精品课件：2.3材料及其应用.pptxVIP

第3节材料及其应用第二章固体与液体鲁科版2019选择性必修3鲁科版2019选择性必修3

一、材料对人类社会的影响每一种重要材料的开发和应用，都把人类文明推向一个新的阶段。石器时代青铜时代铁器时代信息时代石头石器虽硬却容易断裂，不易加工。效率低下，生产力发展极其缓慢。青铜原始社会合金材料，制作成本较高。给农业和手工业生产以更强大的力量。用于生产数量少。夏、商、西周时期铁带来了相对发达的生产力，促进了中华文明的发展。战国晚期新材料半导体材料促进了计算机技术的发展耐高温高强度的结构材料推动了航天技术的发展低消耗的光导纤维引领了光纤通信技术的发展材料已经与信息、能源一起，被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱。

二、材料的种类①结构材料主要利用材料的力学特性②功能材料主要利用材料的声、光、热、电、磁等特性。1、按照材料的特性，可将材料分为结构材料和功能材料两类。2、按照材料的应用领域，又可将材料分为信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等。3、习惯上，人们把材料分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。

二、材料的种类①金属材料金属材料一般包括金属与合金。合金是由两种或两种以上的金属，或者金属与非金属结合而成的具有金属特性的材料。例如，钢是铁和碳的合金，再加上铬就成了不锈钢，不锈钢具有很强的耐腐蚀，广泛用于制造餐具、外科手术器械及化工设备等。②无机非金属材料无机非金属材料主要有陶瓷和玻璃等。传统的陶瓷材料主要用于制造碗、碟、卫生洁具等日常生活用品。如今，陶瓷新材料有惊人的耐腐蚀性能，能耐受强碱氢氧化钠、几乎所有的无机酸及有机酸的腐蚀，同时它又是一种高性能的电绝缘材料，在现代工业和航空航天领域得到了广泛的应用。

二、材料的种类③有机高分子材料有机高分子材料是由含碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的有机化合物构成的材料。塑料、合成纤维和合成橡胶这三大合成高分子材料，已经成为生产和生活中必不可少的重要材料。例如，人工合成的有机玻璃不但具有玻璃的各种优点，而且非常坚韧，即使受到猛烈撞击也不易破碎，可用于制造飞机的座舱盖及汽车的挡风玻璃，还可用于制造文具、乐器（图2-30）和工艺品等。

二、材料的种类④复合材料复合材料是由以上几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既能保留原组成材料的主要优点，又能通过复合效应获得原组合成分所不具备的性能，还可通过材料设计使各组合成分的性能互相补充并彼此关联，从而获得新的优越性能。例如，玻璃钢、碳纤维和陶瓷复合材等新型复合材料具有强度高、耐腐蚀、刚性好、质量轻等优良特性，在许多方面都得到了应用（图2-31）。

三、材料的应用随着材料科学与技术的飞速发展，各种具有独特性能的材料层出不穷，使人类生活和社会发展对材料的新需求不断得到满足。01半导体半导体是具有优异特性的微电子材料。从导电性能上看，半导体的电阻率介于金属导体（电阻率＜10-3Ω·m）和绝缘体（电阻率＞10Ω·m）之间。微电子工业中使用的半导体材料主要是硅和砷化镓。硅的机械强度高，结晶性好，在自然界中储量丰富，成本低，是制造晶体管和集成电路的主要材料。在微电子工业中，集成块是利用集成工艺将晶体管、电阻、电容及它们之间的连线集成在一块半导体芯片上制成的（图2-32）。集成电路是电子设备最重要的元件之一。

三、材料的应用随着半导体器件的特性尺寸越来越接近原子极限，越来越多的新器件概念被提出，如自旋器件、铁磁存储器、量子晶体管等。半导体是电子信息产业的基础，是许多工业整机设备的核心，作为芯片、存储器等应用在计算机、通信、军事、工业医疗等各个领域。半导体技术在各个领域的应用大大提高了生产效率，为人们带来各种便利，同时极大地推动着社会的文明和进步

三、材料的应用科学书屋发光二极管，通常也简称为LED,由含镓（Ga)、砷（As)、磷（P)、氮（N)等的化合物制成。发光二极管是半导体二极管的一种，可把电能转化成光能，发光效率高。与白炽灯泡和氖灯相比，由发光二极管组成的LED灯的工作电压低，工作电流小，抗震性能好，寿命长，使用方便，因此得到广泛应用（图2-33).随着LED技术的发展、新型光学设计的突破、新灯种的开发等，LED显示屏和LED照明将会更加广泛地应用于生产生活实际。发光二极管与LED灯

三、材料的应用02纳米材料纳米是长度单位，1nm＝10-9m。粒度在1～100nm的材料称为纳米材料。人们发现，当材料小到纳米尺度时，其力、热、声、光、磁等方面的某些性能会突变。碳纳米管（图2-34）是目前纳米材料研究领域的热点之一。碳纳米管是由碳原子层卷曲而成的碳管，管直径一般为几纳米到几十纳米，管壁厚度仅为几纳米，五万根碳纳米管集