材料的利用与发展课件.ppt

1、材料材料的发展历程：的发展历程： 石器石器陶器陶器青铜器青铜器钢铁的使用钢铁的使用合成材料的使用合成材料的使用新型材料的使用新型材料的使用原始社会原始社会火的发明火的发明商朝商朝春秋晚期春秋晚期100100多年前多年前2121世纪世纪( (信息时代信息时代) )标志着生产力的不断发展标志着生产力的不断发展新型材料新型材料(P66(P66页页) )： 新型材料是指那些新型材料是指那些新出现新出现或或正在正在发展中的、具有优异发展中的、具有优异特性和功能并能满足技术进步所需的材料。当前，最特性和功能并能满足技术进步所需的材料。当前，最引人注目的新型材料有：光电子信息材料、先进复合引人注目的新型材料

2、有：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、超导材料等。料、超导材料等。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。新型材料新型材料记忆合金议一议议一议根据记忆合金的特点，你认为记忆合金材料可以有哪些用途？记忆合金最令人鼓舞的应用是在航天技术中 超弹性纳米材料 纳米材料是指由粒径在1100纳米之间的粒子组成的材料。将宏观物体细分成纳米粒子后，它将显著的不同 1nm =1

3、0-9m纳米材料制成的金纳米材料制成的金属硬度会提高数倍属硬度会提高数倍把纳米催化剂溶解在汽油里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可大大提高内燃机的工作效率直接泼到纳米直接泼到纳米衬衫上的水和衬衫上的水和油污只是停留油污只是停留在衣服的表层，在衣服的表层，轻轻一掸就掉轻轻一掸就掉下去了，没有下去了，没有留下一点痕迹留下一点痕迹。 国家节能高科技成果国家国家节能高科技成果国家“863863计划计划”项目项目由哈尔滨久天蓄能发光科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，纳米节能灯与现于明年初投入市场，纳米节能灯与

4、现在使用的节能灯相比，节能提高了在使用的节能灯相比，节能提高了30%30%。据了解，纳米节能灯的主要原料为据了解，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，节能使用这种灯与现在节能灯相比，节能提高提高30%30%；纳米节能灯的使用寿命为；纳米节能灯的使用寿命为3 3万至万至5 5万小时，其亮度是现在节能灯万小时，其亮度是现在节能灯的的5 5到到1010倍，将有效节省电力资源，倍，将有效节省电力资源，为居民节省相关开支。为居民节省相关开支。纳米节能灯纳米节能灯设

5、在马萨诸塞州的美国陆军士兵系统中心公布设在马萨诸塞州的美国陆军士兵系统中心公布了了“未来部队勇士未来部队勇士 ，“未来战士未来战士”的作战制的作战制服是高科技的结晶。它系由高科技纳米材料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彼此之间就会紧密地“锁锁”在一起，使得一件在一起，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盔甲。此外，制服距离士

6、兵的身体留有3 3英寸英寸的空隙，这样可以更好地吸收外来冲击能量。的空隙，这样可以更好地吸收外来冲击能量。 纳米军服纳米军服奇妙的碳纳米管奇妙的碳纳米管最近，科学家正在致力于一种新最近，科学家正在致力于一种新型纳米材料型纳米材料-碳纳米管的研究，这是碳纳米管的研究，这是一种非常奇特的材料，它是石墨中一一种非常奇特的材料，它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状层或若干层碳原子卷曲而成的笼状 纤维纤维 ，内部是空的，外部直径只有，内部是空的，外部直径只有几到几十纳米。这样的材料很轻，但几到几十纳米。这样的材料很轻，但很结实。它的密度是钢的很结实。它的密度是钢的1/61/6，而强，而强度却是钢的

7、度却是钢的100100倍。用这样轻而柔软、倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好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，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。如果用不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球它做成地球- -月球乘人的电梯，人们月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了。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，并和安装在时，超导磁体则向轨道产生强大的磁场

8、，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。导体在悬浮列车上应用的研究集中在日本。 超导超导材料材料当某种材料在低于某一温当某种材料在低于某一温度时，度时，出现电阻为零的现出现电阻为零的现象即超导现象，象即超导现象，该温度即该温度即是临界温度（是临界温度（TcTc）。超导）。超导体是一种抗磁体，低于临体是一种抗磁体，低于临界温度时，超导体排斥任界温度时，超导体排斥任何试图施加于它的磁场，何试图施加于它的磁场

9、， 大堂灯光部分使用了光纤灯大堂灯光部分使用了光纤灯传输损失少，传输损失少，透光性强易于透光性强易于加工，耐久性加工，耐久性强发光部不发强发光部不发热，不通电只热，不通电只透可见光，几透可见光，几乎不透红外线乎不透红外线和紫外线和紫外线光纤光纤材料材料F-22,F-22,先进复合材料占机体的先进复合材料占机体的40%40%，包括机翼、，包括机翼、整流片和机身，复合材料的应用大大减少了机整流片和机身，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。身重量。雷达天线是用特殊合成材料制成的。德国德国制成坚硬耐高温超级陶瓷制成坚硬耐高温超级陶瓷 据据世界报世界报报道，德国波恩的达姆施

10、塔特技术大报道，德国波恩的达姆施塔特技术大学研制成了一种集学研制成了一种集坚硬和耐高温坚硬和耐高温两大优点于一体的超两大优点于一体的超级陶瓷。这种新的陶瓷可耐高温级陶瓷。这种新的陶瓷可耐高温16001600，广泛应用于，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，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，表面形这种材料就变成了氮化硅和金刚砂的混合物，表面形成

11、了一层氧化硅，可防止进一步的氧化。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的陶器被誉为“青如天，明如镜，薄如纸，声如磐青如天，明如镜，薄如纸，声如磐”。 美国美国“哥伦比亚哥伦比亚”号航天飞机的外壳，是由号航天飞机的外壳，是由3131，000 000 块金属陶瓷瓦片铺砌而成，经受了返回大气层时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。所产生的白热化高温的严竣考验。 高分子材料包高分子材料包括塑料、橡胶、括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。粘剂和涂料

12、等。其中，被称为现其中，被称为现代高分子三大合代高分子三大合成材料的塑料、成材料的塑料、合成纤维和合成合成纤维和合成橡胶已经成为国橡胶已经成为国民经济建设与人民经济建设与人民日常生活所必民日常生活所必不可少的重要材不可少的重要材料。料。一种用新型一种用新型高分子软质高分子软质材料制成的材料制成的“无毛牙刷无毛牙刷”在成都亮相。在成都亮相。这款新型这款新型“无毛牙刷无毛牙刷”只湿水不吸只湿水不吸水，能阻止水，能阻止各种杂物进各种杂物进入擦体内部。入擦体内部。 新型新型高分子材料高分子材料新型材料：新型材料： 光电子信息材料光电子信息材料先进复合材料先进复合材料超级陶瓷材料超级陶瓷材料新型金属材料

13、新型金属材料新型高分子材料新型高分子材料超导材料超导材料材料制造与环境保护材料制造与环境保护 绿色话题绿色话题绿色食品：绿色食品： 安全无公害，不使用化肥和农药安全无公害，不使用化肥和农药绿色旅游：绿色旅游：不破坏自然环境和文物设施不破坏自然环境和文物设施绿色装修：绿色装修：环保材料环保材料无毒无毒绿色新工艺：绿色新工艺：生产工艺无毒、节能生产工艺无毒、节能、安全安全、原子转化率高原子转化率高材料制造与环境保护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探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜 CuCuSO4方案一方案一：Cu2H2SO4（浓）（浓）CuSO4SO22H2O方案二方案二：2

14、CuO22CuOCuOH2SO4CuSO4H2O方案三方案三：Cu2AgNO32AgCu（NO3）2Cu（NO3）22NaOHCu（OH）22NaNO3Cu（OH）2H2SO4CuSO42H2O原料的利用率、产生的污染、制备成本等方面 考虑因素：考虑因素：CuH2SO4浓浓CuSO4CuCuOO2CuSO4H2SO4CuAgNO3Cu（NO3）2Cu（OH）2NaOHCuSO4H2SO4利用率低、会产生污染 可以利用 成本高、步骤繁锁 化工生产原则： 除了处理除了处理“三废三废”，还要努力提高，还要努力提高原料的利用率，增加产品的产量，从原料的利用率，增加产品的产量，从根本上降低生产对环境造成的污染。根本上降低生产对环境造成的污染。 材料的发展材料的发展材料制造与材料制造与环境保护环境保护 新型材料新型材料材料的发展史材料的发展史“绿色绿色”新工艺新工艺三废的防治三废的防治