新型材料的研制

1、石器时代石器时代青铜器时代青铜器时代青铜（主要为Cu、Sn合金）青铜（主要为Cu、Sn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）司母戊方鼎青铜器时代青铜器时代铁铁 器器 时时 代代铁耙铁耙 两汉时期西汉农具两汉时期西汉农具 材料材料-人类文明的基石人类文明的基石让我们详细了解这些材料吧！让我们详细了解这些材料吧！材材料料复复合合材材料料金属材料金属材料无机非金属材料无机非金属材料有机高分子材料有机高分子材料无机材料无机材料纯金属纯金属合金合金金属材料：金属材料： 纯金属和合金纯金属和合金航母航母航母航母 钛合金与人体有很好的钛合金与人体有很好的

2、“相容性相容性”，因此可用来制造人造骨，因此可用来制造人造骨 钛和钛合金钛和钛合金被认为是被认为是21世纪的重要材世纪的重要材料，它具有很多优良的性能，如熔点高、料，它具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机船舶、化工和用于火箭、导弹、航天飞机船舶、化工和通讯设备等通讯设备等钛金属腕表钛金属腕

3、表钛合金 钛合金优点： 高强度 高韧性 耐腐蚀 质地轻储氢合金储氢合金 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系储氢合金 重要应用 利用储氢合金制造镍氢电池 形状记忆合金形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金被广泛用是具有形状记忆效应的合金被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。在航空上的应用月球上的“奇葩”在室温下用形状记忆合金制成抛在室温下用形状记忆合金制成抛物面天线，然后把它揉成直径物面天线，然后把它揉成直径5厘厘米以

4、下的小团，放入阿波罗米以下的小团，放入阿波罗11号号的舱内，在月面上经太阳光的照的舱内，在月面上经太阳光的照射加热使它恢复到原来的抛物面射加热使它恢复到原来的抛物面形状。这样就能用空间有限的火形状。这样就能用空间有限的火箭舱运送体积庞大的天线了。箭舱运送体积庞大的天线了。 形状记忆合金的发现形状记忆合金的发现2020世纪世纪6060年代初，美国马里兰州海军军械研究所的科学年代初，美国马里兰州海军军械研究所的科学家比勒，用镍钛合金丝做试验。这些合金丝弯弯曲曲，为了家比勒，用镍钛合金丝做试验。这些合金丝弯弯曲曲，为了使用方便，他把这些合金丝弄直了。但是，当他无意中把合使用方便，他把这些合金丝弄直了

5、。但是，当他无意中把合金丝靠近火的时候，奇迹发生了：已经弄直的合金丝居然完金丝靠近火的时候，奇迹发生了：已经弄直的合金丝居然完全恢复了它们原来弯弯曲曲的形状。全恢复了它们原来弯弯曲曲的形状。 形状记忆合金的特点形状记忆合金的特点 形状记忆合金材料是一种新型的功能材料，其特点是在形状记忆合金材料是一种新型的功能材料，其特点是在一定的外力作用下可以改变其形态一定的外力作用下可以改变其形态(形状和体积形状和体积)，但当温度，但当温度升高到某一定值时，它又可完全恢复原来的形态。升高到某一定值时，它又可完全恢复原来的形态。 全程Ti-Ni记忆合金花 金属材料 包括纯金属和合金包括纯金属和合金 金属材料使

6、用的历史金属材料使用的历史 几种新型合金几种新型合金钛合金储氢合金“形状记忆”合金青铜器时代：青铜铁器时代：生铁和钢近现代: 铝 金属材料在人类社会发展中起金属材料在人类社会发展中起着重要的作用，但是人们需要防止着重要的作用，但是人们需要防止金属材料的腐蚀，延长金属材料的金属材料的腐蚀，延长金属材料的使用寿命。请你结合已学过的知识使用寿命。请你结合已学过的知识和已有的生活经验，谈一谈在使用和已有的生活经验，谈一谈在使用金属材料时应注意哪些问题？金属材料时应注意哪些问题？问题问题 思考思考交流与讨论 我们发现在金属利用的过程中,首先利用青铜, 然后开始使用铁及钢制品,到近现代才开始利用铝制品.请

7、你思考一下,这样一个顺序与那些因素有关?金属活动性强弱金属活动性强弱冶炼金属的难易程度冶炼金属的难易程度无机非金属材料陶瓷、水泥、大理石、陶瓷、水泥、大理石、 玻璃等玻璃等 古代的陶瓷 新型陶瓷材料 其他无机非金属材料古代的陶瓷古代的陶瓷 陶器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 古代的陶瓷古代的陶瓷 瓷器瓷器清光绪清光绪 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 某些新型陶瓷能承受高温、强度高某些新型陶瓷能承

8、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。某些新型陶瓷具有生物特性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，成功开发出一种可供移植的努力，成功开发出一种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

9、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某些新型陶瓷具有压电效应：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。刻产生一个电火花，将机械能转变成电能。 医用医用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，它实现的却是一个逆向转换：将电脉冲转变成实现的却是一个逆向转

10、换：将电脉冲转变成机械振动，产生超声波。机械振动，产生超声波。 玻璃玻璃污染变色玻璃污染变色玻璃 美国加州大气污染观测实验室研制出一种美国加州大气污染观测实验室研制出一种能探测污染的污染变色玻璃。这种玻璃受到污能探测污染的污染变色玻璃。这种玻璃受到污染气体污染时能改变颜色，例如当受到酸性气染气体污染时能改变颜色，例如当受到酸性气体污染时变成绿色、受到含胺气体污染时变成体污染时变成绿色、受到含胺气体污染时变成黄灰色等，用它来制作污染检测材料和标示材黄灰色等，用它来制作污染检测材料和标示材料将具有广泛的用途。料将具有广泛的用途。 自洁玻璃自洁玻璃 日本东京大学发明了一种二氧化钛（日本东京大学发明了

11、一种二氧化钛（TiOTiO2 2）涂层玻璃，能防止污垢和水点聚积于表面，可涂层玻璃，能防止污垢和水点聚积于表面，可达到自动清洗和防震的效果，可不费气力清洁达到自动清洗和防震的效果，可不费气力清洁玻璃窗。玻璃窗。新型无机非金属材料光导纤维涂有隐形材料的飞机涂有隐形材料的飞机-F117有机高有机高分子材料分子材料天然材料天然材料合成材料合成材料天然橡胶天然橡胶天然纤维天然纤维：棉花、羊毛棉花、羊毛塑塑 料料合成纤维合成纤维合成橡胶合成橡胶有机高有机高分子材分子材料（以料（以石油为石油为原料的原料的三大合三大合成材料）成材料）塑料塑料聚乙烯塑料：食品袋聚乙烯塑料：食品袋聚氯乙烯塑料：服装袋、农聚氯乙

12、烯塑料：服装袋、农 用薄膜、雨衣等用薄膜、雨衣等合成纤维：尼龙、腈纶、涤纶等合成纤维：尼龙、腈纶、涤纶等合成橡胶：轮胎合成橡胶：轮胎纤维纤维天然纤维：天然纤维：毛、丝毛、丝、麻、棉、麻、棉化学纤维化学纤维合成纤维：尼龙、腈纶、涤纶等合成纤维：尼龙、腈纶、涤纶等人造纤维：人造棉、人造丝等人造纤维：人造棉、人造丝等（蛋白质）（蛋白质）天然橡胶：天然橡胶： 森林中有一种高大森林中有一种高大的乔木，叫作的乔木，叫作“三三叶树叶树”。如果用小。如果用小刀在它的树皮上割刀在它的树皮上割开一个小口子，便开一个小口子，便会有牛奶似的树汁会有牛奶似的树汁流淌出来。这种树流淌出来。这种树汁，就是今天人们汁，就是今

13、天人们所熟悉的橡胶的最所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安初来源。在印第安人的土语中，人的土语中，“橡橡胶胶”就是就是“树木的树木的眼泪眼泪”的意思。的意思。 棉花和羊毛的纤维都是天然纤维棉花和羊毛的纤维都是天然纤维藏藏 羚羚 羊羊纤维皇后纤维皇后绒之王绒之王 羊绒是羊绒是一根根细而弯曲的纤维一根根细而弯曲的纤维，其中含有很多的空气，其中含有很多的空气，并形成空气层，可以防御外来冷空气的侵袭，保留体温不并形成空气层，可以防御外来冷空气的侵袭，保留体温不会减低。会减低。一只绒山羊每年产绒仅一只绒山羊每年产绒仅150-200克。克。 羊绒纤维比羊绒纤维比羊毛细羊毛细很多，外层鳞片也比羊毛细密、光滑，很

14、多，外层鳞片也比羊毛细密、光滑，重量轻、柔软、韧性好重量轻、柔软、韧性好 由于天然有机高分子材料的有由于天然有机高分子材料的有限，人们以限，人们以石油、煤、天然气、石油、煤、天然气、等物质作原料，经化学合成和加等物质作原料，经化学合成和加工制得的化学高分子材料，主要工制得的化学高分子材料，主要有塑料、合成橡胶、合成纤维有塑料、合成橡胶、合成纤维。有机合成材料有机合成材料（）塑料：塑料（）塑料：塑料的品种很多，用途的品种很多，用途也各不相同。常见也各不相同。常见的塑料：聚乙烯的塑料：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙）、聚苯乙烯（烯（PS）、有机玻）、有机玻璃（璃（PMMA）

15、和电）和电木塑料。木塑料。 使用最多的是聚使用最多的是聚乙烯塑料和聚氯乙乙烯塑料和聚氯乙烯塑料。烯塑料。 聚氯乙烯聚氯乙烯聚乙烯聚乙烯考考你？你知道聚乙烯和聚氯乙烯的区别方法吗？提示你：聚氯乙烯含有C、H、Cl三种元素而聚乙烯只含有C、H两种元素。实验：点燃聚乙烯及聚氯乙烯实验样品实验样品 实实 验验 现现 象象 解释与结论解释与结论 聚乙烯 聚氯乙烯 组成元素为组成元素为C、H，生，生成物为成物为CO2、H2O，故聚乙烯无毒，可用故聚乙烯无毒，可用于包装食品。于包装食品。 组成元素为组成元素为C、H、Cl，生成物除了生成物除了CO2、H2O外，外，还有还有HCl或其他含氯物质。或其他含氯物质

16、。故聚氯乙烯有毒，不宜用故聚氯乙烯有毒，不宜用于包装食品。于包装食品。 边燃烧边熔化，边燃烧边熔化，无刺激性气味，无刺激性气味，无黑烟无黑烟 不易点燃，燃烧不易点燃，燃烧时有刺激性气味，时有刺激性气味，并有大量黑烟并有大量黑烟 （3）塑料的应用带来的负面影响“白色污染” 如何在生活中减少如何在生活中减少“白色污染白色污染”的产生？的产生？怎样减少白色污染？怎样减少白色污染？1、2、回收废旧塑料、回收废旧塑料3、4、制造和使用回收塑料、制造和使用回收塑料回收废旧塑料的好处：回收废旧塑料的好处：1、减少废弃塑料的数量，减少白色污染、减少废弃塑料的数量，减少白色污染2、节约石油资源、节约石油资源利用

17、回收的废塑料使之资源化利用回收的废塑料使之资源化垃圾是放错了位置的资源垃圾是放错了位置的资源1 1、直接作为材料、直接作为材料2、制燃料油、制燃料油3、制燃料气、制燃料气4、用化学方法加工制防水材料、用化学方法加工制防水材料（2）合成橡胶）合成橡胶人们常用的合人们常用的合成橡胶有丁苯成橡胶有丁苯橡胶，顺丁橡橡胶，顺丁橡胶和氯丁橡胶胶和氯丁橡胶等。合成橡胶等。合成橡胶与天然橡胶相与天然橡胶相比，具有高弹比，具有高弹性，绝缘性、性，绝缘性、耐油和耐高温耐油和耐高温等性能，因而等性能，因而广泛应用于工广泛应用于工农业、国防、农业、国防、交通及日常生交通及日常生活中。活中。可耐两千度高温可耐两千度高温

18、的透明橡胶的透明橡胶（3）合成纤维）合成纤维合成纤维的强度合成纤维的强度高、弹性好、耐高、弹性好、耐磨和耐化学腐蚀，磨和耐化学腐蚀，但它的吸水性和但它的吸水性和透气性较差。因透气性较差。因此，合成纤维常此，合成纤维常常与棉纤维或羊常与棉纤维或羊毛纤维混合纺织，毛纤维混合纺织，使衣服穿起来既使衣服穿起来既舒适美观。舒适美观。 活动活动 探究探究天然纤维和人造纤维的区别？天然纤维和人造纤维的区别？几种纤维的性质比较实验 性质性质 纤维纤维种类种类 灼烧情况灼烧情况 受酸影响受酸影响受碱液影响受碱液影响结论与解释结论与解释棉花棉花（天然植物纤（天然植物纤维）维） 迅速燃烧，产迅速燃烧，产生黄色火焰，

19、生黄色火焰，有烧纸的气味，有烧纸的气味，固体剩余物松固体剩余物松脆脆 变脆变脆 稍微膨胀，稍微膨胀，变脆变脆 植物纤维主要植物纤维主要是由纤维素组是由纤维素组成，在酸性或成，在酸性或者碱性溶液中者碱性溶液中容易水解为葡容易水解为葡萄糖萄糖 羊毛线羊毛线（天然动物纤（天然动物纤维）维） 燃烧，并产生燃烧，并产生烧焦羽毛的气烧焦羽毛的气味，固体剩余味，固体剩余物松脆物松脆 几乎无变几乎无变化化 变脆变脆 动物纤维中含动物纤维中含有蛋白质，在有蛋白质，在碱性溶液中容碱性溶液中容易被分解。易被分解。 尼龙线尼龙线（合成纤维）（合成纤维） 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

20、体剩冷却后固体剩余物变硬余物变硬 几乎无变几乎无变化化 几乎无变几乎无变化化 合成纤维耐酸合成纤维耐酸碱溶液的腐蚀碱溶液的腐蚀 复合材料 1定义：是将两种或者两种以上的材料复合定义：是将两种或者两种以上的材料复合成一体而形成的材料，具有更优异的综合性能。成一体而形成的材料，具有更优异的综合性能。 2主要几种复合材料主要几种复合材料（1）钢筋混凝土：钢筋（金属材料）和混凝土）钢筋混凝土：钢筋（金属材料）和混凝土（无机非金属材料）的复合材料；（无机非金属材料）的复合材料；（2）机动车轮胎：合金钢（金属材料）和合成）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；橡胶（合成材料）的复

21、合材料；（3）玻璃钢：塑料（合成纤维）和玻璃纤维）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；（无机非金属材料）的复合材料；（4）碳纤维）碳纤维机动车轮胎机动车轮胎玻璃钢玻璃钢9 920082008年北京奥运会的举办理念是年北京奥运会的举办理念是“绿色奥运、科技奥运、绿色奥运、科技奥运、人文奥运人文奥运”。(1)(1)下列符合绿色奥运理念的是下列符合绿色奥运理念的是 。奥运场馆周围采用太阳能路灯照明；在奥运场地使用电动奥运场馆周围采用太阳能路灯照明；在奥运场地使用电动汽车和新型清洁燃料汽车；场馆附近的绿化采用微灌或滴灌汽车和新型清洁燃料汽车；场馆附近的绿化采用微灌或滴灌智能控制技术；将奥运村的生活垃圾全部集中深埋智能控制技术；将奥运村的生活垃圾全部集中深埋(2)(2)北京奥运游泳中心北京奥运游泳中心“水立方水立方”的外墙体采用新型塑料膜材的外墙体采用新型塑料膜材料料ETFEETFE它是乙烯一四氟乙烯的共聚物，化学式为它是乙烯一四氟乙烯的共聚物，化学式为(C(C2 2 H H2 2F F2 2)n