新型材料的研制課件

1、倍速課時學(xué)練第第2節(jié)節(jié) 新型材料的研制新型材料的研制倍速課時學(xué)練 一一. 金屬材料金屬材料 二二. 無機非金屬材料無機非金屬材料 三三. 合成材料合成材料 四四. 復(fù)合材料復(fù)合材料學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)倍速課時學(xué)練1金屬材料金屬材料(各種純金屬和合金各種純金屬和合金)貯氫合金貯氫合金戰(zhàn)國戰(zhàn)國 青銅器錯金犀牛尊青銅器錯金犀牛尊倍速課時學(xué)練一一. 金屬材料金屬材料 制造下一代晶片的硅合金制造下一代晶片的硅合金美國德拉瓦大學(xué)的科學(xué)家正研究新的硅合金，它美國德拉瓦大學(xué)的科學(xué)家正研究新的硅合金，它是由硅碳化物及鍺組成的合金，可以用作生產(chǎn)更是由硅碳化物及鍺組成的合金，可以用作生產(chǎn)更快、更穩(wěn)定的下一代晶片?？?、更

2、穩(wěn)定的下一代晶片。 德拉瓦大學(xué)的高魯斯教授德拉瓦大學(xué)的高魯斯教授(professor james kolodzey)解釋說，用鍺造的晶片能夠提供比硅晶解釋說，用鍺造的晶片能夠提供比硅晶片更快的速度，硅碳化物可以經(jīng)受華氏六百多度片更快的速度，硅碳化物可以經(jīng)受華氏六百多度的高溫，而硅只能經(jīng)受華氏二百五十多度的溫度，的高溫，而硅只能經(jīng)受華氏二百五十多度的溫度，因此，硅碳化物比硅更適宜在高溫條件下使用，因此，硅碳化物比硅更適宜在高溫條件下使用，此外，這種新的硅碳化物及鍺組成的合金有更好此外，這種新的硅碳化物及鍺組成的合金有更好的導(dǎo)電性。的導(dǎo)電性。 倍速課時學(xué)練鈦車架鈦車架 金屬材料金屬材料從外形上看，

3、鈦很像鋼鐵，但和鋼鐵相比，具有很多優(yōu)異性從外形上看，鈦很像鋼鐵，但和鋼鐵相比，具有很多優(yōu)異性能。因此，鈦可成為一種發(fā)展快、用途廣、收效大的金屬。能。因此，鈦可成為一種發(fā)展快、用途廣、收效大的金屬。目前，有人把鈦叫做目前，有人把鈦叫做“時髦金屬時髦金屬”，也有人根據(jù)鈦在工業(yè)，也有人根據(jù)鈦在工業(yè)上發(fā)揮的重要作用及其在未來發(fā)展趨勢，把鈦稱為第三金上發(fā)揮的重要作用及其在未來發(fā)展趨勢，把鈦稱為第三金屬（第一金屬指鋼鐵，第二金屬指鋁）、未來的鋼鐵。屬（第一金屬指鋼鐵，第二金屬指鋁）、未來的鋼鐵。 倍速課時學(xué)練 在飛機制造工業(yè)上在飛機制造工業(yè)上,鈦的比強度是目前使用鈦的比強度是目前使用材料中最大的，是不銹鋼

4、的材料中最大的，是不銹鋼的3倍，是鋁合金的倍，是鋁合金的1.3倍。倍。 隨著航空工業(yè)的發(fā)展，飛機的飛行速度越來隨著航空工業(yè)的發(fā)展，飛機的飛行速度越來越快。速度越快、飛機跟空氣摩擦產(chǎn)生的飛機越快。速度越快、飛機跟空氣摩擦產(chǎn)生的飛機表面溫度就越高，當(dāng)速度達到表面溫度就越高，當(dāng)速度達到2.2倍音速的時倍音速的時候，鋁合金已經(jīng)不能勝任，而用鋼又太重，只候，鋁合金已經(jīng)不能勝任，而用鋼又太重，只有采用鈦合金，所以有人說，如果沒有鈦合金有采用鈦合金，所以有人說，如果沒有鈦合金作為制造材料，就不能發(fā)展作為制造材料，就不能發(fā)展2.5倍音速以上的倍音速以上的超音速飛機。超音速飛機。 在宇宙航行上，使用了鈦以后，可

5、以大大減在宇宙航行上，使用了鈦以后，可以大大減輕飛行器的重量。從經(jīng)濟效果來看，由于結(jié)構(gòu)輕飛行器的重量。從經(jīng)濟效果來看，由于結(jié)構(gòu)重量的減輕，能夠大量節(jié)省燃料，同時可以大重量的減輕，能夠大量節(jié)省燃料，同時可以大大降低火箭和導(dǎo)彈的建造和發(fā)射費用。大降低火箭和導(dǎo)彈的建造和發(fā)射費用。倍速課時學(xué)練鈦的耐腐蝕能力非常強，特別是對海水的抗腐鈦的耐腐蝕能力非常強，特別是對海水的抗腐蝕能力，可以與白金相媲美。曾經(jīng)有人把金屬蝕能力，可以與白金相媲美。曾經(jīng)有人把金屬鈦放在海水中浸泡了四年半，取出來以后觀察，鈦放在海水中浸泡了四年半，取出來以后觀察，幾乎沒有被腐蝕，所以，鈦是制造艦艇的良好幾乎沒有被腐蝕，所以，鈦是制造

6、艦艇的良好材料。在合金鋼中加入少量的鈦，可以大大改材料。在合金鋼中加入少量的鈦，可以大大改善鋼的性能，提高鋼的強度、韌性和耐腐蝕性善鋼的性能，提高鋼的強度、韌性和耐腐蝕性能。能。 經(jīng)過長期實驗證明：鈦在人體內(nèi)沒有毒性，經(jīng)過長期實驗證明：鈦在人體內(nèi)沒有毒性，和人體的分泌物不起作用，對任何殺菌方法都和人體的分泌物不起作用，對任何殺菌方法都適應(yīng)，且沒有磁性，所以，國內(nèi)外都已經(jīng)用鈦適應(yīng)，且沒有磁性，所以，國內(nèi)外都已經(jīng)用鈦作矯形外科材料和醫(yī)療器械。作矯形外科材料和醫(yī)療器械。倍速課時學(xué)練二二. 無機非金屬材料無機非金屬材料 水泥水泥 玻璃玻璃 陶瓷陶瓷 氮化硅的陶瓷制品氮化硅的陶瓷制品倍速課時學(xué)練倍速課時

7、學(xué)練法國制造出導(dǎo)電性能極強的金剛石半導(dǎo)體法國制造出導(dǎo)電性能極強的金剛石半導(dǎo)體法國國家科研中心固體物理和結(jié)晶實驗室的科學(xué)家，法國國家科研中心固體物理和結(jié)晶實驗室的科學(xué)家，最近研制出一種比普通金剛石半導(dǎo)體導(dǎo)電性能高出近最近研制出一種比普通金剛石半導(dǎo)體導(dǎo)電性能高出近1萬倍的新型金剛石半導(dǎo)體，為電子元器件的開發(fā)提萬倍的新型金剛石半導(dǎo)體，為電子元器件的開發(fā)提供了新材料。供了新材料。金剛石由碳原子構(gòu)成，一般不導(dǎo)電，純凈的金剛石其金剛石由碳原子構(gòu)成，一般不導(dǎo)電，純凈的金剛石其實是良好的絕緣體。但是，如果在金剛石中摻入少量實是良好的絕緣體。但是，如果在金剛石中摻入少量的硼或者氮，它就會變成半導(dǎo)體。由于金剛石半

8、導(dǎo)體的硼或者氮，它就會變成半導(dǎo)體。由于金剛石半導(dǎo)體體積小、耐高溫，因此它在電子或光電子元器件制造體積小、耐高溫，因此它在電子或光電子元器件制造方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。用金剛石半導(dǎo)體膜制作的芯片能在幾百攝氏度的高溫用金剛石半導(dǎo)體膜制作的芯片能在幾百攝氏度的高溫下正常工作，而硅芯片的工作溫度不能超過下正常工作，而硅芯片的工作溫度不能超過150攝氏攝氏度。此外，金剛石電子元器件的體積可以更小，它能度。此外，金剛石電子元器件的體積可以更小，它能夠在硅電子產(chǎn)品無法應(yīng)用的場合發(fā)揮不可替代的作用。夠在硅電子產(chǎn)品無法應(yīng)用的場合發(fā)揮不可替代的作用。倍速課時學(xué)練三三.合成材料合成材料(都是

9、有機物高分子都是有機物高分子)合成橡膠合成橡膠倍速課時學(xué)練合合 成成 纖纖 維維倍速課時學(xué)練優(yōu)點優(yōu)點:強度強度大大,耐耐磨磨.耐耐化學(xué)化學(xué)腐蝕腐蝕,了解合成纖維與天然纖維了解合成纖維與天然纖維,蛋蛋白質(zhì)的區(qū)別白質(zhì)的區(qū)別.倍速課時學(xué)練 塑料塑料倍速課時學(xué)練倍速課時學(xué)練活動與探究活動與探究常見的塑料常見的塑料 聚乙烯和聚氯乙烯的區(qū)別聚乙烯和聚氯乙烯的區(qū)別聚乙烯聚乙烯 易燃燒，上端黃色，下端藍色，熔融易燃燒，上端黃色，下端藍色，熔融 滴落，有燒蠟燭的氣味，離火后繼續(xù)燃燒滴落，有燒蠟燭的氣味，離火后繼續(xù)燃燒聚氯乙烯聚氯乙烯 不易燃燒，黃色、邊緣帶綠色，冒白不易燃燒，黃色、邊緣帶綠色，冒白 煙，煙， 軟

10、化，能拉絲，有軟化，能拉絲，有hcl的刺激性氣味，離火即熄滅。的刺激性氣味，離火即熄滅。倍速課時學(xué)練白色污染白色污染目前，廢棄塑料的治理渠道，國內(nèi)外多年普目前，廢棄塑料的治理渠道，國內(nèi)外多年普遍采取填埋和焚燒方式。但研究表明，廢棄遍采取填埋和焚燒方式。但研究表明，廢棄塑料在填埋后塑料在填埋后200多年才能分解完畢，且分多年才能分解完畢，且分解過程中會溶出有毒物質(zhì)，易產(chǎn)生對土質(zhì)的解過程中會溶出有毒物質(zhì)，易產(chǎn)生對土質(zhì)的破壞；焚燒方式會使有害氣體釋放到空氣中，破壞；焚燒方式會使有害氣體釋放到空氣中，影響大氣環(huán)境及周邊環(huán)境。影響大氣環(huán)境及周邊環(huán)境。倍速課時學(xué)練 在全世界，每年都要拋棄幾百萬噸廢舊塑料，

11、在全世界，每年都要拋棄幾百萬噸廢舊塑料，大部分直接丟入海洋。沒有拋入海洋的塑料垃圾，大部分直接丟入海洋。沒有拋入海洋的塑料垃圾，便在陸地上形成了白色污染。便在陸地上形成了白色污染。 許多人認(rèn)為塑料垃圾最終是會分解的，但是，許多人認(rèn)為塑料垃圾最終是會分解的，但是，這種分解可能需要這種分解可能需要50年之久，這是人們所始料不年之久，這是人們所始料不及的。在這漫長的及的。在這漫長的50年里，許多垃圾聚積在海洋年里，許多垃圾聚積在海洋和陸地上，特別是塑料垃圾浮于海面上，被海生和陸地上，特別是塑料垃圾浮于海面上，被海生動物誤認(rèn)為海蜇等食物，于是造成了生態(tài)失衡。動物誤認(rèn)為海蜇等食物，于是造成了生態(tài)失衡。每

12、年丟入海洋里的大量塑料漁具會將海洋動物卷每年丟入海洋里的大量塑料漁具會將海洋動物卷纏在里面，這又是一種危害。纏在里面，這又是一種危害。 白色污染白色污染倍速課時學(xué)練 為了減輕塑料垃圾的危害，人們首先想到要為了減輕塑料垃圾的危害，人們首先想到要回歸自然，紙便是最早使用的包裝材料?？墒?，回歸自然，紙便是最早使用的包裝材料?？墒牵旒埿枰拇罅磕静?，使原本不夠的森林被采造紙需要消耗大量木材，使原本不夠的森林被采伐，減少地球植被。另外，最令人頭痛的是，現(xiàn)伐，減少地球植被。另外，最令人頭痛的是，現(xiàn)代造紙工業(yè)乃是污染大戶，它給江河湖泊造成的代造紙工業(yè)乃是污染大戶，它給江河湖泊造成的污染一點也不亞于塑料垃

13、圾，因此，現(xiàn)今的有識污染一點也不亞于塑料垃圾，因此，現(xiàn)今的有識之士都認(rèn)為不應(yīng)該大力提倡紙包裝和紙餐具。之士都認(rèn)為不應(yīng)該大力提倡紙包裝和紙餐具。 有些化學(xué)家把注意力集中在用淀粉制造包裝材有些化學(xué)家把注意力集中在用淀粉制造包裝材料和餐具，淀粉的優(yōu)點在于：它是無毒的；料和餐具，淀粉的優(yōu)點在于：它是無毒的；制造淀粉的原料來自農(nóng)業(yè)，來源豐富，價格低廉；制造淀粉的原料來自農(nóng)業(yè)，來源豐富，價格低廉；淀粉是一種很容易降解的化合物，能通過下圖淀粉是一種很容易降解的化合物，能通過下圖所示過程降解，最終的產(chǎn)物是無毒、無害、安全所示過程降解，最終的產(chǎn)物是無毒、無害、安全性極高的葡萄糖。性極高的葡萄糖。 倍速課時學(xué)練變

14、變“白色污染白色污染”為車用燃油為車用燃油城市周圍堆積如山的塑料垃圾和交通沿線滿地飄飛的塑城市周圍堆積如山的塑料垃圾和交通沿線滿地飄飛的塑料食品袋完全可以被回收冶煉為汽油、柴油，北京夢藍固體料食品袋完全可以被回收冶煉為汽油、柴油，北京夢藍固體廢棄物再生利用公司成功解決了廢棄塑料油化技術(shù)中焦化、廢棄物再生利用公司成功解決了廢棄塑料油化技術(shù)中焦化、排渣、溫控等關(guān)鍵問題，開發(fā)出自已的工藝系統(tǒng)和成套設(shè)備。排渣、溫控等關(guān)鍵問題，開發(fā)出自已的工藝系統(tǒng)和成套設(shè)備。國家石油產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心認(rèn)定其符合國家對車用燃油國家石油產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心認(rèn)定其符合國家對車用燃油的標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)專家建議盡快組織

15、推廣應(yīng)用，的標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)專家建議盡快組織推廣應(yīng)用，以緩解以緩解“白色污染白色污染”給人類帶來的環(huán)境危機。給人類帶來的環(huán)境危機。北京市夢藍固體廢棄物再生利用技術(shù)有限公司認(rèn)為把廢北京市夢藍固體廢棄物再生利用技術(shù)有限公司認(rèn)為把廢棄塑料經(jīng)催化裂解制為燃料，是物質(zhì)重新循環(huán)同時也能避免棄塑料經(jīng)催化裂解制為燃料，是物質(zhì)重新循環(huán)同時也能避免二次污染的重要途徑，代表著廢棄塑料的處理方向。實踐證二次污染的重要途徑，代表著廢棄塑料的處理方向。實踐證明，采用該項技術(shù)設(shè)備在連續(xù)生產(chǎn)的情況下，日處理廢棄塑明，采用該項技術(shù)設(shè)備在連續(xù)生產(chǎn)的情況下，日處理廢棄塑料能力強、汽柴油轉(zhuǎn)化率高，符合車用燃油的標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境排料

16、能力強、汽柴油轉(zhuǎn)化率高，符合車用燃油的標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。放標(biāo)準(zhǔn)。倍速課時學(xué)練 “本征導(dǎo)電聚合物本征導(dǎo)電聚合物”是以共軛雙鍵為主鏈?zhǔn)且怨曹楇p鍵為主鏈的聚合物，例如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺等的聚合物，例如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺等 利用利用”本征導(dǎo)電聚合物本征導(dǎo)電聚合物”處于中性狀態(tài)和處于中性狀態(tài)和摻雜充電狀態(tài)時的顏色可逆轉(zhuǎn)換這一特性，摻雜充電狀態(tài)時的顏色可逆轉(zhuǎn)換這一特性，可制成透明度可調(diào)的智能窗。夏季時，智能可制成透明度可調(diào)的智能窗。夏季時，智能窗調(diào)成深色，吸收部分日光，可保持室內(nèi)涼窗調(diào)成深色，吸收部分日光，可保持室內(nèi)涼爽。冬季白天將智能窗調(diào)成透明，讓可見光爽。冬季白天將智能窗調(diào)成透明，讓可見光和

17、紅外線輻射進入室內(nèi)，作為取暖的熱源。和紅外線輻射進入室內(nèi)，作為取暖的熱源。冬季夜間又將智能窗調(diào)成深色，不讓室內(nèi)熱冬季夜間又將智能窗調(diào)成深色，不讓室內(nèi)熱量通過紅外線輻射逸散到室外，智能窗起到量通過紅外線輻射逸散到室外，智能窗起到了保暖作用。了保暖作用。科學(xué)前沿科學(xué)前沿倍速課時學(xué)練四四. 復(fù)合材料復(fù)合材料倍速課時學(xué)練四四. 復(fù)合材料復(fù)合材料 在新型材料發(fā)展中，人們已經(jīng)制出了泡沫鋁合金，它的在新型材料發(fā)展中，人們已經(jīng)制出了泡沫鋁合金，它的密度只有密度只有0.160.5 g/cm3，比木材還輕，可以浮在水面比木材還輕，可以浮在水面上，并且有很大的剛性、吸音性、抗沖擊性。鋁基纖維上，并且有很大的剛性、吸

18、音性、抗沖擊性。鋁基纖維增強復(fù)合材料強度比一般鋁合金的強度提高了增強復(fù)合材料強度比一般鋁合金的強度提高了10100倍。倍。以氧化鋁為金屬基的復(fù)合氧化鋁纖維具有質(zhì)輕、強度高、以氧化鋁為金屬基的復(fù)合氧化鋁纖維具有質(zhì)輕、強度高、耐溫、導(dǎo)熱、剛性，沿纖維方向熱膨脹少等優(yōu)良性能。耐溫、導(dǎo)熱、剛性，沿纖維方向熱膨脹少等優(yōu)良性能。bal和和cal復(fù)合材料已用于制造航天飛機的結(jié)構(gòu)框架，復(fù)合材料已用于制造航天飛機的結(jié)構(gòu)框架，經(jīng)受了宇航過程中的嚴(yán)峻考驗。經(jīng)受了宇航過程中的嚴(yán)峻考驗。倍速課時學(xué)練 人工合成的智能型復(fù)合材料稱為機敏材料人工合成的智能型復(fù)合材料稱為機敏材料. 根據(jù)響應(yīng)方式不同，機敏材料可以分為主動控制根

19、據(jù)響應(yīng)方式不同，機敏材料可以分為主動控制式和被式和被 動控制式兩種。動控制式兩種。 主動控制式機敏材料具有先進和復(fù)雜的功能，可主動控制式機敏材料具有先進和復(fù)雜的功能，可自動檢測材料的動力和靜力，在允許范圍內(nèi)比較測自動檢測材料的動力和靜力，在允許范圍內(nèi)比較測定結(jié)果，經(jīng)過篩選確定適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，控制不希望出定結(jié)果，經(jīng)過篩選確定適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，控制不希望出現(xiàn)的動態(tài)特性?，F(xiàn)的動態(tài)特性。 被動控制式機敏材料只能傳輸傳感器所感受到的被動控制式機敏材料只能傳輸傳感器所感受到的信息（如位移、應(yīng)變、溫度、壓力、加速度等），信息（如位移、應(yīng)變、溫度、壓力、加速度等），這種機敏材料的結(jié)構(gòu)簡單，屬于低級智能材料。這種機敏材料

20、的結(jié)構(gòu)簡單，屬于低級智能材料。 美國兩家航空公司研制美國兩家航空公司研制“智能飛機蒙皮智能飛機蒙皮”，把微，把微傳感器、微處理器、微型天線、發(fā)射器、接收器等傳感器、微處理器、微型天線、發(fā)射器、接收器等植入用含導(dǎo)電的復(fù)合材料制造的飛機蒙皮中，實現(xiàn)植入用含導(dǎo)電的復(fù)合材料制造的飛機蒙皮中，實現(xiàn)電子設(shè)備和飛機機體一體化。電子設(shè)備和飛機機體一體化?？茖W(xué)前沿科學(xué)前沿倍速課時學(xué)練1、下列有關(guān)高分子化合物性質(zhì)的描述不正確的是（、下列有關(guān)高分子化合物性質(zhì)的描述不正確的是（ ） a、一般具有良好的絕緣性一般具有良好的絕緣性 b、均不溶于水，易溶于有機溶劑均不溶于水，易溶于有機溶劑 c、均不耐熱，受熱后易熔化改變原

21、來形狀均不耐熱，受熱后易熔化改變原來形狀 d、一般比同質(zhì)量金屬強度大一般比同質(zhì)量金屬強度大2、綜合治理、綜合治理“白色污染白色污染”的各種措施中，最有前景的是（的各種措施中，最有前景的是（ ） a、填埋或向海中傾倒處理填埋或向海中傾倒處理 b、熱分解或熔融再生處理熱分解或熔融再生處理 c、積極尋找紙等纖維類制品替代塑料積極尋找紙等纖維類制品替代塑料 d、開發(fā)研制降解塑料開發(fā)研制降解塑料3、下列材料中。屬于無機非金屬材料的是（、下列材料中。屬于無機非金屬材料的是（ ） a、鋼筋混凝土鋼筋混凝土 b、塑料塑料 c、陶瓷陶瓷 d、鋼鐵鋼鐵化學(xué)與材料化學(xué)與材料 課堂練習(xí)課堂練習(xí)ddc倍速課時學(xué)練4、下列纖維中，屬于化學(xué)纖維的是（、下列纖維中，屬于化學(xué)纖維的是（ ） a、滌綸滌綸 b、羊毛羊毛 c、蠶絲蠶絲 d、棉花棉花5、為了增強某些制品的彈性，往往需要進行硫化處理，橡膠制品硫化、為了增強某些制品的彈性，往往需要進行硫化處理，橡膠制品硫化程度越高，強度越大，彈性越差。請分