第二章第四節(jié)人類文明的物質(zhì)基礎(chǔ)ppt課件

.,自然科學(xué)基礎(chǔ),自然科學(xué)基礎(chǔ)之物質(zhì)篇,淄博師專數(shù)理系盧文,.,第四節(jié)人類文明的物質(zhì)基礎(chǔ),一、材料發(fā)展概況,二、新金屬材料,三、高性能的無機(jī)非金屬材料,四、新型有機(jī)高分子材料,五、特殊功能的復(fù)合材料,六、納米材料,七、新材料發(fā)展的方向,自然科學(xué)基礎(chǔ),第二章資源、能源的開發(fā)利用及其對(duì)人們生活的影響,.,一、材料發(fā)展概況,【問題】1、什么是材料？說一說材料發(fā)展的歷史。2、現(xiàn)代新材料技術(shù)的特點(diǎn)有哪些？,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,一、材料發(fā)展概況,1、材料和新材料,自然科學(xué)基礎(chǔ),新材料是有時(shí)間性的,.,2、材料發(fā)展史,使用純天然材料的初級(jí)階段,人類單純利用火制造材料的階段,利用物理與化學(xué)原理合成材料的階段,材料的復(fù)合化階段,材料的智能化階段,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,3、現(xiàn)代新材料技術(shù)的特點(diǎn),它是知識(shí)密集、資金密集的新興產(chǎn)業(yè)；它是與高新技術(shù)發(fā)展關(guān)系密切，并相互促進(jìn)、相互依賴；新材料是高新技術(shù)發(fā)展的必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當(dāng)代高新技術(shù)革命的先導(dǎo)；新材料技術(shù)是社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展水平和技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志。,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,世界第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī),世界上第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī),.,二、新金屬材料,（一)超導(dǎo)材料,(二)稀土材料,(三)形狀記憶合金,(四)貯氫合金,(五)非晶態(tài)合金,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,二、新金屬材料,（一）超導(dǎo)材料,1、超導(dǎo)現(xiàn)象與超導(dǎo)材料,超導(dǎo)體：28種元素、幾千種合金和化合物。,自然科學(xué)基礎(chǔ),在一定條件下，能導(dǎo)致導(dǎo)電材料的電阻趨近于零的現(xiàn)象,能產(chǎn)生電阻趨近于零現(xiàn)象的材料,.,2、基本臨界參量,臨界溫度臨界磁場(chǎng)臨界電流,自然科學(xué)基礎(chǔ),外磁場(chǎng)為零時(shí)超導(dǎo)材料由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)(或相反)的溫度，以Tc表示,通過超導(dǎo)材料的電流達(dá)到一定數(shù)值時(shí)也會(huì)使超導(dǎo)態(tài)破態(tài)而轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)，以Ic表示,使超導(dǎo)材料的超導(dǎo)態(tài)破壞而轉(zhuǎn)變到正常態(tài)所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度，以Hc表示,.,3、超導(dǎo)材料分類,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,(二)稀土材料,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,(二)稀土材料,1、稀土元素與稀土材料,自然科學(xué)基礎(chǔ),化學(xué)元素周期表中鑭系元素，鈧（Sc）和釔（Y）共17種元素,這17種元素中的一種或幾種元素，所形成的一類高純單質(zhì)及其化合物材料,.,已廣泛應(yīng)用于電子、石油化工、冶金、機(jī)械、能源、輕工、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,(三)形狀記憶合金,合金有記憶的原因,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,馬氏體最初是在鋼（中、高碳鋼）中發(fā)現(xiàn)的：將鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強(qiáng)的一種淬火組織。1895年法國(guó)人奧斯蒙（F.Osmond）為紀(jì)念德國(guó)冶金學(xué)家馬滕斯（A.Martens）,把這種組織命名為馬氏體(Martensite)。人們最早只把鋼中由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的相變稱為馬氏體相變。20世紀(jì)以來，又相繼發(fā)現(xiàn)在某些純金屬和合金中也具有馬氏體相變,目前廣泛地把基本特征屬馬氏體相變型的相變產(chǎn)物統(tǒng)稱為馬氏體，馬氏體相變具有可逆性。,馬氏體,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,3、應(yīng)用,記憶合金在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用有很多成功的范例。,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,記憶合金在臨床醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,記憶合金同我們的日常生活也同樣休戚相關(guān),機(jī)器蝙蝠,.,(四)貯氫合金,【問題】1、什么是貯氫合金？貯氫合金吸附氫氣的原因。2、貯氫合金有哪些用途？,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,(五)非晶態(tài)合金,制備方法,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,鍍層,非晶合金變壓器,應(yīng)用,非晶態(tài)催化劑,非晶態(tài)磁性材料,.,(一)新型陶瓷,(二)特種無機(jī)涂層材料,自然科學(xué)基礎(chǔ),三、高性能的無機(jī)非金屬材料,.,奧迪a8g開始裝新型陶瓷制動(dòng)剎車,瓷刀系列,新型陶瓷應(yīng)用,.,新型陶瓷產(chǎn)品,.,新型陶瓷仿古磚,新型陶瓷花瓶,新型陶瓷加熱圈,新型陶瓷纖維紙,新型陶瓷軸,.,(二)特種無機(jī)涂層材料,【問題】特種無機(jī)涂層材料有哪些優(yōu)良性能和用途。,優(yōu)良性能：具有高溫防熱、耐磨、耐腐蝕、催化、紅外輻射、導(dǎo)電等多種功能，廣泛應(yīng)用于業(yè)和國(guó)防事業(yè)。,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,四、新型有機(jī)高分子材料,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,(一)高性能塑料,1、工程塑料,定義：一般指能承受一定的外力作用，并有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。,性能：熱性質(zhì)：熱變形溫度高；長(zhǎng)期使用溫度高；使用溫度范圍大；熱膨脹系數(shù)小。機(jī)械性質(zhì)：高強(qiáng)度、高機(jī)械模數(shù)、低潛變性、強(qiáng)耐磨損及耐疲勞性。其它：耐化學(xué)藥品性、抗電性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳。,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,常見的工程塑料：聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（尼龍PA）、聚甲醛（POM）、變性聚苯醚（變性PPE）、聚酯（PET，PBT）等。,工程塑料應(yīng)用于船舶引擎,拖鏈可耐850度高溫碎屑,透明ABS板,塑料沼氣池,工程塑料的應(yīng)用,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,2、特種塑料,定義：具有特別功能的塑料。(價(jià)格昂貴，但增長(zhǎng)的速度很快。),性能：耐高溫、耐腐蝕、自潤(rùn)滑、高強(qiáng)度、高緩沖性等。,類型：聚四氟乙烯(PTEE)、聚酰亞胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PSF)、和液晶聚合物(LCP)等。,應(yīng)用：可用于航空、航天、冷凍化工、醫(yī)療等特殊應(yīng)用領(lǐng)域的塑料。,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,德國(guó)特種塑料棒板材,聚醚醚酮(PEEK),增強(qiáng)阻燃特種塑料,特種塑料,機(jī)器零件,.,(二)特種纖維,特種纖維：一般是指具有高強(qiáng)度高模量并且耐高溫的纖維。,類型：芳綸（聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺，PPTA）,碳纖維，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纖維，聚苯并噻唑(PBT)纖維,芳香族聚酯纖維等。,芳綸纖維性能：重量輕、耐腐蝕、強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)、絕緣性好、耐輻射、加工方便等。,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,用途：芳綸纖維主要應(yīng)用于飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈等航空、航天等器具中使用的復(fù)合材料，此外還用于汽車、船舶、防彈衣、滑雪板等應(yīng)用領(lǐng)域的復(fù)合材料，以及繩纜，耐高溫過濾材料等。防火纖維芳綸1313；防彈纖維芳綸1414。,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,.,.,(四)其他功能高分子材料,功能高分子材料：由于其特殊的化學(xué)或物理結(jié)構(gòu)，在化學(xué)活性、光敏性、導(dǎo)電性、選擇分離功能、生物醫(yī)學(xué)活性等方面，具有特殊功能的高分子材料。,類型：醫(yī)用功能高分子材料、液晶材料、導(dǎo)電高分子材料、離子交換樹脂材料、高分子分離膜、光敏高分子材料、高分子催化劑材料等。,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,五、特殊功能的復(fù)合材料,1、定義與性能,自然科學(xué)基礎(chǔ),以一種材料為基體，另一種材料為增強(qiáng)體組合而成的材料,比重小、比強(qiáng)度和比模量大。還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、減磨耐磨、自潤(rùn)滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。,.,2、應(yīng)用：航空航天領(lǐng)域。汽車工業(yè)化工、紡織和機(jī)械制造領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,六、納米材料,【問題】什么是納米？納米材料有哪些優(yōu)點(diǎn)？,1、納米與納米材料,自然科學(xué)基礎(chǔ),納米是一個(gè)長(zhǎng)度單位，1nm=10-9m,用超微粒材料（顆粒尺寸在納米的微粒）制造的材料,.,2、納米材料分類,自然科學(xué)基礎(chǔ),.,3、納米材料