材料化学专业PPT课件

这是一个关于材料化学专业PPT课件，主要介绍了有机化学、物理化学、化学学科内部的交叉、化学与其它学科的交叉、化学变化遵循的规律、材料发展概论、金属材料、超导材料、无机非金属材料、合成高分子材料、电子信息材料、复合材料、纳米材料等内容。科学家研制新型超密磁带可存储35TB数据 北京时间2012年10月23日消息，据英国《新科学家》杂志报道。目前，日本富士胶片公司和瑞士苏黎世的研究人员研发出一种新型超密磁带，被称之为“线性磁带文件系统”。这种存储系统存储密度更高，能耗更低，能够取代当前的硬盘。他们研制的原型超密磁带覆盖钡铁氧体颗粒图层，所使用的带盒长10厘米，宽10厘米，高2厘米，能够存储35TB数据，大约相当于3500万本图书所涵盖的信息。 化学变化和物理变化的联系形成标志： 1877年W. Ostwald和J. H. van’t Hoff创办《物理化学杂志》 研究内容：研究化学反应的方向和限度 能否进行？化学反应的速率和机理 催化剂物质的微观结构与宏观性质的关系 3.5 化学学科内部的交叉化学学科内部的交叉 3.6 化学与其它学科的交叉 思考题文科生为什么要学习化学知识？化学在人类历史发展中的作用？化学在当代社会中的作用？化学学科的构成以及相互之间联系简述化学变化中遵循的规律 6. 可持续发展是人类唯一选择清洁生产是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。内涵清洁生产从本质上来说，就是对生产过程与产品采取整体预防的环境策略，减少或者消除它们对人类及环境的可能危害，同时充分满足人类需要，使社会经济效益最大化的一种生产模式。 对生产过程，要求节约原材料与能源，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量与毒性；对产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，要求将环境因素纳入设计与所提供的服务中，欢迎点击下载材料化学专业PPT课件哦。

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科学家研制新型超密磁带可存储35TB数据 北京时间2012年10月23日消息，据英国《新科学家》杂志报道。目前，日本富士胶片公司和瑞士苏黎世的研究人员研发出一种新型超密磁带，被称之为“线性磁带文件系统”。这种存储系统存储密度更高，能耗更低，能够取代当前的硬盘。他们研制的原型超密磁带覆盖钡铁氧体颗粒图层，所使用的带盒长10厘米，宽10厘米，高2厘米，能够存储35TB数据，大约相当于3500万本图书所涵盖的信息。 化学变化和物理变化的联系形成标志： 1877年W. Ostwald和J. H. van’t Hoff创办《物理化学杂志》 研究内容：研究化学反应的方向和限度 能否进行？化学反应的速率和机理 催化剂物质的微观结构与宏观性质的关系 3.5 化学学科内部的交叉化学学科内部的交叉 3.6 化学与其它学科的交叉 思考题文科生为什么要学习化学知识？化学在人类历史发展中的作用？化学在当代社会中的作用？化学学科的构成以及相互之间联系简述化学变化中遵循的规律 6. 可持续发展是人类唯一选择清洁生产是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。内涵清洁生产从本质上来说，就是对生产过程与产品采取整体预防的环境策略，减少或者消除它们对人类及环境的可能危害，同时充分满足人类需要，使社会经济效益最大化的一种生产模式。 对生产过程，要求节约原材料与能源，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量与毒性；对产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，要求将环境因素纳入设计与所提供的服务中。 6.1.绿色化学 “绿色化学”由美国化学会（ACS）提出，目前得到世界广泛的响应。其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染；反应物的原子全部转化为期望的最终产物。而今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术.它可通过使用自然能源，避免给环境造成负担、避免排放有害物质.利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发，并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。 总统化学挑战奖 Monsanto，氨基二乙酸钠 氢氰酸 传统合成路线改造奖 Dow 发泡苯乙烯 CO2替代氟氯烃 传统反应条件改造奖异氰酸酯 光气，CO2+胺 6.2 解决造纸工业污染问题 2002年，造纸业有害废液55亿吨，全国废水六分之一。有害废液来源： (1)煮浆工段的废液：黑液（碱法）和红液（酸法）木素—含硫化合物；糖类—COD (2)含氯漂白废液：最严重污染源。三氯甲烷，40多种有机氯化物，氯带酚，10多种剧毒。 (3)制浆造纸废液，不严重 6.3 解决白色污染问题 6.4 制冷剂——氟利昂代用品生产 氟利昂：氟氯代甲烷 CFC-12 （CF2Cl2） CF3CFH2代替CF2Cl2 新型毒品所谓新型毒品是相对鸦片、海洛因等传统毒品而言，主要指人工化学合成的致幻剂、兴奋剂类毒品，是由国际禁毒公约和我国法律法规所规定管制的、直接作用于人的中枢神经系统，使人兴奋或抑制，连续使用能使人产生依赖性的精神药品（毒品）。 目前在我国流行滥用的摇头丸等新型毒品多发生在娱乐场所，所以又被称为“俱乐部毒品”、“休闲毒品”、“假日毒品”。中国每年被冰毒、氯胺酮等新型毒品吞食的社会财富以百亿计。 各种毒品分子式新型毒品的种类根据新型毒品的毒理学性质，可以将其分为四类：第一类以中枢兴奋作用为主，代表物质是包括甲基苯丙胺（俗称冰毒）在内的苯丙胺类兴奋剂；第二类是致幻剂，代表物质有麦角乙二胺（LSD）、麦司卡林和分离性麻醉剂（苯环利定和氯胺酮 K粉）；第三类兼具兴奋和致幻作用，代表物质是二亚甲基双氧安非他明（MDMA，我国俗称摇头丸）；第四类是一些以中枢抑制作用为主的物质，包括三唑仑、氟硝安定和γ-羟丁酸等。 2000年2月7日，福建厦门某一居室内发生了一场激烈的枪战。警方调查发现，开枪者是两名台湾人，他们不仅合伙秘密加工制造冰毒，而且本身就是冰毒吸食者。两人吸食冰毒后产生了强烈幻觉，神志不清，怀疑被人监视，两人竟互相开枪对射了40余发子弹。一女生在酒吧服下摇头丸后，摇头不止，直到呼吸困难、全身抽搐、倒地人事不省，被送医院抢救才挽回生命。有一位18岁的女病人两年前开始吸食氯胺酮，当医护人员为她作智力测验时，发现她的智力已下降至86，与医学上对弱智所定义的70相距不远，而正常人的平均智力应该在100以上。 冰毒由来 1919年，日本一位化学家首次合成了后来被称之为冰毒的甲基苯丙胺。在二战期间，甲基苯丙胺作为抗疲劳剂在士兵中广为使用。二战后，日本将其军队中库存的苯丙胺类药物投放市场，造成50年代的首次滥用大流行。 60年代一些欧、美国家，主要在夜总会、酒吧、迪厅、舞厅中滥用这类毒品。 90年代后，以冰毒、摇头丸为代表的“舞会药”在全球范围形成流行性滥用趋势，滥用群体从早期的摇滚乐队、流行歌手和一些亚文化群体蔓延至以青少年群体为主的社会各阶层。毒品危害毒品的危害性主要表现在哪些方面? 毒品的危害可以概括为：毁灭自己、祸及家庭、危害社会。 1、严重危害人的身心健康； 2、毒品问题诱发其他违法犯罪，破坏正常的社会和经济秩序； 3、毒品问题渗透和腐蚀政权机构，加强腐败现象； 4、毒品问题给社会造成巨大的经济损失。 虎门销烟中国历史上深受鸦片烟毒之害。清雍正五年(1727)，英印殖民政府、东印度公司和鸦片走私商陆续向中国倾销鸦片。道光十九年(1839)，输入中国的鸦片达 4万箱。中国每年因吸毒耗费的白银外流约 500万两。鸦片烟毒使中国的社会经济、国防、人民健康和家庭生活深受破坏和摧残。道光十八年，清政府再次下令禁烟，并派湖广总督林则徐到广东查办。次年 3月到达广州的林则徐严厉禁烟，掀起了著名的收缴鸦片、虎门销烟的禁烟行动，但却遭到帝国主义的反对和干涉。 禁毒的重要性是指预防和惩治毒品违法犯罪行为，保护公民身心健康，维护社会秩序的工作。或者说，运用行政法令和群众监督的力量，促使吸食或注射鸦片和代用麻醉剂者戒绝瘾癖，限制和取缔种植、收贮、制造、转运、贩卖毒品和毒具行为的一项社会风俗改造工作。又称禁烟禁毒。 2007年12月全国人民代表大会常务委员会通过的《中华人民共和国禁毒法》规定， “禁毒是全社会的共同责任。国家机关、社会团体、企业事业单位以及其他组织和公民，应当依照本法和有关法律的规定，履行禁毒职责或者义务。 禁毒日 6月26日是国际禁毒日即国际反毒品日。1987年6月12日至26日，联合国在维也纳召开有138个国家的3000多名代表参加的麻醉品滥用和非法贩运问题部长级会议。 会议提出了“爱生命，不吸毒”的口号。与会代表一致同意将每年的6月26日定为“国际禁毒日”，以引起世界各国对毒品问题的重视，同时号召全球人民共同来解决毒品问题。 第五讲 材料化学 1. 材料发展概论材料发展的历史时期: 石器时代; 青铜器时代; 铁器时代;合成高分子材料 200万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器时代。 1万年以前，对石器进行加工，器皿和精致的工具，新石器时代。新石器时代后期，出现了利用粘土烧制的陶器。 公元前5000年，青铜器时代。 公元前1200年，使用铸铁，铁器时代。钢 18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础。 19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进入了钢铁时代。铜、铅、锌，铝、镁、钛等金属得到应用。 直到20世纪中叶，金属材料在材料工业中一直占有主导地位。 20世纪中叶以后，首先是人工合成高分子材料问世。尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等塑料，以及维尼纶、合成橡胶、新型工程塑料、高分子合金和功能高分子材料等。 陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。 结构材料的发展，推动了功能材料的进步。 20世纪初，开始对半导体材料进行研究。 50年代，制备出锗单晶，后又制备出硅单晶和化合物半导体等，使电子技术领域由电子管发展到晶体管、集成电路、大规模和超大规模集成电路。半导体材料的应用和发展，使人类社会进入了信息时代。 现代材料科学技术的发展，促进了金属、非金属无机材料和高分子材料之间的密切联系，从而出现了一个新的材料领域——复合材料。石器时代是考古学对早期人类历史分期的第一个时代、即从出现人类到铜器的出现、大约始于距今二三百万年、止于距今6000至4000年左右。公元前6000年，人类发明了火，使人类成为万物之灵。火的功能？陶器：陶器是指以粘土为胎，经过手捏、轮制、模塑等方法加工成型后，在800—1000℃高温下焙烧而成的物品。 (陶和瓷的区别？) 瓷器：凡是用瓷土烧制而成的器物就叫瓷器。但目前对瓷器的具体定义，还没有取得统一的意见。一般人认为，必须具备以下几条才能称之为瓷器： 第一，瓷器的胎料必须是瓷土的。瓷土的成分主要是高岭土，并含有长石、石英石和莫来石成分；含铁量低。经过高温烧成之后，胎色白，具有透明或半透明性，胎体吸水率不足1%，或不吸水。 第二，瓷器的胎体必须经过1200℃～1300℃的高温焙烧，才具备瓷器的物理性能。第三，瓷器表面所施的釉，必须是在高温之下和瓷器一道烧成的玻璃质釉。 唐三彩，陶还是瓷器？黄、褐、绿为基本釉色 青铜器时代青铜? 红铜(纯铜)与锡或铅的合金，熔点在700-900℃之间，比红铜的熔点(1083℃)低。含锡10%的青铜，硬度为红铜的4.7倍，性能良好。青铜出现后，对提高社会生产力起了划时代的作用。 黄铜？铜和锌 青铜时代处于铜石并用时代之后，早期铁器时代之前，大约从公元前4000年至公元初年。后母戊方鼎后母戊鼎，是商王祖庚或祖甲为祭祀母亲戊而作的祭器，是中国商周时期青铜器的代表作，原称“司母戊鼎”或“司母戊大方鼎”。由于殷商时期字体较为自由，既可正写，也可反写，因此，学者对“司”与“后”难以分辨，故而学术界争论多年。 2011年3月28日，新国博展牌把“司(si)母戊鼎”改名“后(hou)母戊鼎” 。甲骨文字书写规则是：字形可以正写或反写，但字音字义不变。现在新国博展牌把司的反写之形“后”读作“hou”，这个读音下的字义是“君主”，与“司(si)”义已不相同，这违反了甲骨文惯例，所以“后母戊鼎”还不能作为该鼎最后定名。 http://baike.baidu.com/view/188596.htm 洛阳铲? 洛阳铲据传为中国河南洛阳附近农村的盗墓者李鸭子于20世纪初发明。 1923年前后，马坡村村民李鸭子来到他家附近一个叫孟津的地方赶集 第一把洛阳铲诞生 据考证，打造出第一把洛阳铲的铁匠叫做陈印娃，现已故去。 铁器时代铁器时代是人类发展史中一个极为重要的时代。人们最早知道的铁是陨石中的铁，古代埃及人称之为神物。 地球上的天然铁是少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期。 当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。何为炼铁？将金属铁从含铁矿物（主要为铁的氧化物）中提炼出来的工艺过程，主要有高炉法，直接还原法，熔融还原法，等离子法。 高炉炼铁是指把铁矿石和焦炭，一氧化碳，氢气等燃料及熔剂（从理论上说把活动性比铁的金属和矿石混合后高温也可炼出铁来）装入高炉中冶炼，去掉杂质而得到金属铁（生铁）。 　　其反应式为： 　　Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2(高温) 　　Fe3O4+2CO==3Fe+2CO2(高温) 　　C+O2==CO2(高温) 　　C+CO2==2CO(高温) 2. 材料与化学材料是指人类利用化合物的某些功能来制作物件时用的化学物质。化学是材料发展的源泉 3. 材料的分类按用途分类：结构材料 功能材料结构材料：力学和理化性质，用途：机械制造、工程建设、交通运输、能源功能材料：利用材料的热、光、电、磁等性能。用途：电子、激光、通讯，生物工程等。 b.按成分和特性分类：金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料 2 金属材料 ●金属材料可以分为黑色金属材料和有色金属材料 ●黑色金属材料包括铁、锰、铬及其合金 ●有色金属指除黑色金属以外的其余的金属材料，如轻金属、重金属、高熔点金属、稀土金属、贵重金属等 1.铝合金自然界含量最多的金属元素？占 地壳1/12 铝（Al） m.p 659.8℃ b.p 2270 ℃ ρ ： 2.702g·cm-3 导电、导热性好，延展性，导线氧化物膜，抗氧化提高铝的硬度，加入铝、镁、铜、锌超硬铝应用：航空，汽车，建筑，炊具铝曾经比金银还要珍贵…… 1825 年丹麦物理学家 Hans Oersted 第一次成功地提炼出金属铝，但是提炼方法比较复杂，产量很低，使得其价格极为昂贵。 100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯──铝杯，赠送给门捷列夫。 法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵，用铝作了一顶头盔，成为轰动一时的新闻。每逢盛大国宴，别人都用银制餐具，而他独自使用一套铝制餐具。 技术的进步让铝走出了首饰店…… 1886 年， 22 岁的美国人 Hall 发明了熔盐电解法制取金属铝，此法投产后，金属铝的产量迅速增长，价格则大幅度下降 ，从而把铝的大规模生产变成了现实。这个年轻人组成了一个大公司，这就是今天美国美铝公司 (Alcoa) 的前身。美铝的生意是从一把铝壶开始的…… 从铝壶做起，慢慢延伸到了烹调器具、锡箔纸、电线和电缆……。 现在，美铝了成为公认的世界上最大的原铝、铝加工产品和氧化铝生产商。美铝的产品广泛的应用于航空航天、汽车、包装、建筑、商业运输以及工业市场。铝的应用市场的打开…… 铝的应用市场的打开是从 20 世纪 30 年代开始的。为了提高铝的比强度，当时关于铝的研究有两个热门话题： 合金强化 时效硬化 铝合金的出现，大大拓宽了铝的用途…… 铝的危害？世界卫生组织的研究表明，每公斤体重 每天 铝不能超过1毫克。而中国疾病预防控制中心的调查显示，我国居民百姓平均每天铝的摄入量为34毫克 铝是一种低毒金属元素，它并非人体需要的微量元素，不会导致急性中毒，但食品中含有的铝超过国家标准就会对人体造成危害。 人体摄入铝后仅有10％-15％能排泄到体外，大部分会在体内蓄积，与多种蛋白质、酶等人体重要成分结合，影响体内多种生化反应，长期摄入会损伤大脑，导致痴呆，还可能出现贫血、骨质疏松等疾病，尤其对身体抵抗力较弱的老人、儿童和孕妇产生危害，可导致儿童发育迟缓、老年人出现痴呆，孕妇摄入则会影响胎儿发育。 来源？膨化食品：油条，虾条等（明矾）；铝锅，铝壶  2 金属玻璃？是指熔融合金在冷却过程中不发生结晶，而其内部结构中的原子呈长程无序排列的一类材料。金属玻璃相对于金属而言，它是无定型材料，和玻璃相类似；而与一般氧化物相比，其主要成分是金属元素，没有普通玻璃的脆性和透明度，金属玻璃具有金属光泽，可以弯曲，外观上普通金属材料没有任何区别。 金属玻璃的特性力学性能强韧兼备，其强度和硬度比现有的一般晶态金属都高它可以经受180°弯曲而不断裂，是钢的5倍耐蚀性能极强 还具有良好的软磁性金属玻璃的制备方法原子沉积法 原子积法制备金属玻璃时的冷却速度，一般要比用液体急冷法的要高，故较易保留那些沉其自由能比平衡相的自由能要大的相 液体急冷法 大于106℃/秒的速度急冷，在液体金属中比较紊乱的原子排列保留到固体 则可获得金属玻璃 金属玻璃的用途金属玻璃特殊的微结构使其具有许多普通晶态材料所不具备的优良的力学、化学及物理性能，使之在机械、通讯、航空航天、汽车工业、化学工业、运动器材乃至国防军事上都具有广泛的应用潜力。 在体育器械方面，金属玻璃也将在滑雪、滑冰、棒球、网球、自行车和潜水等许多体育工项目中得到应用 如果用金属玻璃来代替变压器中的硅钢片，可使变压器的空载损耗减小2/3。照此推算，如果全国都采用全属玻璃铁芯，每年可节电100亿千瓦时，合50亿人民币。 美科学家发明超强可塑性金属玻璃比钢铁更牢固 。 男孩们在踢足球时，不小心把球踢到窗户上，打碎玻璃的事情将会一去不复返，因为美国科学家已经制成比钢铁更难打破的金属玻璃。 形状记忆合金形状记忆合金材料是一种新型的功能材料，其特点是在一定的外力作用下可以改变其形态(形状和体积)，但当温度升高到某一定值时，它又可完全恢复原来的形态。 形状记忆合金的发现 20世纪60年代初，美国马里兰州海军军械研究所的科学家比勒 用镍钛合金丝做试验这些合金丝弯弯曲曲，为了使用方便，他把这些合金丝弄直了。但是，当他无意中把合金丝靠近火的时候，奇迹发生了：已经弄直的合金丝居然完全恢复了它们原来弯弯曲曲的形状。 形状记忆合金的分类（1）单程记忆效应 　　形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。 （2）双程记忆效应 　　某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。 （3）全程记忆效应 　　　　加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相　　　　　同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆　　　　　效应。 形状记忆合金的用途在航空上的应用—— 　　　　月球上的“奇葩” 　　　　　形状记忆合金应用记忆合金在临床医疗领域内有着广泛的应用，例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等 记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。 利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温，在热水温度过高时通过“记忆”功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。 也可以制作成消防报警装置及电器设备的保安装置。当发生火灾时，记忆合金制成的弹簧发生形变，启动消防报警装置，达到报警的目的。还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内。 眼镜架，如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。汽车的外壳也可以用记忆合金制作。如果不小心碰瘪了，只要用电吹风加温就可恢复原状，既省钱又省力，很是方便。 形状记忆合金的原料真正实际中使用的形状记忆合金主要是 TiNi合金和CuAlBe合金，以及在这两种合金中添加微量元素所组成的合金，因而形状记忆合金的主要材料是镍、钛、铜、铍青铜等，其产地分别是我国西部地区的金昌、遵义、白银、石嘴山等。 合金具有“记忆”的原因 储氢合金 3 超导材料超导体物质在低温下进入电阻为零的状态称为超导态，这种性质称为超导电性。凡是具有超导电性的金属、合金和化合物都称为超导体。特点： 1）0电阻； 2）抗磁性 超导发现的历程 1911年，荷兰科学家昂内斯(Ones)用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K时，水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性，此温度称为临界温度。根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。 1933年，迈斯纳和奥克森菲尔德两位科学家发现，如果把超导体放在磁场中冷却，则在材料电阻消失的同时，磁感应线将从超导体中排出，不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。超导发现的历程 1973年，发现超导合金――铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，这一记录保持了近13年。超导发现的历程 1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究中心报道了一种氧化物（镧钡铜氧化物）具有35K的高温超导性。此后，科学家们几乎每隔几天，就有新的研究成果出现。超导发现的历程 1986年，美国贝尔实验室研究的超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢的“温度壁垒”（40K）被跨越。超导发现的历程 1987年，美国华裔科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮的“温度壁垒”（77K）也被突破了。1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。从1986－1987年的短短一年多的时间里，临界超导温度提高了近100K。 2. 有机超导体迄今为止，有机超导体的数量已经达到40多个；主要有三类： ★ 电荷转移复合物； ★ C60掺杂； ★ 氧化聚丙烯 第一类：电荷转移复合物 巳发现的40多种有机超导体中，大部分属于由电荷给体(D)和电荷受体(A)结合而成的电荷转移复合物(Charge Transfer Complex，简写为：CTC)，而且大多是准二维或三维结构 (TMTSF)2PF6 第一个 Tc= 1.4K (BEDT-TTF)2I3 Tc= 8.0K (BEDT-TTF)2Cu(SCN)2 Tc= 10.4K (BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br Tc= 11.5K (BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Cl Tc= 12.5K 第三类：氧化聚丙烯 1993年俄罗斯科学家Grigorov等在经过氧化的聚丙烯体系中发现了从室温(293K)到700K都呈超导性的有机超导体，这是迄今为止报道的唯一在室温下具有超导性的有机化合物 100 nm 范围 4 无机非金属材料 克拉克拉（Ct）是宝石的质量（重量）单位，现定1克拉等于0.2克或200毫克。一克拉又分为100分，如50分即0.5克拉，以用作计算较为细小的宝石。因为钻石的密度基本上相同，因此越重的钻石体积越大。越大的钻石越稀有，每克拉的价值亦越高。carat 克拉一词，源自希腊语中的克拉 keration」，指长角豆树（或稻子豆carobseed） 1983年，成都地质学院(现成都理工大学)陶正章先生进行了具体研究，证实克拉作为重量单位起源于地中海地区角豆树的种子---稻子豆，这种树种重量多在200毫克左右，与有人所说的阿比西尼亚刺槐、布鲁斯刺桐以及槐树豆的重量无关。直到20世纪初克拉重量才经标准化。 现在一般0.2克拉卖4000元左右；0.3克拉卖7000元左右，越大越贵 4. 生物陶瓷生物硬组织代用材料有体骨、动物骨，后来发展到采用不锈钢和塑料，由于这些生物材料在生物体中使用，不锈钢存在溶析、腐蚀和疲劳问题，塑料存在稳定性差和强度低的问题。因此生物陶瓷具有广阔的发展前景，目前世界各国相继发展了生物陶瓷材料。制作各种人体关节 ：CaO-Na2O-SiO2-P2O5 牙齿 1 生物陶瓷概述和分类 1.1 生物陶瓷的概念 1.2 生物陶瓷的物理化学性能 2 举例：单晶氧化铝生物陶瓷 2.1 单晶氧化铝的物理化学性能 2.2 单晶氧化铝的制备方法 2.3 单晶氧化铝的应用 3 生物陶瓷需要解决的问题及发展前景 目 录 1 生物陶瓷概述 在18 世纪前，人们就开始用柳枝、木、麻、象牙等天然材料作为骨修复材料； 约19 世纪前，由于冶金技术和陶瓷制备工艺的发展，开始用纯金、纯银、铂等贵金属作牙修复及骨缺损修复； 本世纪中叶以前， 由于冶金技术的进步，钴铬铝合金、纯钛和钛合金等被应用到人工骨的领域，有机玻璃等高分子材料也开始用于临床； 本世纪60 年代初， 在新技术革命浪潮推动下，材料科学迅速地发展，人们开始有目的、有计划地探索、发现和合成新材料，其中最有代表性的就是生物陶瓷的研究和高分子材料。 最早的生物材料的应用——镶牙 生物陶瓷材料优点： 生物陶瓷材料作为一种无机生物医学材料，与生物组织具有良好的相容性和优异的亲和性，稳定的物理化学性质，可灭菌性及无毒性等优点，越来越受到人们的重视。 1.1 生物陶瓷的概念和分类 生物陶瓷泛指与生物体或生物化学相关的陶瓷材料，分为与人体相关的陶瓷(种植类陶瓷)和与生物化学相关的陶瓷(生物工程类陶瓷)二大类。应用的范围有人工牙冠、牙根、人工血管和人工尿管，更有用于酶固定、细菌、微生物分离、液相色谱注和DNA等方面。 人工血管 分类生物陶瓷 人造肌肉纤维，它以近年来倍受人们注目的纳米碳管为成份，其伸缩性和灵敏度超过迄今的任何人造材料。 1.1生物陶瓷的物理化学性能 生物陶瓷由于是高温处理工艺所成的无机非金属材料，因此具有金属、高分子材料无法比拟的优点： 1）由于它是在高温下烧结制成，其结构中包括键强很大的离子键或共价键，所以具有良好的机械强度、硬度、压缩强度高，极其稳定；在体内难于溶解，不易氧化、不易腐蚀变质，热稳定性好，便于加热消毒、耐磨、有一定润滑性能，不易产生疲劳现象，而且和人体组织的亲和性好，因此能满足种植学要求。 2）陶瓷的组成范围比较宽，可以根据实际应用的要求设计组成，控制性能的变化。 例如可降解生物陶瓷在体内不同部位的使用中，希望能针对被置换骨的生长特点获得具有不同降解速度的陶瓷。否则，当降解速度超过骨生长速度时， 就会产生“死区”，影响修复。如果向此类材料中添加适当比例的非降解性生物陶瓷，就能调整降解速度，满足临床要求。 3）陶瓷容易成型，可根据需要制成各种形态和尺寸，如颗粒形、柱形、管形、致密型或多孔型，也可制成骨螺钉、骨夹板、制成牙根、关节、长骨、颅骨等。采用特殊的工艺还可以得到尺寸精密的人工骨制品。 人造骨关节 4）后加工方便。通常认为陶瓷很难加工，但随陶瓷加工设备和技术的进步，现在陶瓷的切割、研磨、抛光等已是成熟的工艺。近年来又发展了可用普通金属加工机床进行车铣、刨、钻等的可切割性生物陶瓷，利用玻璃陶瓷结晶化之前的高温流动性，可制成精密铸造的玻璃陶瓷。 5）易于着色。如陶瓷牙冠与天然牙逼真，利于整容、美容。 2 单晶氧化铝生物陶瓷 单晶生物陶瓷是一种新型的生物陶瓷材料，属氧化铝单晶。氧化铝单晶也称宝石，添加剂不同，制得单晶材料颜色不同，如红宝石、蓝宝石等。氧化铝单晶有许多特性，如机械强度、硬度、耐腐蚀性都优于多晶氧化铝陶瓷，其生物相溶性、安定性、耐磨性也优于多晶氧化铝陶瓷。 2.1 单晶氧化铝生物陶瓷的 物理化学性化学性能 氧化铝陶瓷具有良好的组织亲和性，这是因为其表面具有亲水性，即氧化铝结晶表面氧原子能捕获水分子而产生极化现象，结果在其表面覆盖一层羟基，它能吸附水分子，在表面形成亲水层，使表面呈强极性，易被组织液浸润。在极性层外间构成水——金属离子——蛋白质的“三明治”式结构，形成周期的氧化铝生物相容性。 2.2 单晶氧化铝的制备方法 　　 单晶氧化铝的制备方法：物理法、化学法。 物理法：提拉法、导模法、焰熔法等。 化学法：气相化学沉积生长法等。 a、提拉法 　　即是把原料装入坩埚内，将坩埚置于单晶炉内，加热使原料完全熔化，把装在籽晶杆上的籽晶浸渍到熔体中与液面接触，精密地控制和调整温度，缓缓地向上提拉籽晶杆，并以一定的速度旋转，使结晶过程在固液界面上连续地进行，直到晶体生长达到预定长度为止。提拉籽晶杆的速度1.0-4mm/min 坩埚的转速为10r/min，籽晶杆的转速为25r/min 。 b、导模法 　　简称EFG法。在拟定生长的单晶物质熔体中，放顶面下所拟生长的晶体截面形状相同的空心模子即导模，模子用材料应能使熔体充分润湿，而又不发生反应。由于毛细管的现象，熔体上升，到模子的顶端面形成一层薄的熔体面。将晶种浸渍到基中，便可提拉出截面与模子顶端截面形状相同的晶体。 c、焰熔法 　　将原料装在料斗内，下降通过倒装的氢氧焰喷嘴，将其熔化后沉积在保温炉内的耐火材料托柱上，形成一层熔化层，边下降托柱边进行结晶。用这种方法晶体生长速度快、工艺较简单，不需要昂贵的铱金坩埚和容器，因此较经济。 d、气相化学沉积生长法 　　将金属的氢氧化物、卤化物或金属有机物蒸发成气相，或用适当的气体做载体，输送到使其凝聚的较低温度带内，通过化学反应，在一定的衬底上沉积形成薄膜晶体。 2.3 单晶氧化铝临床应用 它用作人工关节柄，与氧化铝多晶陶瓷相比具有比较高的机械强度，不易折断。它还可以作为损伤骨的固定材料，主要用于制作人工骨螺钉，比用金属材料制成的人工骨螺钉强度高。可以加工成各种齿用的尺寸小、强度大的牙根，由于氧化铝单晶与人体蛋白质有良好的亲合性能，结合力强，因此有利于牙龈粘膜与异齿材料的附着。   多孔生物陶瓷 ——可吸收骨螺钉 、人工听小骨 、陶瓷中耳引流管 5. 压电陶瓷所谓压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。这种奇妙的效应已经被科学家应用在与人们生活密切相关的许多领域，以实现能量转换、传感、驱动、频率控制等功能。 组成：钛酸钡(BaTiO3)系， 锆钛酸铅[Pb(Ii、Zr）O3]系 应用举例：水声技术：水声换能器超声技术：超声清洗、超声乳化、超声分散高电压发生装置：压电点火器、引燃引爆、压电变压器电声设备：麦克风、扬声器、压电耳机传感器：压电地震仪压电驱动器 6. 光学纤维 两条国际海底光缆 广东汕头登陆 ●亚欧国际海底光缆： 西起英国，东至日本，途径 33个国家和 地区，全长3.8×104 km ●中、美国际海底光缆 全长2.6×104 km 五 合成高分子材料三大合成材料品现状塑料 纤维 橡胶区别：分子量不同，性质不同，用途不同 1. 塑料塑料为合成的高分子化合物{聚合物(polymer)}，又可称为高分子或巨分子(macromolecules)，也是一般所俗称的塑料(plastics)或树脂(resin)，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的。　塑料可区分为热固性与热塑性二类，前者无法重新塑造使用，后者可一再重复生产。塑料高分子的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构 ，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，属于体型结构。 代表物：聚酰胺、ABS，聚碳酸酯 ABS： A 丙烯腈 B 丁二烯 S 苯乙烯 Acrylonitrile；butadiene；Styrene 2. 合成橡胶根据来源不同，橡胶可以分为天然橡胶和合成橡胶。高弹性的高分子材料，一般均需经过硫化和加工之后，才具有实用性和使用价值。代表物：顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、 硅橡胶 3. 合成纤维合成纤维（synthetics）是化学纤维的一种，是用合成高分子化合物做原料而制得的化学纤维的统称。它以小分子的有机化合物为原料，经加聚反应或缩聚反应合成的线型有机高分子化合物，如聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺等。从纤维的分类可以看出它属于化学纤维的一个类别。代表物：腈纶、涤纶、尼龙按性能功用分类 1、耐高温纤维，如聚苯咪唑纤维； 2、耐高温腐蚀纤维，如聚四氟乙烯； 3、高强度纤维，如聚对苯二甲酰对苯二胺； 4、耐辐射纤维，如聚酰亚胺纤维； 5、另外还有阻燃纤维、高分子光导纤维等。 4. 高分子导电材料 5.生物高分子生物高分子一般是指自然界生物体内的高分子。生物高分子及其衍生物是一类重要的生命物质，协助生命体实现着许多重要的生理功能。六 复合材料玻璃纤维增强塑料 碳纤维增强塑料 3. 尼龙纤维增强复合材料玻璃纤维增强塑料用玻璃纤维或其织物以增强合成树脂，用涂布、注塑、挤塑、层压等方法加工成形的制品。碳纤维增强塑料纤维增强基复合材料是由碳纤维织物增强碳或石墨化的树脂（包括沥青）碳以及化学气相沉积碳所形成的复合材料，简称碳-碳复合材料。 碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。 （1）密度低（1.7g/cm3左右）在承受高温的结构中，它是最轻的材料；高温的强度好，在2200oC时可保留室温强度；有较高的断裂韧性，抗疲劳性和抗蠕变性；而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料，纤维取向明显影响材料的强度，在受力时其应力-应变曲线呈现“假塑性效应”即在施加载荷初期呈线性关系，后来变成双线性关系，卸载后再加载，曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。 （2）热膨胀系数小，比热容高，能储存大量的热能，导热率低，抗热冲击和热摩擦的性能优异。 （3）耐热烧蚀的性能好，热烧蚀性能是在热流作用下，由于热化学和机械过程中引起的固体材料表面损失的现象，通过表层材料的烧蚀带走大量的热量，可阻止热流入材料内部， C-C材料是一种升华-辐射型材料。 尼龙纤维增强复合材料七 纳米材料简介 碳纳米管石墨烯石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料[1]。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在[1]，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯 graphene 碳纳米管 CNTsJkN红软基地