材料化学 chapter-4.pptVIP

4. 应用 气体吸附及储存 化学分离 药物输送 手性分离与拆分 光催化性能 化学传感器 分子电子学 (2).化学分离方面的应用 (3). 药物输送方面的应用 (4).手性框架配合物的离子交换作用 (5). 催化领域内的应用 有序介孔材料的典型结构 * * 第四章 新型材料展望 第4章 1、复合材料 composite materials： 两种或两种以上的物理化学性质不同的物质通过复合工艺组合而成的一种多相固体材料 第一节 复合材料概述 特点：组分材料保持相对独立性，保留原组成材料的主要特色， 并能通过复合效应获得原有材料不具备的优良性能 性能的可设计性 2、组成： 2.1 基体：复合材料中的连续相；把增强材料有效固结，并传递应力； 2.2 增强材料：以独立形态分布在整个连续相中。 两相间存在相界面； 复合材料各组分间取长补短、协同作用，弥补单一材料的缺点，产生单一材料不具有的新性能。 3、复合材料研究发展状况： 木材： 钢筋混凝土： 20世纪40年代： 美国：玻璃钢 (玻璃纤维增强塑料)———— 现代复合材料的应用 60年代中后期： 碳纤维及芳酰胺纤维的研究 70年代末： 各种复合材料的相继出现 如金属基复合材料、 碳－碳复合材料 80年代， 陶瓷基复合材料得到蓬勃发展 ……………… 第4章 离子交换 离子识别 分子识别与催化 催化降解 Bo Wang, Omar M. Yaghi, Nature, 2008, 207-212 (1).气体的吸附与分离 ZIF-95 ZIF-100 Langmuir 1240m2·g-1 780m2·g-1 Gas adsorption isotherms of ZIF-95 (left) and ZIF-100 (right). Bo Wang, Omar M. Yaghi, Nature, 2008, 207-212 特定结构引起的瓶颈效应，最窄的直径是3.2埃，所以分子会有选择性的通过。 Long Pan, Jing Li, Angew.Chem.Int.Ed, 2006, 45-616 基于Cerious2 软件的量化计算 Long Pan, Jing Li, Angew.Chem.Int.Ed, 2006, 45-616 孔径达到3nm，比表面积达到5510m2/g Patricia Horcajada, Grard Frey*,Angew.Chem.Int.Ed ,2006, 45-5974 对“布洛芬”的输送和释放效率和MCM-41进行对比。 MCM-41是2001年第一个用来做药物输送和释放的介孔材料。 Mei-Ling Feng, Xiao-Ying Huang*, Angew.Chem.Int.Ed , 2008, 47-8623 对Cs+的高选择性 交换Cs+后的电镜照片主体形状没有变化，只是表面的粗糙程度发生变化。 沿41轴方向的左手型螺旋链 孔隙45.1% Cs+交换93% 对有机反应的催化 提高催化效率，缩短反应时间。 Young Kyu Hwang, Gerard Ferey*, Angew.Chem.Int.Ed , 2008, 47-4144 Coordinatively unsaturated metal sites CUSs 2.9-3.4nm; 5900m2/g 第4章 4、复合材料特性： 4.1. 比强度和比模量高： 比强度：材料强度和密度之比。值越高，说明材料承受应力越高； 比模量：材料模量和密度之比；越高说明材料轻而刚性大。 大量数据表明：复合材料的比强度和比模量都比常用金属材料高 2.4 110 2.2 1.0 4.5 钛合金 2.7 210 1.8 1.4 7.8 钢 10.5 231 3.6 0.8 2.2 石墨纤维－Al 10.5 220 7.6 1.6 2.1 硼纤维－环氧 8.0 128 11.3 1.8 1.6 碳纤维－环氧树脂 比模量 ×109（mm） 拉伸模量 (GPa) 比强度 ×107(mm) 拉伸强度 （GPa） 密度 (g?cm-3) 材料 第4章 4.3 高温性能