无机材料科学基础课件.pptx

无机材料科学基础;Chapter1

IntroductionofInorganicMaterials;WhatisMaterials?;Materialsandhumancivilization;第一次产业革命的突破口是推广应用蒸汽机，但只有在开发了铁和铜等新材料以后，蒸汽机才得以使用并逐步推广。

第二次产业革命一直延续到20世纪中叶，以石油开发和新能源广泛使用为突破口，大力发展飞机、汽车和其他工业，支持这个时期产业革命的仍然是新材料开发。如合金钢、铝合金以及各种非金属材料的发展。;材料是当代文明的三大支柱之一

材料、能源、信息是当代社会文明和国民经济的三大支柱，是人类社会进步和科学技术发展的物质基础和技术先导。

材料是全球新技术革命的四大标志之一

新材料技术、新能源技术、信息技术、生物技术

;WhatisMaterialsScience?;1.1CategoryofMaterials;1.1.1按化学组成（或基本组成）分类;1.MetallicMaterials;2.InorganicNonmetallicMaterials;3.OrganicPolymerMaterials;4.ComplexMaterials;复合材料种类繁多，目前无统一分类方法，一般可根据复合材料三要素分类。

按基体材料分类，有金属基复合材料，陶瓷基复合材料，水泥、混凝土基复合材料，塑料基复合材料，橡胶基复合材料等；

按增强剂形状可分为粒子、纤维及层状增强复合材料；

按性能可分为结构复合材料和功能复合材料。;1.1.2按材料性能分类;结构材料：指具有抵抗外场作用而保持自己形状和结构不变的优良力学性能（强度和韧性等），用于结构目的的材料。

通常用来制造工具、机械、车辆和修建房屋、桥梁、铁路等，包括机械制造材料、建筑材料，如结构钢、工具钢、铸铁、普通陶瓷、耐火材料、工程塑料等传统的结构材料（一般结构材料）以及高温合金、结构陶瓷等高级结构材料。;功能材料是具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、化学和生物学功能及其相互转化的功能，被用于非结构目的的高技术材料。;1.1.3按服役领域分类;信息材料：指用于信息的探测、传输、显示、运算和处理的光电信息材料。主要包括信息的监测和传感（获取）材料、信息的传输材料、信息的存储材料、信息的运算和处理材料。;航空航天材料：主要包括新型金属材料（如先进铝合金、超高强度钢、高温合金、高熔点合金、铍及其合金）、烧蚀防热材料和新型复合材料。此外，还包括一些功能材料，如涂层材料、隔热材料、透明材料、阻尼材料、密封材料、润滑材料、粘合剂材料等。这些材料大部分属于高分子材料和陶瓷材料，也有少量是阻尼合金等金属材料。;能源材料：指能源工业和能源技术所使用的材料，按使用目的不同分为新能源材料、节能材料和储氢材料等。新能源材料包括增值堆用核材料、聚变堆材料、太阳能电池（单晶硅、多晶硅、非晶硅等）；节能材料包括非晶体金属磁性材料（用作变压器铁芯的Fe-Mn-B-Si合金）和超导材料（Nb-Ti、Nb-Sn巨型磁体用材料）；储氢材料以及高比能电池（如钠硫电池）等。目前钠硫电池的比能量达137W.h/kg，而铅蓄电池的比能量只有30W.h/kg。;生物医用材料：是一类合成物质或天然物质或这些物质的复合，能作用一个系统的整体或部分，在一定时期内治疗、增强或替换机体的组织、器官或功能。

医用金属及合金

医用高分子材料：包括合成和天然高分子，已被广泛用于韧带、肌腱、皮肤、血管、角膜、人工脏器、骨和牙等人体软、硬组织及器官的修复和制造。

医用生物陶瓷：包括惰性和活性生物陶瓷、生物玻璃等，如氧化铝瓷、氧化锆瓷、生物碳以及羟基磷灰石、磷酸三钙陶瓷等。

医用复合材料：表面涂层生物活性人工牙根、人工心脏瓣膜、人造血管等。;1.1.4按结晶状态分类;准晶材料：指准周期性晶体材料的简称，准晶仍然是晶体，准晶中的原子分布有严格的位置序，但位置序无周期性，即没有周期性平移对称关系，在准晶材料中存在不符合传统晶体学的五次、八次、十二次对称轴。

准晶从结构角度看是一种新的物质形态，但实际上它们仅在特定的金属合金中形成，是成分范围较窄的金属间化合物。;1.1.5按材料尺寸及形态分类;零维材料：即超微粒子，通过Sol-gel法、多相沉积或激光等方法，可以制备出亚微米级的陶瓷或金属粉末，大小1~100nm的超微粒比表面积大（可作为高效催化剂）、比表面能高、熔点低、烧结温度下降、扩散速度快、强度高而塑性下降慢、电子态由连续能带变为不连续、光吸收也发生异常现象（可以