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这是一个关于材料化学专业PPT模板，主要介绍了材料的定义、材料的分类、材料科学与材料化学等内容。材料化学 第一章 绪 论 1.1 材料的定义、分类和作用 一、材料的定义 1.《辞海》:人们把自然界经过开采而获得的劳动对象称为原料。自然界自然存在而未经过人类任何劳动输入的就不能称为原料。例如，开采出来的矿物是冶金的原料，种植出来的小麦是制造面粉的原料，单采掘工业中就没有原料。在加工工业中，一般把来自采掘工业和农业的劳动对象称为原料，把经过工业加工的原料（如钢铁、水泥）称为材料。材料和原料合称为原材料。经过人类劳动而取得的劳动对象称为原料; 经过二次加工的原料称为材料。2、材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。师昌绪主编：《材料大辞典》p58 3、材料是“具有一定性能的物质, 可以用来制成一些机器、器件、结构和产品”，欢迎点击下载材料化学专业PPT模板哦。
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材料化学 第一章 绪 论 1.1 材料的定义、分类和作用 一、材料的定义 1.《辞海》:人们把自然界经过开采而获得的劳动对象称为原料。自然界自然存在而未经过人类任何劳动输入的就不能称为原料。例如，开采出来的矿物是冶金的原料，种植出来的小麦是制造面粉的原料，单采掘工业中就没有原料。在加工工业中，一般把来自采掘工业和农业的劳动对象称为原料，把经过工业加工的原料（如钢铁、水泥）称为材料。 材料和原料合称为原材料。 经过人类劳动而取得的劳动对象称为原料; 经过二次加工的原料称为材料。 2、材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。 师昌绪主编：《材料大辞典》p58 3、材料是“具有一定性能的物质， 可以用来制成一些机器、器件、结构和产品” 。 美国科学院、美国工程院联合编写 《材料：人类的需求》 材料是可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质. 光电子材料 材料是人类赖以生活和生产的物质基础，是人们用以作为物品的物质。生产技术的进步是和新材料的应用密切相关的，因为材料的好坏直接影响着生产工具的优劣和产品的质量，所以人们总是不断地去寻找、发现新材料，以促进生产、改善物质文化生活。 每一种新材料的发现和应用，都会给社会生产和生活面貌带来巨大改变，把人类物质文明推向前进。因此，历史学家往往用制造工具的原材料作为社会发展的标志。 旧石器时代 新石器时代 青铜器时代 铁器时代 钢硅塑料合成材料半导体精密陶瓷复合材料纳米材料 …… 旧石器时代 距今约300万年～距今约1万年 新石器时代 距今1.2万年到距今4000年 青铜器时代铁器时代铁器时代被认为是始于2000多年前，由铁制作的农具、手工工具及各种兵器得以广泛应用，大大促进了当时社会的发展 钢铁、水泥等材料的出现和广泛应用，人类社会开始从农业和手工业社会进入了工业社会。 本世纪半导体硅、高集成芯片的出现和广泛应用，则把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。 一般说来，一种材料能否在一个时代引起人们关注、得到广泛使用应该从以下几方面加以分析 资 源 能 源 环 保 经 济 质 量因此材料也可以定义为： 石棉是含有铁、镁、镍、钙、铝等元素的硅酸盐，分为温石棉和青石棉两种，由于具有结实、抗弯、绝缘、隔热、保温、耐酸碱腐蚀等优点，所以被广泛用于建筑、造船、航天和交通机械中隔热、保温、防火等领域。石棉经过加工后制成的纺织、石棉水泥制品，具有耐磨、绝缘等特点，还可制成防火材料、滤料、填料等。据统计，石棉的各种用途已逾千种 。 近年来的研究表明石棉是一种致癌物质，欧美国家许多癌症的病因，都曾与石棉污染有关。目前这种状况正在向发展中国家转移。据保守估计，今后30年中死于石棉污染者将达到100万，其中大多数是制造含石棉的地板、天花板、屋顶材料、接合剂和自动闸的工人。若进行大规模楼层定向爆破、拆除等工作时，现场附近人员不采取防护措施，也极可能被伤害。 钢铁工业在发达国家已进入衰退阶段，原因是有许多新材料来代替钢铁，并且钢铁生产污染环境，他们往往把这些企业放在第三世界国家。 1996年中国粗钢产量首次突破1亿吨大关，中国粗钢产量跃居世界第一以来，中国粗钢产量随后呈连年增长的趋势，并且钢产量一直位居世界第一。中国的不锈钢产业则在近十年里取得了飞速增长，2001年，中国不锈钢粗钢产量仅为73万吨，占全球当年产量的3.8%，随后中国的不锈钢产量连续10年呈现超过20%的年均增长率。2006年，中国不锈钢粗钢产量561万吨，首次位居世界第一，至今，中国的不锈钢粗钢产量也已经占据世界总产量的近一半。 2014年2月总部设在英国的钢铁工业和市场分析公司(MEPS)发布全球钢铁产量和不锈钢产量报告，2013年中国以7.79亿吨的粗钢产量位居世界第一，占全球粗钢产量的48.5%，而中国2013年不锈钢产量也达到约1800万吨，占全球总产量的48.3%。 按材料的组成分类金属材料 (Metal)：钢铁材料、有色金属、合金铝、钛、铜、镍、有机高分子材料 (Polymer)：天然的、合成的塑料，橡胶，合成纤维等. 无机非金属材料 (Ceramics)：陶器、瓷器、水泥、玻璃、耐火材料、新型结构和功能陶瓷 (SiC) 复合材料 (Composites)：陶瓷基、金属基、高分子基复合材料按材料的用途分类结构材料 (以力学性能为基础，制造受力构件所用材料) ：支撑件、连接件、传动件、紧固件等，这些材料都具有抵抗外力作用而保持自己的形状、结构不变的优良力学性能。 功能材料(利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料 ) ：具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学和生物学功能及相互转化的性能，被用于非结构目的的高技术材料。按材料内部原子排列情况分类固体材料 晶态材料 非晶态材料 液态材料 气态材料从材料尺度角度分类 三维材料 块体材料二维材料 薄膜、涂层等 (金刚石薄膜、高温超导薄膜、半导体薄膜、耐磨涂层) 一维材料 纤维、晶须等 (光导纤维、高强纤维) 零维材料 粉 体其他分类方法状态分类:单晶、多晶、非晶、复合物理性质分类：高强、超硬、高温、绝缘、导电、超导、透光、磁性功能性质分类：铁电、压电、热电、光电、磁光、智能用途分类；耐火、耐酸（碱）、耐磨、光学、感光、电子、电工、贮氢、节能、燃料电池 三、材料科学与材料化学 20 世纪科学技术领域一系列惊人的重大发现导致了原子能、航空航天、激光、信息、能源等领域的巨大变化，而这些巨大变化则有力地促进了材料的发展，使得材料在 20 世纪中叶发生了一次“革命性”的飞跃，这个飞跃的标志就是“材料科学”的形成。 超音速飞机 (镍基超级合金) 计 算 机 (晶体管、半导体) 航天飞机 (高温结构陶瓷) 20 世纪 80 年代出现的新技术革命把新材料、信息技术、生物技术并列为新技术革命的重要标志。 美国国防部1991年提出20项关键技术，有5项以材料为主。同年，美国白宫发布美国国家关键技术项目共6领域22项关键，材料为6领域之一。材料合成与加工、电子和光子材料、陶瓷复合材料、高性能金属与合金5项为关键。 从1995年至2001年每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中，特种功能材料和制品技术占了很大的比例。 2001年日本文部省发布的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来的100项重要课题，一半以上为新材料或依赖于新材料发展的课题，而其中绝大部分均为功能材料。 欧盟第六框架计划和韩国的国家计划等把功能材料技术列为关键技术之一加以重点支持。 我国863高技术发展计划，材料是7个重点之一，重大基础研究攀登计划的30个重大课题中有7个与材料直接有关。 新材料发展与应用水平直接决定着经济发展的水平。以每公斤产品的出厂价格计算，把原材料比作1，那么小轿车为5，家电为30，飞机为200，计算机为1000，集成电路芯片则为10000。产品中的技术含量越高，收益就越高。 2000 年，世界新材料市场销售额达到 4000 亿美元，美国占市场份额 40%，日本占市场份额 20% 。 据 1982 年统计，美国每年因材料腐蚀造成的直接经济损失为 1260 亿美元。材料断裂和磨损造成的损失分别为 1190 亿和 1000 亿美元。 新材料在高技术中的应用几个实例 1982 年日本首次研制出了陶瓷发动机小汽车。它的出现使发动机重量减轻，提高燃烧度和节约燃料的愿望成为现实。工作温度提高到1300℃ 无需水冷装置发动机效率提高30%左右 节省能源 ，减少了环境污染 阻碍陶瓷发动机实用化的主要障碍是陶瓷的脆性和由此导致的低可靠性 贝壳和陶瓷发动机 美国的隐身战斗机所以能隐身，就是使用了一种吸波材料和吸波涂层。 在美国的航天史上发生过三起巨大灾难 1967 年 1 月 27 日：阿波罗号飞船升空时爆炸，三名宇航员遇难 1986 年 1 月 28 日：挑战者号航天飞机升空时爆炸，包括一名女教师在内的宇航员全部遇难 2003 年 2 月 1 日：“哥伦比亚号”航天飞机在完成 16 天的太空研究任务后，在返回大气层时突然发生解体，机上 7 名宇航员全部遇难 “哥伦比亚号”是航天飞机第一次在即将着陆时发生的灾难。空难发生后，由美国宇航局（NASA）组成了由材料和工艺工程师及科学家组成的调查组对飞机残骸进行了重组、残骸材料的冶金分析以及模拟试验，分析了航天飞机爆炸的原因。“哥伦比亚号”航天飞机的爆炸，震惊了世人，同时也引起了人们对材料的关注，材料分析揭开了哥伦比亚空难之谜。 我国的四大发明中至少有两项是化学和材料的结合体通过蒸煮草木灰把植物中的纤维物质提炼出来制成了纸浆； 一硝二磺三木炭的组合则生成了火药。 我国的新材料研究形成了一支 40 万人的研究与生产队伍，其中科研人员近 10 万人。研究单位有 300 多个，新材料生产工厂 1000 多个。各类大学有 150 多个与材料有关的专业，毕业生的数量与美国相近。我国的新材料研究在光学晶体、有机分离膜、稀土永磁材料、高温超导体、准晶态研究等方面已取得举世瞩目的成绩，但与发达国家相比在总体水平上估计落后 10 年左右。钢材和化工有机合成材料要靠进口，高技术所需的新材料以及引进生产线所用原材料大量依靠国外。来看看那段特殊历史时期的一次特殊竞赛 1986 年 4 月，Mueller 和 Bednorz 报道临界温度 35 K；12 月，东京大学重复出了上述结果；同时，美国休斯顿大学朱经武等人获得了转变温度为 52 K 的 超导材料。 1987 年 2 月，日本东京大学，85 K 1987 年 2 月 15 日，朱经武等人，98 K 1987 年 2 月 19 日，中科院物理所 100 K； 1987 年 3 月 4 日，日本金属材料研究所，123 K 1987 年 3 月 4 日，北京大学 123 K 1987 年 3 月，联邦德国 125 K 我国的新材料研究不少研究起步不晚成果不错，但形不成商品及产业。“成果一大片，材料看不见”。国家在新材料研究开发上的总投资估计超过 50 亿元，但形成的新材料生产的产值不大，大大影响了我国工业特别是高技术产业的发展。 国内材料研究现状中国科学院沈阳金属研究所(金属材料) 中国科学院上海硅酸盐研究所(陶瓷材料) 中国科学院上海有机所(有机化学和高分子材料) 清华大学材料与工程学院 新材料的发展方向 结构功能的复合化 功能材料的智能化(smart) 材料与器件的集成化 制备和使用工程的绿色化材料的复合化-复合材料古代－近代－先进复合材料天然复合材料树木和竹子： 纤维素和木质素的复合体 贝壳、动物骨骼： 无机磷酸盐和蛋白质胶原复合而成 古代：使用 、效仿 半坡人－－草梗合泥筑墙，且延用至今漆器－－土漆和麻布复合而成，至今已四千多年蒙古弓－－由牛角和木材复合而成，韧性好，张力大 人类第一架全复合材料飞机材料的智能化（1）在军事和航天工业方面的应用 （2）在工程方面的应用 Examples 材料的集成化思考题什么是材料化学？其主要特点是什么？ 材料与试剂的主要区别是什么？ 观察一只灯泡，列举出制造灯泡所需要的材料。 材料按其组成和结构可以分为哪几类？ 简述材料化学的主要内容。
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