材料化學(xué)導(dǎo)論市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、材料化學(xué)導(dǎo)論聯(lián)絡(luò)電話 E-mail：西北大學(xué)本科化學(xué)專業(yè)指定選修課張逢星主講第1頁(yè)納米熱！超導(dǎo)熱！新材料熱！化學(xué)學(xué)生學(xué)點(diǎn)材料知識(shí)有好處！本科程從材料組成、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用關(guān)聯(lián)角度介紹材料，化學(xué)味濃！結(jié)構(gòu)味濃！本課程在專業(yè)指定選修課程設(shè)置，課時(shí)40，學(xué)分2。指定選修必修！好好聽完每一節(jié)課，課后做做習(xí)題，隨即點(diǎn)名，3次不到取消考試資格。課程結(jié)束考試采取筆試方式，占8070。開場(chǎng)白第2頁(yè)教材下載：我電腦網(wǎng)上鄰居化學(xué)系服務(wù)器化學(xué)課件：材料化學(xué)導(dǎo)論講義，word文檔材料化學(xué)導(dǎo)論教案，ppt課件第3頁(yè)第1章 材料化學(xué)緒論第4頁(yè)什么叫材料？國(guó)外2部大型辭書對(duì)材料定義： 1 材料定義

2、、分類和作用Longman Dictionary： anything from which something is or may be made。 Oxford Advanced LearnerEnglish-Chinese Dictionary：that of which something is can be made or which something is done。牛津高級(jí)英漢學(xué)習(xí)詞典說(shuō)：用來(lái)制作某種物件或完成某種事情東西稱作材料Langman詞典說(shuō)：能夠或能夠用來(lái)制作某種物件東西稱作材料第5頁(yè)國(guó)內(nèi)大型辭書辭海：人們把自然界經(jīng)過(guò)開采而取得勞動(dòng)對(duì)象稱為原料。自然界自然存在而未經(jīng)過(guò)人

3、類任何勞動(dòng)輸入就不能稱為原料。比如，開采出來(lái)礦物是冶金原料，種植出來(lái)小麥?zhǔn)侵圃烀娣墼希瑔尾删蚬I(yè)中就沒有原料。在加工工業(yè)中，普通把來(lái)自采掘工業(yè)和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)對(duì)象稱為原料，把經(jīng)過(guò)工業(yè)加工原料（如鋼鐵、水泥）稱為材料。材料和原料合成為原材料。 辭海定義能夠總結(jié)為：經(jīng)過(guò)人類勞動(dòng)而取得勞動(dòng)對(duì)象稱為原料，經(jīng)過(guò)二次加工原料稱為材料。第6頁(yè)上述定義欠缺及使用不便共性 3個(gè)定義都指出了：材料是用來(lái)制作某種物件或完成事情。差異 兩種英文定義均未能指出材料使用過(guò)程中本質(zhì)方面改變。 辭海定義即使說(shuō)明了原料和材料之間聯(lián)絡(luò)和區(qū)分，但也沒有指出材料在使用中本質(zhì)改變。 使用這些定義在實(shí)際中帶來(lái)不便： 化工品燒堿(NaOH)？

4、 按定義應(yīng)是材料，但類似不勝枚舉化工產(chǎn)品都是原料。 來(lái)自采掘工業(yè)沙石、木材等等？ 按定義似乎應(yīng)是原料，習(xí)慣上將其歸入建筑材料。 思索？食鹽在加工中失去了其原質(zhì)。 燒堿在應(yīng)用于其它化工加工過(guò)程時(shí)，也要失去原質(zhì)。所以，食鹽和燒堿普通都看作是化工原料。原料在加工中普通均失去了原質(zhì)。 第7頁(yè)怎樣定義材料？借助兩個(gè)英語(yǔ)詞組來(lái)說(shuō)明材料含義：“ made of ” 指組成或制成物品后，其物質(zhì)原質(zhì)沒有發(fā)生改變； “ made from ” 指組成或制成物品后，其物質(zhì)原質(zhì)已經(jīng)發(fā)生改變，即失去了原質(zhì)。定義材料：經(jīng)過(guò)人類勞動(dòng)取得、在深入加工過(guò)程中依然保持原質(zhì)勞動(dòng)對(duì)象稱為材料。 第8頁(yè)1.2材料分類按照材料化學(xué)屬性能

5、夠分為4類：無(wú)機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料黑金屬，有色金屬，合金，鋼鐵，輕質(zhì)合金金屬材料單晶形態(tài)，多晶形態(tài)。燒結(jié)成型，制陶工藝。新型陶瓷材料（New Ceramics）或精細(xì)陶瓷（Fine Ceramics）。以脂肪族或芳香族C-C共價(jià)鍵為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大分子組成。普通又分為塑料、橡膠和纖維。復(fù)合材料金屬、無(wú)機(jī)非金屬和有機(jī)高分子材料有機(jī)結(jié)合，分子態(tài)材料，雜化材料第9頁(yè) 結(jié)構(gòu)材料（Structural material）：以力學(xué)性能，如受力形變、脆性斷裂和強(qiáng)度等作為應(yīng)用性能，如制造工具、機(jī)器、車輛用鋼鐵材料，建筑房屋、橋梁和鐵路用混凝土材料。這些材料都含有抵抗外力作用而保持自己形狀、結(jié)構(gòu)不變優(yōu)良力學(xué)性能

6、。 功效材料（Functional material）：此概念1965年由美國(guó)貝爾研究所J.A.Morton博士提出，現(xiàn)已被各國(guó)材料界重視和接收。其定義是：含有優(yōu)良電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)功效及相互轉(zhuǎn)化性能，被用于非結(jié)構(gòu)目標(biāo)高技術(shù)材料。 對(duì)于功效材料，在我國(guó)材料界，也有一個(gè)普遍使用名詞，就是新技術(shù)材料。功效材料大都是新材料，又都是應(yīng)用在新科技領(lǐng)域，所以冠以新技術(shù)材料頭銜，也是當(dāng)之無(wú)愧和眾望所歸。按材料性能分類第10頁(yè)材料功效及其示例熱學(xué)性能熱容、熱傳導(dǎo)、熱穩(wěn)定；光學(xué)性能與光作用、吸光、發(fā)光和透光性；電學(xué)性能導(dǎo)電、介電和壓電性等；磁學(xué)性能永磁、硬磁、軟磁等；化學(xué)性能反應(yīng)性

7、、催化等；生物功效人造器官、骨骼和牙齒等。舉例：彈性材料應(yīng)用力學(xué)性能用于非結(jié)構(gòu)目標(biāo)屬于功效材料；結(jié)構(gòu)陶瓷應(yīng)用力學(xué)性能用于結(jié)構(gòu)目標(biāo) 屬于結(jié)構(gòu)材料；普通玻璃應(yīng)用光學(xué)性能用于結(jié)構(gòu)目標(biāo) 屬于結(jié)構(gòu)材料；耐 火 磚應(yīng)用熱學(xué)性能用于結(jié)構(gòu)目標(biāo) 屬于結(jié)構(gòu)材料。第11頁(yè)固體材料宏觀和微觀形態(tài)固體材料普通說(shuō)存在單相材料，所謂相就是組成和結(jié)構(gòu)完全均勻部分，相與相之間存在相界。相能夠分為化合物（包含單質(zhì)）相，屬于單組分；對(duì)于多組分單相材料，固熔體是最基本相。所以，單相單組分材料也不完全等同于化學(xué)上化合物！多相材料 非金屬陶瓷材料由不一樣相組成。有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料，增韌高分子材料等。第12頁(yè)無(wú)機(jī)非金屬材料陶瓷材料 多相材

8、料氮化硅軸承壓電陶瓷氧化鋁陶瓷礦物瑪瑙飾品第13頁(yè)納米材料，由數(shù)百個(gè)乃至上千個(gè)原子組成最少在一維方向尺度在020nm。所以它屬于微觀和宏觀之間介觀范圍，含有不一樣于宏觀材料很多特殊性質(zhì)！ 納米技術(shù)采取“自下而上”（bottom up）思緒，以超分子化學(xué)（組裝技術(shù)）和分子電子學(xué)（功效分子）為基礎(chǔ)正在發(fā)展分子器件，而我國(guó)科學(xué)家研究走在國(guó)際前端。第14頁(yè)分子馬達(dá)Molecular motor分子導(dǎo)線Molecular wires分子開關(guān)Molecular switches分子整流器Molecular rectifirs分子晶體管Molecular transistors分子二極管Molecular

9、diodes分子存放器Molecular memorizer分子電路Molecular circuit納米計(jì)算機(jī)納米機(jī)器納米線體系 碳納米管體系 有機(jī)分子體系第15頁(yè)雜化材料 與復(fù)合材料存在多相組成不一樣，有機(jī)-無(wú)機(jī)組分間是在原子分子水平上復(fù)合，結(jié)合方式自然是強(qiáng)化學(xué)鍵和弱化學(xué)鍵，已組成了功效雜化材料領(lǐng)域。從80年代開始，日本理部化學(xué)研究所山田瑛、雀部博之等人，應(yīng)用化學(xué)中“雜化”（hydrid）概念而提出。指兩種以上不一樣種類有機(jī)、無(wú)機(jī)、金屬材料在原子、分子水平上雜化，從而產(chǎn)生含有新型原子、分子集合結(jié)構(gòu)物質(zhì)。這種材料含有許多新性能和用途。 無(wú)機(jī)材料高分子絡(luò)合物高分子材料金屬材料0維：超微粒子二維

10、：超薄膜化三維：疊層化多維、多孔化一維：朝取向化 各向異性結(jié)構(gòu)機(jī)制：離子界面消失，完全結(jié)晶化高分子復(fù)體雜化高分子組成第16頁(yè)超微?；?D）超薄膜化（2D）多孔化（多D）疊層化（3D）超取向化各向異性 （1D）無(wú)機(jī)材料 高分子材料 金屬材料雜化高分子復(fù)合體高分子 絡(luò)合物場(chǎng)調(diào)制元件存貯元件新分子組成太陽(yáng)能電池開關(guān)元件光電元件光集成電路導(dǎo)電材料磁體液晶非線性光學(xué)元件熱敏材料高分子催化劑全息攝影存貯器有機(jī)電池 電極材料 分離膜第17頁(yè)金屬材料非金屬材料高分子材料復(fù)合材料金屬結(jié)構(gòu)材料金屬功能材料新型陶瓷材料特種玻璃塑料橡膠纖維涂料粘合劑工程高分子功效高分子液晶材料纖維爭(zhēng)強(qiáng)材料聚合物基復(fù)合材料金屬基復(fù)合

11、材料無(wú)機(jī)基復(fù)合材料分子雜化材料超耐熱合金非晶合金輕質(zhì)合金導(dǎo)電金屬形狀記憶合金貯氫合金超導(dǎo)合金電氣陶瓷工程陶瓷超硬陶瓷敏感元件陶瓷快離子導(dǎo)體納米陶瓷磁性陶瓷優(yōu)異機(jī)械性能 特種玻璃導(dǎo)電性能玻璃光學(xué)性能玻璃耐輻射性能玻璃集成電路材料磁統(tǒng)計(jì)材料人工單晶材料（3）混合分類法 先以屬性分類，再依功效劃分第18頁(yè)復(fù)合材料鐵器材料銅器材料石器材料現(xiàn)代社會(huì) 原始社會(huì)1.3.材料在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中作用 材料是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展、征服自然和改造自然物質(zhì)基礎(chǔ)。所以，材料是社會(huì)進(jìn)步物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是人類社會(huì)進(jìn)步里程碑?？v觀人們利用材料歷史，能夠清楚地看到，每一個(gè)主要新材料發(fā)展和應(yīng)用，都把人類支配自然能力提升到一個(gè)新水

12、平。材料科學(xué)技術(shù)每一次重大突破都會(huì)引發(fā)生產(chǎn)技術(shù)革命，大大加速社會(huì)發(fā)展進(jìn)程，給社會(huì)生產(chǎn)和人們生活帶來(lái)巨大改變，把人類物質(zhì)文明推向前進(jìn)。第19頁(yè) 以石頭制造工具。能夠劃分為舊石器時(shí)代（公元前23百萬(wàn)年至約1萬(wàn)年），從原始部落到母系社會(huì)；中石器時(shí)代（公元前約1萬(wàn)年至78千年）；新石器時(shí)代（公元前78千年至6千年）。這期間，我們祖先以石器為主要工具，在尋找石器過(guò)程中認(rèn)識(shí)了礦石，創(chuàng)造了火，制造了第1種人造材料陶，并在燒陶過(guò)程中發(fā)展了冶銅術(shù)，開創(chuàng)了冶金技術(shù)。 材料使用程度是人類社會(huì)發(fā)展里程碑 石器時(shí)代第20頁(yè)人類制造和使用第3種人造材料鑄鐵，嗣后是鋼鐵工業(yè)迅猛發(fā)展,成為18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命主要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。

13、人類社會(huì)發(fā)展到20世紀(jì)中葉以來(lái)，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，日新月異，作為創(chuàng)造之母和產(chǎn)業(yè)糧食新材料研制更是異?；钴S，出現(xiàn)了稱之為聚合物時(shí)代、半導(dǎo)體時(shí)代、先進(jìn)陶瓷時(shí)代和復(fù)合材料時(shí)代等種種提法。在當(dāng)前新技術(shù)革命包括整個(gè)國(guó)際社會(huì)浪潮沖擊下，人類進(jìn)入了一個(gè)材料革命新時(shí)代。銅器時(shí)代人類大量制造和使用第2種人造材料“紅銅”和“青銅”。 “紅銅”時(shí)代約在公元前45前年，即原始社會(huì)到奴隸社會(huì)早期；“青銅”時(shí)代約在我國(guó)商周時(shí)代和私有制建立前夜。鐵器時(shí)代第21頁(yè) 第一代為天然材料 在原始社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)水平低下，人類使用材料只能是自然界動(dòng)物、植物和礦物，主要工具是棍棒，用石料加工磨制石器； 第二代為燒煉材料 燒煉材料是燒結(jié)材料

14、和冶煉材料總稱。人類用天然礦土燒結(jié)磚瓦和陶瓷，制出了玻璃和水泥，這些都屬于燒結(jié)材料；從各種天然礦石中提煉銅、鐵等金屬，則屬于冶煉材料； 材料發(fā)展過(guò)程第22頁(yè) 第三代材料為合成材料 在20世紀(jì)早期出現(xiàn)了化工合成產(chǎn)品，其中合成塑料、合成橡膠和合成纖維已廣泛地是用于生產(chǎn)和生活中。從19第一個(gè)小型酚醛樹脂廠建立，到1927年第一個(gè)熱塑性聚氯乙烯塑料生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)商品化，1930年建立了聚合物概念后，聚合物工業(yè)迅猛發(fā)展起來(lái)，這一領(lǐng)域進(jìn)展經(jīng)歷了新型塑料和合成纖維深入研究（1950-1970年）、工程塑料、聚合物合金、功效聚合物材料工業(yè)化（1970-1980年）、分子設(shè)計(jì)、高性能、高功效聚合物合成（1990年）等

15、幾個(gè)發(fā)展進(jìn)程；第23頁(yè) 第四代為可設(shè)計(jì)材料 該技術(shù)發(fā)展并不滿足于現(xiàn)有材料，近代出現(xiàn)了依據(jù)實(shí)際需要去設(shè)計(jì)特殊性能材料，金屬陶瓷、鋁塑薄膜等復(fù)合材料屬于這一類。 第五代為智能材料 智能材料是近三四十年來(lái)研制一類新型功效材料，它們隨時(shí)間、環(huán)境改變改變自己性能或形狀，好像含有智能。比如形狀記憶合金就屬于這一類。 新一代未來(lái)材料 從尺度上由宏觀進(jìn)入到微觀、介觀單分子、納米材料，從功效上由普通理化功效進(jìn)入到智能化，從材料屬性由合成化合物進(jìn)入到天然和合成生物物質(zhì)。第24頁(yè) 新材料每次使用都引發(fā)人類社會(huì)巨大變革和生產(chǎn)力革命。18世紀(jì)以來(lái)世界范圍內(nèi)生產(chǎn)力變革和技術(shù)革命都以新材料使用為龍頭： 第一次技術(shù)革命產(chǎn)業(yè)革

16、命 始于18世紀(jì)英國(guó)產(chǎn)業(yè)革命，使得以手工技術(shù)為基礎(chǔ)資本主義工場(chǎng)手工業(yè)過(guò)渡到采取機(jī)器大生產(chǎn)資本主義工廠制度。這場(chǎng)工業(yè)革命物質(zhì)基礎(chǔ)是鋼鐵材料，而伴隨新技術(shù)則是蒸汽機(jī)創(chuàng)造；材料與新技術(shù)革命第25頁(yè) 第二次技術(shù)革命電氣革命 1879年愛迪生創(chuàng)造了電燈，把電力革命曙光帶給了人類，一系列電氣材料相繼誕生與廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大生產(chǎn)力變革； 第三次技術(shù)革命電子革命 20世紀(jì)中葉，新導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料和半導(dǎo)體材料創(chuàng)造和應(yīng)用，使大規(guī)模集成塊問(wèn)世，帶來(lái)了計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用，以及原子能利用，大大發(fā)展了生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)； 第四次技術(shù)革命 有些人說(shuō)當(dāng)前正處于第四次技術(shù)革命前夜。這次技術(shù)革命以信息技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)和生物

17、工程技術(shù)為基礎(chǔ)。亦有些人把材料、能源和信息科學(xué)看作是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)三大支柱，而材料科學(xué)技術(shù)稱為三大科學(xué)技術(shù)支柱之首。第26頁(yè)美國(guó)商業(yè)部對(duì)12項(xiàng)新型技術(shù)預(yù)測(cè)項(xiàng)目產(chǎn)值/億美元所占百分比/分類先進(jìn)材料超導(dǎo)材料15005042.11.4新興材料先進(jìn)半導(dǎo)體器件數(shù)字圖象技術(shù)高密度數(shù)字存放器高功效計(jì)算機(jī)光電子750401505004021.11.14.214.01.1新型電子與信息技術(shù)人工智能柔性集成加工傳感技術(shù)50200501.45.61.4新型生產(chǎn)系統(tǒng)生物技術(shù)醫(yī)療與診療裝置150804.22.3新型生命科學(xué)技術(shù)累計(jì)3560100先進(jìn)材料包含特種陶瓷，陶瓷基和金屬基復(fù)合材料，金屬間化合物與輕合金，先進(jìn)塑料，

18、表面改性材料，金剛石薄膜，膜材料及生物材料等。第27頁(yè) 材料，包含結(jié)構(gòu)材料和功效材料，絕大多數(shù)屬于固體狀態(tài)，因而材料科學(xué)也就是固體科學(xué)。它是研究材料成份、結(jié)構(gòu)、加工成性和性能及其轉(zhuǎn)化之間相互關(guān)系一門科學(xué)。材料推出過(guò)程以下： 送至 送至 送至材料制備 品質(zhì)判定 性能測(cè)試 應(yīng)用 為工藝控制提供數(shù)據(jù) 為品質(zhì)判定提供數(shù)據(jù) 提供性能要求2 材料科學(xué)與材料化學(xué)材料科學(xué)與材料化學(xué)第28頁(yè) 材料科學(xué)門類 固體物理學(xué)：研究組成材料固體原子、離子及電子運(yùn)動(dòng)和相互作用普通共性規(guī)律，提出各種模型和理論，以說(shuō)明固體結(jié)構(gòu)和性能之間關(guān)系； 固體化學(xué)：研究固體材料中詳細(xì)各類固體物質(zhì)合成方法、結(jié)構(gòu)和表征、性質(zhì)測(cè)定和應(yīng)用及其相互

19、關(guān)聯(lián)； 材料工程學(xué)：處理怎樣將固體物質(zhì)制成能夠使用結(jié)構(gòu)材料和器件，使之含有指定形態(tài)(如纖維、薄膜、陶瓷體、集成塊等)和要求各種結(jié)構(gòu)和性能，如含有特定熱、力、光、電、聲、磁、化(學(xué))和生(物)功效。第29頁(yè) 固體化學(xué)或材料化學(xué)是新材料誕生搖籃，是材料科學(xué)中中間鏈節(jié)?；瘜W(xué)是自然科學(xué)中唯一一門創(chuàng)造新物質(zhì)科學(xué)。在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)之中，化學(xué)家以結(jié)構(gòu)功效關(guān)系研究為根本，設(shè)計(jì)、合成了許多含有各種功效分子和物質(zhì)。伴隨化學(xué)發(fā)展，較為完備合成化學(xué)理論和方法、準(zhǔn)確定性和定量分析，尤其是各類結(jié)構(gòu)分析儀器發(fā)展和應(yīng)用，使得材料化學(xué)科學(xué)發(fā)展到一個(gè)新水平，對(duì)新材料研制和推出起到主要作用。 第30頁(yè)用化學(xué)理論和方法研究功效分子以及

20、由功效分子構(gòu)筑材料結(jié)構(gòu)和功效關(guān)系，使人們能夠設(shè)計(jì)新型材料。合成化學(xué)提供各種化學(xué)合成反應(yīng)和方法使人們能夠取得含有所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)材料。在20世紀(jì)后期有兩個(gè)動(dòng)向：一是含有特定功效先進(jìn)材料變得越來(lái)越主要；一是高級(jí)材料對(duì)于特殊物理性質(zhì)和材料高級(jí)結(jié)構(gòu)依賴性增加。材料化學(xué)中基本內(nèi)容第31頁(yè) 分子結(jié)構(gòu)分子聚集體高級(jí)結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)理化性能功效之間關(guān)系 掌握這些關(guān)系便能夠降低盲目性，增加命中率。還需要建立測(cè)定高級(jí)結(jié)構(gòu)方法，研究理化性能和功效與高級(jí)結(jié)構(gòu)關(guān)系。 合成功效分子與構(gòu)筑高級(jí)結(jié)構(gòu)理論與方法研究 怎樣構(gòu)筑有序高級(jí)結(jié)構(gòu)是一個(gè)新合成化學(xué)問(wèn)題?；蚴窃诤铣山Y(jié)構(gòu)單元時(shí)候怎樣時(shí)期能夠自組裝成為所需高級(jí)結(jié)構(gòu)；或是在取得功效分子之后

21、，再組裝為材料。材料科學(xué)發(fā)展化學(xué)基本問(wèn)題第32頁(yè)本課程講授特點(diǎn)一直把握材料組成（結(jié)構(gòu)）-性能-制備-應(yīng)用四面體關(guān)聯(lián)。材料結(jié)構(gòu)性能應(yīng)用制備結(jié)構(gòu)從理想晶體結(jié)構(gòu)出發(fā)，突出材料缺點(diǎn)化學(xué)。材料性能側(cè)重電性能、光性能和磁性能，重視性能與結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)。了解分子材料、雜化材料和納米材料發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況。第33頁(yè)材料化學(xué)研究最新進(jìn)展結(jié)果展模擬光合作用產(chǎn)生石油替換能源美國(guó)麻省理工大學(xué)科學(xué)家日前在試驗(yàn)室內(nèi)再現(xiàn)了光合作用過(guò)程，在整個(gè)過(guò)程中光合作用將水分解成氫和氧，并產(chǎn)生了可供燃燒氫氣和氧氣。該試驗(yàn)意義在于光合作用產(chǎn)生能量能夠被人類利用，這種技術(shù)將引發(fā)一場(chǎng)太陽(yáng)能使用革命，并賠償煤炭，石油等不可再生資源損耗。這兩名科學(xué)家名叫諾塞

22、拉（Daniel Nocera）和卡南（Matthew Kanan），他們找到了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)惠方法將水分解成氫氣和氧氣，這種方法原理和光合作用差不多，只是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化了可燃燒氫氣和氧氣。 第34頁(yè)材料化學(xué)研究最新進(jìn)展結(jié)果展研發(fā)出具超級(jí)伸展性可導(dǎo)電物質(zhì) 日本研究人員Tsuyoshi Sekitani及其同事設(shè)計(jì)出了一個(gè)含有超級(jí)伸展性橡膠樣物質(zhì)，一個(gè)碳納米管-彈性體復(fù)合材料，它還有極佳導(dǎo)電性質(zhì)，所以它可用來(lái)制造能夠安裝在任何地方電子裝置，包含在彎曲表面或是可移動(dòng)部位，如機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)處。第35頁(yè)材料化學(xué)研究最新進(jìn)展結(jié)果展類似碳納米管風(fēng)車納米馬達(dá) 左上圖中a為納米馬達(dá)，b為納米風(fēng)車，紅色內(nèi)部碳納米管基

23、于電子風(fēng)旋轉(zhuǎn)。納米馬達(dá)與金電極接觸，飾演電子存放器作用，與此同時(shí)納米風(fēng)車一端與汞電極接觸。 英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)理論物理學(xué)家史蒂芬貝利等設(shè)計(jì)出一款納米馬達(dá)，以一個(gè)新奇機(jī)制電子風(fēng)來(lái)運(yùn)行。這個(gè)以電子風(fēng)為動(dòng)力納米馬達(dá)將有廣泛用途。比如，經(jīng)過(guò)使用一個(gè)電壓脈沖使內(nèi)管以某一特定角度旋轉(zhuǎn)，就能把該納米馬達(dá)看成一個(gè)開關(guān)或納米尺度磁性內(nèi)存器件中記憶元件來(lái)使用；或者讓碳納米管與一個(gè)原子或分子存放器連接，該納米馬達(dá)就能成為一個(gè)納米流體泵。 第36頁(yè)材料化學(xué)研究最新進(jìn)展結(jié)果展一個(gè)新型儲(chǔ)氫材料C60+Ca 中科院物理所博士生楊身園等人，利用第一性原理計(jì)算研究了輕堿土金屬覆蓋富勒烯儲(chǔ)氫性質(zhì)。他們將鈣和鍶在C60上均勻地覆蓋，

24、形成M32C60。在Ca32C60上可吸附最少92個(gè)氫分子，因?yàn)殁}質(zhì)量較輕，最終儲(chǔ)氫質(zhì)量百分比到達(dá)8.04 wt%。第37頁(yè)材料化學(xué)研究最新進(jìn)展結(jié)果展硅納米管儲(chǔ)氫率或高于碳納米管 美國(guó)能源部（DOE）關(guān)于氫能汽車技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)儲(chǔ)氫材料系統(tǒng)應(yīng)該在室溫下提供6%儲(chǔ)氫質(zhì)量密度。世界各國(guó)研究小組都在尋找和試驗(yàn)?zāi)芸赡嫖鸥呷萘繗錃獠牧稀Ｆ渲?，一個(gè)有效儲(chǔ)氫介質(zhì)就是單壁碳納米管。然而，碳納米管當(dāng)前還不能滿足DOE儲(chǔ)氫目標(biāo)。DOE作出放棄不摻雜金屬原子單壁碳納米管在未來(lái)儲(chǔ)氫車輛上應(yīng)用研究一項(xiàng)決定。中國(guó)科學(xué)家北京化工大學(xué)分子與材料模擬研究室責(zé)任人曹達(dá)鵬理論研究表明，硅納米管能夠比同結(jié)構(gòu)碳納米管含有更高效儲(chǔ)氫率。這將極可能讓硅在引發(fā)微電子革命后，又成為氫能源領(lǐng)域關(guān)鍵材料。 第38頁(yè)材料化學(xué)研究最新進(jìn)展結(jié)果展染料敏化太陽(yáng)電池研究主要進(jìn)展中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所王鵬研究員領(lǐng)導(dǎo)“染料敏化太陽(yáng)電池”研究組，首次將二并噻吩單元與連吡啶共軛偶連，并以該配體為基礎(chǔ)制備出光電子級(jí)純度高摩爾消光系數(shù)混配染料C104(C是中國(guó)英文首字母)。C104帶