高分子材料与复合材料的区别(6篇)

高分子材料与复合材料的区别篇1

【关键词】幼儿；区域活动；投放材料；策略

材料的投放是区域活动实施与开展的核心，对孩子行为的产生与发展有着非比寻常的作用。材料既是教育意图的物质载体，又是孩子与知识之间的桥梁，更是诱发孩子兴趣、促进其个性发展的媒介。所以教师应当充分利用相关资源整合规划，组织幼儿自主选择，合作交流，动手动脑探索发现。有计划，有目的，有层次的开展活动。从社交能力、动手操作、语言表达等多方面、多角度的促进幼儿的发展，有效的避免随机性和差异性，提高主观能动性。本文就幼儿园区域活动的材料投放应注意的问题和有效策略进行深入探讨。

一、区域活动投放材料所存在的问题

1.投放材料使用价值不高

在材料的投放中，有的教师虽然在一个区域内投放了很多新奇的材料，一开始幼儿们也很喜欢尝试操作这些材料，但是有些材料的教育意义不大，幼儿们有时候根本也不知道怎么玩，只是对着材料摆一摆、看一看就结束了，没有掌握到任何知识。所以每次材料的投放都应经过筛选。教师可以想一想哪些材料适合哪个年龄段的幼儿，幼儿们通过操作这些材料可以学到什么。在材料盒里也可以准备一张幼儿能看得懂的操作示意图。这样教师们辛苦做的材料才能好好利用起来，供幼儿使用。

2.投放材料存在安全隐患

我们所投放的材料，一般不是购买的，就是教师自己做的，但是在选择材料的时候，还是需要考虑到安全隐患问题。购买的材料我们需要核对材料的成分，考虑材料是否有毒，或易产生细菌，幼儿玩的时候会不会发生安全事故，尽可能挑选一些价廉物美的材料。在教师自己制作材料的时候，我们也要考虑到材料的固定是否牢固，有没有尖头或危险性，在选材的各个方面都需要考虑周到。

3.投放材料缺乏针对性

幼儿之间会存在个别差异，所以有时候教师会发现，有的班级里某样材料，幼儿都操作得很好，都很喜欢去玩，可是拿到自己班来后，班中的幼儿却玩得没那么好，所以在投放材料时，不是看着别人的材料利用很好，就可以完全照搬。我们还是需要考虑到班中幼儿的实际情况，在借鉴的基础上进行一些改良，让活动材料更适合自己班上的幼儿。

二、在幼儿区域活动中科学投放材料策略

1.材料投放要确保安全性

由于幼儿不具有生活经验，对于一切都充满着好奇，却不能清楚的辨别哪些是对自身安全有害的，所以老师在这个时候就要发挥其最大作用，对于材料的成分及质量都要进行严格的把关，保证材料的安全性，使孩子能够更加放心的操作材料。并且在选择材料的过程中老师一定要注意材料的接口位置质量，如果接口处质量不过关，那么孩子在操作时极易发生安全事故。在选择材料的过程中老师还要注意材料中存不存在尖锐的地方，只有教师在选择材料中的严格把关，才能够最大限度上的保证材料安全问题，杜绝安全隐患。

2.材料投放的针对性和层次性

幼儿的年龄不同，身心发展水平也会有高低。因此，在区域活动中幼教工作者应该针对性地根据不同年龄段幼儿的身心发展水平投放不同层次的活动材料。由于大班幼儿年龄上占优势，在动手和动脑能力上要稍微强一点，所以在选择材料投放时，材料应该注重多样性和精密性，这样才能充分发挥他们的探究和自主充分发挥大班幼儿的探究和创新能力，而小班幼儿所运用的材料要简单明了一点，要符合小班幼儿的身心。幼儿教育的区域活动本身注重的就是让孩子提前接触社会。教师根据幼儿发展的不同需求引导幼儿开展一系列的活动，从而提高幼儿综合素质的全面发展。像超市、医院、邮局、理发店、银行这些社区是幼儿在日常社会生活中所经常接触到的，老师可以在保证安全的情况下，组织幼儿去参观这些社区，并且让他们与这些社区的服务人员进行沟通交流，这样能够让幼儿发展自己的社会性，锻炼自己的胆量，教会孩子如何与人和谐相处，辨别社会上的好人与坏人。材料投放的层次性可以从两个方面来说：一是材料的加工程度，二是幼儿的能力大小。从材料的加工程度看，材料的层次性可以分为成品和半成品。教师可以为幼儿提供一个完整的塑料罐、一个剪成沙漏般的塑料罐和一个装饰完美的塑料罐，让幼儿自主进行选择，然后动脑思考，最后动手操作出自己想要的模型事物。这样有利于幼儿自我探索和自主选择能力的发展。

3.投放富有挑战性，探索性的材料

国外幼儿教育主张“环境是第三个老师”。环境的可调节性，适应性，可以满足不同人群的不同要求，从而激发出个人认知，情感和社会等方面的学习。所以在幼儿教育过程中，避免投放活动材料的随意性。注重探索研究精神的培养，在某些环节留出空白区域，引导幼儿大胆想象，激发幼儿好奇心并进行探索。提供的材料具备多种组合，多种操作，直观具体，富有探索性。例如积木拼图这类游戏器具，发挥幼儿空间想象能力，实战动手能力，思维转换能力等。从这些多维度的思考出l，潜移默化的引导了幼儿的研究探索。而且，在相互组合过程中，不断适应环境，改造环境，这类情景化的策略，不失为一个好方法。另外，保证材料的充足，尽量满足幼儿要求，支持他们的自主活动。这也为后来的教学提供宝贵的经验。

4.材料的投放要富有趣味性

在区域活动中，我们发现一些材料虽然有着游戏的名称，玩法却单调乏味，孩子们一般玩过一次两次以后基本都不再去玩了；而一些好玩有趣的材料，孩子们会不厌其烦的反复去玩。比如益智区提供的拼图，一般孩子们玩了一两次以后都不喜欢再玩了，因为，玩法单调，尤其是能力强的孩子，三两下就能拼完一幅图。提供的五颜六色的小长方形骨牌却不一样，孩子们反复的玩依旧兴趣浓厚：利用骨牌进行不同方式的垒高、建构不同的物体、设置迷宫等等，孩子们可以探索出许多的玩法，乐此不彼。他们喜欢玩骨牌，自然而然的就去探索、挖掘骨牌的不同玩法，每一次玩都有新的发现，新的玩法，物尽其用，从而提高了幼儿的思维能力、动手能力，达到了较好的活动效果，充分的体现了材料的教育价值。

5.挖掘材料游戏价值，结合主题活动投放相应的材料

在幼儿园主题游戏活动中给幼儿带来的并非仅是游戏的快乐，也能达到教育的目标，在游戏的过程中幼儿对于游戏材料的兴趣较高，可引发幼儿展开综合能力的锻炼。在游戏的过程中，可以促进幼儿运动能力发展，提升幼儿的各项认知，逐步的培养思维意识和情感意识。

从运动能力而言，游戏活动为幼儿提供了成熟性的自发动作习，让幼儿在多种运行形式的反复练习之下增强运动能力；从幼儿认知而言，游戏行为中可让幼儿产生更多的感知，进而通过想象力和思考能力的丰富转换为语言表达能力；从情感意识而言，幼儿在游戏过程中互相接触、互相合作，为幼儿提供了积极向上的情感，提升了幼儿的社会交往能力。幼儿在结合主题的游戏材料中全身心投入到游戏中，这正是学习的一种方式，用较为轻松的形式逐步学习到更多的知识。幼儿在接触材料、利用材料的行为中也是一种选择材料、控制材料的举动，会通过有目的的游戏形式达成一定的教育目标，而此教育目标的实现，必然离不开合理投放贴合主题活动的材料。因幼儿对于玩的事情都很兴奋，所以，在开展游戏活动的时候要先针对不同的主体，有针对性的开展相应的活动。首先可以先给幼儿提供有趣的游戏工具，便于调动幼儿的学习兴趣。在同一活动中提供不同的活动条件，比如说宽窄不相同的“独木桥”、高低起伏的“小山洞”、颜色各异的沙包及皮球等，让幼儿先自己选择自己喜欢的游戏工具。也可以提供多种形式的玩具玩法，比如九连环、魔方等，培养幼儿的主动探索能力。在一项游戏中发挥多种游戏功能练习，促进幼儿的多方面能力发展。

总之，区域活动是幼儿教学过程中必不可少的一项重要活动，区域活动不仅仅只是孩子的一个娱乐环境，更是对于孩子的身心发展有着非常大的影响。在区域活动中，老师要根据孩子的年龄特点，潜心挖掘和开发区域材料的价值，让每一个孩子都乐于和区域材料互动，乐于操作区域材料，愿意探索，敢于挑战，让区域活动得以更好的开展。

参考文献：

[1]李柳.如何在角色游戏中促进大班幼儿的社会性发展[J].中国校外教育，2014（29）.

高分子材料与复合材料的区别篇2

【关键词】楔状缺损；玻璃离子；复合树脂；粘接力

牙齿楔状缺损是指发生在牙体硬组织上的一种非龋性疾病，由牙颈部硬体组织逐渐丧失而形成，多见于老年人群，发病率较高，常规修复治疗受到充填体边缘着色、脱落等情况影响，效果并不理想，其关键在于修复材料的选择，如何才能同时达到修复效果和美观效果，是目前临床治疗关注的一个焦点问题[1]。本研究收集我院2013年10月至2015年10月期间拔出的100颗前磨牙作为实验对象，旨在探讨不同材料修复楔状缺损后对粘接力的影响，现报告如下

1材料及方法

1.1实验资料

收集我院2013年10月～2015年10月期间拔出的前磨牙100颗作为实验对象，均无龋、无隐裂，材料为GIC玻璃离子（由上海医疗器械股份有限公司供应）、树脂加强型玻璃离子（由日本而至富士公司供应）、流动复合树脂（由美国登士柏公司供应）和纳米复合树脂（由美国3M公司供应）共4种。所用仪器有LED光固化灯、疲劳循环测试机、冷热循环仪、微机控制电子万能试验机等，试剂包括NT粘接剂和Gluma酸蚀剂。

1.2实验方法

1.2.1制备模型

将收集的前磨牙进行冲洗，冷藏备用，所选离体牙标本在大量水雾的冷却下，以快速金刚砂轮石并辅以牙周探针制备在CEJ处深度和龈高度分别为1.5mm、3.5mm的Ⅴ类洞型；将100颗离体牙随机分为4组，各25颗，填充材料分别为GIC玻璃离子、树脂加强型玻璃离子、流动复合树脂和纳米复合树脂。

1.2.2实验过程

先行冷热循环老化试验，将试件置于温度为5℃的冷热循环机的恒温水槽中，再转入55℃的恒温水槽中，时间均为30s，转移5s，共循环10000次；再行疲劳循环试验，将离体牙牙根固定在自凝树脂中，并显露充填材料区域，作为底座，与牙体长轴垂直，置于疲劳循环测试机的夹具中，加载，频率为10次/s，加力约10kg，总次数为50000次。

1.2.3粘接力测试

采用剪切方法对各组的粘接力进行检测，具体操作为：在流水冷却下，以低速金刚砂切片沿牙体长轴从将标本切开，始于面中央，至楔状洞型龈方，切除牙体组织的1/2，保留完整的自凝树脂底座，将另一半固定在万能测试机剪切夹具中，在行剪切测试时，加载机头应靠近粘接界面，加载方向与其保持平行，设定速度为0.5mm/min，记录检测数值，以树脂脱落时瞬间所承受的做大破坏力作为剪切力值[2]。

1.3统计学处理

利用SPSS19.0软件包对所获数据进行定量分析，均以标准差（±s）表示，以秩检验，P

2结果

4组剪切力值比较，GIC玻璃离子与树脂加强型玻璃离子、流动复合树脂和纳米复合树脂3组比较差异均显著（P

3讨论

目前口腔临床采用的修复材料在物理、化学、生物等方面的性能均有所不同，基于这一差异，其适用范围也不同，选择合适的修复材料能够降低粘接修复的脱落率，提高修复效果，楔状缺损的形成是由牙颈部结构缺陷、不正确刷牙方法、应力疲劳等多种因素共同作用的结果，影响因素较为复杂，在修复对充填材料的要求较高，选择合适的充填材料尤为关键[3]。仅就充填材料而言，树脂材料应用最为普遍，类型也最大，根据材料力学原理，牙齿接受咬合力时应力集中的部位即不同结构的物质交汇处，楔状缺损修复后同样不可避免存在充填材料疲劳等情况，必要要考虑到充填材料的粘接性能[4]。本次实验研究，选取的100颗离体前磨牙均按照统一标准制备楔状缺损，分别采用GIC玻璃离子、树脂加强型玻璃离子、流动复合树脂和纳米复合树脂4种材料进行修复，先后行冷热循环老化试验和疲劳循环试验，粘接力测试结果显示，GIC玻璃离子与树脂加强型玻璃离子、流动复合树脂和纳米复合树脂3组比较差异均显著（P0.05），两种均是作为目前常用的填充材料，效果均较为理想；纳米复合树脂的粘接力要大于GIC玻璃离子、树脂加强型玻璃离子和流动复合树脂，提示该材料的修复效果最好，应用前景更为广阔。

综上所述，不同材料修复楔状缺损后的粘接力存在很大差异，其中以纳米复合树脂作为填充材料，修复后的粘接力最大，值得在临床上推广，至于粘接系统的选择以及技术操作支持情况，还有待进一步研究。

【参考文献】

[1]刘丽静，龚连喜.两种树脂材料修复牙齿楔状缺损的临床疗效对比观察[J].陕西医学杂志，2014，43（6）：681-682.

[2]刘冰.3种材料修复牙体楔状缺损的临床疗效对比[J].中国伤残医学，2011，19（1）：45-46.

高分子材料与复合材料的区别篇3

凝土的劲度模量；利用损伤理论计算了已含表面裂缝沥青路面的疲劳寿

命，探讨了新型纤维增强沥青路面。

关键词：纤维增强沥青路面；复合材料理论；劈裂试验；损伤力学；疲

劳寿命

日益增长的经济建设对道路交通提出了越来越高的要求，围绕减少

道路病害，提高道路寿命的研究为世界各国所重视。沥青路面的设计大

修期为15年，而目前我国的沥青路面往往8年～10年就需要进行检修。

以路面寿命30年计，资料表明这期间用于道路的维修费用几乎等于新建

道路的投资。可见提高公路寿命，延缓检修期至关重要。影响公路质量

重要的因素之一是路面损伤，其中最突出的表现为路面裂缝。本文通过

复合材料理论和劈裂试验的比较，确定了含纤维沥青混凝土的劲度模量

；利用损伤理论计算了已含表面裂缝沥青路面的疲劳寿命，进而探讨了

新型纤维增强沥青路面，具有很高的经济价值。

1含纤维沥青混凝土劲度模量的确定

1．1复合材料理论与计算

当短纤维加到沥青混凝土中，纤维与纤维、纤维与周围基体之间由

于纤维的不连续性而存在着复杂的相互作用，它会显著地影响复合材料

的韧性和破坏过程。那么，短纤维究竟如何影响复合材料的破坏过程？

在这个过程中，纤维究竟起到加筋作用、还是桥联作用即或是二者兼而

有之？很难判断。因此，本文在认为纤维任意分布在混凝土的前提下，

应用复合材料理论，在宏观上和试验的基础上，来确定含纤维沥青混凝土的劲度模

量，并探索了纤维含量的最佳值。国内外目前使用的纤维主要有木质素

纤维、芳纶纤维、玻璃纤维。本文使用芳纶纤维，因为芳纶纤维与沥青

混凝土的粘结性好。纤维和沥青混凝土的材料参数见表1。

由复合材料理论知［1，2］，纤维任意分布的复合材料的有效体积模量

和剪切模量分别为：

k/k0＝1/(1＋cp)μ/μ0＝1/(1＋cp)（1）

式中k，k0———分别为复合材料的有效体积模量和基体的体积模量；

μ，μ0———分别为复合材料的有效剪切模量和基体的剪切模量；

c———为增强体积百分含量。纤维沥青混凝土中，沥青混凝土为基体，纤维为增强体。

p＝p2/p1q＝q2/q1（2）

式中

p1＝1＋c［2（s1122＋s2222＋s2233－1）（a3＋a4）＋（s1111＋2s2211－1）（a1－2a2）］/3a

p2＝［a1－2（a2－a3－a4）］/3a（3）

q1＝1－c｛2/5[(2s1212－1)/[2s1212＋μ0/（μ1－μ0）]]＋1/3

(2s2323－1)/[2s2323＋μ0/（μ1－μ0）]－1/15a×［（s1122－s2233）

（2a3－a4＋a5a）＋2（s1111－s2211－1）×（a1＋a2）＋（s1122－s2222＋1）（2a3－a4＋a5a）］｝

q2＝－2/5[2s1212－1/

2s1212＋μ0/（μ1－μ0）]－1/3

[1/2s2323＋μ0/（μ1－μ0）]＋1/15a×［2（a1＋a2－a3）＋a4＋a5a）］（4）

s1111＝0，s2211＝s3311＝v0/[2（1－v0）]

s2222＝s3333＝(5－4v0)/[8（1－v0）]，s2323＝(3－4v0)/[8（1－v0）]

s2233＝s3322＝(4v0－1)/[8（1－v0）]，s2323＝(3－4v0)/[8（1－v0）]

s1122＝s1133＝0，s1212＝s1313＝1/4（5）

a1＝6（k1－k0）（μ1－μ0）（s2222＋s2233－1）－2（k0μ1－k1μ0）＋6k1（μ－μ0）

a2＝6（k1－k0）（μ1－μ0）s1133＋2（k0μ1－k1μ0）

a3＝－6（k1－k0）（μ1－μ0）s3311－2（k0μ1－k1μ0）

a4＝6（k1－k0）（μ1－μ0）（s1111－1）＋2（k0μ1－k1μ0）＋6μ1（k1－k0）

a5＝1/［s3322－s3333＋1－μ1/（μ1－μ0）］

a＝6（k1－k0）（μ1－μ0）［2s1133s3311－1）（s3322＋

s3333－1）］＋2（k0μ1－k1μ0）［2s1133＋s3311）＋s1111－

s3322－s3333）］－6k1（μ1－μ0）（s3333－1）－6μ1（k1－k0）

（s2222＋s3322－1）－6k1μ1（6）

材料参数见表2，根据以上公式得到含

纤维沥青混凝土的劲度模量随温度和纤维含量的变化如图1。

1．2劈裂试验

沥青混合料的劈裂试验（t0716—93）是对规定尺寸的圆柱体试件，通

过一定宽度的圆弧形压条施加载荷，将试件劈裂直至破坏的试验。试验

时，对试件施加50mm?min的等速载荷，在温度为15℃条件下，按林绣

贤［3］推荐的计算方法和简化公式，计算其沥青混合料的劈裂强度σ

t和（0．1～0．4）p弹性阶段的模量e。弹性模量是应力与总应变的比

值，总应变包括了弹性、粘弹性与粘塑性变形。

σt＝0．006151p/h

e＝3．588/h×p/y（7）

式中σt———为劈裂强度，pa；

e———为弹性模量，pa；

p———为最大载荷值，n；

h———为试件高度，cm；

p———为（0．1～0．4）p载荷对应的竖向位移，cm。

试验和理论计算结果见表3。

图1含纤维沥青混凝土劲度模量随温度和纤维含量的变化示意

1．3结果分析

从表3的结果可以看出，纤维的质量含量为0．2％时，复合材料的理论

计算结论和劈裂试验的结果非常接近。而纤维的质量含量为0．3％、0

．5％时，复合材料理论计算结果和劈裂试验的结果差别很大。从复合

材料理论上分析，纤维含量越高，复合材料的有效弹性模量应越大，而

试验结果却不是这个结论。分析如下：当纤维质量含量为0．2％时，纤

维对沥青的弹性模量有所改变，又不改变沥青混凝土的粘结力。纤维含

量增加到一定程度时，使沥青混凝土的粘性减弱，即骨料之间的粘结力

减弱，使材料发生松散，从而增加了混合料中的微裂缝，故使材料的弹

性模量降低。因此，本文认为，纤维的质量含量为0．2％是最佳的纤维含量。

2疲劳寿命的计算与分析

2．1表面裂缝模型

本文以沈大路沈鞍段的预锯缝工程为例提出表面裂缝模型如图2所示。

为计算简单，根据几何受力特点，取对称结构，按平面应变问题处理。

各路面层材料与尺寸见图2－a）中标注，路面锯缝深度为4cm。

国内外大量的测量数据表明，路面结构中的温度变化幅值随着深度逐渐

减小。研究者提出不同的简化函数来模拟路面体的温度场分布，如多项

式模拟法［4］、指数函数模拟法［5］等。本文采用指数函数模拟：以

路表面温度发生－10℃变温为例，温度沿深度方向的分布情况如图2－b）所示。

图2表面裂缝模型示意

图4表面裂缝局部网格示意

图3损伤区与断裂区的分布情况示意

2．2损伤有限元理论

损伤理论认为，材料的破坏是由于损伤的集中化发展，最终形成宏观裂

纹。在宏观裂纹形成以后，细观损伤仍在不断演化，并推动宏观缺陷发

展，而宏观裂纹在扩展过程中所扫过的附近区域，也往往是细观损伤高

度集中的区域如图3所示［6］。本文用损伤区和断裂区来模拟裂缝的扩

展过程，损伤区为图3中的连续损伤区，即承载能力下降的区域，断裂

区为图1中的裂纹，即不再承受载荷的区域，本文用损伤因子ω值的变化范围来划

分损伤区与断裂区的分布。

断裂区

当ω≥ωc

损伤区

当0＜ω＜ωc（8）

式中ωc———为材料破坏时的损伤因子值，本文分析中取ωc＝0．85。

经过分析比较，本文用sidoroff（西多霍夫）损伤

模型［6］确定损伤因子：

ω＝0

当ε≤ε0

ω＝1－（ε0/ε）2当ε＞ε0（9）

式中ε0———是损伤发生时的应变值。

采用损伤力学的理论，应用有限元方法模拟裂缝的扩展过程，计算疲劳

寿命在裂缝尖端的网格必须满足一定的要求，裂尖向外扩散的网格划分

应服从指数衰减规律，以反应出裂缝尖端应力梯度变化规律。本文采用

的有限元网格包含三个不同疏密的区域，如图4所示，裂缝尖端是网格

最密的区域，即断裂区，其次是损伤区，最后是弹性区域。

图5弹性损伤有限元分析流程示意

本文对损伤单元采取退化的刚度阵，每次分析重建总体刚度，其分

析流程如图5所示。

2．3疲劳寿命的计算在温度场（－15℃）的循环

作用下，和不含纤维的沥青路面进行比较。沿裂缝扩展方向尺寸的改变

量随循环次数的变化曲线如图6所示。从计算结果可以看出，随沥青面

层中纤维含量的增加，裂缝扩展越慢。将结果用三次多项式模拟，可以

得到结论，当纤维质量含量分别为0、0．2％时，深度为4cm的表面裂缝

，在－15℃变温作用下，扩展到整个面层（15cm）所需的循环次数分别

为131次和199次。疲劳寿命提高了34．13％。可见，加0．2％的纤维以

后，具有很高的经济价值。

图6沿裂缝扩展方向的改变量随循环次数和纤维的含量变化示意

3结论

3．1本文通过复合材料的理论计算和劈裂试验的比较，

确定了含纤维沥青混凝土的劲度模量。

3．2通过对表面裂缝模型损伤有限元分析，计算了沥青路面的疲劳寿命。

3．3纤维的质量含量为0．2％时，能更有效地增加沥青混合料的劲度模量；通

过有限元计算，得到了纤维质量含量为0．2％和不含纤维的沥青路面比

较，疲劳寿命提高了34．13％。具有很高的经济价值。

参考文献

［1］g．p．tandonandg．j．weng．averagestressinthematrixandeffecti

vemod－uliofrandomlyorientedcomposites．compositesci．tech．27，111～132，1986

［2］y．h．zhao，g．p．tandonandg．j．weng，elastivmoduliforaclassofpo－rousmaterials．

actamechanica76，105～130，1989

高分子材料与复合材料的区别篇4

【关键词】光伏材料；有机聚合物；器件

在当今全球能源高度紧张的背景下，由于高科技的快速发展，对太阳能发电领域的科技开发已经成为一个标志性起点，对光伏效应的太阳能电池的充分利用是当今高科技发展背景下清洁能源利用的根本目的，同时也是现代较热门的研究对象，原因在于传统无机材料的太阳能电池生产工序较为复杂，生产成本较高，设备较为昂贵，材料的选择不够便利，并且能量转换效率不理想等一系列原因，导致其发展受到了阻碍。

目前，光伏电池的发展方向主要有：进一步使太阳能电池性能得到改善、降低太阳能电池的制造成本，同时还要重视减少因大规模大批量的生产给环境带来的不利影响。近几年，由于导电聚合物的研究与开发，大大提高了开发低成本的有机聚合物光伏电池的可能性，有机光伏电池的主要具备有机化合物种类多样化，有机分子的化学结构较容易修饰，化合物的提纯与制备的加工工序较简便等主要优点，同时还较容易制造柔性器件、特别形状的期间以及大面积器件等，然而当前有机光伏太阳能电池与传统的无机太阳能电池相比，其光能与电能之间的转化能力还处于劣势，所以，其研究的重点是在于如何提升有机光伏电池的光电转换率。有机光伏太阳能电池与传统的无机碳杨能电池的工作原理较为相近，二者都是以半导体界面的光能福特效应为基础进行发电工作。

在当前的太阳能电池中，传统的无机太阳能电池在理论及研究方面发展较为成熟，然而有机半导体光伏太阳能电池依然处在理论构思和研究过程当中。

一、有机光伏材料的介绍

有机光伏材料与无机材料的基本区别在于有机光伏材料中的光生激子之间具有强烈的束缚作用，一般都是紧密的束缚在一起，通常不会出现自动分离而形成单独的电荷；其电荷是通过跳跃的方式在规定区域内进行分子传输工作，并非带内传输，因而其迁移率较低；相对于太阳光光谱来说，对于光的波长吸收范围较为狭窄，但其吸收系数很高，100纳米的薄膜就可以收集到较强的光密度；有机材料一般在有水条件下与有氧条件下处于不稳定状态；对于其本身是一维半导体的情况来说，其本身的电能与光性都各自具有较高的各向区别，这种特性可以为器件的研究设计带来很大的利用价值。

分子链中能够通过部分离域的不同轨道来完成光能吸收和电荷传输等过程，同时分子链中还存在共轭体系是有机光伏材料器件的激活材料所必须具有的功能。有机光伏材料还可以按照相应的机械性能与加工性能分为可溶材料、不溶材料、为荣材料以及液晶材料。其中一般包括小分子、低聚物分子、高聚物分子、液晶分子等。能够吸收可见光线的低聚物或者单体物质，称之为发色团，在此基础上，根据其本身的可溶性分为染料和颜料，一般可溶性较强或具备一定溶解性的被称为染料，没有溶解性或具备较弱溶解性的称为颜料。在通常情况下，激活层材料所具备的溶解性能决定着有机光伏材料电池的制作工艺。在制作过程中，对于可溶性较强的染料以及可溶聚合物应采用溶液旋转涂抹的方法或刮涂成膜等方法，对于不溶或难溶的颜料分子主要采用真空积沉法成膜，晶体颜料分子则应使用物理蒸发成膜的方式来对其进行加工，本文重点概述有机光伏材料中的高分子材料与低分子材料。当今主要用于有机光伏器件研究的材料有噻吩（PTH）衍生物、聚对苯（PPP）衍生物、聚苯乙炔（PPV）衍生物、聚苯胺（PANI）等一系列高分子材料，这些聚合物基本具有较大的共轭系统，可以利用相应的掺杂或者化学分子修饰来使材料的导电性能得到调节。

由于液晶分子具备很高的电子荷载迁移率同时具有较长的激子扩散长度，因而在近几年的有机光伏材料太阳能电池研究中得到重视，液晶分子材料会在一定的温度范围内介于固态与液态之间，在这种状态之下，其分子更加便于重新排列或自行组合，同时还能够充分发挥自身的机械性能，所以晶体分子对光伏电池的研究与应用方面发挥了更加有利的作用。

二、有机光伏电池的基本工作原理

有机光伏电池的基本工作原理相近于无机太阳能电池原理，其基本原理如下：

1、有机光伏器件在经过一定的光照后，会将具有能量的光子吸收到半导体层内，从而激发电子从价带到导带之间的移动，同时在价带区域留出空隙，这种空隙通常被称为“空穴”，这样的空穴中带有正电荷。

2、传统半导体内的被激发电子和通过上述过程所形成的空穴之间会出现自由的反电极方向运动，同时在导电聚合物体中所受入的射光子激发而形成的电子与空穴之间会产生相互束缚作用，从而形成激子。

3、通常情况下，这些电子与空穴的形成都是有光子的激发作用来完成的，如若在电场之内或在电场的界面位置上，这些电子与空穴所形成的组合将会产生分离活动，形成单独的电子与空穴，这也就是人们所说的带电荷载流子，它们的互相迁移运动就形成了光能电流，如图1所示。

然而有机材料的机子奋力活动与移动现象并不是全都有效的，因此，为了时光能更加有效地向电能转变，务必要具备以下几个具体条件：首先，在有机光伏材料太阳能电池中的激活区域内的采光条件必须要好，光能吸收量一定要大；其次，在对光子进行吸收后所产生的自由何在电流子必须要有足够的数目，从而使内部电场的存在表现得更加清晰；最后，在其中所产生的荷载电流子要尽可能的降低自身损耗量来向外部电路进行电能输送工作，从而使光能与电能的转换率有所提高。

然而在效果上并没有达到预定要求，事实上的光能向电能转换过程中依然有大量损耗现象的存在，是有机光伏材料太阳能电池的实际使用效率变得很低。在光能向电能转换的过程中会受到不同因素的影响，从而大量损耗，在光吸收的过程中，光能的折射与反射作用会使光能有大量的损耗，从而影响了光电转换效率，在激子产生的过程当中，激子复合也会导致能量流失，另外在光转换过程中的激子扩散、电荷分离、电荷传输、电荷收集等各个环节中也存在不同的能量流失，直接导致了有机光伏材料太阳能电池使用率降低。

三、有机光伏材料的未来发展趋势与研究方向

通过人们近几年对有机光伏材料进行研究与开发，并对其技术不断深入创新后，在有机光伏材料太阳能电池的研究方面取得了相当丰硕的成果，并获得了开路高电压的发电方法，短路电流的发生几率以及填充因子影响率也比传统的无机太阳能电池低很多，较低光电流的形成原因是由于光能吸收率不够所造成的，除此之外，光电流较低的形成原因还由于电流在产生的过程中电阻对其本身的影响所造成的额外损耗，然而填充因子的形成是由于地点和在传输过程中出现的高复合影响所造成的。因此，应重点研究一下几个关键点：

1、提高光能吸收率，并相应的改善光能吸收环境。在此过程中一般采取具有红外光能吸收的聚合材料以及共轭结晶染料，同时还要改善设备的受光条件，要保证设备安置在阳光充足的地点，使其光能接受率有所提高。

2、充分利用高有序的液晶材料和具备较高流动性能的聚合材料，从而使光电流产生条件得到改善，从而有利于降低光电能的损耗量。

3、加强器件设备的优化性能与稳定性能，器件性能的提高无非是降低电能损耗量的有效途径之一。

4、加强对有机光伏材料性能的了解，同时了解相关器件的使用性能，只有掌握了有机光伏材料的性能才会使该材料能够更好地发挥其应有的作用。

与此同时，高效有机光伏材料器件还应该具备光诱导的电荷产生与分离或产生的电荷及时传输到电极等因素，并需要在同一种材料中同时完成这两个不同的过程，决定邮局光伏器件效率的基本因素在于怎样才能有效的完成这一过程。

多功能的有机光伏材料在未来发展中应通过分子设计朝着电光特性的可调节性、加工简单并能支撑较大面积的薄膜可控制度的方向发展，同时还要求有机光伏材料能够与其他材料进行良好的融合，并保证材料成本与技术成本较低。

在器件方面应采取以下措施来进行期间优化阶段：首先，要加强金属电极的优化，使其达到“欧姆接触”，从而能够更有效的收集光能，其次，在对D/A对匹配进行优化的同时还要加强对共轭聚合物带隙的调整，以便于更好的接收光能，最后，还要注重优化相分离复合材料的网络微结构，以便于其载流子的产生效率与传送效率的提高，与此同时还需要求点和载流子在复合体中的不同分组吸收与移动达到最大数值，经过上述对器件方面的优化措施，使有机光伏材料的光电转换率得到有效提升。

四、结束语

由于有机光伏材料在近几年内的研究与应用得到快速发展，并取得了良好的成果，经有关数据统计，目前有机光伏材料的光电转换率已经达到了新高，这一成果主要归功于该领域中广大的研究人员的不懈努力，相信通过不懈的努力会使有机光伏材料在未来的清洁能源发展中发挥更好的作用。

参考文献

[1]封伟,王晓工.有机光伏材料与器件研究的新进展[J].化学通报,2003(05).

[2]孙卫民,郭金川,孙秀全,周彬.缓冲层提高有基聚合物光伏电池性能研究[J].光子学报,2009(07).

[3]李真,蔡志岗,陈志强,等.偶氮苯聚合物薄膜光致微结构的研究[J].光子学报,2007

(36).

[4]段晓菲,王金亮,毛景,等.有机太阳能电池材料的研究进展[J].大学化学,2005.

[5]孟庆巨,刘海波,孟庆辉.半导体器件物理[M].北京:科学出版社,2005(21).

[6]徐明生,季振国,阕福麟,等.有机太阳能电池研究进展[J].材料科学工程,2000(18).

高分子材料与复合材料的区别篇5

中图分类号：K826.16文献标识码：A文章编号：

一、常见防水材料分类与简介

常用的防水材料有四大种类，一是防水卷材；二是建筑防水涂料；三是刚性防水材料；四是建筑密封材料。

防水卷材

防水卷材是建筑工程防水材料的重要品种之一，目前主要包括沥青系防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材三大系列。

改性沥青防水卷材的优点是耐高温性能好，特别适合高温地区或太阳辐射强烈的地区。高分子防水卷材的优点是卷材的拉伸强度和抗撕裂强度高、断裂延伸率极大、耐热性和低温柔性好、抗穿孔性能好、耐腐蚀、耐老化、适宜冷施工等等。

2.建筑防水涂料

建筑防水涂料大宗的分为聚氨酯防水涂料和聚合物水泥基复合防水涂料。

聚氨酯防水涂料是由异氰酸酯、聚醚等经加成聚合反应而成的含异氰酸酯基的预聚体。该类涂料具有强度高、延伸率大、耐水性能好等特点，对基层变形的适应能力强。聚合物水泥基复合防水涂料简称JS防水涂料，是一种以丙烯酸酯等聚合物为主要原料，加入其他外加剂制得的双组分水性建筑防水涂料。

3.刚性防水材料

刚性防水材料主要包括砂浆、混凝土防水剂和水泥基渗透结晶型防水材料。砂浆和混凝土防水剂主要有UBA型混凝土膨胀剂、有机硅防水剂、BR系列防水剂等。水泥基渗透结晶型防水材料是以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、石英砂等为基材，掺入活性化学物质制成的粉状材料。

4.建筑密封材料

建筑密封材料是能使建筑上的各种接缝或裂缝、变形缝（沉降缝、伸缩缝、抗震缝）保持水密、气密性能，并且具有一定强度，能连接结构件的填充材料。常用的建筑密封材料有硅酮、聚氨酯、丙烯酸酯等密封材料。

二、防水材料的选择

防水材料的选择需考虑因素较多，在选择防水材料时，可重点考虑以下因素：

1.根据气候条件选材

(1)、夏季高温的江南地区。这些夏季气温达四十余度，暴露在屋面的防水层长时间经受暴晒。这种地区应选用的耐紫外线强的，软化点高的材料，如APP改性沥青卷材、三元乙丙橡胶卷材等。

(2)、干旱少雨的西北地区。这些地区显然对防水的程度有所降低，二级建筑作一道设防也能满足防水要求，如果作好保护层，能够达到耐用年限。

(3)、严寒多雪地区。这些地区一年中有四五个月被皑皑的白雪覆盖，雪水长久浸渍防水层，宜选用SBS改性沥青卷材或焊接合缝的高分子卷材。

2.根据建筑部位选材

不同的建筑部位，对防水材料的要求也不尽相同。

（1）、屋面防水层。屋面防水层暴露在大自然中，受到严寒酷暑的折磨，所以应选择抗拉强度高、延伸率大、耐老化好的防水材料。如高聚物改性沥青卷材、三元乙丙橡胶卷材等。

（2）、墙体。墙体出现渗漏，皆因现在墙体太薄，多为轻型砌块砌筑，大量内外通缝，再加上门窗樘与墙的结合处密封不严，雨水由缝中渗入。墙体防水不能用卷材，只能用涂料。

（3）、地下建筑。地下防水层长年浸泡在水中或十分潮湿的土壤中，防水材料必须耐水性好。底板防水层应用厚质的，并且有一定抵抗扎刺能力的防水材料。如果选用合成高分子卷材，最宜热焊合接缝。

（4）、厕浴间。厕浴间的防水不能选用卷材，只有涂料最合适，涂料中又以水泥基丙烯酸酯涂料为最合适，能在上面牢固的粘贴瓷砖。

3.工程条件要求选材

(1)、建筑等级是选择材料的首要条件。一、二级建筑必须选用优质防水材料，如聚酯胎高聚物改性沥青卷材，合成高分子卷材，复合使用的合成高分子涂料。三、四级建筑选材较宽，在此不列举。

(2)、坡屋面用瓦。粘土瓦、沥青油毡瓦、混凝土瓦、金属瓦、木瓦等，瓦的下面必须另中柔性防水层。因有固定瓦钉穿过防水层，要求防水层有握钉能力，防止雨水沿钉渗入望板。最合适的卷材是4mm厚高聚物改性沥青卷材。高分子卷材和涂料都不适宜。

(3)、振动较大的屋面，如近铁路、地震区等。因振动较大，砂浆基层极易裂缝，满粘的卷材被拉断。故应选用高延伸率和高强度的卷材或涂料，如三元乙丙橡胶卷材，聚酯胎高聚物改性沥青卷材等。

4.建筑功能要求选材

(1)、屋面作园林绿化。防水层上覆盖种植土种植花木。植物根系穿刺力很强，防水层除了耐腐蚀耐浸泡之外，还要具备抗穿刺能力。选用聚乙烯土工膜（焊接接缝）、聚氯乙烯卷材（焊接接缝），铅锡合金卷材、抗生根的改性沥青卷材。

(2)、屋面作娱乐活动和工业场地，如舞场、小球类运动场、茶社、晾晒场、观光台等。防水层上应铺设块材保护层。防水材料不必满粘。对卷材的延伸率要求不高，多种涂料都能用，也可作刚柔结合的复合防水。

(3)、倒置式屋面。这是保温层在上、防水层在下的作法。保温层保护防水层不受阳光照射，也免于暴雨狂风的袭击。选用的防水材料范围很宽，但是施工要特别细致。

三、几点注意事项

1．关于好坏材料的评价

用了好材料，一年后出现渗漏；用了次材料，八年不见渗水，孰好孰坏呢？用什么标准评价呢？评价材料好坏当有三个条件：

第一是材料的物理性能好。诸如抗拉强度、断裂延伸率、耐高温低耐温柔性、不透水性和耐老化性等指标均较好，施工操作方便等优点，比同类型的材料为优。我们说这是好材料。

第二是对建筑的某一部位防水适应性好。卷材铺贴大面积屋面很好，用在厕浴间和墙面防水，就显得无能为力，使用涂料便得心应手。面积小，凹凸较多的基面是涂料的用武之地。

第三是充分发挥材料的特长性能。如高密度聚乙烯土工膜，抗穿刺扎轧的强度高，但柔性较差，用于种植屋面好，用在垃圾掩埋场更好，若用在外形复杂的屋面，一筹莫展。

2．刚性防水认为是永久的，但实际并不可靠

多年来一些人认为混凝土自防水效果永久的，物美价廉，用于地下室防水好，厕浴间也行，似乎处处皆宜。这是片面夸大自防水的功能，没有看到不利的一面，其实刚性自防水有较多弱点。

（1）、天然开采的砂石或人工破碎的砂石，都很难满足理想的级配要求，达不到理想抗渗的曲线。

（2）、砂、石、水泥、水的级配难以均匀、准确。

（3）、砂、石含泥量往往过大，超过要求的2%。

（4）、混凝土重在养护，但常常养护不好。

（5）、施工振捣不均时有发生、肉眼可见的蜂窝麻面不为奇，更多的是不可见的蜂窝麻面。

四、结束语

防水材料品种繁多、形态不一，性能各异，价格高低悬殊，施工方式各不相同，没有一种材料是“包打天下”的。我们更应该在充分了解各种防水材料的性能特点的基础上，发挥材性之长，避其短，选择合适的防水材料。

参考文献：

GB18242《弹性体改性沥青防水卷材》、

GB18243《塑性体改性沥青防水卷材》

高分子材料与复合材料的区别篇6

聚对苯二甲酸乙二醇酯－1，4－环己烷二甲醇酯PETG的优点是熔点低，其抗冲击性能及热封性能优异，但由于PETG价格昂贵，一般不单独使用，多与普通APET树脂一起共挤出生产多层复合片材，故PETG一般用作表面的热封层［4］。PETG与APET相容性良好，PETG/APET/PETG结构简称GAG型复合材料，即片材基材为APET树脂，表层为PETG树脂，是近年开发出的一种新型复合包装材料，复合材料既获得了PETG良好的韧性和热封性能，材料成本较APET提高不多，是改善APET树脂抗冲击性能的有效方案。但PETG与APET树脂的物性相差较大，要获得品质性能优异的GAG复合型材料片材，对加工设备及加工工艺的控制要求较高。

2、加工设备与加工工艺

2．1加工设备GAG结构复合片材为多层结构，因此需多层共挤挤出设备成型，根据各层的材料特性选择合适的螺杆类型。作者采用先进的专用三层共挤挤出机，两组挤出机螺杆直径分别为:65mm、120mm。其它配套设备包括结晶设备、干燥设备、物料输送系统。

2．2加工工艺

共挤复合工艺是使用二台或二台以上的挤出机分别供给不同的熔融料流，运用不同的分配器，将各种粘接树脂通过一定的流道在一个复合机头内汇合与相应的基材进行粘合的加工过程。它能够使具有不同特性的树脂在挤出过程中彼此复合在一起，使之兼有几种不同材料的优良特性。常用的分配器为AAB、BAA、BAB，A一般为大螺杆，挤出量相应较大:B为小螺杆，挤出量相应较小。GAG结构复合片材采用BAB分配器，A层对应的螺杆挤出APET树脂，B层对应的螺杆挤出PETG树脂，通过调整分配器可以调整各层的比例。GAG复合片材的生产工艺图如下:

2．3关键问题及解决方案

(1)、APET树脂进入挤出机前需充分干燥［5］，因为在熔融挤出过程中水份的存在会促使APET分子水解，而水解会使相对分子质量降低，导致物理性能特别是冲击强度的下降，还会使片材产生汽泡、条纹、模糊等，严重影响片材的品质。APET在挤出前必须干燥到水分含量低于0．005%，［6］此外干燥温度的高低及时间长短也会影响到材料的性能，使用大的空气流量、高的干燥温度和长时间干燥会使材料老化。使用低的干燥温度、低的空气流量和短时间干燥会导致材料水解。建议干燥工艺为:干燥温度150～155℃，干燥时间约4～5h，露点－20～－40℃;(2)、PETG树脂进入挤出机前同样需要进行干燥处理，干燥温度65～70℃，干燥4～6h，注意干燥温度不可超过75℃，否则树脂容易粘结结块;(3)、挤出温度控制:APET挤出料筒温度高于255℃，但不高于280℃，压缩段温度可以稍高，而后区温度稍低;PETG挤出温度210～240℃，挤出温度不可高于240℃，高于240℃材料容易发生降解使得材料发黄并影响材料性能;模头温度230～240℃;(4)、GAG复合材料表面摩擦系数较大，收卷后容易粘结难以分离，所以需要在表层PETG中添加内爽滑剂降低其表面磨擦系数，根据实际情况控制内爽滑剂的添加量，内爽滑剂的添加量不宜多大，否则会造成下料及泵前压力不稳定影响生产的稳定性;(5)、根据实际需要，可通过调整A机和B机的挤出速度来控制PETG与APET的层比，PETG层层比在15～20%时材料具有较好的韧性及热封性能，材料的性价比较好;(6)、生产完成停机前应注意让PETG挤出机继续运转15～30min将螺杆里的余料挤空。以免重新开机出现“抱螺杆”的情况。重新开机时螺杆温度到达设定温度后先开启PETG挤出机运转15～30min后再开启APET挤出机;(7)、GAG复合材料的边角料应特别注意要与APET材料的边角料区分单独回收，如APET回收料中混入GAG材料，二次利用生产过程中会出现材料发黄现象，影响材料品质。而GAG复合片材边角料的回收利用，由于其无法以正常的APET结晶干燥工艺处理，所以无法直接加入到APET层中再次利用，目前比较可行的处理方法是利用双螺杆挤出机先将其造粒，再在特定的温度下进行预结晶后加到APET中进行生产。

3、总结