第四节材料的发展.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,原始人生产矛的过程,石制割砸器具,印第安人的石斧,陶瓷,青铜鼎,青铜器时代,青铜宝剑,青铜编钟,古代铁器,犁,塑料和橡胶,碳纳米管,超级塑料,超级计算机,一、材料的发展历程：,石器,陶器,青铜器,钢铁的使用,合成材料的使用,新型材料的使用,原始社会,火的发明,商朝,春秋晚期,100,多年前,21,世纪,(,信息时代,),标志着生产力的不断发展,二、新型材料：,指新出现或,正在发展中,的、具有,优异特性,和,功能,并能,满足技术进步,所需的材料,新型材料：,光电子信息材料,先进复合材料,超级陶瓷材料,新型金属材料,新型高分子材料,超导材料,纳米陶瓷,记忆合金,人工器官、可降解材料、,高吸水性高分子,1932,年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到,“,记忆,”,效应，即,合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。,记忆合金的开发迄今不过,20,余年，但由于其在各领域的特效应用，正广为世人所瞩目，被誉为,神奇的功能材料,。,1,、记忆合金,讨论,:,现在有些同学牙齿排列不整齐,你知道医学上是采取什么办法进行矫形的吗,?,记忆合金材料,2,、纳米材料,纳米,长度单位，,1,纳米等于,10,-9,米，相当于头发丝的万分之一粗细。如果将,1,纳米的物体放到乒乓球上，就好像一个乒乓球放在地球上一样。,纳米材料,指由粒径在,1-100,纳米之间的粒子组成的材料。,纳米材料制成的金属硬度会提高数倍,把纳米催化剂溶解在汽油里,可大大提高内燃机的工作效率,直接泼到纳米衬衫上的水和油污只是停留在衣服的表层，轻轻一掸就掉下去了，没有留下一点痕迹,。,国家节能高科技成果国家,“,863,计划,”,项目,由哈尔滨久天蓄能发光科技有限公司负责开发的纳米节能灯将于明年初投入市场，纳米节能灯与现在使用的节能灯相比，节能提高了,30%,。,据了解，纳米节能灯的主要原料为稀土，经烧解成为纳米粉，制作过程中再添加些镁等元素生产而成。家庭使用这种灯与现在节能灯相比，节能提高,30%,；纳米节能灯的使用寿命为,3,万至,5,万小时，其亮度是现在节能灯的,5,到,10,倍，将有效节省电力资源，为居民节省相关开支。,纳米节能灯,设在马萨诸塞州的美国陆军士兵系统中心公布了,“,未来部队勇士，,“,未来战士,”,的作战制服是高科技的结晶。它系由高科技纳米材料制成，该材料粒子在常态下就像能流动的金属一样，而一旦遇到子弹或者弹片的冲击时，它们彼此之间就会紧密地,“,锁,”,在一起，使得一件看似柔软的制服能够迅速变成一套坚硬无比的盔甲。此外，制服距离士兵的身体留有,3,英寸的空隙，这样可以更好地吸收外来冲击能量。,纳米军服,奇妙的碳纳米管,最近，科学家正在致力于一种新型纳米材料,-,碳纳米管的研究，这是一种非常奇特的材料，它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状,纤维,，内部是空的，外部直径只有几到几十纳米。这样的材料很轻，但很结实。它的密度是钢的,1/6,，而强度却是钢的,100,倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好不过的了。如果用碳纳米管做绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球,-,月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了。,在列车车轮旁边安装小型超导磁体，在列车向前行驶时，超导磁体则向轨道产生强大的磁场，并和安装在轨道两旁的铝环相互作用，产生一种向上浮力，消除车轮与钢轨的摩擦力，起到加快车速的作用。高温超导体在悬浮列车上应用的研究集中在日本。,3,、超导材料,当某种材料在低于某一温度时，,出现电阻为零的现象即超导现象，,该温度即是临界温度（,Tc,）。超导体是一种抗磁体，低于临界温度时，超导体排斥任何试图施加于它的磁场，,当钇钡铜氧（,YBCO,）超导材料被冷却到液氮温度（,-196,）时，就从正常态转变为超导态。由于悬浮车和轨道之间没有直接的接触磨擦，只要沿轨道方向给车体一个很小的推动力，悬浮车就将沿轨道延伸方向运动。如果轨道磁场非常均匀（没有磁阻尼的理想状态），且车体在封闭的真空环境中运动，车的运动速度将不会衰减。,中国研制的超导悬浮车,大堂灯光部分使用了光纤灯,传输损失少，透光性强易于加工，耐久性强发光部不发热，不通电只透可见光，几乎不透红外线和紫外线,4,、光纤材料,光电信息功能材料是具有信息产生、传输、转换、检测、存储、调制、处理和显示等功能的材料。光电信息功能材料不仅是现代信息社会的支柱，也是信息技术革命的先导；光电信息功能材料的研究是当代科学的前沿，具有多学科交叉的特点，是一个极富创新和挑战的领域。,光电信息功能材料,5,、我国化合物半导体材料进入生产阶段,这种材料广泛应用于电子对抗、精确制导、预警探测等国防和民用领域。,6,、德国制成坚硬耐高温超级陶瓷,据,世界报,报道，德国波恩的达姆施塔特技术大学研制成了一种集,坚硬和耐高温两大优点于一体的超级陶瓷。这种新的陶瓷可耐高温,1600,，广泛应用于发动机，汽轮机制造及航天航空工业上。制造这种超级陶瓷的基础材料是一种以硅为基础的塑料，其晶体结构是由硅和氨原子交互而成。在进行高温处理后，这种材料就变成了氮化硅和金刚砂的混合物，表面形成了一层氧化硅，可防止进一步的氧化。,五代时期我国的陶瓷技术已登峰造极了，这时生产的陶器被誉为,“,青如天，明如镜，薄如纸，声如磐,”,。,美国,“,哥伦比亚,”,号航天飞机的外壳，是由,31,，,000,块金属陶瓷瓦片铺砌而成，经受了返回大气层时所产生的白热化高温的严竣考验。,7,、先进复合材料,F-22,先进复合材料占机体的,40%,，包括机翼、整流片和机身，复合材料的应用大大减少了机身重量。雷达天线是用特殊合成材料制成的。,8.,新型金属材料,“,金属塑料,”,中国科学院物理研究所汪卫华研究小组，他们研制出了一种集聚合物塑料和金属特点于一身的新型铈基非晶结构材料金属塑料。,这特性使得该材料在很低的温度下和很宽的温度范围内表现出类似聚合物的超塑性，比如它可在开水中立即变软，因此可以在较低的温度下很容易地进行成型、弯曲、拉伸、压缩和复印等变形处理，形成各种不同的形状；当温度降到室温，它又恢复了一般金属玻璃所具有的高强度等优良的力学和导电性能。,高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。,一种用新型高分子软质材料制成的,“,无毛牙刷,”,在成都亮相。这款新型,“,无毛牙刷,”,只湿水不吸水，能阻止各种杂物进入擦体内部。,9.,新型高分子材料,炼钢,棕色气体,氧化铁,回收炼钢,一氧化碳,化工原料或燃料,炉渣,矿渣水泥或磷肥,热量,水蒸气、发电,工业“三废”,废气,废水,废渣,燃料：,原料：,“,三废,”,:,生产工艺,:,三、材料制造与环境保护,煤、石油制品脱硫处理,减少大气,SO,2,污染。,提高原料的利用率,不能任意排放,“,绿色工艺,”,。,绿色话题,绿色食品,绿色旅游,绿色装修,绿色工地安全无公害，不使用化肥和农药,不破坏自然环境和文物设施,降噪、降尘,环保材料,无毒,绿色行为,想一想生活中我们可以去做到哪些绿色行为,不用一次性筷子,控制实验药品用量,不用含氟冰箱,不用含磷洗衣粉,垃圾袋装，分类投放,少用不可降解的塑料制品,不吃野生动物,节电节水,绿色化学,生产工艺无毒、安全、原子转化率高,橡胶地砖,废旧轮胎铺公路,废旧轮胎铺裂解燃料油,内蒙古塞飞亚集团是国内三大肉鸭养殖加工基地之一,年饲养加工肉鸭,1800,万只,具有丰富的鸭类资源。该项目是以肉鸭养殖加工产业为基础,以鸭粪便、屠宰废水为原料、以沼气热电联产为纽带、以商品有机肥生产为驱动,使一个生产过程中的废弃物转变为另一个生产过程的原料资源,实现粪便污水治理利用环能工程的产业化运作,建设大型发酵罐,11,个、,150,千瓦沼气发电机组,2,台,固液有机肥生产线各一条。可年处理养殖场鸭粪便,2,万吨,废水,25,万吨,年生产沼气,432,万立方米,能发电,150,万千瓦时,年产固液态高效复合肥,3,万吨,材料制造与环境保护,探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜,Cu,CuSO,4,方案一,：,Cu,2H,2,SO,4,（浓）,CuSO,4,SO,2,2H,2,O,方案二,：,2Cu,O,2,2CuO,CuO,H,2,SO,4,CuSO,4,H,2,O,方案三,：,Cu,2AgNO,3,2Ag,Cu,（,NO,3,）,2,Cu,（,NO,3,）,2,2NaOH,Cu,（,OH,）,2,2NaNO,3,Cu,（,OH,）,2,H,2,SO,4,CuSO,4,2H,2,O,Cu,H,2,SO,4,CuSO,4,Cu,CuO,O,2,CuSO,4,H,2,SO,4,Cu,AgNO,3,Cu,（,NO,3,）,2,Cu,（,OH,）,2,NaOH,CuSO,4,H,2,SO,4,利用率低、会产生污染,可以利用,成本高、步骤繁锁,原料的利用率、安全、操作简便、产生的污染、制备成本等方面,考虑因素：,材料的发展,材料制造与环境保护,新型材料,材料的发展史,“,绿色,”,新工艺,三废的防治,