三、材料选择与资源保护.doc

粤教版通用技术 技术与设计1《第三章 怎样进行设计》
第四节《怎样挑选材料》学案
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***本节课主要内容***
1、 材料及其性质
材料的分类
类别
特点
天然材料
木、石、沙、土、棉花等。安全，一般无害，但生长或加工周期长，大量使用对环境和生态破坏大。
金属材料
铁、铜、铝、铅等。机械特性好，容易加工，可大量生产，但是不可再生资源，冶炼时需使用大量能源，且产生一些废水、废渣、废气等。
化学材料
塑料、涂料、油漆等。耐用性好，可大量生产，但在生产过程中产生有毒物质，且不易降解。
复合材料
各类合金、玻璃纤维等。具有特殊性能，克服单一材料的某一缺陷，结合多种材料的优良性能，但制造困难。
新材料
纳米材料、超导材料等。具有新性能，但生产难度大，成本高。
材料的特性：塑性、弹性、耐腐蚀性、光学特性、放射性、硬度、导电性、传热性等。
塑性：指固态材料的基本特性，是其保持形状的特性，常见塑性大的材料有塑料、铜、铝等。
脆性：指物体受拉力或冲击时，没有显著变形而突然破碎的性质。
弹性：指固态材料恢复形状的特性，弹性大的材料有橡胶、钢材（比如制作出的弹簧）。
耐腐蚀性：指材料的化学性能稳定的特性，如塑料的耐酸碱等。

拓展资料一：这些塑料制品标识你都认识吗？
PETE：聚对苯二甲酸乙二醇酯

常见于矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等饮料容器。温度达到70℃时易变形。1号塑料品使用10个月后，可能释放出致癌物DEHP。因此，饮料瓶等用完了就丢掉，不要再用作水杯.
HDPE：高密度聚乙烯

常见于白色药瓶、清洁用品、沐浴产品。不要用来做水杯，或者做储物容器装其它物品。
PVC：聚氯乙烯

常见于雨衣、建材、塑料膜、塑料盒等。可塑性优良，价钱便宜，故使用很普遍，耐热至81℃时达到顶点，高温时容易产生有害物质，很少被用于食品包装。难清洗、易残留。
PE：聚乙烯

常见于保鲜膜、塑料膜等。温度超过110℃时会出现热熔现象，高温时会产生有害物质，有毒物质随食物进入人体后，可能引起乳腺癌、新生儿先天缺陷等疾病。
PP：聚丙烯

常见于豆浆瓶、优酪乳瓶、微波炉餐盒，熔点高达167℃，是唯一可以放进微波炉的塑料制品，可在小心清洁后重复使用。需要注意的是，有些微波炉餐盒，盒体以5号PP制造，但盒盖却以1号PET制造，由于PET不能抵受高温，故不能与盒体一并放进微波炉。
PS：聚苯乙烯

常见于碗装泡面盒、快餐盒。不能放进微波炉中，以免因温度过高而释放出有害化学物质。避免用快餐盒打包滚烫的食物。别用微波炉煮碗装方便面。
PC：其他类

常见于水壶、太空杯。这种塑料制品不适合加热，如果加热会产生对人体有害的有毒物质双酚。

2、标准件和元器件
标准件：具有统一的形状、尺寸、公差和技术要求等的零件或部件。具有互换性，能用在各种机器、仪器、设备和建筑上。如按国家标准生产的螺栓、螺母、垫圈、挡圈、键和销等。
元器件：在电子和电器产品中，因某一功能部件被广泛大量使用，人们出于使用方便、简化制作过程和节约成本的需求，单独设计和生产了这种零部件，称为元器件。如电阻、电容、电感、晶体管以及各种集成电路芯片等。随着制造技术的不断发展，现在已经把具有若干功能的单一部件集合在一起构成一个新部件，如集成电路芯片。

3、 材料选择与资源保护
（比如：需要性和实用性原则、经济性原则、最优化原则、可靠性、安全性、通用性和标准性原则、可持续发展原则……）
（1）材料的选择应该坚持合理、合适的原则；
（2）选择材料时多使用元器件和标准件；
（3）选择材料时应尽可能地选取再生、可再生和储藏量丰富的资源；
（4）避免选择加工困难或是需要专门加工设备的材料。

***合作任务***
请同学们以小组为单位进行讨论，结合前面学到的知识，对现有的材料选择方案进行改进，每组完成一份。
可伸缩台灯
部件
材料
选择理由
灯罩

支架

底座

电路部分

其他（比如连接材料）

自评：现在请你对自己本节课的收获及表现进行客观评价（10分为最好）。
对于常见材料的种类及其特性，我头脑中有了比较清楚的认识。

我知道标准件和元器件的概念，并能举出对应的实例。

我能够根据设计的需要选择合适的材料。

在合作完成任务的过程中
我积极参与了小组讨论，协助组员共同完成小组任务。

当碰到问题时，我能积极寻求小组成员或是老师的帮助。

拓展资料二：3D打印技术
3D打印的原理
首先得通过计算机辅助设计（CAD）或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“切片”成逐层的截面数据，并把这些信息传送到3D打印机上，3D打印机会把这些切片堆叠起来，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
3D打印的工艺和材料
3D打印领域，3D打印材料始终扮演着举足轻重的角色，因此3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前，3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等，除此之外，彩色石膏材料、人造骨粉、细胞生物原料以及砂糖等食品材料也在3D打印领域得到了应用。3D打印所用的这些原材料都是专门针对3D打印设备和工艺而研发的，与普通的塑料、石膏、树脂等有所区别，其形态一般有粉末状、丝状、层片状、液体状等。通常，根据打印设备的类型及操作条件的不同，所使用的粉末状3D打印材料的粒径为1～100μｍ不等，而为了使粉末保持良好的流动性，一般要求粉末要具有高球形度。
更多有关3D打印材料的介绍请参考百度文库《史上最全3D打印材料解析（完整版）》。
3D打印技术的应用领域
3D打印机的应用对象可以是任何行业，只要这些行业需要模型和原型。
1、航天和国防：GE中国研发中心的工程师们仍在埋头研究3D打印技术。就在这之前，他们刚刚用3D打印机成功“打印”出了航空发动机的重要零部件。与传统制造相比，这一技术将使该零件成本缩减30%、制造周期缩短40%。
2、医疗行业：一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染，因此换上了由3D打印机“打印”出来的下颚骨，这是世界上首位使用3D打印产品做人体骨骼的案例。
3、 文物保护：博物馆里常常会用很多复杂的替代品来保护原始作品不受环境或意外事件的
伤害，同时复制品也能将艺术或文物的影响传递给更多更远的人。
4、建筑设计：在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，
这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。
5、制造业：制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上
都要比传统制造好很多。而3D打印技术本身非常适合大规模生产，所以制造业利用3D技术能带来很多好处，甚至连质量控制都不再是个问题。
6、 食品产业：研究人员已经开始尝试打印巧克力了。或许在不久的将来，很多看起来一模
一样的食品就是用食品3D打印机“打印”出来的。
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