第一篇：利用納米材料去除水中典型金屬離子技術

利用納米材料去除水中典型金屬離子技術

摘 要：針對國內水污染情況的復雜性，實驗室制成新型高分子聚合物材料，并通過對其分子結構和性能參數的測定，開展這種材料對水中污染物去除機理的分析，著重分析和評估這種納米材料去除水中重金屬離子的機理和不同水環境條件對其去污能力的影響，為納米材料在水中污染物深度處理的實際應用和推廣提供重要的參考依據。

關鍵詞：納米材料；水處理；重金屬離子

近年來，伴隨著我國經濟建設的飛速發展，飲用水源的污染問題也日益突出，加劇了我國水資源短缺的狀況。而國內生活小區內常規水處理工藝的局限性，不僅無法徹底有效地去除各種污染物質，而且在處理的過程中可能產生致癌、致突變等對人體有害的副產物，使人們的健康面臨著嚴重的威脅。因此尋找一種切實有效的高效凈水材料，并以此為基礎設計一套飲用水深度處理的工藝技術，就成為我國環境工程研究者一項迫在眉睫的任務。

目前，納米技術已經廣泛地應用于材料、計算機、光學、醫藥和化工等眾多領域，但在環境工程及大氣污染控制領域中的應用研究來看，我國與國際先進國家相比，無論從作用機理的理論分析，還是納米技術的應用開發方面，都還存在著相當大的差距。再加上我國水源的污染狀況遠較國外復雜，這就更加突出了利用納米技術用于我國水污染控制研究的緊迫性。在這其中，對新型納米凈水材料的機理和應用研究成為今后研究領域中的一個重要發展方向。納米凈水材料的實驗室制備

1.1 藥劑制備

根據研究目標的要求，本實驗采用對環糊精進行甲苯磺酰化，制備出6位碳伯羥基處取代的β-CD單對甲苯磺酸酯（β-CD-6-OTs）作為藥劑處理目標水。

1.2 β-CD-6-OTs的合成

β-環糊精使用前用蒸餾水重結晶兩次，真空干燥；吡啶加入適量的粒狀KOH干燥數日，使用前蒸餾收集114℃餾分；其它試劑為分析純試劑。

在裝有帶無水CaCl2干燥管的冷凝管、恒壓漏斗、機械攪拌器的250mL三口燒瓶中加入8.33g的β-CD和100mL吡啶，微熱溶解后冷卻，于室溫下繼續攪拌1h，在恒壓漏斗中加入80mL吡啶和1g對甲苯磺酰氯配成的溶液，繼續攪拌反應過夜后，40℃真空旋轉蒸發溶劑，固體用200mL的乙醚洗滌，抽濾，經3次重結晶后得到白色粉末產品β-CD-6-OTs，即納米凈水材料晶體。納米凈水材料性能參數測試

2.1 利用X射線衍射分析測定樣品的晶相結構。通過實驗室制備得到的納米吸附材料XRD譜圖基線平穩，各衍射峰尖而窄，無雜峰存在，說明樣品純度和結晶度高。

2.2 BET測試結果如表1所示。

從表1可以看出，這種吸附材料的吸附容量很大，遠遠超過傳統的活性炭、活化沸石等吸附劑，對于去除水中微量有機或無機雜質極為有利。納米材料對水中典型重金屬離子去除效率的研究

3.1 汞離子的處理效率及影響因素研究

3.1.1 pH值對去除率的影響

在pH9時，去除率開始下降影響不大。pH值為7時，納米吸附材料的最高去除率可達95.9%。

3.1.2 吸附時間對去除率的影響

在汞離子的濃度、pH值一定的情況下，去除率隨著吸附時間的增加而升高，在240min時吸附達到平衡，去除率可達97.1%，繼續延長吸附時間去除率變化不大，因此，在汞離子去除實驗中選擇最佳吸附時間為240min。

3.1.3 吸附劑的用量對去除率的影響

在汞離子的濃度、pH值一定的情況下，在吸附劑的添加量為0.5mg時吸附就已經達到了平衡，去除率可達97.1%，繼續添加吸附劑的用量去除率基本無增加，其實際應用意義也不大。因此，在汞離子去除的實驗中選擇納米吸附劑的最佳添加量為0.5mg。

3.2 砷離子的處理效率及影響因素研究

3.2.1 pH值對去除率的影響

在pH4時，pH值對去除率影響不大。pH值為2時，改性濾料去除率可達82.08%。

3.2.2 吸附時間對去除率的影響

在As（Ⅴ）離子的濃度，pH值一定的情況下，去除率隨著吸附時間的增加而升高，在240min時吸附達到平衡，去除率可達95.96%，繼續延長吸附時間去除率變化不大，因此，在As（Ⅴ）離子去除實驗中選擇最佳吸附時間為240min。

3.2.3 濾料的用量對去除率的影響

在As（Ⅴ）離子的濃度，pH值一定的情況下，去除率隨著改性濾料的增加而升高，由10.23%變化為97.012%。在改性濾料的添加量為2g時吸附達到平衡，去除率可達95.96%，繼續添加改性濾料去除率變化不大，因此，在As（Ⅴ）離子去除實驗中選擇改性濾料的最佳添加量為2g。

通過對銅、鉛、鎘、鉻等金屬離子的原水進行納米材料的靜態吸附實驗的研究以及對各種影響因素的分析，得出以下結論：（1）pH=5，Cu2+為6mg/L，納米材料的添加量為2g，吸附時間為120min時，納米材料對Cu2+的去除率可達到95.29%。（2）在Pb2+的濃度為2mg/L，pH值為7，吸附時間為120min時，納米材料的添加量為2g時對Pb2+去除率可達96.75%。（3）在Cd2+的濃度為2mg/L，pH值為7，吸附時間為120min時，納米材料的添加量為2g時對Cd2+去除率可達96.73%。（4）在Cr6+的濃度為50mg/L，納米材料的添加量為2g時對Cr6+去除率可達96.3%。結束語

通過試驗證明納米材料能在分子結構中形成海綿狀、具有納米級尺度的微孔，從而能夠高效地吸收和截留水中的一些用常規凈水工藝和材料很難或無法降解的污染物質如微量砷、汞等重金屬離子。通過納米材料的靜態吸附實驗證明，納米材料對水中微量汞等重金屬鹽的去除效率均可達到95%以上。研究為納米材料在工業廢水、生活飲用水中存在的典型重金屬離子深度處理的實際應用和推廣提供重要的參考依據。

第二篇：金屬納米材料制備技術的研究進展

金屬納米材料制備技術的研究進展

摘要：本文從金屬納米材料這一金屬材料重要分支進行了簡要的闡述，其中重點講述了強行塑性變形及膠束法制備納米材料，并分析了金屬納米材料的現狀及對今后的展望。

關鍵字：晶粒細化；強烈塑性變形；膠束法；塊狀納米材料

引言：

金屬材料是指金屬元素為主構成的具有金屬特性的材料的統稱。包括金屬、合金、金屬間化合物和特種金屬材料等。人類文明的發展和社會的進步同金屬材料關系十分密切。繼石器時代之后出現的銅器時代、鐵器時代，均以金屬材料的應用為其時代的顯著標志。

現代，種類繁多的金屬材料已成為人類社會發展的重要物質基礎。同時，人類文明的發展和社會的進步對金屬材料的服役性能提出了更高的要求，各國科學家積極投身于金屬材料領域，向金屬材料的性能極限不斷逼近，充分利用其為人類服務。

一種嶄新的技術的實現，往往需要新材料的支持。例如，人們早就知道噴氣式航空發動機比螺旋槳航空發動機有很多優點，但由于沒有合適的材料能承受噴射出燃氣的高溫，是這種理想只能是空中樓閣，直到1942年制成了耐熱合金，才使噴氣式發動機的制造得以實現。

1金屬納米材料的提出

從目前看，提高金屬材料性能的有效途徑之一是向著金屬結構的極端狀態發展:一方面認為金屬晶界是薄弱環節,力求減少甚至消除晶界,因此發展出了單晶與非晶態合金;另一方面使多晶體的晶粒細化到納米級(一般<100 nm,典型為10 nm左右)[1]。細化晶粒是金屬材料強韌化的重要手段之一,它可以有效地提高金屬材料的綜合力學性能,尤其是當金屬材料的晶粒尺寸減小到納米尺度時,金屬表現出更加優異的力學性能[2]。因此,金屬材料晶粒超細化/納米化技術的發展備受人們關注,一系列金屬納米材料的制備技術相繼提出并進行了探索,包括電沉積法、濺射法、非晶晶化法、強烈塑性變形法(Severe Plastic Deformation, SPD)、[3]粉末冶金法以及熱噴涂法等。

金屬納米材料是指三維空間中至少有一維處于納米尺度或由它們作為基本單元構成的金屬材料。若按維數，納米材料的基本單元可分為(類：一是零維。指在空間三維尺度均在納米尺度，如納米粉體、原子團簇等；二是一維。指在空間有兩維處于納米尺度，如納米絲、納米棒、納米管等；三是二維。指在三維空間中有一維處于納米尺度，如超薄膜、多層膜及超晶格等。超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑和貯氣材料以及低熔點材料[4]。金屬納米顆粒表現出許多塊體材料所不具備的優越性質,可用于催化、光催化、燃料電池、化學傳感、非線性光學和信息存儲等領域。

以金金屬具體來說，與塊狀金不同，金納米粒子的價帶和導帶是分開的。當金粒子尺寸足夠小時，會產生量子尺寸效應，引起金納米粒子向絕緣體轉化，并形成不同能級間的駐電子波。若其能級間隔超出一定的范圍并發生單電子躍遷時，將表現出特殊的光學和電子學特性，這些性質在晶體管、光控開關、傳感器方面都有其潛在的應用前景。是因為金納米粒子的特殊性質，使其在生物傳感器、光化學與電化學催化、光電子器件等領域有著極其廣闊的應用前景。近幾年來，基于金納米粒子在發生吸附后其表面等離子共振峰會發生紅移這一性質，對擔載金納米粒子的DNA及糖類分子進行研究，發現其在免疫、標定、示蹤領域中有著廣闊的應用前景。此外，金納米粒子作為一種新型催化劑在催化氧化反應中有著很高的催化活性，而擔載金納米粒子后，TiO2薄膜的光催化活性極大提高[5]。

2金屬納米材料的制備技術

如今，金屬納米材料的制備技術已趨于多樣化發展，按不同的分類標準具有不同的分類方法。其中基本的可分為物理法，化學法及其他方法，物理法大致包括粉碎法和構筑法，化學法由氣相反應法和液相法。物料的基本粉碎方式是壓碎、剪碎、沖擊粉碎和磨碎。常借助的外力有機械力、流能力、化學能、聲能、熱能等。一般的粉碎作用力都是幾種力的組合，如球磨機和振動磨是磨碎和沖擊粉碎的組合；雷蒙磨是壓碎、剪碎和磨碎的組合；氣流磨是沖擊、磨碎與剪碎的組合。構筑法是由小極限原子或分子的集合體人工合成超微粒子。

氣相法制備金屬納米微粒，主要有氣相冷凝法、活性氫—熔融金屬反應法、濺射法、流動液面上真空蒸鍍法、通電加熱蒸發法、混合等離子法、激光誘導化學氣相沉積法、爆炸絲法、化學氣相凝聚法和燃燒火焰—化學氣相凝聚法。

液相法制備金屬納米微粒，主要有沉淀法、噴霧法、水熱法、溶劑揮 發分解法、溶膠—凝膠法、輻射化學合成法。此外還包括物理氣相沉積、化學氣相沉積、微波等離子體、低壓火焰燃燒、電化學沉積、溶液的熱分解和沉淀等。

2.1塊體材料制備

金屬納米塊體材料制備加工技術:兩種大塊金屬納米材料的制備方法[6]-[8]。第一種是由小至大，即兩步過程，先由機械球磨法、射頻濺射、溶膠—凝膠法、惰性氣體冷凝法等工藝制成納米顆粒，再由激光壓縮、原位加壓、熱等靜壓或熱壓制成大塊金屬納米材料。凡能獲得納米粉末的方法一般都會通過后續加工得到大塊金屬納米材料。第二種方法為由大變小，是將外部能量引入或作用于母體材料，使其產生相或結構轉變，直接制備出塊體納米材料。諸如，非晶材料晶化、快速凝固、高能機械球磨、嚴重塑性形變、滑動磨損、高能粒子輻照和火花蝕刻等。使大塊非晶變成大塊納米晶材料或利用各種沉積技術獲得大塊金屬納米材料。

大塊金屬納米材料制備技術發展的目標是工藝簡單，產量大及適應范圍寬，能獲得樣品界面清潔且無微孔的大尺寸納米材料制備技術。其發展方向是直接晶化法。實際上今后相當一段時間內塊狀納米晶樣品制備仍以非晶晶化法和機械合金化法為主[4]。現在需要克服的是機械合金化中微孔隙的大量產生，亦應注意其帶來的雜質和應力的影響。今后納米材料制備技術的研究重點將是高壓高溫固相淬火，脈沖電流及深過冷直接晶化法和與之相關的復合塊狀納米材料制備及研究工作。

2.2 強烈塑性變形法（SPD技術）

強烈塑性變形法（SPD技術）是在不改變金屬材料結構相變與成分的前提下,通過對金屬材料施加很大的剪切應力而引入高密度位錯,并經過位錯增殖、運動、重排和湮滅等一系列過程,將平均晶粒尺寸細化到1μm以下,獲得由均勻等軸晶組成、大角度晶界占多數的超細晶粒金屬材料的一種工藝方法[9]。SPD是一種致力材料納米化的方法,其特點是利用劇烈塑性變形的方式,在較低溫度下(一般<0.4Tm, Tm為金屬熔點)使常規金屬材料粗晶整體細化為大角晶界納米晶,無結構相變與成分改變,其主要的變形方式是剪切變形。它不僅是一種材料形狀加工的手段,而且可以成為獨立改變材料內部組織和性能的一種技術,在某些方面,甚至超過熱處理的功效。它能充分破碎粗大增強相,尤其是在促使細小顆粒相均勻分布時比普通軋制、擠壓效果更好,顯著提高金屬材料的延展性和可成形性。在應用方面,到目前為止,通過SPD法取得了純金屬、合金鋼、金屬間化合物、陶瓷基復合材料等的納米結構,而且投入了實際應用并獲得了認可[3]。譬如,通過SPD法制備的納米Ti合金活塞,已用于小型內燃機上;通過SPD法制備的納米Ti合金高強度螺栓,也已廣泛應用于飛機和宇宙飛船上。這些零件可以滿足高強度、高韌性、較高的疲勞性能的要求,從而大大提高了使用壽。

經過近年的快速發展,人們對采用SPD技術制備金屬納米/超細晶材料已經有了一定的認識。但是,不管是何種SPD法制備納米材料,目前,還處在工藝可行性分析及材料局部納米化的實驗探索階段,存在諸如成形效率低、變形過程中出現疲勞裂紋、工件尺寸小、顯微組織不均勻、材料納米化不徹底等問題,對SPD制備納米/超細晶金屬材料的成形機理沒有統一的定論。

2.3膠束法

膠束法是控制金屬納米顆粒形狀的另一個重要方法[10]。膠束以一小部分增溶的疏水物質或親水物質形式存在。如果表面活性劑的濃度進一步增大,增溶程度會相應提高。膠束尺寸可增大到一定的范圍,此時膠束尺寸比表面活性劑的單分子層厚度要大很多,這是因為內池中的水或者油的量增大的緣故。如果表面活性劑的濃度進一步增大,膠束則會被破壞而形成各種形狀,這也為合成不同形狀的納米粒子提供了可能。合成各種形貌的金屬納米顆粒的方法還包括高溫分解法、水熱法、氣相沉積法、電化學法等。其中,高溫分解法是在高溫下分解前驅體;水熱法是一種在高溫高壓下從過飽和水溶液中進行結晶的方法;氣相沉積法是將前驅體用氣體帶入反應器中,在高溫襯底上反應分解形成晶體。這3種方法均可以得到純度高、粒徑可控的納米粒子,但是制備工藝相對復雜,設備比較昂貴。電化學方法中可采用石墨、硅等作陰極材料,在水相中還原制備不同金屬納米顆粒,也可采用模板電化學法制備金屬納米管、納米線等不同形貌的納米材料。這種方法的優點是反應條件溫和、設備簡單,但目前還沒有大規模合成方面的應用。

2.4雙模板法制納米點陣[11]

采用先后自組裝、沉積和溶解的方法，制成2種模板，然后在其中空球模板中電化學沉積得到納米粒子點陣，溶去另外一種模板后得到納米粒子點陣。這是目前獲得粒子均勻排列有序納米粒子點陣的最有效的方法，關鍵是如何控制粒子的大小和獲得較窄且均勻的粒度分布。

3金屬納米材料的現狀分析

納米技術在生產方式和工作方式的變革中正在發揮重要作用，它對社會發展、經濟繁榮、國家安定和人類生活質量的提高所產生的影響無法估量。鑒于納米技術及納米材料特別是金屬納米材料在未來科技中的重要地位及產業化的前景一片光明，目前世界上各國特別是發達國家非常重視金屬納米材料，從戰略高度部署納米技術研究，以提高未來10年至20年在國際上的競爭能力。

諾貝爾獎獲得者羅雷爾說過：20世紀70年代重視微米研究的國家如今都成為發達國家，現今重視納米技術和納米材料的國家極可能成為下世紀的先進國家。最近美國在國家科學技術理事會的主持下，提出“國家納米技術倡議”：納米技術將對21世紀的經濟、國防和社會產生重大影響，可能與信息及生物技術一樣，引導下一個工業革命，應該置其于科技的最優先位置。世界各國制定納米技術和納米材料的戰略是：以未來的經濟振興和國家的實際需求為目標，牽引納米材料的基礎研究和應用開發研究；組織多學科的科技人員交叉創舉，重視基礎和應用研究的銜接，重視技術集成；重視納米材料和技術改造傳統產品，提高高技術含量，同時部署納米技術和納米材料在環境、能源和信息等重要領域的應用，實現跨越式發展。我國納米技術和納米材料始于20世紀80年代末。“八五”期間，納米材料科學列入國家攀登項目。納米材料的應用研究自1996年以后在準一維納米絲納米電纜的制備等幾個方面取得了重大成果。我國約有1萬人從事納米研究與發展，擁有20多條生產能力在噸級以上的納米材料粉體生產線。生產的納米金屬與合金的種類有：銀、鈀、銅、鐵、鈷、鎳、鋁、鉭、銀-銅合金、銀-錫合金、銦-錫合金、銅-鎳合金、鎳-鋁合金、鎳-鐵合金、鎳-鈷合金[4]。

4結束語及展望

隨著金屬納米科技的發展,金屬納米材料的制備已日漸成熟,并廣泛應用于我們生活的各個方面，金屬納米科學也將成為受人矚目的學科。但目前還存在一些不足，如在對復雜化學反應過程與機理的探索、金屬納米材料的規模化生產與應用等方面還需要我們進行更加深入和系統的研究。不過，我們有理由相信隨著科學技術的不斷發展進步，上述金屬納米材料化學制備的新技術和新方法將會得到不斷創新與發展完善并將產生新的突破，它們將極大地推動金屬納米材料的規模制備與廣泛實際應用，并最終在不久的將來產生較大的社會和經濟效益。

今后金屬納米的發展趨勢： 1在制備方面，大量的新方法、新工藝不斷出現，希望找到產量大、成本低、無污染、尺寸可控的制備方法，為產業化服務。

2實用化研究提到日程上，出現基礎研究和應用并行發展的問題，對傳統金屬材料進行納米改性，以期獲得優良性能。

3日益體現出多學科交叉的特點。納米結構材料的研究不僅依賴于物理、化學等學科的發展，而且同電子學、生物學、測量學等產生越來越緊密的聯系。

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第三篇：評析納米銀線與金屬網格材料技術之優劣

評析納米銀線與金屬網格材料技術之優劣

作者： 段曉輝教授 時間：2014-05-07 源于：北京大學信息科學技術學院 總點擊：2756 【導讀】：新材料技術應用可以從智能手機的常用面板尺寸一路延伸到20英寸以上的設備，而其阻值，延伸性，彎曲性均優于ITO薄膜。新材料技術在短時間內無法全面取代ITO薄膜，但新材料技術有巨大的優勢，而且從市場反應上來看，應用新材料技術生產的薄膜產品所占的比重在逐年提高。

ITO，即摻錫氧化銦（Indium Tin Oxide）。它是液晶顯示器（LCD）、等離子顯示器（PDP）、電致發光顯示器（EL/OLED）、觸摸屏（Touch Panel）、太陽能電池以及其他電子儀表的透明電極最常用的薄膜材料。

未來移動終端、可穿戴設備、智能家電等產品，對觸摸面板的有著強勁需求，同時隨著觸控面板大尺寸化、低價化，以及傳統ITO薄膜不能用于可彎曲應用，導電性及透光率等本質問題不易克服等因素，眾面板廠商紛紛開始研究ITO的替代品，包括納米銀線、金屬網格、納米碳管以及石墨烯等材料。

新材料技術應用可以從智能手機的常用面板尺寸一路延伸到20英寸以上的設備，而且其阻值，延伸性，彎曲性均優于ITO薄膜。雖然，新材料技術在短時間內無法全面取代ITO薄膜，但是新材料技術有著巨大的優勢，而且從市場反應上來看，應用新材料技術生產的薄膜產品所占的比重在逐年提高。目前，石墨烯扔處于研發階段，距離量產還有很遠的距離。納米碳管工業化量產技術尚未完善，其制成的薄膜產品導電性還不能達到普通ITO薄膜的水平。因而，從技術發展與市場應用綜合評價，金屬網格與納米銀線技術將是近期新興觸控技術的兩大主角。

金屬網格（Metal Mesh）技術利用銀，銅等金屬材料或者氧化物等易于得到且價格低廉的原料，在PET等塑膠薄膜上壓制所形成的導電金屬網格圖案。其理論的最低電阻值可達到0.1歐姆/平方英寸，而且就有良好的電磁干擾屏蔽效果。但是受限于印刷制作的工藝水平，其所制得的觸控感測器圖樣的金屬線寬較粗，通常大于5um，這樣會導致在高像素下（通常大于200ppi）莫瑞干涉波紋非常明顯。莫瑞干涉指數碼產品顯示屏中像素，光學膜片以及觸控導電的金屬圖案，在水平和垂直方向上，規則對齊的像素和物體的精細規則圖案重疊式稍有偏差，則會出現的干擾波紋圖案。由于莫瑞干涉的存在，金屬網格技術制成的薄膜產品不適用在高分辨率智能手機，平板電腦等高分辨率的產品上，僅僅適用于觀測距離較遠的顯示器屏幕，例如臺式一體機器，筆記本電腦，智能電視等。

如果薄膜中金屬網格圖樣的線寬能夠大幅度下降，則能有效的降低金屬網格技術中的莫瑞干涉的問題，特別是如果金屬網格圖樣的線寬下降到1um左右，則該技術制成的薄膜同樣可以搭載在高分辨率的智能設備上。目前韓國三星公司利用微細線寬和圖樣化（Patterning）技術，將金屬網格圖樣的線寬由原來的5um~6um，縮減到3um左右。然而，欲將線寬大幅縮減并非易事，傳統的壓制印刷工藝無法滿足要求，需要采用黃光制程工藝，制作成本會大幅增加，而且會浪費原材料；過細的金屬線寬易在外力擠壓時斷裂；網格的阻值升高，對下游的控制IC芯片提出更高的靈敏度要求。因此，目前金屬網格技術如何在降低成本的同時，滿足多場景的下游應用是一個難點，還需整個產業鏈進一步發展完善才行。

納米銀線（SNW，silvernano wire）技術，是將納米銀線墨水材料涂抹在塑膠或者玻璃基板上，然后利用鐳射光刻技術，刻畫制成具有納米級別銀線導電網絡圖案的透明的導電薄膜。由于其特殊的制成物理機制，納米銀線的線寬的直徑非常小，約為50nm，遠小于1um，因而不存在莫瑞干涉的問題，可以應用在各種尺寸的顯示屏幕上。另外，由于線寬較小，銀線技術制成的導電薄膜相比于金屬網格技術制成的薄膜可以達到更高的透光率，例如3M公司采用微印壓法制成的薄膜產品可以達到89%透光率。再次，納米銀線薄膜相比于金屬網格薄膜具有較小的彎曲半徑，且在彎曲時電阻變化率較小，應用在具有曲面顯示的設備，例如智能手表，手環等上的時候，更具有優勢。

在薄膜上，金屬網格中可以反射可見光的金屬線總體面積不大；而納米銀線并非是網格狀而是呈現不規則的分布，沾滿整個玻璃基板表面。相比較而言，納米銀線薄膜會有更嚴重的漫反射，既霧度（Haze）問題。屏幕的霧度問題會導致在室外場景光線照射的情況下，屏幕反射光強烈，嚴重的時候會使得用戶看不清屏幕。但是可以采用一些技術手段降低光漫射，解決霧度問題。例如日產化工公司開發出了在納米銀線薄膜上涂布可降低霧度的高折射率材料，有效將霧度值降低。另外，黑化納米銀線表面、減少反光強度、粗糙化納米銀線的表面等技術，也可以有效改善霧度的問題。

金屬網格技術因為采用普通的銀，銅等金屬材料或者氧化物等作為原始材料采用傳統的印壓法制作薄膜面板，其原材料和制作成本都很低，但是這樣的產品卻有不可克服的莫瑞干涉問題，應用受到限制。如果要降低金屬網格中金屬的線寬，需要更改制成工藝，成本會隨之增加，而且會有易斷線等問題。相比較金屬網格技術，納米銀線技術采用的是成型的納米銀線墨水材料，這些納米銀線供應材料掌握在少數例如Cambrios Technologies公司手上，原材料的成本較高一些，但是制成工藝簡單，采用印刷制程快速生產大面積的觸控面板，整體的成本并不高，隨著大規模的生產，成本會進一步的降低。

因此，綜合比較，納米銀線技術比金屬網格技術更有優勢。就目前市場而言，也已經分化出兩大技術陣營。其中納米銀線陣營中，臺灣面板供應商TPK公司是主打納米銀線技術的廠商，并且結合上游的納米銀線材料供應商Cambrios Technologies公司，以及生產工藝公司日本寫真成立一家子公司，專注于拓展納米銀線技術的研發，應用和制造。TPK公司預計在2014第二季度實現納米銀線薄膜的量產出貨。

金屬網格技術陣營則加入的公司較多，例如蘇大維格和歐菲光，韓國三星等都由參與研發和制造。但是相比較于金屬網格陣營，納米銀線陣營的各個公司都在也內屬于龍頭企業，業務專業能力強，上中下游產業鏈結合緊密。

此外，據媒體報道，蘋果（Apple）公司吸引大家關注的明星產品iWatch將采用TPK公司的納米銀線薄膜技術，證明了納米銀線產品確實具有明顯的技術優勢和產業鏈的穩定性。

第四篇：報廢汽車典型塑料零部件回收利用技術現狀

報廢汽車典型塑料零部件回收利用技術現狀

汽車中的塑料零部件，已經從普通裝飾件發展到結構件、功能件，所用的材料也從普通塑料擴展到強度更高、沖擊性更好的復合材料或塑料合金。主要的塑料零部件有保險杠、散熱格柵、照明燈、儀表板(含副儀表板)、座椅、車門內板、頂棚、雜物箱、燃油箱等。近年來，我國轎車產銷量大幅增加。從圖1中可以明顯看出，近兩年我國轎車消費量呈階梯式快速上升。在銷量的不斷攀升的同時，越來越多的汽車進入報廢階段。如按每輛汽車平均耗用塑料60kg計，年均近500萬輛報廢汽車產生廢舊塑料高達30萬t。這些廢舊塑料如得不到妥善處理，將會污染我們賴以生存的自然環境，對人們健康造成嚴重的威脅。本文分別介紹汽車主要內外塑料零部件的國內外回收利用技術狀況。

國內外乘用車典型外飾件再利用技術及專利現狀

乘用車典型外飾件主要有保險杠、燃油箱、散熱器格柵及車燈等。其主要成分及回收利用的特點如表1所示。

1.保險杠

圖2為典型的保險杠回收工藝流程圖。國內廢舊汽車保險杠一般采用熔融法進行再利用，先使用化學溶劑浸泡脫除表面的漆膜，然后采用簡單或復合再生法加工制作外觀、性能要求不高的塑料制品。該法除漆效果及處理能力都比較低，產生的廢液對環境危害較大。一些企業采用熱解法進行回收利用,將回收的保險杠用于熱解煉制燃油或燃氣，但是其熱解后的殘余產物難以處置，易產生二次污染。此外，部分企業在回收的過程中加入少量化學藥品改性他用。

國外汽車保險杠回收利用過程中，除了采用化學法以外，更多采用物理法。根據塑料的透光性、密度或溶解性的差異，實現不同材料分。日本東京都立大學采用密度法，對水槽內塑料片施以強磁場，根據塑料帶磁性能及浮沉深度不同而分離不同保險杠材料。高效去除表面涂膜是保險杠再利用的技術難點，國外的一些機構正在從事相關研究。韓國現代汽車公司采用水射流沖擊的方式去除保險桿表面的漆膜。日本Tatsuda N等在用高壓水脫除漆膜后，采用雙螺桿活性擠出機獲得可滿足制造新保險杠要求的塑料。日本SINTOKOGIO公司將保險杠粉碎至0.8mm左右，然后高速噴丸沖擊塑料表面，將涂漆剝落，然后清洗回收。Yamamoto等人采用差速輥筒法去除塑料涂層回收塑料。

2.燃油箱

目前，國內報廢燃油箱的回收利用主要有能量回收和熱解兩種方法。能量回收法是指將廢舊燃油箱與煤混合后在水泥窯中焚燒生熱，利用其產生的熱量。熱解法是指通過預處理、熱裂、高溫分解、冷卻回收等流程處理報廢塑料，獲得熱解燃油及燃氣。這兩種方法回收利用率較低，且回收過程中易產生二次污染。

近年來，國外出現了多種新的燃油箱回收再利用技術。美國J.M.YERNAUX等建立了一套報廢燃油箱回收系統，回收的HDPE材料性能良好，可用于燃油箱再生產。美國Brooks等采用蒸汽爆破法回收HDPE燃油箱，將報廢塑料燃油箱和木材一起轉化成一種混合纖維。日本的ITOM等通過熱分解，催化反應及蒸餾等一系列過程回收報廢燃油箱等塑料作為石油工業的原料。德國BASF公司采用蒸餾法去除油箱表層易爆物質和油污，通過延長加熱時間防止油箱塑料物性的劣化。

3.散熱器格柵和車燈

散熱器格柵和車燈的主要材料是ABS和PMMA，其回收技術的難點的是去除格柵表面的油漆，以及格柵和燈具中的金屬、玻璃等雜質。

國內目前尚未報道專門針對散熱器格柵和車燈的回收利用技術。除了焚燒及直接填埋處理外，大多用于生產低級的塑料產品或改性后他用，例如，將報廢PMMA清洗、干燥、粉碎，然后加入到適量的丙酮溶液(CH2COCH2)中，可作于粘結玻璃、陶瓷、石材等的粘結材料。國外對上述兩者的回收研究亦較為深入。荷蘭Foma Engineering公司開發了可用于PMMA和ABS分離的離心分離系統，利用該分離系統可以獲得精細分離的塑料，為生產高附加值的制品創造了條件。比利時K.Smolders等通過采用流化床進行熱分解的方法將PMMA分解成MMA，使其回收率達到90%~98%。韓國的GARAMTECH公司將回收的報廢車燈整體粉碎后，去除金屬成分同ABS新原料混合后用于制造新的燈殼。

國內外乘用車典型內飾件再利用技術及專利現狀

乘用車典型內飾件主要有儀表板、座椅、車門內板、頂棚及雜物箱等。其主要成分及回收利用的特點如表2所示。

1.儀表板

目前大多數的軟質汽車儀表板由PVC外殼、反應注射PU泡沫和ABS/PC基體三部分構成。它是汽車上的重要功能件與裝飾件，其組分及形狀復雜，難以回收利用。國內多采用同燃油箱類似的回收方法，即能量回收和熱解兩種方法。國外相應的研究較多。Toshino等開發一套PP類儀表板回收再利用的技術，將廢舊的PP儀表板粉碎，添加由70％~92％的石蠟聚合物和8％~30％的無機填料組成的混合物，之后加熱熔融和捏煉，生產出PP占45％~65％、乙烯橡膠占10％~20％、無機填料占20％~40％的樹脂合成物，將該樹脂合成物用作生產新儀表板的基體。G.Ragosta等開發了一套針對具有多層結構的聚烴烯類儀表板回收再利用技術。該技術在再生過程中添加一種乙烯-丙烯共聚物和PP新料，使再生塑料的性能得到顯著提高，可用于生產新的儀表板或相似的塑料部件。Botsch,M.利用風選和電選分離由ABS/PC、PU和PVC構成的儀表板，先把儀表板粉碎用風選分離出PU泡沫，然后用電選分離出ABS/PC和PVC。

2.座椅

座椅使用的塑料材料主要有表皮、骨架和緩沖墊。表皮材料一般是聚氯乙烯(PVC)人造革、各種化纖紡織品、真皮和人工皮等，緩沖材料為模壓發泡的軟質高彈性聚氨酯(PU)材料，骨架多為熱塑性玻纖增強聚丙烯(GMT)材料。座椅的緩沖材料PU泡沫回收后可用于生產地毯襯墊等減振降噪部件。Sims等開發了一套新的回收方法，其方法是將顆粒化的廢舊PU泡沫與泡沫膠布板物混合，添加MDI預聚物，生產新的泡沫塑料。Stefano Andreolli等人提出了廢舊汽車座椅PU兩種回收模式：閉環回收和開環回收。開發出的廢舊汽車座椅PU回收工藝路線(見圖3)，同時分析了回收各個階段的費用和成品的價值，顯示出廢舊汽車座椅PU回收具有很高的經濟價值。

3.車門內板 汽車車門內板材料一般由三層結構組成：表皮主要是TPO和PVC，中間層是PU泡沫或者PP泡沫，骨架一般為ABS和增強PP等。目前，國內外對車門內板材料回收利用研究的很少。陳銘教授領導的上海交通大學綠色設計小組正在研究用機械的方法回收車門內飾材料。部分汽車車門內板有織物，粉碎后先把織物篩選掉，然后分別用浮選、多次靜電分選，得到單一成分的PP、PVC、ABS和TPO塑料。

4.頂棚

頂棚是汽車內飾件中大型及顯著的裝飾件之一。其主要是由PU、PP、ABS/PVC等多層不同材料復合粘接壓制而成。由于頂棚材料成分復雜，且各層之間難以分離，目前國內外尚沒有專門的回收利用技術，大多混同其他回收采用熱解回收的方式制取燃料或燃氣。

5.雜物箱及地墊等的回收利用

目前大多數轎車及中小旅行車的雜物箱材料多為PP，回收過程相對簡單。國內外在回收的過程中，經過簡單的清洗后同其他PP材料混合回收利用或是直接采用熱解法制取化工原料、燃油和燃氣等。

雜物箱墊和汽車地墊材料多為橡膠或發泡軟質PVC。橡膠材料回收方法比較成熟，這里不做敘述。對于發泡軟質PVC材料，由于其密度小、質量輕，一般不做單獨處理，混同其他難處理塑料材料采用熱解法制取化工原料或燃燒法回收能量。

我國報廢汽車典型塑料部件回收系統現狀及未來發展方向

歐洲、美國、日本等發達國家在報廢汽車塑料回收利用方面制定了比較完善的法律法規，建立起了較為有效的社會回收與再利用系統。我國報廢汽車塑料的回收利用行業相關的法律法規還不健全，尚未建立完善的社會回收系統。導致報廢汽車典型塑料零部件回收行業發展滯緩的原因有很多，其根本原因有以下三方面：

1.相關機構及民眾的報廢汽車回收利用意識較為落后。

2.是我國的報廢汽車回收過程中信息流通不暢，導致管理、監督不力。

3.相應的回收技術落后，回收成本高，企業不愿從事典型塑料零部件的回收工作。

因此，要想實現我國報廢汽車回收系統的良好運行，要從以下幾方面入手：

第一、建立完善的法律、法規體系。政府要從宏觀上規范廢舊汽車回收再利用過程，為其提供發展的方向，以保證回收體系健康順利的成長。

第二、要保證廢舊汽車車流信息有效、高效。信息是建立廢舊汽車逆向物流網絡規范、有序和暢通的必要條件。

第三、國家應加大對報廢汽車回收利用新技術的扶持力度，保證有先進、可靠、環保及清潔的回收技術應用于實際生產過程中。

報廢汽車典型塑料零部件回收利用技術的發展，不僅可促進汽車再制造業的發展，同時是解決廢舊汽車塑料帶來的社會公害問題的重要途徑，符合國家循環經濟的發展要求。因此，應從綠色經濟及可持續發展的角度出發，研究報廢汽車典型塑料零部件的回收利用技術，對節約資源和保護環境，推動社會、經濟、環境的協調發展具有重要的現實意義。