新材料技术概论 第一章综论PPT.ppt

新材料概论;聚合物和纳米多孔碳中扩散行为的分子动力学模拟;纳米国际象棋;击剑运动剑身所用的材料是碳钢，其结构极易产生微裂纹导致剑身折断而造成运动员的误伤，现在剑身采用的铁镍和钛的合金材料，并经长时间的时效与弯曲处理，内部微裂只有碳钢的1/20，极不容易折断，运动员能无所畏惧地完成各种动作。 ;;现代科技与现代文明;新技术革命;; 日本对材料科学与工程也采用了类似的定位，并且宣称将开发、加工和制造先进材料作为保持技术领先地位的国家战略的基石。;美国工程和技术评估委员会对工程的定义:;;;课程设置的目的：对材料科学与工程建立整体与全貌的认识，了解现有材料的分类、特性、应用范围及其与相关学科领域的关系，把握高技术新型先进材料的发展趋势 。;;;;; 传统材料是指那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等。这类材料由于其量大、产值高、涉及面广泛，又是很多支柱产业的基础，所以又称为基础材料。 ;;材料科学与工程？; 实际上，材料是面向实际、为经济建设服务的，是一门应用科学，研究与发展材料的目的在于应用，而材料又必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来，通过批量生产才能成为工程材料。所以，在“材料科学”这个名词出现后不久，就提出了“材料科学与工程”。工程是指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。; 材料科学与工程是研究材料组成、结构、生产过程、材料性能与使用效能以及它们之间的关系。因而把组成与结构（composition-structure）、合成与生产过程（synthesis-processing）、性质（properties）及使用效能（performance）称之为材料科学与工程的四个基本要素（basic elements）。把四要素连结在一起，便形成一个四面体（tetrahedron）;;材料科学有三个重要属性： 一是多学科交叉，它是物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷、高分子化学及计算科学相互融合与交叉的结果，如生物医用材料要涉及医学、生物学及现代分子生物学等学科； 二是一种与实际使用结合非常密切的科学，发展材料科学的目的在于开发新材料，提高材料的性能和质量，合理使用材料，同时降低材料成本和减少污染等； 三是材料科学是一个正在发展中的科学，不像物理学、化学已经有一个很成熟的体系，材料科学将随各有关学科的发展而得到充实和完善。 ; 人类从猿人发展为现代人、发展到有文字记载的文明人的历史，可以说就是一部材料和技术的演变史。 ;人类、材料和技术的演变史 ; 综观人类发现材料和利用材料的历史，每一种重要材料的发现和广泛利用，都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新水平，给社会生产力和人类生活水平带来巨大变化，把人类的物质文明和精神文明向前推进一步。;;石器时代;;;;青铜器时代;;秦剑;秦剑的佩戴方式;越王勾践剑的主要的成份是青铜和锡，还含有少量的铅、铁、镍和硫等，剑身的黑色菱形花纹是经过硫化处理的，剑刃精磨技艺水平可同现在精密磨床生产的产品相媲美，充分显示了当时越国铸剑工匠的高超的技艺。 ;;;铁器时代;氮化硅结构陶瓷被用作航天飞机的防热瓦;硼纤维金属基复合材料制成的火箭履轴的管道输送部件;美国B-2隐形轰炸机表面为具有良好吸波性能的碳纤维复合材料;由光导纤维构成的光缆;先进橡胶轮胎使汽车成为交通主宰;人工合成的金刚石;人工肾脏;可调节的太阳镜;1.2 nm;基于纳米碳管的纳米电机;纳米激光器;量子阱结构的应用：蓝－绿半导体激光二极管;块状的硅是间接能隙材料，只能发射微弱的红外光，因而虽在微电子学材料中独占鳌头，而在光电子学中一直无立足之地。多孔硅可见光发射的发现，改变了这一情况，引起研发硅基材料光电子学器件的热潮。１９９６年底美国演示了在硅片上制成的电致发光器件列阵的原型。;纳米碳管显示器