科技材料科学与人类文明第1章.ppt

卡罗瑟斯 1928，美国杜邦公司成立基础化学研究所，32岁的卡罗瑟斯博士担任该所有机化学部的负责人 1935，卡罗瑟斯以己二酸、己二胺为原料制得聚合物，由于这两个化合物均含有6个C原子，时称聚合物66 卡罗瑟斯将该聚合物熔融，经注射针压出，在张力下拉伸，制成纤维，即聚酰胺66纤维 1939，实现工业化，名耐纶(Nylon)，是最早实现工业化的合成纤维品种 尼龙的合成奠定了合成纤维工业的基础 1939.10.24，杜邦公公开销售尼龙丝长袜，引起轰动，被视为珍奇之物争相抢购 人们用“象蛛丝一样细，象钢丝一样强，象绢丝一样美”的词句来赞誉这种纤维 1940.05，尼龙纤维织品遍销美国各地 20世纪的重大发明—塑料 第一种工业化合成纤维 二战期间，尼龙用于制降落伞、飞机轮胎帘子布、军服等军工产品 巨大的尼龙热气球 20世纪的重大发明—塑料 由于尼龙的特性和广泛的用途，二后发展非常迅速 尼龙的各种产品从丝袜、衣着到地毯，渔网等，以难以计数的方式出现，是三大合成纤维之一 二战后，90%尼龙转向内衣生产，尼龙丝袜风靡全球 20世纪60~70年代，高分子材料以14％/年的速度增长 而金属材料增长率仅4％/年 20世纪70年代中期，全世界高分子材料和钢的体积产量相等 涤纶安全带 尼龙齿轮 20世纪的重大发明—塑料 材料与建筑 建筑材料可分为结构材料、装饰材料和某些专用材料 结构材料包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金属、砖瓦、陶瓷、玻璃、工程塑料、复合材料等 装饰材料包括各种涂料、油漆、镀层、贴面、各色瓷砖、具有特殊效果的玻璃等 专用材料指用于防水、防潮、防腐、防火、阻燃、隔音、隔热、保温、密封等的材料建筑材料长期承受风吹、日晒、雨淋、磨损、腐蚀等，性能会逐渐变化，建筑材料的合理选用至关重要，首先应当安全、经久耐用 建筑材料用量很大，直接影响到工程的造价，通常建材费用占工程总造价的一半以上。因此，在考虑技术性能时，必须兼顾经济性 中国传统的建筑以木结构建筑为主，西方的传统建筑以砖-石结构为主 现代建筑以钢筋混凝土为主 材料与交通 福特2000与西纳给2010，两款由材料工程师设计的汽车 汽车用高强钢，比原先轻24%，而强度高34% 材料与交通 汽车 汽车材料是汽车品质的基础，汽车技术的发展在很大程度上依托于汽车材料的发展 材料与交通 汽车 车壳材料 早期的轿车，车身沿用马车车身结构，整个车身以木材料为主 1912，由爱德华.巴特首次制成了全金属的车身 1925，文森卓.兰西亚发明承载式车身。车身由钢板冲压成型的金属结构件和大型复盖件组成。这种金属结构的车身一直沿用至今，得到不断的完善和发展 复合材料 主要是碳纤维复合材料。重量极轻，可达到与刚质材料同样的稳定性和安全性，大大提高汽车的灵敏性和操纵性，尤其是在转弯处可提高车速 合金 主要是铝合金。铝合金车壳具有质量轻、节能、散热好、耐腐蚀等特点 铝 中高档汽车越来越多使用铝，铝质车身比钢质车身轻约40％ 钢 主要有镀锌钢、低碳钢、高强度钢等 镀锌钢板有良好的抗腐蚀能力，广泛应用在汽车上 低碳钢板有很好的塑性加工性能，能满足车身拼焊的要求 高强度钢板是在低碳钢板的基础上采用强化方法得到的，可在厚度减薄的情况下依然保持汽车车身的机械性能要求，从而减轻了汽车重量 材料与交通 汽车 铝合金是汽车上应用得最快最广的轻金属，这主要是因为铝合金本身的性能已经达到重量轻、强度高、耐腐蚀的要求。早期铝合金仅用于变速器外壳、汽油泵、化油器等不受强冲击元件。到了现代，铝材中添加强化元素后，铝材的强度大大加强，仍具有质轻、散热性好等特性，可满足发动机活塞及汽缸盖等较剧烈工作环境的要求 铝圈是铝合金在车上的第二个应用广泛的领域。因为质轻、散热性好，铝制车圈降低了整车的质量，可及时将制动器的热量散发出去，以免出现制动热衰退 使用铝合金最经典的范例是德国奥迪汽车公司在1999年推出的奥迪A2，为世界第一款大批量生产的全铝轿车。该车车身采用全铝空间框架车身，是一种用于飞行器结构的高难技术，使车身重量比传统钢制车身轻40%以上，只有895kg 20世纪初，人们成功地制取了液氦，获得4K低温?，发现水银在4K突然电阻全没有了，成为超导体 从20世纪初到80年代，约70年间，超导临界温度只提高了不到30度 在80年代末，超导临界温度提高到125K 在高温超导材料的研究方面，我国处于世界领先水平 1987，在世界上率先研制出超导临界温度90~100K的Y-Ba-O-Cu高温超导体 2001，清华大学试制成功500m的高温超导带材，进入产业化 超导磁悬浮列车 材料与交通 乘坐平稳、安全、快捷、十分安静 1980’s高温超导体 超导磁