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刘晓瑭 刘晓瑭 材 料 化 学 (Material Chemistry) 刘晓瑭 华南农业大学理学院 /u/jlxt33/ 旧石器时代 新石器时代 陶器时代 青铜器时代 铁器时代 历史学家用材料作为人类文明史的标志 材料的历史应该从旧石器时代开始? 钢时代? 硅时代? 塑料时代? 合成材料时代? 半导体时代? 精密陶瓷时代? 复合材料时代? 纳米时代 ? 我们现在所处的这个时代应该称为什么时代呢? 本课程所涉及的内容就属于材料化学这一分支。我们将讨论以下内容: 绪论 晶体结构 晶体结构缺陷 结构与性能的关系 各种材料及其制备 1. 绪 论 1.1 什么是材料? 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” 人类社会所能够接受的经济地制造有用器件的物质 新陈代谢这一生命规律在材料中也是同样存在的。事实上,每种材料都有其生命曲线 处于成熟阶段甚至衰退阶段的材料称为传统材料,而处于出现阶段和发展阶段的材料称为新材料。 /m/user_content.aspx?id=252133有多少当年的高新技术以完美的方式谢幕 /m/user_content.aspx?id=252141有多少当年的高科技产品以黯然的方式谢幕 铝合金的出现,大大拓宽了铝的用途。 易拉罐 1.2 材料的分类 按材料的组成分 金属材料 有机高分子材料 无机非金属材料 (以上三种为基本固态材料) 复合材料(由两种或多种基本材料结合而成) 按材料的用途分 结构材料:作为结构部件,关注力学性能 功能材料:具有特定功能,关注光电磁性能料? 按材料原子排列情况分 晶态材料 非晶态材料 液态材料 气态材料 按材料尺度分 三维材料 (块体材料) 二维材料 (薄膜、涂层等) 一维材料 (纤维、晶须等) 零维材料 (粉 体) 1.3 材料科学 在 20 世纪中叶形成了“材料科学”。 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) 鲨鱼皮泳衣是人们根据其外形特征起的绰号,其实它有着更加响亮的名字:快皮, 它的核心技术在于模仿鲨鱼的皮肤。生物学家发现,鲨鱼皮肤表面粗糙的V形皱褶可以大大减少水流的摩擦力,使身体周围的水流更高效地流过,鲨鱼得以快速游动。快皮的超伸展纤维表面便是完全仿造鲨鱼皮肤表面制成的。此外,这款泳衣还充分融合了仿生学原理:在接缝处模仿人类的肌腱,为运动员向后划水时提供动力;在布料上模仿人类的皮肤,富有弹性。实验表明,快皮的纤维可以减少3% 水的阻力,这在1%秒就能决定胜负的游泳比赛中有着非凡意义。 “鲨鱼皮”泳衣 摩天轮 材料涉及的领域极为广泛,举凡国家的工农业建设和国防建设,人民生活水平的提高,无不与材料密切相关。所以材料的科学研究、新产品的开发、工业大生产与合理应用都关系到社会进步、国家安全,因此人们把材料誉为现代文明的三大支柱之一。 摘自:师昌绪主编《材料大辞典》前言 据统计,每年因腐蚀所造成的经济损失约占国民经济生产总值的2%-4%,最发达的美国高达4%以上。1969年英国因腐蚀而造成的损失为13.65亿英磅;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。美国2001年的腐蚀直接损失为国民生产总值的3.1%,约合2760亿美元。中国每年因腐蚀造成的直接经济损失至少有200亿元。据必威体育精装版报道,我国在能源、交通、建筑、机械、化工、基础建设、水利和军事设施等典型的行业和企业,每年由于腐蚀所造成的损失可达5000亿元以上,约占GDP的5%。 材料科学研究的内容 合成与制备 结 构 性 能 效能与功能 材料科学研究的一般流程 1.4 材料化学 材料化学是材料科学的一个重要组成部分,在化学学科中通常也称为“固体化学”。材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。 材料化学可以从分子水平到宏观尺度认识结构与性能的相互关系,从而调节改良材料的组成、结构和合成技术及相关的分析技术,并发展出新型的具有优异性质与性能的先进材料。 材料化学的特点和应用 特点 跨学科学性 实践性 在各领域的应用 生物医药领域 电子信息领域 环境和能源领域 结构材料领域 谢谢! * 三大支柱:能源、信息、材料 材料化学之绪论 * 材料化学之绪论 材料化学之绪论 材料化学之绪论 刘晓瑭 刘晓瑭 * 三大支柱:能源、信息、材料 材料化学之绪论 * 材料化学之绪论

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