專(zhuān)題二化學(xué)與材料

化學(xué)與材料專(zhuān)題二專(zhuān)題二化學(xué)與材料我家的廚房材料？自來(lái)水管：鍍鋅管水槽、水龍頭：不銹鋼灶臺(tái)、櫥窗：玻璃墻壁：瓷磚抽油煙機(jī)外殼：塑料櫥門(mén)外層：涂料、漆廚房桌臺(tái)面：人造大理石金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料合成材料復(fù)合材料原始人居住的山洞

材料的應(yīng)用和發(fā)展與人類(lèi)社會(huì)文明的進(jìn)步緊密相聯(lián)！原始社會(huì)奴隸社會(huì)用木材等材料造的房屋用茅草等材料造的房屋封建社會(huì)用磚瓦等材料造的房屋現(xiàn)代社會(huì)

材料---------人類(lèi)文明的基石讓我們?cè)敿?xì)了解這些材料吧！！金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料復(fù)合材料高分子材料單晶材料多晶質(zhì)材料非晶態(tài)材料準(zhǔn)晶態(tài)材料高強(qiáng)度材料耐高溫材料超硬材料導(dǎo)電材料壓電材料熱電材料鐵電材料光電材料物理性質(zhì)化學(xué)狀態(tài)物理效應(yīng)狀態(tài)材料的種類(lèi)絕緣材料磁性材料透光材料半導(dǎo)體材料電光材料聲光材料磁光材料激光材料建筑材料結(jié)構(gòu)材料研磨材料耐火材料耐酸材料

單組分材料復(fù)合材料

用途組成材料的種類(lèi)

電工材料電子材料光學(xué)材料感光材料包裝材料

金屬無(wú)機(jī)非金屬高分子材料四大材料復(fù)合材料化學(xué)狀態(tài)純金屬合金金屬間化合物金屬材料是金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱(chēng)。一、新型金屬材料特種金屬材料1.超耐熱合金在高溫下有優(yōu)良的抗腐蝕性在高于700℃的高溫下工作的金屬通稱(chēng)超耐熱合金，又稱(chēng)高溫合金。出現(xiàn)于20世紀(jì)30年代，其發(fā)展和使用溫度的提高與航空航天技術(shù)發(fā)展緊密相關(guān)。在高溫下有較高的強(qiáng)度和韌性2.超低溫合金超低溫技術(shù)-能夠獲得接近于絕對(duì)零度低溫的技術(shù)。

在低溫下具備一定的熱穩(wěn)定性能

防止低溫脆性

-添加金屬鎳

-采用面心立方結(jié)構(gòu)的金屬

超低溫對(duì)于材料的特殊要求泰坦尼克為何如此“脆弱”？現(xiàn)代研究表明，1912年泰坦尼克號(hào)豪華輪船在北大西洋與冰山相撞后迅速沉沒(méi)，就是由于那時(shí)所用的鋼材中硫、磷含量高，在冰冷的海水中與冰山碰撞發(fā)生脆性斷裂所致。如果當(dāng)時(shí)就有了超低溫材料，泰坦尼克定不會(huì)如此輕易就沉沒(méi)。3.超塑性合金--被馴服了的金屬“超塑性現(xiàn)象”的發(fā)現(xiàn)1920年，德國(guó)人羅森漢在Zn－Al－Cu三元共晶合金的研究中，發(fā)現(xiàn)這種合金經(jīng)冷軋后具有暫時(shí)的高塑性。

凡金屬在適當(dāng)?shù)臏囟认伦兊孟褴浱且粯尤彳?，而且其?yīng)變速度為每秒１０毫米時(shí)產(chǎn)生３００％以上的延伸率，均屬超塑性現(xiàn)象。

高變形能力的應(yīng)用

固相結(jié)合能力的利用

減振能力的利用

適合于像熱塑性塑料板的真空成型或氣壓成型那樣的加工方式。晶粒的超細(xì)化，在軋制黏合多層材料、包覆材料、復(fù)合材料等方面得到應(yīng)用，也在以箔材或粉粒形式的粘合材料方面開(kāi)發(fā)了一些新用途。與其他材料復(fù)合制成不同形狀、不同尺寸的部件，用于需要減振的地方，也可以作為消音材料和部件使用。超塑性合金的應(yīng)用4.形狀記憶合金

――“永不忘本”的功能材料

“形狀記憶合金”的由來(lái)1932年,瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到“記憶”效應(yīng)，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時(shí)，它又可以魔術(shù)般地變回到原來(lái)的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱(chēng)為形狀記憶合金。鼻祖是金鎘合金。性能

彎曲量大，塑性高

在記憶溫度以上恢復(fù)以前形狀

能引起記憶合金形狀改變的條件是溫度!“形狀記憶”合金（1）航空航天工業(yè)

低溫下形狀記憶合金的應(yīng)用用鈦-鎳形狀記憶合金制成的人造衛(wèi)星天線（2）醫(yī)療領(lǐng)域人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、各類(lèi)腔內(nèi)支架、栓塞器、心臟修補(bǔ)器、血栓過(guò)濾器、介入導(dǎo)絲和手術(shù)縫合線

鎳鈦記憶合金骨科內(nèi)固定器（3）日常生活中的應(yīng)用小貼士防燙傷閥眼鏡框架化學(xué)合成材料以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料，包括結(jié)構(gòu)陶瓷、水泥與建筑材料、日用陶瓷、玻璃制品、非金屬礦物材料等。

二、無(wú)機(jī)非金屬材料耐高溫，硬度高，抗腐蝕，耐磨損，以及有介電、壓電、鐵電、光學(xué)、導(dǎo)電性、磁性及其功能轉(zhuǎn)換特性等。大多數(shù)材料抗拉強(qiáng)度低，韌性差等。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)三、高分子材料天然高分子材料纖維造紙、皮革鞣制、制漆應(yīng)用等是天然高分子材料早期的化學(xué)加工改性得到的。

橡膠

塑料

膠粘劑

高分子基復(fù)合材料

纖維

涂料

1.高分子材料的概念由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成

以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料，也稱(chēng)為聚合物材料。2.傳統(tǒng)高分子材料塑料橡膠纖維用途廣泛1)塑料利用單體原料以合成或縮合反應(yīng)聚合而成的材料人類(lèi)歷史上第一種完全由人工合成的塑料是1909年美國(guó)化學(xué)家貝克蘭制造的酚醛樹(shù)脂，又稱(chēng)為“貝克蘭塑料”。酚醛樹(shù)脂聚丙烯、聚氯乙烯等通用塑料工程塑料特種塑料按用途分類(lèi)熱塑性塑料

熱固性塑料

按受熱時(shí)的表現(xiàn)分類(lèi)

與其它材料相比塑料具有的特性質(zhì)輕，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐侵蝕；具光澤，部份透明或半透明；大部份為良好絕緣體；耐熱性差，熱膨脹率大，易燃燒；一般成型性、著色性好，加工容易可大量生產(chǎn)，價(jià)格便宜；易老化；用途廣泛，效用多，部份耐高溫?！跋鹉z”名稱(chēng)的來(lái)源橡膠一詞來(lái)源于印第安語(yǔ)cau-uchu，意為“流淚的樹(shù)”。天然橡膠是由三葉橡膠樹(shù)割膠時(shí)流出的膠乳經(jīng)凝固、干燥后而制得。1770年，英國(guó)化學(xué)家J.普里斯特利發(fā)現(xiàn)橡膠可用來(lái)擦去鉛筆字跡，當(dāng)時(shí)將這種用途的材料稱(chēng)為rubber，此詞一直沿用至今。2)橡膠天然橡膠合成橡膠橡膠橡膠制品干膠制品

整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)包括素?zé)挕⒒鞜?、成型和硫化?個(gè)步驟。乳膠制品天然膠乳和合成膠乳都可制造膠乳制品。生活中常用的橡膠制品很多，主要有輪胎、膠帶、膠管、膠鞋和橡膠工業(yè)制品等。橡膠的加工就是由生膠制成干膠制品或由膠乳制得膠乳制品的生產(chǎn)過(guò)程。3)纖維聚合物經(jīng)一定的機(jī)械加工（牽引、拉伸、定型等）后形成細(xì)而柔軟的細(xì)絲。彈性模量大，受力時(shí)形變小，強(qiáng)度高，有很高的結(jié)晶能力，相對(duì)分子量小。纖維礦物纖維天然纖維化學(xué)纖維人造纖維合成纖維動(dòng)物纖維（天然蛋白質(zhì)纖維）植物纖維（天然纖維素纖維）棉麻毛絲人造絲人造棉滌綸錦綸腈綸維綸丙綸氯綸3.新型功能高分子材料

在高分子鏈上接上帶有具有某種功能的官能團(tuán)使其在物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面具有特殊功能的高分子材料。是一類(lèi)既有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能，又具有特定功能的高分子材料,分為結(jié)構(gòu)型功能高分子材料和復(fù)合型功能高分子材料.①結(jié)構(gòu)型功能高分子材料的涵義:是通過(guò)〝分子設(shè)計(jì)〞制得的一類(lèi)功能高分子材料,即在天然或合成高分子的主鏈或支鏈上引入某種功能的官能團(tuán)，使其顯示出在光、電、磁、聲、熱、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面的特殊功能的高分子。以高分子作母體(matrix)在其端基或側(cè)鏈上導(dǎo)入功能基團(tuán)。嬰兒用的尿不濕：對(duì)淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，在它們的高分子鏈上接上含強(qiáng)親水性原子團(tuán)的支鏈，以提高它們的吸水能力.以天然纖維素作母體制備功能高分子②復(fù)合型功能高分子材料的涵義:是以普通高分子材料為基體或載體,與特定功能(如導(dǎo)電、導(dǎo)磁)的材料進(jìn)行復(fù)合而制得的一類(lèi)特殊功能的高分子材料.如宇航員所穿的衣服中用了一百三十多種新型材料.高分子分離膜：這是具有特殊______功能的高分子材料制成的薄膜，它的特點(diǎn)是能讓某些物質(zhì)________通過(guò)，而把另外一些物質(zhì)分離掉，應(yīng)用于物質(zhì)分離。分離有選擇地新型高分子材料—離子膜夜光表中的發(fā)光元件隱形眼鏡:見(jiàn)光發(fā)生化學(xué)反應(yīng).視頻器的感光鏡頭光固化涂料照相機(jī)中的感光元件1888年，奧地利科學(xué)家F·Reinitzer發(fā)現(xiàn)了液晶。20世紀(jì)70年代初，Helfrich和Schadt利用液晶的電光效應(yīng)和集成電路相結(jié)合，將其制成顯示器件，實(shí)現(xiàn)了液晶材料的產(chǎn)業(yè)化。這種液晶材料稱(chēng)為扭曲向列相液晶顯示（NT-LCD）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在電子表和計(jì)算器上。80年代中期，開(kāi)發(fā)成功超扭曲向列相液晶顯示（STN-LCD）材料，其產(chǎn)品主要應(yīng)用在BP機(jī)、移動(dòng)和筆記本電腦上。酯類(lèi)和聯(lián)苯類(lèi)液晶化合物是STN-LCD用混晶材料的主要成分，國(guó)內(nèi)各科研機(jī)構(gòu)已開(kāi)發(fā)了近千種，其中已有100種以上應(yīng)用于混晶配方。碳(carbon)材料碳在自然界中存在有三種同素異形體──金剛石、石墨、C601）金剛石金剛石晶瑩美麗，光彩奪目硬度最大、熔點(diǎn)最高，達(dá)3823K。

金剛石俗稱(chēng)鉆石，除用作裝飾品外，主要用于制造鉆探用的鉆頭和磨削工具，是重要的現(xiàn)代工業(yè)原料，價(jià)格十分昂貴。金剛石晶體屬立方晶系，是典型的原子晶體，每個(gè)碳原子都以sp3雜化軌道與另外四個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，構(gòu)成正四面體。這是金剛石的面心立方晶胞的結(jié)構(gòu)。由于金剛石晶體中C─C鍵很強(qiáng)，所有價(jià)電子都參與了共價(jià)鍵的形成，晶體中沒(méi)有自由電子，所以金剛石不僅硬度大，熔點(diǎn)高，而且不導(dǎo)電。室溫下，金剛石對(duì)所有的化學(xué)試劑都顯惰性，但在空氣中加熱到1100K左右時(shí)能燃燒成CO2。石墨石墨烏黑柔軟，是世界上最軟的礦石在石墨晶體中，碳原子以sp2雜化軌道和鄰近的三個(gè)碳原子形成共價(jià)單鍵，構(gòu)成六角平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)又連成片層結(jié)構(gòu)。層中每個(gè)碳原子均剩余一個(gè)未參加sp2雜化的p軌道，其中有一個(gè)未成對(duì)的p電子，同一層中這種碳原子中的m電子形成一個(gè)m中心m電子的大∏鍵(鍵)。這些離域電子可以在整個(gè)兒碳原子平面層中活動(dòng)，所以石墨具有層向的良好導(dǎo)電導(dǎo)熱性質(zhì)。石墨的層與層之間是以分子間力結(jié)合起來(lái)的，因此石墨容易沿著與層平行的方向滑動(dòng)、裂開(kāi)。石墨質(zhì)軟具有潤(rùn)滑性。由于石墨層中有自由的電子存在，石墨的化學(xué)性質(zhì)比金剛石稍顯活潑。由于石墨能導(dǎo)電，有具有化學(xué)惰性，耐高溫，易于成型和機(jī)械加工，所