福建省南平市浦城县九年级化学全册-9.2-新型材料的研制-(新版)沪教版.ppt

节节新型材料的研制新型材料的研制1从人们的衣食住行到太空世界的探究，从人们的衣食住行到太空世界的探究，都离不开材料。材料的应用和发展与人类都离不开材料。材料的应用和发展与人类文明的进步紧密相关。当代人类社会已经文明的进步紧密相关。当代人类社会已经进入了一个材料技术和应用迅猛发展的崭进入了一个材料技术和应用迅猛发展的崭新时代新时代人们对材料的认识、制造和使用，经人们对材料的认识、制造和使用，经历了从历了从天然材料天然材料到到人工合成材料人工合成材料，为特定为特定需求设计材料需求设计材料的发展过程。材料技术和应的发展过程。材料技术和应用的每一次重大进步，都与用的每一次重大进步，都与化学化学等科学的等科学的发展密不可分。发展密不可分。2一、无机材料一、无机材料1、金属材料：、金属材料：1）金属材料包括纯金属与合金。）金属材料包括纯金属与合金。2 2）、金属使用的历史过程：）、金属使用的历史过程：青铜器时代：青铜器时代：青铜器是人类社会最先使用的金属材料；青铜器是人类社会最先使用的金属材料；（青铜：主要为铜（青铜：主要为铜（CuCu）、锡（）、锡（SnSn）的合金）的合金）青铜器（战国）错金犀牛尊青铜器（战国）错金犀牛尊青铜器（战国）司母戊方鼎青铜器（战国）司母戊方鼎3铁器时代：铁器时代：钢铁的使用代表了中国进入了封建社会钢铁的使用代表了中国进入了封建社会 你知道怎么炼铁的？你知道怎么炼铁的？原料：原料：原理：原理：铁矿石、焦碳、石灰石铁矿石、焦碳、石灰石利用还原剂把铁矿石中的铁还原出来利用还原剂把铁矿石中的铁还原出来近现代：近现代：铝合金等新型合金的材料；铝合金等新型合金的材料；金属铝的冶炼方法：金属铝的冶炼方法：电解熔融状态的氧化铝电解熔融状态的氧化铝思考：通过人类社会利用金属材料的顺序的分析，通过人类社会利用金属材料的顺序的分析，你觉得与哪些因素有关？你觉得与哪些因素有关？出土的铁制品出土的铁制品4思考：思考：通过人类社会利用金属材料的顺序的分析，你觉通过人类社会利用金属材料的顺序的分析，你觉得与哪些因素有关？得与哪些因素有关？回答：回答：（1 1）与金属活动性顺序有关，与金属活动性顺序有关，CuCu、FeFe、AlAl的金属的金属活动性依次增强，活动性弱的金属，先利用活动性依次增强，活动性弱的金属，先利用（2 2）与冶炼金属工艺的难易程度有关，）与冶炼金属工艺的难易程度有关，AlAl需要电需要电解，冶炼要求最高，所以后利用。解，冶炼要求最高，所以后利用。53 3）、新型金属材料：）、新型金属材料：铝铝钛钛合合金金：耐耐腐腐蚀蚀、质质轻轻、高高强强度度、高高韧韧性性，主要用于飞机制造工业；主要用于飞机制造工业；硬铝常用于制造飞机的外壳硬铝常用于制造飞机的外壳高压锅是用铝合金制造的高压锅是用铝合金制造的铝合金赛车铝合金赛车铝合金门窗铝合金门窗6储氢合金主要由钛系储氢合金、锆系储主要由钛系储氢合金、锆系储主要由钛系储氢合金、锆系储主要由钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金以及稀土氢合金、铁系储氢合金以及稀土氢合金、铁系储氢合金以及稀土氢合金、铁系储氢合金以及稀土系储氢合金系储氢合金系储氢合金系储氢合金重要应用重要应用 利用储氢利用储氢合金制造镍合金制造镍氢电池氢电池7形状记忆合金全程全程Ti-NiTi-Ni记忆合金花记忆合金花 镍镍-钛合金（又钛合金（又称称NTNT合金）具合金）具有记忆功能。有记忆功能。能引起记忆合能引起记忆合金形状改变的金形状改变的条件是温度。条件是温度。4 4）、金属材料的优点及缺点：）、金属材料的优点及缺点：强度大，但不耐腐蚀强度大，但不耐腐蚀8二、无机材料二、无机材料2 2 2 2、无机非金属材料、无机非金属材料、无机非金属材料、无机非金属材料1 1 1 1）主要包括：陶瓷、玻璃、水泥等）主要包括：陶瓷、玻璃、水泥等）主要包括：陶瓷、玻璃、水泥等）主要包括：陶瓷、玻璃、水泥等2 2 2 2）优点：耐高温；缺点：脆性大优点：耐高温；缺点：脆性大优点：耐高温；缺点：脆性大优点：耐高温；缺点：脆性大3 3）陶瓷：）陶瓷：古代的陶瓷古代的陶瓷新型陶瓷材料新型陶瓷材料9古代的陶瓷 陶器新石器时代马家窑文化新石器时代马家窑文化 螺旋纹彩陶双耳瓮螺旋纹彩陶双耳瓮 新石器时代半坡文化新石器时代半坡文化 陶俑壶陶俑壶 新石器时代新石器时代 彩陶人面纹钵彩陶人面纹钵 10古代的陶瓷 瓷器清光绪清光绪 青花云纹瓶青花云纹瓶 唐唐 骆驼载乐俑骆驼载乐俑 北宋北宋 白釉刻花梅瓶白釉刻花梅瓶 11某些新型陶瓷能承受高温、强度高 氮化硅氮化硅(Si3N4)陶瓷在陶瓷在12001200左右的高温下，左右的高温下，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。片、轴承、永久性模具等。12某些新型陶瓷具有生物特性 据新华社墨西哥城据新华社墨西哥城20042004年年1 1月月2020日电墨西哥科学院日前发表的一份日电墨西哥科学院日前发表的一份材料说，该国科研人员经过材料说，该国科研人员经过1010年的年的努力，成功开发出一种努力，成功开发出一种可供移植的可供移植的新型陶瓷骨。新型陶瓷骨。研究者强调说，这种陶瓷骨具研究者强调说，这种陶瓷骨具有组织相容性和生物稳定性好等特有组织相容性和生物稳定性好等特点。它不会导致排异反应，有利于点。它不会导致排异反应，有利于诱导骨质的生长。这种人工骨富含诱导骨质的生长。这种人工骨富含钙、锌，有利于手术后伤口皮肤更钙、锌，有利于手术后伤口皮肤更快愈合快愈合13某些新型陶瓷具有压电效应：如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻产生一个电火花，将机械能转变成电能。产生一个电火花，将机械能转变成电能。产生一个电火花，将机械能转变成电能。产生一个电火花，将机械能转变成电能。医用医用医用医用B B B B超发生器的心脏也是一块压电陶瓷，它超发生器的心脏也是一块压电陶瓷，它超发生器的心脏也是一块压电陶瓷，它超发生器的心脏也是一块压电陶瓷，它实现的却是一个逆向转换：将电脉冲转变成机实现的却是一个逆向转换：将电脉冲转变成机实现的却是一个逆向转换：将电脉冲转变成机实现的却是一个逆向转换：将电脉冲转变成机械振动，产生超声波。械振动，产生超声波。械振动，产生超声波。械振动，产生超声波。144）其他无机非金属材料 玻璃制造普通的原料是制造普通的原料是制造普通的原料是制造普通的原料是纯碱纯碱纯碱纯碱 (Na(Na2 2COCO3 3)、石灰石（石灰石（石灰石（石灰石（CaCOCaCO3 3）、）、）、）、石英石英石英石英 （SiOSiO2 2）以及一些辅料。以及一些辅料。以及一些辅料。以及一些辅料。15玻璃包括玻璃包括 普通玻璃、普通玻璃、有色玻璃、有色玻璃、16特殊玻璃。特殊玻璃。175)新型无机非金属材料光导纤维18新型无机非金属材料光导纤维19新型无机非金属材料光导纤维20二、合成材料二、合成材料 在日常生活中在日常生活中,用得最多的材料是有机合成材料用得最多的材料是有机合成材料(简称合成材料简称合成材料)有机合成材料的诞生、结束了人类有机合成材料的诞生、结束了人类只能依靠天然材料的历史。只能依靠天然材料的历史。用棉、麻等植物纤用棉、麻等植物纤维和动物的毛维和动物的毛.蚕丝等蚕丝等天然纤维纺纱织布天然纤维纺纱织布,已已有悠久的历史有悠久的历史.但天然但天然纤维织物数量有限纤维织物数量有限 品品种单调种单调,远不能满足人远不能满足人口增长和人们对纺织品口增长和人们对纺织品的需求的需求.21二、合成材料二、合成材料 随着化学科学的发展随着化学科学的发展,人们掌握了通过化学方法人们掌握了通过化学方法将竹将竹 木材等原先难以制造纺织品的材料加工成人木材等原先难以制造纺织品的材料加工成人造纤维造纤维,继而又出现了用石油产品、煤、石灰石、继而又出现了用石油产品、煤、石灰石、水、空气等为原料水、空气等为原料,通过一系列化学反应制造合成通过一系列化学反应制造合成纤维的方法纤维的方法 合成纤维强度高合成纤维强度高 耐磨耐磨 弹性好弹性好 耐化学腐蚀耐化学腐蚀,但吸但吸水性和透气性不如天然纤维优良水性和透气性不如天然纤维优良 现在现在,人们使用的纺织品既有天然纤维人们使用的纺织品既有天然纤维,有有人有有人造纤维造纤维,五光十色五光十色,琳琅满目琳琅满目221 1、主要包括：、主要包括：塑料、合成橡胶、合成纤维优点：强度大、密度小；优点：强度大、密度小；缺点：不耐高温缺点：不耐高温2 2、塑料、塑料 当当今今世世界界塑塑料料制制品品之之多多,是是人人们们难难以以想想象象的的。虽虽然然不不同同的的塑塑料料有有不不同同的的性性能能，但但它它们们都都在在一一定定条条件件下下塑塑造造成成型型的的高高分分子子材材料料。它它们们可可以以制制成成薄薄膜膜、日日用用品品、管管道道、塑塑料料板板材材、泡泡沫沫包包装装材材料料、电电器器绝绝缘缘体体和外壳等。和外壳等。二、合成材料二、合成材料23（1 1）常见的塑料：）常见的塑料：聚乙烯（聚乙烯（PEPE）聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）聚苯乙烯（聚苯乙烯（PSPS）有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）电木塑料；电木塑料；2425聚氯乙烯产品聚氯乙烯产品聚乙烯塑料薄膜大棚聚乙烯塑料薄膜大棚26聚苯乙烯产品聚苯乙烯产品塑料光纤塑料光纤包装膜包装膜27PVC高发泡管材高发泡管材有机玻璃有机玻璃28（2 2）实实验验：点点燃燃聚聚乙乙烯烯及及聚聚氯氯乙乙烯烯，观观察察现现象象P102P102活活动动与与探探究究实验样品实验样品实实 验验 现现 象象 燃烧情况燃烧情况是否有黑烟是否有黑烟是否有气味是否有气味聚乙烯聚乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯易燃易燃不断滴落不断滴落没有气味没有气味不易燃烧不易燃烧大量黑烟大量黑烟产生刺鼻气味产生刺鼻气味解释与结论解释与结论：组组成成元元素素为为C C、H H，生生成成物物为为COCO2 2、H H2 2O O，故故聚聚乙乙烯烯无无毒毒，可可用用于包装食品。于包装食品。组组成成元元素素为为C C、H H、ClCl，生生成成物物除除了了COCO2 2、H H2 2O O外外，还还有有HClHCl或或其其他含氯物质。故他含氯物质。故聚氯乙烯聚氯乙烯有毒，不宜用于包装食品。有毒，不宜用于包装食品。29（3 3）塑塑料料的的应应用用带带来来的的负负面面影影响响“白白色色污污染染”（废弃塑料的增加，带来的环境污染）（废弃塑料的增加，带来的环境污染）（4 4）解决）解决“白色污染白色污染”问题：问题：A A尽可能的减少使用塑料制品；尽可能的减少使用塑料制品；B B回收废旧塑料；回收废旧塑料；C C研制和推广可降解塑料研制和推广可降解塑料30天然纤维天然纤维合成纤维合成纤维例举例举棉花、羊毛等棉花、羊毛等涤纶（的确良）、锦涤纶（的确良）、锦纶、腈纶等纶、腈纶等性质性质吸水性、吸水性、透气性好透气性好强度高、弹性好、耐强度高、弹性好、耐磨和耐化学腐蚀磨和耐化学腐蚀3 3合成纤维：合成纤维：（1 1）合合成成原原料料：主主要要为为石石油油、煤、石灰石、水、空气等；煤、石灰石、水、空气等；（2 2）几种纤维的性质比较实验：）几种纤维的性质比较实验：31晴纶晴纶化纤面料化纤面料32课本课本P103P103 实验实验11和和 实验实验22 性质纤维种类灼烧情况受酸溶液的影响受碱溶液的影响棉花、麻动物的毛化纤布料迅速燃烧，产生迅速燃烧，产生黄色火焰有烧黄色火焰，有烧纸的气味，固体纸的气味，固体剩余物松脆剩余物松脆 燃烧，并产生烧燃烧，并产生烧焦羽毛的气味，焦羽毛的气味，固体剩余物松脆固体剩余物松脆 燃烧时先卷曲、燃烧时先卷曲、融化，后燃烧，融化，后燃烧，冷却后固体剩余冷却后固体剩余物变硬物变硬 变脆变脆几乎无变化几乎无变化几乎无变化几乎无变化稍微膨胀稍微膨胀变脆变脆几乎无变化几乎无变化33棉花（天然植物纤维）棉花（天然植物纤维）植物纤维主要是由纤维素组成，在酸性或者碱性溶植物纤维主要是由纤维素组成，在酸性或者碱性溶液中容易水解为葡萄糖液中容易水解为葡萄糖 羊毛线（天然动物纤维）羊毛线（天然动物纤维）动物纤维中含有蛋白质，在碱性溶液中容易被溶解。动物纤维中含有蛋白质，在碱性溶液中容易被溶解。尼龙线（合成纤维）尼龙线（合成纤维）合成纤维耐酸碱溶液的腐蚀合成纤维耐酸碱溶液的腐蚀（3 3）合成纤维的优点与缺点）合成纤维的优点与缺点A A优点：强度高、耐磨、弹性好、耐化学腐蚀性；优点：强度高、耐磨、弹性好、耐化学腐蚀性；B B缺点：吸水性和透水性差缺点：吸水性和透水性差结论与解释结论与解释 344 4、合成橡胶：、合成橡胶：P104P104（1 1）向橡胶中添加炭黑，为了增加其耐磨性；）向橡胶中添加炭黑，为了增加其耐磨性；（2 2）向向橡橡胶胶中中添添加加硫硫元元素素，为为了了增增加加其其强强度度，但会减弱其弹性。但会减弱其弹性。（3 3）合合成成橡橡胶胶与与天天然然橡橡胶胶相相比比，优优点点为为良良好好的弹性、绝缘性及耐高温性。的弹性、绝缘性及耐高温性。天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶35合成橡胶的用途合成橡胶的用途36三、复合材料三、复合材料 不同的材料具有不同的性能；不同的材料具有不同的性能；金属材料金属材料强度大，但不耐腐蚀；强度大，但不耐腐蚀；陶瓷材料陶瓷材料耐高温、但脆性大；耐高温、但脆性大；合成材料合成材料强度大、密度小，但不耐高温。强度大、密度小，但不耐高温。而航天、航空工业需要密度小、耐高温、高强而航天、航空工业需要密度小、耐高温、高强度的特殊材料。那么，怎么才能获得航天工业度的特殊材料。那么，怎么才能获得航天工业所需要的各种特殊材料呢？所需要的各种特殊材料呢？阅读课本阅读课本P105第一自然段第一自然段371 1定定义义：是是将将两两种种或或者者两两种种以以上上的的材材料料复复合合成成一一体而形成的材料，具有更优异的综合性能。体而形成的材料，具有更优异的综合性能。复合材料制成的船体复合材料制成的船体2 2主要集中复合材料主要集中复合材料（1 1）钢筋混凝土：钢筋（金属材料）钢筋混凝土：钢筋（金属材料）和混凝土（无机非金属材料）的复和混凝土（无机非金属材料）的复合材料；合材料；（3 3）玻璃钢：塑料（合成纤维）和玻璃纤维（无机非）玻璃钢：塑料（合成纤维）和玻璃纤维（无机非金属材料）的复合材料金属材料）的复合材料；（2 2）机动车轮胎：合金钢（金属材料）和合成橡胶）机动车轮胎：合金钢（金属材料）和合成橡胶（合成材料）的复合材料；（合成材料）的复合材料；三、复合材料三、复合材料38 20082008年年9 9月和月和20112011年年1111月，月，“神舟七号神舟七号”和和“神神舟八号舟八号”飞船分别成功完成太空航行。飞船的制造，飞船分别成功完成太空航行。飞船的制造，需要多种具有特殊性能的复合材料。复合材料通常需要多种具有特殊性能的复合材料。复合材料通常是由搭建作用的基本材料和分散于其中的增强材料是由搭建作用的基本材料和分散于其中的增强材料两部分组成。以金属为基体的金属基复合材料由两部分组成。以金属为基体的金属基复合材料，由于金属和增强材料的共同作用，使其有强度高、密于金属和增强材料的共同作用，使其有强度高、密度小、耐摩擦、耐高温等性能，成为航天、航空等度小、耐摩擦、耐高温等性能，成为航天、航空等尖端领域的常用材料之一。尖端领域的常用材料之一。三、复合材料三、复合材料39基体增强材料应用铝、镁石墨石墨卫星、导弹、飞机的结构部件卫星、导弹、飞机的结构部件镁、钛硼硼天线结构、发电机叶片天线结构、发电机叶片铝、钴金属炭化硅炭化硅高温发动机零件高温发动机零件三、复合材料三、复合材料40看看看看我们的厨房中有些什么材料？我们的厨房中有些什么材料？自来水管：镀锡管自来水管：镀锡管水槽、水龙头：不锈钢水槽、水龙头：不锈钢金属材料金属材料餐台、橱窗：玻璃餐台、橱窗：玻璃墙壁：瓷砖墙壁：瓷砖无机非金属材料无机非金属材料抽油烟机外壳、餐具、抽油烟机外壳、餐具、餐椅：是塑料餐椅：是塑料地毯：是合成纤维地毯：是合成纤维厨房桌台面：是人造大理石厨房桌台面：是人造大理石合成合成材料材料橱门外层：是涂料、漆橱门外层：是涂料、漆复合材料复合材料41