我所知道的材料化学.docx

我所知道的材料化学材料是人类用来制作各种产品的物质，是先于人类存在的，是人类赖以生存和发展，征服自然和改造自然的物质基础，是人类进步的里程碑。目前，世界上传统材料已有10万多种，而新材料品种以每年大约5%的速度在增长。材料多种多样，大方向上课分为天然材料，烧炼材料、合成材料，智能材料和纳米材料等。天然材料是指自然界中的动植物和矿物。植物有楠木，檀木，樟树，中草药以及煤等。煤是远古植物遗骸，埋在地层下，经过地壳隔绝空气的压力和温度条件下作用，产生的碳化化石矿物。而介于植物与煤炭的中间状态称为阴沉木，阴沉木的本质是碳化木，碳化得太厉害就成了煤炭，未完全碳化，即得到阴沉木。矿物有玉石，钻石，，雨花石，玛瑙等。玉石分子为晶体，排列整齐有序，熵变很小，外观晶莹剔透，深受人们喜爱，这也预示着我们也该如此，做人堂堂正正，做事干干净净！另一方面，玉镯力量的传递是圆形的，老人佩戴后摔倒可减少一定的冲力！20世纪初已出现化工合成产品。现在，合成塑料，合成橡胶，合成纤维广泛应用于生产生活中。值得注意的是维尼龙，二战前，维尼龙多用于降落伞；第二次世界大战期间，美国先发明了丝袜，这是一种尼龙薄袜，然而，令人讶异的是25层的尼龙袜却可以作为防弹衣！智能材料是为21世纪准备的尖端技术，现已成为材料科学的一个重要前言领域，有关研究发展受到人们的重视。例如，p做成的骨头，有治愈能力；航空使用的钛合金，能吸收太阳的能量；ni，ti合金为性状记忆合金都属于智能材料。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。近年来，纳米材料受到了世界各国的普遍关注。颗粒尺寸落在10^-7-10^-9m间的，称为纳米微粒，由纳米微粒组成的材料即成为纳米材料。纳米粒子具有壳层结构，粒子的表面有很大的比例，并且是类气状结构，而在粒子的内部则存在着有序-无序结构。此种结构的特殊性导致了它以及其构成的纳米固体具有4种效应。首先是小尺寸效应，又称为体积效应。由于组成纳米固体的颗粒极小，使得界面组元的比重显著增大。当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化。其次是表面与界面效应。随着微粒粒径的减小，其比表面积大大增加，位于表面的原子数目将占相当大的比例庞大的表面使纳米微粒的表面自由能，剩余价和剩余键力大大增加。键态严重失配、出现了许多活性中心，表面台阶和粗糙度增加，表面出现非化学平衡、非整数配位的化学价，导致了纳米微粒的化学性质与化学平衡体系有很大差别。我们把这些差别及其作用叫做纳米微粒的表面效应。第三是量子尺寸效应。量子尺寸效应是指当粒子尺寸下降到某一数值时，电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象，以及由此导致的纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同的现象。最后是宏观量子隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应，如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量就有隧道效应。纳米材料可通过蒸发冷凝法、物理粉碎法、化学沉淀法、胶体化学法、金属醇盐水解法等方法来制备。由于其性质的特殊性，纳米材料广泛应用于各个领域，在建材、环保、半导体、化纤、化妆品、机械加工、军事、医疗等许多领域取得了令人满意的应用成果。家用电器纳米材料自诞生以来所取得的成就及对各个领域的影响和渗透十分引人注目，而塑料是家用电器的重要材料之一。如今，纳米材料在塑料工业中的应用也出现了喜人的前景。家用电器会采用一些具有特殊功能的塑料，如抗菌塑料、阻燃塑料、导电塑料、磁性塑料、增韧增强塑料以及为了适应环保要求的生物降解塑料。增韧增强塑料在塑料中填充纳米级粒径的无机填料，常用的有蒙脱土、Si2、Ti2等，由于无机纳米粒子同聚丙烯等塑料的相容性较差，很难匹配，目前技术较为成熟的是在塑料中填充经表面处理后的纳米级超细CaC03.纳米级CaC03对PP等塑料的结晶有明显的异相成核作用，适当加入可以使聚丙烯等塑料的拉伸屈服强度和弯曲模量上升，由此可见，纳米级材料填充可达到增韧目的，可大大提高塑料的综合力学性能。随着全球二氧化碳的排放量剧增，大气层中的臭氧层日趋稀薄，使到达地面的紫外线的强度日益增加，导致各种皮肤病患者人数显著增长，各种防晒化妆品也应运而生。在防晒产品中以往多使用有机化合物为紫外线吸收剂，但是存在诸如为了尽可能保护皮肤不接触紫外线而提高添加量之后，会增加发生皮肤癌以及产生化学性过敏等问题。在纳米技术被广泛应用的今天，纳米钛以其安全无毒、能屏蔽紫外线、无毒、无味、着色力高、遮盖力强、色相好和色谱广等优异性能，被广泛应用于防晒化妆品中。从防晒新技术、新原料的发展来看，它们也是极具发展前途的一类环保无机防晒化妆品原料。其最大的优