等优点，较高的性价比使其具有强大的市场竞争力。当前，硫酸钙晶须的开发和应用越来越成为众多研究者关注的焦点 1.2晶须及其结构性能介绍
七十年代中期,随着p一SIC晶须的问世,晶须材料的研制和开发进入了第二阶段,出现了工业化生产的高性能的SIC!Si3N!A12o3和钦酸钾等晶须材料,这些商品晶须作为补强增韧剂反过来极大地促进了新型复合材料,特别是金属基复合材料和陶瓷基复合材料的迅速发展\2晶须的基本性质及应用[4] 1.1.2.1优良的力学性能
(l)机械强度高\晶须作为细微的单晶体,内部结构十分完整,具有非常坚韧和不脆的性质,其拉伸强度为玻璃纤维的5一10倍,比硼纤维有更好的韧性,兼有二者更好的特性\晶须能弹性地承受较大的应变而无较大的变形\实验表明:晶须经4%的应变还在弹性范围内,不产生永久形变,而块状晶体的弹性形变范围却小约0.1%\晶须的高温强度损失很小\晶须不存在引起滑移的不完整性,温度升高时,晶须强度几乎没有损失\晶须具有相当大的长径比\晶须的横断面多具有六角形!斜方形!三角形或薄带形,不同于玻璃纤维和硼纤维具有圆形横断面,大大增加了长径比,能满足增强塑料时长径(30一100)的要求\晶须无疲劳效应\晶须没有明显的疲劳特征,即使被磨成粉末!切断,其强度也不受损失\1.1.2.2良好的相容性
晶须的尺寸细微,不影响复合材料成型流动性,接近于无填充的树脂\
晶须可以在高分子基体中分布得很均匀,可以使极薄!极狭小甚至边角部位都能得到增强填充\1.1.2.3优良平滑性及化学稳定性
晶须增强工程塑料膨胀系数及成型收缩率小,有极高的尺寸精度和光洁的平滑表面,远远超过碳纤维和玻璃纤维增强材料制品\1.1.2.4再生性能好
用晶须增强的复合材料有良好的重复使用性\实验表明:添加晶须的复合材料经多次加工,热稳定性好,力学性能变化也不大,再生循环使用性能好\3晶须的应用
新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展,甚至会催生新的产业和技术领域\由于早期人们对晶须的特异物理性能认识的缺乏,晶须的应用只有近20年的历史,当前,晶须的定义及分类晶须是指以单晶形式生长的形状类似短纤维!而长径比远大于短纤维的须状晶体, 它通常具有均一的横截面!完整的外形!完善的内部结构,长径比达到5一1000\晶须的长度一般为10一1000娜,晶须直径一般在0.01一10娜之间,最典型晶须的直径在1脚左右[l]\晶须作为生长成针状的单晶体,是一种几乎达到理想状态的细微结晶纤维,具有长径比大!无晶粒界等特点\由于其直径小,结晶时高度有序的原子排列结构,几乎不容纳常规材料的空隙和位错等结构缺陷,因此,机械强度和模量均接近其完整晶体材料的理论值,力学性能远远超过目前大量使用的一般粒状填料\晶须所具有的长径比大的特殊形貌,使之成为一种力学
性能优异的新型复合材料补强剂\从1948年美国贝尔电话公司的科学家首次发现晶须以来,迄今为止材料学家们研究开发出了数百种晶须,有金属!氧化物!碳化物!氮化物!硼化物以及无机盐等类晶须\目前,晶须材料主要分为有机晶须和无机晶须两大类\有机晶须主要有纤维素晶须!聚丙烯酸丁酷一苯乙烯晶须!聚4一羚基苯甲酸酷(PHB)晶须等几种类型,在聚合物中应用较多\无机晶须主要包括非金属晶须和金属晶须两类,其中在聚合物材料中应用较多的是非金属晶须,金属晶须主要用于金属基复合材料中\非金属晶须中的陶瓷质晶须的强度和耐热性优于金属晶须,是无机晶须中较为重要的一类\它主要包括炭化硅晶须!氮化硅晶须!莫来石晶须!钦酸钾晶须!硼酸铝晶须!氧化锌晶须!氧化镁晶须!硫酸钙晶须!碳酸钙晶须以及镁盐晶须等\有关晶须的研究主要经历了两个阶段,第一阶段是从四十年代末到六十年代,以Fran等学者为代表的世界各国材料科学工作者受晶须优异性能的鼓舞,研究多种晶须材料的制备方法,并探索了其生长机理\在此以后的近二十年内,由于受晶须的制备技术和生产成本的限制,有关晶须的研究一直停留在实验室研究阶段\一直到山东科技大学硕士论文绪论世界各国对晶须的研究开发非常活跃,应用领域不断拓宽,展示了十分广阔的前景\无机晶须作为一种新型的增强材料,具有高强度!耐热!耐磨!防腐蚀!导电!绝缘!减振!阻尼!吸波!阻燃等许多特殊的优点和功能,在复合材料方面的应用研究己成为国 内外注意的新发展方向\今后对无机晶须增强的复合材料的基础作用机理!作用形式等,作为复合材料添加成分的稳定性能,以及其应用领
域的扩大等都需要加强研究\晶须主要用作复合材料的增强剂,以增强金属!陶瓷!树脂及玻璃等\在航空航天领域,金属基和树脂基的晶须复合材料由于重量轻!比强度高,可用作直升飞机的旋翼!机翼!尾翼!空间壳体!飞机起落架及其他宇宙航空部件\在建筑工业上,用晶须增强塑料,可以获得截面极薄!抗张强度和破坏耐力很高的 构件\在机械工业中,陶瓷基晶须复合材料SICw!A12q己用作切削工具,在Ni基耐热合金加工中发挥作用;塑料基晶须复合材料可用作零部件的粘接接头,并局部增强零部件应力集中!承载力大的关键部位,间隙增强和硬化表面等\在汽车工业上,玻璃基晶须复合材料!A12O3已用作汽车热交换器的支管内衬\发动机活塞的耐磨部位已采用SICw材料,大大提高了其使用寿命\正在研究开发晶须塑料复合材料的汽车车身和基本部件\在化学工业上,己开发出晶须纸!晶须布和各种过滤器,晶须增强橡胶也在研究中\作为生物医学材料,晶须复合材料已试用于牙齿!骨骼等\在日常工业中,塑料基晶须增强材料已制造出高尔夫球杆!钓鱼杆等\作为特殊功能材料,由于特种晶须的制备成功也将使其迈入电学!磁学和光学及超导材料领域\以上所述的各种应用尽管大多数尚处在探索阶段,然而诸方面的试验结果己经表明品须及 其复合材料的应用有着强大的生命力\。 1.3无水硫酸钙晶须的性质和特点
硫酸钙晶须通常是指以石膏为原材料, 通过人为控制, 以单晶形式生长的，具有均匀的横截面、完整的外形、完善的内部结构的纤维状（须状）单晶体。有二水硫酸钙晶须，半水硫酸钙晶须和无水
硫酸钙晶须之分，它们的外观均为白色蓬松状固体。无水硫酸钙晶须相对分子量为 136.14，平均直径为 0.1～2μm，平均长度为20～150μm，平均长径比为 20～200，相对密度为 2.96，莫氏硬度为 3，熔点为 1450℃，耐热性为 1000℃，拉伸强度为 2.058Gpa，弹性模量为 176.4Gpa。二水硫酸钙晶须相对分子量为 172.18，平均直径为 10～50μm，平均长度为 500μm 以上，平均长径比为 20～100，硬度、耐热性和强度均较差。在室温下能风化脱水，在 110℃左右脱水变成无定形的粉体。半水硫酸钙晶须相对分子量为 145.15，直径和长度、硬度、耐热性、强度均介于二水和无水硫酸钙晶须之间，其在 160℃左右脱水变无定形粉状物。 1.4无水硫酸钙晶须的应用
污水中通常含有大量重金属，硫酸钙晶须尤其对铅离子吸附性好。杨双春等以原子吸收分光光度计为分析手段 ,研究了硫酸钙晶须对铅离子吸附性能。研究结果表明：pH 值为 3～13 范围内，硫酸钙晶须均能定量吸附铅离子，而且吸附速度快。尤其在 pH 值为 8、振荡时间为 2h 时，吸附率达 77.89 %。此外，硫酸钙晶须对铅离子能够定量解脱，重复再生性能较好，利用率较高。 1.4.1 硫酸钙晶须在道路沥青中的应用
沥青具有优良的防水性能及粘结性能，资源丰富、价格低廉，长期以来被用作筑路材料。由于沥青分子质量较小且分布较宽，其力学性能对温度敏感较大，低温易裂、高温易淌，耐老化性能差，不能满足道路建设的要求。目前，沥青的改性材料一般为聚合物和纤维。硫酸钙