专题二化学与材料

专题二化学与材料第一页，共五十四页，2022年，8月28日我家的厨房材料？自来水管：镀锌管水槽、水龙头：不锈钢灶台、橱窗：玻璃墙壁：瓷砖抽油烟机外壳：塑料橱门外层：涂料、漆厨房桌台面：人造大理石金属材料无机非金属材料合成材料复合材料第二页，共五十四页，2022年，8月28日原始人居住的山洞

材料的应用和发展与人类社会文明的进步紧密相联！原始社会第三页，共五十四页，2022年，8月28日奴隶社会用木材等材料造的房屋用茅草等材料造的房屋第四页，共五十四页，2022年，8月28日封建社会用砖瓦等材料造的房屋第五页，共五十四页，2022年，8月28日现代社会第六页，共五十四页，2022年，8月28日

材料---------人类文明的基石让我们详细了解这些材料吧！！第七页，共五十四页，2022年，8月28日金属材料无机非金属材料复合材料高分子材料单晶材料多晶质材料非晶态材料准晶态材料高强度材料耐高温材料超硬材料导电材料压电材料热电材料铁电材料光电材料物理性质化学状态物理效应状态

材料的种类绝缘材料磁性材料透光材料半导体材料电光材料声光材料磁光材料激光材料第八页，共五十四页，2022年，8月28日建筑材料结构材料研磨材料耐火材料耐酸材料

单组分材料复合材料

用途组成材料的种类电工材料电子材料光学材料感光材料包装材料

第九页，共五十四页，2022年，8月28日金属无机非金属高分子材料四大材料复合材料化学状态第十页，共五十四页，2022年，8月28日纯金属合金金属间化合物金属材料是金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。一、新型金属材料特种金属材料第十一页，共五十四页，2022年，8月28日1.超耐热合金在高温下有优良的抗腐蚀性在高于700℃的高温下工作的金属通称超耐热合金，又称高温合金。出现于20世纪30年代，其发展和使用温度的提高与航空航天技术发展紧密相关。在高温下有较高的强度和韧性第十二页，共五十四页，2022年，8月28日2.超低温合金超低温技术-能够获得接近于绝对零度低温的技术。

在低温下具备一定的热稳定性能

防止低温脆性

-添加金属镍

-采用面心立方结构的金属

超低温对于材料的特殊要求第十三页，共五十四页，2022年，8月28日泰坦尼克为何如此“脆弱”？现代研究表明，1912年泰坦尼克号豪华轮船在北大西洋与冰山相撞后迅速沉没，就是由于那时所用的钢材中硫、磷含量高，在冰冷的海水中与冰山碰撞发生脆性断裂所致。如果当时就有了超低温材料，泰坦尼克定不会如此轻易就沉没。第十四页，共五十四页，2022年，8月28日3.超塑性合金--被驯服了的金属“超塑性现象”的发现1920年，德国人罗森汉在Zn－Al－Cu三元共晶合金的研究中，发现这种合金经冷轧后具有暂时的高塑性。

凡金属在适当的温度下变得像软糖一样柔软，而且其应变速度为每秒１０毫米时产生３００％以上的延伸率，均属超塑性现象。

第十五页，共五十四页，2022年，8月28日高变形能力的应用

固相结合能力的利用

减振能力的利用

适合于像热塑性塑料板的真空成型或气压成型那样的加工方式。晶粒的超细化，在轧制黏合多层材料、包覆材料、复合材料等方面得到应用，也在以箔材或粉粒形式的粘合材料方面开发了一些新用途。与其他材料复合制成不同形状、不同尺寸的部件，用于需要减振的地方，也可以作为消音材料和部件使用。超塑性合金的应用第十六页，共五十四页，2022年，8月28日4.形状记忆合金

――“永不忘本”的功能材料

“形状记忆合金”的由来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。鼻祖是金镉合金。第十七页，共五十四页，2022年，8月28日性能

弯曲量大，塑性高在记忆温度以上恢复以前形状第十八页，共五十四页，2022年，8月28日能引起记忆合金形状改变的条件是温度!“形状记忆”合金第十九页，共五十四页，2022年，8月28日（1）航空航天工业

低温下形状记忆合金的应用用钛-镍形状记忆合金制成的人造卫星天线第二十页，共五十四页，2022年，8月28日（2）医疗领域人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线镍钛记忆合金骨科内固定器第二十一页，共五十四页，2022年，8月28日（3）日常生活中的应用小贴士防烫伤阀眼镜框架化学合成材料第二十二页，共五十四页，2022年，8月28日以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料，包括结构陶瓷、水泥与建筑材料、日用陶瓷、玻璃制品、非金属矿物材料等。

二、无机非金属材料第二十三页，共五十四页，2022年，8月28日耐高温，硬度高，抗腐蚀，耐磨损，以及有介电、压电、铁电、光学、导电性、磁性及其功能转换特性等。大多数材料抗拉强度低，韧性差等。优点缺点第二十四页，共五十四页，2022年，8月28日三、高分子材料天然高分子材料纤维造纸、皮革鞣制、制漆应用等是天然高分子材料早期的化学加工改性得到的。

第二十五页，共五十四页，2022年，8月28日橡胶塑料胶粘剂高分子基复合材料纤维涂料1.高分子材料的概念由相对分子质量较高的化合物构成以高分子化合物为基础的材料，也称为聚合物材料。第二十六页，共五十四页，2022年，8月28日2.传统高分子材料塑料橡胶纤维用途广泛第二十七页，共五十四页，2022年，8月28日1)塑料利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料人类历史上第一种完全由人工合成的塑料是1909年美国化学家贝克兰制造的酚醛树脂，又称为“贝克兰塑料”。酚醛树脂聚丙烯、聚氯乙烯等第二十八页，共五十四页，2022年，8月28日通用塑料工程塑料特种塑料按用途分类热塑性塑料热固性塑料按受热时的表现分类第二十九页，共五十四页，2022年，8月28日与其它材料相比塑料具有的特性质轻，化学性能稳定，耐侵蚀；具光泽，部份透明或半透明；大部份为良好绝缘体；耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；一般成型性、着色性好，加工容易可大量生产，价格便宜；易老化；用途广泛，效用多，部份耐高温。第三十页，共五十四页，2022年，8月28日“橡胶”名称的来源橡胶一词来源于印第安语cau-uchu，意为“流泪的树”。天然橡胶是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得。1770年，英国化学家J.普里斯特利发现橡胶可用来擦去铅笔字迹，当时将这种用途的材料称为rubber，此词一直沿用至今。2)橡胶第三十一页，共五十四页，2022年，8月28日天然橡胶合成橡胶橡胶第三十二页，共五十四页，2022年，8月28日橡胶制品干胶制品

整个生产过程应包括素炼、混炼、成型和硫化等4个步骤。乳胶制品天然胶乳和合成胶乳都可制造胶乳制品。生活中常用的橡胶制品很多，主要有轮胎、胶带、胶管、胶鞋和橡胶工业制品等。橡胶的加工就是由生胶制成干胶制品或由胶乳制得胶乳制品的生产过程。第三十三页，共五十四页，2022年，8月28日3)纤维聚合物经一定的机械加工（牵引、拉伸、定型等）后形成细而柔软的细丝。弹性模量大，受力时形变小，强度高，有很高的结晶能力，相对分子量小。第三十四页，共五十四页，2022年，8月28日纤维矿物纤维天然纤维化学纤维人造纤维合成纤维动物纤维（天然蛋白质纤维）植物纤维（天然纤维素纤维）棉麻毛丝人造丝人造棉涤纶锦纶腈纶维纶丙纶氯纶第三十五页，共五十四页，2022年，8月28日3.新型功能高分子材料

在高分子链上接上带有具有某种功能的官能团使其在物理、化学、生物、医学等方面具有特殊功能的高分子材料。是一类既有传统高分子材料的机械性能，又具有特定功能的高分子材料,分为结构型功能高分子材料和复合型功能高分子材料.第三十六页，共五十四页，2022年，8月28日①结构型功能高分子材料的涵义:是通过〝分子设计〞制得的一类功能高分子材料,即在天然或合成高分子的主链或支链上引入某种功能的官能团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能的高分子。第三十七页，共五十四页，2022年，8月28日以高分子作母体(matrix)在其端基或侧链上导入功能基团。第三十八页，共五十四页，2022年，8月28日婴儿用的尿不湿：对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力.第三十九页，共五十四页，2022年，8月28日以天然纤维素作母体制备功能高分子第四十页，共五十四页，2022年，8月28日②复合型功能高分子材料的涵义:是以普通高分子材料为基体或载体,与特定功能(如导电、导磁)的材料进行复合而制得的一类特殊功能的高分子材料.如宇航员所穿的衣服中用了一百三十多种新型材料.第四十一页，共五十四页，2022年，8月28日高分子分离膜：这是具有特殊______功能的高分子材料制成的薄膜，它的特点是能让某些物质________通过，而把另外一些物质分离掉，应用于物质分离。分离有选择地新型高分子材料—离子膜第四十二页，共五十四页，2022年，8月28日夜光表中的发光元件隐形眼镜:见光发生化学反应.视频器的感光镜头光固化涂料照相机中的感光元件第四十三页，共五十四页，2022年，8月28日1888年，奥地利科学家F·Reinitzer发现了液晶。20世纪70年代初，Helfrich和Schadt利用液晶的电光效应和集成电路相结合，将其制成显示器件，实现了液晶材料的产业化。这种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示（NT-LCD）材料，其产品主要应用在电子表和计算器上。80年代中期，开发成功超扭曲向列相液晶显示（STN-LCD）材料，其产品主要应用在BP机、移动电话和笔记本电脑上。酯类和联苯类液晶化合物是STN-LCD用混晶材料的主要成分，国内各科研机构已开发了近千种，其中已有100种以上应用于混晶配方。第四十四页，共五十四页，2022年，8月28日碳(carbon)材料碳在自然界中存在有三种同素异形体──金刚石、石墨、C60第四十五页，共五十四页，2022年，8月28日1）金刚石金刚石晶莹美丽，光彩夺目硬度最大、熔点最高，达3823K。

金刚石俗称钻石，除用作装饰品外，主要用于制造钻探用的钻头和磨削工具，是重要的现代工业原料，价格十分昂贵。第四十六页，共五十四页，2022年，8月28日金刚石晶体属立方晶系，是典型的原子晶体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，构成正四面体。这是金刚石的面心立方晶胞的结构。由于金刚石晶体中C─C键很强，所有价电子都参与了共价键的形成，晶体中没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点高，而且不导电。室温下，金刚石对所有的化学试剂都显惰性，但在空气中加热到1100K左右时能燃烧成CO2。第四十七页，共五十四页，2022年，8月28日石墨石墨乌黑柔软，是世界上最软的矿石在石墨晶体中，碳原子以sp2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成共价单键，构成六角平面的网状结构，这些网状结构又连成片层结构。层中每个碳原子均剩余一个未参加sp2杂化的p轨道，其中有一个未成对的p电子，同一层中这种碳原子中的m电子形成一个m中心m电子的大∏键(键)。这些离域电子可以在整个儿碳原子平面层中活动，所以石墨具有层向的良好导电导热性质。石墨的层与层之间是以分子间力结合起来的，因此石墨容易沿着与层平行的方向滑动、裂开。石墨质软具有润滑性。第四十八页，共五十四页，2022年，8月28日由于石墨层中有自由的电子存在，石墨的化学性质比金刚石稍显活泼。由于石墨能导电，有具有化学惰性，耐高温，易于成型和机械加工，所以石墨被大量用来制作电极、高温热电偶、坩埚、电刷、润滑剂和铅笔芯。第四十九页，共五十四页，2022年，8月28日石墨烯

-荣获诺贝尔奖

2010年10月5日，英国曼彻斯特大学的两位科学家康斯坦丁·诺沃肖洛夫和安德烈·海姆因在石墨烯方面的研究荣获2010年诺贝尔物理学奖。韩用石墨烯制造出柔性