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《聚合物合成与制备》 《聚合物合成与制备》 韩丙勇 赵东林 赵京波 北京化工大学 《聚合物合成与制备》 《聚合物合成与制备》 高分子材料合成与制备—韩丙勇 32学时 复合材料、碳材料合成与制备—赵东林 8学时 生物(环境)材料合成与制备——赵京波 8学时 《碳材料合成与制备》 《碳材料合成与制备》 赵东林 教授 赵东林 教授 电话 E-mail ：dlzhao@mail.buct.edu.cn 一、炭材料的定义 1、定义 是主要以煤、石油或它们的加工产物等有机物质作为主要原 料经过一系列加工处理过程得到的一种非金属材料，其主要 成分是碳。 广义上看：金刚石、石墨、咔宾都属于炭材料，这是一个广 义的定义，但由于金刚石和咔宾在自然界存在非常少，结构 也单一，不象石墨那样具有众多的过渡态中间结构（如焦 炭、CF、煤炭、炭黑、木炭等）。 2 狭义上看：炭材料一般是指类石墨材料，即以SP 杂化轨道为 主构成的炭材料，从无定形炭到石墨晶体的所有中间结构物 质（过渡态碳），它是由有机化合物炭化制得的人造炭。 2、新型炭材料 根据使用的目的，通过原料和工艺的改变，控制所得材料的 功能，开发出新用途的炭及其复合材料。大谷杉郎认为： 新型炭材料可大致分为三类， 一是强度在100MPa以上，模量在10GPa以上使用时不必后加工 的方法制得的新型炭成型物； 二是以炭为主要构成要素，与树脂、陶瓷、金属等组成的各 种复合材料； 三是基本上利用炭结构的特征，由炭或炭化物形成的各种功 能材料。 3、“炭”与“碳”的区别 Carbon as element Carbon as material C 的存在 碳的起源“big bang”理论 宇宙巨大的能量块 150亿年前发生大爆炸 温度升高 宇宙空间充满高能的光 膨胀 温度降低 Ne Na 光转化为物质，各种 Mg O 粒子开始形成 S Si P… 温度降低 温度升高 粒子凝聚成氢 二、炭材料的基本性质 和金属一样具有导电性、导热性； 和陶瓷一样耐热、耐腐蚀； 和有机高分子一样质量轻，分子结构多 样； 另外，还具有比模量、比强度高，震动衰 减率小，以及生体适应性好，具滑动性和 减速中子等性能。这些都是三大固体材料 金属、陶瓷和高分子材料所不具备的。因 此，炭及其复合材料被认为是人类必须的 第四类原材料。 n 碳原子在电子结构上可形成SP 杂化，能键合众多原子和分 子，在纳米及微米尺度上以不同方式和取向进行堆叠和聚 集，形成粒子、孔状、纤维状、薄膜状及块体材料。各种类 型炭物质具有的性质几乎包括地球上所有的性质，有的甚至 是完全对立的性质 最