材料合成与制备：第0章 绪论

1、Synthesis and Preparation of Materials材料合成与制备2学习方式（探讨） 课程以课堂讲授为主，同时可通过查阅文献及课堂讨论等形式，借以促进学生了解并学习材料合成的基本方法以及理论，同时掌握一些新的材料合成技术。课程考察与成绩评定 总评积分公式为 1006040，即 总评考试成绩 平时成绩 1、考试成绩 常规闭卷或开卷，满分100，占60。 2、平时成绩 到课和听讲（课堂回答问题）情况10分、 作业完成情况10分和文献阅读讨论情况20分，满分40分课程主要内容 溶胶凝胶法 水热与溶剂热合成 电解合成 化学气相沉积 定向凝固技术 低温固相合成 热压烧结 自蔓延合

2、成技术 1234绪 论材料合成与制备材料合成与制备研究进展材料合成与制备基础材料合成与制备中的表征与分析6 辞海定义可以总结为： 经过人类劳动而取得的劳动对象 经过二次加工的原料原料 材料7材料的发展历程 第一代 天然材料 在原始社会生产技术水平低下，人类使用的材料只能是自然界的动物、植物和矿物，主要的工具是棍棒，用石料加工的磨制石器。 8 第二代 烧炼和冶炼材料 烧炼材料是烧结材料和冶炼材料的总称。人类用天然的矿土烧结砖瓦和陶瓷，后期制出了玻璃和水泥，这些都属于烧结材料；从各种天然的矿石中提炼铜、铁等金属，则属于冶炼材料。93500BC ，从矿石中提炼铜-冶金业的黎明 这张埃及古墓壁画是人类

3、冶金业的最早纪录之一 103000BC，青铜的使用-制造合金 青铜：第一种合金 11 1450BC，铁的发现 人类最早发现和使用的铁是陨铁（含铁量较高的铁、钴、镍等金属的混合物）。在约公元前1500年左右，埃及和美索不达米亚开始有炼铁业：至公元前1000年左右，铁器才基本上从日常用具中排挤了铜器而占统治地位、中国商代铜钺上就镶铸有铁刃，表明中国在公元前1000多年就熟悉了铁的锻造性能。化学符号Fe来自铁的拉丁文名ferrum。12 1856AD，英国发明家贝塞麦（Henry Bessemer， 18131898）发明了钢铁冶炼的专利贝塞麦转炉炼钢法，在铸造炉中熔化铁时使用鼓风设备，利用空气即可

4、除去铁水中的碳，炼出熟铁或低碳钢。贝塞麦法的诞生使钢铁制品性能大大改观而成本也降低不少，这在冶金发展史上具有划时代的意义，标志着早期工业革命“铁时代”向“钢时代”的演变。贝塞麦曾任英国钢铁学会主席，1879年当选为英国皇家学会会员 13继次之后，炼铁的需要促使了鼓风机与熔炉的发明 廉价的冶铁业 14 1886年，电化学方法冶炼铝，使铝成为一种常用金属。 15第三代材料: 合成材料 20世纪初期出现了化工合成产品，其中合成塑料、合成橡胶和合成纤维已广泛地是用于生产和生活中。 1907年第一个小型酚醛树脂厂建立。 1927年第一个热塑性聚氯乙烯塑料的生产商品化。 1930年建立了聚合物概念，聚合物

5、工业迅猛发展。 1950-1970年新型塑料和合成纤维的深入研究。 1970-1980年工程塑料、聚合物合金、功能聚合物材料工业化。 1990年分子设计、高性能、高功能聚合物的合成。161939年是 尼龙商业发展迅速发展高分子材料发展的关键时期 17 第四代新型功能材料 通过”设计”获得不同性能和不同结构的新型功能材料，而且材料的获得更加依赖于新型制备技术的实现。18生命科学材料 1832年以来美国牙科协会一直使用专用的汞合金，它通常有下列材料组成： 50% Hg 汞 20% （最少） Ag 银 15% （最多） Cu 铜 15% （最多） Sn 锡最近有一些病人抱怨口腔中发生电化学反应会导致

6、金属合金的分解。19 解决方案之一就是开发填补龋齿的新材料。口腔中特殊的物理及化学环境对置入其中的材料是一个严峻的考验。具体来讲，它需要满足下列要求：耐口腔中的酸；低热导率（这对你吃冷饮有好处）；经得住数年的咀嚼力；耐骤冷骤热；当然还要口感舒适。 纳米功能材料碳纳米材料功能材料不同形貌的磷酸铁粉体材料不同形貌的磷酸铁粉体材料功能材料功能材料核壳结构的复合材料功能材料功能材料功能材料形状记忆合金在军事和航天工业方面的应用月面天线 在工程方面的应用形状记忆合金管接口Advantages形状记忆合金作紧固件、连接件的优势： 夹紧力大，接触密封可靠，避免了由于焊 接而产生的冶金缺陷； 适于不易焊接的接

7、头； 金属与塑料等不同材料可以通过这种连接 件连成一体； 安装时不需要熟练的技术。 在医疗方面的应用记忆型NiTi牙弓丝脊柱矫形棒、人工关节、人造心脏、美体内衣等。Examples形状记忆合金套管连接的铝合金假肢形状记忆合金制成的血栓过滤器材料合成：指促使原子或分子（微观尺度）构成材料的化学和物理过程;材料制备：指研究如何控制原子与分子使之构成有用的材料，这一点与材料合成的概念相同。但是材料制备还包括在更为宏观尺度上成更大规模控制材料的结构，使之具备所需的性能和使用效能，即包括材料的加工、处理、装备、配合和制造。材料合成与制备材料合成与制备常见的制备工艺：如热压烧结、定向凝固等； 材料新合成方

8、法：如溶胶一凝胶合成，水热/溶剂热合成，电解合成，固相合成、高压合成等；材料合成材料制备相辅相成许多工艺既包含合成也包括制备: 如铸造、自蔓延、熔铸、喷涂及放电等离子烧等 材料合成与制备在材料研究领域中占有重要的地位，是材料及材料科学发展的基础学科；“材料合成与制备”科学综合了材料科学、物理、化学、力学和机械等各学科的研究内容，但其本身又自成体系。材料合成与制备工艺的发展与材料发展相互促进并相互制约，学科的系统性和规律性促进新材料的制备和材料应用，而新材料的需求又对进一步要求新的合成新与制备方法的提出和改进；绿色化 低成本化 低维化 功能化复合化 高性能化21世纪材料制备技术设计模拟、预测性能

9、、控制形态结构复合材料各种形态的功能材料纳米材料纳米线、管、薄膜减少资源浪费环保减少环境污染材料合成与制备基 础热力学基础简介 应用化学热力学原理指导无机材料合成是材料成功制备的基础。焓、熵、吉布斯自由能、化学势，等等 化学动力学是研究参加反应各物质的浓度、反应温度、压力及催化剂等因素对化学反应速率的影响，是反映反应机理的一门学科。通过动力学研究能很好地解决一个rGm(T)小于零的反应在怎样的条件下才能实现反应，其某些具有普遍意义的影响因素将有助于材料合成与制备的研究。动力学基础简介 材料合成与制备基础热力学基础动力学基础反应自发过程系统的熵及熵判据化学反应速率浓度对反应速率影响温度对反应速率影响溶剂等对反应速率影响系统的吉布斯函数.*