材料循環(huán)再生.

1、第十二章第十二章 廢棄材料的循環(huán)再生廢棄材料的循環(huán)再生深圳大學材料學院 2 人類圈與材料再生循環(huán)人類圈與材料再生循環(huán) 塑料的再生循環(huán)技術塑料的再生循環(huán)技術 有色金屬的再生循環(huán)技術有色金屬的再生循環(huán)技術 簡單合金簡單合金 復合材料的設計復合材料的設計 建筑材料的再生循環(huán)建筑材料的再生循環(huán)深圳大學材料學院 312.112.1 人類圈與材料再生循環(huán)人類圈與材料再生循環(huán)深圳大學材料學院 4在人類圈中建立符合自然規(guī)律的物質循環(huán)系統的方針應遵在人類圈中建立符合自然規(guī)律的物質循環(huán)系統的方針應遵循如下兩條原則：循如下兩條原則： (1)(1)盡可能使用在自然界中可循環(huán)的材料盡可能使用在自然界中可循環(huán)的材料，并將

2、自然并將自然的循環(huán)應用到其廢棄和生產過程中的循環(huán)應用到其廢棄和生產過程中為此，需要熟知自然為此，需要熟知自然循環(huán)系統的性質，并且根據具體情況以自然循環(huán)為模型來循環(huán)系統的性質，并且根據具體情況以自然循環(huán)為模型來設計人類圈的物質循環(huán)設計人類圈的物質循環(huán) (2)(2)盡可能少地使用在自然界中不可循環(huán)的材料盡可能少地使用在自然界中不可循環(huán)的材料對對那些非用不可的材料，應事先設計一個再生循環(huán)系統，那些非用不可的材料，應事先設計一個再生循環(huán)系統，在在材料的廢棄和再生的過程中，嚴格控制數量，并使其處于材料的廢棄和再生的過程中，嚴格控制數量，并使其處于不活潑狀態(tài)不活潑狀態(tài)深圳大學材料學院 5 廢棄物的回收利用

3、是一個嚴峻的現實問題就目前的廢棄物的回收利用是一個嚴峻的現實問題就目前的情況來看，兩種方法頗引人關注：情況來看，兩種方法頗引人關注：一是資源的再生利用，一是資源的再生利用，二是直接回收、處理廢棄物。二是直接回收、處理廢棄物。環(huán)境材料所追求的就是材料及相關資源的循環(huán)再生利用環(huán)境材料所追求的就是材料及相關資源的循環(huán)再生利用。深圳大學材料學院 6深圳大學材料學院 7上圖示出了日本日立公司廢物回收的主要方法上圖示出了日本日立公司廢物回收的主要方法 該公司分該公司分四種類型回收利用廢棄物例如，將廢棄物四種類型回收利用廢棄物例如，將廢棄物( (如廢汽車、如廢汽車、廢彩電等廢彩電等) )回收粉碎后，回收粉碎

4、后，n 對其中的金屬直接分選再生利用；對其中的金屬直接分選再生利用；n 對于塑料，采用熱分解或催化反應等方法，生成供對于塑料，采用熱分解或催化反應等方法，生成供發(fā)電或其他動力用燃料；發(fā)電或其他動力用燃料；n 對造成臭氧層破壞和大氣污染的氟里昂，則采用催對造成臭氧層破壞和大氣污染的氟里昂，則采用催化方法使之分解；化方法使之分解；n 對其他垃圾，采用電磁輻射加熱，使之熔融、固化。對其他垃圾，采用電磁輻射加熱，使之熔融、固化。 深圳大學材料學院 811.211.2 塑料的再生循環(huán)技術塑料的再生循環(huán)技術深圳大學材料學院 9如果將分選、清洗方法等處理技術除外，塑料再生技術大致如果將分選、清洗方法等處理技

5、術除外，塑料再生技術大致可以分為兩類可以分為兩類: :一是回收使用過的塑料再作為原材料應用一是回收使用過的塑料再作為原材料應用( (稱為稱為材料再生循環(huán)材料再生循環(huán)) )二是分解成塑料的初始原料即單體，重新合成新的塑料二是分解成塑料的初始原料即單體，重新合成新的塑料( (稱為稱為化學再生循環(huán)化學再生循環(huán)) )深圳大學材料學院 10 材料再生循環(huán)材料再生循環(huán): : 材料再生循環(huán)的基本方法是將石油等原料所材料再生循環(huán)的基本方法是將石油等原料所合成的塑料在其功能喪失以前，多次進行使用。合成的塑料在其功能喪失以前，多次進行使用。 在實際的再生循環(huán)過程中，在實際的再生循環(huán)過程中，由于雜質的混入、加工過程

6、的由于雜質的混入、加工過程的變質等原因，不可避免地帶來某些性能的劣化變質等原因，不可避免地帶來某些性能的劣化；因此由石油原；因此由石油原料合成的新塑料主要應用于性能要求特別嚴格的制品，而將回料合成的新塑料主要應用于性能要求特別嚴格的制品，而將回收材料作為第二次用途的原料時，一般用于特性要求較不嚴格收材料作為第二次用途的原料時，一般用于特性要求較不嚴格的制品；再次回收的材料作為第三次用途的原料時，則用于特的制品；再次回收的材料作為第三次用途的原料時，則用于特性更不嚴格的制品。性更不嚴格的制品。 例如，新合成的聚乙烯塑料第一次用于電線等電氣制品或例如，新合成的聚乙烯塑料第一次用于電線等電氣制品或充

7、氣薄膜，第二次用于保護管或型材，第三次則用于模板或內充氣薄膜，第二次用于保護管或型材，第三次則用于模板或內裝飾材料等。裝飾材料等。深圳大學材料學院 11例如，新合成的聚乙烯塑料第一次用于電線等電氣制品或充氣例如，新合成的聚乙烯塑料第一次用于電線等電氣制品或充氣薄膜，第二次用于保護管或型材，第三次則用于模板或內裝飾薄膜，第二次用于保護管或型材，第三次則用于模板或內裝飾材料等。材料等。 而目前很多場合實際使用的都是新塑料。這就造成了不必而目前很多場合實際使用的都是新塑料。這就造成了不必要的環(huán)境代價要的環(huán)境代價 深圳大學材料學院 12 進入市場的制品，回收之后作為原料的一部分摻合進去，進入市場的制品

8、，回收之后作為原料的一部分摻合進去，已有被再利用的實際事例已有被再利用的實際事例 實際制品用單一成分生產的比較少，多數制品為求商實際制品用單一成分生產的比較少，多數制品為求商品化外觀，表面要涂層為了獲得高性能又要制成疊層材品化外觀，表面要涂層為了獲得高性能又要制成疊層材料，又有涂層又有疊層的組合情況則更為普遍。料，又有涂層又有疊層的組合情況則更為普遍。 作為再生作為再生材料利用時，材料利用時，由于涂料和黏合劑起異物由于涂料和黏合劑起異物( (雜質雜質) )的作用的作用，所，所以性能比新合成材料的要低，這常常就是限制再次用于同以性能比新合成材料的要低，這常常就是限制再次用于同一用途的原因一用途的

9、原因 深圳大學材料學院 13化學再生循環(huán)化學再生循環(huán) 將回收材料通過水解或解聚等化學反將回收材料通過水解或解聚等化學反應，分解成原始材料的單體及低聚物或者它們的母體，應，分解成原始材料的單體及低聚物或者它們的母體，然后回收并重新合成原始的初級塑料，或者還原到石然后回收并重新合成原始的初級塑料，或者還原到石油狀態(tài)以便再生利用。油狀態(tài)以便再生利用。 例如，在材料再生循環(huán)中，對已多次利用了的塑例如，在材料再生循環(huán)中，對已多次利用了的塑料，因其功能下降而不能再進行或者很難進行材料再料，因其功能下降而不能再進行或者很難進行材料再生循環(huán)的產品，則適合于采用化學再生循環(huán)處理生循環(huán)的產品，則適合于采用化學再生

10、循環(huán)處理 例如： 德國塑料包裝材料廢棄物再生利用協會將家庭排出的各種塑料包裝材料的混合物放在煤的分餾裝置中熱分解，最終作為石油回收處理，并得到制造塑料的原料深圳大學材料學院 14 可以考慮（研究）在塑料的原料當中預先混入特定的催可以考慮（研究）在塑料的原料當中預先混入特定的催化劑，這種化劑，這種催化劑在產品使用時并不起什么作用，但在回催化劑在產品使用時并不起什么作用，但在回收后進行化學再生循環(huán)加熱等處理時產生作用，收后進行化學再生循環(huán)加熱等處理時產生作用，能有效地能有效地回收有用的物質回收有用的物質( (單體、氣體、油單體、氣體、油) )這類加入了用于再生這類加入了用于再生循環(huán)的催化劑的材料也

11、屬于環(huán)境材料之列。循環(huán)的催化劑的材料也屬于環(huán)境材料之列。 塑料再生技術還應包括保護環(huán)境的科學技術。塑料再生技術還應包括保護環(huán)境的科學技術。 當將當將塑料進行化學再生循環(huán)時，塑料進行化學再生循環(huán)時，要防止可能對生物及地球環(huán)要防止可能對生物及地球環(huán)境產生不利影響的副產品排入大氣、水等造成環(huán)境污染境產生不利影響的副產品排入大氣、水等造成環(huán)境污染，或者要或者要將其變換為無害物質或有用物質將其變換為無害物質或有用物質深圳大學材料學院 1511.311.3 有色金屬的再生循環(huán)技術有色金屬的再生循環(huán)技術n定義：狹義的有色金屬又稱定義：狹義的有色金屬又稱非鐵金屬，是非鐵金屬，是鐵鐵、錳錳、鉻鉻以外的所有以外的

12、所有金屬金屬的統稱的統稱。n廣義的有色金屬還包括有色合金。有色合金是以一種廣義的有色金屬還包括有色合金。有色合金是以一種有色金屬為基體（通常大于有色金屬為基體（通常大于50%50%），加入一種或幾種其），加入一種或幾種其他元素而構成的合金。他元素而構成的合金。 n有色金屬可分為四類：有色金屬可分為四類： 1. 1. 重金屬：一般密度在重金屬：一般密度在4.5g/cm4.5g/cm3 3以上，如銅、鉛、以上，如銅、鉛、鋅等；鋅等； 2. 2. 輕金屬：密度?。ㄝp金屬：密度?。?.530.534.5g/cm4.5g/cm3 3），化學性質），化學性質活潑，如鋁、鎂等活潑，如鋁、鎂等. . 3. 3

13、. 貴金屬：地殼中含量少，提取困難，價格較高，貴金屬：地殼中含量少，提取困難，價格較高，密度大，化學性質穩(wěn)定，如金、銀、鉑等；密度大，化學性質穩(wěn)定，如金、銀、鉑等； 4. 4. 稀有金屬：如鎢、鉬、鍺、鋰、鑭、鈾等。稀有金屬：如鎢、鉬、鍺、鋰、鑭、鈾等。 深圳大學材料學院 16 有色金屬作為家用電器和計算機使用的功能材料，或有色金屬作為家用電器和計算機使用的功能材料，或作為汽車、建材等結構材料，或作為日常生活用品材料作為汽車、建材等結構材料，或作為日常生活用品材料( (如飲料罐如飲料罐) )而被大量應用。而被大量應用。 介紹幾種典型的有色金屬材料的再生循環(huán)技術的現狀及介紹幾種典型的有色金屬材料

14、的再生循環(huán)技術的現狀及今后的發(fā)展。今后的發(fā)展。深圳大學材料學院 17鋁再生技術鋁再生技術 鋁作為罐裝飲料的包裝材料應用很廣，這些廢鋁鋁作為罐裝飲料的包裝材料應用很廣，這些廢鋁罐回收后首先對其進行熱振動分選罐回收后首先對其進行熱振動分選廢鋁廢鋁過篩過篩磁選除鐵磁選除鐵高溫熔化高溫熔化攪拌打渣攪拌打渣合金化處理合金化處理除氣精煉除氣精煉澆注澆注鋁合金錠（再生鋁合金）鋁合金錠（再生鋁合金） 該工藝流程的能耗為該工藝流程的能耗為200kg200kg焦炭焦炭/t/t鋁，比用原鋁為原料生產鑄鋁，比用原鋁為原料生產鑄造鋁的能耗大為降低，金屬回收率在造鋁的能耗大為降低，金屬回收率在88%88%以上以上 鋁錠（

15、再生鋁）鋁錠（再生鋁）深圳大學材料學院 18 銅再生技術銅再生技術廢銅再生按其來源有兩類：廢銅再生按其來源有兩類：一類是一類是新廢銅，或新廢雜銅新廢銅，或新廢雜銅，它是銅工業(yè)生產過程中產生，它是銅工業(yè)生產過程中產生的廢料。另一類是的廢料。另一類是舊廢銅，或叫舊廢雜銅舊廢銅，或叫舊廢雜銅，它是使用后被廢棄，它是使用后被廢棄的物品，如從舊建筑物及運輸系統拋棄或拆卸的。的物品，如從舊建筑物及運輸系統拋棄或拆卸的。 新廢銅新廢銅舊廢銅舊廢銅深圳大學材料學院 19n 銅和銅基材料，不論處于裸露狀態(tài)，還是被包在最終產銅和銅基材料，不論處于裸露狀態(tài)，還是被包在最終產品里，在產品壽命周期的各個階段都可回收再生

16、。品里，在產品壽命周期的各個階段都可回收再生。 n 直接應用廢雜銅具有直接應用廢雜銅具有簡化工藝、設備簡單、回收率高、簡化工藝、設備簡單、回收率高、能耗少、成本低、污染輕能耗少、成本低、污染輕等優(yōu)點，其等優(yōu)點，其前提是嚴格的分類堆前提是嚴格的分類堆放及嚴格的分揀。放及嚴格的分揀。深圳大學材料學院 20 銅產量的銅產量的4040用于制造電線，電線采用用于制造電線，電線采用燒線處理法、燒線處理法、解體處理法、粉碎處理法解體處理法、粉碎處理法對涂層材料和銅導體進行分離對涂層材料和銅導體進行分離分選，銅經壓塊或破碎后被再生利用。分選，銅經壓塊或破碎后被再生利用。深圳大學材料學院 21 現在進行的大部分

17、再生循環(huán)利用，并不是將回收廢料再現在進行的大部分再生循環(huán)利用，并不是將回收廢料再生為原來的使用材料，而只是變?yōu)榈鸵患壍牟牧?，生為原來的使用材料，而只是變?yōu)榈鸵患壍牟牧?，即回收罐即回收罐不是再用于鋁罐，回收廢電線不是再用于電線。不是再用于鋁罐，回收廢電線不是再用于電線。 研究方向應該是從罐到罐或者說從產品到產品的完全再研究方向應該是從罐到罐或者說從產品到產品的完全再生系統生系統為此，為此，從材料開發(fā)、設計階段就要考慮再生循環(huán)性從材料開發(fā)、設計階段就要考慮再生循環(huán)性；在技術上推進開發(fā)環(huán)境協調型材料以及開發(fā)有效地除去雜質在技術上推進開發(fā)環(huán)境協調型材料以及開發(fā)有效地除去雜質的工藝的工藝 深圳大學材料學

18、院 2211.411.4 合金的變化合金的變化簡單合金簡單合金 合金：合金：由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經一定方由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經一定方法所合成的具有金屬特性的物質。一般通過熔合成均法所合成的具有金屬特性的物質。一般通過熔合成均勻液體和凝固而得。根據組成元素的數目，可分為二勻液體和凝固而得。根據組成元素的數目，可分為二元合金、三元合金和多元合金。元合金、三元合金和多元合金。 中國是世界上最早研究和生產合金的國家之一，在中國是世界上最早研究和生產合金的國家之一，在商朝商朝( (距今距今30003000多年前多年前) )青銅青銅( (銅錫合金銅錫合金) )工藝就已非常工藝就已非常發(fā)

19、達；公元前發(fā)達；公元前6 6世紀左右世紀左右( (春秋晚期春秋晚期) )已鍛打已鍛打( (還進行過還進行過熱處理熱處理) )出鋒利的劍出鋒利的劍( (鋼制品鋼制品) )。 常見合金：球墨鑄鐵、錳鋼、不銹鋼、黃銅、青銅、常見合金：球墨鑄鐵、錳鋼、不銹鋼、黃銅、青銅、白銅、焊錫、硬鋁、白銅、焊錫、硬鋁、18K18K黃金、黃金、18K18K白金白金 深圳大學材料學院 23 然而，在再生循環(huán)時，合金組成越復雜，則分選與分離然而，在再生循環(huán)時，合金組成越復雜，則分選與分離就越困難就越困難 此外，此外，存在不能分離再生的合金元素時，有可能使原來存在不能分離再生的合金元素時，有可能使原來各合金元素的功能不能

20、充分發(fā)揮出來。各合金元素的功能不能充分發(fā)揮出來。 在這種情況下，利在這種情況下，利用合金元素的作用實現組織結構的控制，也是一個難題用合金元素的作用實現組織結構的控制，也是一個難題 這這就是說，由于再生過程中混入的雜質使正確的控制難于進行就是說，由于再生過程中混入的雜質使正確的控制難于進行了。了。 以簡單組成為前提的合金以簡單組成為前提的合金簡單合金的設計原則包括兩簡單合金的設計原則包括兩個方面：個方面：首先要使合金規(guī)格簡單化，容易分選；其次，原則首先要使合金規(guī)格簡單化，容易分選；其次，原則上不添加現在尚不能精煉脫除的元素上不添加現在尚不能精煉脫除的元素 深圳大學材料學院 24 但是，但是，只賦

21、予材料以再生循環(huán)性，不能生產出支撐現代發(fā)只賦予材料以再生循環(huán)性，不能生產出支撐現代發(fā)達技術的材料達技術的材料，還必須充分滿足高強度、高可靠性、舒適性，還必須充分滿足高強度、高可靠性、舒適性等方面的要求。等方面的要求。 因此，其設計有多方面的考慮，即因此，其設計有多方面的考慮，即(1)(1)強度強度( (也包括疲勞強度等也包括疲勞強度等) )，韌性，高比強度，韌性，高比強度( (先進性先進性) )；(2)(2)簡單組成，易解體結構簡單組成，易解體結構( (環(huán)境協調性環(huán)境協調性) )；(3)(3)功能兼容，多功能性功能兼容，多功能性( (舒適性舒適性) ) 然而，一般而言，強度和延性、韌性，強度和

22、其他的物然而，一般而言，強度和延性、韌性，強度和其他的物理性能理性能( (減振性，導電性等減振性，導電性等) )難于兼容，強度超高越脆，強度難于兼容，強度超高越脆，強度越高電導率越低，越高電導率越低， 要想在同一材料上使難以兼容的性能共要想在同一材料上使難以兼容的性能共存，存，只有采用只有采用“復合化復合化”設計才能實現。設計才能實現。 深圳大學材料學院 25 不用合金化而不用合金化而采用細化晶粒的辦法采用細化晶粒的辦法也可以強化金屬，此也可以強化金屬，此外，外，改變多相共存時各相的比例、形狀和分布狀態(tài)等等改變多相共存時各相的比例、形狀和分布狀態(tài)等等對強對強度、延性、韌性、疲勞強度等機械性能和

23、導電性、減振性等度、延性、韌性、疲勞強度等機械性能和導電性、減振性等物理性能都有很大影響，因此用這種方法研究開發(fā)出可再生物理性能都有很大影響，因此用這種方法研究開發(fā)出可再生循環(huán)、高性能合金的可能性是很大的。循環(huán)、高性能合金的可能性是很大的。 然而，一般而言，強度和延性、韌性，強度和其他的物然而，一般而言，強度和延性、韌性，強度和其他的物理性能理性能( (減振性，導電性等減振性，導電性等) )難于兼容，強度超高越脆，強度難于兼容，強度超高越脆，強度越高電導率越低，越高電導率越低， 要想在同一材料上使難以兼容的性能共要想在同一材料上使難以兼容的性能共存，存，只有采用只有采用“復合化復合化”設計才能

24、實現。設計才能實現。 深圳大學材料學院 2611.511.5 復合材料的設計復合材料的設計 日常生活中使用的復合材料有很多，最常見的是一些日常生活中使用的復合材料有很多，最常見的是一些增強增強塑料材料塑料材料 大多數塑料的機械強度低，作為結構材料尚有一些問題；大多數塑料的機械強度低，作為結構材料尚有一些問題；另一方面，另一方面，玻璃纖維、碳纖維玻璃纖維、碳纖維等無機材料機械強度優(yōu)異，具有等無機材料機械強度優(yōu)異，具有結構材料的良好基本性能，但脆性大和粘接性差是其主要缺結構材料的良好基本性能，但脆性大和粘接性差是其主要缺點點 因此，把這些材料復合成兼?zhèn)鋬烧唛L處的復合材料是十因此，把這些材料復合成兼

25、備兩者長處的復合材料是十分重要的。有機材料和無機材料復合的典型代表是分重要的。有機材料和無機材料復合的典型代表是玻璃纖維強玻璃纖維強化塑料化塑料(FRP(FRP) )，它作為輕質和強度兼?zhèn)涞牟牧嫌卸喾N用途，它作為輕質和強度兼?zhèn)涞牟牧嫌卸喾N用途 深圳大學材料學院 27強化玻璃纖維塑料強化玻璃纖維塑料(FRP)(FRP) 短切玻璃纖維 深圳大學材料學院 28 但要使這種復合材料成為有利于地球環(huán)境的環(huán)境材料，就但要使這種復合材料成為有利于地球環(huán)境的環(huán)境材料，就必須作到容易再生循環(huán)才行。在這種有機必須作到容易再生循環(huán)才行。在這種有機/ /無機復合材料的再無機復合材料的再生循環(huán)過程中存在著許多困難。生循

26、環(huán)過程中存在著許多困難。 例如，為了再生循環(huán)這種材料，必須首先粉碎原料，然后例如，為了再生循環(huán)這種材料，必須首先粉碎原料，然后再熔融成形。但是，在這種情況下，材料中所含的發(fā)揮機械強再熔融成形。但是，在這種情況下，材料中所含的發(fā)揮機械強度的度的玻璃纖維也一并被粉碎玻璃纖維也一并被粉碎了，了，再生循環(huán)作為產品時，就會使再生循環(huán)作為產品時，就會使機械強度變低機械強度變低，從而失去了復合材料的優(yōu)點，從而失去了復合材料的優(yōu)點深圳大學材料學院 29 一種解決的辦法是一種解決的辦法是將兩種以上的聚合物復合，做成具將兩種以上的聚合物復合，做成具有新功能的材料，即所謂的有新功能的材料，即所謂的塑料合金塑料合金。

27、塑料合金是利用。塑料合金是利用物理共混或化學接枝的方法而獲得的高性能、功能化、物理共混或化學接枝的方法而獲得的高性能、功能化、專用化的一類新材料。專用化的一類新材料。塑料合金塑料合金 液晶聚合物液晶聚合物經加熱變成兼有固體和液體二者特征的液經加熱變成兼有固體和液體二者特征的液晶狀態(tài)，其分子排列雖然不像固體晶態(tài)那樣三維有序，但晶狀態(tài)，其分子排列雖然不像固體晶態(tài)那樣三維有序，但也不是液體那樣無序，而是具有一定（一維或二維）的有也不是液體那樣無序，而是具有一定（一維或二維）的有序性。它是一種流動性很好的熱塑性材料。序性。它是一種流動性很好的熱塑性材料。 由于溫度一由于溫度一下降即發(fā)生纖維化，因而是一

28、種輕質高強的材料下降即發(fā)生纖維化，因而是一種輕質高強的材料 將液晶聚合物將液晶聚合物(LCP)(LCP)和工程塑料復合和工程塑料復合，做成輕質和機做成輕質和機械強度兼?zhèn)淝胰菀自偕h(huán)的材料，械強度兼?zhèn)淝胰菀自偕h(huán)的材料，這種材料作為取代上這種材料作為取代上述有機無機復合材料的新材料而被普遍關注述有機無機復合材料的新材料而被普遍關注深圳大學材料學院 30 形成液晶的物質通常具有形成液晶的物質通常具有剛性的分子結構剛性的分子結構。導致。導致液晶形成的剛性結構部分稱為液晶形成的剛性結構部分稱為致晶單元致晶單元。分子的長分子的長度和寬度的比例度和寬度的比例RlRl，呈棒狀或近似棒狀的構象。，呈棒狀或

29、近似棒狀的構象。 同時，還須具有在液態(tài)下維持分子的某種同時，還須具有在液態(tài)下維持分子的某種有序排列所必需的有序排列所必需的凝聚力凝聚力。這種凝聚力通常是與結。這種凝聚力通常是與結構中的強極性基團、高度可極化基團、氫鍵等相聯構中的強極性基團、高度可極化基團、氫鍵等相聯系的。系的。深圳大學材料學院 31 根據分子排列的形式和有序性的不同，液晶有根據分子排列的形式和有序性的不同，液晶有三種結構類型：三種結構類型：近晶型近晶型、向列型向列型和和膽甾型膽甾型。 近晶型近晶型 向列型向列型 膽甾型膽甾型 液晶結構示意圖液晶結構示意圖深圳大學材料學院 32致晶單元與高分子鏈的連接方式致晶單元與高分子鏈的連接

30、方式液晶類型液晶類型結構形式結構形式名稱名稱主鏈型主鏈型縱向性縱向性垂直型垂直型星型星型盤型盤型混合型混合型深圳大學材料學院 33支鏈型支鏈型多盤型多盤型樹枝型樹枝型深圳大學材料學院 34側鏈型側鏈型梳型梳型多重梳型多重梳型盤梳型盤梳型腰接型腰接型結合型結合型網型網型深圳大學材料學院 35 熱塑性塑料（如尼龍熱塑性塑料（如尼龍6 6 ）與液晶聚合物混合成形材料中）與液晶聚合物混合成形材料中液晶聚合物相分離成纖維狀而起強化相液晶聚合物相分離成纖維狀而起強化相的作用，大致能發(fā)的作用，大致能發(fā)揮出與鋁合金相當的抗拉強度。揮出與鋁合金相當的抗拉強度。 據報道，實驗設定的據報道，實驗設定的1010次再生

31、循環(huán)中，該材料的強度也次再生循環(huán)中，該材料的強度也都基本保持不變。這是因為再生循環(huán)過程中的粉碎雖然切都基本保持不變。這是因為再生循環(huán)過程中的粉碎雖然切斷了液晶聚合物的斷了液晶聚合物的原纖維原纖維( (纖維體纖維體) )，但在再成形時融熔又，但在再成形時融熔又會使原纖維再生。會使原纖維再生。 因此，即使材料再生循環(huán)，強度也不會因此，即使材料再生循環(huán)，強度也不會下降下降這與以往的無機纖維增強塑料不同。這與以往的無機纖維增強塑料不同。深圳大學材料學院 3611.611.6 建筑材料的再生循環(huán)建筑材料的再生循環(huán) 建筑材料與環(huán)境：建筑材料與環(huán)境： 長期以來，建筑材料主要依據建筑物及長期以來，建筑材料主要

32、依據建筑物及其具體部位對材料提出的其具體部位對材料提出的力學性能與功能方面力學性能與功能方面的要求進行開的要求進行開發(fā)。發(fā)。 具體講，結構材料主要追求高強度、高耐腐蝕性等方面具體講，結構材料主要追求高強度、高耐腐蝕性等方面的的“先進性先進性”，而外部裝飾材料則追求其高功能性和設計圖，而外部裝飾材料則追求其高功能性和設計圖案的美觀性等方面的案的美觀性等方面的“舒適性舒適性” ” 深圳大學材料學院 37 可再生循環(huán)建筑復合結構材料及其構件的設計：可再生循環(huán)建筑復合結構材料及其構件的設計： (1)(1)混合結構形式混合結構形式 鋼筋混凝土建筑采取柱、梁和墻壁在現場鋼筋混凝土建筑采取柱、梁和墻壁在現場

33、整體混凝土整體混凝土灌筑方式灌筑方式對于確實需要耐久性的場合，這種方式具有壽對于確實需要耐久性的場合，這種方式具有壽命長，非常堅固的優(yōu)點命長，非常堅固的優(yōu)點但高強度、高耐久性的現場整體但高強度、高耐久性的現場整體鋼筋混凝土建筑物從解體和再生循環(huán)這一點來看多少存在鋼筋混凝土建筑物從解體和再生循環(huán)這一點來看多少存在一些困難。一些困難。 為此，為此，不完全采用現場整體灌筑方式不完全采用現場整體灌筑方式，一般利用工廠生，一般利用工廠生產的預制構件，產的預制構件，只將結合部在現場施工只將結合部在現場施工例如柱體是鋼筋例如柱體是鋼筋混凝土構件，梁件是新型高強混凝土構件，結合部由鋼制混凝土構件，梁件是新型高

34、強混凝土構件，結合部由鋼制接頭做成混合結構形式，這樣解體時就比較容易。接頭做成混合結構形式，這樣解體時就比較容易。深圳大學材料學院 38 現在開發(fā)的大部分的現在開發(fā)的大部分的纖維增強復合纖維增強復合材料材料( (FRPFRP) )是環(huán)氧是環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂，這類樹脂一旦固化就很難分解。要求樹脂等熱固性樹脂，這類樹脂一旦固化就很難分解。要求再生循環(huán)性也要兼顧耐久性，因而再生循環(huán)性也要兼顧耐久性，因而利用熱塑性樹脂、光降利用熱塑性樹脂、光降解樹脂或生物降解樹脂以確保再生循環(huán)性解樹脂或生物降解樹脂以確保再生循環(huán)性是重要的是重要的 另外，既追求混凝土的高強度化，又要求更輕質化，即另外，既追求混凝土的

35、高強度化，又要求更輕質化，即適當使用人工輕質料，并轉換成輕質、高強度混凝土構件，適當使用人工輕質料，并轉換成輕質、高強度混凝土構件，也是很重要的。也是很重要的。(2)(2)高功能性和再生循環(huán)性結合的增強材料及其應用高功能性和再生循環(huán)性結合的增強材料及其應用深圳大學材料學院 39 為了使混凝土再生循環(huán)，首先必須將混凝土構件破碎成為了使混凝土再生循環(huán)，首先必須將混凝土構件破碎成小塊為此，小塊為此，加入適當的反應性物質加入適當的反應性物質( (例如生石灰例如生石灰) )，或者混，或者混入具有物理敏感性的物質，入具有物理敏感性的物質，以便用外部刺激等形式，以便用外部刺激等形式，促進解促進解體混凝土快速

36、膨脹破壞體混凝土快速膨脹破壞，以備隨后進行再生循環(huán)，這樣的技，以備隨后進行再生循環(huán)，這樣的技術開發(fā)也是必要的術開發(fā)也是必要的 像這樣將關鍵技術一項一項地開發(fā)成功，就可以實現建像這樣將關鍵技術一項一項地開發(fā)成功，就可以實現建筑材料再生循環(huán)所預期的目標，并為解決地球環(huán)境問題助一筑材料再生循環(huán)所預期的目標，并為解決地球環(huán)境問題助一臂之力。臂之力。 深圳大學材料學院 40 廢輪胎再利用：廢輪胎再利用： 日本每年廢輪胎數量很大，其中約日本每年廢輪胎數量很大，其中約5353變成水泥廠或金變成水泥廠或金屬冶煉廠的燃料，屬冶煉廠的燃料，4040變成再生橡膠或輪胎變成再生橡膠或輪胎( (據日本汽車輪胎據日本汽車輪胎協會調查協會調查) ) 每每1 1公斤廢輪胎燃燒產生公斤廢輪胎燃燒產生30003000千瓦的熱，這是千瓦的熱，這是廉價的熱廉價的熱源源。在水泥廠利用比較有價值，將廢輪胎投入燒結爐中，除。在水泥廠利用比較有價值，將廢輪胎投入燒結爐中，除了當作燃料燃燒之外，因輪胎中含有了當作燃料燃燒之外，因輪胎中含有鐵絲，可直接變成水泥鐵絲，可直接變成水泥的添加物的添加物, , 但若混入量太多會導致水泥品質的下降但若混入量太多會導致水泥品質的下降 深圳大學材料學院 41 鎳氫電池由一個涂鎳薄鋼板制成的密閉外殼、電極、鎳氫電池由一個