新材料盧維奇課件

1、新材料課件Tel. :Q:19507244wqluChapter 1 General Introduction1.1 Definition of advanced material1.2 MSE1.3 The role and function of advanced material in developing high S&T1.4 The content of this courseChapter 2 Advanced Metal Material2.1 Memory alloy2.2 Store-hydrogen alloy2.3 Sensitiv

2、e Material2.4 Superconductor MaterialChapter 3 Advanced Non-metal Material3.1 Laser material and photo communication material3.2 Non-crystal material3.3 Special function ceramicsChapter 4 Advanced organic material4.1 Kind of polymer4.2 Thermoplastic polymer4.3 Structure of polymer liquid crystal4.4

3、Thermosetting polymer4.5 Developing direction of advanced org. material Chapter 5 Composite material5.1 Kinds5.2 Characters5.3 Particle reinforced composite5.4 Aluminium plastics material5.5 Fibre reinforced composite5_6 Ceramics composite5.7 Lamination reinforced composite5.8 Developing direction o

4、f composite materialChapter 6 Nanometer Material6.1 General introduction6.2 Nanostructed cell6.3 Properties of nano-material6.4 Nano-metal material6.5 Nano-magnetic material6.6 Nano-ceramics material6.7 Mesoporous solid and mesoporous composite6.8 Nano-catalystChapter 1 General Introduction1.1 Defin

5、ition of advanced material1.1.1 Material and Advanced MaterialTM (Tradition Material)AM (Advanced Material)Definition of Advanced Material與近代各種高新技術(shù)相關(guān)聯(lián)的材料(Novel) o即：采用新工藝、新技術(shù)合成的具有各種特殊機(jī)能(光、聲、 電、 磁、力、超導(dǎo)、超塑性等)。比傳統(tǒng)材料在性能上有重 大突破(如超強(qiáng)、超硬、耐高溫等)的一類。Definition of material :自然界中物質(zhì)，可為人類社會(huì)接受的、經(jīng)濟(jì)地制造有 用器件的，叫做材料。1.1.

6、2 Kinds of advanced material1. Chemical bondMetal materialNon-metal materialOrganic material2. StateSingle crystal material;Multil-crystal materialNon-crystal materialComposite material1.1.2 Kinds of advanced material3. Physics:Conductive material4. Function:laser material;photoelectric material5. U

7、sefulness:electron material;optical material1.2 MSEMSE (Material Science and Engineering)Material Science:材料本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、分析和認(rèn)識(shí)方面研究的 科學(xué)。Material Engineering工程領(lǐng)域，經(jīng)濟(jì)地、而又社會(huì)所能接受 地控制材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀。MSE :是關(guān)于材料成分、結(jié)構(gòu)、工藝和它們性能與用途之 間有關(guān)的知識(shí)和應(yīng)用的科學(xué)。1.3 MSE -Basic questionsBehavior材料性能是一種參量，用于表征材料在給外界條件 下的行為。Structure材料的結(jié)構(gòu)表明材料

8、的組元極其排列和運(yùn)動(dòng)方式。 process材料的過程表明在給定外界條件下從始態(tài)到終態(tài)的 變化。energy材料的能量既包括材料的內(nèi)能，也包括材料與環(huán)境交 換的能量。What is Material Chemistry?材料化學(xué)是研究材料的制備，組成，結(jié)構(gòu)，性質(zhì)及其應(yīng)用的一門科學(xué)；它既是材料科學(xué)的一個(gè)重要分支，又是化學(xué)學(xué)科 的一個(gè)組成部分；并且是材料科學(xué)的核心部分； 具有明顯的交叉學(xué)科，邊緣學(xué)科的性質(zhì)，具有明顯的應(yīng)用理 科性質(zhì).1.4 The role and function of advanced material in developing high S&T14使用材料品種或數(shù)量的

9、多寡是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)和經(jīng) 濟(jì)發(fā)展的重要標(biāo)志。人類發(fā)展史：石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代、 計(jì)算機(jī)時(shí)代和信息時(shí)代。新材料是當(dāng)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的先導(dǎo)，是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ) 新材料是國防現(xiàn)代化的保證新材料是科技進(jìn)步的關(guān)鍵1.5 The content of this courseGeneral IntroductionAdvanced Metal MaterialAdvanced Non-metal MaterialAdvanced organic Material CompositeNanometer MaterialChapter 2 Advanced Metal Material2.1 Me

10、mory alloy2. 1.1 What?形狀記憶：具有初步形狀的制品變形后，通過加熱等手段處 理又恢復(fù)初始形狀的功能。材料在T1受外力從X1變形為X2,當(dāng)外力去除后，仍為X2 , 當(dāng)溫度升為T2,材料會(huì)自動(dòng)變?yōu)?X1o2.1.2 Mechanism奧氏體化：金屬加熱到臨界點(diǎn)溫度以上，其結(jié)構(gòu)均勻化過 程。馬氏體：鋼奧氏體化后，以大于臨界冷卻速度急冷馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度（Ms點(diǎn)）以下時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。馬氏體轉(zhuǎn)變僅與溫度有關(guān)，與時(shí)間無關(guān)。馬氏體終止溫度Mf. p275Mechanism :奧氏體一（冷卻）一攣晶馬氏體-（變形）-變形馬氏體-（加 熱）-奧氏體material heating

11、treatment: heating, thermal insulation, coolingheating treatment character: not changing size and form ofmaterial, but structure and performance.2.1.3 ApplicationTi-Ni alloy 貴，但性能優(yōu)良，且與人體生物有相容性。Cu-Zn-Al alloy 價(jià)廉物美Fe-Mn-Si alloy（ 1969.7.20）月面天線：將處于馬氏體狀態(tài)的 Ti-Ni絲截?cái)?，焊成半環(huán)狀天線，并壓成小團(tuán)。當(dāng)在月球上被太陽加熱后又恢復(fù) 原狀，即可以用于通

12、訊。美國宇航員 Neil Alden Armstrong 成功地踏上了月球.“個(gè)人 邁出一小步；人類前進(jìn)一大步。”Ti-Ni插入血管，由體溫使其恢復(fù)到母相的網(wǎng)狀，消除血栓， 使凝血塊不流向心臟。2.2 Store-hydrogen alloy2.2.1 Importance of store-hydrogenHydrogen gas is a clean fuel, but the store space occupies more than half in a rocket.氫：二十一世紀(jì)綠色能源能源危機(jī)與環(huán)境問題化石能源的有限性與人類需求的無限性-石油、煤炭等主要能源將在未來數(shù)十年至數(shù)百年

13、內(nèi)枯竭！!化石能源的使用正在給地球造成巨大的生態(tài)災(zāi)難-溫室效應(yīng)、酸雨等嚴(yán)重威脅地球動(dòng)植物的生存！!人類的出路何在？-新能源研究勢在必行！!氫能開發(fā)，大勢所趨氫是自然界中最普遍的元素，資源無窮無盡-不存在枯竭問題氫的熱值高，燃燒產(chǎn)物是水-零排放，無污染 ，可循環(huán)利 用氫能的利用途徑多一燃燒放熱或電化學(xué)發(fā)電 氫的儲(chǔ)運(yùn)方式多-氣體、液體、固體或化合物儲(chǔ)氫方式比較氣態(tài)儲(chǔ)氫：1)能量密度低2)不太安全液化儲(chǔ)氫：1)能耗高2） 對(duì)儲(chǔ)罐絕熱性能要求高固態(tài)儲(chǔ)氫：1）體積儲(chǔ)氫容量高2）無需高壓及隔熱容器3）安全性好，無爆炸危險(xiǎn)4）可得到高純氫，提高氫的附加值儲(chǔ)氫材料技術(shù)現(xiàn)狀1金屬氫化物2配位氫化物3納米材料Po

14、sition for H occupied at HSMHydrogen onHydrogen onTetrahedral SitesOctahedral Sites1金屬氫化物儲(chǔ)氫目前研制成功的：稀土翎饃系鈦鐵系鎂系鈦/錯(cuò)系鈦鐵系典型代表：TiFe,美Brookhaven國家實(shí)驗(yàn)室首先發(fā)明價(jià)格低室溫下可逆儲(chǔ)放氫易被氧化活化困難抗雜質(zhì)氣體中毒能力差實(shí)際使用時(shí)需對(duì)合金進(jìn)行表面改性處理鎂系典型代表：Mg2Ni ,美Brookhaven國家實(shí)驗(yàn)室首先報(bào)道儲(chǔ)氫容量高資源豐富價(jià)格低廉放氫溫度高（250 300 C ）放氫動(dòng)力學(xué)性能較差改進(jìn)方法：機(jī)械合金化加TiFe和CaCu5球磨，或復(fù)合鈦/錯(cuò)系具有La

15、ves相結(jié)構(gòu)的金屬間化合物原子間隙由四面體構(gòu)成，間隙多，有利于氫原子的吸附TiMn1.5H2.5 日本松下（1.8%）Ti0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4活性好用于：氫汽車儲(chǔ)氫、電池負(fù)極Ovinic2配位氫化物儲(chǔ)氫堿金屬（Li、Na、K）或堿土金屬（Mg、Ca）與第三主族元素（B、Al）形成儲(chǔ)氫容量高再氫化難（LiAlH4在TiCl3、 TiCl4等催化下180 c , 8MPa氫壓下獲得5%的可逆儲(chǔ)放氫容量）金屬配位氫化物的的主要性能用億物（就 nfi）含氫量止（成鼬稟）9解溫圉LiEHt1SJ-NaBHtL.074100-EEH+1,1777.5-現(xiàn)型東=202噸值時(shí)-145

16、硒-U.A淘況叫其-S.5如其孫16A-國EH協(xié):111期-第55二因壓。裒1Dj619075優(yōu)='9.31O3納米碳管儲(chǔ)氫-美學(xué)者Dillon1997首開先河2.2.2 Characters of store-hydrogen alloy1. 儲(chǔ)氫、釋放量大2. 經(jīng)反復(fù)吸、放氫氣后，儲(chǔ)氫特性不變3. 價(jià)廉Hydrogen density atom/cm3H2(NTP) 5.4 ¥019 LaNi6H6.7 X022-253 C liquid 4.2X 1022 FeTiH2 6.3X 1022LiH 5.3 ¥022 ZrH2 7.3 ¥022The d

17、ensity of alloy storing hydrogen is very big.2.2.3 Some of store-hydrogen alloyForming stable metal hydride: Zr, Ti; Forming unstable metal hydride: Mn, Fe, NiExcellent alloy: stable+ unstable metal. FeTi is very good.Mixing rare earth metal is a good potential metal.M-H, metal, ion or covalence bon

18、d, H + or H-2. 3 Sensitive Material2.1.1 Kinds of sensitive material sensitive to light force magnetism gas ion2.1.2 Sensor2.1.2.1 What?Sensor是一種能感知某一物理量(或化學(xué)量或生物量)的信 息，并能將信息轉(zhuǎn)化為有用信息的裝置。“頭腦(電腦)發(fā)達(dá)，感官(傳感器)遲鈍” 。One nice car has more than 1,000,000 sensors.ZrO2氧量濃度傳感器ExamplePt/O2-ZrO2-CaO/PtO2 +4 e 2O2-E=

19、RT/4FXln(P1/P2)=0.0496T lg(P1/P2) In air, PO2=0.021If E, known, then Px can been known.2.1.2.2 Developing direction 多功能化；集成化； 智能化。2.4 Superconductor Material2.4.1 What?When the temperature of metal or oxide is reduced into some degree (Tc), its resistance suddenly becomes into zero. Tc is called cri

20、tical temperatureSuperconduntance charactersBelow Tc, its resistance zero, completely conductance.In superconductance, H=0, full diamagnetismWhen external H is strong enough, superconductance disappears.When external electric current is high enough, its superconduce is become into normal conduce.Thr

21、ee parameters of superconductorTc, Hc, and IcHc =H0(1-T2/T2c)T<TcWhen T= Tc, Hc =02.4.2 The simple history of superconductor researchIn 1911, Holand scientist, Onnes discovered when mercury in 4.2K , its resistance became zero.In 1933, Meissneer discovered full diamagnetismIn 1941, NbN Tc =15K195

22、3, A15 structure. V3Si, Tc =17.1K1954 Nb3Sn, Tc =18.3K liquid He1973-1983 Nb3Ge Tc =23.2K1983 IBM Bednz and Muller discovered La-Ba-Cu-O, Tc =30K, new era coming.China, USA, Japan, reported Tc =57K1987, YBa2Cu3O7 ( type, 1,2, 3), Tc >90KBi-Sr-Ca-Cu-O, Tc =110K; Tl-Ba-Ca-Cu-O, Tc >120KUsed mate

23、rials was classified into 3 kinds: element, metal compound; Oxide2.4.3 Low temperature superconductor materialElement, metal compound belong to low temperature superconductorNbTi replaced NbZr alloy. Because, the former low cost, good performance, and easy treating.metal compound has higher Tc (Nb3G

24、e Tc =23.2K). 應(yīng)用于繞制高磁場 superconductor。但它性脆，抗彎 曲性能差。Characters of Low temperature superconductor : 體積小、重量輕、功耗低、啟動(dòng)易，能長期穩(wěn)定運(yùn)行。2.4.4 High temperature superconductor materialThe superconductor with Tc>77K is called hightemperature superconductotrAll of these are oxides.The applications are in researchi

25、ng2.4.5 Some of applications超導(dǎo)電力儲(chǔ)存、輸電和發(fā)電超導(dǎo)電力儲(chǔ)存是目前最高的電力儲(chǔ)存方式，輸電可以 降低損耗7%,發(fā)電效率提高5060%。超導(dǎo)電子計(jì)算機(jī)開關(guān)速度極快，幾微微秒。功耗極小，10千瓦功率的大中型計(jì)算機(jī)，一節(jié)電池即可。因功耗小、發(fā)熱少，所以芯片的集成度可以做得很高。超導(dǎo)磁懸浮列車列車運(yùn)動(dòng)，在軌道上產(chǎn)生浮力，時(shí)速達(dá) 500公里。Chapter 3 Advanced Non-metal Material3.1 Laser material and photo communication material3.1.1 Laser base1 .光的波粒二象性1-1

26、波動(dòng)性光波的振幅、偏振、波長、頻率、干涉、衍射760-622-597-577 492-450-435-390紅紫380-200-14-0.006-0.0006紫外X 丫射線1.1.1 Laser base1-2粒子性速度、能量、質(zhì)量2. Laser2-1 Nominationlight amplificationby stimulated emission of radiation daser光受激發(fā)射放大器萊塞、雷射1964年錢學(xué)森建議激光”2-2受激輻射躍遷受激吸收躍遷：外來光子大于或等于原子能級(jí)差，原子從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)自發(fā)輻射躍遷：處在激發(fā)態(tài)的原子在沒有外來光子作用很快躍遷回低能態(tài)，

27、同時(shí)發(fā)出光輻射。受激輻射躍遷：處在激發(fā)態(tài)的原子在外來光子作用下躍遷回低能態(tài)，同時(shí)發(fā)射出能量相同的光子。這些光子的特點(diǎn)： 頻率、相位、傳播方向均與誘導(dǎo)產(chǎn)生這種躍遷的光子相同。2-3激光三大特點(diǎn)單色性方向性極好亮度極高3. Laser ' s three elements激光器三要素：3-1工作物質(zhì)：能夠產(chǎn)生受激輻射的材料3-2共振腔：光子可在其中來回振蕩的光學(xué)腔體。3-3泵浦源：向工作物質(zhì)供給的能量的能源3.1.2 Laser materialGas, liquid, solid紅寶石 Al 2O3： Cr3+摻鉉鈕鋁石榴石（YAG）（丫3Al5O12： Nd3+）3.1.3 Optic

28、 communication1. Communication of optic fiber發(fā)送端機(jī)一光纜-（中繼機(jī)）-光纜一收信端機(jī)發(fā)送端機(jī)：發(fā)送的電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)。收信端機(jī)：將光纖傳輸過來的光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)。中繼機(jī)中繼機(jī)：使衰變的信號(hào)重新恢復(fù)原狀的裝置。主要優(yōu)點(diǎn)：容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng).例如，一對(duì)光纖的傳輸能力理論值為二十億路電話，一千萬路電視；而當(dāng)今世界最大的國際通信衛(wèi)星6號(hào)”也只能傳輸3.3萬路電話，4路電視.即便是現(xiàn)在已實(shí)際采用的數(shù)十萬路 電話的光纖通訊，也較衛(wèi)星通信容量大.2. Optic fiber纖芯、包層和保護(hù)層組成。纖芯 375um 大折射率 n2包層 100150um

29、小折射率 n1傳播原理：使光在高n2 、低 n1 折射界面通過全內(nèi)反射而獨(dú)立、高效能地傳播。實(shí)際用的光導(dǎo)纖維是非常細(xì)的特制玻璃絲，直徑只有幾微米到一百微米左右，由內(nèi)芯和外套兩層組成內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射玻璃要求：純、透明。玻璃的本征吸收、雜質(zhì)吸收、原子缺陷將引起全反射損失。易拉絲。低膨脹系數(shù)，軟化點(diǎn)高。4 kinds of optic fiber material石英系纖維；塑料包封石英芯纖維；多成分纖維；全塑料纖維。光纖通信有哪些優(yōu)點(diǎn)呢？1、信息量大，每根光纖理論上可同時(shí)通過 10 億路電話。2、質(zhì)量?。好抗?7g,不怕腐蝕。3、性能好，抗電磁干擾、

30、保密性強(qiáng)。4、成本低：每公里1 萬元左右。3.1.4 Photoelectronic printing technology1. 復(fù)印被強(qiáng)光燈照亮的原文件-由光學(xué)鏡頭成像在感光鼓表面上，-原文件成像處光的強(qiáng)度使得鼓面材料在高壓靜電場產(chǎn)生的靜電荷消失情況不同 （潛像） - 。 -碳粉受到感光鼓表面上靜電場的作用，吸在成像的地方， -使 “潛像 ”顯影。-利用高壓靜電作用使鼓表面得碳粉轉(zhuǎn)到白紙上 加熱、加壓 碳粉中混合的膠粉融化， -碳粉牢固地印在紙上（定影） 。制作膠印版原理同復(fù)印。先使感光樹脂版感光， -形成親油墨的不融化物質(zhì)（潛影） ，-涂油墨膠印。2. 激光打印以高速多面轉(zhuǎn)鏡使激光束反射形

31、成高速掃描光束投射到感光鼓上， -感光鼓上的潛影受計(jì)算機(jī)指令的控制， -顯影 -定 影。3.2 Non-crystal materialNon-crystal ， called also amorphous. Compared with crystal, 組 成物質(zhì)的原子、分子的空間排列不呈現(xiàn)周期性和平移對(duì)稱性，是無序排列。3.2.1 Characters of non-crystal material1 短程有序，無任何長程有序。2衍射花紋沒有表征晶體的任何斑點(diǎn)和條紋。在某段溫度內(nèi)，會(huì)發(fā)生明顯結(jié)構(gòu)變化，是一種亞穩(wěn)材料。3.2.2 Non-crystal material kinds1. No

32、n crystal metal2. Inorganic glass3. Non crystal semi-conductor3.2.3 Glass1 what?Widely speaking, 具有經(jīng)典玻璃的特征性質(zhì)-玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。玻璃是由熔體過冷而制得的非晶無機(jī)物。 透明、 堅(jiān)硬、 耐腐、 耐熱。2 Component material2-1 Signal componentSiO2, B2O32-2 Mixturewith SiO 2: SeO2, TeO2, Al 2O3, V2O53 Kinds3-1 Silicate glassSiO4 quartzNa2O-SiO2, CaO-S

33、iO2Bond angle is bigger than quartz, less symmetry.Na2O Break oxygen bridge, viscosity reduce3-2 Borate glassstructure of pure Borate glass is triangle and layer shape, so its structure and stable is not so strong as SiO4.Na2O can improve Borate glass s performancseo, me structure change from layer

34、into 四面體。4 Functional glass4-1 Optic glass4-2 Color glass玻璃中含有過渡元素或稀土元素，使可見光的部分波長的光被吸收而顯透過光的顏色。 Color is decided by 透射光的波長。 Color glass 可以得到除純紅外的所有色調(diào)。With CoO 淺蘭色或深藍(lán)紫色With Er2O3 純玫瑰紅色With Ho2O3 黃色不同氧化價(jià)態(tài)對(duì)玻璃顏色有影響。4-3 Chameleon fibre在一定波長的激活輻射下，玻璃產(chǎn)生著色即生成色心，當(dāng)激活輻射去除后，色心破壞使玻璃褪色。AgX=Ag+XX=Cl, Br4-4 Protect

35、ion glass射線穿過玻璃在其內(nèi)部產(chǎn)生光電效應(yīng)，生成正負(fù)電子對(duì)，同時(shí)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)和自由態(tài)的電子，使射線的能量降低，不能透過。protecting from X, 丫，0 radiationPb-CdO-SiO2 adsorbing 丫Pb-Bi2O3-SiO2 adsorbing X and 丫4-5 Optic fiber3.3.4 Non-crystal metalNon-crystal metal is also called metal glass.1. Preparation method液相急冷法， PVD ，注入法PVD physical vapor depositionCVD

36、 chemical vapor deposition2. Performance2-1 高強(qiáng)度和硬度2-2電阻率比晶態(tài)合金高2-3軟磁性2-4耐腐蝕能迅速形成致密、均勻、穩(wěn)定的高純度的鈍化膜。2-5 special catalyst非晶態(tài)合金催化劑所采用的非金屬元素是B和P兩大類catalytic defect theory: defect in crystal play a important role in catalytic reaction. Such as不完整晶面，不同晶面的邊、棱、 空位和位錯(cuò)。3.3.5 Non-crystal semi-conductor1. Kinds1-1

37、四面體類非晶態(tài)硅、錯(cuò)、碳化硅1-2硫系化合物類非晶態(tài)硒、硅及其化合物。非晶硅太陽能電池，成本低，易于大批量生產(chǎn)。3.3.6 the conversion of non-crystal material1. general properties1-1 isotropy1-2 sub-stabilization1-3 continuity of physical and chemical properties on temperation3.4 Special functional ceramics3.4.1 Tradition Ceramics _1. what?指以各種粘土、長石和燧石（石英）

38、為主要原料成型 后經(jīng)高溫?zé)傻闹破?。人類第一次用化學(xué)變化而制成的產(chǎn)品.石英：耐高溫的骨架成分粘土：提供可塑性，高嶺土為基礎(chǔ)長石：助熔劑四種長石： 鈉、鉀、鈣和鋼長石 Basic component: borosilicate material.In microscopy,組成：晶相、玻璃相和氣相（氣孔）。2. Chemical bondIonic bond (MgO, Al2O3)Covalence bond (diamond, Si3N4)Ionic and covalence bond3. Structure kind3-1 OxideAmXn ionic bond3-1-1 NaCl t

39、ype (AX)NaCl., MgO, BaO3-1-2 CaF2 type (AX2)fluorite type CaF2 ,ThO2, UO23-1-3 Corundum type (Al2O3)a -Al2O3, Fe2O3, Cr2O33-1-4 ABX3鈣鈦礦型3-1-5 AB2X4尖晶石型3-2 BorosilicateBasic component:SiO4 tetrahedron.Ionic and covalence bond mixture.3.4.2 Ceramics propertiesChemical stable, high melting point, high

40、hardness耐高溫、耐磨損、和耐腐蝕，彈性模量大、脆、塑性和韌性 低，抗拉強(qiáng)度低。3.4.3 Fine ceramicsFine ceramics； advanced ceramics； novel ceramics, modern ceramicsKind:structure ceramics (engineering ceramics);functional, tooling ceramicsoxide and non-oxide ceramicsfine ceramics是僅次于金屬、塑料的第 3類材料Fine ceramics1. Its skeleton component is

41、 made up of Synthesis material, instead of raw material;2. Using modern controllable preparation method;3. Having excellent properties.3.4.4 The difference between traditional and fine ceramics1. material, no clay, using pure oxide, nitride,2. component, composition, no clay effect, quality is decid

42、ed by purity and technology.3. technology, using modern equipment.4. properties and use, have functional properties3.4.5 Preparation method1. Processraw material + other component-mixturing 預(yù)燒合成-粉碎造粒成型-冷加工一產(chǎn)品2. Ideal ceramics powder standard:粒徑小，呈球形(各向同性)，粒徑分布窄，無硬團(tuán)聚，高purity3. Raw powder preparation3

43、-1 mechanic method滾動(dòng)球磨振動(dòng)球磨攪動(dòng)球磨氣流粉碎3-2 synthesissolidliquid Sol-gelgas CVD4. Forming method4-1擠壓4-2模壓4-3可朔成型4-4注成型3.4.6 Some kinds of fine ceramics1. Al2O3 ceramicsCalled as high aluminium ceramics, main composition +SiO2. the better ceramics quality and the more expensive, the more theAl content.Cha

44、racters: High hardness; 耐高溫、 耐磨、 耐腐蝕， 但韌性差。刀具、磨具和軸承； 化工零件2. Si3N4 ceramicsThe hardness of Si3N4 is best except for diamond. Rub constantis only 0.10.2. 是極為優(yōu)良的耐磨材料。可制作刀具和高溫軸承，還可制造形狀復(fù)雜、尺寸精度高的零件。3. SiC ceramics高溫強(qiáng)度高， 在1400抗彎強(qiáng)度仍很高。用于火箭尾噴管的噴嘴。4. Electronic ceramics4-1 裝置瓷電絕緣陶瓷（R>108 om .m）,用作絕緣子、各種電子管

45、管座、電容器支柱 和支架的陶瓷，以及集成電路基片、封裝管殼的各種電真空陶瓷。 電真空陶瓷.（ Al2O390-95%） ， MgO, BeO, BaO-Al2O3,MgSiO3 等致密氧化物 ,按胚土中的礦物分為：滑石瓷，高鋁 瓷和莫來石。4-2 電容器陶瓷TiO2, CaTiO3, 2MgO-TiO2） are used in high frequency capacitor.4-3 鐵電陶瓷鐵電陶瓷:具有鐵電性的陶瓷材料。鐵電性：介電常數(shù)很大，并隨外電場而變化的現(xiàn)象。當(dāng)外電場足夠大時(shí)，極化達(dá)到飽和，在極化過程中，顯示電滯（相當(dāng)于磁滯） 。鐵電 capacitor基體：BaTiO3移動(dòng)劑（移

46、動(dòng)居里點(diǎn)）： BaSnO3,BaZrO3 ， CaZrO3壓降劑：CaTiO3, MgTiO34-4 Piezoelectric ceramics壓電陶瓷:壓電效應(yīng)的陶瓷1880 年法國物理學(xué)家居里兄弟發(fā)現(xiàn)， 把重物放在石英晶體上，晶體某些表面上會(huì)產(chǎn)生電荷，這就是壓電效應(yīng)。最常用的壓電陶瓷有:鈦酸鋇、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛、三元系壓電陶瓷、透明鐵電陶瓷以及鈮酸鹽系陶瓷等。4-5 熱釋電陶瓷熱釋電現(xiàn)象：一些晶體由于溫度引起表面電荷的現(xiàn)象。熱釋電效應(yīng)的前提時(shí)自發(fā)極化，所以具有對(duì)稱中心的晶體不可能具有熱釋電性。5. Semi-conductor ceramicsSensitive ceramics.In

47、oxide, adding some element insulator-semiconductor6. Superconductor ceramics丫 -Ba-Cu-O, La-Ba-Cu-O, La-Sr-Cu-O, Tc>90KBi-Sr-Ca-Cu-O, Tc>110KTl-Ba-Ca-Cu-O, Tc>120K7. magnetic ceramicsIn magnetic field, it can be magnetized very much.Also called ferrite. MFeO 3, M= Mg, Ni, Co, Fe, Zn, Mn, Cd

48、two valance cation 320ion8. ceramics compositeIn Chapter 5Chapter 4 Advanced organic material4.1 Kind of polymerHeating behaviorThermoplastic polymerthermosetting polymerStructure of carbon chaincarbon chain; heterochain; elemento-organicProperty and usePlastics; rubber; fibre五大通用工業(yè)工程塑料PA 尼龍，聚酰胺POM

49、聚甲醛PC 聚碳酸酯PPO 改性聚苯醚熱塑性聚酯4.2 Thermoplastic polymersome polymersLDPE low density polyethyleneHDPE highPP polypropylenePS polystyrenePVC polyvinyl chloride4.3 Polymer liquid crystalCrystal liquid 既有晶體的各向異性，又有液體的流動(dòng)性。介于晶態(tài)和液態(tài)之間的穩(wěn)定相態(tài)LCDLiquid Crystal Display4.4 Thermosetting polymerKinds可直接加熱固化聚合物已知結(jié)構(gòu)的預(yù)聚體C

50、onductive polymer70 s 1st conductive polymer摻雜后的聚乙炔，類似金屬的導(dǎo)電率Kind本征（結(jié)構(gòu)）型摻和型4.5 Developing direction向：高性能化功能化生物化方向發(fā)展4.5 Biomaterials生物材料用于人體組織和器官的診斷、 修復(fù)或增進(jìn)其功能的一類高科技材料.即用于取代、修復(fù)活組織的天然或人造材料，其作用藥物不可替代。生物材料能執(zhí)行、增進(jìn)或替換因疾病、損傷等失去的某種功能，而不能恢復(fù)缺陷部位。生物相容性生物材料有效和長期在生物體內(nèi)或體表行使其功能的能 力。根據(jù)材料與生物體接觸部位分為：血液相容性材料用于心血管系統(tǒng)與血液接觸，

51、主要考察與血液的相 互作用與心血管外的組織和器官接觸考察與組織的相互作用，也稱一般生物相容性力學(xué)相容性?？疾炝W(xué)性能與生物體的一致性生物材料分類根據(jù)組成和性質(zhì)分為：1、生物醫(yī)用金屬材料2、醫(yī)用無機(jī)非金屬材料3、醫(yī)用高分子材料按材料功能劃分1、血液相容性材料如人工瓣膜、人工氣管、人工心臟、血漿分離膜等；2、軟組織相容性材料如隱形眼睛片的高分子材料，人工晶狀體、聚氨基酸等，用于人工皮膚、軟組織修補(bǔ)等領(lǐng)域；3、硬組織相容性材料如醫(yī)用金屬、生物陶瓷等，關(guān)節(jié)、牙齒、其它骨骼等；4、生物降解材料如甲殼素、聚乳酸等，用于縫合線、粘合劑等；5、高分子藥物多肽、胰島素、人工合成疫苗等，用于糖尿病、心血管、癌 癥

52、等。Chapter 5Composite5.1 Kinds5.1.1 what?Composite是由兩種或以上化學(xué)性質(zhì)或組成結(jié)構(gòu)不同的材料 組合而成，它包括兩相，基體相和增強(qiáng)相?；w相:增強(qiáng)相固接在一起。增強(qiáng)相:起承受力(結(jié)構(gòu)復(fù)合材料)或顯示功能(功能復(fù)合材 料)的作用?；炷粒菏撬嗪退畬⑹^和砂子粘在一起的復(fù)合材料。5.1.2 kinds1按基體分類金屬基；陶瓷基；水泥、混凝土基；塑料基2按增強(qiáng)劑形狀分類粒子；纖維；層狀3按性能分類結(jié)構(gòu)復(fù)合： 樹脂；金屬；陶瓷；碳/碳；水泥功能復(fù)合：導(dǎo)電、導(dǎo)磁；換能5.1.3 The history of reinforced composite1. T

53、he 1st stageFiber reinforced plastics (FRP), Glass fiber reinforced plastics (GFRP),In 1942, USA first researched it. Japan began to research it in 50' . 60 ' industrial productUsed in various structure part (not supported force part). Developing rate 10%/Y .Light: density is 1.52 lighter th

54、an Al (2.72) is 1/41/5 as heavy as steeL2. The second stageCarbon fibre reinforced plastics(1.731.87) Lighter than GFRP. Specific strength is 34 fold as heavy as steel.強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、剛性好、抗疲勞、耐腐蝕、CTE小、尺寸穩(wěn)定性好。Beginning from 60' ,developing in 70' ,industrial product 8090'.Carbon fibre price is very expensive,特制聚丙烯價(jià)格高。現(xiàn)在 用瀝青。3. the 3rd stagein high temp.5.2 Characters1比強(qiáng)度和比模量高2抗疲勞性能好3減振性能好（多相材料的對(duì)振動(dòng)吸收大，因自振動(dòng)頻率高，不易產(chǎn)生共振）4高溫性能好5.3 Particle reinforced composite5.3.1 What?增強(qiáng)劑：粒子基體分類：金屬基；陶瓷基；水泥、混凝土基；塑料基In composite, particle起強(qiáng)化