【关键词】木质素 塑料 复合材料 木材工业
1 研究木塑复合材料的意义
我国是一个木材资源贫乏的国家同时又是造纸大国,在全国每年造纸工业的各种制浆过程中,产生了数千万吨的副产品――木质素,具有极为丰富的资源。但时至今日,我国对木质素的应用仍然很少,约有95%的被用来燃烧产生热能,只有很少的一部分被用来做成材料应用。因此如何开发利用废液中的木质素,提高其回收利用价值是非常必要的,对改善环境有着积极的意义。
环保新材料木质素塑料复合材料是以热塑性塑料与造纸副产品――木质素磺酸盐为原料,开发出的可替代木材、普通人造板的木塑复合材料。由于木塑产品100%由可再生资源组成,在使用期后处理时,可以像处理木头一样,无后顾之忧,可任其腐烂或燃烧。因此该复合材料一方面提高废物利用,另一方面是木材和塑料的替代品,可缓解木材供需矛盾,减少石油消耗,充分体现了资源循环利用的目的与意义。同时该材料也有许多优点超过人工合成的热塑材料,尤其在精致饰面基底的模塑上[1]。
2 木塑复合材料的研究现状
2.1 国内木塑复合材料的研究现状
我国对木塑复合材料技术也进行了多年的研究,并取得了一些阶段性的成果,但在如何保证拉伸、弯曲和冲击强度等物理机械性能与硬木相当的前提下,尽量降低生产成本,提高生产效率,以满足大规模工业生产的需要,一直是摆在科研人员面前的课题。
木粉的种类和木粉的填充量会很大程度的影响木塑复合材料的性能,为了得到最好的木粉填充比,北京工商大学的王澜等通过模压成型方法对聚氯乙烯/木粉木塑发泡制品进行了研究,分析了木粉的不同填充量,不同处理方法,不同增塑剂用量以及工艺条件对复合材料性能的影响[2]。北京化工大学塑料机械塑料工程研究所的赵永生等采用电镜扫描观察了3种木粉的纤维细胞尺寸及其木粉微观形态[3]。研究了木粉粒度、微观特性以及木粉添加量对于聚氯乙烯(PVC)木塑复合材料力学性能的影响。在木塑复合材料的生产过程中,偶联剂的选择会对木塑复合材料的性能产生很大的影响。为了解决这个问题,中国林业科学研究院的秦特夫等人以铝酸酯为偶联剂对木粉进行表面改性处理后制备的木粉/聚丙烯复合材料的力学性能和形态学特征进行了研究[4]。
2.2 国外木塑复合材料的研究现状
木塑复合材料的产业化推广源于上世纪80年代的美国,最初是作为改性塑料应用的。随着技术水平的提高,木塑逐渐具备了塑料、木材、金属等单质材料的优点,成为自成体系的新型材料。目前,各类木塑制品在欧美等国已得到较为广泛的应用,形成了比较规范的产业和市场。
北美是世界上木塑复合材料发展最快、用量最大的地区,主要用于风格粗犷的户外建筑。美国现有约50家木塑企业,年产量大都在万吨以上。美国的木塑复合材料研发机构也超过50家,形成了一个从产品研发、原料收集、设备制造、模具开发、制成品生产到市场营销的完整产业。
欧洲木塑产业总体发展不如北美地区,但近年来有加快趋势。木塑企业不多,产量和技术水平与国内企业相当,但其拥有强大的装备制造能力,发展潜力不可小视。欧洲人对木塑材料的要求比较细腻,对品种花色的需求也高于北美,室内装修装饰和户外建筑齐头并进,但应用技术和商品市场还不甚成熟,有高速增长的空间。
日本由于地理原因和环保意识,木塑材料的应用比较普遍,产品质量亦较优良。日本的木塑研究机构,经过十多年的努力开发出高品质的木塑材料。其产品具有自然的木材色泽和质感,已在房屋建设和内装饰领域得到广泛使用,是目前国际上品质最高的产品之一,代表了木塑材料替代天然木材的质量水平和发展方向[5]。
3 木质复合材料发展前景及对产业发展的建议
3.1 木质复合材料发展前景
由于木材具有质轻而比重大、可生物降解、舒适的视觉和触觉效果、隔音、隔热等优点,在现代社会中,它仍然是材料世界中的主要成员。然而,遗传结构在赋予木材众多优点的同时也不可避免的带给木材固有的缺陷。木质复合材料正是通过利用木材与其它材料的复合效果,一方面尽量保持着木材的特性,另一方又进一步改善木材的应用性能,以提高木材的利用率,扩大木材的使用范围和延长木材的使用寿命,来满足社会生产和人类生活的需要。
尽管木质复合材料在木质材料家族中仅仅是一名年轻的成员,但是,木质复合材料技术不仅是木材工业的研究热点,而且极大地推动着木材工业的发展,是木材工业的发展方向。
从过去的经验来看,木质复合材料技术不是盲目、孤立发展的,而是为了满足社会生产和人类生活的需要,是与其它材料技术协调发展的,是整个材料科学发展的结果。材料科学的发展促进了木质材料科学的发展,现代复合材料科学的进步推动了木质复合材料科学的进步,复合材料是材料革命的方向,同样,木质复合材料也将是木质材料的发展方向[6]。
3.2 产业发展的建议
(1)建议由国家有关部门牵头,组建木塑复合仿木材料的行业机构,以及联合现有的研究与开发机构,积极地、更快地吸收世界先进的技术与工艺,提高我国木塑复合仿木材料的技术水平。
(2)加快技术创新的步伐,扩大木塑复合材料的应用领域;同时要建立部级的质量标准和检测规则,统一技术指标,以保证产品质量。还要加强木塑复合材料成型机械的配套研制、开发和生产,以适应经济建设对各种型材的需要。
(3)国家应通过政府补贴的形式补贴利用废弃物进行再生产而消除污染、减少废物、改善生态环境的企业,同时适当减免税收,以加大对其产业发展的支持力度。
参考文献
[1] 董雪波,李琼,童国林.木质素/PVC复合材料的研究与发展[J].林产工业,2008,35(1):13-15
[2] 王澜,董洁,卜雅萍.聚氯乙烯稻壳粉木塑发泡制品的研究[J].塑料, 2005,5:1-6
[3] 赵永生,朱复华,薛平,等.木粉对PVC木塑复合材料力学性能影响[J].现代塑料加工应用,2005,6:12-15
[4] 秦特夫,黄洛华,李改云.Effect of chemicalmodification on the properties of wood/polypropylene compos ites[J].Journal of Fores try Research,2005,3:241-244
关键词:新型建筑材料;发展;应用;研究
随着社会经济发展水平、人民生活水平的提高和居住条件改善,人们越来越追求舒适、美观、清洁的居住环境。从而对建筑装饰装修材料、景观材料的品种、质量要求愈高。在不断地探索和研究中,一大批具有良好装饰性、高效保温性、节能性、健经营权的企业利用特权坐收费大开方便之门。
新型建筑材料是在传统建筑材料基础上产生的新一代建筑材料,主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料。我国新型建材工业是伴随着改革开放的不断深入而发展起来的。经过30多年的发展,我国新型建材工业基本完成了从无到有、从小到大的发展过程,在全国范围内形成了一个新兴的行业,成为建材工业中重要产品门类和新的经济增长点。经济建设的迅速发展和人民生活水平的不断提高,给新型建材的发展提供了良好的机遇和广阔的市场。
建筑材料是一切建筑工程的物质基础,建筑材料工业是国民经济的重要基础工业之一,它用量大,经济性强,直接影响工程的总造价。一般住宅类建筑工程的材料费用约占到总造价的50%~60%,要想顺利发展建筑业,研究并使用节约能源的新型建材有其独到的经济意义。新型建材功能多样化、科技含量高、发展推广速度快、与环境协调性强,日益得到社会各界的重视,再结合市场和社会需求逐步增多,各类新型建材都呈现出良好迅猛的发展势态,在将来会有越来越多的新型建材被研发和使用,为我国国民经济的高速发展增添新动力。
新型建筑材料是在传统建筑材料基础上产生的新一代建筑材料,主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料。我国新型建材工业是伴随着改革开放的不断深入而发展起来的,从1979年到2013年是我国新型建材发展的重要历史时期。经过35年的发展,我国新型建材工业基本完成了从无到有、从小到大的发展过程,在全国范围内形成了一个新兴的行业,成为建材工业中重要产品门类和新的经济增长点。经济建设的迅速发展和人民生活水平的不断提高,给新型建材的发展提供了良好的机遇和广阔的市场。目前,全国新型建材企业星罗棋布,在市场需求的带动下,已经形成了全国范围的新型建材流通网;大部分国外产品我国已能生产,星级宾馆所需的新型建筑材料国内已能自给;不同档次、不同花色品种装饰装修材料的发展,为改善我国城乡人民居住条件、改变城市面貌提供了材料保证。我国已经形成了新型建材科研、设计、教育、生产、施工、流通的专业队伍。 新型建筑材料及其制品工业是建立在技术进步、保护环境和资源综合利用基础上的新兴产业。一般来说,新型建筑材料应具有以下特点:
1.复合化。随着现代科学技术的发展,人们对材料的要求越来越高,单一材料往往难以满足要求。因此,利用符合技术制备的复合材料应运而生。所为复合技术是将有机与有机。有机与无机、无机与无机材料,在一定条件下,按适当的比例复合。然后,经过一定的工艺条件有效地将集中材料的优良性能结合起来,从而得到性能优良的复合材料。据专家预测,21世纪复合材料的比例将达到50%以上。
2.多功能化。随着人民生活水平的提高和建筑技术的发展,对材料功能的要求将越来越高,要求新型材料从单一功能向多功能方向发展。即要求材料不仅要满足一般的使用要求,还要求兼具呼吸、电磁屏蔽、防菌、灭菌、抗静电、防射线、防水、防霉、防火、自洁、智能等功能。
3.节能化、绿色化。随着我国墙体材料革新和建筑节能力度的逐步加大,建筑保温、防水、装饰装修标准的提高及居住条件的改善,对新型建筑材料的需求不仅仅是数量的增加,更重要的是质量的提高,即参评质量与档次的提高及产品的更新换代。
4.轻质高强化。轻质主要是指材料多孔、体积密度小。如空心砖、加气混凝土砌块轻质材料的使用,可大大减轻建筑物的自重,满足建筑向空间发展的要求。高强主要是指材料的强度不小于60mpa。高强材料在承重结构中的应用,可以减小材料截面面积提高建筑物的稳定性及灵活性。
5.新型建筑材料发展的外部威胁。①国内外大的建材公司成为新进入者,对公司企业产生抗衡。小的进入者干扰市场。行业竞争日趋激烈。② 新型建材原材料相对匮乏,开发北京等周边地区时,受到原材料成本影响较大,价格竞争力弱;③替代品不断出现。经过对公司内、外部环境的考察、分析、评价,坚持从实际出发,发挥优势,克服劣势。加快发展必须通过上新的项目和对现有生产线进行扩产改造。因此,新材公司主要以绿色环保产品为核心,选择增强型的发展战略,进行市场相关的多元化,同时注意人力资源建设和老企业的快速退出。
[关键词]新材料产业;发展;研究;江阴市
[中图分类号]F427[文献标识码]A[文章编号]1005-6432(2012)49-0081-02
新材料是指那些新出现或正在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料,而且每一种材料都有它的重要性。基于新材料而发展起来的新材料产业是当今科技发展最为活跃的产业领域,也是当今世界产业中关联度高,经济带动力强,发展速度快,综合效益好的一项新兴产业。
地处苏南的江阴市,位于长江三角洲经济开发区。在2003年至2011年的全国县域经济基本竞争力百强县评比中已经获得九连冠。在纪念中国改革开放30周年时,江阴市又成为中央在全国宣传的18个重大典型地区之一。江阴市的经济快速发展是多方面的原因促成的,其中一个非常重要的原因是江阴市在经济转型升级中大力发展高新技术产业,特别是在新材料产业发展之路上,江阴走在了全国各县域经济发展的前列。
1江阴市新材料产业快速发展的现状分析
由于江阴市区域条件优越,产业优势明显,很早就被国家科技部批准为国家新材料产业化基地,早在 2001年科技部就批准江阴市规划建设“江阴沿江国家新材料产业带”,以充分发挥沿江优势,从而加快国家新材料产业的发展。2005年,国家科技部火炬中心批准在江阴沿江国家新材料产业带内建设国家火炬计划、江阴高性能合金材料及制品产业基地。
江阴市在发展新材料产业中,始终坚持以市场为导向,以高新技术企业为龙头,以高新技术产品为重点,走出了一条符合江阴实际发展的路子。新材料产业的蓬勃发展已经成为江阴市经济增长的一道亮丽风景线。特别是在2010年,江阴沿江国家新材料带五大高新产业群(光电子通信材料、特种金属材料、有机高分子材料、精细化工材料、纺织新材料)继续稳步发展,全年实施各类科技计划项目120余项,其中国家火炬计划项目10项,江苏省高新技术产品项目87项。凯诺科技股份有限公司,江阴兴澄特种钢铁有限公司,江阴海陆装饰有限公司,江阴市江顺模具有限公司4家新材料企业被认定为部级高新技术企业,江阴华电新材料有限公司等13家企业被认定为江苏省高新技术企业。沿江产业带新材料继续在全市高新技术产业中居主导地位,全年实现销售收入1100亿元,保持平稳发展。国家火炬计划高性能合金材料及制品产业基地完成销售收入370亿元。
2江阴市新材料产业发展的特点与原因分析
江阴市新材料产业的发展与江阴地区区位条件优越、基础设施完备、企业自主创新能力强等条件是分不开的,这些有利的条件使江阴集聚了很多规模型高新技术企业,其中部级的新材料高新技术企业就有20余家,很多企业已成为全国同行业的“领头羊”。新材料产业形成了巨大的行业规模,2010年相关新材料产业就实现了1400多亿元的销售收入。形成了汽车特钢生产、精纺面料生产等十多项全国领先的生产和出口基地。涌现出一大批加速新材料产业快速发展的名企业家:如华西集团的吴仁宝、阳光集团的陆克平、法尔胜集团的周建松等。目前,沿江国家新材料产业带已形成三个全国之最:①产业化规模全国最大;②新材料生产出口基地全国最多;③集聚规模型高新技术企业全国最密。
江阴市新材料产业迅速发展的原因是多方面的,归纳起来主要有两个方面:一是江阴市发挥了政府的引导作用,提供了有利于产业发展的扶持政策;二是企业十分重视自主创新,给企业不断带来活力。
2.1江阴市发挥了政府的引导作用,提供了有利于产业发展的扶持政策
在地方经济转型过程中,政府的角色不是财富的创造者,而是制度的创新者和各种鼓励性政策的制定者。多年来,江阴市政府在产业发展方向上积极引导企业发展,在土地、资金、税收、政策等方面向新材料高新技术企业倾斜,不断增强扶持力度,推动新材料产业的快速发展。
在产业扶持过程中,江阴市不断淘汰落后生产能力,为新兴产业、高端产业腾出资源,让出空间,创造条件;积极强化“三创”(创新、创业、创优)载体建设,完善各项功能平台,实现高新技术最高的孵化成功率,2010年海归人才项目产业化率超75%;积极构建技术支持平台、知识产权服务平台、信息服务平台,大力发展各类风险投资和种子基金,为各类载体提供良好便捷齐全的配套服务;江阴市还与全国新材料领域的大学科研院所成立了金属材料、纺织材料、化工材料等产学研联盟,为新材料产业的发展提供有力的智力支持。这些举措有力地推动了江阴新材料企业自主创新能力的提高。
另外成立于2004年11月的江阴高新技术创业园占地180亩,第一期工程投资1.3亿元,总面积为4.5万平方米,其中研发用房近4万平方米。市政府努力把高新技术创业园建设成为:高新技术人才的集聚地,高新技术产品的发源地,争创国家高新技术创业园。2010年高新技术创业园按照新兴产业发展的要求,大力孵化培育高新技术产业,积聚高层次科技创新创业人才。据统计2010年江阴就引进科技领军人才59人,为提升产业层次,加快传统产业转型升级提供智力保障,也为江阴新材料产业的快速发展提供了有力的助推作用。
2.2企业十分重视自主创新,给企业带来了活力
近年来,江阴市有许多上市公司都积极加盟新材料产业,而且努力通过自主创新,不断提升新材料产业化技术水平,在新材料科技创新之路上积累了很多有益经验。
第一,加强对外合作,提高技术创新水平。
江阴企业积极开展中外技术合作,通过购买别国的先进技术和知识产权,在原有的核心技术平台上再进行技术创新。典型的如江纺产业的生产企业原来都是粗纺企业,经过大规模的技术引进与消化创新,逐步实现了由粗纺到精纺的跨越,精纺呢绒的产销量占到全国的四分之一;兴澄特钢成为全国特钢行业的“龙头企业”,主要源于引进国外先进技术和进行中外技术合作。2000年经过与奥钢联进行技术协作,兴澄特钢陈旧落后的工艺技术得以更新,吸收并掌握了当代先进的工艺软件和诀窍,从而达到事半功倍的效果。使该公司成为全员劳动生产率、人均利税等13项指标,名列全国同行第一,特钢出口占全国特钢同行同类产品的60%。
第二,加强校企合作,共同开发创新。
江阴的企业还积极利用国内的高校人才资源、技术研究成果及信息资源,不断提高新材料领域的研发能力。比如我国的哈尔滨工业大学在形状记忆合金项目研究上居于领先水平,法尔胜便主动与其合作,共同开发了许多拥有自主知识产权的产品,如胆道支架、眼镜架等。海澜集团与东华大学进行合作,以先进的无氯化羊毛变性处理技术应用为基础,进行深加工,使乌拉圭羊毛在毛纺领域里的应用有所突破,从中厚型的产品发展到目前适合于市场消费者的轻型凉爽织物,应用改性乌拉圭羊毛生产的全毛高级单面花呢以及凉爽毛呢以其优良的特性足以与澳毛相媲美,为国家赢得了荣誉,也为海澜集团带来了可观的经济效益。
第三,创建研发机构自主创新。
江阴新材料企业始终本着“人力资源是第一资本” 这一观念,不断挖掘、引进和培养参与国内外市场竞争的高层次人才。目前,江阴市规模较大的新材料企业大都建立了自己的研发机构,作为企业实现技术创新和人才使用的一个有效载体。比如江阴阳光、海澜、法尔胜、兴澄、双良、申达等15家集团企业已经成立了博士后科研工作站,数量名列全国县市级第一。有了这一大批科研人才,企业的科技水平大大提高,2011年江阴申请发明专利就达到了1801项,在这些重点关键技术形成自主知识产权后,江阴企业在一大批高附加值产品上就具有了全球领跑能力。
3继续加快江阴市新材料产业发展的一些建议
3.1政府应继续加强管理,积极引导
在继续加快新材料产业建设方面,省及地方政府都能大有作为。
江阴市应当继续对本市新材料产业发展的“龙头”——江阴沿江新材料国家产业带加强管理和协调,完善各公共服务平台。成立跨地域的“江阴沿江新材料国家产业带”领导小组和相应的管理机构,统一负责产业带的规划、建设、协调等工作。省里有关的部门可积极引导,规划整合我省的各科研机构院校参与新材料产业带的建设,在信息、人才等方面给予大力支持。
对新材料产业,市政府应制订新材料科技发展的中长期规划,继续加大财政扶持新材料产业发展的力度。适时调整相关的产业政策。比如对于那些基础性的、关系整个新材料行业发展前途的研究项目,地方财政应提供足够的经费。政府要积极引导,加强管理,继续制定鼓励新材料企业增加研发费用的政策,比如允许研发费用可以按一定比例抵扣企业所得税等。
国外有经济学家指出:如果想成功地培养一项产业的国家竞争优势,最好能先在国内培养相关产业的竞争力。所以江阴市可以结合本市的各产业发展情况,大力发展新材料产业的相关或支持性产业,培育完整的产业链,以此构筑更为优化的产业集群。
3.2企业应继续加强新材料技术创新,特别要注重人才队伍建设
企业应继续完善各项新材料发展的产业政策,不断适应市场的变化。继续加强新材料产业的技术创新和资金投入,特别是要注重人才队伍建设。因为新材料产业属于知识和技术密集型产业,而人才是制约新材料产业向高端发展的至关重要的因素之一。因此,企业应结合政府的相关政策抓紧制订自己企业的新材料产业人才引进计划,完善招才引智的鼓励政策。通过多种模式加强培养和引进新材料领域专业技术人员,建立更加完善的激励制度,提高人才的工作效率和积极性,支持组织和建设产学研联合研发团队,为专业人才提供必要的软硬件条件,为新材料产业发展提供长期智力支撑。
关键词:工业设计;材料;关联性研究
工业设计主要是建立在工学、美学以及经济学的基础之上进行的各种设计,它的主要理念是提倡产品符合不同层面需求的同时也具有自身的各种特色,目前工业设计不只是决定着一个国家的富强与落后,而且也有着十分广阔的发展和应用空间。工业设计连接了技术和市场,其发展速度飞快,能够第一时间扩展到商业领域的不同层面。不管是广告设计、展示设计、包装设计还是装帧设计等等,工业设计都发挥着不可替代的作用。工业设计本身与材料之间关系密切,只要谈到工业设计,就不可避免地涉及到材料领域。
一、工业设计材料的特性
对于工业设计而言,其有着属于自身的一些特性。设计材料的特性主要是:固有特性、力学特性、热性能、电磁性能、防腐性能、派生特性、加工特性、感觉特性和经济特性等等,其中涉及到了材料的一些特性、导电性、强度、磁性等等。对于此方面的特性进行深入分析和研究是工业设计师进行设计的首要条件,对于它们的一些产品了解也是实现工业产品功能的保障。而且一些工业产品就是采用了材料方面的一些特性进行设计。例如设计师马萨德(法国),其设计了一个胡椒摇罐与“TO⁃HOT”盐,在设计的时候主要是考虑了产品材料所具备的某些特性。工业设计在设计的时候应该遵循一些原则,比如说市场需求原则、使用者优先原则、美观性原则、生态环境原则等等,这些原则主要是考虑到了社会学、美学、心理学、色彩学、人体工程学以及色彩学等方面。
二、工业设计材料的分类
我们说的材料指的是工业设计范围之内的材料,材料主要是用作工业设计这一用途,且不依赖于人的意识而客观存在的所有物质。在不同的角度下,可以将材料分成不同的种类。根据材料来源进行分类,有天然材料、合成材料、加工材料以及复合材料等;根据材料的物质结构进行分类,有有机材料、无机材料、符合材料以及金属材料等;根据材料的形态进行分类,有块状材料、板状材料以及现状材料等;此外,还有一些木材、金属、陶瓷、玻璃以及塑料材料等等。具体到实例中,工业产品设计通常会采用一些材料之间的互相搭配,这些材料的共同搭配能够实现一定的产品性能,从而符合消费者的某些需求。如果材料品种越多,那么材料之间互相连接的方式就非常多,设计成本也会随之提升,在进行设计的时候,这些是必须考虑在其中的。由此可见,工业设计与材料之间的关联性是密不可分的。
三、工业设计与材料的关联性
(一)材料是工业设计的物质基础和载体
在工业设计中,材料是研究和设计的重点,工业设计的材料繁多,可以是较为单一化的玻璃、金属、木材或者是陶瓷等,也可以是十分丰富的复合材料亦或是塑料材质,这些材料的丰富性为工业设计打造了一个开阔的市场空间。一些产品由于有着相同的基本功能,但是在采用材料方面或是加工工艺方面却不相同,仅仅这些不同,就能够引起形态上的千变万化加上利用与精神功能方面的千变万化。比如说针对电视机来说,其外表层是以木质层板制作而成,由于在材料性能与加工工艺方面的某些约束,通常情况下会制作成方形。假如说将电视机后壳制作成弧形,则难度将会提升。但是假如电视机外壳是通过工程塑料制作而成,则就很容易实现曲面这一特殊造型。所以说,工业设计必须以材料为基础进行设计,只有建立在材料的基础上,才能设计出既定的产品。
(二)工业设计决定着材料的发展
目前,工业设计在飞速发展,越来越多的产品涌向市场,这些产品无论在性能、机能等方面都是比较优质的,但是,对于我国而言,我们不能光是看眼前的发展,而是应该立足于长远,不断更新材料性能,设计出具备高效能、绿色健康的环保材料,达到社会发展的需求。工业设计的发展决定着材料的不断更新和进步,因此,必须立足于实际,更新设计出更加符合现代人需求、符合绿色发展需求的工业设计材料,以此去填补工业设计的市场需求。
(三)材料为工业设计师带来新思路
工业设计的新材料出现不只是局限在技术性范畴,而且还包含了整体的一些质感,一直促进和激发着流行趋势。在今天,材料技术的不断更新使得材料丰富多彩,工业设计要想创新,就必须在材料上下功夫,材料设计也成为当下工业设计师新的创新方式之一。对于工业设计师而言,不应该局限于材料之内或是被动地接收材料科学的研究成果,而是应该积极地分析和研究不同材料在不同工业设计中的应用价值,充分挖掘材料在设计中所发挥的作用。在社会日益进步的今天,设计师必须不断更新材料观念,以全新的思路去带动工业设计的发展。
四、结语
综上所述,在工业产品设计中,选择合理有效的材料是十分重要的,其选择的恰当与否直接关系到产品整体性能是。设计师应该注重材料与工业产品之间的关系,通过对于材料的不断创意设计,设计出更加赋予现代化和时尚化的产品。也就是说工业设计与材料的关联性十分密切,工业设计决定着材料的发展,材料又是工业设计的物质基础和载体。在进行工业产品设计的时候,必须综合所设计的产品进行考虑,选取合适的工业材料,设计出适合人类需求的产品,满足人类的各种心理和生理需求。
参考文献:
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[3]陆刃波.“微利时代”--工业设计能否“唤醒”中国家电行业开创新纪元.2008.8.26
[4]姜念云.什么是工业设计.2009.9.29
新材料是现代社会进步的物质基础和先导,它对经济发展、国家安全和增强综合国力都具有非常重要的影响,所以国际上对新材料的研究、开发和生产放在非常突出的战略地位。美国有近1/3的科技人员从事与新材料有关的研究和开发,并已建立多个新材料研究中心。日本一直重视新材料的研究开发。日本通产省制定的“21世纪产业基础技术研究开发计划”中列入了12个项目,其中新材料占了一半。欧共体制定的“核心知识”计划中,新材料的研究开发占有很重要的份量。德国更是专门制定了“新材料科研10年计划”。法国近年来则把1/3左右的科研经费投入到新材料开发、生产有关的项目。我国也一贯重视新材料的研究、开发和生产。1987年开始,全面实施“关键新材料和现代材料科学技术”计划,并针对经济发展和国防建设开展了国家新材料攻关计划,如为高新技术产业化服务的“火炬计划”,为乡镇企业服务的“星火计划”等。当前新材料的研究开发正朝着高功能化、超高性能化、复合化和智能化的方向发展,其世界市场的需求量也以每年10%左右速度快速扩大。
二、宁波市今后新材料工业发展的重点
针对国际上新材料工业的发展方向和我国当前经济建设的迫切需要,国家计委和科技部去年在联合的《当前优先发展的高新技术产业化重点领域指南》中,提出了我国新材料工业的40个重点发展领域。按照这一(指南》,结合宁波实际,确定宁波市新材料工业的发展重点,必须把握以下三个原则:
一是利用现有产业基础。选择今后发展重点,必须充分立足于现有的新材料工业基础,在利用现有基础的条件下有步骤地扩大。同时,要把新材料工业的发展与其他产业的改造提高、结构优化紧密结合起来,力求新材料工业与其他相关工业互相促进、共同发展。
二是扩张比较优势。要把发展新材料工业与利用现有的工业比较优势结合起来,通过发展新材料工业,把现有的工业比较优势进一步扩大、强化起来,变成一种更大、更强的比较优势。
三是增强区域经济的整体竞争力。要把发展新材料工业与增强区域经济的整体竞争力结合起来,通过有重点地鼓励发展新材料工业,快速持续地增强区域经济的整体竞争力,使区域经济的运行质量和效益步入良性发展的轨道。
根据以上原则,初步确定宁波市近期新材料工业发展的重点领域是:
1.稀土永磁材料及应用。扩大现有中档性能钦铁硼稀土材料的生产规模,努力发展高性能铰铁硼稀土永磁材料及制品,创造条件发展稀土基汽车尾气净化催化剂、稀土系贮氢电极合金、稀土发光材料。
2.工程塑料生产技术及装备和通用塑料高性能化。加快对PvC、PS等通用塑料的改性,发展万吨级专用材料生产基地及超高分子量PE管材等产品加工生产线、电力电缆用聚烯烃材料、油气输送用聚烯烃管材料生产线。
3.新型墙体材料。大力发展粘土多孔砖和空心砖、大掺量废渣砖;加快发展利用工业废料和矿渣生产的承重硷空心砌块、各种非承重轻骨料硷空心砖块,发展各种水泥类轻质板、纸面石膏板、彩色钢夹心等板材和轻钢龙骨等轻质的骨架材料,开发多功能及具有轻质、高强、保温、隔热的复合墙体材料及制品。
4.新型防水建筑材料。重点发展新型柔性防水材料、PvC等高分子防水片材、刚性防水材料、聚氨脂等防水涂料。
5.高性能密封材料及制品。主要发展轿车及中高档轻型车动力传递、减振、制动系统用密封材料及制品;重大成套设备中高压、液压、气动系统用密封件;电力设备中高温、高压机械密封材料;石化工业中高速透平压缩机非接触气膜密封材料等。
6.高性能刹车材料及制品。重点发展汽车用新型无石棉半金属刹车片、准高速列车用粉末冶金金属或半金属基盘式刹车片及汽车制动摩擦衬片等现代化交通用高性能刹车材料。
7.高性能涂料。大力发展阻燃涂料、阻尼涂料、保温涂料等各种功能性涂料的规模化生产,重视发展高平整度和高性能阴极电泳汽车涂料、超耐候性外墙涂料、水性防腐蚀涂料和水性建筑涂料生产装置等。
8.电子专用材料。重点发展高性能软磁铁氧体材料及所需的高纯度原材料、大功率压电陶瓷和热释电陶瓷材料等功能陶瓷材料、ITO导电玻璃、液晶材料、高纯化学试剂等。
9.重要产业用纺织品。加快发展汽车配套用的内饰材料、新型蓬盖材料、高性能复合材料、车用非织造布和新型涂料磨具材料等,大力发展气体净化用、袋式过滤除尘用高效过滤材料和阻燃、抗静电、耐高温型高性能过滤材料。
10.差别化、功能化纤维及高档纺织面料。采用先进的纺织、染整加工技术和设备,加快发展将新型合成纤维与纯棉、丝绸等天然纤维复合而成的差别化、功能化纤维,大力发展各种高档纺织面料。
11.新型轻纺助剂及精细化工产品。重点发展为造纸业配套用的丁苯胶乳、改性淀粉、高分散松香乳胶等产品;高吸水性树脂、环氧氛丙烷、有机氟系列织物整理剂以及草酸二乙脂等精细化工产品。
12.子午线轮胎原材料。加快发展5000吨/年丁苯毗胶乳、硬质新工艺碳黑、轻质新工艺炭黑、溶聚丁苯像胶等。
13.高性能电池材料。重点发展镍氢电池、铿离子电池、无汞碱锌锰电池和高性能全密闭铅酸电池的原材料及配套件,如连续泡沫镍材料、性能稳定的贮氢合金粉、高度氢氧化镍材料和无汞锌粉等。三、大力加快宁波市新材料工业发展的对策措施加快高新技术的产业化,是实施科教兴国战略的重要途径。大力推进新材料工业的发展,是加快宁波市高新技术产业发展的主要任务之一。作为知识和技术高度密集、又是一个发展方兴未艾的竞争性行业,新材料工业具有与传统竞争性行业不同的特点,更需要政府的大力扶持。在市场经济条件下,政府扶持新材料工业,要充分注意大力发挥企业的作用,找准扶持的着力点,运用科学的手段,从改善发展环境、推进制度创新等方面下功夫。
(一)加强宏观调搜,创造有利于新材朴工业发展的良好环境良好的环境是培育、壮大新材料工业的重要条件,政府要在创造环境方面作出艰巨的努力。一是建设良好的法制环境。要完善有关的法律、法规,制定符合新材料工业发展要求的新法规,推进新材料工业的管理进入科学、规范、法制化的轨道。当前宁波市急需研订二个地方性法律法规:(1)关于加快发展和推广新型建材的条例;(2)关于加强企业技术秘密保护的条例。二是建立高效的管理服务体系。根据新材料工业发展的普遍规律,改革管理体制,建立寓管理于服务之中的管理服务体系。当前要加快改进对新材料产业化项目的管理。有关部门对新材料产业化项目的认定、审批,要进一步简化手续、加快速度、增强透明度,对那些基本条件具备、个别条件尚有一定差距的企业和项目,要灵活变通,帮助企业解决困难;三是建立新材料产业风险投资基金。通过政府出资、企业入股等形式筹集资金,建立专门的新材料产业发展风险投资基金,重点面向产品前景好、经营者素质较高、银行贷款一时不能到位的新办企业,以贷款的形式实行资金扶持,帮助新办企业克服资金困难,降低创业风险。同时,大力引导各种社会资金,加强对新材料产业的投资。四是加快社会化创新服务体系建设。
(二)转变职能,大力提高引导新材料工业发展的服务水平企业是市场最主要的主体。新材料工业企业对本领域的技术、市场信息比政府部门了解更多,反映更灵敏。所以政府部门要加快转变职能,按市场经济的要求,加强对企业发展方向的引导。一是要强化规划导向。制定新材料工业发展的中长期规划,明确产业化的主要目标、任务和重点。要根据国家(当前优先发展的高技术产业化重点领域指南),从宁波新材料工业和现有工业基础出发,不定期地制订并公布宁波市新材料工业发展的导向目录,明确宁波市重点发展的行业和产品,引导企业发展。二是强化政策引导。被评为市高新技术企业的新材料工业企业,不论其企业性质、隶属关系,也不管是基本建设项目还是技术改造项目,均可享受优惠扶持政策,激发企业发展新材料工业的积极性。三是强化激励措施。对那些综合实力名列全国同行业前三位或产品被评为部级重要新产品的新材料工业企业,政府要用奖励的手段,鼓励企业经营者。四是尽快研究提出我国加入wTO后加快宁波市新材料工业发展的对策措施。力争通过对外开放和国际大公司的合作、竞争,提高宁波市新材料行业的整体实力。
(三)优化布局,建立新材料工业产业园区一方面,宁波市的新材料工业企业布局比较分散,缺乏集聚效应,也没有辐射作用,行业的整体经济效益受到严重影响。另一方面,虽然已有科技工业园区、开发区四方科技园区及县(市)的工业小区,但这些园区(小区)特色不明显,存在产业构成同一化现象。调整结构,优化布局,集中连片,在现有的科技园区、郑县中心区和有关的工业小区建立专业性的产业园区,既是进一步发展新材料工业的客观要求,也有利于加快科技园区和工业小区的建设。一要充分发挥市科技园区的作用,在园区内建立专门的新材料产业园区。新材料产业园区一方面要引进大企业,另一方面要降低各种费用,建设标准厂房,加强吸引小企业,对小企业的经营者要提供优惠服务。二是在娜县中心区建立新的粉末冶金基地。根据“十五”发展规划,东睦冶金公司将迁至娜县中心区。娜县中心区要抓住这一机遇,吸引全市有实力的粉末冶金生产企业向该区集中,力争在今后5一10年内建成全国规模最大、品种齐全、效益领先的粉末冶金生产经营基地。三要在县(市)工业小区建立新材料产业园区。有关县(市)的工业小区要利用本地新材料企业较多的优势,把吸引新材料工业企业特别是股份合作、联营企业作为重点,争取经过3年左右的努力,形成特色,形成几个拳头产品。四要鼓励现有新材料工业基础较好的乡镇,如奉化鳍崎镇,建立新材料产业小区。
关键词:绿色材料;建筑节能;创新
建筑节能是建筑行业获得持续发展的重要渠道之一,因为材料是建筑得以建成的基础,所以在建筑节能方面重点关注建筑材料,创新绿色建筑材料,改变传统材料结构,不断发展新型材料,使用绿色清洁而且可再生的能源,比如太阳能等,这对建筑行业来说能够节约大量的材料成本,对居民来说,更有利于身心健康,对环境来说,污染物将越来越少,因此意义十分重大。
1 建筑节能创新的必要性
建筑行业快速发展带动了我国经济的发展,但是也为我国其他方面的房展带来了不利影响,特别是环境。根据相关资料数据显示,我国建筑行业制造的垃圾所占的比例非常高,而且有些材料对环境的污染非常高,再加之,其不易消解,所以这种消极影响往往是持久性的,因此选择使用建筑节能材料,是建筑行业发展必须选择的一条道路,这对我国社会发展也有积极的意义。绿色材料实际上就是建筑节能材料,大力研发这种材料,是建筑行业做到节能环保的重要手段。绿色材料的应用不仅有利于建筑行业购买材料的成本,而且会使建筑使用者更加的健康安全,因为绿色材料具有重复适用性,也就是可再生性,比如太阳能等,所以建筑成本将大大降低,同时绿色材料具备无污染性,所以不会对建筑使用者身体造成伤害。尽管目前我国的建筑绿色节能环保材料有很多,但是研发人员要更加努力去研发,不断创新,只有如此,建筑行业才能真正的变为绿色行业,无论从哪一个环节都能够做到节能环保,比如新型能源的开发,如何合理的使用地下水等。
建筑行业的发展不能以牺牲任何一方面为代价,否则只会越发展面临的困难越大,所以以绿色材料为出发点,引导建筑行业走向节能十分必要。建筑节能最重要的表现方面就是使用绿色材料,但是因为现阶段绿色材料的研发技术以及人员意识的问题,使得绿色材料还未完全的推广使用,因为这是一个漫长的推广应用过程,在这一过程中,各方都是应该承担起相应的责任,这样才能确保我国的建筑行业稳步发展。
2 建筑节能绿色材料的创新
2.1 墙体材料的节能创新
墙体材料是建筑材料最重要的组成部分,如果其使用的材料节能环保,整个建筑基本上也就实现了节能环保。目前我国的新型墙体节能绿色材料主要有三种,分别为砖、块、板等,类型多样,比较常见的优势粘土空心砖以及加气混凝土等。国外的发达国家绿色节能墙体材料在已得到了普遍的应用,也获得社会公民的认可,而且其还在加大研发力度。墙体材料主要是利用结构的改变来达到节能环保的目的。目前,我国建筑行业中,正在被逐渐推广使用的是墙体材料属于轻质类型,其属于多功能的材料,自身重量低,并且导热系数也比较低,不仅防水、隔音,同时其保温性能以及吸湿作用也十分明显,而且这种轻质材料完全可以大规模生产,易加工,如果能够将此种材料大规模的使用在建筑墙体中,不仅能够减轻建筑自身的重量,同时还能够节约材料,降低消耗。
墙体材料占整个建筑材料一半以上的比例,其中要想不言而喻,其节能环保的作用自然也非常大。在研发绿色节能墙体材料时需要综合考虑各种问题,比如保持生态平衡、节约能源等,这是基本的要求,此外,还应与国家产业发展政策相适应,建筑自身的功能得到有效的改善等。
2.2 新型防水密封材料
近年来,由于多个行业对高质量建筑防水材料的需求,防水密封材料在我国有了较快的发展。目前,防水材料已不单一是纸胎油毡,还包括沥青油毡(含改性沥青油毡)、建筑防水涂料、合成高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料、堵漏和刚性防水材料等五大类产品。我国建筑防水材料品种齐全,并且形成了防水材料工业体系。
防水材料是建筑业及其它相关行业所需要的重要功能性材料,是建材工业的一个重要组成部分。对于防水密封材料应重点发展新型防水材料,扩大新型防水材料如:SRS、APP、APO等改性沥青油毡和高分子防水卷材等的市场份额。
2.3 新型节能屋面和门窗
屋面是热量损耗的主要通道,要降低屋面的热量损耗,可以利用导热系数小,吸水率低并且有一定硬度的保温材料,将其铺设在防水层和屋面之间,提高屋面的节能保温性能。可使用加气混凝土块、聚苯板等板块状材料或在浇筑水泥中掺入膨胀珍珠岩、炉渣等散料,利用保温材料减少屋面的热能消耗。
门窗由于经常发生物理热交换和热传导,热能消耗比较大。可通过安装节能门窗,如中空玻璃、Loe玻璃等,保证玻璃的隔热性和气密性,减少热量的流通。在门、窗边框与建筑物之间的缝隙中添加发泡保温材料,减少通过门窗的空气渗透而导致的热量流失,提高建筑的节能保温性能。
目前,门窗的制造材料从单一的木、钢、铝合金等发展到了复合材料,如铝合金-木材复合、铝合金-塑料复合、玻璃钢等。应用比较广的节能门窗品种有:PVC塑钢门窗、铝木复合门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢门窗等。而玻璃的性能对门窗节能效果影响最大,目前节能玻璃主要有:中空玻璃、真空玻璃和镀膜玻璃等。其中的中空玻璃及真空玻璃在节能方面比较突出,尤其在北方建筑,无论是住宅还是厂房与公用建筑均得到了普及,对于冬季室内保暖效果显著。而热反射镀膜玻璃、镀膜低辐射玻璃是近几年发展起来的新型节能玻璃,可见光具有较高的透射率,同时对红外光具有较高的反射率,既可以保证室内的能见度,又能减少冬季室内热量的向外发散,还能控制夏季户外热量过多地进入室内,提供舒适的居住生活环境,这将是未来节能玻璃主要应用品种。目前在南方沿海城市的写字楼已经开始使用,但因为生产成本的原因还没有得到普遍的接受和应用。
虽然我国新型节能建筑材料已得到较快发展,但是与发达国家相比,我国节能材料的普及率较低,国家政策扶持力度不够,其技术水平也与发达国家存在较大差距。这就需要全民共同努力,将我国制造和应用节能建筑材料的水平提高到一个新台阶。
结束语
综上所述,可知目前我国建筑行业正处于推广绿色节能材料的阶段,也就说,绿色节能材料还未得到大面积的普及,这与建筑单位的个人意识有关系,同时与目前的绿色材料研发也有一定的关系,所以建筑节能创新是一项艰巨的任务,需要一起共同努力,才能够完成的任务。
参考文献
[1]郭继军.住宅建筑节能浅谈[J].中国房地产,2003(9).
关键词:节能,新型建筑材料,节约型社会
随着经济的发展和人民物质生活水平的提高,城乡建筑迅速增加,建筑耗能的问题日益突出,资料显示:建筑行业能耗占到了全社会总能耗的40%~50%。因而建筑节能问题已越来越被政府和社会各界所重视,'建设节约型社会'已成为当今社会广泛关注的一个重要主题,我国政府适时制定了中长期节能规划,在规划中建筑业被列为节能与环保的重点行业。而建材行业作为消耗自然资源、能源高,破坏土地多,废气、粉尘排放量大,对大气污染严重的行业,节能问题更是重中之重。
1.发展新型节能型建材的必要性
长期以来,我国建材行业沿用了粗放型传统生产模式,对自然资源重开发、轻保护,对生态环境重利用、轻改善。'十一五'是我国社会建设的重要时期,也是建筑材料发展的一个重要时期,因而建筑材料的发展应以满足建筑节能需要为重,节能建筑材料作为节能建筑的重要物质基础,是建筑节能的根本途径。在建筑中使用各种节能建材,一方面可提高建筑物的隔热保温效果,降低采暖空调能源损耗;另一方面又可以极大地改善建筑使用者的生活、工作环境。因此,走环保节能建材之路,大力开发和利用各种高品质的节能建材,是节约能源,降低能耗,保护生态环境的迫切要求,同时又对实现我国21世纪经济和社会的可持续性发展有着现实和深远的意义。
此外,在传统建筑材料基础上大力发展新型建筑材料也是节能建材研究领域一个重要的方面,主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料、陶瓷材料、新型化学建材、装饰装修材料以及各种工业废渣的综合利用等。
因此,发展新型节能型建筑材料,就成为未来建筑材料的主要发展方向和趋势,对于落实科学发展观和构建资源节约型社会具有重要的现实意义。
2.新型节能型建材的发宸趋势
2.1.新型墙体材料
墙体材料在房屋建材中约占70%,是建筑材料的重要组成部分。绿色建材是建材发展的方向,因而发展墙体材料,一定要按照建材绿色化的要求,与资源综合利用、保护土地和环境紧密结合起来,通过限制粘土砖,优化墙体材料产业与资源、环境、社会发展的关系,实现墙体材料的可持续发展,促进人与自然的和谐发展。
新型墙体材料的发展应有利于生态平衡、环境保护和节约能源,既要符合国家产业政策要求,又要能改善建筑物的使用功能,同时坚持'综合利废、因地制宜、市场引导'的原则,要充分利用本地资源,综合利用粉煤灰及其他工业废渣生产墙体材料,加快轻质、高强、利废的新型墙体材料的发展步伐。如利用资源丰富的粉煤灰、煤矸石、矿渣等,取代粘土生产粉煤灰烧结砖,煤矸石烧结砖,矿渣砖。
就其品种而言,新型墙体材料主要包括砖、块、板等,如粘土空心砖、掺废料的粘土砖、非粘土砖、建筑砌块、加气混凝土、轻质板材、复合板材等。其中加气混凝土是集承重和绝热为一体的多功能材料,根据目前国家的节能标准,唯有加气混凝土才能做到单一材料达标(节能50%)的要求,而用板材做墙体材料是今后墙材发展的趋势,因此加气混凝土制品作为今后墙体材料的首选,有着巨大的发展前景。又如蒸压轻质加气混凝土板具有质轻、保温、隔热、防火等优良性能,应用于新结构体系如钢结构中,被认为是理想的维护结构材料。
因此,要适应建筑应用的需要,将新型墙体材料的发展与提高建筑性能和改善建筑功能结合起来,使其具有更强的生命力,因地制宜地发展各种新型墙体材料,从而达到节能、保护耕地、利用工业废渣、促建筑技术发展的综合目的。
2.2.保温隔热材料
墙体特别是外墙的传热在建筑物总体传热中占比例最大,我国多采用保温节能墙体。墙体保温式根据保温层位置的不同可分为:外墙外保温、外内保温和中空夹心复合墙体保温等3种。目前我的外墙保温技术发展很快,是节能工作的重点。时,外墙保温技术的发展与节能材料的革新是密不分的,建筑节能以发展新型节能建材为前提,必须足够的保温隔热材料作基础。而节能材料的发展必须与外墙保温技术相结合,才能真正发挥其作用。因此,在大力推广外墙保温技术的同时,要加强新型节能材料的开发和利用。
近年来,我国保温隔热材料的产品结构发生有明显的变化:泡沫塑料类保温隔热材料所占比例逐年增长,已由2001年的21%上升到2005年的37%;矿物纤维类保温隔热材料的产量增长较快,但其所占比例基本维持不变;硬质类保温隔热材料制品所占比例逐年下降。我国目前常用的外保温技术体系包括:胶粉聚苯颗粒外保温、现浇混凝土复合无网聚苯颗粒外保温、现浇混凝土复合有网聚苯颗粒外保温、岩棉聚苯颗粒外保温、外表面喷涂泡沫聚氨酯和保温涂料等。在上述几种保温体系中,保温涂料综合了涂料以及保温材料的双重特点,干燥后形成有一定强度及弹性的保温层,符合外保温材料的要求。
目前我国保温材料的主要发展方向有:
(1)现有产品性能的提高和改进。
(2)研制开发复合型保温涂料。应向固化块、憎水、粘结强度高、密度小和成本低等方向发展。
(3)注重环保,充分利用三废开发保温涂料,并遵循涂料发展的潮流,向水性化、环保化的方向发展。
2.3.防水密封材料
防水材料是建筑业及其他相关行业所需要的重要功能材料,是建材工业的一个重要组成部分。随着我国国民经济的快速发展,工业建筑与民用建筑对防水材料提出了多品种高质量的要求,而在桥梁、隧道、国防军工、农业水利和交通运输等行业和领域中也都需要高质量的防水密封材料。
我国建筑防水材料的发展十分迅速,已彻底摆脱了纸胎油毡一统天下的落后局面,目前拥有沥青油毡(含改性沥青油毡)、合成高分子防水卷材、建筑防水涂料、密封材料、堵漏和刚性防水材料等五大类产品。相比国外先进国家,目前我国防水材料行业主要存在以下问颢。
(1)产品结构不合理,新型防水密封材料的产量
不高,市场占有率不高;
(2)产品质量普遍偏低,假冒产品充斥市场;
(3)设计施工应用技术有待提高,工程建筑渗漏还相当严重。
因此,防水材料工业亟需调整结构、规范市场。在发展方向上,应重点发展新型防水材料,扩大新型防水材料(如SRS、APP、APO等改性沥青油毡和高分子防水卷材等)的市场份额。
2.4.节能门窗和节能玻璃
从目前节能门窗的发展来看,门窗的制造材料从单一的木、钢、铝合金等发展到了复合材料,如铝合金一木材复合、铝合金一塑料复合、玻璃钢等。目前我国市场主要的节能门窗有:PVC门窗、铝木复合门窗、铝塑复合门窗、玻璃钢门窗等。就玻璃钢门窗而言,其型材具有极高的强度和极低的膨胀系数,具有广阔的发展前景。
除结构外,对门窗节能性能影响最大的是玻璃的性能。目前,国内外研究并推广使用的节能玻璃主要有:中空玻璃、真空玻璃和镀膜玻璃等。
(1)中空玻璃在发达国家已经是新建住宅法定的节能玻璃,但我国中空玻璃的使用普及率还不到1%,从国内外的实践来看,推广使用中空玻璃将是实现门窗节能的一个重要途径。
(2)真空玻璃在节能方面要优于中空玻璃,从节能性能比较,真空玻璃比中空玻璃节电16%一18%:
(3)热反射镀膜玻璃的使用不仅具有节能和装饰效果,可起到防眩、单面透视和提高舒适度等效果,还可大量节约能源,有效降低空调的运营经费;
(4)镀膜低辐射玻璃又称low-E玻璃,是近年来发展起来的新型节能玻璃,采用真空磁控溅射法在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜。这种玻璃对380nm一780nm的可见光具有较高的透射率,同时对红外光(特别是中远红外光)具有较高的反射率,既可以保证室内的能见度,又能减少冬季室内热量的向外发散,还能控制夏季户外热量过多地进入室内,提供舒适的居住生活环境,将是未来节能玻璃主要应用品种。
2.5.水泥的发展和粉煤灰的利用
水泥工业在我国建材行业中能耗最大,因此要大力发展生态水泥。所谓生态水泥就是广泛利用各种废弃物,包括各种工业废料、废渣及城市垃圾为原料制造的一种生态建材。这种水泥能够降低废弃物处理的负荷,既解决了废弃物造成的污染,又把生活垃圾和工业废弃物作为原材料,变成了有用的建设资源,从而降低了生产成本。生态水泥的主要品种有:环保型高性能贝利特水泥,低钙型新型水硬性胶凝材料,碱矿渣水泥等。
粉煤灰是燃煤发电场的废弃物,由于其具有轻质多孔的特点和潜在的水硬性,可以作为多种建材的生产原料。开发粉煤灰建材不仅可以解决能源和资源问题,同时解决了这种工业废弃物造成的污染问题。今后在粉煤灰综合利用方面,需要重点开发研究的前沿技术课题有:大掺量粉煤灰制品;各种免烧结、免蒸养自然养护工艺的粉煤灰砖制品和粉煤灰陶粒等。
2.6.建筑垃圾的综合利用
近几年,我国在建筑垃圾开发利用方面投入了相当大的资金,不少地区将建筑垃圾作为一种再生资源,对固体废弃物加以筛分、破碎后制成建筑垃圾砖或用作路基垫层及地基垫层;对不可理垃圾则堆山造景加以利用。其中,建筑垃圾砖取代传统粘土实心砖作为砌体材料,净化了环境,节约了能源,保护了土地资源,是一种具有经济效益和社会效益的产品,从而使建筑业走上了一条良性循环的经济模式,成为建筑业可持续发展的动力。
2.7.其他节能建筑材料
太阳能是人类可以利用的最丰富、最洁净、最理想的能源,随着太阳能光电转换技术的不断突破,在建筑中利用太阳能成为了可能。因此,美、日、欧等工业发达国家非常重视太阳能的利用,纷纷推出开发《太阳屋计划》。我国太阳能的利用近年来取得了可喜的成果:天津市奇信太阳能科技有限公司已成功研制建材化太阳能集热器,成为国内建材太阳能技术发展的先行者;而号称为中国太阳能第一楼建筑的北京北苑太阳能示范工程,其能源全部采用太阳能,已良好运转半年之久。
可以预见,采用光能转换技术与建筑的屋顶、外墙、窗户等结合集结成复合产品,很可能成为2l世纪一类重要的新型建材制品,既可作为建筑的制品或部品,又可以进行太阳能发电,将有极为广阔的发展前景。
3.结语
综上所述,未来我国新型建材的发展可以归结为以下几类:
3.1.大力发展资源节约型建材
发展资源节约型建材首先要通过建材企业对现有产品实行节省资源的措施,如降低单位产品原材料消耗,提高产品成品率等。其次要充分利用回收资源,目前我国工业废渣和生活垃圾年产量约320亿吨,回收利用,替代原材料生产新型建材,不仅可减少环境污染和资源浪费,更重要的是可实现经济、环境的可持续性发展。
3.2.大力发展能源节约型建材
发展能源节约型建材就是要发展节能型新型材料,如低辐射镀膜玻璃、太阳能发电材料、高性能保温隔热材料等。
3.3.大力发展环境友好型建材
发展环境友好型建材就是要求建材产品不产生建筑垃圾,不污染生活环境,不影响人体健康。随着物质水平的提高、消费观念的更新,人们的环保意识在不断增强,对建筑材料的环保要求不断提高。环境污染严重,对人体健康危害大的建材产品已逐渐被市场所淘汰,绿色环保型建材产品成为市场的销售热点。
3.4.大力发展多功能型建材
一、高校材料类本科专业人才培养现状
目前,我国本科教育,特别是地方高校教育普遍存在的问题是严重缺乏创新意识和创新能力,难以适应快速发展的人才市场需求。一方面,在实际教育过程中,学校注重理论教育,轻视实践操作技能培训,只满足在现有知识的记忆和再现,不能使用知识大胆创新探索。另一方面,学生毕业后进入社会,在面对不断变化的科学技术和先进的生产手段的实际工作中遇到的创新主题,从自己的知识储备的质量和能力方面,似乎严重不足。近年来,材料科学与工程教育改革在中国发展迅速,许多高等院校材料从人才培养模式、课程体系、教学内容、实验教学体系和教学方法等许多方面进行了大胆的改革和创新。材料科学与工程一级学科,在淡化专业个性教育模式的基础上,构建“大学科”主题共用知识,培养面宽,在高质量研究型人才培养方面取得了一些好的经验和成果。对于“985工程”和“211工程”院校可能很适合,但对于生源差和科研实力不高的地方高校而言,不能盲目地复制其他重点大学的改革模式。
二、地方性高校金属材料工程专业培养模式
1.地方性高校金属材料工程专业定位。金属材料工程是工业经济发展的重要支柱,在航空航天工业、能源化工领域、国防军工方面、冶金机电行业均发挥着相当重要的推动作用。如何依托地方,为地方工业经济发展培养具有金属材料工程专业背景知识的应用型创新人才,是目前国内高校金属材料工程专业建设面临的重大课题。地方本科院校金属材料工程专业人才培养应基于地域化目标定位,结合自身资源条件和区域工业经济发展对人才的需求状况,构建金属材料工程本科专业人才的培养体系,并通过突出地方特色培养金属材料工程专业人才的核心竞争力。根据江西省新材料产业和工程技术发展的实际需要,为江西省材料产业和工程技术发展储备工程技术人才;同时增进学校与政府、与金属材料表面技术行业、金属材料热处理行业以及相关企业之间的互动,联合培养应用型人才。此外,通过理论与实践教学相结合,以创新实验项目为载体,突出创新能力的培养;以企业工程项目为载体,培养工程应用意识,提升工程方面的素质和能力,出于这种原因,我校金属材料工程专业人才培养的主要目标定位是:具备金属材料工程领域的基础知识,了解材料科学与工程领域的相关专业知识,能在材料制备与质量检测分析、金属材料热处理、钢铁冶金与机械加工企业和相关行业工作,适应社会主义经济发展的高层次、高素质的应用型创新人才。
2.地方性高校金属材料工程培养模式。金属材料工程建设将学校的现实与当地区域经济发展相结合,坚持技术应用研究人才培养目标定位,从而有效地开展错位竞争、拓展生存和发展空间较大的专业。根据培养目标,积极探索切实可行的人才培养体系、机制和人才培养模式。人才培养模式改革是各种教学过程改革的重中之重,应该遵循高等教育的发展规律,仔细研究适应未来高等教育的科学发展趋势,根据培养高素质人才的总体要求,建立起能够充分激发在校大学生的学习主动积极性和创新创业精神,能使学生的个性得到充分发展,同时也能整体增长知识、能力和素质,具有新时代新特征的多样化应用型高层次工程人才培养模式。结合地方经济的工业发展,九江学院的金属材料工程专业在整个教学体系中,理论主干课程包括物理化学、电工电子学、材料科学基础、金属工艺学、热处理原理、热处理工艺及设备、金属材料学、材料研究方法、材料失效分析、材料力学性能、金属材料工程专业综合实验。与此同时,开设了两个专业方向,(1)金属材料塑性成型与模具方向:金属塑性成形原理、锻造工艺及模具设计、冲压工艺及模具设计、挤压工艺及模具设计、模具CAD/CAM软件应用、模具制造工艺学、Pro/E造型及模具设计、压铸工艺及模具设计。(2)金属材料热处理与测试方向:先进材料制备技术、粉末冶金原理、无损检测、材料的腐蚀与防护、冶金质量分析、材料物理性能检测、材料表面技术工程、先进复合材料。为了配合理论教学,大量安排实践性课程与之配套,让学生能够利用理论知识解决实际工程技术问题,实践性教学课程主要包括金工实习、金属材料专业实验、热处理工艺及设备课程设计、粉末冶金原理课程设计、材料表面技术课程设计、生产实习、毕业实习、毕业论文(设计)等。
三、地方性高校金属材料工程专业培养模式改革创新
1.培养模式进行改革探索。作为地方性高校的金属材料工程本科专业,应该充分认识到地方性区域工业经济未来发展对自己学校所设置的金属材料工程本科专业人才的确实需求,根据该本科专业的定位和特色,确定专业人才培养模式。金属材料工程专业的培养模式要从我校的实际出发,根据目前九江及周边区域工业经济与本专业相关单位的现状及发展,在原有培养模式的基础上,逐渐将原有的一味培养技术应用型人才过渡到应用技术研究创新型人才的培养目标和定位,这样才能有效地开展多层次培养,避免将学生培养成一个模子技能的技术人才,根据学生的特色,因材施教,拓展专业培养的发展空间,形成专业的办学特色,形成应用技术研究创新型多层次人才的培养新模式。
2.授课体系进行改革修订。为了能更好的对金属材料工程应用型本科人才培养计划和课程进行改革,我们在现有基础之上进行了以下准备性的工作:在相关大学进行调查研究,学习专业课程体系建设的成功经验,探索课程建设的内涵和专业内容集成优化,访问有关材料企业,了解社会对金属材料工程本科专业所需要的新知识、新能力和高素质要求,对九江学院近几年毕业的金属材料工程专业的学生进行系列性的跟踪调查,了解就业单位对我们学校该专业毕业生的满意程度,以及该专业毕业生对现有的人才培养模式、课程体系、专业教学知识点的意见及建议,邀请校内外知名教学专家,召开系列专家指导会,制定该本科专业课程体系和专业教学知识点方面改革的确实可行的方案,撰写新的人才培养方案,专业教学大纲内容将随之进行整合优化。专业主干基础课程建设得以加强,并根据区域经济发展的社会需求,设置相应并可行的必修课程,同时形成金属材料热处理与测试方向、金属材料塑性成型与模具方向两个具有一定地域工业特色的专业方向,使该专业的在校大学生形成比较完整的基础性知识及社会所需要的专业性知识。
3.配套平台进行改革探索。为配合模式及课程改革,必须对教学及研究平台进行更新建设,充分并有效地发挥本专业的专业实验室设备优势。近两年,本专业在原有实验设备的基础上,通过多渠道项目经费购置了200多万元的教学兼科研实验设备,满足了本专业各种专业理论课程的配套实践性教学需要。目前,九江学院金属材料工程的专业实验室有:表面技术实验室、粉末冶金材料及工艺实验室、材料化学制备实验室、材料物性检测实验室、材料热处理实验室、金相制样及分析实验室、铸造技术实验室、材料力学性能实验室和材料微纳结构分析实验室。通过这一系列实验平台的建设,金属材料工程专业的发展将得以支撑。根据本专业的特色,在九江和周边地区与九江新联传动机械有限公司、九江森源科技有限公司、九江博德新材料研究公司、九江奥盛钢缆科技有限公司等企业进行实质性地合作,建立产学研及学生实习见习基地,并聘请企业技术骨干和学校教师联合指导毕业论文(设计)工作,学生的实践操作能力和工程技术应用能力得以较好的培养。
四、结束语
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