第一篇：利用纳米材料去除水中典型金属离子技术
利用纳米材料去除水中典型金属离子技术
摘 要：针对国内水污染情况的复杂性，实验室制成新型高分子聚合物材料，并通过对其分子结构和性能参数的测定，开展这种材料对水中污染物去除机理的分析，着重分析和评估这种纳米材料去除水中重金属离子的机理和不同水环境条件对其去污能力的影响，为纳米材料在水中污染物深度处理的实际应用和推广提供重要的参考依据。
关键词：纳米材料；水处理；重金属离子
近年来，伴随着我国经济建设的飞速发展，饮用水源的污染问题也日益突出，加剧了我国水资源短缺的状况。而国内生活小区内常规水处理工艺的局限性，不仅无法彻底有效地去除各种污染物质，而且在处理的过程中可能产生致癌、致突变等对人体有害的副产物，使人们的健康面临着严重的威胁。因此寻找一种切实有效的高效净水材料，并以此为基础设计一套饮用水深度处理的工艺技术，就成为我国环境工程研究者一项迫在眉睫的任务。
目前，纳米技术已经广泛地应用于材料、计算机、光学、医药和化工等众多领域，但在环境工程及大气污染控制领域中的应用研究来看，我国与国际先进国家相比，无论从作用机理的理论分析，还是纳米技术的应用开发方面，都还存在着相当大的差距。再加上我国水源的污染状况远较国外复杂，这就更加突出了利用纳米技术用于我国水污染控制研究的紧迫性。在这其中，对新型纳米净水材料的机理和应用研究成为今后研究领域中的一个重要发展方向。纳米净水材料的实验室制备
1.1 药剂制备
根据研究目标的要求，本实验采用对环糊精进行甲苯磺酰化，制备出6位碳伯羟基处取代的β-CD单对甲苯磺酸酯（β-CD-6-OTs）作为药剂处理目标水。
1.2 β-CD-6-OTs的合成
β-环糊精使用前用蒸馏水重结晶两次，真空干燥；吡啶加入适量的粒状KOH干燥数日，使用前蒸馏收集114℃馏分；其它试剂为分析纯试剂。
在装有带无水CaCl2干燥管的冷凝管、恒压漏斗、机械搅拌器的250mL三口烧瓶中加入8.33g的β-CD和100mL吡啶，微热溶解后冷却，于室温下继续搅拌1h，在恒压漏斗中加入80mL吡啶和1g对甲苯磺酰氯配成的溶液，继续搅拌反应过夜后，40℃真空旋转蒸发溶剂，固体用200mL的乙醚洗涤，抽滤，经3次重结晶后得到白色粉末产品β-CD-6-OTs，即纳米净水材料晶体。纳米净水材料性能参数测试
2.1 利用X射线衍射分析测定样品的晶相结构。通过实验室制备得到的纳米吸附材料XRD谱图基线平稳，各衍射峰尖而窄，无杂峰存在，说明样品纯度和结晶度高。
2.2 BET测试结果如表1所示。
从表1可以看出，这种吸附材料的吸附容量很大，远远超过传统的活性炭、活化沸石等吸附剂，对于去除水中微量有机或无机杂质极为有利。纳米材料对水中典型重金属离子去除效率的研究
3.1 汞离子的处理效率及影响因素研究
3.1.1 pH值对去除率的影响
在pH9时，去除率开始下降影响不大。pH值为7时，纳米吸附材料的最高去除率可达95.9%。
3.1.2 吸附时间对去除率的影响
在汞离子的浓度、pH值一定的情况下，去除率随着吸附时间的增加而升高，在240min时吸附达到平衡，去除率可达97.1%，继续延长吸附时间去除率变化不大，因此，在汞离子去除实验中选择最佳吸附时间为240min。
3.1.3 吸附剂的用量对去除率的影响
在汞离子的浓度、pH值一定的情况下，在吸附剂的添加量为0.5mg时吸附就已经达到了平衡，去除率可达97.1%，继续添加吸附剂的用量去除率基本无增加，其实际应用意义也不大。因此，在汞离子去除的实验中选择纳米吸附剂的最佳添加量为0.5mg。
3.2 砷离子的处理效率及影响因素研究
3.2.1 pH值对去除率的影响
在pH4时，pH值对去除率影响不大。pH值为2时，改性滤料去除率可达82.08%。
3.2.2 吸附时间对去除率的影响
在As（Ⅴ）离子的浓度，pH值一定的情况下，去除率随着吸附时间的增加而升高，在240min时吸附达到平衡，去除率可达95.96%，继续延长吸附时间去除率变化不大，因此，在As（Ⅴ）离子去除实验中选择最佳吸附时间为240min。
3.2.3 滤料的用量对去除率的影响
在As（Ⅴ）离子的浓度，pH值一定的情况下，去除率随着改性滤料的增加而升高，由10.23%变化为97.012%。在改性滤料的添加量为2g时吸附达到平衡，去除率可达95.96%，继续添加改性滤料去除率变化不大，因此，在As（Ⅴ）离子去除实验中选择改性滤料的最佳添加量为2g。
通过对铜、铅、镉、铬等金属离子的原水进行纳米材料的静态吸附实验的研究以及对各种影响因素的分析，得出以下结论：（1）pH=5，Cu2+为6mg/L，纳米材料的添加量为2g，吸附时间为120min时，纳米材料对Cu2+的去除率可达到95.29%。（2）在Pb2+的浓度为2mg/L，pH值为7，吸附时间为120min时，纳米材料的添加量为2g时对Pb2+去除率可达96.75%。（3）在Cd2+的浓度为2mg/L，pH值为7，吸附时间为120min时，纳米材料的添加量为2g时对Cd2+去除率可达96.73%。（4）在Cr6+的浓度为50mg/L，纳米材料的添加量为2g时对Cr6+去除率可达96.3%。结束语
通过试验证明纳米材料能在分子结构中形成海绵状、具有纳米级尺度的微孔，从而能够高效地吸收和截留水中的一些用常规净水工艺和材料很难或无法降解的污染物质如微量砷、汞等重金属离子。通过纳米材料的静态吸附实验证明，纳米材料对水中微量汞等重金属盐的去除效率均可达到95%以上。研究为纳米材料在工业废水、生活饮用水中存在的典型重金属离子深度处理的实际应用和推广提供重要的参考依据。
第二篇：金属纳米材料制备技术的研究进展
金属纳米材料制备技术的研究进展
摘要：本文从金属纳米材料这一金属材料重要分支进行了简要的阐述，其中重点讲述了强行塑性变形及胶束法制备纳米材料，并分析了金属纳米材料的现状及对今后的展望。
关键字：晶粒细化；强烈塑性变形；胶束法；块状纳米材料
引言：
金属材料是指金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。
现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。同时，人类文明的发展和社会的进步对金属材料的服役性能提出了更高的要求，各国科学家积极投身于金属材料领域，向金属材料的性能极限不断逼近，充分利用其为人类服务。
一种崭新的技术的实现，往往需要新材料的支持。例如，人们早就知道喷气式航空发动机比螺旋桨航空发动机有很多优点，但由于没有合适的材料能承受喷射出燃气的高温，是这种理想只能是空中楼阁，直到1942年制成了耐热合金，才使喷气式发动机的制造得以实现。
1金属纳米材料的提出
从目前看，提高金属材料性能的有效途径之一是向着金属结构的极端状态发展:一方面认为金属晶界是薄弱环节,力求减少甚至消除晶界,因此发展出了单晶与非晶态合金;另一方面使多晶体的晶粒细化到纳米级(一般<100 nm,典型为10 nm左右)[1]。细化晶粒是金属材料强韧化的重要手段之一,它可以有效地提高金属材料的综合力学性能,尤其是当金属材料的晶粒尺寸减小到纳米尺度时,金属表现出更加优异的力学性能[2]。因此,金属材料晶粒超细化/纳米化技术的发展备受人们关注,一系列金属纳米材料的制备技术相继提出并进行了探索,包括电沉积法、溅射法、非晶晶化法、强烈塑性变形法(Severe Plastic Deformation, SPD)、[3]粉末冶金法以及热喷涂法等。
金属纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度或由它们作为基本单元构成的金属材料。若按维数，纳米材料的基本单元可分为(类：一是零维。指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米粉体、原子团簇等；二是一维。指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；三是二维。指在三维空间中有一维处于纳米尺度，如超薄膜、多层膜及超晶格等。超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料[4]。金属纳米颗粒表现出许多块体材料所不具备的优越性质,可用于催化、光催化、燃料电池、化学传感、非线性光学和信息存储等领域。
以金金属具体来说，与块状金不同，金纳米粒子的价带和导带是分开的。当金粒子尺寸足够小时，会产生量子尺寸效应，引起金纳米粒子向绝缘体转化，并形成不同能级间的驻电子波。若其能级间隔超出一定的范围并发生单电子跃迁时，将表现出特殊的光学和电子学特性，这些性质在晶体管、光控开关、传感器方面都有其潜在的应用前景。是因为金纳米粒子的特殊性质，使其在生物传感器、光化学与电化学催化、光电子器件等领域有着极其广阔的应用前景。近几年来，基于金纳米粒子在发生吸附后其表面等离子共振峰会发生红移这一性质，对担载金纳米粒子的DNA及糖类分子进行研究，发现其在免疫、标定、示踪领域中有着广阔的应用前景。此外，金纳米粒子作为一种新型催化剂在催化氧化反应中有着很高的催化活性，而担载金纳米粒子后，TiO2薄膜的光催化活性极大提高[5]。
2金属纳米材料的制备技术
如今，金属纳米材料的制备技术已趋于多样化发展，按不同的分类标准具有不同的分类方法。其中基本的可分为物理法，化学法及其他方法，物理法大致包括粉碎法和构筑法，化学法由气相反应法和液相法。物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。常借助的外力有机械力、流能力、化学能、声能、热能等。一般的粉碎作用力都是几种力的组合，如球磨机和振动磨是磨碎和冲击粉碎的组合；雷蒙磨是压碎、剪碎和磨碎的组合；气流磨是冲击、磨碎与剪碎的组合。构筑法是由小极限原子或分子的集合体人工合成超微粒子。
气相法制备金属纳米微粒，主要有气相冷凝法、活性氢—熔融金属反应法、溅射法、流动液面上真空蒸镀法、通电加热蒸发法、混合等离子法、激光诱导化学气相沉积法、爆炸丝法、化学气相凝聚法和燃烧火焰—化学气相凝聚法。
液相法制备金属纳米微粒，主要有沉淀法、喷雾法、水热法、溶剂挥 发分解法、溶胶—凝胶法、辐射化学合成法。此外还包括物理气相沉积、化学气相沉积、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶液的热分解和沉淀等。
2.1块体材料制备
金属纳米块体材料制备加工技术:两种大块金属纳米材料的制备方法[6]-[8]。第一种是由小至大，即两步过程，先由机械球磨法、射频溅射、溶胶—凝胶法、惰性气体冷凝法等工艺制成纳米颗粒，再由激光压缩、原位加压、热等静压或热压制成大块金属纳米材料。凡能获得纳米粉末的方法一般都会通过后续加工得到大块金属纳米材料。第二种方法为由大变小，是将外部能量引入或作用于母体材料，使其产生相或结构转变，直接制备出块体纳米材料。诸如，非晶材料晶化、快速凝固、高能机械球磨、严重塑性形变、滑动磨损、高能粒子辐照和火花蚀刻等。使大块非晶变成大块纳米晶材料或利用各种沉积技术获得大块金属纳米材料。
大块金属纳米材料制备技术发展的目标是工艺简单，产量大及适应范围宽，能获得样品界面清洁且无微孔的大尺寸纳米材料制备技术。其发展方向是直接晶化法。实际上今后相当一段时间内块状纳米晶样品制备仍以非晶晶化法和机械合金化法为主[4]。现在需要克服的是机械合金化中微孔隙的大量产生，亦应注意其带来的杂质和应力的影响。今后纳米材料制备技术的研究重点将是高压高温固相淬火，脉冲电流及深过冷直接晶化法和与之相关的复合块状纳米材料制备及研究工作。
2.2 强烈塑性变形法（SPD技术）
强烈塑性变形法（SPD技术）是在不改变金属材料结构相变与成分的前提下,通过对金属材料施加很大的剪切应力而引入高密度位错,并经过位错增殖、运动、重排和湮灭等一系列过程,将平均晶粒尺寸细化到1μm以下,获得由均匀等轴晶组成、大角度晶界占多数的超细晶粒金属材料的一种工艺方法[9]。SPD是一种致力材料纳米化的方法,其特点是利用剧烈塑性变形的方式,在较低温度下(一般<0.4Tm, Tm为金属熔点)使常规金属材料粗晶整体细化为大角晶界纳米晶,无结构相变与成分改变,其主要的变形方式是剪切变形。它不仅是一种材料形状加工的手段,而且可以成为独立改变材料内部组织和性能的一种技术,在某些方面,甚至超过热处理的功效。它能充分破碎粗大增强相,尤其是在促使细小颗粒相均匀分布时比普通轧制、挤压效果更好,显著提高金属材料的延展性和可成形性。在应用方面,到目前为止,通过SPD法取得了纯金属、合金钢、金属间化合物、陶瓷基复合材料等的纳米结构,而且投入了实际应用并获得了认可[3]。譬如,通过SPD法制备的纳米Ti合金活塞,已用于小型内燃机上;通过SPD法制备的纳米Ti合金高强度螺栓,也已广泛应用于飞机和宇宙飞船上。这些零件可以满足高强度、高韧性、较高的疲劳性能的要求,从而大大提高了使用寿。
经过近年的快速发展,人们对采用SPD技术制备金属纳米/超细晶材料已经有了一定的认识。但是,不管是何种SPD法制备纳米材料,目前,还处在工艺可行性分析及材料局部纳米化的实验探索阶段,存在诸如成形效率低、变形过程中出现疲劳裂纹、工件尺寸小、显微组织不均匀、材料纳米化不彻底等问题,对SPD制备纳米/超细晶金属材料的成形机理没有统一的定论。
2.3胶束法
胶束法是控制金属纳米颗粒形状的另一个重要方法[10]。胶束以一小部分增溶的疏水物质或亲水物质形式存在。如果表面活性剂的浓度进一步增大,增溶程度会相应提高。胶束尺寸可增大到一定的范围,此时胶束尺寸比表面活性剂的单分子层厚度要大很多,这是因为内池中的水或者油的量增大的缘故。如果表面活性剂的浓度进一步增大,胶束则会被破坏而形成各种形状,这也为合成不同形状的纳米粒子提供了可能。合成各种形貌的金属纳米颗粒的方法还包括高温分解法、水热法、气相沉积法、电化学法等。其中,高温分解法是在高温下分解前驱体;水热法是一种在高温高压下从过饱和水溶液中进行结晶的方法;气相沉积法是将前驱体用气体带入反应器中,在高温衬底上反应分解形成晶体。这3种方法均可以得到纯度高、粒径可控的纳米粒子,但是制备工艺相对复杂,设备比较昂贵。电化学方法中可采用石墨、硅等作阴极材料,在水相中还原制备不同金属纳米颗粒,也可采用模板电化学法制备金属纳米管、纳米线等不同形貌的纳米材料。这种方法的优点是反应条件温和、设备简单,但目前还没有大规模合成方面的应用。
2.4双模板法制纳米点阵[11]
采用先后自组装、沉积和溶解的方法，制成2种模板，然后在其中空球模板中电化学沉积得到纳米粒子点阵，溶去另外一种模板后得到纳米粒子点阵。这是目前获得粒子均匀排列有序纳米粒子点阵的最有效的方法，关键是如何控制粒子的大小和获得较窄且均匀的粒度分布。
3金属纳米材料的现状分析
纳米技术在生产方式和工作方式的变革中正在发挥重要作用，它对社会发展、经济繁荣、国家安定和人类生活质量的提高所产生的影响无法估量。鉴于纳米技术及纳米材料特别是金属纳米材料在未来科技中的重要地位及产业化的前景一片光明，目前世界上各国特别是发达国家非常重视金属纳米材料，从战略高度部署纳米技术研究，以提高未来10年至20年在国际上的竞争能力。
诺贝尔奖获得者罗雷尔说过：20世纪70年代重视微米研究的国家如今都成为发达国家，现今重视纳米技术和纳米材料的国家极可能成为下世纪的先进国家。最近美国在国家科学技术理事会的主持下，提出“国家纳米技术倡议”：纳米技术将对21世纪的经济、国防和社会产生重大影响，可能与信息及生物技术一样，引导下一个工业革命，应该置其于科技的最优先位置。世界各国制定纳米技术和纳米材料的战略是：以未来的经济振兴和国家的实际需求为目标，牵引纳米材料的基础研究和应用开发研究；组织多学科的科技人员交叉创举，重视基础和应用研究的衔接，重视技术集成；重视纳米材料和技术改造传统产品，提高高技术含量，同时部署纳米技术和纳米材料在环境、能源和信息等重要领域的应用，实现跨越式发展。我国纳米技术和纳米材料始于20世纪80年代末。“八五”期间，纳米材料科学列入国家攀登项目。纳米材料的应用研究自1996年以后在准一维纳米丝纳米电缆的制备等几个方面取得了重大成果。我国约有1万人从事纳米研究与发展，拥有20多条生产能力在吨级以上的纳米材料粉体生产线。生产的纳米金属与合金的种类有：银、钯、铜、铁、钴、镍、铝、钽、银-铜合金、银-锡合金、铟-锡合金、铜-镍合金、镍-铝合金、镍-铁合金、镍-钴合金[4]。
4结束语及展望
随着金属纳米科技的发展,金属纳米材料的制备已日渐成熟,并广泛应用于我们生活的各个方面，金属纳米科学也将成为受人瞩目的学科。但目前还存在一些不足，如在对复杂化学反应过程与机理的探索、金属纳米材料的规模化生产与应用等方面还需要我们进行更加深入和系统的研究。不过，我们有理由相信随着科学技术的不断发展进步，上述金属纳米材料化学制备的新技术和新方法将会得到不断创新与发展完善并将产生新的突破，它们将极大地推动金属纳米材料的规模制备与广泛实际应用，并最终在不久的将来产生较大的社会和经济效益。
今后金属纳米的发展趋势： 1在制备方面，大量的新方法、新工艺不断出现，希望找到产量大、成本低、无污染、尺寸可控的制备方法，为产业化服务。
2实用化研究提到日程上，出现基础研究和应用并行发展的问题，对传统金属材料进行纳米改性，以期获得优良性能。
3日益体现出多学科交叉的特点。纳米结构材料的研究不仅依赖于物理、化学等学科的发展，而且同电子学、生物学、测量学等产生越来越紧密的联系。
参考文献：
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第三篇：评析纳米银线与金属网格材料技术之优劣
评析纳米银线与金属网格材料技术之优劣
作者： 段晓辉教授 时间：2014-05-07 源于：北京大学信息科学技术学院 总点击：2756 【导读】：新材料技术应用可以从智能手机的常用面板尺寸一路延伸到20英寸以上的设备，而其阻值，延伸性，弯曲性均优于ITO薄膜。新材料技术在短时间内无法全面取代ITO薄膜，但新材料技术有巨大的优势，而且从市场反应上来看，应用新材料技术生产的薄膜产品所占的比重在逐年提高。
ITO，即掺锡氧化铟（Indium Tin Oxide）。它是液晶显示器（LCD）、等离子显示器（PDP）、电致发光显示器（EL/OLED）、触摸屏（Touch Panel）、太阳能电池以及其他电子仪表的透明电极最常用的薄膜材料。
未来移动终端、可穿戴设备、智能家电等产品，对触摸面板的有着强劲需求，同时随着触控面板大尺寸化、低价化，以及传统ITO薄膜不能用于可弯曲应用，导电性及透光率等本质问题不易克服等因素，众面板厂商纷纷开始研究ITO的替代品，包括纳米银线、金属网格、纳米碳管以及石墨烯等材料。
新材料技术应用可以从智能手机的常用面板尺寸一路延伸到20英寸以上的设备，而且其阻值，延伸性，弯曲性均优于ITO薄膜。虽然，新材料技术在短时间内无法全面取代ITO薄膜，但是新材料技术有着巨大的优势，而且从市场反应上来看，应用新材料技术生产的薄膜产品所占的比重在逐年提高。目前，石墨烯扔处于研发阶段，距离量产还有很远的距离。纳米碳管工业化量产技术尚未完善，其制成的薄膜产品导电性还不能达到普通ITO薄膜的水平。因而，从技术发展与市场应用综合评价，金属网格与纳米银线技术将是近期新兴触控技术的两大主角。
金属网格（Metal Mesh）技术利用银，铜等金属材料或者氧化物等易于得到且价格低廉的原料，在PET等塑胶薄膜上压制所形成的导电金属网格图案。其理论的最低电阻值可达到0.1欧姆/平方英寸，而且就有良好的电磁干扰屏蔽效果。但是受限于印刷制作的工艺水平，其所制得的触控感测器图样的金属线宽较粗，通常大于5um，这样会导致在高像素下（通常大于200ppi）莫瑞干涉波纹非常明显。莫瑞干涉指数码产品显示屏中像素，光学膜片以及触控导电的金属图案，在水平和垂直方向上，规则对齐的像素和物体的精细规则图案重叠式稍有偏差，则会出现的干扰波纹图案。由于莫瑞干涉的存在，金属网格技术制成的薄膜产品不适用在高分辨率智能手机，平板电脑等高分辨率的产品上，仅仅适用于观测距离较远的显示器屏幕，例如台式一体机器，笔记本电脑，智能电视等。
如果薄膜中金属网格图样的线宽能够大幅度下降，则能有效的降低金属网格技术中的莫瑞干涉的问题，特别是如果金属网格图样的线宽下降到1um左右，则该技术制成的薄膜同样可以搭载在高分辨率的智能设备上。目前韩国三星公司利用微细线宽和图样化（Patterning）技术，将金属网格图样的线宽由原来的5um~6um，缩减到3um左右。然而，欲将线宽大幅缩减并非易事，传统的压制印刷工艺无法满足要求，需要采用黄光制程工艺，制作成本会大幅增加，而且会浪费原材料；过细的金属线宽易在外力挤压时断裂；网格的阻值升高，对下游的控制IC芯片提出更高的灵敏度要求。因此，目前金属网格技术如何在降低成本的同时，满足多场景的下游应用是一个难点，还需整个产业链进一步发展完善才行。
纳米银线（SNW，silvernano wire）技术，是将纳米银线墨水材料涂抹在塑胶或者玻璃基板上，然后利用镭射光刻技术，刻画制成具有纳米级别银线导电网络图案的透明的导电薄膜。由于其特殊的制成物理机制，纳米银线的线宽的直径非常小，约为50nm，远小于1um，因而不存在莫瑞干涉的问题，可以应用在各种尺寸的显示屏幕上。另外，由于线宽较小，银线技术制成的导电薄膜相比于金属网格技术制成的薄膜可以达到更高的透光率，例如3M公司采用微印压法制成的薄膜产品可以达到89%透光率。再次，纳米银线薄膜相比于金属网格薄膜具有较小的弯曲半径，且在弯曲时电阻变化率较小，应用在具有曲面显示的设备，例如智能手表，手环等上的时候，更具有优势。
在薄膜上，金属网格中可以反射可见光的金属线总体面积不大；而纳米银线并非是网格状而是呈现不规则的分布，沾满整个玻璃基板表面。相比较而言，纳米银线薄膜会有更严重的漫反射，既雾度（Haze）问题。屏幕的雾度问题会导致在室外场景光线照射的情况下，屏幕反射光强烈，严重的时候会使得用户看不清屏幕。但是可以采用一些技术手段降低光漫射，解决雾度问题。例如日产化工公司开发出了在纳米银线薄膜上涂布可降低雾度的高折射率材料，有效将雾度值降低。另外，黑化纳米银线表面、减少反光强度、粗糙化纳米银线的表面等技术，也可以有效改善雾度的问题。
金属网格技术因为采用普通的银，铜等金属材料或者氧化物等作为原始材料采用传统的印压法制作薄膜面板，其原材料和制作成本都很低，但是这样的产品却有不可克服的莫瑞干涉问题，应用受到限制。如果要降低金属网格中金属的线宽，需要更改制成工艺，成本会随之增加，而且会有易断线等问题。相比较金属网格技术，纳米银线技术采用的是成型的纳米银线墨水材料，这些纳米银线供应材料掌握在少数例如Cambrios Technologies公司手上，原材料的成本较高一些，但是制成工艺简单，采用印刷制程快速生产大面积的触控面板，整体的成本并不高，随着大规模的生产，成本会进一步的降低。
因此，综合比较，纳米银线技术比金属网格技术更有优势。就目前市场而言，也已经分化出两大技术阵营。其中纳米银线阵营中，台湾面板供应商TPK公司是主打纳米银线技术的厂商，并且结合上游的纳米银线材料供应商Cambrios Technologies公司，以及生产工艺公司日本写真成立一家子公司，专注于拓展纳米银线技术的研发，应用和制造。TPK公司预计在2014第二季度实现纳米银线薄膜的量产出货。
金属网格技术阵营则加入的公司较多，例如苏大维格和欧菲光，韩国三星等都由参与研发和制造。但是相比较于金属网格阵营，纳米银线阵营的各个公司都在也内属于龙头企业，业务专业能力强，上中下游产业链结合紧密。
此外，据媒体报道，苹果（Apple）公司吸引大家关注的明星产品iWatch将采用TPK公司的纳米银线薄膜技术，证明了纳米银线产品确实具有明显的技术优势和产业链的稳定性。
第四篇：报废汽车典型塑料零部件回收利用技术现状
报废汽车典型塑料零部件回收利用技术现状
汽车中的塑料零部件，已经从普通装饰件发展到结构件、功能件，所用的材料也从普通塑料扩展到强度更高、冲击性更好的复合材料或塑料合金。主要的塑料零部件有保险杠、散热格栅、照明灯、仪表板(含副仪表板)、座椅、车门内板、顶棚、杂物箱、燃油箱等。近年来，我国轿车产销量大幅增加。从图1中可以明显看出，近两年我国轿车消费量呈阶梯式快速上升。在销量的不断攀升的同时，越来越多的汽车进入报废阶段。如按每辆汽车平均耗用塑料60kg计，年均近500万辆报废汽车产生废旧塑料高达30万t。这些废旧塑料如得不到妥善处理，将会污染我们赖以生存的自然环境，对人们健康造成严重的威胁。本文分别介绍汽车主要内外塑料零部件的国内外回收利用技术状况。
国内外乘用车典型外饰件再利用技术及专利现状
乘用车典型外饰件主要有保险杠、燃油箱、散热器格栅及车灯等。其主要成分及回收利用的特点如表1所示。
1.保险杠
图2为典型的保险杠回收工艺流程图。国内废旧汽车保险杠一般采用熔融法进行再利用，先使用化学溶剂浸泡脱除表面的漆膜，然后采用简单或复合再生法加工制作外观、性能要求不高的塑料制品。该法除漆效果及处理能力都比较低，产生的废液对环境危害较大。一些企业采用热解法进行回收利用,将回收的保险杠用于热解炼制燃油或燃气，但是其热解后的残余产物难以处置，易产生二次污染。此外，部分企业在回收的过程中加入少量化学药品改性他用。
国外汽车保险杠回收利用过程中，除了采用化学法以外，更多采用物理法。根据塑料的透光性、密度或溶解性的差异，实现不同材料分。日本东京都立大学采用密度法，对水槽内塑料片施以强磁场，根据塑料带磁性能及浮沉深度不同而分离不同保险杠材料。高效去除表面涂膜是保险杠再利用的技术难点，国外的一些机构正在从事相关研究。韩国现代汽车公司采用水射流冲击的方式去除保险杆表面的漆膜。日本Tatsuda N等在用高压水脱除漆膜后，采用双螺杆活性挤出机获得可满足制造新保险杠要求的塑料。日本SINTOKOGIO公司将保险杠粉碎至0.8mm左右，然后高速喷丸冲击塑料表面，将涂漆剥落，然后清洗回收。Yamamoto等人采用差速辊筒法去除塑料涂层回收塑料。
2.燃油箱
目前，国内报废燃油箱的回收利用主要有能量回收和热解两种方法。能量回收法是指将废旧燃油箱与煤混合后在水泥窑中焚烧生热，利用其产生的热量。热解法是指通过预处理、热裂、高温分解、冷却回收等流程处理报废塑料，获得热解燃油及燃气。这两种方法回收利用率较低，且回收过程中易产生二次污染。
近年来，国外出现了多种新的燃油箱回收再利用技术。美国J.M.YERNAUX等建立了一套报废燃油箱回收系统，回收的HDPE材料性能良好，可用于燃油箱再生产。美国Brooks等采用蒸汽爆破法回收HDPE燃油箱，将报废塑料燃油箱和木材一起转化成一种混合纤维。日本的ITOM等通过热分解，催化反应及蒸馏等一系列过程回收报废燃油箱等塑料作为石油工业的原料。德国BASF公司采用蒸馏法去除油箱表层易爆物质和油污，通过延长加热时间防止油箱塑料物性的劣化。
3.散热器格栅和车灯
散热器格栅和车灯的主要材料是ABS和PMMA，其回收技术的难点的是去除格栅表面的油漆，以及格栅和灯具中的金属、玻璃等杂质。
国内目前尚未报道专门针对散热器格栅和车灯的回收利用技术。除了焚烧及直接填埋处理外，大多用于生产低级的塑料产品或改性后他用，例如，将报废PMMA清洗、干燥、粉碎，然后加入到适量的丙酮溶液(CH2COCH2)中，可作于粘结玻璃、陶瓷、石材等的粘结材料。国外对上述两者的回收研究亦较为深入。荷兰Foma Engineering公司开发了可用于PMMA和ABS分离的离心分离系统，利用该分离系统可以获得精细分离的塑料，为生产高附加值的制品创造了条件。比利时K.Smolders等通过采用流化床进行热分解的方法将PMMA分解成MMA，使其回收率达到90%~98%。韩国的GARAMTECH公司将回收的报废车灯整体粉碎后，去除金属成分同ABS新原料混合后用于制造新的灯壳。
国内外乘用车典型内饰件再利用技术及专利现状
乘用车典型内饰件主要有仪表板、座椅、车门内板、顶棚及杂物箱等。其主要成分及回收利用的特点如表2所示。
1.仪表板
目前大多数的软质汽车仪表板由PVC外壳、反应注射PU泡沫和ABS/PC基体三部分构成。它是汽车上的重要功能件与装饰件，其组分及形状复杂，难以回收利用。国内多采用同燃油箱类似的回收方法，即能量回收和热解两种方法。国外相应的研究较多。Toshino等开发一套PP类仪表板回收再利用的技术，将废旧的PP仪表板粉碎，添加由70％~92％的石蜡聚合物和8％~30％的无机填料组成的混合物，之后加热熔融和捏炼，生产出PP占45％~65％、乙烯橡胶占10％~20％、无机填料占20％~40％的树脂合成物，将该树脂合成物用作生产新仪表板的基体。G.Ragosta等开发了一套针对具有多层结构的聚烃烯类仪表板回收再利用技术。该技术在再生过程中添加一种乙烯-丙烯共聚物和PP新料，使再生塑料的性能得到显著提高，可用于生产新的仪表板或相似的塑料部件。Botsch,M.利用风选和电选分离由ABS/PC、PU和PVC构成的仪表板，先把仪表板粉碎用风选分离出PU泡沫，然后用电选分离出ABS/PC和PVC。
2.座椅
座椅使用的塑料材料主要有表皮、骨架和缓冲垫。表皮材料一般是聚氯乙烯(PVC)人造革、各种化纤纺织品、真皮和人工皮等，缓冲材料为模压发泡的软质高弹性聚氨酯(PU)材料，骨架多为热塑性玻纤增强聚丙烯(GMT)材料。座椅的缓冲材料PU泡沫回收后可用于生产地毯衬垫等减振降噪部件。Sims等开发了一套新的回收方法，其方法是将颗粒化的废旧PU泡沫与泡沫胶布板物混合，添加MDI预聚物，生产新的泡沫塑料。Stefano Andreolli等人提出了废旧汽车座椅PU两种回收模式：闭环回收和开环回收。开发出的废旧汽车座椅PU回收工艺路线(见图3)，同时分析了回收各个阶段的费用和成品的价值，显示出废旧汽车座椅PU回收具有很高的经济价值。
3.车门内板 汽车车门内板材料一般由三层结构组成：表皮主要是TPO和PVC，中间层是PU泡沫或者PP泡沫，骨架一般为ABS和增强PP等。目前，国内外对车门内板材料回收利用研究的很少。陈铭教授领导的上海交通大学绿色设计小组正在研究用机械的方法回收车门内饰材料。部分汽车车门内板有织物，粉碎后先把织物筛选掉，然后分别用浮选、多次静电分选，得到单一成分的PP、PVC、ABS和TPO塑料。
4.顶棚
顶棚是汽车内饰件中大型及显著的装饰件之一。其主要是由PU、PP、ABS/PVC等多层不同材料复合粘接压制而成。由于顶棚材料成分复杂，且各层之间难以分离，目前国内外尚没有专门的回收利用技术，大多混同其他回收采用热解回收的方式制取燃料或燃气。
5.杂物箱及地垫等的回收利用
目前大多数轿车及中小旅行车的杂物箱材料多为PP，回收过程相对简单。国内外在回收的过程中，经过简单的清洗后同其他PP材料混合回收利用或是直接采用热解法制取化工原料、燃油和燃气等。
杂物箱垫和汽车地垫材料多为橡胶或发泡软质PVC。橡胶材料回收方法比较成熟，这里不做叙述。对于发泡软质PVC材料，由于其密度小、质量轻，一般不做单独处理，混同其他难处理塑料材料采用热解法制取化工原料或燃烧法回收能量。
我国报废汽车典型塑料部件回收系统现状及未来发展方向
欧洲、美国、日本等发达国家在报废汽车塑料回收利用方面制定了比较完善的法律法规，建立起了较为有效的社会回收与再利用系统。我国报废汽车塑料的回收利用行业相关的法律法规还不健全，尚未建立完善的社会回收系统。导致报废汽车典型塑料零部件回收行业发展滞缓的原因有很多，其根本原因有以下三方面：
1.相关机构及民众的报废汽车回收利用意识较为落后。
2.是我国的报废汽车回收过程中信息流通不畅，导致管理、监督不力。
3.相应的回收技术落后，回收成本高，企业不愿从事典型塑料零部件的回收工作。
因此，要想实现我国报废汽车回收系统的良好运行，要从以下几方面入手：
第一、建立完善的法律、法规体系。政府要从宏观上规范废旧汽车回收再利用过程，为其提供发展的方向，以保证回收体系健康顺利的成长。
第二、要保证废旧汽车车流信息有效、高效。信息是建立废旧汽车逆向物流网络规范、有序和畅通的必要条件。
第三、国家应加大对报废汽车回收利用新技术的扶持力度，保证有先进、可靠、环保及清洁的回收技术应用于实际生产过程中。
报废汽车典型塑料零部件回收利用技术的发展，不仅可促进汽车再制造业的发展，同时是解决废旧汽车塑料带来的社会公害问题的重要途径，符合国家循环经济的发展要求。因此，应从绿色经济及可持续发展的角度出发，研究报废汽车典型塑料零部件的回收利用技术，对节约资源和保护环境，推动社会、经济、环境的协调发展具有重要的现实意义。
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