材料化学 第七章 新型功能材料.pptVIP

材料化学; 1911年，荷兰物理学家Onnes在研究水银低温电阻时首先发现了超导现象。后来又陆续发现一些金属、合金和化合物在低温时电阻也变为零，即具有超导现象。物质在超低温下，失去电阻的性质称为超导电性；相应的具有这种性质的物质就称为超导体。超导体在电阻消失前的状态称为常导状态；电阻消失后的状态称为超导状态。;一、超导材料的种类;(1) 氧化物超导体;1. 低温超导材料 这种材料的超导转变温度较低，大约在30K以下。 具体又可分为: 元素超导体 合金超导体 化合物超导体;目前已查明 常压下具有超导电性的金属元素有32种（如上图元素周期表中青色方框所示） 高压下或制成薄膜状时具有超导电性的金属元素有14种（如上图元素周期表中绿色方框所示） ;(1)元素超导体 ;(2) 合金超导体;(3) 化合物超导体;超导的应用 从目前的研究情况来看，超导技术的应用可分成三类：;② 用超导材料薄片制作Josephson器件，用于制造高速电子计算机和灵敏度极高的电磁探测设备。;③ 用超导体产生的磁场来研究生物体内的结构及用于对人的各种复杂疾病的治疗。;心脏血管检查 影像图;2. 高温超导材料 这种材料大多具有较高的临界转变温度，超过了77K，可在液氮的温度下工作。它们大多为氧化物陶瓷，首先开发的氧化物超导体是钇系氧化物YBa2Cu3O7?? (YBCO)超导体，随后开发的是铋系氧化物 Bi2Sr2Ca2Cu3Ox(BSCCO)超导体和铊系氧化物TlBaCaCuO超导体。少数的非氧化物高温超导体主要是C60化合物。;一.能源转换 能源转换是改变能源物理形态的能源生产;例如： 水的势能使水轮机运转，水轮机带动发电机而转变为电能；煤通过燃烧转换为热能，热能产生蒸汽驱动汽轮机转换为机械能，再带动发电机转换为电能。;转换后的二次能源比一次能源具有更高的终端利用效率，使用时更方便、更清洁。但是在有热转换的过程中，不可避免地会伴有转换损失。例如，用一定量的煤来发电时，煤的有些能量将残存在未燃尽的煤粒中，有些将以热的形式从烟囱中损失掉或成为锅炉或蒸汽管道的辐射热而散发掉，有些以废热的形态失去，有些成为摩擦损失，剩下的部分转变为电能。所有这些能量加在一起等于煤完全燃烧所应释放的能量。在研究能源转换的问题时，不仅要注意能量的数量，还应注意能量的质量。;人类对能源的利用主要有三次大转换： 第一次是煤炭取代木材等成为主要能源； 第二次是石油取代煤炭而居主导地位； 第三次是20世纪后半叶开始出现的向多能源结构的过渡转换。 人类利用能源的历史可分为五大阶段： 火的发现和利用； 畜力、风力、水力等自然动力的利用； 化石燃料的开发和热的利用； 电的发现及开发利用； 原子核能的发现及开发利用。;;?吐鲁番—乌鲁木齐—大黄山高等级公路像一条黑色缎带，蜿蜒于天山脚下。沿路南行，在通往丝路重镇达坂城的道路两旁，上百台风力发电机擎天而立、迎风飞旋，与蓝天、白云相衬，在博格达峰清奇峻秀的背景下，在广袤的旷野之上，形成了一个蔚为壮观的风车大世界。;2008新疆行，达坂城的风车;能源转换实例— 生物质转换成生物质燃料;能源转换实例— 生物质转换成生物质燃料;动力照明鞋 这双鞋子照亮黑暗的小径，而电源则由跑步或徒步时所产生的能源转换而成。 ;二.化学反应储能材料;必威体育精装版的研究表明，一些可逆化学反应过程在储热方面比纯物理过程(热容量变化和相变)更有效。 主要优点不仅在于储热量大，而且如果反应过程能用催化剂或反应物控制，就可以长期储存热量。 其中，储存低中温热量最有效的化学反应是水合／脱水反应，该反应的可逆性很好，对设计多途的低中温储热系统中非常有益。 目前有四种无机物的可逆水合／脱水反应已受到人们的关注，即结晶水合物、氢氧化物、多孔材料和复合材料。;凉爽冰帽 普通太阳帽的换代产品 ;1．结晶水合物 结晶水合物蓄热是在低于其熔点的温度下，使水合盐全部或部分脱去其结晶水，利用脱水过程中吸收的水合热实现热量的储存。当需要回收热量时，把脱去的水与脱水盐接触即可实现。例如：;由表可以看出，这些氢氧化物性能参数对低温蓄热很有潜力，如利用Ca(OH)2/CaO的可逆反应对水蒸气进行加热，可获得温度达500℃的高品位过热水蒸气。利用这种材料的化学热泵具有可逆性能好，反应速率快、反应热量大、稳定安全且价廉等优点。但由于无机氢氧化物和水合物相比有较强的腐蚀性，并且和含CO2的空气相互作用，稳定性很差，故目前在储热中应用较少。;3．多孔蓄热材料 ;另外一种化学储热材料是将结晶水合盐填充到多孔材料中形成的复合材料。这种复合材料是在各种多孔材料，如硅胶、氧化铝及其他聚合物的、金属的和含碳的多孔材料中填充选定类型的结晶水合物