材料合成与制备技术序言研

材料合成与制备

四川大学材料科学与工程学院周大利85410272）2015年9月现代社会四大支柱能源、信息和材料（1998）生物工程，信息技术,能源技术和新材料第一篇

材料合成与制备概论

材料的分类

用途：结构材料（受力，承载，高温腐蚀）

功能材料（半导体，超导体，以及光、电、声、磁、应力转换，生物材料等）物理结构：晶体材料、非晶态材料和纳米材料几何形态：三维材料、二维材料、一维材料和零维材料

发展：传统材料（钢铁，铜，铝，水泥，塑料，陶瓷，...） 新材料（金属间化合物，高温超导材料，非晶态合金，纳米材料,...）按属性分最基本结构单元－原子间的主要化学键可分为三类：(1)以金属健结合的金属材料;(2)以离子键和共价键为主要键合的无机非金属材料;(3)以共价健为主要键合的高分子材料;(4)将上述三种材料进行复合，以界面特征为主的复合材料。钢铁、陶瓷、塑料和玻璃钢分别为这四种材料的典型代表。

一、材料合成、制备与加工的基本内涵1.材料合成

合成一词主要是指把各种原子、分子结合起来制成材料所采用的各种化学方法和物理方法，一般不含工程方面的问题。2.材料制备

制备一词不仅包含了合成的基本内涵，而且包含了把比原子、分子更高一级聚集状态结合起来制成材料所采用的化学方法和物理方法。因此，材料的制备需要探索和解决两个方面的问题：

一是新的制备方法以及新的制备方法中的科学问题；

二是各种制备方法中遇到的工程技术问题。材料的制备是材料科学与工程的核心，是发现新的化学现象和物理现象的主要源泉，也是新材料技术开发和现有材料技术改进中的关键性因素。3.材料加工材料的加工是指对原子、分子以及更高一级聚集状态进行控制而获得所需要的性能和形状尺寸(以性能为主)所采用的方法(以物理方法为主)，它是获得实用材料质量和效率的关键技术，如金属的精炼、钢板的轧制、气相沉积、凝固技术等。它不同于单纯对机械产品形状尺寸进行控制的机械加工、电解加工等，这些加工并不改变材料的内在本质。

材料的制备和加工的定义虽存在一定的差异，但在材料科学与工程中的界线正变得越来越模糊，正在逐步变成一个连续的统一体。首先是由于在选择材料的各种制备方法时必须考虑随后为形成实用材料而进行的加工。如采用粉末冶金的方法制造发动机涡轮盘，总是希望原始粉末尽可能细小以便于压实和避免较大尺寸的夹杂，当然粉末细小造成原始表面增大而易于导致表面氧化严重。

其次，现代材料的发展常常把制备和加工连成一体了，如聚合物的反应注射成型以及燃烧合成精密铸造技术便是很好的例子，材料的制备和加工是同时进行的。二、新材料什么是新材料?★将要发展或正在发展的材料★有优异性能的或特殊功能的材料★在不久的将来可能达到实用化阶段的材料★新材料与常规材料无明显的界限

一部分是从现有材料的基础上发展出来的

一部分是根据科学中新发现而研制成功的

新材料的特点

1、知识密集，技术密集、资金密集的新兴产业2、新材料的发展与新技术密切相关3、多种学科互相渗透的结果

例如纳米材料科学与技术是近20多年来发展起来的一门新兴学科，它涉及电子、材料、光学、物理、化学、生物、化工等许多领域，是一门交叉性很强的综合学科。

新材料特点：品种多、式样多，更新换代快，性能要求越来越功能化、极限化、复合化、精细化。新型无机材料与传统的硅酸盐材料

主要区别

★材料组成已远超出硅酸盐的范围：包括：氧化物、复合氧化物、硅化合物、碳化物、氮化物、硫化物、单质★用途上由原来主要利用材料所固有的静态物理状态发展到各种物理效应、微观现象的功能、以及能在极端条件下使用

★

制备方法有重大革新★

制品形态上有很大变化块状和粉状为主－－－－单晶化、薄膜化、纤维化和复合化。新材料主要发展趋势★结构材料的复合化由单相、高纯材料向多相复合方向发展,以取得比原来各单一材料性能优异或具备新性能的新材料。★信息茫材料健的多束功能陵集成牵化从具鹅有一花种单淡一功端能，盲如：援电、漆磁、间声、卡光、利热、丙弹、川化学付、生哪物等石功能鄙，以毁及单傻一偶陈合功饰能，仔如：累压电餐、压突磁、购热电翁、电玩光、炊声光勺、磁矮光等跪功能握的材跳料向界同时承具备挪多种做功能阻相互著转换持以及跑能感索知环俩境的气变化张并能应通过指反馈朗系统亦作出扬有益倾的反电应的怎新材羊料压磁服效应+磁阻其效应=压阻悦效应★低舍维材目料迅蹲速发唯展人们菠把零袍维、虏一维茅、二纽奉维材张料称陡为低乎维材唉料。零维愤材料御指的爽是超市细粒育子，抹或纳标米级接(1治一1竞00nm原)晶体量或非谣晶体铜；一维凝材料固指的战是晶流须、滚纤维震；二维勤材料稼指的娘是薄税膜材副料。微束观(M约ic芒ro划-)介自观(Me耳so-)宏雪观(M哥ac晒ro赛-)10-910-810-710-610-510-410-310-210-1100m10-1010-1110-12101纳测米(Na附no-)1m10-2010-1510-1010-5101510510101025

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