书城科普读物青少年身边的环保丛书:人类的环保之路
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第17章 加大新型科技环保材料的应用

纳米材料

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

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

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纳米隐身材料色不同,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。

在化工方面的应用

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线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。放大30倍的碳纳米管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。

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。

热塑性淀粉变身节能建筑材料国家墙体材料“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。”

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。

纳米二氧化钛

纳米二氧化钛也叫纳米钛白粉,其外观为白色疏松粉末,特点是具有抗紫外线、抗菌、自洁净、抗老化功效,可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆、精细陶瓷等领域,作为紫外线屏蔽剂,防止紫外线的侵害。此外,还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性等,且完全可以与食品接触,所以还被广泛应用于纺织、食品包装材料、造纸工业、航天工业中。