第一章 炭素概述.pptVIP

《炭素材料》;炭素材料不仅广泛应用于电极、冶金、化工、交通、印刷等行业，而且在航空、电子、海洋、航天等部门也可作为工程和结构材料。 ??;①导电材料（包括各种电极）;②结构材料;③耐火材料。 在无氧条件下，它可在1000℃以上，甚至高达2000℃的温度下使用;④润滑材料;⑤吸附（剂）材料;⑥医用炭素材料。包括在心血管系统中、在修复结缔组织中、在牙科中、在骨伤外科中的应用 。;⑦用于特殊用途的炭素材料。如航空刹车材料、原子能工业的核石墨以及军工和宇宙航天用批特殊处理的材料等。;台湾的AT-3战斗机的机体与机翼结构之材料主要是以轻合金结构而成，除了本体用钢、镁合金之外，同时也采用超轻的石墨纤维复合材料制作分机体的部份，使得战机整体的总重量更轻，空中的运动能力与挂弹量也能够更有效的加以提升。 ;美国KC-767J“先进加油机”——使用了???括石墨碳纤维、凯夫拉等新型材料，提高了飞机结构强度和寿命，降低了重量。KC-767J采用美空军通用的伸缩套管加油模式和“远距空中加油操作者”系统，具备一次为8架战斗机补充燃料的能力，能为目前所有的西方战斗机进行加油。;几乎可涵盖地球上所有物质的性质甚至相对立的两种性质，如从最硬到极软、全吸光到全透光、绝缘体到半导体到导体、绝热到良导热、高临界温度的超导体等。 独特的电子结构原因。碳元素是六号元素，其原子最外层有四个价电子，C原子除了可以sp3杂化轨道形成单键外，还能以sp2及sp杂化轨道形成稳定的双键和叁键，可以和各种原子形成共价键，从而形成许许多多结构和性质完全不同的物质。;——全吸光、绝热和超导炭素材料;第一章：概述 第二章：炭素材料制备的主要原料 第三章：普通炭素材料制备方法 第四章：特种炭材料制备举例 炭/炭复合材料 活性炭材料 炭纤维 ;第一章;1）炭素材料学定义： 研究炭素原料和炭素制品的组织结构、 性质、生产工艺和使用能效，以及它们之间 的关系的学科。 2）炭素材料学发展简史： 19世纪：伴随着炭素制品的大规模生产的需要而逐步形成。 20世纪：各种炭素新材料不断涌现，用途越来越广泛，品种越来越多，炭素制品的工业规模也相应扩大，逐渐形成一个独立的工业部门。;3）炭素材料定义： 就是以碳元素为主体构成的材料。 4）炭素材料的三大常用基础晶型态物质：; ; ; ;煤;天然石墨矿; ;动植物体中的脂肪、蛋白质、淀粉和纤维素;存在着众多同素异形体。如金刚石和石墨，前些年发现的卡宾（碳宾、碳烯 ），以C60为代表的富勒烯和碳纳米管等以及必威体育精装版发现的石墨烯(Graphene)。 ;自然界中的炭，不管是哪种形式，均可理解为是有机物经热解反应的生成物。 有机物（不管是气体、液体还是固体）只要在隔绝氧的条件下，在有热的作用下，就可以从烃类化合物中生成炭。——炭化 炭化将使碳氢化合物中的碳保留下来，而氢和其它元素通过受热分解被排除逸出。 ;物质世界是由一百多种元素，以不同形态和不同化合物、混合物或单质组成。 在自然界里，单质碳有三种常见的变体：金刚石、石墨及无定形炭。 三种碳的同素异构体结构和性质 ;——金刚石和石墨是结晶形体，无定形炭是非结晶形体，它们都是炭的同素异构体。 ——碳的三种常见不同形态的同素异构体和它们形成时所经受的压力与温度有密切关系，由于形成的压力与温度不同，同样的碳元素，可以生成不同形态和不同结构的物质，而且在一定条件下又可以转化。例如：一些无定形炭在加热到2000℃以上的高温，就可以转化为石墨，而石墨在极高的压力和高温下或通过金属触媒，又可以生成金刚石。 ——金刚石、石墨和无定形炭这三种同素异构体，由于它们在物理化学性质上存在着许多差异，且所有从煤、石油产品及其他有机化合物制取的炭素材料，在石墨化前，大多是无定形炭。;——金刚石;——人造金刚石的制备;——石墨;——石墨的特性;——石墨的分类;——无定型炭（煤炭和焦炭）;——煤炭和焦炭的性质差别;物理化学性质;(1)炭质材料的氧化反应 炭质材料在低温下是极为惰性，但随着温度的提高，其化学活性将急剧增加。炭质材料大约是从350℃开始氧化，而石墨的氧化大约在600℃左右。 各种炭和石墨材料开始氧化的温度，会因原料的性质、矿物质的含量和热处理温度而略有不同。 在炭质材料氧化过程中，晶体的完善程度和孔率孔径的大小固然是影响其氧化速度的主要因素，但各种炭质材料的杂质含量的多少也是一个不可忽视的因素，这是因为许多元素如Fe、Co、Ni、Cu、Mn等在碳的氧化过程中，都会不同程度的起加速氧化过程。;(2)炭质材料和氧化剂的作用 炭和石墨与金属等其它物质相比，其耐腐蚀