【中學(xué)課件】化學(xué)與材料

化學(xué)與材料

精選課件ppt12021/10/10星期日

概述專題一金屬材料專題二陶瓷材料專題三高分子材料專題四復(fù)合材料專題五納米材料精選課件ppt22021/10/10星期日

概述一、材料及其分類

1、材料的涵義所謂材料，是指經(jīng)過某種加工，具有一定結(jié)構(gòu)、組分和性能，并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。2、材料的分類：人們按用途把材料分成結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要是利用其強(qiáng)度、韌性、力學(xué)及熱力學(xué)等性質(zhì)。功能材料則主要利用其聲、光、電、磁、熱等性能。精選課件ppt32021/10/10星期日按化學(xué)成分進(jìn)行分類，則可把材料分為：

金屬材料有機(jī)高分子材料無機(jī)非金屬材料復(fù)合材料精選課件ppt42021/10/10星期日二、材料的發(fā)展歷程

人們把人類歷史分為石器、青銅器和鐵器時代。

1、石器時代圖2-1舊石器圖2-2新石器

精選課件ppt52021/10/10星期日精選課件ppt62021/10/10星期日精選課件ppt72021/10/10星期日2、青銅時代大約源于4000～5000年前。青銅是銅錫鋁等元素組成的合金，與純銅相比，青銅熔點(diǎn)低，硬度高，比石器易制作且耐用。青銅器大大促進(jìn)了農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的出現(xiàn)。圖2-3青銅器3、鐵器時代則被認(rèn)為是始于2000多年前，春秋戰(zhàn)國時代，由鐵制作的農(nóng)具、手工工具及各種兵器，得以廣泛應(yīng)用，極大促進(jìn)了當(dāng)時社會的發(fā)展。圖2-4鐵器

精選課件ppt82021/10/10星期日精選課件ppt92021/10/10星期日精選課件ppt102021/10/10星期日

上世紀(jì)鋼鐵、水泥等材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，人類社會開始從農(nóng)業(yè)和手工業(yè)社會進(jìn)入了工業(yè)社會。本世紀(jì)材料的發(fā)展更是日新月異，高分子材料的出現(xiàn)使塑料和橡膠走進(jìn)了每一個人的日常生活。尤其是C60的出現(xiàn)，開創(chuàng)了材料學(xué)的一個新分支。而同時半導(dǎo)體硅、高集成芯片的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，則把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟(jì)社會。

圖2-5現(xiàn)代煉鋼

圖2-6C60精選課件ppt112021/10/10星期日精選課件ppt122021/10/10星期日三、材料的作用1、材料科學(xué)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用

新材料發(fā)展與應(yīng)用水平直接決定著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平。真正體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。

新材料新技術(shù)的發(fā)展使美國經(jīng)濟(jì)繁榮不衰，已連續(xù)9年保持高增長。日本通過冶煉等技術(shù)的改進(jìn)來大幅度提高傳統(tǒng)金屬材料性能，如超級鋼計(jì)劃就是要在本世紀(jì)末將鋼的性能提高一倍，實(shí)質(zhì)上就是節(jié)約了一倍的資源，使得產(chǎn)品更具競爭力，保持日本經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。精選課件ppt132021/10/10星期日2、新材料在高新技術(shù)中的作用

新材料既是當(dāng)代高新技術(shù)的重要組成部分，又是發(fā)展高新技術(shù)的重要支柱和突破口。正是因?yàn)橛辛烁邚?qiáng)度的合金，新的能源材料及各種非金屬材料，才會有航空和汽車工業(yè)；正是因?yàn)橛辛斯饫w，才會有今天的光纖通訊；正是因?yàn)橛辛税雽?dǎo)體工業(yè)化生產(chǎn)，才有今天高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)。當(dāng)今世界各國在高技術(shù)領(lǐng)域中的競爭，在很大程度上是新材料水平的較量：精選課件ppt142021/10/10星期日四、新材料的發(fā)展方向1、

高性能化、高功能化、高智能化

高性能材料：結(jié)構(gòu)材料在向強(qiáng)度、剛度、韌性、耐高溫、耐腐蝕、高彈、高阻尼大幅度提高的方向發(fā)展。高性能結(jié)構(gòu)材料不斷出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，促進(jìn)新產(chǎn)品向體積小、重量輕、資源省、能耗低、成本低、利潤高的方向發(fā)展。

功能材料也在由單一功能向多種功能開發(fā)方向發(fā)展，并把功能材料與元器件結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)一體化，即材料本身就具有元器件的功能，這樣就促進(jìn)了元器件的小型化和多功能化。精選課件ppt152021/10/10星期日智能材料智能材料是一種超功能材料，這些功能往往能夠解決傳統(tǒng)材料難以解決的技術(shù)難題。在重要工程和尖端技術(shù)領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用前景。例如，美國空軍采用智能材料制造飛機(jī)機(jī)翼，可隨工作狀態(tài)的不同自動調(diào)節(jié)形狀，改變升力和阻力，以適應(yīng)飛機(jī)的起降，使飛機(jī)更加安全，降低油耗。將微型分子傳感器植入材料和分子結(jié)構(gòu)中，用這些建造的構(gòu)件和建筑物可進(jìn)行自動監(jiān)控，如果超負(fù)荷或者老化可發(fā)出警報。精選課件ppt162021/10/10星期日智能材料：1、能自動加固的直升機(jī)水平旋翼葉片2、能在工作中變得更結(jié)實(shí)的高錳鋼智能材料3、新潮的智能餐具已經(jīng)研制成功4、利用毫微塑料制成的椅子5、設(shè)想的“空中轎車”

精選課件ppt172021/10/10星期日

美國密執(zhí)安州大學(xué)的穆凱席·甘迪教授在研究一種能自動加固的直升機(jī)水平旋翼葉片。這位教授也采用了能感受外界環(huán)境變化的智能材料。其工作原理是：當(dāng)葉片在飛速旋轉(zhuǎn)中遇到疾風(fēng)作用猛烈振動而可能斷裂時，分布在葉片中的微小液滴就會變成固體而使葉片得到加固，防止葉片受到破壞。

精選課件ppt182021/10/10星期日

人們還從人手在勞動過程中產(chǎn)生老繭從而使手更耐磨的實(shí)例中到啟迪，研制出一種能在工作中變得更結(jié)實(shí)的高錳鋼智能材料。由于高錳鋼在受到?jīng)_擊強(qiáng)力摩擦中會變得很硬，從而使它成為絕好的在行駛中橫沖直接撞的坦克鐵腳板履帶和越敲打越結(jié)實(shí)的保險柜材料。精選課件ppt192021/10/10星期日

更令人感興趣的是，新潮的智能餐具已經(jīng)研制成功。這些用毫微塑料(一種新型智能材料)制成的智能碗、盆、碟，不僅能自動感知碗、盆、碟內(nèi)食物存在與否，還能隨之作出相應(yīng)的外形變化，使之能適合各種不同的需求。不僅如此，它們一旦用來盛裝食物后，還能使食物的溫度始終保持不變，并能使食物保持新鮮。精選課件ppt202021/10/10星期日

利用毫微塑料制成的椅子，不僅能幫助立者坐下或坐者站起，還能按主人的需要隨心所欲地變換坐椅的形狀，使它適合不同年齡的男女老少使用。此外，這種智能坐椅還能根據(jù)各人的需求自動升溫或冷卻，以提供靠坐的舒適性，甚至還能記憶家庭中每一個成員對坐椅的特殊偏愛。

這種毫微塑料智能材料，其本領(lǐng)高強(qiáng)的奧秘就在于材料本身被電子化了，許多超微計(jì)算機(jī)、超微傳感器和超微發(fā)射器被容納進(jìn)材料中，使它不僅具有自行處理能力，而且還具有感知周圍事物并作反應(yīng)的能力。精選課件ppt212021/10/10星期日

我們相信在21世紀(jì)中人們會利用這些神奇的智能材料創(chuàng)造出許多令人不可思議的新潮器具。而這些智能材料多以復(fù)合材料為基礎(chǔ)。精選課件ppt222021/10/10星期日2、復(fù)合化

由于單一材料，如金屬材料、無機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，難以滿足當(dāng)代高技術(shù)中綜合性能的要求，因此現(xiàn)代材料科學(xué)正朝著復(fù)合材料方向發(fā)展。把不同種類和不同性能的材料通過一定的途徑和技術(shù)復(fù)合為一體，揚(yáng)長避短，取長補(bǔ)短，可獲得比單一材料性能更好或具有某種特殊性能的復(fù)合體材料。例如，由碳纖維增強(qiáng)的陶瓷基復(fù)合材料，其抗沖擊強(qiáng)度比普通陶瓷高40倍，能經(jīng)受數(shù)千度高溫，已成為航空工業(yè)的重要結(jié)構(gòu)材料。精選課件ppt232021/10/10星期日3、極限化

極限化的含義是指在尺寸、壓力、溫度、純度各種量綱范圍內(nèi)追求極限，而使材料的性能產(chǎn)生根本性的飛躍。例如，在超高溫、超高壓條件下用石墨可合成金剛石，在超高真空中、制備新型的半導(dǎo)體器件和高度集成的芯片。利用宇宙空間實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的微重力、高真空、超低溫、無菌等特殊環(huán)境制備在地面無法制備的具有特殊性能的新材料，如合成新醫(yī)藥制品、冶煉高純金屬等。精選課件ppt242021/10/10星期日4、仿生化

通過研究自然界中生物體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其特有的功能，獲得一種制備新材料的思路和途徑，并在某些材料的設(shè)計(jì)和制造中加以模仿。例如，人們對蜘蛛絲的研究發(fā)現(xiàn)，蛛絲比鋼絲更硬更富有彈性，具有很強(qiáng)緩沖外力沖擊能力，而且低溫性能良好，是制造防彈服裝和降落傘的理想材料，于是人們得到啟示，通過把水溶性的蛋白質(zhì)分子紡織成既堅(jiān)韌又不溶解的人造蛛絲，用來制作軍用品。精選課件ppt252021/10/10星期日5、綠色化

它是一種資源和能源消耗少、再生循環(huán)利用率高，