金属间化合物功能材料

概述/金属间化合物功能材料应用化学前沿课程研究经历

2004.04-至今中国科学院长春应用化学研究所（研究员）2000.6-2004.3日本科学技术振兴事业团（科学技术研究员）1992.7-1996.11中国科学院长春应用化学研究所（助理研究员）王立民个人简历学习经历

1996.12-2000.3日本东北大学金属材料研究所工学研究科(博士学位)1989.09-1992.7中国科学院长春应用化学研究所无机化学(硕士学位)1983.09-1987.7齐齐哈尔师范学院化学系（学士学位）其它2004年科学院“百人计划”科学院研究生院兼职教授轻金属&电池材料研究组/已毕业博士生8人：2人获得科学院优秀毕业生

4人国外留学、4人国内就业

2004年4月组建研究员2助理研究员4工程师1实验师1博士后3博士生5硕士生8合计24承担项目：2004－2012年中国科学院‘百人计划’，方向性项目国家自然科学基金面上、群体项目吉林省院－地合作项目科技部“863”项目各地方合作项目

以上总经费：～1500万元承担项目-－研究方向主要研究方向：储氢材料、准晶镍氢电池Li+电池Ce-TM液流电池轻金属多孔复合材料山东淄博成立研发中心轻金属&电池材料研究组——一个中心功能材料研究中式基地技术服务成果转化宽温区大容量镍氢电池产业化生产线在常州建成投产轻金属&电池材料研究组——一个产业化2012年5月18日，由中科院长春应化所主办，江苏省科技厅、中科院南京分院、常州市人民政府、常州市天宁区人民政府支持的“宽温区大容量镍氢电池产业化项目投产剪彩仪式”。课程内容☻第一讲：概述

◎如何学习◎材料——功能材料◎金属间化合物◎新材料展望☻第二讲：准晶材料☻第三讲：化学电源☻第四讲：电池材料如何学习？???1，了解2，思考3，启迪

2011年11月，“在全球21个受调查国家中，中国孩子的计算能力排名第一，想象力排名倒数第一，创造力排名倒数第五。“学校应该全面实施素质教育……强化能力培养，提高学生的学习能力、实践能力和创新能力”。建议改为，“学校在全面实施素质教育时，要注重提高学生的想象能力、动手能力和创造能力”。能发挥想象的作品2010年5月17日，全球规模最大、最具影响力的中学生科学竞赛“2010英特尔国际科学与工程大奖赛”各项大奖结果揭晓。美国队表现优异，囊括所有2项大奖和19个分类最佳奖中的15个，其余4个被韩国、英国和巴西学生分享。大奖赛第一名获得者是年仅15岁的美籍华裔乔紫薇

22名中国学生获得单项、团体共计23个奖项。其中有5个二等奖，其他为三、四等奖和学会奖。（IntelISEF2010）元素周期表什么是材料材料材料

材料是人类社会赖以生存和发展、征服自然和改造自然的物质基础。材料是社会进步的物质基础和先导，是人类社会进步的里程碑。材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的革命，把人类物质文明推向前进。复合材料铁器材料铜器材料石器材料现代社会原始社会材料的发展、作用

金属材料：黑色金属材料（钢铁）、有色黑色金属材料（除钢铁以外的）

陶瓷材料：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷

高分子材料：塑料、橡胶合成纤维

复合材料：金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基复合材料

功能材料：电子材料、光电子材料、超导材料可将材料分为金属、陶瓷、高分子和由金属、陶瓷和高分子分别组合成的各种复合材料材料。材料分类金属材料

3.新材料技术

新材料技术将向材料的结构功能复合化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备和使用过程绿色化发展。突破现代材料设计、评价、表征与先进制备加工技术，在纳米科学研究的基础上发展纳米材料与器件，开发超导材料、智能材料、能源材料等特种功能材料，开发超级结构材料、新一代光电信息材料等新材料。国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006━2020年)材料的结构包括不同晶体结构和非晶体，以及显微镜下的微观结构，哪些主要因素能够影响和改变结构？只有了解了这些才能实现控制结构的目的。材料的性能包括物理性能、化学性能、力学性能。其内部结构包括四个层次：①原子结构；②结合键；③原子的排列方式；④显微组织材料结构关系

按溶质原子位置不同，可分为置换固溶体和间隙固溶体。

固溶体材料

按固溶度不同，可分为有限固溶体和无限固溶体。按溶质原子分布不同，可分为无序固溶体和有序固溶体。

固溶体材料3固溶体的结构（1）晶格畸变。（2）偏聚与有序：取决于同类原子和异类原子间结合力的相对大小。完全无序、偏聚、部分有序、完全有序。固溶体材料4固溶体的性质

(1）点阵常数改变（2）产生固溶强化现象：固溶体的强度和硬度高于纯组元，塑性则较低。概念：固溶强化－由于溶质原子的溶入而引起的强化效应。间隙固溶体的强化效果高于置换固溶体。如产生柯氏气团或有序强化。（3）物理、化学性能改变固溶体材料Howisaintermetalliccompound?

中间相是由金属与金属，或金属与类金属元素之间形成的化合物，也称为金属间化合物。包括：正常价化合物、电子化合物（电子相）、间隙化合物。金属间化合物材料⊙100多年来，研究开发以纯金属基体的各种材料。⊙近20年来，研究开发金属间化合物材料--重要研究方向。⊙目前，已经知道的金属间化合物超过3万种，但得到开发应用的还不到1%。⊙许多新型结构材料和功能材料正等待去发现。

中间相是由金属与金属，或金属与类金属元素之间形成的化合物，也称为金属间化合物。包括：正常价化合物、电子化合物（电子相）、间隙化合物。

金属间化合物材料金属间化合物组成金属间化合物构造金属间化合物

1正常价化合物（1）形成：电负性差起主要作用，符合原子价规则。（2）键型：随电负性差的减小，分别形成离子键、共价键、金属键。（3）组成：AB或AB2。如MnS,Mg2Si.

2电子化合物（电子相）（1）形成：电子浓度起主要作用，不符合原子价规则。（2）键型：金属键（金属－金属）。（3）组成：电子浓度对应晶体结构，可用化学式表示，可形成以化合物为基的固溶体。金属间化合物3间隙化合物（1）形成：尺寸因素起主要作用。（2）结构简单间隙化合物（间隙相）：金属原子呈现新结构，非金属原子位于其间隙，结构简单。如面心立方VC——RX/RM<0.59.复杂间隙化合物：主要是铁、钴、铬、锰的化合物，结构复杂。如Fe3C——RX/RM>0.59（3）组成：可用化学式表示，可形成固溶体，复杂间隙化合物的金属元素可被置换。（4）键型：共价键和金属键。金属间化合物4拓扑密堆相（1）形成：由大小金属原子的适当配合而形成的高密排结构。其空间利用率和配位数都很高，结构复杂。（2）组成：如AB2。5金属化合物的特性（1）力学性能：高硬度、高强度、低塑性。（2）物化性能：具有电学、磁学、声学性质等，可用于半导体材料、形状记忆材料、储氢材料等。6非化学计量比化合物2h1).具有强磁性的金属间化合物如稀土元素（Ce，La，Sm，Pr，Y等）和Co的化合物；

2).具有奇特吸释氢本领的金属间化合物（贮氢材料）如LaNi5，FeTi，RE2Mg17和RE2Ni2Mg15；

3).具有超导性质的金属间化合物如Nb3Ge，Nb3Al，Nb3Sn，V3Si，NbN等；

4).具有特殊电学性质的金属间化合物如InTe-PbSe，GaAs-ZnSe等在半导体材料用；

5).具有耐热特性的金属间化合物如Ni3Al，TiAl，Fe3Al，MoSi2，NbBe12，ZrBe12；

6).耐蚀的金属间化合物如某些金属的MC，MB、MN和MO；

7).具有形状记忆效应、超弹性和消震性的金属间化合物如TiNi，CuZn，CuSi，MnCu，Cu3Al；8).具有特殊构造和功能的金属间化合物如准晶AlRETM，MgRETM；近似结晶TiTMAM等9）此外……金属间化合物材料举例材料科学领域50年间十大进展评出科学网

发布时间：2007-12-1917:47:8（MaterialsToday）杂志评选出材料科学领域在过去50年间的十大进展。1.TheInternationalTechnologyRoadmapforSemiconductors

《国际半导体技术蓝图》2.Scanningprobemicroscopes

扫描式探针显微镜3.Giantmagnetoresistiveeffect

巨磁电阻效应4.Semiconductorlasersandlight-emittingdiodes

半导体激光器和发光二极管5.NationalNanotechnologyInitiative

美国国家纳米技术计划6.Carbonfiberreinforcedplastics

碳纤维强化塑料7.MaterialsforLiionbatteries

锂离子电池材料8.Carbonnanotubes

碳球、纳米管+石墨烯9.Softlithography

软刻蚀10.Metamaterials

超材料新能源我国风电新增装机6000万千瓦以上，建成太阳能电站1000万千瓦以上，核电运行装机达到4000万千瓦，预计共需要稀土永磁材料4万吨、高性能玻璃纤维50万吨、高性能树脂材料90万吨，多晶硅8万吨、低铁绒面压延玻璃6000万平方米，需要核电用钢7万吨/年，核级锆材1200吨/年、锆及锆合金铸锭2000吨/年节能和新能源汽车2015年，新能源汽车累计产销量将超过50万辆，需要能量型动力电池模块150亿瓦时/年、功率型30亿瓦时/年、电池隔膜1亿平方米/年、六氟磷酸锂电解质盐1000吨/年、正极材料1万吨/年、碳基负极材料4000吨/年；乘用车需求超过1200万辆，需要铝合金板材约17万吨/年、镁合金10万吨/年。高端装备制造"十二五"期间，航空航天、轨道交通、海洋工程等高端装备制造业，预计需要各类轴承钢180万吨/年、油船耐腐蚀合金钢100万吨/年、轨道交通大规格铝合金型材4万吨/年、高精度可转位硬质合金切削工具材料5000吨。到2020年，大型客机等航空航天产业发展需要高性能铝材10万吨/年，碳纤维及其复合材料应用比重将大幅增加。新一代信息技术预计到2015年，需要8英寸硅单晶抛光片约800万片/年、12英寸硅单晶抛光片480万片/年，平板显示玻璃基板约1亿平方米/年，TFT混合液晶材料400吨/年。节能环保"十二五"期间，荧光灯年产量将超过30亿只，荧光粉约1万吨/年；新型墙体材料需求将超过230亿平方米/年，保温材料产值将达1200亿元/年;火电烟气脱硝催化剂及载体需求将达到40亿元/年，耐高温、耐腐蚀袋式除尘滤材和水处理膜材料等市场需求将大幅增长。

战略性新兴产业对部分新材料的需求预测

未来材料是指那些新近发展或正在发展的具有优异性能或特殊性