纳米芳纶纤维及其在复合材料中的应用——兼谈学生观察、分析、解决问题等综合能力的培养鲁东大学曲荣君新时代科技的竞争就是新材料的竞争天宫一号陨石进入地球大气层后，与大气发生剧烈的磨擦，产生高温，进入地球时的温度是3000℃，陨石周围的温度高达20000℃。航天器返回时，也会与大气发生磨擦产生高温，“神六”返回时外表温度也达到1600℃。F-22与J-20美国1985年生产的F-22生产线重启困难，维护成本高。单机成本约2亿美元，加上研发成本每架成本高达3.5亿美元，高过13吨黄金！且每飞行1小时需要接受30个小时的保养。每小时的飞行费用高达4.4万美元。几种高温材料的熔点材料碳化钽铪Ta4HfC5GraphiteDiamondWZrB2TiB2ReTiCSiCAu熔点（℃）3990365235503400324532253186310028201064化学与材料的关系化学与材料科学结合将创造更加巧妙的新材料。“化学+”体现化学的核心和辐射价值。-《摘自冯守华院士的报告》材料主要分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料、纳米材料。问题：自然科学当中学科之间的关系一、什么是芳纶？芳—具有芳香结构的意思。如苯环、萘环等纶—原意：钓鱼用的线：垂纶。古代官吏系印用的青丝带。现用作某些合成纤维的名称，如锦纶、涤纶、腈纶等。芳纶：是指以芳香族化合物为原料经缩聚纺丝制得的合成纤维。第一个工业化的对位芳纶产品是美国杜邦公司于1972年推出的Kevlar纤维，1986年荷兰阿克苏公司、日本帝人公司、俄罗斯的对位杂环芳纶SVM、Armos都生产类似的纤维。我国于上世纪八十年代初，研制出与结构一致的纤维,命名为芳纶1414。芳纶是战略物质（同碳纤维）注：碳纤维（carbonfiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。杨氏模量是Kevlar的2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。2018年2月，中国完全自主研发出第一条百吨级T1000碳纤维生产线。二、芳纶的特点及用途特点：具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5~6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，在150℃温度下收缩率为0。它在高温下仍能保持较高的强度，如在260℃温度下仍可保持原强度的65%。用途：国防、航空航天、橡胶工业、油气田的勘探和生产、电子与通讯、汽车工业、体育休闲用品等产业的发展。由于它的用途十分广泛,曾被称为“全能纤维”芳纶是战略性新材料（同碳纤维）什么是碳纤维？碳纤维（carbonfiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。来源：碳纤维按原料来源可分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维。性能：抗拉强度是钢的7到9倍，杨氏模量是Kevlar的2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。2018年2月，中国完全自主研发出第一条百吨级T1000碳纤维生产线。中国已系统掌握了T700级、T800级千吨级技术和T1000级、M30级、M35级百吨级技术，在国产碳纤维市场的占有率连年达到50%以上，极大促进了我国碳纤维复合材料产业的发展，解决了国家对高端材料的急需。注：Txx指的是碳纤维的品级，通常以拉伸强度指标做为衡量标准。Mxx是高模量思。3、芳纶的缺点表面光滑、强烈的表面化学惰性，形成复合材料的难度大。不溶于一般的有机无机溶剂，只溶于浓硫酸、氯磺酸之类的强酸，导致加工困难。原因是分子内强烈的氢键（如同纤维素不溶于水）4、问题怎么解决？界面问题：表面改性—物理法和化学法物理法：不破坏纤维的分子结构化学法：改造分子结构溶解性问题：破坏氢键JournalofPolymerScience:PolymerPhysicsEdition,Vol.21,1955-1969(1983)氢键破坏法MotowoTakayanagi，Pure&Appi.Chem.,Vol.55,No.5,pp.819—832,1983.MotowoTakayanagi，Pure&Ap...
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