第10章现代新型材料及其应用详解.pptVIP

第10章 现代新型材料及其应用 一、材料是技术进步的关键要素之一 材料是宇宙间可用于制造有用物品的物质。 材料是人类生存和发展的物质基础，也是人类社会现代文明的重要支柱，材料的变化直接影响社会的变革。 信息技术、生物技术和新材料技术成为新技术革命的重要标志。 材料是整个新技术群落的物质承担者。 二、新材料及其特点 新材料：指新近发展或已在发展中具有比传统材料更为优异性能的一类材料。 特点： ①知识与技术密集度高；与新工艺和新技术关系密切；更新换代快；品种式样变化多。 ②多学科相互交叉和渗透的结果，合成、制造与许多极端条件技术相关；表现出综合性和复杂性； ③表征和评价技术须采用多种基于必威体育精装版科学技术成就的精密仪器和装置来进行。 纳米级材料的评价 电镜观察纳米级材料 三、新材料的类型 1、新型金属材料 1）非晶态金属（金属玻璃） 由沸腾的钢液经每秒100万度的速度冷却而成。 其内在结构发生了质变，原子从有序排列变成了无序排列。 具有极优异的物理磁性能、化学耐腐蚀性能和力学耐磨性能，传统的车钳铣刨和强酸溶液对它们无可奈何。 可以在通信、交通、电子、家电、防盗等很多领域大显身手。 2）合金材料： 新型合金材料包括许多种类，它们性能各异，用途各不相同，铝合金、镁合金、钛合金、铁镍铬及高温合金、稀贵金属合金等等。 5）超导金属材料： 在特定条件下，电阻完全消失，产生超导电性的材料。 具有零电阻、完全抗磁性和载流能力强三个基本特征。 应用：制造磁性极强的超导磁铁，用于磁约束核聚变反应、大容量储能设备、高能加速器、超导发电机、电力工业输电和交通运输工具等。 如美国实现超导输电，每年可以节省100亿美元的电力；制造超高速计算机和高灵敏度的探测设备、通信设备、航天系统等。 如1989年日本研制出世界第一台超导电子计算机，其全部采用约瑟夫森超导器件，运算速度达每秒10亿次，功耗6.2毫瓦，仅为常规电子计算机功耗的千分之一。 2、高分子合成材料 定义：高分子是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物。常用高分子材料的分子量在几百至几百万之间，有的可高达上千万。 分类：高分子材料主要包括塑料、纤维、橡胶、薄膜、胶粘剂和涂料等，其中合成塑料、合成纤维、合成橡胶被称为现代高分子三大合成材料。 特点：重量轻、高弹性、强度低、韧性好、粘弹性、耐摩性、绝缘性好，低导热性、耐热性、耐蚀性好、易老化。 1）合成塑料： 聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯四大品种是日常生活中最常见的塑料材料，全球总产量在1亿吨左右。 透光性好的有机玻璃（亚克力,Acrylic） “塑料王”的耐腐蚀塑料聚四氟乙烯； 作为工程塑料的聚碳酸脂、聚甲醛、聚酰亚胺和常用做泡沫塑料的聚胺脂等。 2）合成纤维： 涤纶、锦纶、晴纶、维纶、丙纶、氯纶等“六大纶”。 可做宇航服、耐超热超冷的芳纶1313；可做飞机机翼、高强缆索的芳纶1414；可耐400℃高温和负273℃超低温的聚酰亚胺纤维； 可做人造血管、软骨等人体器件的氟纶纤维； 可做新式伪装服的多色纤维； 可做合成纸、合成革、高效除尘器的高缩纤维、复合纤维、有色纤维、网络丝、完全变形纱、吸湿纤维和离子交换纤维等。 3）合成橡胶 ： 将天然乳胶经过硫化处理变成能成型、富有弹力的材料，填补天然橡胶的不足；发展极快 。 顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶等发展前途看好。 硅橡胶、氟橡胶能在零下50℃不变形，又可耐250 ℃高温，用于制造火箭、导弹、飞机的某些零件。 1）陶瓷材料： 新型陶瓷的强度、硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀等性能都比传统陶瓷有很大提高，特别是在克服传统陶瓷的致命弱点脆性问题上取得重大突破。 新型结构陶瓷：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硅化物陶瓷、硼化物陶瓷、砷化物陶瓷、氰化物陶瓷等。 新型功能陶瓷：装置陶瓷、电容器陶瓷、压电陶瓷、电致伸缩陶瓷、热释电陶瓷、磁性陶瓷、半导体陶瓷、导电与超导陶瓷、光学陶瓷和敏感陶瓷等。  2）玻璃材料： 改变了传统玻璃材料易碎、易传热的特性，研制出具有“特异功能”的新品种； 如玻璃钢、记忆玻璃、化学敏感性玻璃、超韧性增强玻璃、激光玻璃、防弹玻璃、防辐射玻璃等。 3）光导纤维： 纯度极高的玻璃纤维制成使现代通信技术发生了革命性的转变，并且在医疗、遥感、遥测等领域也得到越来越广泛的应用。 光纤通信具有传输距离远、必威体育官网网址性好、抗干扰等优点，一条电缆就可以传输几百万路电话；可传输高强度的激光 ；制作光纤传感器。 4）半导体材料： 20世纪40年代发展起来的重要信息材料，通过近几十年来的研究工作，半导体材料种类不断更新，应用领域不断扩展，成为信息技术发展的基础。 锗材料不需要加热、功耗低、可靠性高、转换速度快、功能多样和体积小。 砷化镓由于电子运动速度快、电子激发后释放能量以发光形式进行等