高新技术科普丛书:多孔固体材料.pdf

高新技术科普丛书:多孔固体材料.pdf
 

书籍描述

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本书以国内外先进、新型多孔材料、多孔固体材料为内容,对其前沿技术及其各行业方面的应用进行了详尽介绍,综合了近年来最新理论和技术成果以及编者多年的技术、科研经验,能使广大读者对多孔材料、多孔固体材料有所领悟,并对其相关知识发生兴趣。本书可供广大材料、化工、生物、机械、建筑和医学等与多孔材料相关领域的一般读者、科研人员及工程技术人员和管理人员及相关专业在校大学生、研究生及教师阅读和参考。

目录
第1章什么是多孔固体001
1.1引言001
1.2多孔固体的概念001
1.3多孔固体的类型001
1.3.1蜂窝体002
1.3.2泡沫体002
1.3.3天然多孔体和人造多孔体002
1.4多孔固体的材质005
1.4.1多孔金属005
1.4.2多孔陶瓷008
1.4.3泡沫塑料009
1.5总结011
第2章多孔固体的结构012
2.1引言012
2.2孔隙结构012
2.3孔隙形状016
2.4相对密度020
第3章天然多孔固体023
3.1引言023
3.2木材023
3.2.1木材的结构023
3.2.2木材的性能025
3.2.3木材的用途027
3.3网状骨质029
3.3.1网状骨质的结构030
3.3.2网状骨质的力学性能032
3.4软木033
3.4.1软木的结构034
3.4.2软木的力学性能035
3.4.3软木的用途036
3.5总结038第4章多孔金属039
4.1引言039
4.2多孔金属的概念039
4.3多孔金属的制备040
4.3.1粉末冶金法041
4.3.2纤维烧结法041
4.3.3熔体发泡法043
4.3.4熔体吹气法045
4.3.5渗流铸造法046
4.3.6金属沉积法046
4.3.7中空球烧结法048
4.3.8定向孔隙多孔金属的制备049
4.3.9其他方法053
4.4微纳孔隙多孔金属054
4.5多孔金属的用途056
4.5.1过滤与分离056
4.5.2消声降噪058
4.5.3热量交换061
4.5.4多孔电极066
4.5.5汽车工业应用067
4.5.6生物医学应用069
4.5.7其他应用077
4.5.8格子结构多孔金属081
4.5.9多孔金属复合结构082
4.6总结085第5章多孔陶瓷086
5.1引言086
5.2多孔陶瓷的概念086
5.3多孔陶瓷的制备087
5.3.1颗粒堆积烧结法087
5.3.2添加造孔剂法087
5.3.3有机泡沫浸渍法089
5.3.4发泡法090
5.3.5溶胶凝胶法090
5.3.6多孔陶瓷的新型制备工艺091
5.3.7蜂窝陶瓷的制备094
5.4多孔陶瓷的用途094
5.4.1过滤与分离094
5.4.2热功能器件097
5.4.3传感器件098
5.4.4生物材料098
5.4.5环境材料099
5.4.6化学工程应用100
5.4.7声音吸收100
5.4.8多孔陶瓷应用总体评述101
5.5总结101第6章泡沫塑料102
6.1引言102
6.2泡沫塑料的制备102
6.2.1泡沫塑料的发泡原理102
6.2.2泡沫塑料的成型工艺103
6.2.3植物油基泡沫塑料105
6.3泡沫塑料的用途105
6.3.1隔热与保温105
6.3.2包装材料107
6.3.3吸声材料109
6.3.4分离富集110
6.3.5其他用途111
6.3.6泡沫塑料应用小结112
6.4功能泡沫塑料113
6.4.1自熄性泡沫塑料113
6.4.2抗静电泡沫塑料113
6.4.3磁性泡沫塑料113
6.4.4微孔泡沫塑料113
6.5总结114第7章多孔材料性能115
7.1引言115
7.2多孔材料性能总揽115
7.2.1力学性能115
7.2.2热性能117
7.2.3电性能117
7.3泡沫金属性能图118
7.3.1刚度和密度118
7.3.2强度和密度118
7.3.3比刚度和比强度120
7.3.4热性能120
7.4量值关系120
7.5选材设计分析122
7.5.1材料性能分布122
7.5.2性能分布的公式化123
7.5.3多孔固体的优越指标124
第8章多孔材料表征125
8.1引言125
8.2多孔材料的孔率125
8.2.1数学表达方式125
8.2.2显微分析法126
8.2.3质量体积计算法126
8.2.4浸泡介质法127
8.3多孔材料的孔径128
8.3.1显微分析法129
8.3.2气泡法129
8.3.3气体吸附法131
8.4压汞法测定孔隙因素132
8.4.1压汞法的基本原理132
8.4.2孔径及其分布133
8.4.3表观密度和孔率134
8.4.4压汞法的实验操作135
8.5多孔材料的吸声系数135
8.5.1吸声性能的表征136
8.5.2吸声系数的检测136
8.6多孔材料的电阻率140
8.6.1四电极法140
8.6.2双电桥法140
参考文献144

序言
为了普及和推广高新技术,化学工业出版社自2000年以来组织出版了《高新技术科普丛书》。丛书涵盖了化学、化工、生物、材料、环境、能源、资源、先进制造、信息技术等专业领域,分四批出版,共计44个分册。有别于面向一般大众的科普图书,丛书面向科技工作者编写,知识起点更高,读者层次更专业,已构成了科普书的一个新类别。丛书已被列入“国家科普知识重点图书”,出版后广受读者好评,市场表现也非常突出。有专家评价该丛书“从理论到实践,从技术到工程化及产业化,既反映了最新成就,又充分体现了科学思想和科学精神,对开拓创新有重要作用”。
时至今日,丛书面市已逾10年。期间,化工技术有不小的应用进展,生物、材料、能源等技术领域又取得了许多重要的突破,很多新技术得以应用于生产,提供了更加优良的产品或服务。举例来说,2007年,日本科学家山中伸弥所在的研究团队通过对小鼠的实验,发现诱导人体表皮细胞使之具有胚胎干细胞活动特征的方法,此方法为治疗多种心血管绝症提供了巨大助力,他因之获得了2012年度的诺贝尔生理学或医学奖。2011年,基于中美两国的能源合作,中国国际航空公司使用现役波音747400型客机加载由中国石油和美国UOP公司合作生产的航空生物燃料在首都国际机场执行本场验证飞行,获得圆满成功。
为此,我们紧密结合相关产业的国家“十二五”规划,遴选了一批今后有很大应用前景、对国家科技综合实力有重要影响的实用技术,请专家系统归纳整理出版,作为《高新技术科普丛书》的延续和新品,提供给从事相关领域研究的科技工作者,政府、企业的管理人员及相关专业的高校学生。
丛书介绍各类高新技术的原理、特点、重要地位、产业化现状、应用及发展前景,突出“新”及“高科技”;写作风格上力求深入浅出,图文并茂,做到知识性、科学性、通俗性、可读性及趣味性的统一;编写队伍源自国内知名的专家学者,他们均在各自领域取得了丰硕的研究成果。丛书第一批包括下列分册:
太阳电池及其应用
膜技术
新型与特种纤维
多孔固体材料
超临界流体技术及应用
RNA干扰技术
作为出版者,我们由衷希望丛书的出版能在提升我国科学研究水平方面略尽绵薄之力,真诚祝愿我国科技事业蒸蒸日上、欣欣向荣!

化学工业出版社2013年8月

文摘
版权页:



插图:



中的熔融金属钠可采用泡沫镍过滤器,锌冶炼中的硫酸锌溶液过滤可采用泡沫钛,钢铁厂中高炉煤气的净化可采用泡沫不锈钢,大输液制取中的脱炭可采用泡沫不锈钢或泡沫钛。
在宇航工业中,多孔不锈钢用于航空器及制导舵螺中液压油的净化,在自动燃料管路中净化气体及在烃工艺中回收催化剂。石化、纺织、造纸等行业的发展对耐高温、耐高压和抗腐蚀等多孔材料的需求不断扩大,如石化行业石油钻井中泥砂的排除是用低碳钢和不锈钢多孔材料,石油提炼中油一蜡分离要用泡沫铁过滤器;纺织业将粉末烧结多孔不锈钢管用于喷丝头的前级过滤和分散以及纺织厂热洗水中去除染料颗粒;造纸业将316L、317LN镍及镍合金、钛等多孔材料用于纸浆漂洗和污水处理。在化工行业,硝酸、96%硫酸、醋酸、硼酸、亚硝酸、草酸、碱、硫化氢、乙炔、蒸汽、海水、熔融盐、氢氧化钠、气态氟化氢等,均用不锈钢、钛等耐蚀多孔金属材料进行过滤,以达到净化或回收的目的。
在原子能工业中,UF6提炼及氧铀基硝酸盐脱硝中流化床尾气过滤也可采用泡沫不锈钢或泡沫镍,核电站中二氧化碳冷却气体的过滤以及反应堆净化液中细小放射性污染物的去除可采用泡沫铁(渗铬)、泡沫钢(低碳)、泡沫不锈钢、泡沫钼等多孔过滤器。利用不同孔隙尺寸以及表面张力作用可进行介质分离,如孔径为0.01~0.02μm的泡沫镍可将235U与238U同位素进行气体扩散分离。
由此可见,在涉及固—液、液—液、气—液过滤与分离的所有场合,基本上都可以采用多孔金属。
4.5.1.2 气体净化
多孔金属过滤器净化的空气已广泛用于各种厌氧细菌的生长,可取代原活性炭加脱脂棉的空气过滤器。以下介绍柴油机排气净化。
柴油机排放微粒的主要物质是炭,其粒度一般小于0.3μm,可深入人体肺部而损伤肺内各种通道的自净机制。炭粒还吸附有多种有机物质,具有不同程度的诱发和致癌作用。车用柴油机排放微粒的净化技术是微粒过滤器,其中表面过滤滤芯材料用蜂窝陶瓷制成,具有较高的过滤效率和较小的阻力,但滤芯形状复杂,在很高的温度和温度梯度下易损坏;体积过滤滤芯则用泡沫陶瓷、钢丝棉绳或陶瓷纤维筒等疏松材料。这些材料的共同缺点是过滤效率、排气阻力与外形尺寸之间存在有很大矛盾,即在令人满意的效率和可以接受的阻力下,需要的外形尺寸显得过大。
当通过发动机排气管道安装陶瓷过滤器来捕集废气中的烟灰时,如果烟灰的捕集量过多就会发生燃烧部分的局部温升,并因陶瓷热导率较低而产生过度的温差,最终导致过滤器的破裂和熔化。

内容简介
多孔固体材料是近些年来得到迅速发展的一种新型功能结构工程材料,其综合性能优异,用途十分广泛,其研究、开发和应用日益受到人们的普遍重视。本书揭示多孔固体形形色色的结构形式以及自然界中丰富多彩的多孔固体形态,解析各种人造多孔固体材料的制备方法和不同用途。全书包括多孔固体结构、自然界中多孔固体、多孔金属、多孔陶瓷、泡沫塑料、多孔固体性能、多孔固体表征等章节,内容新颖、丰富、实用。

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