现代科学技术概论.ppt

(一)金属材料1、黑色金属材料—各种钢铁材料，包括单独冶炼的铁金属，也包括铁、铬锰等金属和碳、硅、硫等非金属元素混合冶炼所得的材料。特性：具有良好的物理、机械性能，资源丰富，价格低廉，工艺性能好，便于加工，能够耐高压、腐蚀，强度高、耐高温、重量轻。2、有色金属材料—即指铁、铬、锰三种金属以外的所有金属，要紧指铜、铝、铅和镍等。(二)无机非金属材料(或者称硅酸盐材料)，要紧包括：陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料。(三)有机高分子材料是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物，它的分子量常高达成百上千甚至到几百万，这种高分子化合物一般具有长链结构。三大合成材料：1、合成塑料；2、合成橡胶；3、合成纤维(四)新型复合材料是指20世纪60年代以来航空、航天工业的需求，人们通过先进科技制造的比强度和比横量大于特定量值的多层结构复合材料。包括玻璃钢、碳纤维复合材料等。(五)特种材料1、人体材料；2、电子材料；3、超导材料;4、纳米陶瓷；5、泡沫材料；6、啤酒材料;7、特殊水泥。(六)新材料展望朝高功能化、高性能化、复杂化和智能化方向发展。1、信息功能材料是最活跃的领域；2、新结构材料受到重视；3、符合材料是改善性能、节约资源的有效途径；4、能源材料是一个开阔的新领域；5、材料科学技术的其他活跃领域。【四】能源工程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①按来源不同可把能源分为三类：来自地球以外天体的能量(直截了当的太阳辐射能外，还包括间接来自太阳的能源如化石能源、生物能、水能、风能、海洋能等)；地球本身蕴藏的能量资源(如地热能等)；地球与其他天体相互作用而产生的能量(如潮汐能等)。②按形成条件不同，可把能源分为两类：一次能源：指天然存在的、可直截了当利用的(如原煤、原油、天然气、水力、太阳能等)；二次能源：在一次能源基础上加工而成的(如电力、汽油、煤气、沼气、氢气等)。③按能否反复利用，可把能源分为两类再生能源（如太阳能、风能、水力等）；非再生能源（煤炭、石油、天然气等）。④按开发使用的程度不同，可把能源分为两类常规能源，指已被广泛利用的能源；新能源，指未被广泛利用、正在研究开发、有待推广的能源。3、全球能源危机有关资料显示：目前在世界初级能源的产量和消费中，居第一位的是石油，其次是煤炭、天然气。石油的开采历史已超过140年；目前全球每天消耗石油量达7700万桶，且以每年1~2%的速度增加；目前世界石油总储量为3000~8000亿吨，可开采40~100年。煤炭每年开采量为35亿吨；全球可供开采的煤炭储量为7000~17000亿吨；可供开采和使用的年限为200~500年。乐观可能，目前全世界可开采的天然气总储量为280亿立方米；能满足170年的需求。石油、煤炭、天然气等常规化石能源的储量日益减少，在可预见的不长时间内将被消耗殆尽，全球面临着严重的能源危机。假如新的替代能源没有届时被发现，人类的生存面临严重挑战！近20年来，世界上发生的许多危机、冲突基本上围绕争夺能源引发的(如两伊战争，前苏联出兵阿富汗，海湾战争，科索沃战争，美国推翻塔利班，伊拉克战争等)。美国、俄罗斯、日本、欧盟、中国等许多国家针对中东、里海等石油资源展开了激烈的较量和错综复杂的斗争。我国煤炭储量居世界第3位，人均为世界平均水平的50%；石油储量居世界第6位，人均为世界平均水平的17%；人均石油产量与消费量占世界平均水平的21%~22%；我国天然气储量居世界第16位，人均为世界平均水平的10%。目前我国人年均能源消耗是1000公斤标准煤，美国是11000公斤，英、德、法等国家为5000~6000公斤；2030年以后，我国人年均能源消耗是2000~3000公斤标准煤，人口达15亿以上。从1996年开始，我国由原油出口国变成原油进口国；2000年我国进口石油占消耗量的20%，2017年将达到40%以上。美日等发达国家都建立了战略石油储备制度，可提供3~6个月的石油供应；我国没有战略石油储备。解决我国及世界能源危机的途径：一是节约使用能源，二是加强新能源技术的研究、开发和利用，不断扩大利用新能源的比重。4、新能源技术A、核能；B、太阳能；C、地热能；D、风能；E、海洋能；F、生物能；G、氢能。A、核能核能又称原子能。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=1800t石油或2800t标准煤。核裂变反应是指一个重原子核分裂成2个