科学技术概论第十四章__新材料新能源技术演示幻灯片.pptx

第十四章 新材料新能源技术 制作人：12\33\38\45;14.1 不断发展的新材料技术;现代文明的三大支柱;什么是新材料？;;形状记忆合金：能够使温度值变化时人为造成的形状变化，在温度恢复到特定值时，形状也自动丝毫不差地恢复到原来的状态，坚韧性极强，可反复变形和复原500万次而不产生疲劳断裂，其广泛应用于卫星、飞船和空间站的大型天线、飞机部件接头以及骨科整形等方面。;14.1.2 高分子合成材料;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度不变形，又可耐250度高温，用于制造火箭、导弹、飞机的某些零件。 到20世纪70年代末，合成橡胶产量已经是天然橡胶的两倍。;最早的合成塑料——酚醛塑料，是1907年美国化学家贝克兰用苯酚和甲醛缩合，??添加木粉等材料制得。;伦敦科学博物馆展出的塑料制成的新型概念汽车，庆祝塑料诞生100年;合成纤维制成的宇航服;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特点，很可能成为继硅之后第二种最重要的半导体电子材料，制成的晶体管可以制造出速度更快、功能更强的计算机（10倍）。 ;14.1.4复合材料;有压电型功能复合材料、吸波、屏蔽性能功能复合材料、导电功能复合材料 ;新材料 新能源;;01;定义;;;最早的纳米材料： ——中国古代铜镜的保护层：纳米氧化锡 ——中国古代的墨级染料;;02;;目前，世界主要能源物质：;2001年世界能源结构;我国能源结构;;又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源。;不含碳或含碳量较少，对环境影响小。;目前除水电外，可再生能源的开发利用成本较化石能源高。;14.3 核能的开发与利用;什么是核能？;;19世纪末物理学的三大发现;;2.寻找释放核能的钥匙;3.战争成了催产婆;1.罗斯福总统成立了一个“铀顾问委员会”。 2.德国，对核物理学家发出了征召入伍令。 3.美国加快了原子弹研制的工作计划 ——成为美国最大规模的一项计划。 4. 1942年夏，美国、英国、加拿大展开了“曼哈顿工程”。 ;;核电站：是利用原子核裂变反应放出的核能来发电的装置。 其核心是核反应堆，它是一个能维持和控 制核裂变反应的装置，在其中实现核能热能转换。;因为热中子更容易引起铀235的裂变，因此热中子反应堆比较容易实现和控制，目前大量运行的是热中子反应堆。;14.3.3 受控热核聚变能;因为实现产生聚变的条件及进行人工控制是非常困难的事，远比核裂变能的利用困难得多。 为了实现聚变反应的条件，以获得有意义的聚变能量，目前正在两个主要领域内开展大量的研究工作： （1）磁约束：磁约束就是用一定强度和几何形状的磁场将带电粒子约束在一定的空间范围之内，并保持一段时间。 （2）惯性约束：是利用聚变等离子体的惯性进行约束的。;聚变能目前尚处于研制阶段，离实用还有相当差距，但基于其取之不尽的资源来源和优越的性能，且没有像裂变堆那样产生大量放射废物，故其远景是很好的。估计到下个世纪中叶可望实现商用。;14.4 可再生能源;石油 约40年;01;太阳能资源的优点;1、能量密度低（1kW/m2） 2、是其强度受各种因素影响 （季节、地点、气候等）;1、光－热转换 原理：利用太阳辐射能加热物体而获得热能 应用：太阳能热水器 反射式太阳灶 高温太阳炉 地膜、大棚、温室;太阳能热水器;太阳灶;太阳炉;2、光－电转换 将太阳能用于发电 （1）光—热—电转换 （2）光—电直接转换 原理：根据光电效应，利用通过太阳能电池（光电材料做成）将太阳辐射能直接转化为电能 应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品并网发电;大型太阳能发电;美国军用太阳能发电帐篷;3、光－化学能转换; 6H2O + 6CO2 C6H12O6 +6O2;02;氢能的利用途径;1、来源丰富、可再生 2、热值高 3、无污染 ……;1、降低制氢气的能耗 目前常用： 1)化石燃料在高温下与水蒸气反应 2)化石燃料部分氧化法 3)电解水 研究方向： 4)微生物使水分解 5)光解水;1、降低制氢气的能耗 2、氢的储存和运输 ;1、降低制氢气的能耗 2、氢的储存和运输 3、光解水时还需解决产物分离的问题 ;03;概念 来源于植物及其加工产品贮存的能量;1、直接燃烧;拾柴;背秸秆的老大爷;晾晒在墙上的干牛粪;2、生物化学转换;（2）将农产品（如玉米、高粱）等生物质水解、发酵制乙醇。;乙醇汽油 90%汽油+10%乙醇 一、可增加汽油中的含氧量，使