上科学第2章 材料的发展

材料的发展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铁器时代铁斧铁梨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树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料碳纤维复合材料纳米陶瓷记忆合金、铝合金、金属玻璃导电塑料做成的塑料电池人工器官、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，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5、先进复合材料工业“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SO2污染。提高原料的利用率不能任意排放“绿色工艺”。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

CuCuSO4方案一：△Cu＋2H2SO4（浓）＝CuSO4＋SO2↑＋2H2O

△方案二：2Cu＋O2＝2CuO

CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O方案三：Cu＋2AgNO3＝2Ag＋Cu（NO3）2

Cu（NO3）2＋2NaOH＝Cu（OH）2↓＋2NaNO3

Cu（OH）2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2OCuH2SO4CuSO4CuCuOO2CuSO4H2SO4CuAgNO3Cu（NO3）2Cu（OH）2NaOHCuS