纳米材料及其有效应用前景.ppt

合金材料是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属组成的材料，如黄铜是由铜和锌两种金属组成的合金。与组成合金的纯金属相比，合金具有更好的力学性能，还可通过调整组成元素之间的比例得到一系列性能不同的合金，从而满足工业生产上不同性能的要求。 金属材料，尤其是钢铁材料在国民经济建设的各个方面都有重要的作用，它们的发现和应用，开创了人类物质文明的新纪元，加速了人类社会发展的历史进程。可以毫不夸张地说，离开了金属材料的“钢筋铁骨”，世界将变得面目全非。 金属材料通常可以分为两大类：黑色金属和有色金属。黑色金属是指铁、铬、锰，而有色金属指指除铁、铬、锰（黑色金属）之外的其他金属，如铜、锌、铝等 。 有色金属大体上可以分为重有色金属、轻有色金属、贵金属、稀有金属和半金属等（见图6-）。其中重金属的密度较大，一般在6600kg·cm2以上，轻金属的密度都在4g·cm2以下，且化学性质活泼，而贵金属的共同特点则是化学性质稳定，密度大（10～22g·cm2），熔点较高。 天然高分子材料 纤维素(cellulose) 1839年：法国的科学家佩因（a．payen）在研究从植物中提取某种化合物的过程中分离出了一种物质并把它称为纤维素。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50％以上。棉花的纤维素含量接近100％,为天然的最纯纤维素来源。一般木材中,纤维素占40～50％,还有10～30％的半纤维素和20～30％的木质素。此外，麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。 纤维素的分子式是(C6H10O5)n，由D-葡萄糖以β-1，4糖苷键组成的大分子多糖，分子量50000～2500000,相当于300～15000个葡萄糖基。 不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。具有(C6H10O5)n的组成。是维管束植物、地衣植物以及一部分藻类细胞壁的主要成分。醋酸菌（Acetobaeter）的荚膜，以及尾索类动物的被囊中也发现有纤维素的存在，棉的种子毛是高纯度98%的纤维素。 木质素(lignin) 木质素是一种复杂的、非结晶性的、三维网状酚类高分子聚合物，它广泛存在于高等植物细胞中，是针叶树类、阔叶树类和草类植物的基本化学组成之一。 甲壳素(chitin)和壳聚糖(chitosan) 甲壳素(Chitin)又名甲壳质，壳多糖，壳蛋白，是法国科学家布拉克诺(Braconno)1811年首先从蘑菇中提取到一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体，把它命名为Fungine（蕈素）。1823年，法国科学家欧吉尔(Odier)在甲壳动物外壳中也提取了这种物质，并命名为chitoin（几丁质），chitoin希腊语原意为外壳、信封的意思。1894年F.Hoppe-Seiler把经过化学修饰过的chitin叫做壳聚糖(chitosan)。 合成高分子材料 说起高分子材料，普通人也许会觉得莫测高深，其实我们身边到处都是它们的身影。 无论是作为食物的蛋白质还是作为织物的棉、毛和蚕丝都是天然高分子材料，就连人体本身，基本上也是由各种生物高分子构成的。我国在开发天然高分子材料方面曾走在世界领先水平。利用竹、棉、麻等纤维等高分子材料造纸是我国古代的四大发明之一。另外，利用桐油与大漆等高分子材料作为油漆、涂料制作漆制品也是我国古代的传统技术。 高分子是由碳、氢、氧、硅、硫等元素组成的高分子化合物的简称。高分子的分子量从几千到几十万甚至几百万，所含原子数目一般在几万以上，而且这些原子是通过共价键连接起来的。 高分子化合物由于分子量很大，分子间作用力的情况与小分子大不相同，具有特有的高强度、高韧性、高弹性等，从而可以作为材料使用。 功能高分子材料主要包括物理功能高分子材料及化学功能高分子材料。前者如导电高分子、高分子半导体、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等；后者如反应性高分子、离子交换树脂、高分子分离膜、高分子催化剂、高分子试剂及人工脏器等，此外还有生物功能和医用高分子材料，如生物高分子、模拟器、高分子药物及人工骨材料等。 高分子特性：同样由于高聚物的分子量很大，所以其力学性质、热性质、溶解性等与小分子化合物大为不同。 力学性质：低分子一般没有强度，是结晶性的硬固体。而高分子的性质变化范围很大，从软的橡胶状到硬的金属状。有很好的强度、断裂伸长率、弹性、硬度、耐磨性等力