現(xiàn)代化學(xué)與新材料技術(shù)

10學(xué)習(xí)目標(biāo)應(yīng)用；3.材料技術(shù)的進(jìn)展趨勢。理解：一些材料的優(yōu)異性能和應(yīng)用。內(nèi)容線索根底學(xué)問；其次局部介紹一些傳統(tǒng)材料特性及其應(yīng)用；第三局部介紹材料技術(shù)。重點與難點重點 1.現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)；2.材料技術(shù)。難點 一些材料的性能與應(yīng)用第一節(jié) 現(xiàn)代化學(xué)的特點與進(jìn)展這一節(jié)主要介紹了現(xiàn)代化學(xué)進(jìn)展的特點、內(nèi)容和分析技術(shù)。通過學(xué)4技術(shù)？三、什么是儀器分析法？四、常用的儀器分析法有哪幾種？現(xiàn)代化學(xué)有如下特點：①爭論層面由宏觀向微觀進(jìn)展；②爭論方法由定性向定量進(jìn)展；③爭論對象由靜態(tài)向動態(tài)進(jìn)展；④爭論結(jié)果由描述性向推理性進(jìn)展。二、現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)包括哪些技術(shù)？現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)包括根底化學(xué)分析技術(shù)和儀器分析法。要是確定被測物質(zhì)由哪些組分(元素，離子，官能團(tuán)或化合物)組成的；定量分析主要是確定這些組分的相對含量。三、什么是儀器分析法？器設(shè)備，依據(jù)物質(zhì)的物理或物理化學(xué)的性質(zhì)，來測定某種組分的方法。故又稱為物理化學(xué)分析法或物理分析法。儀器分析法具有操作簡便、快捷、準(zhǔn)確等優(yōu)點，特別對于含量很低的組分的測定，更有獨特之處。四、常用的儀器分析法有哪幾種？5種：534．質(zhì)譜分析法；5．核磁共振波譜分析法。光譜分析法：它是依據(jù)物質(zhì)放射，吸取電磁輻射，以及物質(zhì)與電磁輻射的相互作用來進(jìn)展分析的一種方法。色譜分析法：色譜分析法是一種分別技術(shù)。電化學(xué)分析法：它是利用物質(zhì)的電學(xué)及電化學(xué)性質(zhì)來進(jìn)展分析的方法。質(zhì)譜分析法：利用質(zhì)普儀將離子加速分別，然后進(jìn)展定量分析的方法。核磁共振波譜分析法：鼓勵下，依據(jù)一些具有某些磁性的原子核對高頻無線電電波的共振吸取，來推斷被測物的分子構(gòu)造。其次節(jié)化學(xué)與材料的使用和進(jìn)展有著重大的奉獻(xiàn)。教材在這一節(jié)主要介紹了幾種金屬材料、非金屬材料、有機(jī)高分子材料的性質(zhì)和應(yīng)用。通過學(xué)習(xí)，同學(xué)們應(yīng)主要了解以下內(nèi)容。一、什么是材料？活動的物質(zhì)根底，也是社會生產(chǎn)力的重要因素。人類使用的材料漸漸進(jìn)展形成了由金屬材料、非金屬材料、有機(jī)高的進(jìn)展，還在進(jìn)一步設(shè)計和制造更多、更的材料。材料的日月異，正在不斷地適應(yīng)社會和科技進(jìn)展的需要。材料與能源、信息已經(jīng)成為構(gòu)成人類社會的三大支柱。二、材料可以分為哪幾類？依據(jù)材料的化學(xué)成分的不同，可分為金屬材料、非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料四大類。固然，材料還有其它分類方法，請同學(xué)們課后去查閱有關(guān)資料，了解依據(jù)材料的不同用途來分可以分為哪幾類？依據(jù)材料的效勞對象的幾類？依據(jù)材料的不同用途來分，可分為構(gòu)造材料和功能材料；術(shù)和日常生活中使用的材料，它們構(gòu)成了現(xiàn)代各種材料的主體。功能材料是指靠特定的功能，如靠電、磁、聲、光、熱、化、生物體等特性完成特定用途的材料。航空材料、核反響堆材料等；依據(jù)材料尺度的大小不同來分，又可分為塊狀材料、薄膜材料、粉末材料和纖維材料。三、金屬與金屬材料金屬有多少種？金屬有哪些特性？87種。除汞以外，全部金屬都是固體。金屬的主要特性：金屬中存在“自由電子”；金屬具有特別的光澤；金屬是熱和電的良導(dǎo)體。從而使金屬具有良好的導(dǎo)熱性等。金屬可以分為哪兩類？合金。另一類為有色金屬，除去黑色金屬之外其他金屬都是有色金屬。常見的金屬材料有哪幾種？〔常見的鋼鐵：鋼鐵其實是鐵碳合金，它們的主要成分是鐵，另外還含有碳和其〔一般鋼〔特種鋼〕兩大類。名稱含碳量％名稱含碳量％性質(zhì)主要用途生鐵>2．06質(zhì)硬、耐磨、性脆、易裂只能澆澆鑄物品如鐵鍋、鑄，不能鍛接加工 機(jī)床架等鋼0．03～2．06質(zhì)硬、有韌性、可延展、可鑄、輪船船身，機(jī)器設(shè)熟鐵<0．03鍛 備，建筑構(gòu)造質(zhì)軟、稍帶彈性、高延展性、易鐵絲、鐵鏈、鐵錨彎曲，可鍛接加工 等常用合金鋼的性質(zhì)和用途名稱名稱合金元素及含量/%特 性用 途硅鋼2-4良好電磁性變壓器、電機(jī)元件中硅鋼片不銹鋼鉻17～18工性車裝飾、餐具等錳鋼10～18硬、韌性好軌道、裝甲鋼板銅：銅是人類歷史上使用最早的金屬。純銅是紫色的金屬，有良好的延電器工業(yè)用的電線、電纜等輸電線路主要用銅。青銅、白銅三類。銅合金的組成、性能和用途名稱名稱組成性能用途黃銅銅、鋅良好機(jī)械性和抗散熱箱、燈具、拉鏈、彈殼、金屬青銅銅、錫腐蝕性網(wǎng)、閥體等白銅銅、鎳塑性好醫(yī)用機(jī)械、儀器、化工機(jī)械鋁：純鋁是一種銀白色的金屬，有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性，可拉成細(xì)絲，展成0．01mm甚至更薄的鋁片。它廣泛用于電氣工業(yè)、日常生活等方面。鋁簡潔形成合金，品種繁多的鋁合金用于航天航空、船舶、汽車等工業(yè)。鋁具有兩性，既可與酸反響，又可與堿反響，因此，在生活中，我們使用鋁制品時不宜煮酸性食物，也不宜用堿洗滌。鋁的化學(xué)性質(zhì)較為活潑，鋁制品也不宜長期盛含鹽的物擦洗鋁制品時，不宜用硬質(zhì)工具磨擦，以免損壞保護(hù)膜，進(jìn)而損傷鋁制品。四、無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料，通常是指材料成分中不含碳?xì)浠衔锏姆墙饘俨牧?。非金屬材料。硅酸鹽材料主要有玻璃、水泥、陶瓷三種。的器皿、藝術(shù)品。玻璃是建筑業(yè)最根本的材料之一，它不僅可以用于采光、隔熱，而且也可用于裝飾。水泥。水泥是建筑行業(yè)大量應(yīng)用的硅酸鹽材料。陶瓷。生產(chǎn)陶瓷的原料有自然礦物原料和通過化學(xué)方法制備的化工原料10000年前已有陶器，3000年前商代已有原始瓷器，我國古代陶瓷制品是我國絢爛文化的一局部。五、有機(jī)化合物有機(jī)化合物是指含碳化合物〔一氧化碳、二氧化碳、碳酸鹽等少數(shù)簡潔含碳化合物除外〕和碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏目偡Q。日常生活中所遇到的有機(jī)化合物如糖、酒精等，它們的分子量一般在50~500之間。下共性：固體存在；②大多有機(jī)物難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，符合化學(xué)上“相像相溶”原理；機(jī)分子中的碳、氫、氧、硫形成的最終產(chǎn)物分別是二氧化碳、水、二氧化硫等。六、有機(jī)高分子化合物七、有機(jī)高分子材料維素和自然橡膠等；另一類是合成高分子材料，主要有塑料、合成纖維、合成橡膠三大合成材料。塑料塑料的主要成分是合成樹脂。合成樹脂的根本原料是乙烯、丙烯、丁二烯、乙海鹽等自然資源。常用塑料及用途塑料種類塑料種類用途聚乙烯(PE)食品袋、薄膜、塑料、油桶聚苯乙烯(PS)玩具、開關(guān)、容器、發(fā)泡材料等聚氯乙烯(PVC)電線外殼、雨衣、桌布、農(nóng)用薄膜等酚醛塑料酚醛塑料絕緣材料、日用品、紐扣等聚四氯乙烯塑料王、耐酸堿盛器、不粘底涂層有機(jī)玻璃(聚甲基丙烯眼鏡片、燈具、有機(jī)玻璃片酸)第三節(jié)現(xiàn)代材料技術(shù)所謂現(xiàn)代材料，是指近進(jìn)展的或正在研發(fā)的、性能超群的一些材料。憶合金材料、納米材料的性能和應(yīng)用進(jìn)展?fàn)幷摗?050年月以來，科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，材料爭論特別活潑。材料技點：①它是學(xué)問密集、資金密集的興產(chǎn)業(yè)；②它與高技術(shù)進(jìn)展關(guān)系親熱，相互促進(jìn)、相互依靠；③材料是高技術(shù)進(jìn)展必要的物質(zhì)根底，也是當(dāng)代高技術(shù)革命的先導(dǎo)；什么是現(xiàn)代材料？一、金屬材料現(xiàn)代金屬材料主要有以下幾種：超導(dǎo)材料；2.稀土材料；3外形記憶材料〔合金；4.儲氫合金；5.非晶態(tài)合金；等等。1．超導(dǎo)材料1911年，荷蘭科學(xué)家昂納斯覺察當(dāng)水銀的溫4.2K(4.2K=-268.8℃)時，其電阻似乎突然消逝，經(jīng)過近百年的努力探究，錫、釩三鎵等幾種，而數(shù)鈮鈦合金的應(yīng)用最為突出。超導(dǎo)磁鐵，用于磁約束核聚變、磁懸浮列等；二是薄膜外形的超導(dǎo)材料，用于超高速計算機(jī)、通信設(shè)備、航天系統(tǒng)等。外形記憶合金是具有記憶外形的特異功能。界溫度(降溫或升溫)，它會變形成另一種外形。一旦外界溫度回復(fù)到原來溫度時，它的外形就會復(fù)原，如同具有“記憶”過去外形的功能，故稱其為外形記憶合金。最早覺察的記憶合金是鎳-—將它放入冷水中，它會變得很松軟，可將它彎曲成任意外形，假設(shè)再將它放回到熱水中，已被彎曲的合金絲會突然伸直，恢復(fù)到它原先的外形.外形記憶合金的“記憶力’’與合金的晶體構(gòu)造有關(guān)，它們通常是由兩種或兩種以在臨界溫度之上，它具有一種組織構(gòu)造，而在臨界溫度之下，它又具有另一種組織構(gòu)造。構(gòu)造不同性能不同。圖顯示了鎳-樣子，于是合金便回到原來的外形。外形記憶合金可被制成航天飛機(jī)的拋物面形通訊天線。放射前，在臨界溫度下，將它疊成格外小的體積放入衛(wèi)星內(nèi)。進(jìn)入太空后，將其取出置于相應(yīng)位置，在太陽光照耀下，溫度上升，天線就可恢復(fù)原拋物面外形。二、無機(jī)非金屬材料料等，教材著重介紹了型陶瓷和特種無機(jī)涂層。型陶瓷型陶瓷的原料是人工合成的超細(xì)、高純的化工原料，粒度到達(dá)微米級以上，的變化。這種陶瓷在高溫下仍有高強(qiáng)度，并具有很多傳統(tǒng)陶瓷沒有的特別性能。特種無機(jī)涂層材料這是一類具有高溫防熱、耐磨、耐腐蝕、紅外輻射、導(dǎo)電等多種功能的材料。廣泛應(yīng)用于工業(yè)和國防事業(yè)。不同的作用。例如，現(xiàn)代戰(zhàn)斗中使用的“隱形”飛機(jī)和坦克，它們的“隱形”本領(lǐng)就是三、型有機(jī)高分子材料主要有：高性能塑料；特種纖維；特種橡膠；其它功能高分子材料如高分子分離膜、導(dǎo)電高分子材料等。四、特別功能的復(fù)合材料主要有：玻璃鋼；碳纖維增加樹脂復(fù)合材料；聚合物基、金屬基和陶瓷基復(fù)合材料等。五、納米材料納米納米〔nm〕實際上是一個長度單位，納米是1米的十億分之一，即1納米=0米是一個格外小的空間尺度。納米技術(shù)2090年月初快速進(jìn)展起來的的前沿科研領(lǐng)域。它是指在1-100納米尺度空間內(nèi)，爭論電子、原子和分子的運動規(guī)律、特性和應(yīng)用的高技術(shù)。納米技術(shù)是用單個原子、分子制造物質(zhì)的高技術(shù)。納米技術(shù)，德國人跨出第一步，美國人拉開序幕。要從分子、原子動身，制造物品，第一步得觀察原子和分子，這一關(guān)鍵性的突人類從今可以直觀地觀看到單個原子?？吹靡娫樱浯尾骄褪且軌虿倏v它。1990年，美國加州IBM試驗室的科學(xué)家，利用隧道掃描顯微鏡上的探針，在實現(xiàn)了操縱單個原子，拉開了納米科技的序幕。納米材料納米材料就是用特別的方法將材料顆粒加工到納米級〔109超微小粒子制造人們需要的材料。

，再用這種數(shù)大大下降，使得原來的準(zhǔn)連續(xù)能帶轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的能級。納米材料的這些特別構(gòu)造使它產(chǎn)生出四大效應(yīng):應(yīng)和界面效應(yīng)，從而具有傳統(tǒng)材料所不具備的驚奇的物理化學(xué)性能。外表效應(yīng)子所占的百分比將會顯著增加。0.10.1微米時，隨著顆粒直徑的變小，比外表積就會顯著地增加.比外表積的增加使處于外表沒有穩(wěn)定的構(gòu)造〔一般固體材料外表顆粒具有穩(wěn)定的構(gòu)造。這種納米顆粒的外表與大塊物體的外表具有不同的效應(yīng)稱為外表效應(yīng)。腐、抗菌的功能，將它涂在洗衣機(jī)內(nèi)筒，可抑制細(xì)菌的生長。小尺寸效應(yīng)小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。在超微粒時，全部金屬都呈現(xiàn)黑色，而且粒度愈小，顏色愈黑。納米級微粒對光有1％。10642327℃左右，熔點下降700960100可以在沸水中“熔化”。納米金屬的這一優(yōu)點，有利于在低溫條件下，將不同的納米金屬燒結(jié)成適用于高技術(shù)領(lǐng)域的、“超一流”的特種合金。量子效應(yīng)大塊材料的能帶可以看成是連續(xù)的，而介于原子和大塊材料之間的納米材料的或者磁場能比平均的能級間距還小時就會呈現(xiàn)出一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子效應(yīng)。例如導(dǎo)電的金屬在納米顆粒時可以變成絕緣體。界面效應(yīng)界面效應(yīng)。3～5倍，納米鐵的斷裂應(yīng)力比一般12倍；納米銅比一般銅熱集中增加一倍；納米金屬的磁化率是一般磁性金屬20倍等等。納米材料的類型：目前，納米材料有四種類型：納米顆粒材料、納米碳管和納米線材料、納米薄膜材料、納米塊材。納米材料的用途六、材料進(jìn)展的方向向是：構(gòu)造與功能相結(jié)合。即材料應(yīng)是構(gòu)造和功能上較為完善的結(jié)合。系的作用，既具有敏感又有驅(qū)動的雙重功能。可能少地對環(huán)境產(chǎn)生污染。能再生。為了保護(hù)和充分利用地球上的自然資源，開發(fā)可再生材料是首選。節(jié)約能源。對制作過程能耗較少的，或者材料本身能幫助節(jié)能的，或者有利于能源的開發(fā)和利用的材料優(yōu)先開發(fā)。長壽命。材料應(yīng)有較長的壽命，在使用的過程中少修理或盡可能不修理。②稀土材料1517種金屬元素中的一種或幾種元素所形成的一類高純單質(zhì)及其化合物材料。冶金工業(yè)中，利用參加少量稀土元素來改善和提高金屬的性能。④貯氫合金1968這類合金在肯定溫度和壓力下可大量吸取氫氣，其緣由是合金中的金屬原子能與氫原子結(jié)合形成氫化物，把氫貯藏起來。這是可逆反響，金屬氫化物受熱時，氫氣又1000倍(標(biāo)準(zhǔn)狀況)99．9999％的超純氫，這項爭論可大大降低提純氫的本錢。熱的貯存和傳輸，用作制冷或采暖設(shè)備等。⑤非晶態(tài)合金的合金。無機(jī)非金屬材料料等，教材著重介紹型陶瓷和特種無機(jī)涂層。①型陶瓷(106m)能。②特種無機(jī)涂層材料廣泛應(yīng)用于工業(yè)和國防事業(yè)。勝。型有機(jī)高分子材料膜、導(dǎo)電高分子材料等。特別功能的復(fù)合材料材料等。納米材料納米材料是當(dāng)今材料科學(xué)爭論中的熱點之一。米。納米是一個格外小的空間尺度。納米材料就是用特別的方法將材料顆粒加工到納米級〔10-m粒子制造人們需要的材料。塊材。