第十章材料技术和能源技术课件.pptx

第十章 材料技术和能源技术第一节 新材料的应用第二节、新能源的开发第十章 材料技术和能源技术能源信息材料现代文明的三大支柱本章内容新材料的应用新能源的开发第一节 新材料的应用 新石器时代 青铜器时代 铁器时代﹝硅时代﹞ 以人类使用工具的材料划分历史分期： 材料的分类金属材料陶瓷材料复合材料高分子材料纳米材料……按成分和特性新型金属材料——贮氢金属在储氢合金中，一个金属原子能与2- 3个甚至更多个氢原子结合，生成金属氢化物。所以储氢合金的储氢能力很强。一单位体积的储氢合金能储存1000—1300单位体积的氢。 (2/x) M + H2 = (2 /x) MHx + Q X=1：2M + H2 = 2 MH + Q X= 2：M + H2 = MH 2 + Q金属贮氢和传统贮氢的比较优势 气态 -- 150 大气压 钢瓶 贮氢的传统方法 液态 -- －253 ℃ 液化 钢瓶 贮氢金属或合金 ——能吸收 H2 的金属或合金。 一般储氢合金，吸收与氢气瓶储氢容量相等的氢气，其重量只有氢气瓶的1/3，而体积却不到氢气瓶的1/10。新型金属材料——形状记忆合金 T1 ( 形状)1 恢复 T2 (形状)2形状记忆合金记忆原理在有些材料中，即使是同一材料组成的晶体中，也可能存在不同的晶体结构，这种现象称为同素异构。金刚石和石墨就是炭的同素异构体。 石墨的晶体结构铁也有两种不同的基本晶体结构，即体心立方铁和面心立方铁。这种由相同的原子 组成的不同的晶体结构，在材料学中又称为不同的“相”。体心立方铁和面心立方铁属不同的“相”，前者称为α -Fe ( 铁素体)，后者称为γ-Fe(奥氏体)。前者是常温下存在，而后者是高温下存在，它们在硬度、密度和塑性变形能力等性质上都不相同。 应用 1）记忆合金铆钉 2）紧固件 3）卫星自展天线（镍— 钛） 4）形状记忆合金发动机 …… 紧固件 待连接管 待连接管从两端插入 室温 室温下形状记忆合金套管，内径比待连接管外径小约4% 液N2中 扩管约8% 套管收缩形成紧固密封件陶瓷材料的发展 传统陶瓷 原料:天然矿物( 岩石、沙子、粘土……) 制备 ： 烧制 例如：水泥、玻璃、砖瓦、耐火材料…… 主要成分是硅酸盐，其耐热性低，易碎。 新型（精细、先进）陶瓷 原料: 精致、高纯的 化工原料 制备: 先进成型、烧结技术等制备工艺， 特点： 具有优异性能新型陶瓷材料——高温结构陶瓷原料: 氮化硅、碳化硅……制备: 1400 ℃烧结用途:工作温度 1300 ℃ 不水冷 重量轻汽车、飞机发动机陶瓷刀具（ 超薄 ） 智能陶瓷特点: 对温度、湿度、气体浓度等有敏感性用途: 传感器复合材料 1. 定义由两种或两种以上的组份材料组成的新材料。2. 特点 强度高、重量轻、刚性大、 抗疲劳、减振性、耐温性好3.构成及用途 复合材料三要素 基体材料 增强剂 复合方式高分子材料特点：弹性、可塑性、电绝缘性。高分子合成材料可分为合成橡胶、塑料、化学纤维。常见的用处：以美国塑料为例，27%的塑料用于建筑和结构材料，25%用于包装，4.4%医用，其余用于交通运输、电子电器、家具、仪器等等。已经在一定程度上取代了钢材、木材、棉花等天然材料。纳米材料纳 米 — 长度单位1nm= 10-9 m（十亿分之一米） 纳米颗粒 — 尺寸在 1～100nm 之间的颗粒纳米材料 — 是指材料的几何尺寸达到纳米级尺度水平并且具有特殊性能的材料。纳米颗粒与粉体纳米碳管和一维纳米材料纳米薄膜纳米块材类型第二节 新能源技术本节教学目的与要求：了解和掌握能源的概念和分类；了解当今世界人类所面临的能源问题；了解和熟悉新能源技术。人类能源利用三个时期柴草时期从人类开始用火到18世纪中叶。煤炭时期从18世纪中到18、19世纪之交 。石油时期从18、19世纪之交到现在 。能源问题煤炭石油作为能源面临的三个问题：储量有限;浪费化工原料;燃烧污染环境。能源消耗 2004年世界石油消费量达到8075.7万桶/日,仅够用40年。 2004年世界煤炭消费量为1523万吨/日,供开采和使用的年限为162年左右。一、能源及其分类1 、能源能源是指人类用来获取能量的自然资源。2 、能源的分类按来源不同分三类形成条件不同分两类按能否反复利用分两类按开发使用的程度不同分两类二、新能源技术核能；太阳能；地热能；风能；海洋能；生物能；氢能。（一）核能1、核能特点定义：核能又称原子能。它是指原子核结构发生变化（核裂变、核聚变）时释放出的能量。核能比化石燃料燃烧放出的能量大得多。 1kg铀235 = 1800 t 石油或