上科學(xué)第2章 材料的發(fā)展

材料的發(fā)展原始人生產(chǎn)矛的過程石制割砸器具印第安人的石斧陶瓷青銅鼎青銅器時代青銅寶劍青銅編鐘鐵器時代鐵斧鐵梨塑料和橡膠碳納米管超級塑料超級計算機一、材料的發(fā)展歷程：石器陶器青銅器鋼鐵的使用合成材料的使用新型材料的使用原始社會火的發(fā)明商朝春秋晚期100多年前21世紀(jì)(信息時代)標(biāo)志著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展二、新型材料：指新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的、具有優(yōu)異特性和功能并能滿足技術(shù)進步所需的材料新材料：光電子信息材料先進復(fù)合材料超級陶瓷材料新型金屬材料新型高分子材料超導(dǎo)材料樹脂基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料納米陶瓷記憶合金、鋁合金、金屬玻璃導(dǎo)電塑料做成的塑料電池人工器官、可降解材料、高吸水性高分子1932年,瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到“記憶”效應(yīng)，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它又可以魔術(shù)般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。記憶合金的開發(fā)迄今不過20余年，但由于其在各領(lǐng)域的特效應(yīng)用，正廣為世人所矚目，被譽為"神奇的功能材料"。1、記憶合金討論:現(xiàn)在有些同學(xué)牙齒排列不整齊,你知道醫(yī)學(xué)上是采取什么辦法進行矯形的嗎?記憶合金材料2、納米材料納米長度單位，1納米等于10-9米，相當(dāng)于頭發(fā)絲的萬分之一粗細(xì)。如果將1納米的物體放到乒乓球上，就好像一個乒乓球放在地球上一樣。納米材料指由粒徑在1-100納米之間的粒子組成的材料。納米材料制成的金屬硬度會提高數(shù)倍把納米催化劑溶解在汽油里,可大大提高內(nèi)燃機的工作效率直接潑到納米襯衫上的水和油污只是停留在衣服的表層，輕輕一撣就掉下去了，沒有留下一點痕跡。國家節(jié)能高科技成果國家“863計劃”項目———由哈爾濱久天蓄能發(fā)光科技有限公司負(fù)責(zé)開發(fā)的納米節(jié)能燈將于明年初投入市場，納米節(jié)能燈與現(xiàn)在使用的節(jié)能燈相比，節(jié)能提高了30%。

據(jù)了解，納米節(jié)能燈的主要原料為稀土，經(jīng)燒解成為納米粉，制作過程中再添加些鎂等元素生產(chǎn)而成。家庭使用這種燈與現(xiàn)在節(jié)能燈相比，節(jié)能提高30%；納米節(jié)能燈的使用壽命為3萬至5萬小時，其亮度是現(xiàn)在節(jié)能燈的5到10倍，將有效節(jié)省電力資源，為居民節(jié)省相關(guān)開支。納米節(jié)能燈設(shè)在馬薩諸塞州的美國陸軍士兵系統(tǒng)中心公布了“未來部隊勇士，“未來戰(zhàn)士”的作戰(zhàn)制服是高科技的結(jié)晶。它系由高科技納米材料制成，該材料粒子在常態(tài)下就像能流動的金屬一樣，而一旦遇到子彈或者彈片的沖擊時，它們彼此之間就會緊密地“鎖”在一起，使得一件看似柔軟的制服能夠迅速變成一套堅硬無比的盔甲。此外，制服距離士兵的身體留有3英寸的空隙，這樣可以更好地吸收外來沖擊能量。納米軍服奇妙的碳納米管最近，科學(xué)家正在致力于一種新型納米材料--碳納米管的研究，這是一種非常奇特的材料，它是石墨中一層或若干層碳原子卷曲而成的籠狀"纖維"，內(nèi)部是空的，外部直徑只有幾到幾十納米。這樣的材料很輕，但很結(jié)實。它的密度是鋼的1/6，而強度卻是鋼的100倍。用這樣輕而柔軟、又非常結(jié)實的材料做防彈背心是最好不過的了。如果用碳納米管做繩索，是唯一可以從月球掛到地球表面，而不被自身重量所拉斷的繩索。如果用它做成地球-月球乘人的電梯，人們在月球定居就很容易了。

在列車車輪旁邊安裝小型超導(dǎo)磁體，在列車向前行駛時，超導(dǎo)磁體則向軌道產(chǎn)生強大的磁場，并和安裝在軌道兩旁的鋁環(huán)相互作用，產(chǎn)生一種向上浮力，消除車輪與鋼軌的摩擦力，起到加快車速的作用。高溫超導(dǎo)體在懸浮列車上應(yīng)用的研究集中在日本。3、超導(dǎo)材料當(dāng)某種材料在低于某一溫度時，出現(xiàn)電阻為零的現(xiàn)象即超導(dǎo)現(xiàn)象，該溫度即是臨界溫度（Tc）。超導(dǎo)體是一種抗磁體，低于臨界溫度時，超導(dǎo)體排斥任何試圖施加于它的磁場，大堂燈光部分使用了光纖燈傳輸損失少，透光性強易于加工，耐久性強發(fā)光部不發(fā)熱，不通電只透可見光，幾乎不透紅外線和紫外線4、光纖材料5、先進復(fù)合材料工業(yè)“三廢”廢氣廢水廢渣燃料：原料：“三廢”:生產(chǎn)工藝:三、材料制造與環(huán)境保護煤、石油制品脫硫處理,減少大氣SO2污染。提高原料的利用率不能任意排放“綠色工藝”。材料制造與環(huán)境保護

探究：怎樣以銅為主要原料制備硫酸銅

CuCuSO4方案一：△Cu＋2H2SO4（濃）＝CuSO4＋SO2↑＋2H2O

△方案二：2Cu＋O2＝2CuO

CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O方案三：Cu＋2AgNO3＝2Ag＋Cu（NO3）2

Cu（NO3）2＋2NaOH＝Cu（OH）2↓＋2NaNO3

Cu（OH）2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2OCuH2SO4CuSO4CuCuOO2CuSO4H2SO4CuAgNO3Cu（NO3）2Cu（OH）2NaOHCuS