性结构形成。Pt L3边缘的EXAFS光谱中电子的径向分布发生了0.2Å的偏移，表明Pt Co键的形成。Co 原子分散在单金属位点，中心 Co 原子由四个 N 原子配位稳定。少量的 CoSA可以通过长距离的 Co-N-C 协调。像差校正的HAADF-STEM结果表明分离出单个纳米颗粒具有 0.224 nm 间距的晶面（Pt3Co 平面）并被许多孤立的金属原子包围。结合 XANES 分析，纳米粒子（NPs）和孤立的金属原子分别为PtxCo 合金和单个 Co 原子。CoSAs/PtCo@CNN 催化剂的组成为大多数 Pt 原子参与形成随机分布的PtCo 合金。额外的Co原子不均匀地分散在 PtCo 合金簇。很少量的Co单原子远离单纳米粒子。所有这些形式共同构成CoSAs/PtCo结构体。
EPR,UV-vis
CoSAs/PtCo@CNN 催化剂用于在紫外-可见光照射下在整个水分解反应中生成产物，而无需使用任何电子牺牲剂，通过原位 EPR 光谱观察到悬浮液中•OH（羟基自由基）的特征信号。这种强烈的•OH 信号表明该途径涉及水的单电子氧化以产生•OH。在 CoSAs@CNN 上仍然没有检测到 •OH 信号，CoSAs/PtCo@CNN表现出高活性产氢气（高达 300.9 μmol/h·g）和 65.6 μmol/h g的活性用于整个水分解反应中的 O2。在整个水分解反应中观察到 H2O2 产物。催化剂使用3次后，PtCo合金上的Co0保持稳定的结构。在单组分催化剂 CoSAs@CNN 或 PtCo@CNN 上没有检测到可测量的 H2 或 O2 物种，这表明单原子 Co 和纳米片CNN 上负载的 PtCo 合金复合材料之间存在协同。
DFT
理论计算给出了CoSAs/PtCo@CNN对 HER 的反应途径。第二步（OH* O*）为 OER 过程的决速步。对于合金表面的 Pt 位点、合金表面的 Co 位点和 CoSAs 位点，此步骤的 ΔGO* 值分别为 2.18、1.82和 2.52 eV。对于 PtCo 合金表面的 Co 位点，每个基元步骤都是吸热的，其决速步基本上可用于完成 OER 半电池反应。如上所述，这种协同作用是通过 CoSAs配位的 N 原子产生的，N原子充当 HER 半反应的高活性位点。同时，由纳米片 C3N4负载的 PtCo 合金纳米颗粒是OER 的高活性位点。
该研究主要计算及测试方法
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做计算 找易科研
悬赏太低，我才不屑
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1 环境中氯酚类化合物的来源
环境中氯酚类化合物的来源主要有人为源和自然源2 类。人为源主要是来自于炼油、炼焦、造纸、塑料加工等人类的生产活动向环境中排放的含有CPs 的有机化工废水。自然源主要包括2 类：① 由人类使用的一次化学物经过自然界的生物化学过程生成二次的CPs, 如农业生产过程中广泛使用的2,4- 二氯苯氧基乙酸和2,4,5- 三氯苯氧乙酸等杀虫剂通过自然界微生物的代谢作用降解生成CPs 等中间产物; ② 自然物质在某些催化作用下合成CPs, 如土壤腐殖泥层中的无机氯盐和有机化合物在过氧氯化酶的催化作用下会生成CPs,如4-CP、2,5-DCP、2,4-DCP、2,6-DCP 和2,4,5-TCP等。
2 氯酚类化合物的环境污染水平
由于氯酚类化合物是一类用途广、毒性大的持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs), 所以, CPs 一旦未经处理或处理不当释放到环境中, 就会污染自然生态环境, 进而威胁人类安全。目前, 关于氯酚类化合物在水体环境、沉积物和土壤环境及水生生物体内大量存在并造成污染的情况已有大量报道。
2.1 水体环境
CPs 广泛分布在水体的表面, 其含量与废水排放源有关。降水及水的流动也很大程度上影响了各种CPs 浓度的变化。有研究报道, 加拿大的Superior湖中被排入纸浆厂废水后, 其中DCP 和TCP 的浓度会迅速上升到4 mg/L 和13 mg/L; 荷兰境内河流及沿海海域中TCP、一氯酚(Mono-CP) 和DCP的浓度分别达到0.0030.l mg/L、320 mg/L 和0.011.5 mg/L。Gao 等研究发现我国北方的黄河、淮河、海河等水体中2,4-DCP 和2,4,6-TCP 的浓度较高, 且北方受其污染比南方严重; 而长江流域受PCP 的污染较为严重, 在85.4% 的地表水样品中能够检出, 且平均浓度达到50.0 ng/L。我国《城市供水水质标准(CJ/T 206-2005)》中将氯酚类化合物列为非常规检验项目, 要求氯酚类总量(含2-CP、2,4-DCP 和2,4,6-TCP) 检出浓度小于0.020 mg/L, 2,4,6-TCP 的最低检测浓度小于0.010 mg/L, PCP 的最低检测浓度小于0.009 mg/L。
2.2 底泥沉积物和土壤环境
CPs 的辛醇/水分配系数(Kow) 较大, 且随着苯环上氯原子个数的增多而增大, 导致其亲脂性增强。所以, 水相中CPs 易转移到底泥沉积物及土壤环境中。因此, CPs 在河流底泥中积累的量要远大于水体中的量, 在底泥沉积物中的环境污染也较为严重。此外, 底泥中CPs的滞留时间和危害程度与CPs 苯环上的氯原子取代基个数成正比。加拿大British Columbi 地区海域内排入了大量含有CPs 的生产废水, 致使海底沉积物中的TCP 和四氯酚(Tetra-CP) 的累积总浓度达96 mg/k。韩国核电站附近海域底泥中CPs 的含量高达0.14516.1 g/kg (干重)。希腊Thermaikos 海湾和Loudia 河沉积物中均检出了2,4-DCP。波兰Dzierzno Duze 水库沉积物中2,4-DCP 的浓度接近0.02 g/kg, 2,4,6-TCP 的浓度为0.010.62 g/kg。此外, 在我国长江中下游地区备受血吸虫病害威胁, 各省长期使用五氯酚钠防治血吸虫, 致使土壤和沉积物中积累了大量PCP。许士奋等检测了长江下游底泥沉积物中的CPs 含量, 发现PCP 浓度最高, 达到0.494.57 g/kg, 占18种待测氯酚含量的39.4 %, 明显高于其他氯酚在长江沉积物中的残留。此外, 张兵等测定洞庭湖区底泥沉积物中PCP 的含量也高达48.3 mg/kg (干污泥)。有监测数据报道, 台湾高雄地区的土壤环境中2-CP 的含量为28103.6 mg/kg[22]。Apajalahti 等检测了利用CPs 防腐的木材加工厂周围的土壤样品, 结果表明样品中PCP 含量达1 g/kg。
2.3 水生生物体
污染物在生物体内的富集效果可用生物富集因子(Bioconcentration Factors, BCF) 来评价。水生植物一般需要1020 min 的时间来完全吸收CPs,对绝大多数植物来说, CPs 的吸收速率随着pH 的升高而减小, 随着温度的升高而增大。对于水生动物或微生物而言, 动物类型、化合物种类和富集条件等因素对水中或食物中CPs 的BCF 有一定影响。蛤砺对PCP 的BCF 为41 78, 河螺对2,4,6-TCP 的BCF 可达7403 020。鳟鱼、金鱼对水中2,4-DCP 的BCF 分别为10 和34, 而藻类对2,4-DCP的BCF 高达257。Kondo 等报道青鳉鱼对2,4-DCP 在其体内的BCF 因CPs 种类和浓度不同而有所差异, 例如: PCP 的累积能力较2,4- DCP 和2,4,6-TCP 更高; 当2,4-DCP 暴露浓度为0.23 g/L和27.3 g/L 时, 其对青鳉的BCF 值分别为340 和92; 当PCP 的暴露浓度为0.07 g/L 和9.7 g/L 时,其对青鳉的BCF 分别为4 900 和2 100。不同鱼类对2,4,6-TCP 的BCF 值也有所不同, 一般在250310之间浮动。王芳等对鲫鱼开展了毒性试验,其研究结果表明鲫鱼的胆、肝、肾和肌肉等器官和组织对CPs 都有明显的吸收, 其中以胆对CPs 的吸收能力最强, 其BCF 值高达2 0006 300。
3 氯酚类化合物的去除方法
目前, 处理CPs 污染物的方法主要集中在生物处理技术、物理化学法、化学还原法和化学氧化法等。
3.1 生物处理技术
CPs 的生物处理技术主要是微生物以CPs 为碳源和能源, 在新陈代谢过程中将CPs 分解去除,主要有好氧生物法、厌氧生物法、厌氧/好氧联合法等工艺。好氧法降解CPs 机理主要有2 种理论：① 氧化开环-脱氯机制：例如, 4-CP 在好氧菌Pseudomonassp. 的单氧化酶的催化作用下, 发生邻位氧化作用生成4-氯-儿茶酚, 然后4-氯-儿茶酚在1,2-双加氧酶的催化诱导下邻位开环生成氯代顺顺粘糖酸, 接着氯代顺顺粘糖酸通过内酯化作用脱去氯原子, 并被氧化成马来酰基乙酸, 进入三羧酸循环(Tricarboxylic Acid Cycle, TAC) , 最终被矿化成CO2 和H2O。② 氧化脱氯-开环机制：Flavobacterium sp. 和Rhodococcuschlorophenolicus 可在好氧条件下将CPs 苯环氧化生成氯代二酚, 接着逐步脱去氯取代基生成单氯二酚或对苯酚, 然后氧化开环, 进一步被矿化成CO2和H2O, PCP 被好氧菌Flavobacterium sp。此外, 好氧微生物在有氧条件下可成功处理含CPs 浓度达0.11.2 g/L 的工业废水。
微生物降解PCP 的反应机理主要是厌氧微生物在无氧条件下, 发生还原脱氯及厌氧发酵, 其主要厌氧降解的途径包括前端还原脱氯、后续厌氧发酵,即PCP 在厌氧条件下还原脱氯生成低氯酚和苯酚。然后, 苯酚在被产乙酸菌的作用下转化为乙酸, 乙酸在产甲烷菌的作用下最终转化成甲烷与CO2 。周岳溪等利用升流式厌氧污泥床反应器(UASB)在中温条件下处理PCP 废水发现, PCP 在厌氧条件下经间位脱氯生成2,3,4,6-Tetra-CP, 接着间位脱氯生成2,4,6-TCP, 继续邻位脱氯生成2,4-DCP, 接着对位脱氯生成2-Mono-CP, 最后矿化生成CH4 和CO2。Armenante 等研究了厌氧/好氧组合工艺处理2,4,6-TCP 废水, 结果指出: 在厌氧阶段,
氧微生物作用下, 以甲酸、乙酸和琥珀酸为电子供体, 使2,4,6-TCP 还原脱氯生成2,4-DCP 和4-CP; 在好氧阶段, 好氧微生物在有氧条件下将脱氯产物2,4-DCP 和4-CP 完全降解。Arora 等分别研究了CPs 在好氧和厌氧条件下的降解机理, 指出: 在好氧条件下, CPS 在细菌作用下形成对应的氯邻苯酚或(氯) 对苯二酚, 进而进入三酸羧酸循环; 在厌氧条件下, CPs 通过还原脱氯作用形成苯酚, 进一步转化为苯甲酸, 最终矿化为CO2。
3.2 物理化学法
物理化学法用于CPs 的去除, 主要是基于吸附材料的吸附去除。Hameed 等制备了椰壳活性炭用于去除2,4,6-TCP, 研究发现其吸附等温线符合Langmuir 模型, 在30 ±C 条件下最大单层吸附容量达到716.10 mg/g。Ren 等通过磷酸活化香蒲纤维前体制备了具有比表面积大(890.27 m2/g) 和多种功能团(羟基、内酯、羧基等) 的活性炭吸附材料,可有效去除水中2,4-DCP 和2,4,6-TCP。Nourmoradi等通过阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA) 和十四烷基三甲基溴化铵(TTAB) 修饰蒙脱土(Mt) 用于水中4-CP 的吸附去除, 其研究表明HDTMA-Mt 和TTAB-Mt 的吸附容量分别为29.96 mg/g 和25.90 mg/g, 相比之下, HDTMA-Mt 更有利于水中4-CP 的去除。Mubarik 等利用甘蔗渣制备了具有较大比表面积的圆柱形多孔结构的生物炭材料用于2,4,6-TCP 的吸附去除, 结果表明, 在多种有机污染物共存条件下, 生物炭也可有效去除2,4,6-TCP, 且最大吸附容量为253.38 mg/g。
3.3 化学还原法
化学还原法处理CPs 污染物, 主要基于零价金属体系的还原脱氯作用Morales 等利用Pd(0)/Mg(0) 双金属体系可以在常温常压条件下将异丙醇/水溶液中的4-CP,2,6-DCP、2,4,6-TCP 和PCP 完全脱氯, 尤其是化学性质极其稳定的PCP; 其研究结果表明, 利用1.0g 浓度为2.659 g/L 的`20 目的Pd/Mg 双金属合金可在48 h 内将2.48 mmol/L 的PCP 完全脱氯, 且产物中也仅检测到易进一步氧化降解的环己醇和环己酮。零价铁渗透氧化硅混合物对2,4,6-TCP、2,4-DCP、4-CP 等氯酚类化合物的还原脱氯效果与CPs苯环上氯取代基的个数成正比, 即脱氯效果随着氯取代基数目的增多而增强, 其产物鉴定与反应机理研究表明, 零价铁渗透氧化硅催化还原脱氯降解CPs, 主要是零价铁提供电子进攻C—Cl 键, 发生逐级脱氯, 最终生成苯酚。此外, Zhou 等对比研究了Pd/Fe 双金属纳米合金与Pt/Fe、Ni/Fe、Cu/Fe 和Co/Fe 等双金属纳米颗粒对4-CP、2,4-DCP 及2,4,6-TCP 等氯酚类化合物的还原脱氯效果, 结果表明, Pd/Fe 合金纳米颗粒的还原脱氯效果明显优于其他双金属体系, 且CPs 还原脱氯规律符合准一级动力学模型, 但是脱氯效果随苯环氯取代基个数的增多而降低, 即4-CP> 2,4-DCP >2,4,6-TCP。该研究与零价铁渗透氧化硅混合物还原降解CPs 脱氯效果相反。
4 总结与展望
目前, 关于CPs 污染物的降解和去除技术研究取得了显著的成果, 但是每种技术都有其自身的优势和缺陷。生物法的投资和运行成本相对较省, 但是需要特定种群驯化, 且处理周期相对较长; 此外,CPs 的毒性相对较大, 对微生物的生长代谢可能产生不良影响。物理化学吸附法用时短, 处理效果好,但吸附仅是发生了污染物的相转移过程, 没有从根本上消除污染物; 同时, 吸附后的固体吸附剂材料无论再生还是处理处置都会在一定程度上造成环境的二次污染; 再者, 常用吸附材料活性炭可有效吸附去除水中CPs, 但是吸附后活性炭的再生相对比较困难, 这将间接增加废水的处理成本。氯代物的毒性随着氯原子数目的增多而增强, 化学还原脱氯可实现CPs 的有效脱氯脱毒, 但是污染物无害化处理的终极目标是实现其矿化, 而化学还原脱氯只停留在脱氯的环节, 不能实现CPs 的开环和矿化。基于自由基反应的AOPs 具有氧化效率高、反应速率快、反应条件温和等优点, 在有机污染物降解尤其是CPs 污染物降解和去除方面得到了快速发展, 但这些常用的AOPs 都有一定局限性, 如O3 氧化技术需要现场制备氧化剂O3, 且产率较低, 这将进一步增加能耗, 间接增加运行成本; H2O2、过硫酸盐等氧化剂的投入也需要较高的成本, 且过硫酸盐经氧化还原过程转化为硫酸盐, 增加了体系的离子强度和盐度, 可能会对后续处理工艺产生不良影响; 钴、镍、银等金属离子催化剂, 为有毒重金属, 将其引入反应体系势必会增加环境风险或造成二次污染; 自由基反应降解CPs 过程中可能还会生成毒性更强的'多氯代二次污染物等。因此, 需要研发绿色、高效、廉价的单元处理技术或联合工艺实现氯酚类污染物的无害化处理。例如: 培育驯化耐高毒性、反应高效菌群; 研发可再生吸附剂; 将化学还原脱氯与高级氧化技术耦合, 形成分段式高级还原-氧化技术, 分步实现还原脱氯和氧化矿化, 避免多氯代二次污染的产生; 耦合生物还原脱氯与高级氧化技术, 实现CPs污染物的高效化、无害化处理。