全氟磺酸聚合物电解质　 perfluorosulfonic acid polymer electrolyte　 高分子主链和支链上所有通过共价键和碳原子相连的氢原子都被氟原子取代且传导质子的基团为磺酸的聚合物电解质。这类电解质最早是杜邦生产的Nafion,它由一个全氟的聚乙烯主链和结尾为磺酸的支链组成,质子的传导由磺酸提供。由全氟磺酸聚合物电解质制成的质子交换膜叫作全氟磺酸质子交换膜。全氟的聚乙烯主链形成一个憎水的微空间,含有磺酸的支链形成一个亲水的微空间。亲水微空间的大小为几个纳米,和质子交换膜的含水量有关,含水量越大,其尺寸越大。在用高温液体水充分湿化的情况下,Nafion膜中每个磺酸基团可以结合22个水分子。但如果用水蒸气对Nafion膜进行湿化,每个磺酸基团最多能结合约13个水分子,并且相对湿度越低,水分子的数量越少。亲水微空间由亲水的通道(通常在几个纳米之内)相互连接,这样质子就可以在亲水微空间内传导,进而从阳极迁移到阴极。全氟化的作用之一是增加聚合物的抗氧化能力,因为碳原子被氟原子围在中央,碳链相对不易被自由基攻击而被打断;同时,由于氟原子的电负性远大于氢原子,吸电子能力超强,增加了磺酸基团的解离能力和酸性,使其成为强酸。

　全氟离子交换膜　 perfluorinated ionomer membrane　 由全氟磺酸和全氟羧酸离子交换树脂组成的离子交换膜。由支撑膜和致密膜构成,具有优良的离子导电性和离子选择透过性。

　全孔树脂　 见大孔吸附树脂(91页)。

　全取向丝　 fully oriented yarn　 由超高速纺丝得到具有高取向度和高结晶度的化纤长丝,简称FOY丝。与常规拉伸丝相比有一定差别,其不能满足服用性能的要求。必须将FOY进行适当的后拉伸,或在超高速纺丝过程中,在纺程上对纤维进行热处理,才能满足服用性能的要求。全取向丝品质指标稳定、不匀率低、卷装大,有利于后序纺织加工。

　全息检测　 holographic testing　 一种用建立任意形状漫反射体完整图像即三维图像的两维成像术进行检测的方法。先将物体发射出的相干波记录成全息图,然后用一相干光再现全息图以反映物体的真实形状。全息检测将这一再生图像用作三维样板,通过对比,可量测物体在形状和尺寸上的任何偏差。有两种全息检测技术,即光学全息术和声学全息术。光学全息采用激光光源,并用附加的方法来使材料处于受力或其他受激状态。它的优点是能用于各种材料,任意尺寸和形状,灵敏度高;缺点是对加载源的应力传递机构要求较高,工件壁厚有限制,对缺陷只能定性而不能定量。声学全息的原理与光学全息相同,不同之处是在声学全息中关于材料内部缺陷的信息直接取自物体内部的图像。有两种声学全息术,即液面型和扫描型,都采用超声换能器为声源,液面型的优点是可提供实时图像,适用于快速检查。扫描型的优点是能对缺陷正确定位和定量,其灵敏度比液面型高,设备可以移动,适用于检测大件。

燃料包壳　 fuel cladding　 包覆和封闭核燃料的外壳。用以保护核燃料(芯体或芯块)不受化学性质活泼的环境影响,包容核燃料和裂变产生的放射性产物,提供结构支撑。燃料包壳是燃料元件的主要组成部分之一。燃料包壳材料应具有如下性能:①热中子吸收截面小(限于热堆),感生放射性小;②在冷却剂中有良好的耐蚀性;③与核燃料相容性好;④热导率高;⑤有足够的强度和塑性;⑥辐射损伤小;⑦易加工;⑧易于后处理;⑨价格便宜等。燃料元件通常选用铝及铝合金、镁及镁合金、锆及锆合金和不锈钢等作燃料包壳材料。燃料包壳表面工作温度低于200℃的研究试验堆,一般采用铝及铝合金作包壳,包壳与核燃料采用中间层(如镍层)达到冶金结合;镁诺斯(Magnox)型堆采用镁合金作燃料包壳,表面工作温度450~500℃,包壳与核燃料一般采用机械结合的形式,为强化放热,采用肋化的燃料包壳表面;水冷动力堆一般采用锆-2或锆-4合金作燃料包壳,包壳与核燃料之间充一定压力的氦气;快中子增殖堆采用不锈钢作包壳;高温气冷堆采用热解碳和热解碳化硅复合包覆层。

　燃料穿透电流　 fuel crossover current　 与透过电解质隔膜的燃料量相对应的电流。如果燃料穿透量为amol/s,每个燃料分子被氧化时失去n个电子,则燃料穿透电流(单位是A)为I=a/(nF),其中F是法拉第常数。

　燃料利用率　 fuel utilization　 电堆的燃料利用率是在电堆中参与反应的燃料量占进入电堆的燃料量的百分比。没有被利用的燃料主要是随电堆阳极尾气排出且没有被有效利用的燃料,一般占燃料总量的5%左右。燃料电池系统的燃料利用率是产生有效电能和热能的燃料量占进入燃料电池系统燃料总量的百分比。没有被利用的燃料主要是在燃料重整过程中没被有效利用的燃料、在选择性氧化器中被氧气消耗掉的燃料和随电堆阳极尾气排出且没有被有效利用的燃料,一般超过燃料总量的10%。

　燃烧　 combustion　 物质进行剧烈的氧化还原反应,伴随发热和发光现象。通常所称的燃烧是指某些物质(如柴、炭、煤、油等)与空气中的氧气化合引起的剧烈氧化还原反应现象。火药含有足够的氧化剂,燃烧时不需要空气或外加的氧化剂。它的燃烧过程是一个复杂的物理化学过程。火药表面受到点火作用的加热,开始分解、气化,气化后的产物在气相中继续进行化学反应,直到生成最后的燃烧产物,并将火药中储存的化学能释放出来。整个燃烧过程依靠其本身的作用得以稳定进行。同时还有高温气相向固相表面的传热、分解物质和燃烧产物离开火药表面向外流动和相互扩散形成的质量传递的“传质过程”。这一系列过程在高温高压下进行,反应速度很快,且在比较窄的燃烧反应区内完成,已有的各种燃烧理论是极其复杂的燃烧过程假设简化,加以理想化,尽管所得结果不精确,只能定性地解释一些现象和趋势,但仍可借以理解火药燃烧的本质,指导对火药燃速进行调节和火药配方的设计。火药的燃烧按照反应程度分为完全燃烧和不完全燃烧;根据燃烧的稳定性分为稳态燃烧和非稳态燃烧,非稳态燃烧包括振荡燃烧、燃烧转爆轰等。

　燃烧合成　 combustion synthesis　 见自蔓延高温合成(934页)。

　染料敏化太阳电池　 dye sensitized solar cell　 一种利用一些对可见光强吸收的染料光敏化剂将半导体的光谱响应拓宽从而实现光能转化成电能的装置。染料敏化剂吸附在半导体表面与半导体的能级形成匹配,当染料敏化剂受到光照时产生电子空穴对,随后将一种电荷注入到半导体之中实现电荷分离,对外输出光电流和光电压。染料敏化太阳电池中所使用的半导体材料大都是光谱响应窄的宽禁带半导体材料,而染料敏化剂则采用的是光谱响应宽的有机染料分子、无机染料分子。例如,以锐钛矿型纳米TiO2半导体材料在导电玻璃上制备成微米级薄膜,表面吸附一层金属钌基有机分子染料(如:N719 [cis-dithiocyanate-N,N'-bis-(4-carboxylate-4'-tetrabutylamonium-carboxylate-2,2'-ipyridine)ruthenium(Ⅱ)])构成光阳极。在光阳极和负载铂黑粒子导电玻璃作为对电极之间填充含有氧化还原电对的电解质,从而构成了“导电玻璃/染料敏化TiO2薄膜/电解质/对电极”结构光电化学池,内部发生如下反应。

① 染料受光激发由基态(S)跃迁到激发态(S*):S+hνS*。

② 激发态染料分子(S*)将电子注入到半导体的导带中:S*S++e。

③ 导带电子在纳米薄膜中传输至导电玻璃的导电面,然后流入到外电路:ee。

④ 扩散到对电极上得到电子变成I-:+2e3I-。

⑤ I-还原氧化态染料而使染料再生完:3I-+2S+2S+。

经过以上几个电子转移过程完成了电池能量转化的一个工作循环。目前染料敏化太阳电池由于制备工艺简单,材料选择灵活,光电转化效率高。

　热变形温度　 heat deflection temperature;HDT　 又称为热畸变温度。它是聚合物作为结构材料使用的上限温度,是衡量聚合物或高分子材料耐热性能的一种表征参数。美国材料试验学会的ASTMD648,中国塑料测试方法标准GB 1634—79(88),规定了HDT通用测试方法。把标准试样127mm×12.7mm×6.35mm,静载荷为4.55MPa或18.2MPa,升温速度为2℃/min,三点弯曲试验的挠度为0.254mm时的温度作为HDT。多数聚合物的HDT在其玻璃化转变温度Tg附近,高结晶度聚合物HDT接近其熔点。载荷增大引起试样变形增加,使HDT降低。HDT是适用于控制聚合物材料质量和鉴定新品种热性能的一个指标,但不代表其实际使用温度。测量方法有拉伸热变形试验,试样长50~180mm、宽6~25mm、标准厚度3.2mm,测量标距25~125mm,施加345kPa左右的拉应力以2℃/mm的速率升温。以变形百分率为纵坐标,温度为横坐标作出热变形温度曲线,曲线的拐点处定义为热变形温度。另一种方法是采用简支悬臂梁试样,在载荷作用下变形达到规定值时所对应的温度,或试样在简支梁式静弯曲载荷下测出弯曲变形达到规定值时的温度。在复合材料中HDT是评价复合材料耐热性能的参数。复合材料的热变形温度与树脂基体的玻璃化转变温度有关,也关系到复合材料的使用温度。

　热尺寸变化率　 见尺寸稳定性(67页)。

　热处理　 heat treatment　 利用金属固态相变原理及强韧化原理,采用不同的加热和冷却制度,改变材料内部的组织结构,从而达到改善并控制其性能的目的,这样的技术学科称为热处理。为达到预期目的,必须选择控制材料组织和性能变化的加热和冷却制度,包括加热速度、保温温度、保温时间、冷却速度等,这种工艺制度称为热处理工艺。金属材料的热处理工艺可分为:常规热处理,如退火、正火、淬火、回火、固溶、时效、深冷处理等;化学热处理,既改变材料内部的组织与性能同时还改变表层化学成分和组织,如渗碳、渗氮、渗金属等;形变热处理,将形变与相变相结合从而强化处理效果,如形变淬火、形变诱导析出等;表面热处理,主要改变表层的组织与性能,如高频热处理、表面淬火、表面激光热处理等。为保证热处理过程中钢材表面成分不发生有害的变化(如氧化、脱碳等),还广泛采用可控气氛、保护气氛或真空热处理。而为了强化热处理工艺,节约能源,利用非平衡相变的特殊作用,还研究开发和应用了高密度能量的热处理工艺如感应加热、离子轰击、激光加热、电子束加热热处理。

　热处理保护涂层　 heat treatment protective coating　 涂覆在金属工件表面,在不同气氛热处理时,能保持金属表面原有组成或结构的暂时性保护涂层。按不同气氛和保护要求,有抗氧化、防渗碳、防渗氮、防渗硼等功能。热处理后,涂层应能较方便地从金属工件表面除去。