對(duì)先進(jìn)材料的看法課件

先進(jìn)材料之我見(jiàn)

一、材料的定義；二、材料的發(fā)展史；三、先進(jìn)材料與傳統(tǒng)材料；四、兩面性分析；五、未來(lái)材料發(fā)展方向。一、材料的定義所謂材料，就是指經(jīng)過(guò)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（用于制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器或其他產(chǎn)品，主要是生產(chǎn)生活）的一種物質(zhì)。例如工業(yè)化學(xué)品、食物、藥物、炸藥和固體火箭推進(jìn)劑，一般都不算是材料。但是這個(gè)定義并不那么嚴(yán)格，如炸藥、固體火箭推進(jìn)劑，一般稱(chēng)之為“含能材料”，因?yàn)樗鼘儆诨鹋诨蚧鸺慕M成部分。如此看來(lái)，材料是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，小到喝水用的杯子、穿的衣服褲子、看的書(shū)，大到輪船、飛機(jī)、火箭，都是由材料制造而來(lái)，材料的作用不言而喻。所以說(shuō)材料是人類(lèi)生存和生活必不可缺的一個(gè)部分，是人類(lèi)文明的物質(zhì)基礎(chǔ)、也是我們?nèi)祟?lèi)進(jìn)步的先導(dǎo)，還是直接推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的不竭動(dòng)力。20世紀(jì)70年代人們把信息、材料和能源譽(yù)為當(dāng)代文明的三大支柱。80年代以高技術(shù)群為代表的新技術(shù)革命，又把新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)并列為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。

主要階段1）石器、陶器材料2）青銅材料3）鐵4)當(dāng)代的常用材料1、石器、陶器材料在原始社會(huì)，人們工藝還不發(fā)達(dá)，主要使用粗糙的打磨石器來(lái)進(jìn)行日常的勞作。慢慢的人們也可以利用火來(lái)燒制一些陶器來(lái)做一些石器做不了的事。這是最原始的材料了，幾乎就是直接從自然界獲取，可見(jiàn)工藝技術(shù)的不發(fā)達(dá)大大限制了人們的生活。2、青銅材料青銅是指黃銅、白銅以外的銅合金。銅錫合金稱(chēng)為錫青銅，其他青銅成為特殊青銅。特殊青銅又分為鈹青銅和鋁青銅。我國(guó)使用青銅的歷史很悠久，大約在公元前21世紀(jì)開(kāi)始,直到公元前5世紀(jì)，也留下了大量的青銅制品，這些制品無(wú)不成為國(guó)之瑰寶。3、鐵

人類(lèi)最早發(fā)現(xiàn)的鐵，是從天上掉下來(lái)的“隕鐵”，在各個(gè)文明古國(guó)中發(fā)現(xiàn)的最早鐵器都是用隕鐵制成的。雖然隕鐵很少，卻為人類(lèi)認(rèn)識(shí)鐵打開(kāi)了大門(mén)。到公元前1000年，人們開(kāi)始掌握煉鐵技術(shù)，當(dāng)時(shí)冶煉的鐵主要用來(lái)制作武器，后來(lái)逐漸擴(kuò)散到社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，由于鐵價(jià)廉，因此逐漸代替了被富有階層所獨(dú)占的青銅。4、當(dāng)代主要使用的材料材料發(fā)展到了當(dāng)代，新的材料可以說(shuō)是層出不窮。傳統(tǒng)的金屬材料，合金材料，無(wú)機(jī)非金屬，化學(xué)纖維，還有走在科技最前端的納米材料，各種復(fù)合材料。。。。這些不同的材料在人們的生活處處可見(jiàn)，極大的豐富了人們的生活，為我們的生活增加了更多的選擇。材料貫穿了人們的衣食住行Round1傳統(tǒng)鋼鐵VS超級(jí)鋼鐵鋼或稱(chēng)鋼鐵、鋼材，是一種由鐵與其他元素結(jié)合而成的合金，當(dāng)中最普遍的是碳。碳約占鋼材重量的0.2%至2.1%，視乎鋼材的等級(jí)。其他有時(shí)會(huì)用到的合金元素還包括錳、鉻、釩和鎢。在文藝復(fù)興之前很久，人們已經(jīng)懂得使用各種低效的方法來(lái)生產(chǎn)鋼。自從在十九世紀(jì)發(fā)明了貝塞麥煉鋼法之后，鋼就成了一種可大量生產(chǎn)的廉價(jià)材料。日本從1997年開(kāi)始研究具有高強(qiáng)度和長(zhǎng)壽命的超級(jí)鋼鐵。超級(jí)鋼是在壓軋時(shí)把壓力增加到通常的5倍，并且提高冷卻速度和嚴(yán)格控制溫度的條件下開(kāi)發(fā)成功的。其晶粒直徑僅有1微米，為一般鋼鐵的1/10～1/20，因此組織細(xì)密，強(qiáng)度高，韌性也大，而且即使不添加鎳、銅等元素也能夠保持很高的強(qiáng)度。Round2傳統(tǒng)陶瓷VS氮化硅陶瓷陶瓷的傳統(tǒng)概念是指所有以粘土等無(wú)機(jī)非金屬礦物為原料的人工工業(yè)產(chǎn)品。它包括由粘土或含有粘土的混合物經(jīng)混煉，成形，煅燒而制成的各種制品。它的主要原料是取之于自然界的硅酸鹽礦物(如粘土、石英等)。隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近百年來(lái)又出現(xiàn)了許多新的陶瓷品種。美國(guó)和歐洲一些國(guó)家的文獻(xiàn)已將“Ceramic”一詞理解為各種無(wú)機(jī)非金屬固體材料的通稱(chēng)。因此陶瓷的含義實(shí)際上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越過(guò)去狹窄的傳統(tǒng)觀念了。氮化硅的強(qiáng)度很高，尤其是熱壓氮化硅，是世界上最堅(jiān)硬的物質(zhì)之一。它極耐高溫，并有驚人的耐化學(xué)腐蝕性能，同時(shí)又是一種高性能電絕緣材料。利用氮化硅耐磨、耐熱、重量輕和剛度大等特點(diǎn)，可用來(lái)制造滾珠軸承、蒸汽噴嘴等。可以預(yù)言，隨著陶瓷的基礎(chǔ)研究和新技術(shù)開(kāi)發(fā)的不斷進(jìn)步，氮化硅陶瓷材料作為性能優(yōu)良的工程材料將得到更廣泛的應(yīng)用。Round3傳統(tǒng)鋁合金VS泡沫鋁合金鋁合金通常使用銅、鋅、錳、硅、鎂等合金元素，20世紀(jì)初由德國(guó)人AlfredWilm發(fā)明，是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。跟普通的碳鋼相比有更輕及耐腐蝕的性能，但抗腐蝕性不如純鋁。在干凈、干燥的環(huán)境下鋁合金的表面會(huì)形成保護(hù)的氧化層。泡沫鋁合金材料由俄羅斯輕質(zhì)合金研究所的專(zhuān)家研制，該材料的堅(jiān)固程度可與柞木和泡沫混凝土相比，其輕重量可與木材板相比。泡沫鋁合金材料是將氧化的鋁合金粉末與在加熱氣化過(guò)程中分離一種物質(zhì)相混合而獲得的。。泡沫鋁合金材料具有一定的隔音性和絕熱性，無(wú)毒而且不會(huì)燃燒。該材料可鋸可銑，并可向上面打螺釘，這種質(zhì)輕、堅(jiān)固又不怕火燒的新材料可用于電梯門(mén)的鑲面、火車(chē)和地鐵車(chē)廂地面的鋪設(shè)。鯊魚(yú)皮材料鯊魚(yú)皮泳衣是人們根據(jù)其外形特征起的綽號(hào)，其實(shí)它有著更加響亮的名字：快皮，它的核心技術(shù)在于模仿鯊魚(yú)的皮膚。生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，鯊魚(yú)皮膚表面粗糙的V形皺褶可以大大減少水流的摩擦力，使身體周?chē)乃鞲咝У亓鬟^(guò)，鯊魚(yú)得以快速游動(dòng)?？炱さ某煺估w維表面便是完全仿造鯊魚(yú)皮膚表面制成的。此外，這款泳衣還充分融合了仿生學(xué)原理：在接縫處模仿人類(lèi)的肌腱，為運(yùn)動(dòng)員向后劃水時(shí)提供動(dòng)力；在布料上模仿人類(lèi)的皮膚，富有彈性。傳統(tǒng)材料優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量大工藝成熟價(jià)格低廉缺點(diǎn)：科技成分低不能完全滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展要求新型材料優(yōu)點(diǎn)：科技含量高工藝先進(jìn)具有良好的性質(zhì)缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴普及程度低產(chǎn)量有限，無(wú)法市場(chǎng)化四、兩面性分析

馬克思主義哲學(xué)的辯證思維方式對(duì)立與統(tǒng)一科學(xué)技術(shù)是把雙刃劍

曾經(jīng)的先進(jìn)材料------塑料塑料制品作為一種新型材料，具有質(zhì)輕、防水、耐用、生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本低的優(yōu)點(diǎn)，在全世界被廣泛應(yīng)用且呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。塑料包裝材料在世界市場(chǎng)中的增長(zhǎng)率高于其它包裝材料，1990-1995年塑料包裝材料的年平均增長(zhǎng)率為8.9%。我國(guó)是世界上十大塑料制品生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)之一。1995年，我國(guó)塑料產(chǎn)量為519萬(wàn)噸，進(jìn)口塑料近600萬(wàn)噸，當(dāng)年全國(guó)塑料消費(fèi)總量約1100萬(wàn)噸，其中包裝用塑料達(dá)211萬(wàn)噸。包裝用塑料的大部分以廢舊薄膜、塑料袋和泡沫塑料餐具的形式，被丟棄在環(huán)境中。白色垃圾泛濫“白色污染”的主要成份聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等等以聚乙烯為例：聚乙烯是乙烯經(jīng)加成聚合反應(yīng)制得的一種熱塑性樹(shù)脂。根據(jù)聚合條件不同，可得到相對(duì)分子量從一萬(wàn)幾百萬(wàn)不等。聚乙烯是略帶白色的顆?；蚍勰胪该鳡?，無(wú)毒無(wú)味，化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐酸堿腐蝕。聚乙烯化學(xué)穩(wěn)定性較好，室溫下可耐稀硝酸、稀硫酸和任何濃度的鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨水、胺類(lèi)、過(guò)氧化氫、氫氧化鈉、氫氧化鉀等溶液。我們應(yīng)辯證的看待先進(jìn)材料這一事物，享受益處的同時(shí)，應(yīng)用長(zhǎng)遠(yuǎn)的目光看到它的不利影響，加以預(yù)防。P.35/85五、未來(lái)材料什么樣子？P.36/85第一、從均質(zhì)材料向復(fù)合材料發(fā)展。如把金屬材料和高分子材料結(jié)合在一起的復(fù)合材料。第二、由結(jié)構(gòu)材料為主向功能材料、多功能材料并重的方向發(fā)展。第三、材料結(jié)構(gòu)的尺度向越來(lái)越小的方向發(fā)展。第四、由被動(dòng)性材料向具有主動(dòng)性的智能材料方向發(fā)展。新的智能材料能夠感知外界條件變化、進(jìn)行判斷并主動(dòng)作出反應(yīng)。第五、通過(guò)仿生途徑來(lái)發(fā)展新材料。未來(lái)材料技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

今后一段時(shí)期的重點(diǎn)方向（1）材料與器件半導(dǎo)體照明――以白光照明為龍頭的寬禁帶半導(dǎo)體全固態(tài)激光器――以紫外、深紫外、三原色為龍頭

微光電子材料和芯片――以12英寸硅片和光電芯片為龍頭先進(jìn)生物類(lèi)材料優(yōu)良服役性能材料

氫能與燃料電池關(guān)鍵材料飛行器材料（2）技術(shù)與裝備鋼鐵制造新流程

高性能材料復(fù)合技術(shù)

廢棄物的資源化和回收技術(shù)超大噸位鍛壓機(jī)大宗料高效化學(xué)反應(yīng)裝置

納微米加工、表征裝備P.38/85未來(lái)材料發(fā)展趨勢(shì)能源材料新材料高性能、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料復(fù)合材料金屬新材料極限材料原子分子設(shè)計(jì)材料功能材料特種陶瓷高分子材料稀土材料P.39/852009年美聯(lián)社評(píng)出的已問(wèn)世十大未來(lái)材料

已應(yīng)用到衣服、鞋子和軍事裝備的制造中。據(jù)悉，d3O凝膠采用尖端納米技術(shù)研制而成，表面看上去非常像果凍，它可以被隨意擠壓成各種形狀。正常情況下，d3O凝膠會(huì)保持松弛的狀態(tài)，一旦受到外力的高速劇烈撞擊時(shí)，分子將互相交錯(cuò)并鎖在一起，變緊變硬，能將子彈或彈片的沖力減弱一半，進(jìn)而阻止它們穿透頭盔。美國(guó)滑雪隊(duì)配備了含有d30凝膠材料的運(yùn)動(dòng)裝備，由于滑雪隊(duì)員的沖刺速度往往達(dá)到每小時(shí)60英里，這種凝膠材料無(wú)疑可以為他們提供足夠的安全保護(hù)。1、d30凝膠D3O雖像果凍，但防沖撞效果卻出奇的好

P.40/85杜邦公司神奇的耐熱、耐低溫材料特氟隆二戰(zhàn)后迅速成為外界關(guān)注的焦點(diǎn)。媒體對(duì)特氟隆不粘東西的特性不吝溢美之詞，并暗示特氟隆未來(lái)還可以做得更好。在他們眼中，還有什么事情是特氟隆所不能做到的嗎？但在此之后，特氟隆逐漸走下神壇。不過(guò)，在科學(xué)家眼中，它仍然極具發(fā)展前景的未來(lái)材料名單中占據(jù)著一席之地。2、特氟龍P.41/85在涉及超導(dǎo)體問(wèn)題上，薄是開(kāi)發(fā)者們追求的終極目標(biāo)。導(dǎo)電體越薄就越能散熱——對(duì)許多材料來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)槿绻訜岢^(guò)一定溫度，很多材料會(huì)失去超導(dǎo)狀態(tài)。薄還能提高材料的彈性，使薄薄的超導(dǎo)電膜成為數(shù)十種先進(jìn)高科技產(chǎn)品的主要成分。實(shí)用的超薄超導(dǎo)體曾經(jīng)被看作是代表未來(lái)的材料，它們將在未來(lái)高科技的舞臺(tái)上嶄露頭角。3、超薄超導(dǎo)體P.42/85“太陽(yáng)能屋頂”距離我們?cè)絹?lái)越近——目前正處于測(cè)試階段。正如美國(guó)能源部國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的發(fā)言人所言：“頗具彈性的太陽(yáng)能電池板可以輕松與商業(yè)大樓和住宅的建筑風(fēng)格融為一體，并且提供足夠的電源。”除了太陽(yáng)能屋頂，包括太陽(yáng)能汽車(chē)等生活常用工具已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入我們的視野，“全民都用清潔能源”已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)，就讓我們期盼這一天早日到來(lái)吧。四、太陽(yáng)能電池板P.43/85

“巴基球”是由60到100個(gè)碳原子構(gòu)成的球形籠狀中空結(jié)構(gòu)分子，其結(jié)構(gòu)與網(wǎng)格球頂類(lèi)似，硬度則超過(guò)鉆石。之所以被稱(chēng)之為“巴基球”是為了紀(jì)念已故建筑界幻想家巴克明斯特·富勒?，F(xiàn)在，科學(xué)家已能夠?qū)⑵渌忧度氚突?，使其成為更為?qiáng)大的“載運(yùn)者”。隨著研究的進(jìn)一步深入，直接將納米強(qiáng)效藥送入體內(nèi)腫瘤將成為一種可能。不僅如此，巴基球的技術(shù)還將進(jìn)入軍事領(lǐng)域。據(jù)美國(guó)媒體透露，美國(guó)國(guó)防科技研究所已經(jīng)成功的完成了“巴基球材料”的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，這種材料制成的戰(zhàn)機(jī)外殼比鋼鐵硬上500倍。五、巴基球P.44/85隱身衣一直是人類(lèi)的夢(mèng)想

電影中的隱聲裝置

六、隱形材料和隱聲材料

P.45/85喝過(guò)裝在透明鋁罐子里的可樂(lè)嗎？用過(guò)透明的錫箔紙包燉熟的肉嗎？對(duì)于這兩個(gè)問(wèn)題，很多人一定會(huì)給出否定的答案。當(dāng)前每平方英寸透明鋁片的價(jià)格為10美元，如果價(jià)格下降，透明鋁的使用將變得更為普遍，程度上將超乎我們想象。七、透明材料

P.46/85使用玻璃光導(dǎo)纖維意味著，即使是一面厚度達(dá)到60英尺(約合18米)的墻其透光性也與厚度僅1英尺(約合30厘米)的玻璃墻不相上下。由于埋入了玻璃纖維陣列，它能使人看到外部世界的景色，科幻片中的神奇房屋也許離我們?cè)絹?lái)越近了。

八、透光材料

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氣凝膠是一種泡沫玻璃，主要因其用途——曾經(jīng)溫柔地捕獲“懷爾德2”號(hào)彗星發(fā)射的粒子——而為人們所熟知。電影《終結(jié)者3》中的機(jī)器人原理就與氣凝膠相似。九、氣凝膠

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