化学与人类生活(柳一鸣 第四章 化学与材料 教学课件 第一节 概述.pptVIP

化学与材料 化学与材料 什么是材料? 材料是人们利用化合物的某些功能来制作物件 时用的化学物质。 What is MSE? MSE是Materials Science and Engineering 的缩写，即材料科学与工程。顾名思义，我们研 究各种材料，改变材料的特性或行为使它变得更 有用，这就是材料科学的核心！ 第一节 概 述 ◆ 材料的发展史 ◆ 材料与化学 ◆ 材料的分类 石器时代 分为旧石器时代和新石器时代。旧石器时代可追溯到 公元前10万年左右，那时的原始人类们天然的石、木、竹、骨等材料作为狩猎的工具，生产效率当然很低；到公元前6000年，人类发明了火，掌握了钻木取火的技术，不仅可以热食、取暖、照明和驱兽，还可以烧制陶器。并又发明了瓷器，使其成为中华民族文化的象征之一，对世界文化产生过深远的影响。 整个旧石器时代都以打制石器作为标志。打制石器由简单、粗大，向规整、细小发展，石器的种类不断增多，变化速度逐渐加快。旧石器时代晚期还发明了骨器磨光技术和骨、石器钻孔技术。 在旧石器时代，人类在体质演化上经历了直立人阶段、早期智人阶段和晚期智人阶段，体态由猿人向现代人逐渐进化，脑容量不断增加。从直立人使用火、控制火，到晚期智人发明人工取火，同时人的思维得到了突飞猛进的发展，人类社会出现了宗教和艺术。 新石器时代前期（约1万年前至5千年前），形成了规模很大的聚落。各地区的氏族部落创造出各具特色的文化，如仰韶文化居民创造的彩陶艺术，在这一时期犁耕技术开始出现，手工业分工及其技术均有发展，人们已掌握冶铜技术，社会结构有显著变化，贫富分化加剧，宗教与政治结合在一起，出现了氏族部落开始向文明时代迈进。 由于工具所用材料的先进化，使生产力大幅度提高，对人类文明进步起到了决定性的作用。这个时候，出现了规模很大的聚落。 青铜器时代 人们通过烧制陶瓷熟练地掌握了高温加工技术，并利用这种技术炼出了铜及其合金——青铜，使人类社会从新石器时代转入青铜器时代。从我国出土的大量古代青铜器表明，中国历史上曾有过灿烂的青铜文化。仅由1965年在湖北望山一号楚墓中出土的2500年前越王勾践的宝剑和青铜编钟来看，当时青铜器的生产工艺已达到了很高的水平。 越王勾践的宝剑（1965年发现） 在“望山一号墓”中的棺出土了一把外套漆木鞘的 剑，剑首向外翻卷成圆盘型，首内铸有11圈同心圆， 正面用蓝色琉璃、背面用绿松石镶嵌成美丽的几何花 纹，剑身长45.6、全长55.6、宽4.6、格5、茎长7.9、 首径4.3厘米。有越王勾践自作用剑”，字体为鸟虫书。 保存非常完好，刃薄而锋利。文物专家邀请了郭沫若、 夏鼐、康兰等专家的考证，方才弄清楚这把剑是越王 勾践的自用剑，无比珍贵。现藏于湖北省博物馆。 人类最早发现和使用的铁，是天空中落下来的陨铁。陨铁是铁和镍、钴等金属的混合物，含铁量较高。人们就曾用这种天然铁制作过刀刃和饰物，地球上的天然铁是少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期。当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。 天然金和铜 铁器坚硬、韧性高、锋利，胜过石器和青铜器。铁器的广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领域，生产力得到极大的提高。导致了世界上一些民族从原始社会发展到奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴隶制的枷锁而进入了封建社会。 从矿石中提炼铜——冶金业的黎明 5000 BC 炼铁促使了鼓风机与熔炉的发明 中国的四大发明 钢铁时代 18世纪瓦特发明了蒸汽机，引发了产业革命，小作坊式的手工操作被工厂的机械操作所代替；工业迅猛发展，生产力空前提高，迫切要求发展铁路、航运，使生产出来的产品远销他国，占领国际市场。社会经济的发展推动和促进了以钢铁为中心的金属材料大规模的发展，有力地摧毁了封建社会的生产模式，萌发了资本主义社会。 Henry Bessemer (1813-1898) 拥有钢铁冶炼的专利——当代钢铁冶炼的出现。他的方法是钢铁制品性能大大改观而成本也降低不少。 1500 AD 工程塑料时代 第二次世界大战后各国致力于恢复经济，发展了工农业生产，对材料提出质量轻、强度高、价格低等一系列新的要求。合成高分子材料应运而起，具有优异性能的工程塑料部分地取代了金属材料，合成纤维、合成橡胶、涂料和胶黏剂等都得到了快的发展和 应用。合成高分子材料的问世是材料发展中的重大突破，以金属材料、陶瓷材料和合成高分子材料为主体，形成了完整的材料体系，材料学科得到前所未有的发展。 尼龙的发明（1939年） 1950年 1960年——硅芯片变得更小