儲氫料和梯度功能材料

1、關于儲氫料和梯度功能材料現(xiàn)在學習的是第一頁，共112頁第一節(jié)第一節(jié) 功能梯度材料功能梯度材料 梯度功能材料概念的提出是應航天航空的需要，能在極限環(huán)梯度功能材料概念的提出是應航天航空的需要，能在極限環(huán)境下正常工作而發(fā)展起來的一種新型功能材料。由日本人境下正常工作而發(fā)展起來的一種新型功能材料。由日本人- -新野正新野正之、平井敏雄于之、平井敏雄于19861986年首先提出的。年首先提出的。梯度功能材料梯度功能材料(functionally gradient materials(functionally gradient materials，縮寫，縮寫FGM)FGM) 是兩種或多種材料復合成組分和結(jié)

2、構(gòu)呈連續(xù)梯度變化的一種新型是兩種或多種材料復合成組分和結(jié)構(gòu)呈連續(xù)梯度變化的一種新型復合材料；它要求功能、性能隨內(nèi)部位置的變化而變化，實現(xiàn)功能復合材料；它要求功能、性能隨內(nèi)部位置的變化而變化，實現(xiàn)功能梯度的材料。梯度的材料。 現(xiàn)在學習的是第二頁，共112頁 功能梯度材料作為一個規(guī)范化正式概念，于功能梯度材料作為一個規(guī)范化正式概念，于19841984年由日本國年由日本國立宇航實驗室提出。立宇航實驗室提出。 航天飛機中，燃燒室內(nèi)外表面溫差達到航天飛機中，燃燒室內(nèi)外表面溫差達到1000K1000K以上，普通的金以上，普通的金屬材料難以滿足這種苛刻的使用環(huán)境。屬材料難以滿足這種苛刻的使用環(huán)境。航天飛機飛

3、行時預想的表面溫度航天飛機飛行時預想的表面溫度現(xiàn)在學習的是第三頁，共112頁 梯度功能材料主要特征有：梯度功能材料主要特征有：材料的組分和結(jié)構(gòu)呈連續(xù)性梯度變化；材料的組分和結(jié)構(gòu)呈連續(xù)性梯度變化； 材料內(nèi)部沒有明顯的界面；材料內(nèi)部沒有明顯的界面； 材料的性質(zhì)也呈連續(xù)性梯度變化。材料的性質(zhì)也呈連續(xù)性梯度變化。ZrOZrO2 2-CrNi-CrNi合金合金FGMFGM橫截面，橫截面，白色的陶瓷粉末與黑色的合白色的陶瓷粉末與黑色的合金粉末含量呈連續(xù)性梯度變金粉末含量呈連續(xù)性梯度變化，沒有明顯的界面，化，沒有明顯的界面，現(xiàn)在學習的是第四頁，共112頁 1987 1987年，日本平井敏雄、新野正之和渡邊龍

4、三人提出使金年，日本平井敏雄、新野正之和渡邊龍三人提出使金屬和陶瓷復合材料的組分、結(jié)構(gòu)和性能呈連續(xù)變化的熱防護梯屬和陶瓷復合材料的組分、結(jié)構(gòu)和性能呈連續(xù)變化的熱防護梯度功能材料的概念。度功能材料的概念。 19901990年，日本召開第一屆梯度功能材料國際研討會。年，日本召開第一屆梯度功能材料國際研討會。梯度復合管梯度復合管現(xiàn)在學習的是第五頁，共112頁 1993 1993年，美國國家標準技術研究所開始以年，美國國家標準技術研究所開始以“開發(fā)超高溫耐氧化保護涂開發(fā)超高溫耐氧化保護涂層層”為目標進行梯度功能材料研究。為目標進行梯度功能材料研究。通過改變復合兩相的配制，在復合材料內(nèi)部形成精細的構(gòu)造梯

5、度。通過改變復合兩相的配制，在復合材料內(nèi)部形成精細的構(gòu)造梯度。 19951995年德國發(fā)起一項六年國家協(xié)調(diào)計劃，主要研究功能梯度材料的制備。年德國發(fā)起一項六年國家協(xié)調(diào)計劃，主要研究功能梯度材料的制備。 梯度功能材料已經(jīng)發(fā)展成為當前結(jié)構(gòu)材料和功能材料研究領域梯度功能材料已經(jīng)發(fā)展成為當前結(jié)構(gòu)材料和功能材料研究領域中的重要主題之一。中的重要主題之一。摩擦升溫后，梯度材料變化較小，普摩擦升溫后，梯度材料變化較小，普通材料則變成蘭紫色通材料則變成蘭紫色現(xiàn)在學習的是第六頁，共112頁竹子竹子是一種典型的梯度功能材是一種典型的梯度功能材料，人類和動物身體中的骨骼也料，人類和動物身體中的骨骼也是一種梯度材料，

6、其特點是結(jié)構(gòu)是一種梯度材料，其特點是結(jié)構(gòu)中的最強單元承受最高的應力。中的最強單元承受最高的應力。 生物的梯度結(jié)構(gòu)與人造梯度結(jié)構(gòu)生物的梯度結(jié)構(gòu)與人造梯度結(jié)構(gòu)之間存在很大差異。有生命的之間存在很大差異。有生命的FGMFGM是是“智能的智能的”，它們能感受，它們能感受所處環(huán)境的變化所處環(huán)境的變化( (包括局部應力包括局部應力集中集中) )，產(chǎn)生相應的結(jié)構(gòu)修改，產(chǎn)生相應的結(jié)構(gòu)修改，而人造梯度材料至少在目前還缺而人造梯度材料至少在目前還缺乏這種功能。乏這種功能?，F(xiàn)在學習的是第七頁，共112頁 越王勾踐劍深埋地下2400多年，1965年冬出土時依舊寒光逼人，鋒利無比。1977年12月，復旦大學與中科院等對

7、劍進行了無損檢測。主要成分是銅、錫及少量的鋁、鐵、鎳、硫。劍的各個部位銅和錫的比例不一。劍脊含銅較多，韌性好，不易折斷；刃部含錫高，硬度大，使劍非常鋒利；花紋處含硫高，硫化銅可防銹蝕。形成了良好的成分梯度?，F(xiàn)在學習的是第八頁，共112頁梯度材料與復合材料的區(qū)別梯度材料與復合材料的區(qū)別材料復合材料梯度材料設計思想組分優(yōu)點的復合特殊功能為目標組織結(jié)構(gòu)0.1m-1m10nm-10mm結(jié)合方式分子間力分子間力/物理鍵/化學鍵微觀組織非均質(zhì)均質(zhì)/非均質(zhì)宏觀組織均質(zhì)非均質(zhì)功能一致梯度化現(xiàn)在學習的是第九頁，共112頁梯度功能材料分類梯度功能材料分類 1） 組合方式上分：金屬/金屬金屬陶瓷、金屬非金屬、陶瓷陶

8、瓷、陶瓷非金屬非金屬塑料現(xiàn)在學習的是第十頁，共112頁2 2）組成變化上分：）組成變化上分： （1 1）梯度功能整體型）梯度功能整體型( (從一側(cè)到另一側(cè)組成梯度變化從一側(cè)到另一側(cè)組成梯度變化) ) （2 2）梯度功能涂履型）梯度功能涂履型( (涂層的組成梯度變化涂層的組成梯度變化) ) （3 3）梯度功能連接型）梯度功能連接型( (粘接接縫的組成梯度變化粘接接縫的組成梯度變化) ) 3 3）功能上分：）功能上分： （1 1）熱防護梯度功能材料）熱防護梯度功能材料 （2 2）折射率梯度功能材料）折射率梯度功能材料現(xiàn)在學習的是第十一頁，共112頁梯度功能材料的制備方法梯度功能材料的制備方法 現(xiàn)在

9、學習的是第十二頁，共112頁 梯度功能材料的制備技術和方法，綜合了超細、超微梯度功能材料的制備技術和方法，綜合了超細、超微細粉、均質(zhì)或非均質(zhì)復合材樹等微觀結(jié)構(gòu)控制技術和細粉、均質(zhì)或非均質(zhì)復合材樹等微觀結(jié)構(gòu)控制技術和生產(chǎn)技術。生產(chǎn)技術。 化學氣相沉積法化學氣相沉積法(CVD)物理蒸鍍法物理蒸鍍法(PVD)等離子噴涂法等離子噴涂法(PS)自蔓延高溫合成法自蔓延高溫合成法(SHS) 粉末冶金法粉末冶金法激光熔覆法激光熔覆法化學氣相滲透法化學氣相滲透法(CVI) 電解析出法等電解析出法等現(xiàn)在學習的是第十三頁，共112頁化學氣相沉積法化學氣相沉積法 兩種氣相物質(zhì)在反應器中均勻混合，在一定條件下發(fā)生兩種氣

10、相物質(zhì)在反應器中均勻混合，在一定條件下發(fā)生化學反應，使生成的固相物質(zhì)在基板上沉積以制備化學反應，使生成的固相物質(zhì)在基板上沉積以制備FGM的方法。的方法。 CVD法可通過選擇合成溫度、調(diào)節(jié)原料氣流量和壓力法可通過選擇合成溫度、調(diào)節(jié)原料氣流量和壓力等來控制等來控制FGM各組元的成分和結(jié)構(gòu)，而且可鍍復雜形各組元的成分和結(jié)構(gòu)，而且可鍍復雜形狀的表面；沉積面光滑致密，沉積率高，成為制備復雜狀的表面；沉積面光滑致密，沉積率高，成為制備復雜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的FGM涂層關鍵技術之一。涂層關鍵技術之一。CVDCVD工藝原理圖工藝原理圖現(xiàn)在學習的是第十四頁，共112頁 將含金屬將含金屬/非金屬鹵化物的原料氣體進行均勻混

11、合，在非金屬鹵化物的原料氣體進行均勻混合，在一定條件下發(fā)生反應，使生成物沉積在基板上。一定條件下發(fā)生反應，使生成物沉積在基板上。 目前，己用目前，己用CVD法制備出厚度為法制備出厚度為0.4-2mm的的SiC/C、TiC/C、SiC/TiC、A1/C系系FGM?；瘜W沉積系統(tǒng)化學沉積系統(tǒng)化學沉積立方化學沉積立方ZrO2/C梯度材料梯度材料現(xiàn)在學習的是第十五頁，共112頁物理蒸鍍法物理蒸鍍法 PVD法可制備多層不同物質(zhì)的膜；法可制備多層不同物質(zhì)的膜； PVD法得到的膜較薄，每層膜是單純某物系；法得到的膜較薄，每層膜是單純某物系； 目前已制出目前已制出TiC/Ti、TiN/Ti、CrN/Cr 、Ti

12、AlN/Ti和和SiC/C/TiN等多層梯度功能材料。等多層梯度功能材料。PVD鍍膜器件鍍膜器件現(xiàn)在學習的是第十六頁，共112頁等離子噴涂法等離子噴涂法 等離子體噴涂能同時熔化難熔相和金屬，通過控制兩種等離子體噴涂能同時熔化難熔相和金屬，通過控制兩種粉末的相對供給速率來預先設置混合比率。粉末的相對供給速率來預先設置混合比率。 使用粉末作為噴涂材料，以氦氣、氬氣等氣體為載體，使用粉末作為噴涂材料，以氦氣、氬氣等氣體為載體，吹入高溫等離子體射流。等離子體射流把能量傳遞給顆吹入高溫等離子體射流。等離子體射流把能量傳遞給顆粒，粉末被熔融后進一步加速，高速沖撞在基材表面形粒，粉末被熔融后進一步加速，高速

13、沖撞在基材表面形成涂層。高速使顆粒撞到固體基底上時變得相當扁平，成涂層。高速使顆粒撞到固體基底上時變得相當扁平，使涂層具有相對低的孔隙率。使涂層具有相對低的孔隙率。等離子噴涂等離子噴涂現(xiàn)在學習的是第十七頁，共112頁等離子噴涂適合形狀復雜表面的梯度涂覆加工。等離子噴涂適合形狀復雜表面的梯度涂覆加工。在基板上噴涂單層在基板上噴涂單層NiCr合金粉末；合金粉末；再用再用10%ZrO2粉和粉和90NiCr合金粉末噴涂；合金粉末噴涂；在配料中逐步減少合金粉末；在配料中逐步減少合金粉末； 最后用最后用100ZrO2粉末噴涂。粉末噴涂。此技術已用于飛機噴氣發(fā)動機和相關材料的表面改性，材料表面能此技術已用于

14、飛機噴氣發(fā)動機和相關材料的表面改性，材料表面能承受承受1100-1300的高溫，內(nèi)外側(cè)溫差達到的高溫，內(nèi)外側(cè)溫差達到500-600。日本采用等離子噴涂技術噴涂日本采用等離子噴涂技術噴涂ZrO2/Y2O陶瓷粉末和陶瓷粉末和Ni-Cr-Al-Y合金粉末，形成梯度涂層，明顯提高基體金屬的隔熱性和耐熱疲勞合金粉末，形成梯度涂層，明顯提高基體金屬的隔熱性和耐熱疲勞性。性?，F(xiàn)在學習的是第十八頁，共112頁自蔓延高溫合成法自蔓延高溫合成法 該法的特點最適合于生成熱大的化合物的合該法的特點最適合于生成熱大的化合物的合成如成如AlN、TiC、TiB2等。等。自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成自蔓延合成材料自蔓延合成材

15、料現(xiàn)在學習的是第十九頁，共112頁 日本采用連續(xù)成型的電磁加壓自蔓延技術合日本采用連續(xù)成型的電磁加壓自蔓延技術合成成TiB2/Cu、TiC/Ni等梯度功能材料。等梯度功能材料。 我國采用爆炸壓實自蔓延高溫合成技術制備我國采用爆炸壓實自蔓延高溫合成技術制備了了Al2O3/Ti系梯度功能材料，組織結(jié)構(gòu)呈梯系梯度功能材料，組織結(jié)構(gòu)呈梯度變化，理論密度提高到度變化，理論密度提高到94%?，F(xiàn)在學習的是第二十頁，共112頁顆粒梯度排列法顆粒梯度排列法 將金屬、陶瓷等粉末按一定梯將金屬、陶瓷等粉末按一定梯度分布直接填充到模具中加壓度分布直接填充到模具中加壓燒結(jié)；也可將不同組分粉末壓燒結(jié)；也可將不同組分粉末壓

16、成薄膜成薄膜/ /片后進行疊層燒結(jié)。片后進行疊層燒結(jié)。 控制各組分混合比，使壓后控制各組分混合比，使壓后的粉坯梯度層間任一組分濃的粉坯梯度層間任一組分濃度變化較小，梯度層間接合度變化較小，梯度層間接合緊密。緊密。 調(diào)節(jié)粉末粒度分布和燒結(jié)工藝，調(diào)節(jié)粉末粒度分布和燒結(jié)工藝，可得良好熱應力緩和的梯度功可得良好熱應力緩和的梯度功能材料。能材料。通過粉末混合燒結(jié)形成的通過粉末混合燒結(jié)形成的FGMFGM結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖構(gòu)示意圖現(xiàn)在學習的是第二十一頁，共112頁 日本東北大學采用金屬顆粒層日本東北大學采用金屬顆粒層-中間過渡顆粒層中間過渡顆粒層-陶瓷陶瓷顆粒層的梯度模型，耐高溫一側(cè)采用氧化物、氮化物顆粒層的梯度

17、模型，耐高溫一側(cè)采用氧化物、氮化物和碳化物耐熱陶瓷顆粒，在低溫側(cè)采用比強度高的和碳化物耐熱陶瓷顆粒，在低溫側(cè)采用比強度高的Al、Ti合金顆?；螂y熔金屬合金顆粒或難熔金屬W、Mo和導熱性好的和導熱性好的Cu、Ni、Co等顆粒，中間層為金屬和陶瓷顆粒，其組成濃度按等顆粒，中間層為金屬和陶瓷顆粒，其組成濃度按一定梯度分布調(diào)制。一定梯度分布調(diào)制。 由于中間層的存在，緩和了熱應力，解決了金屬和陶瓷由于中間層的存在，緩和了熱應力，解決了金屬和陶瓷結(jié)合不牢和易開裂的問題。結(jié)合不牢和易開裂的問題?，F(xiàn)在學習的是第二十二頁，共112頁TiC-TI3SIC2材料制備現(xiàn)在學習的是第二十三頁，共112頁激光熔覆激光熔覆

18、 把材料把材料A放到基底放到基底B表面上，用激光將其與表面上，用激光將其與B基體中表面基體中表面薄層一起熔化，在薄層一起熔化，在B表面形成表面形成B合金化的合金化的A層。層。 重復操作，在重復操作，在B表面產(chǎn)生表面產(chǎn)生B含量逐漸減少的梯度。含量逐漸減少的梯度。 梯度變化可通過控制初始梯度變化可通過控制初始A層的數(shù)量、厚度及熔區(qū)深度來層的數(shù)量、厚度及熔區(qū)深度來獲得。獲得。激光熔覆將材料激光熔覆將材料A A合金化到材料合金化到材料B B制備制備FGMFGM示意圖示意圖現(xiàn)在學習的是第二十四頁，共112頁功能梯度材料的應用功能梯度材料的應用現(xiàn)在學習的是第二十五頁，共112頁航天工業(yè)航天工業(yè) 航天飛機在

19、往返大氣層的過程中，機頭前端和機翼前沿服航天飛機在往返大氣層的過程中，機頭前端和機翼前沿服役溫度約役溫度約2000K，冷表面的溫度低于，冷表面的溫度低于1000K。 把直徑為把直徑為11.5 m的高純石英纖維加壓成型，的高純石英纖維加壓成型，1290燒燒成后再按要求切成外形不同、大小不等的成后再按要求切成外形不同、大小不等的“磚塊磚塊”，粘，粘貼到航天飛機蒙皮上。這種復合材料防熱系統(tǒng)的重復使貼到航天飛機蒙皮上。這種復合材料防熱系統(tǒng)的重復使用性、可靠性等存在很大問題。用性、可靠性等存在很大問題。 發(fā)現(xiàn)號航天飛機的陶瓷熱防護盔甲發(fā)現(xiàn)號航天飛機的陶瓷熱防護盔甲現(xiàn)在學習的是第二十六頁，共112頁 20

20、03年年2月月1日，日，“哥倫比亞哥倫比亞”號航天飛機爆炸，原因就是號航天飛機爆炸，原因就是這架航天飛機左翼在起飛時遭到從燃料箱上脫落的泡沫絕這架航天飛機左翼在起飛時遭到從燃料箱上脫落的泡沫絕緣材料撞擊，造成機體表面隔熱保護層出現(xiàn)了大面積松動緣材料撞擊，造成機體表面隔熱保護層出現(xiàn)了大面積松動和破損，形成可讓和破損，形成可讓“熱氣進入的空洞熱氣進入的空洞”，返航途中因超高，返航途中因超高溫空氣入侵而徹底解體。溫空氣入侵而徹底解體。起飛時燃料箱上的脫落物擊中機翼起飛時燃料箱上的脫落物擊中機翼飛機的左翼上有兩條清晰的裂紋飛機的左翼上有兩條清晰的裂紋 現(xiàn)在學習的是第二十七頁，共112頁 在兩種表面按照

21、基體在兩種表面按照基體/陶瓷比率設計具有梯度的金屬基陶瓷比率設計具有梯度的金屬基或碳基復合結(jié)構(gòu)可解決上述問題。或碳基復合結(jié)構(gòu)可解決上述問題。 設計梯度熱防護功能材料設計梯度熱防護功能材料現(xiàn)在學習的是第二十八頁，共112頁 90年代初，日本開發(fā)了為小動力火箭燃燒器和熱遮年代初，日本開發(fā)了為小動力火箭燃燒器和熱遮蔽材料用的梯度功能材料，目前已研制出能耐蔽材料用的梯度功能材料，目前已研制出能耐1700的的ZrO2/Ni梯度功能材料，用作馬赫數(shù)大于梯度功能材料，用作馬赫數(shù)大于20的的并可重復使用的航天飛機機身材料。并可重復使用的航天飛機機身材料。 空天飛機高速飛行時機身和機翼的溫度也高達上千空天飛機高

22、速飛行時機身和機翼的溫度也高達上千K，只能采用熱防護梯度材料解決熱應力問題。只能采用熱防護梯度材料解決熱應力問題。 梯度功能材料也可用于普通飛機的噴氣燃燒器。梯度功能材料也可用于普通飛機的噴氣燃燒器?？仗祜w機空天飛機火箭燃燒室火箭燃燒室現(xiàn)在學習的是第二十九頁，共112頁 在艦船甲板上可采用含熱障的、抗摩擦或抗沖擊的梯度功在艦船甲板上可采用含熱障的、抗摩擦或抗沖擊的梯度功能材料涂層，或設計連續(xù)增強纖維排列的逐級梯度，顯著能材料涂層，或設計連續(xù)增強纖維排列的逐級梯度，顯著提高它們的缺口阻力，抑制微觀裂紋擴張，大幅改善甲板提高它們的缺口阻力，抑制微觀裂紋擴張，大幅改善甲板的抗高應變速率變形和沖擊性能

23、，對艦船的防護及搭載飛的抗高應變速率變形和沖擊性能，對艦船的防護及搭載飛行器具有重要意義。行器具有重要意義。航空母艦甲板航空母艦甲板船舶工業(yè)船舶工業(yè)現(xiàn)在學習的是第三十頁，共112頁 為對柴油機或汽油機活塞頭進行熱保護，需在鋼基底上噴涂為對柴油機或汽油機活塞頭進行熱保護，需在鋼基底上噴涂厚度大于厚度大于2mm的的ZrO2涂層。如果直接在金屬上覆蓋陶瓷，涂層。如果直接在金屬上覆蓋陶瓷，在構(gòu)件投入使用前就會導致界面脫層。在構(gòu)件投入使用前就會導致界面脫層。 通過覆蓋一些陶瓷含量不斷增加的金屬通過覆蓋一些陶瓷含量不斷增加的金屬-陶瓷復合梯度涂層，陶瓷復合梯度涂層，可保證涂層力學完整性，保護活塞?？杀ＷC涂

24、層力學完整性，保護活塞。柴油機活塞頭柴油機活塞頭汽油機活塞頭汽油機活塞頭汽車工業(yè)汽車工業(yè)現(xiàn)在學習的是第三十一頁，共112頁能源工業(yè)能源工業(yè) 核反應堆內(nèi)壁溫度高達數(shù)千核反應堆內(nèi)壁溫度高達數(shù)千K，其內(nèi)壁材料采用單純，其內(nèi)壁材料采用單純雙層結(jié)構(gòu)，熱傳導不好，孔洞較多，熱應力下有剝離雙層結(jié)構(gòu)，熱傳導不好，孔洞較多，熱應力下有剝離傾向。傾向。 采用金屬采用金屬/陶瓷結(jié)合的梯度材料，能消除熱傳遞及熱膨脹陶瓷結(jié)合的梯度材料，能消除熱傳遞及熱膨脹引起的應力，解決界面問題，可替代目前不銹鋼引起的應力，解決界面問題，可替代目前不銹鋼/陶瓷復陶瓷復合材料。合材料。核反應堆核反應堆現(xiàn)在學習的是第三十二頁，共112頁

25、固體氧化物燃料電池堆的新型設計是采用金屬固體氧化物燃料電池堆的新型設計是采用金屬/ /陶瓷的陶瓷的多層梯度結(jié)構(gòu)，它們與金屬整體互連。多層梯度結(jié)構(gòu)，它們與金屬整體互連。 組分梯度性過渡可有效減小電池充放電對電極材料引起的組分梯度性過渡可有效減小電池充放電對電極材料引起的微觀應力，延長電池使用壽命，有效降低成本，簡化制造。微觀應力，延長電池使用壽命，有效降低成本，簡化制造。燃料電池燃料電池現(xiàn)在學習的是第三十三頁，共112頁光學器件工業(yè)光學器件工業(yè) 梯度功能材料推動一個新的光學梯度功能材料推動一個新的光學分支分支-梯度折射率光學的形成，在梯度折射率光學的形成，在光學器件中有大量應用。光學器件中有大量

26、應用。 梯度折射率透鏡體積小、焦距短、梯度折射率透鏡體積小、焦距短、消像差性好，組成的光學系統(tǒng)可消像差性好，組成的光學系統(tǒng)可大大減少非球面組件數(shù)，簡化光大大減少非球面組件數(shù)，簡化光學器件結(jié)構(gòu)。學器件結(jié)構(gòu)。 梯度折射率光纖可以自聚焦，提高耦梯度折射率光纖可以自聚焦，提高耦合效率。合效率。梯度折射透鏡梯度折射透鏡棒透鏡棒透鏡現(xiàn)在學習的是第三十四頁，共112頁 下表列出了梯度折射光學材料的一些應用例子。下表列出了梯度折射光學材料的一些應用例子。光學器件系統(tǒng)光學器件系統(tǒng)設計或應用的例子設計或應用的例子成像系統(tǒng)成像系統(tǒng)準直透鏡、施密特校正鏡、攝影透鏡、顯微鏡、望遠鏡準直透鏡、施密特校正鏡、攝影透鏡、顯微

27、鏡、望遠鏡復印機系統(tǒng)復印機系統(tǒng)棒透鏡系列棒透鏡系列內(nèi)窺鏡系統(tǒng)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)醫(yī)用內(nèi)窺鏡醫(yī)用內(nèi)窺鏡光通信系統(tǒng)光通信系統(tǒng)自聚焦光纖、連接器、分路器、光開關、光衰減器、自聚焦光纖、連接器、分路器、光開關、光衰減器、光波導器件、激光二極管光波導器件、激光二極管光盤系統(tǒng)光盤系統(tǒng)拾音透鏡、拾像透鏡拾音透鏡、拾像透鏡光計算機系統(tǒng)光計算機系統(tǒng)微型光學元件微型光學元件梯度折射率材料的應用梯度折射率材料的應用現(xiàn)在學習的是第三十五頁，共112頁生物醫(yī)學工業(yè)生物醫(yī)學工業(yè) 羥基磷灰石羥基磷灰石(HA)陶瓷和鈦或陶瓷和鈦或Ti-6Al-4V合金組成的梯廢功能材合金組成的梯廢功能材料可作為仿生人工關節(jié)和牙齒。料可作為仿生人工關節(jié)

28、和牙齒。 HA是生物相容性優(yōu)良的生物活是生物相容性優(yōu)良的生物活性陶瓷，鈦及其合金生物相容性陶瓷，鈦及其合金生物相容性也很好，強度高，性也很好，強度高， 人造牙的齒根外表采用耐磨人造牙的齒根外表采用耐磨性優(yōu)良的性優(yōu)良的HA陶瓷，內(nèi)部采用陶瓷，內(nèi)部采用可承受較大變形的鈦或可承受較大變形的鈦或Ti-6Al-4V合金。合金。梯度功能材料制成的梯度功能材料制成的人造牙人造牙現(xiàn)在學習的是第三十六頁，共112頁 HA含量從外表面到內(nèi)表面逐漸減少，形成含量從外表面到內(nèi)表面逐漸減少，形成HA-玻璃玻璃-鈦功能梯度復合材料。鈦功能梯度復合材料。 燒結(jié)后特別適于植入人體，在保證良好的生物相容性燒結(jié)后特別適于植入人體

29、，在保證良好的生物相容性的同時提供一定的支撐強度，還可以顯著提高牙齒的的同時提供一定的支撐強度，還可以顯著提高牙齒的缺口阻力，抑制微觀裂紋損傷。缺口阻力，抑制微觀裂紋損傷。HA-HA-玻璃玻璃- -鈦功能梯度復合材料截面示意圖鈦功能梯度復合材料截面示意圖現(xiàn)在學習的是第三十七頁，共112頁電子材料電子材料 PZT壓電陶瓷廣泛用于制造超聲波振子、陶瓷濾波壓電陶瓷廣泛用于制造超聲波振子、陶瓷濾波器等電子元件，但其在溫度穩(wěn)定性和失真振蕩方面器等電子元件，但其在溫度穩(wěn)定性和失真振蕩方面存在一定問題。存在一定問題。 通過調(diào)整材料組成，使其梯度化，就能使壓電系數(shù)通過調(diào)整材料組成，使其梯度化，就能使壓電系數(shù)和

30、溫度系數(shù)等得到最恰當?shù)姆峙?，提高壓電器件的和溫度系?shù)等得到最恰當?shù)姆峙洌岣邏弘娖骷男阅芎蛪勖?。性能和壽命。壓電陶瓷器件壓電陶瓷器件現(xiàn)在學習的是第三十八頁，共112頁1 1、能源危機與環(huán)境問題、能源危機與環(huán)境問題化石能源的有限性與人類需求的無限性石油、煤炭等主要化石能源的有限性與人類需求的無限性石油、煤炭等主要能源將在未來數(shù)十年至數(shù)百年內(nèi)枯竭?。萍既請螅茉磳⒃谖磥頂?shù)十年至數(shù)百年內(nèi)枯竭?。萍既請螅?0042004年年2 2月月2525日，第二版）日，第二版） 化石能源的使用正在給地球造成巨大的生態(tài)災難溫室效化石能源的使用正在給地球造成巨大的生態(tài)災難溫室效應、酸雨等嚴重威脅地球動植物的生存

31、！應、酸雨等嚴重威脅地球動植物的生存！人類的出路何在？新能源研究勢在必行！人類的出路何在？新能源研究勢在必行！現(xiàn)在學習的是第三十九頁，共112頁2 2、氫能的特點、氫能的特點n 氫是自然界中最普遍的元素，資源無窮無盡不存在枯竭問題n氫的燃燒值高，燃燒產(chǎn)物是水零排放，無污染 ，可循環(huán)利用n氫的燃燒能以高效和可控的方式進行n氫能的利用途徑多燃燒放熱或電化學發(fā)電n氫的儲運方式多氣體、液體、固體或化合物現(xiàn)在學習的是第四十頁，共112頁如果進一步如果進一步用太陽能以海水制氫用太陽能以海水制氫，則可，則可實現(xiàn)實現(xiàn)無公害能源系統(tǒng)無公害能源系統(tǒng)。此外，氫還可以作為此外，氫還可以作為，通過，通過利用過剩電力利用

32、過剩電力進行進行，實現(xiàn)能，實現(xiàn)能源貯存。源貯存。現(xiàn)在學習的是第四十一頁，共112頁固態(tài)儲氫的優(yōu)勢：固態(tài)儲氫的優(yōu)勢： 體積儲氫容量高體積儲氫容量高 無需高壓及隔熱容器無需高壓及隔熱容器 安全性好，無爆炸危險安全性好，無爆炸危險1) 可得到高純氫，提高氫的附加值可得到高純氫，提高氫的附加值現(xiàn)在學習的是第四十二頁，共112頁體積比較體積比較現(xiàn)在學習的是第四十三頁，共112頁在以氫作為在以氫作為能源媒體的能源媒體的氫能體系中，氫能體系中，是實際應用中的關鍵。是實際應用中的關鍵。貯氫材料就是作為貯氫材料就是作為而成為當前材料研究的一個熱點項目。而成為當前材料研究的一個熱點項目?，F(xiàn)在學習的是第四十四頁，共

33、112頁貯氫材料貯氫材料(Hydrogen storage materials)是是在通常條件下在通常條件下的的特種金屬材料特種金屬材料?，F(xiàn)在學習的是第四十五頁，共112頁貯氫材料的作用貯氫材料的作用相當于相當于。在室溫和常壓條件下在室溫和常壓條件下能迅速吸氫能迅速吸氫(H2)并反應生成并反應生成氫化物氫化物，使氫以，使氫以貯存起來，在需要的時候，適當貯存起來，在需要的時候，適當使這些貯存著的氫釋放出來以供使用。使這些貯存著的氫釋放出來以供使用。現(xiàn)在學習的是第四十六頁，共112頁貯氫材料中，貯氫材料中，極高，下表列極高，下表列出幾種金屬氫化物中出幾種金屬氫化物中及其他氫形及其他氫形態(tài)中態(tài)中。現(xiàn)

34、在學習的是第四十七頁，共112頁(1)相對氫氣瓶重量相對氫氣瓶重量從表中可知，金屬氫化物的從表中可知，金屬氫化物的與液態(tài)氫、固與液態(tài)氫、固態(tài)氫的相當，約是氫氣的態(tài)氫的相當，約是氫氣的1000倍。倍?，F(xiàn)在學習的是第四十八頁，共112頁另外，一般另外，一般中，中，所以，所以用金屬氫化物貯氫時用金屬氫化物貯氫時并不必用并不必用101.3MPa(1000atm)的的耐壓鋼瓶耐壓鋼瓶。現(xiàn)在學習的是第四十九頁，共112頁可見，利用可見，利用從從來來看看是極為有利的。是極為有利的。但但從從來看來看，仍比液態(tài)氫、，仍比液態(tài)氫、固態(tài)氫低很多，尚需克服很大困難，尤其體現(xiàn)固態(tài)氫低很多，尚需克服很大困難，尤其體現(xiàn)在對

35、汽車工業(yè)的應用上。在對汽車工業(yè)的應用上。現(xiàn)在學習的是第五十頁，共112頁當今當今給給帶來惡劣的影帶來惡劣的影響，因此汽車工業(yè)一直期望響，因此汽車工業(yè)一直期望的的燃料電池驅(qū)動的燃料電池驅(qū)動的環(huán)境友好型汽車來環(huán)境友好型汽車來替代。替代?，F(xiàn)在學習的是第五十一頁，共112頁對于對于的的燃料電池驅(qū)動燃料電池驅(qū)動汽車來說，汽車來說，不僅要求不僅要求貯氫系統(tǒng)的貯氫系統(tǒng)的，而且要求，而且要求氫所占氫所占貯氫系統(tǒng)貯氫系統(tǒng)的的(估算須達到估算須達到 (H) =6.5)，當前的，當前的貯氫技術還不能滿足此貯氫技術還不能滿足此要求。要求。因此，因此，是是貯氫材料研究貯氫材料研究長期長期探求的目標。探求的目標?，F(xiàn)在學習

36、的是第五十二頁，共112頁的的發(fā)現(xiàn)和應用研究發(fā)現(xiàn)和應用研究始于始于20世紀世紀60年代，年代，1960年發(fā)現(xiàn)鎂年發(fā)現(xiàn)鎂(Mg)能形成能形成MgH2，其其高達高達 (H)7.6，但，但反應速度慢反應速度慢?，F(xiàn)在學習的是第五十三頁，共112頁1964年，研制出年，研制出，其吸氫量為，其吸氫量為 (H)=3.6，能，能在室溫下在室溫下和和，250 時放氫壓力約時放氫壓力約0.1MPa，成為最早，成為最早具有應用價具有應用價值值的貯氫材料。的貯氫材料。現(xiàn)在學習的是第五十四頁，共112頁同年在研究同年在研究時發(fā)現(xiàn)了時發(fā)現(xiàn)了LaNi5具有優(yōu)異的吸氫特性具有優(yōu)異的吸氫特性;1974年又發(fā)現(xiàn)了年又發(fā)現(xiàn)了貯氫材

37、料。貯氫材料。LaNi5和和TiFe是目前是目前的貯氫材料。的貯氫材料?，F(xiàn)在學習的是第五十五頁，共112頁現(xiàn)在學習的是第五十六頁，共112頁先吸收少量氫，形成含氫固溶體（先吸收少量氫，形成含氫固溶體（相）。相）。其固溶度其固溶度HHM M與固溶體平衡氫壓的平方根成與固溶體平衡氫壓的平方根成正比：正比：第一步：第一步： MHHp212現(xiàn)在學習的是第五十七頁，共112頁固溶體進一步與氫反應，產(chǎn)生相變，形成氫化物相固溶體進一步與氫反應，產(chǎn)生相變，形成氫化物相（相）：相）：式中：式中：x x為固溶體中的氫平衡濃度，為固溶體中的氫平衡濃度，y y是合金氫化物中是合金氫化物中氫的濃度，一般氫的濃度，一般y

38、 yx x。第二步：第二步：再提高氫壓，金屬中的氫含量略有增加。再提高氫壓，金屬中的氫含量略有增加。第三步：第三步：現(xiàn)在學習的是第五十八頁，共112頁金屬與氫的反應是一個可逆過程。金屬與氫的反應是一個可逆過程。 正向反應吸氫、放熱，逆向反應釋氫、吸熱。正向反應吸氫、放熱，逆向反應釋氫、吸熱。 改變溫度和壓力條件可使反應按正向、逆向反復進行，改變溫度和壓力條件可使反應按正向、逆向反復進行，實現(xiàn)材料的稀釋氫功能。實現(xiàn)材料的稀釋氫功能。氫在金屬中的吸收和釋放，氫在金屬中的吸收和釋放，取決于金屬和氫的相平衡關取決于金屬和氫的相平衡關系系，影響相平衡的因素為，影響相平衡的因素為溫度、壓力和組成溫度、壓力

39、和組成。（也就是。（也就是金屬吸氫生成金屬氫化物還是金屬氫化物分解釋放氫，金屬吸氫生成金屬氫化物還是金屬氫化物分解釋放氫，受溫度、壓力和合金成分的控制）受溫度、壓力和合金成分的控制）現(xiàn)在學習的是第五十九頁，共112頁 易活化易活化，氫的，氫的吸儲量大吸儲量大； 用于用于時時生成熱盡量小生成熱盡量小，而用于，而用于時時生生成熱盡量大成熱盡量大； 在一個在一個很寬的組成范圍內(nèi)很寬的組成范圍內(nèi)，應具有，應具有(室溫分解壓室溫分解壓23atm)；現(xiàn)在學習的是第六十頁，共112頁 氫吸收和分解過程中的氫吸收和分解過程中的(滯后滯后)?。恍。?氫的氫的俘獲和釋放速度快俘獲和釋放速度快； 金屬氫化物的金屬氫

40、化物的有效熱導率大有效熱導率大；現(xiàn)在學習的是第六十一頁，共112頁 在反復吸、放氫的循環(huán)過程中，在反復吸、放氫的循環(huán)過程中，； 對不純物如氧、氮、對不純物如氧、氮、CO、CO2、水分等的水分等的； 儲氫材料儲氫材料。 現(xiàn)在學習的是第六十二頁，共112頁制造儲氫材料時，制造儲氫材料時，及及等會等會影響氫化反應影響氫化反應，采用，采用或或?，F(xiàn)在學習的是第六十三頁，共112頁 耐久性是指耐久性是指。向儲氫材料供給新的氫氣時帶入的。向儲氫材料供給新的氫氣時帶入的稱為稱為“”。 在吸儲和釋放氫的過程中，在吸儲和釋放氫的過程中，儲氫儲氫材料反復膨脹和收縮材料反復膨脹和收縮，從而導致，從而導致現(xiàn)現(xiàn)象。象?，F(xiàn)

41、在學習的是第六十四頁，共112頁 儲氫材料的導熱性儲氫材料的導熱性 在反復吸儲和釋放在反復吸儲和釋放氫的過程中，形成氫的過程中，形成，氫氫的可逆反應的熱效應的可逆反應的熱效應要求將其及時導出。要求將其及時導出。 滯后現(xiàn)象和坪域滯后現(xiàn)象和坪域 用于用于的儲氫材料，的儲氫材料，滯后現(xiàn)象應小滯后現(xiàn)象應小，坪域宜寬坪域宜寬。 安全性安全性現(xiàn)在學習的是第六十五頁，共112頁現(xiàn)在學習的是第六十六頁，共112頁鎂在地殼中藏量豐富。鎂在地殼中藏量豐富。MgH2是是可可供工業(yè)利用的供工業(yè)利用的二元化合物二元化合物，而且具，而且具有有。MgH2缺點：缺點：釋放溫度高釋放溫度高且且速度慢速度慢，抗腐蝕抗腐蝕能力差能

42、力差?，F(xiàn)在學習的是第六十七頁，共112頁新開發(fā)的新開發(fā)的Mg2Ni1-xMx (M = V，Cr，Mn，F(xiàn)e， Co) 和和Mg2-xMxNi (Al， Ca) 比比MgH2的性能好。的性能好?，F(xiàn)在學習的是第六十八頁，共112頁的的潛在應用潛在應用在于可在于可，工業(yè)廢熱提供氫化物工業(yè)廢熱提供氫化物分解所需的熱量分解所需的熱量。現(xiàn)在學習的是第六十九頁，共112頁人們很早就發(fā)現(xiàn)，人們很早就發(fā)現(xiàn)，與與反應生成反應生成REH2，這種氫化物，這種氫化物加熱到加熱到1000以上以上才會分解。才會分解。而在而在中加入某些第二種金屬形成中加入某些第二種金屬形成后，后，在較低溫度下在較低溫度下也可也可，通常將這

43、種合，通常將這種合金稱為金稱為?，F(xiàn)在學習的是第七十頁，共112頁在已開發(fā)的一系列在已開發(fā)的一系列中，中，性能最佳性能最佳，應用也最為廣泛應用也最為廣泛。已擴大到已擴大到能源能源、化工化工、電子電子、宇航宇航、軍事軍事及及民用民用各個方面。各個方面?，F(xiàn)在學習的是第七十一頁，共112頁例如，用于例如，用于和和的的可以將工廠的廢熱等可以將工廠的廢熱等低質(zhì)熱能回收低質(zhì)熱能回收、升溫升溫，從而開辟出了人類，從而開辟出了人類有效利用各種能源有效利用各種能源的新途徑。的新途徑?，F(xiàn)在學習的是第七十二頁，共112頁利用利用釋放氫氣時釋放氫氣時，可以用作可以用作熱驅(qū)動的動力熱驅(qū)動的動力；采用采用可以實現(xiàn)可以實現(xiàn)體

44、積小體積小、重量重量輕輕、輸出功率大輸出功率大，可用于，可用于和和。 現(xiàn)在學習的是第七十三頁，共112頁典型的貯氫合金典型的貯氫合金是是1969年荷蘭菲年荷蘭菲利浦公司發(fā)現(xiàn)的，從而引發(fā)了人們對利浦公司發(fā)現(xiàn)的，從而引發(fā)了人們對的研究。的研究。 現(xiàn)在學習的是第七十四頁，共112頁以以為代表的為代表的稀土儲氫合金稀土儲氫合金被認為是被認為是所有儲氫合金中應用性能最好的一類所有儲氫合金中應用性能最好的一類。 ：初期氫化容易，反應速度快，吸：初期氫化容易，反應速度快，吸-放氫性能優(yōu)良。放氫性能優(yōu)良。20時氫分解壓僅幾個大氣時氫分解壓僅幾個大氣壓。壓。：鑭價格高，循環(huán)退化嚴重，易粉化。：鑭價格高，循環(huán)退化

45、嚴重，易粉化?，F(xiàn)在學習的是第七十五頁，共112頁采用采用(La，Ce， Sm)Mm可有可有效降低成本，但效降低成本，但，給，給使用帶來困難。使用帶來困難。采用采用M(Al，Cu，F(xiàn)e，Mn, Ga，In，Sn，B，Pt，Pd，Co，Cr，Ag，Ir) 是改善是改善LaNi5和和MmNi5儲氫性能的重要方法。儲氫性能的重要方法。 現(xiàn)在學習的是第七十六頁，共112頁Ti-Ni：TiNi，Ti2Ni，TiNi-Ti2Ni，Ti1-yZryNix，TiNi-Zr7Ni10，TiNiMmTi-Fe： 價廉價廉，儲氫量大儲氫量大，室溫氫分解壓，室溫氫分解壓只有幾個大氣壓，很合乎使用要求。但是只有幾個大氣壓

46、，很合乎使用要求。但是活化活化困難困難，易中毒易中毒?，F(xiàn)在學習的是第七十七頁，共112頁Ti-Mn：粉化嚴重粉化嚴重，中毒再生性差中毒再生性差。添加少。添加少量其它元素量其它元素(Zr, Co, Cr, V)可進一步改善其性能?？蛇M一步改善其性能。其中，其中，TiMn1.5Si0.1，Ti0.9Zr0.2Mn1.40Cr0.4 具具有很好的儲氫性能。有很好的儲氫性能。另外，另外，也是發(fā)展的方向。也是發(fā)展的方向。 現(xiàn)在學習的是第七十八頁，共112頁具有具有吸氫量高吸氫量高，反應速度快反應速度快，易活易活化化，無滯后效應無滯后效應等優(yōu)點。等優(yōu)點。但是，但是，氫化物生成熱大氫化物生成熱大，吸放氫平臺

47、壓力低吸放氫平臺壓力低，價貴價貴，限制了它的應用。，限制了它的應用。 ZrV2，ZrCr2，ZrMn2 儲氫量比儲氫量比型合型合金大，平衡分解壓低。金大，平衡分解壓低。現(xiàn)在學習的是第七十九頁，共112頁Zr(Mn，Ti，F(xiàn)e)2和和Zr (Mn，Co，Al)2合金適合金適合于作合于作。 Ti17Zr16Ni39V22Cr7 已成功用于已成功用于，有，有寬廣的元素替代容限寬廣的元素替代容限，設計不同的合金成分用來滿，設計不同的合金成分用來滿足足高容量高容量，高放電率高放電率，長壽命長壽命，低成本低成本不同的要求。不同的要求。現(xiàn)在學習的是第八十頁，共112頁 19981998年年, , 國際能源機

48、構(gòu)國際能源機構(gòu) (IEA)(IEA)確定了未來新型儲氫確定了未來新型儲氫材料的標準，其儲氫容量應大于材料的標準，其儲氫容量應大于5wt%5wt%，并且能在溫和，并且能在溫和的條件下吸放氫。的條件下吸放氫。 根據(jù)這一標準根據(jù)這一標準, , 目前的儲氫合金大多尚不能滿足這一性目前的儲氫合金大多尚不能滿足這一性能要求。能要求。 因此世界各國的科學家除對現(xiàn)有金屬基儲氫材料進行因此世界各國的科學家除對現(xiàn)有金屬基儲氫材料進行改良外改良外, , 也一直在致力于尋找新的固態(tài)儲氫方式也一直在致力于尋找新的固態(tài)儲氫方式. .（五）其他的貯氫材料（五）其他的貯氫材料現(xiàn)在學習的是第八十一頁，共112頁1)1)碳納米管

49、碳納米管(Carbon Nanotubules)(Carbon Nanotubules) 碳納米管是一種具有很大表面積的碳材。碳納米管是一種具有很大表面積的碳材。 當氫到達材料表面時，一方面被吸附在材料表面上；當氫到達材料表面時，一方面被吸附在材料表面上；另一方面在毛細力的作用下另一方面在毛細力的作用下, , 被壓縮到微孔中被壓縮到微孔中, , 由氣由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。實驗結(jié)果表實驗結(jié)果表明，在明，在82K82K和和0.07MPa0.07MPa的氫壓的氫壓下，儲氫量可達下，儲氫量可達8.4wt.%8.4wt.%。研究人員正致力改善這種材研究人員正致力改善這種材料在室溫附近的儲氫性能。料

50、在室溫附近的儲氫性能。 現(xiàn)在學習的是第八十二頁，共112頁2)2)石墨納米纖維石墨納米纖維 典型尺寸為典型尺寸為5 5100m100m，直徑為，直徑為5 5100nm100nm。其儲氫密度。其儲氫密度可達可達75wt.%75wt.%，即，即1 1克石墨納米纖維可儲氫克石墨納米纖維可儲氫3 3克。克。 目前這種材料的研究還處在實驗室階段，尚有不足之處。目前這種材料的研究還處在實驗室階段，尚有不足之處。 石墨納米纖維及其吸氫過程石墨納米纖維及其吸氫過程現(xiàn)在學習的是第八十三頁，共112頁3)3)碳凝膠碳凝膠(Carbon Aerogels)(Carbon Aerogels)碳凝膠是一種類似于泡沫塑料

51、的物質(zhì)。碳凝膠是一種類似于泡沫塑料的物質(zhì)。這種材料的特點是：具有超細孔，大表面積，并且有一個固態(tài)的基體。這種材料的特點是：具有超細孔，大表面積，并且有一個固態(tài)的基體。通常它是由間苯二酚和甲醛溶液經(jīng)過縮聚作用后，在通常它是由間苯二酚和甲醛溶液經(jīng)過縮聚作用后，在10501050的高溫和的高溫和惰性氣氛中進行超惰性氣氛中進行超臨界分離和熱解而得到的。這種材料具臨界分離和熱解而得到的。這種材料具有納米晶體結(jié)構(gòu)，其微孔尺寸小于有納米晶體結(jié)構(gòu)，其微孔尺寸小于 2nm2nm。最近試驗結(jié)果表明最近試驗結(jié)果表明, , 在在8.3MPa8.3MPa的高壓下的高壓下, ,其儲氫量可達其儲氫量可達3.7wt.%3.7

52、wt.%。作為載體的碳凝膠作為載體的碳凝膠現(xiàn)在學習的是第八十四頁，共112頁4 4）玻璃微球）玻璃微球 這種材料的尺寸在這種材料的尺寸在25500m25500m之間之間, , 球壁厚度僅球壁厚度僅1m, 1m, 在在200200400400范圍范圍內(nèi)，材料的穿透性增大，使得氫氣可內(nèi)，材料的穿透性增大，使得氫氣可在一定壓力的作用下浸入到玻璃體中。在一定壓力的作用下浸入到玻璃體中。當溫度降至室溫附近時，當溫度降至室溫附近時，玻璃體的穿透性消失，隨后隨溫度的升高便可釋放出玻璃體的穿透性消失，隨后隨溫度的升高便可釋放出氫氣。研究發(fā)現(xiàn)，這種材料在氫氣。研究發(fā)現(xiàn)，這種材料在62MPa62MPa氫壓條件下，

53、儲氫氫壓條件下，儲氫可達可達10wt.%10wt.%，經(jīng)檢測，經(jīng)檢測95%95%的微球中都含有氫，而且在的微球中都含有氫，而且在370370時，時，1515分鐘內(nèi)可完成整個吸氫或放氫過程。分鐘內(nèi)可完成整個吸氫或放氫過程。玻璃微球的玻璃微球的SEM形貌形貌現(xiàn)在學習的是第八十五頁，共112頁氫與金屬間化合物氫與金屬間化合物在生成在生成和和的過程中，可以產(chǎn)生以下功能：的過程中，可以產(chǎn)生以下功能：(1)有熱的吸收和釋放現(xiàn)象，氫可作為一種有熱的吸收和釋放現(xiàn)象，氫可作為一種加以利用；加以利用；(2)熱的釋放與吸收也可作為一種熱的釋放與吸收也可作為一種加加以利用；以利用；現(xiàn)在學習的是第八十六頁，共112頁(

54、3)在一在一密封容器中密封容器中，金屬氫化物所釋放出，金屬氫化物所釋放出有一定關系，利用這種壓力可做有一定關系，利用這種壓力可做；(4)金屬氫化物在吸收氫過程中還伴隨著金屬氫化物在吸收氫過程中還伴隨著，可直接產(chǎn)生電能，這就，可直接產(chǎn)生電能，這就是是。 現(xiàn)在學習的是第八十七頁，共112頁充分利用這充分利用這、四大功能，四大功能，可以可以開發(fā)新產(chǎn)品開發(fā)新產(chǎn)品；同時，吸、放氫多次后，同時，吸、放氫多次后，表面性能表面性能非?；顫姡米鞣浅；顫?，用作很很有潛力，這種表面效應功能也很有開發(fā)前途。有潛力，這種表面效應功能也很有開發(fā)前途?，F(xiàn)在學習的是第八十八頁，共112頁金屬氫化物貯氫材料的應用領域很多，金

55、屬氫化物貯氫材料的應用領域很多，而且還在不斷發(fā)展之中，下面介紹而且還在不斷發(fā)展之中，下面介紹的幾個主要方面。的幾個主要方面?，F(xiàn)在學習的是第八十九頁，共112頁用高貯氫量的貯氫材料以及高強鋁合金貯罐，用高貯氫量的貯氫材料以及高強鋁合金貯罐，從工藝上降低成本，減輕重量，這種高容量貯氫從工藝上降低成本，減輕重量，這種高容量貯氫器可在氫能汽車、氫電動車、氫回收、氫凈化、器可在氫能汽車、氫電動車、氫回收、氫凈化、氫運輸?shù)阮I域得到廣泛的應用。氫運輸?shù)阮I域得到廣泛的應用。現(xiàn)在學習的是第九十頁，共112頁利用貯氫材料吸收氫的特性，可從氯堿、合利用貯氫材料吸收氫的特性，可從氯堿、合成氨的工業(yè)廢氣中回收氫；可方便

56、而廉價地獲取成氨的工業(yè)廢氣中回收氫；可方便而廉價地獲取超高純超高純H2(99.9999)，實現(xiàn)氫的凈化；還可，實現(xiàn)氫的凈化；還可將難與氫分離的氣體，如氦經(jīng)濟地分離出來，將難與氫分離的氣體，如氦經(jīng)濟地分離出來，無須慣用的深冷方法而實現(xiàn)氫的分離；無須慣用的深冷方法而實現(xiàn)氫的分離；現(xiàn)在學習的是第九十一頁，共112頁可用于吸收核反應堆的重水慢化器及冷卻器可用于吸收核反應堆的重水慢化器及冷卻器中產(chǎn)生的氫、氖、氚等氫同位素，以避免核反應中產(chǎn)生的氫、氖、氚等氫同位素，以避免核反應器材料的氫脆和防止環(huán)境污染，對吸收的氫同位器材料的氫脆和防止環(huán)境污染，對吸收的氫同位索還可以利用貯氫材料的氫化物與氘化物平衡壓索還

57、可以利用貯氫材料的氫化物與氘化物平衡壓力的差異、經(jīng)濟有效地實現(xiàn)氫氘分離，即氫的同力的差異、經(jīng)濟有效地實現(xiàn)氫氘分離，即氫的同位素分離。位素分離?，F(xiàn)在學習的是第九十二頁，共112頁利用氫化物的平衡壓力隨溫度指數(shù)變化的規(guī)利用氫化物的平衡壓力隨溫度指數(shù)變化的規(guī)律，室溫下吸氫，然后提高溫度以使氫壓大幅度律，室溫下吸氫，然后提高溫度以使氫壓大幅度提高，同時使氫凈化。這樣不用機械壓縮即可制提高，同時使氫凈化。這樣不用機械壓縮即可制高壓氫，所用設備簡單，無運轉(zhuǎn)部件，無噪聲，高壓氫，所用設備簡單，無運轉(zhuǎn)部件，無噪聲，用于此目的貯氫合金稱為靜態(tài)壓縮機。用于此目的貯氫合金稱為靜態(tài)壓縮機?，F(xiàn)在學習的是第九十三頁，共1

58、12頁利用貯氫材料的熱效應和平臺壓力的溫度利用貯氫材料的熱效應和平臺壓力的溫度效應，只需用低品位熱源如工業(yè)廢熱、太陽能效應，只需用低品位熱源如工業(yè)廢熱、太陽能作能源，即可進行供熱、發(fā)電、空調(diào)和制冷。作能源，即可進行供熱、發(fā)電、空調(diào)和制冷。過去一股為過去一股為2段式熱泵，段式熱泵，1次升溫，現(xiàn)發(fā)展成次升溫，現(xiàn)發(fā)展成3段段式熱泵，式熱泵，2次升溫，可使次升溫，可使6590廢熱水升溫至廢熱水升溫至130 或更高，可直接用于產(chǎn)生蒸氣再發(fā)電，或更高，可直接用于產(chǎn)生蒸氣再發(fā)電，并可充分利用環(huán)境熱，制成新型空調(diào)器和冰箱，并可充分利用環(huán)境熱，制成新型空調(diào)器和冰箱，可節(jié)能可節(jié)能80。現(xiàn)在學習的是第九十四頁，共1

59、12頁金屬氫化物熱泵的推廣與金屬氫化物成本和金屬氫化物熱泵的推廣與金屬氫化物成本和熱交換器的結(jié)構(gòu)密切相關。日本最近提出的一種熱交換器的結(jié)構(gòu)密切相關。日本最近提出的一種機械壓縮機與金屬氮化物聯(lián)動式熱泵，它只用一機械壓縮機與金屬氮化物聯(lián)動式熱泵，它只用一種廉價的金屬氫化物種廉價的金屬氫化物(如如TiFe等等)與一臺無油壓縮機與一臺無油壓縮機驅(qū)動氫的吸入，從而簡化設計結(jié)構(gòu)，降低成本。驅(qū)動氫的吸入，從而簡化設計結(jié)構(gòu)，降低成本?，F(xiàn)在學習的是第九十五頁，共112頁貯氫材料可用作加氫和脫氫反應的催化貯氫材料可用作加氫和脫氫反應的催化劑，如劑，如LaNi5、TiFe用作常溫常壓合成氨催用作常溫常壓合成氨催化劑

60、、電解水或燃料電池上的催化劑。它可化劑、電解水或燃料電池上的催化劑。它可降低電解水時的能耗，提高燃料電池的效率。降低電解水時的能耗，提高燃料電池的效率?，F(xiàn)在學習的是第九十六頁，共112頁22)(21OHNiHNiOH放電放電充電充電出于鎘有毒，鎳鎘高容量可再充式電池因廢電池出于鎘有毒，鎳鎘高容量可再充式電池因廢電池處理復雜已處于被淘汰的階段。因此金屬氫化物鎳氫處理復雜已處于被淘汰的階段。因此金屬氫化物鎳氫電池發(fā)展迅速，基本化學過程是：電池發(fā)展迅速，基本化學過程是：現(xiàn)在學習的是第九十七頁，共112頁如以貯氫材料作電極材料，則放電時從貯如以貯氫材料作電極材料，則放電時從貯氫材科中放出氫，充電時則反