材料化学第六章

材料化学第六章1第1页，课件共31页，创作于2023年2月绪论新型功能材料：具有电、磁、光、声、热、力学、生物、化学等特殊性质的材料。领域：信息、能源、生物、环保、空间等高技术领域以及农业、化工建材等领域。主要内容：形状记忆合金，液晶材料，超导材料2第2页，课件共31页，创作于2023年2月一、形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy)1、形状记忆合金合金的形状被改变后，一旦加热到一定的跃变温度时，又可魔术般地恢复原状。

“记忆”的原因：外界温度的提高3第3页，课件共31页，创作于2023年2月2、发展1932年，瑞典人在金镉合金中首次观察到“记忆”效应；1951年，美国也发现金镉合金通过简单加热恢复原形。1963年，美国研制钛镍（1：1）合金进一步证实记忆效应。1971年，发现铁基记忆合金。3、类型金镉系、镍钛系、铜系和铁系合金4第4页，课件共31页，创作于2023年2月4、应用工程：最早用于制作管接头和紧固件。航天：镍钛系合金→制造人造卫星天线（卷入卫星体内，当卫星进入轨道后，借助于太阳热能或其他热源能在太空展开）医学：血栓过滤器，脊柱矫形棒、牙齿矫形唇弓丝、人工关节、人造心脏等。汽车外壳：用形状记忆合金制作的汽车被撞瘪一块时，浇上一桶热水就可以恢复原有的形状。安全报警装置等5第5页，课件共31页，创作于2023年2月工程方面：最早用于制作管接头和紧固件6第6页，课件共31页，创作于2023年2月航天：卫星天线（卷入卫星体内，进入轨道后，借

助于太阳热能或其他热源在太空展开）7第7页，课件共31页，创作于2023年2月8第8页，课件共31页，创作于2023年2月9第9页，课件共31页，创作于2023年2月10第10页，课件共31页，创作于2023年2月5机理—弹性马氏体相变形状记忆效应：利用合金的马氏体相变与其逆转变的特性在高温下将处理成一定形状的合金急冷下来，再在低温下经塑性变形成另一种形状，然后加热到一定温度，此时合金产生马氏体相变，并逐渐恢复到低温变形前的原始状态。通常形状记忆合金的这种马氏体相变为可逆的热弹性马氏体相变，即随温度下降马氏体长大，温度升高马氏体缩小，马氏体的长大、缩小随温度而弹性变化。

11第11页，课件共31页，创作于2023年2月12第12页，课件共31页，创作于2023年2月6、记忆效应类型：一次记忆:加热回复原形后，再改变温度，物体不再改变形状。可逆记忆:不但能记忆高温形状，而且也能记忆低温的形状。全方位记忆:除可逆记忆外，当温度比较低时，物体的形状向与高温形状相反的方向变化。加热比冷却时回复力大很多。13第13页，课件共31页，创作于2023年2月14第14页，课件共31页，创作于2023年2月新型功能材料形状记忆合金类型—金镉系、镍钛系；机理—弹性马氏体相变；液晶结构—固、液之间，有序（液态流动特性+晶体的光学特性）超导材料15第15页，课件共31页，创作于2023年2月二、液晶材料1液晶：处于固态和液态之间具有一定有序性的有机物质。（液态流动特性+晶体的光学特性）2转变过程：有机晶体-（T1)→混浊液体-(T2)→透明液体

液晶（各向异性）16第16页，课件共31页，创作于2023年2月17第17页，课件共31页，创作于2023年2月3分类18第18页，课件共31页，创作于2023年2月19第19页，课件共31页，创作于2023年2月20第20页，课件共31页，创作于2023年2月

4发展1888年，奥地利植物学家，观察安息香酸胆固醇的融解行为，发现加热至145度时呈白浊状液体,至179度才形成均相性液体1890年,德国物理学家,偏光显微镜发现，白浊液体具有异方性

结晶所特有的双折射率，故命名为液晶.50年代，迅速发展。70年代：我国开始研究。90年代：中科院长春物理所、电子部南京五十五所、清华大学21第21页，课件共31页，创作于2023年2月3液晶的性质与应用

显示器：电光效应、热效应、光化学效应。洗涤剂：乳化效应22第22页，课件共31页，创作于2023年2月23第23页，课件共31页，创作于2023年2月24第24页，课件共31页，创作于2023年2月三、超导材料25第25页，课件共31页，创作于2023年2月2研究进展1911年，荷兰低温物理学（家昂尼斯）发现：水银4.2k电阻消失→超导；进一步研究：除水银，26种金属具有超导，但10k以下；继续研究：合金，需液氦（-269℃）制冷→低温超导；应用—加速器，聚变装置，核磁共振等问题—温度Tc低，成本高1986年前，Tc=23.2k（仍是1973年结果）；1986年,瑞士，美国，日本宣布：Ba-La-Cu-O体系Tc=30k；1987.2，中国科学院宣布：Y-Ba-Cu-O体系Tc=93k

液氮（-195℃）制冷→高温超导26第26页，课件共31页，创作于2023年2月27第27页，课件共31页，创作于2023年2月3、应用前景

1）超导电机：超导线圈→铜线圈，能耗减小80%（美国军事）2）超导输电：无损耗输送→成本降低15%（美国海岸电力网）3）能源开发：可控热核聚变发电4）磁力悬浮列车：内燃机车速200公里/小时；1979年，日本研制液氮冷却的超导列车517200公里/小时。原理：超导磁体装在列车上，地面轨道上铺设铝环。发生相对运动时铝环产生感应电流，强大的磁排斥把列车托起10cm