正文 第35章 地學(21)(1 / 3)

高性能工程塑料

太陽熱反射塗料還可以節約能源。在美國,有人曾對幾種太陽熱反射塗料進行過測試,結果表明,夏季天熱的時候,塗刷了太陽熱反射塗料的屋頂,可以減少21%的空調能源。

新型稀土永磁材料

永磁材料具有三大特殊性能:高剩磁、高矯頑力和最大磁能積。早期生產和使用的以碳鋼為代表的淬火馬氏體鋼,矯頑力和最大磁能積都很低,不能令人滿意。20世紀30年代以後,鋁鎳鈷係永磁合金以其優異的性能在很長時間內在永磁材料中占了統治地位。但由於含有稀缺物質鎳和鈷,成本很高。50年代,鐵氧體永磁材料投入工業生產。70年代以來,以釤鈷合金和釹鐵硼合金為代表的稀土永磁合金的先後誕生在全世界掀起了研究和探索新型永磁材料的高潮,促進了材料的飛速發展。這類材料以及用它們和橡膠、塑料等混合製成的粘結磁體具有很大的經濟效益和應用潛力,“微本萬利”為時不遠。

稀土永磁材料指的是用稀土元素鈰、鍺、釹、釤等和過渡族元素鐵、鑽等組成的金屬間化合物材料。第一代和第二代稀土永磁材料屬於釤鈷係稀土永磁材料,但是原料缺乏,價格昂貴。1983年日本住友特殊金屬公司和美國通用汽車公司幾乎同時宣布,研製成功一種磁性能最強的新型永磁材料——釹鐵硼合金。第三代稀土永磁材料剛一問世便轟動了世界。其最突出的優點在於最大磁能積高達303千焦/米3,相當於鋁鎳鈷係永磁合金的5~6倍。這種新材料被廣泛用於製造汽車電機、傳感器、磁推軸承、核磁共振成像儀、電子鍾表和磁選機等。目前,科學家們正在積極探索,繼續尋找第四代新型稀土永磁材料,以期進一步降低成本,提高性能。用稀土永磁材料製成的揚聲器。能源科學

能源的含義和分類

能源是指能提供某種形式能量或動力的自然資源。它分為四類:一是來自太陽的能量,包括直接的太陽輻風能的充分利用。射能和間接來自太陽能的煤炭、石油、天然氣、生物能、水能、風能、海洋能;二是地熱能;三是核能;四是天體與地球相互吸引產生的潮汐能。

工業革命以來對水能的利用率空前提高了,滾滾的江河水已成為給工廠帶來生機、給城市夜空帶來光明的重要能源。世界上第一座水力發電站是由法國於1878年建成的。美國從1941年至60年代建成了11座大型水電站。50年代後,前蘇聯的水電站建設速度很快。在發展中國家中,20世紀建成的著名水電站有埃及尼羅河上的阿斯旺水壩工程,巴西和巴拉圭於1975~1988年間合建的伊泰普水電站等。我國50年代以來在黃河、長江上建設了一批大型水電站,長江三峽水電工程已經開工。除了利用河流發電之外,法國人還於1941~1966年問研究並建成了潮汐發電站;60年代以來,法國、美國和瑞士等國還研製並建成了海水溫差發電站。另外,對波浪能的利用也已經開始。

潛力巨大的環保能源——風能

風能是太陽輻射造成地球各部分受熱不均,引起空氣運動產生的能量。地球上近地層風能總儲量約1.3×1012千瓦。一般說來,凡是常年有70%以上時間處於每秒12米風力的地區,就可利用風力發電。目前世界各地已利用的風能僅占風能潛力的1/10左右。

有待開發的新能源

新能源又稱“非常規能源”,相對於常規能源是新利用或正在開發研究的能源,如太陽能、沼氣、風能、地熱能、海洋能、核能等。它從開始研究到實際應用需要經過科學可行、工程研製、工程實驗、商業工廠、實用五個階段,並具有以下特點:

(1)除核能外,其他基本可再生;

(2)係非耗盡能源;

(3)不需要大量運輸;

(4)利用時對環境基本無汙染;

(5)開發成本較高,但隨時間推移和技術進步成本將下降並轉變成常規能源。

一舉兩得的生物能

第二次世界大戰以來,對沼氣(生物能)的利用進入實用階段。到1972年,英國已有15個利用汙水處理生產沼氣的工廠。法國也已建立了許多大大小小的利用有機廢物和汙水生產沼氣的工廠,以便在處理環境問題的同時減輕能源進口的壓力。發展中國家在這方麵比較重視的是印度。

地球自身產生的熱能——地熱

地熱是天然能源之一,由地球內部放射性物質蛻變、經過化學反應、地殼內晶格畸變發生摩擦而產生,其形式有地下熱水、地熱蒸氣、熱岩層等。當地殼變動或人工破壞時,這部分能量便通過各種介質傳導出來。整個地球表麵每年散逸到大氣裏的總熱量約有2.6×1020卡。