非金属材料与新型材料课件

赵赵 健健 闯闯 第第4 4章章 非金属材料与新型材料非金属材料与新型材料赵 健 闯第4章 非金属材料与新型材料4.14.1高分子材料高分子材料 高分子化合物高分子化合物有机高分子化合物有机高分子化合物无机高分子化合物无机高分子化合物有机高分子有天然的和合成的两种有机高分子有天然的和合成的两种.工程工程中使用的主要是人工合成的高分子聚合物中使用的主要是人工合成的高分子聚合物,简称高聚物称高聚物.4.1 高分子材料 高分子化合物有机高分子化合物无机高分子化4.1.14.1.1高聚物的人工合成高聚物的人工合成低分子化合物通低分子化合物通过加聚反加聚反应和和缩聚反聚反应形成形成.1、加聚反、加聚反应：一种或多种：一种或多种单体相互加成形成聚体相互加成形成聚合物的反合物的反应。无低分子副。无低分子副产物生成。物生成。单体体为一种的一种的叫均加聚，如乙叫均加聚，如乙烯加聚成聚乙加聚成聚乙烯。单体体为一种或两一种或两种以上的称种以上的称为共加聚。如共加聚。如ABS工程塑料就是有丙工程塑料就是有丙烯腈、丁二、丁二烯和苯乙和苯乙烯三种三种单体共聚合成。体共聚合成。4.1.1 高聚物的人工合成低分子化合物通过加聚反应和缩聚反2、缩聚反聚反应：一种或多种：一种或多种单体相互作用而形成体相互作用而形成高聚物，同高聚物，同时析出新的低分子副析出新的低分子副产物的反物的反应。其。其单体是含有两种或两种以上活体是含有两种或两种以上活泼官能官能团的低分子化合的低分子化合物。按照参加反物。按照参加反应的的单体不同，体不同，缩聚反聚反应分分为均均缩聚和共聚和共缩聚两种。酚聚两种。酚醛树脂（脂（电木），聚木），聚酰胺（尼胺（尼龙），），环氧氧树脂等都是脂等都是缩聚反聚反应产物。物。2、缩聚反应：一种或多种单体相互作用而形成高聚物4.1.24.1.2有机高分子材料的有机高分子材料的组成及性能特点成及性能特点1、有机高分子材料的、有机高分子材料的组成：成：基料基料:高聚物（高聚物（树脂、生橡胶），决定性能脂、生橡胶），决定性能辅料料:(添加添加剂)填充填充剂、增塑、增塑剂、软化化剂、固化固化剂、稳定定剂、防老化、防老化剂、润滑滑剂、发泡泡剂、着色、着色剂等等改善性能，改善性能，补充性能充性能4.1.2 有机高分子材料的组成及性能特点1、有机高分子材料2、有机高分子材料的性能特点：、有机高分子材料的性能特点：1）与金属材料相比，性能特点：）与金属材料相比，性能特点：A、比、比强度高：度高：强度度/密度密度B、高、高弹性和低性和低弹性模量性模量C、高耐磨性和低硬度、高耐磨性和低硬度2、有机高分子材料的性能特点：1）与金属材料相比，性能特点：2）物理性能特点：）物理性能特点：A、电绝缘性性优良：共价良：共价键，不易，不易电离，离，导电能能力低力低B、耐、耐热性差：分子性差：分子间力弱，受力弱，受热、受力易、受力易软化、化、熔化熔化C、导热性低：性低：线膨膨胀系数是金属的系数是金属的3-4倍，机倍，机械中会因膨械中会因膨胀变形形过量，引起开量，引起开裂，脱落，松裂，脱落，松动等等2）物理性能特点：A、电绝缘性优良：共价键，不易电离，导电能3）化学性能特点：）化学性能特点：化学化学稳定性高，在碱、酸、定性高，在碱、酸、盐中耐中耐蚀性性强，如聚四氟乙，如聚四氟乙烯在沸在沸腾的王水中仍很的王水中仍很稳定，定，但某些高聚物在某些特定的溶但某些高聚物在某些特定的溶剂和油中会和油中会发生生软化、熔化、熔胀等等现象。象。3）化学性能特点：化学稳定性高，在碱、酸、盐中4）有机高分子化合物的老化：）有机高分子化合物的老化：高聚物在高聚物在长期的使用和存放期的使用和存放过程中，由于外程中，由于外界物理、化学及生物因素的影响（如界物理、化学及生物因素的影响（如热、光、光、辐射、氧和臭氧、酸碱、微生物的作用等），使得射、氧和臭氧、酸碱、微生物的作用等），使得聚合物内部聚合物内部结构构发生生变化，从而化，从而导致聚合物的性致聚合物的性能随能随时间延延长逐逐渐恶化，直至化，直至丧失使用功能，失使用功能，这个个过程成程成为老化。老化。橡胶：橡胶：龟裂、裂、变软、变粘粘塑料：脱色、失去光塑料：脱色、失去光泽、开裂、开裂防止方法：表面防防止方法：表面防护，抗老化，抗老化剂4）有机高分子化合物的老化：高聚物在长期的使用4.1.34.1.3工程塑料工程塑料1、塑料的、塑料的组成：成：基料基料:合成合成树脂，脂，对塑料性能起决定性作用塑料性能起决定性作用辅料料:(添加添加剂)填充填充剂、增塑、增塑剂、固化固化剂、稳定定剂（防老化（防老化剂）。此外）。此外还有阻燃有阻燃剂、发泡泡剂、着色、着色剂、抗、抗静静电剂等等改善性能，改善性能，补充性能充性能4.1.3 工程塑料1、塑料的组成：基料:合成树脂，对塑料性2、塑料的分、塑料的分类：1）按）按树脂的脂的热性能分性能分为热塑性塑料和塑性塑料和热固性塑料：固性塑料：（1）为热塑性塑料塑性塑料：加：加热时软化、熔融、冷却化、熔融、冷却时凝固，凝固，变硬，可反复硬，可反复进行。如聚乙行。如聚乙烯、聚、聚氯乙乙烯、聚丙、聚丙烯、聚苯乙、聚苯乙烯、聚、聚酰胺（尼胺（尼龙）、）、ABS、聚甲、聚甲醛、聚碳酸、聚碳酸酯、聚、聚砜、有机玻璃等。、有机玻璃等。（2）热固性塑料：密网型分子固性塑料：密网型分子链结构。酚构。酚醛塑料、塑料、氨基塑料、氨基塑料、环氧氧树脂、有机硅脂、有机硅树脂、不脂、不饱和和聚聚酯树脂。不可再生使用。脂。不可再生使用。2、塑料的分类：1）按树脂的热性能分为热塑性塑料和热固性塑料2）按）按应用范用范围分分为通用塑料，工程通用塑料，工程塑料和其他塑料（如耐塑料和其他塑料（如耐热塑料）：塑料）：A、通用塑料：、通用塑料：产量大，用途广，价格低。聚乙量大，用途广，价格低。聚乙烯、聚聚氯乙乙烯、聚丙、聚丙烯、聚苯乙、聚苯乙烯、酚、酚醛塑料塑料B、工程塑料：主要用于制作工程、工程塑料：主要用于制作工程结构，机器零件，构，机器零件，工工业容器和容器和设备。有聚。有聚酰胺（尼胺（尼龙）、）、ABS、聚甲、聚甲醛、聚碳酸、聚碳酸酯C、其他塑料：如耐、其他塑料：如耐热塑料，工作温度塑料，工作温度100，有，有聚四氟乙聚四氟乙烯（F-4）、聚三氟乙）、聚三氟乙烯、环氧氧树脂、有脂、有机硅机硅树脂脂2）按应用范围分为通用塑料，工程塑料和其他塑料（如耐热塑料）4.1.44.1.4合成橡胶合成橡胶1、橡胶的特性和、橡胶的特性和应用：用：A室温下室温下处于高于高弹态B弹性模量低，只有性模量低，只有1-10MPaC弹性性变形量很大：形量很大：100-1000%D具有具有优良的伸良的伸缩性和性和积储能量的能力能量的能力E良好的耐磨性，隔音性，阻尼性和良好的耐磨性，隔音性，阻尼性和绝缘性性F可做密封件，减震、防震件，可做密封件，减震、防震件，传动件，运件，运输胶胶带绝缘材料。材料。4.1.4 合成橡胶 1、橡胶的特性和应用：2、橡胶的、橡胶的组成：成：（1）生胶：未加配合）生胶：未加配合剂的天然或合成的橡胶的天然或合成的橡胶（2）配合）配合剂：为提高和改善橡胶制品的各种提高和改善橡胶制品的各种性能而加入的物性能而加入的物质称称为配合配合剂。硫化硫化剂：相当于固化：相当于固化剂，为硫磺和硫化物硫磺和硫化物填料：提高力学性能，降低成本，主要是填料：提高力学性能，降低成本，主要是碳黑，碳黑，纤维，金属，金属丝，织品或金属品或金属编织物等物等硫化促硫化促进剂，增塑，增塑剂，防老化，防老化剂等。等。2、橡胶的组成：（1）生胶：未加配合剂的天然或合成的橡胶3、常用橡胶、常用橡胶：按来源分按来源分为：天然橡胶：天然橡胶NR和合成橡胶和合成橡胶按用途分按用途分为：通用橡胶和特种橡胶：通用橡胶和特种橡胶天然橡胶属于通用橡胶，广泛用于制造天然橡胶属于通用橡胶，广泛用于制造轮胎、胶胎、胶带、胶管等。常量最大的是丁苯橡胶胶管等。常量最大的是丁苯橡胶SBR，60-70%，发展最展最快的是快的是顺丁橡胶丁橡胶BR。特种橡胶主要用于要求耐特种橡胶主要用于要求耐热、耐寒、耐、耐寒、耐蚀的特殊的特殊环境，价格境，价格较贵。3、常用橡胶：按来源分为：天然橡胶NR和合成橡胶4.1.54.1.5胶粘胶粘剂胶粘胶粘剂是一种将同种或不同种材料粘是一种将同种或不同种材料粘合在一起，并在胶接面有足合在一起，并在胶接面有足够强度的物度的物质，它能起胶接、固定、密封、浸渗、它能起胶接、固定、密封、浸渗、补漏和漏和修复的作用。修复的作用。4.1.5 胶粘剂 胶粘剂是一种将同种或不同种材料粘合1、胶粘、胶粘剂的的组成：成：（1）粘料：）粘料：树脂、橡胶、淀粉、蛋白脂、橡胶、淀粉、蛋白质等高分子等高分子材料；无机胶粘材料；无机胶粘剂有硅酸有硅酸盐类，磷酸，磷酸盐类、陶瓷、陶瓷类（2）固化）固化剂：胺、酸：胺、酸酐、咪、咪唑。（3）该性性剂：增塑：增塑剂、增、增韧剂、增粘、增粘剂、填料、填料、稀稀释剂、稳定定剂、分散、分散剂、偶、偶联剂、触、触变剂，阻燃，阻燃剂、抗老化、抗老化剂、发泡泡剂、消泡、消泡剂、着色、着色剂、防腐、防腐蚀剂等，有利于胶粘等，有利于胶粘剂的配制、的配制、储存、加工工存、加工工艺及性及性能等方面的改能等方面的改进1、胶粘剂的组成：（1）粘料：树脂、橡胶、淀粉、蛋白质等高分2、胶粘、胶粘剂的分的分类原原则和表示方法：和表示方法：按按应用性能分用性能分为：（1）结构胶：构胶：强度要求度要求较高高（2）非（半）非（半）结构胶：构胶：强度要求度要求较低低（3）密封胶：承受一定）密封胶：承受一定压力，不泄漏力，不泄漏（4）浸渗胶：填塞微孔沙眼，渗透性好）浸渗胶：填塞微孔沙眼，渗透性好（5）功能胶：具有）功能胶：具有导电、导磁、磁、导热、耐、耐热、耐超、耐超低温低温应变及点及点焊胶接等，以及有特殊的固化反胶接等，以及有特殊的固化反应，如如厌氧性、氧性、热熔性、光敏性等熔性、光敏性等2、胶粘剂的分类原则和表示方法：按应用性能分为：GB/T13553-1996ABC被粘物材被粘物材质胶粘胶粘剂的硬化方法的硬化方法胶粘胶粘剂的物理形的物理形态胶粘胶粘剂的主要粘料的主要粘料GB/T13553-1996 A B3、常用胶粘、常用胶粘剂：（1）结构胶粘构胶粘剂：该性性环氧胶粘氧胶粘剂、该性酚性酚醛树脂胶粘脂胶粘剂、无机胶粘、无机胶粘剂（2）非（半）非（半）结构胶粘构胶粘剂：聚氨：聚氨酯胶粘胶粘剂、丙丙烯酸酸酯胶、有机硅胶粘胶、有机硅胶粘剂、橡胶胶粘、橡胶胶粘剂、热熔胶粘熔胶粘剂、厌氧胶粘氧胶粘剂等等（3）密封胶粘）密封胶粘剂：以合成：以合成树脂或橡胶脂或橡胶为基基料，防止渗漏，机械松料，防止渗漏，机械松动，冲，冲击损伤等，等，起密封作用。起密封作用。3、常用胶粘剂：（1）结构胶粘剂：该性环氧胶粘剂、该4.24.2陶瓷材料陶瓷材料 4.2.14.2.1陶瓷的分陶瓷的分类1 1、普通陶瓷普通陶瓷以天然硅酸以天然硅酸盐矿物如黏土、物如黏土、长石、石英、石、石英、高岭土等高岭土等为原料原料烧结而成的。有日用陶瓷，而成的。有日用陶瓷，卫生瓷，建筑瓷，生瓷，建筑瓷，电工瓷，化工瓷等。工瓷，化工瓷等。4.2 陶瓷材料 4.2.1 陶瓷的分类1、普通陶瓷 采用采用纯度度较高的人工合成原料，如氧化高的人工合成原料，如氧化物，氮化物，硅化物，硼化物，氟化物等制物，氮化物，硅化物，硼化物，氟化物等制成的具有各种特殊力学，物理，化学性能。成的具有各种特殊力学，物理，化学性能。2、特种陶瓷特种陶瓷 采用纯度较高的人工合成原料，如氧化物，氮化物，硅化在工程在工程结构上使用的陶瓷。主要在高温构上使用的陶瓷。主要在高温下使用，因此也称下使用，因此也称为高温陶瓷。具有在高温高温陶瓷。具有在高温下下优越的力学，物理和化学性能，在某些科越的力学，物理和化学性能，在某些科技技场合和工作合和工作环境往往是唯一可用的材料。境往往是唯一可用的材料。有氧化有氧化铝，氮化硅，碳化硅和增，氮化硅，碳化硅和增韧氧化物等氧化物等材料。材料。3、工程陶瓷工程陶瓷 在工程结构上使用的陶瓷。主要在高温下使用，因此也称利用陶瓷特有的物理性能制造出的用途各异利用陶瓷特有的物理性能制造出的用途各异的功能陶瓷材料。例如的功能陶瓷材料。例如导电陶瓷，半陶瓷，半导体陶瓷，体陶瓷，压电陶瓷，陶瓷，绝缘陶瓷，磁性陶瓷，光学陶瓷以及陶瓷，磁性陶瓷，光学陶瓷以及利用某些精密陶瓷利用某些精密陶瓷对声，光，声，光，电，热，磁，力，磁，力，湿度，射湿度，射线及各种气氛等信息及各种气氛等信息显示的敏感特性而示的敏感特性而制得的各种陶瓷制得的各种陶瓷传感器材料。感器材料。4、功能陶瓷功能陶瓷 利用陶瓷特有的物理性能制造出的用途各异的功能陶瓷材4.2.24.2.2陶瓷的性能特点陶瓷的性能特点同金属材料相比，大多数陶瓷的硬度高，同金属材料相比，大多数陶瓷的硬度高，弹性模量大，脆性大，几乎没有塑性，抗拉性模量大，脆性大，几乎没有塑性，抗拉强度低，抗度低，抗压强度高度高。1、力学性能力学性能4.2.2 陶瓷的性能特点 同金属材料相比，大多数陶熔点高，抗蠕熔点高，抗蠕变能力能力强，热硬性可达硬性可达10001000。但陶瓷的。但陶瓷的热膨膨胀系数和系数和导热系数系数小，承受温度快速小，承受温度快速变化的能力差，在温度化的能力差，在温度剧变时会开裂。会开裂。2、热性性能能 熔点高，抗蠕变能力强，热硬性可达1000。但陶瓷3、化学性能化学性能化学化学稳定性高，有良好的抗氧化能定性高，有良好的抗氧化能力，在力，在强腐腐蚀介介质高温共同作用下有良高温共同作用下有良好的抗好的抗蚀性能。性能。3、化学性能 化学稳定性高，有良好的抗氧化能力，在强4、其他物理性能其他物理性能大多数是大多数是电绝缘体，功能陶瓷材料具有体，功能陶瓷材料具有光、光、电、瓷、声等特殊性能。、瓷、声等特殊性能。4、其他物理性能 大多数是电绝缘体，功能陶瓷材料具有4.2.34.2.3常用工程常用工程结构陶瓷的构陶瓷的种种类、性能和用途、性能和用途普通陶瓷普通陶瓷普通工普通工业陶瓷陶瓷化工陶瓷化工陶瓷绝缘子，子，绝缘的机的机械支撑件，静械支撑件，静电纺织导纱器器受力不大，工作温受力不大，工作温度低的酸碱容器，度低的酸碱容器，反反应塔，管道塔，管道4.2.3 常用工程结构陶瓷的种类、性能和用途普通陶瓷普通工特种陶瓷特种陶瓷氧化氧化铝瓷瓷氧化硅瓷氧化硅瓷氮化硼瓷氮化硼瓷氧化氧化镁瓷瓷氧化氧化铍瓷瓷火花塞，火花塞，轴承，密封承，密封环，刀具，刀具耐磨，耐腐耐磨，耐腐蚀，耐高温零件，耐高温零件坩坩埚、绝缘零件，高温零件，高温轴承承熔化高熔化高纯度度铀、钍及其合金的坩及其合金的坩埚高温高温绝缘电子元件，核反子元件，核反应堆中子堆中子减速减速剂和反射材料，高和反射材料，高频电炉坩炉坩埚特种陶瓷氧化铝瓷氧化硅瓷氮化硼瓷氧化镁瓷氧化铍瓷火花塞，轴承4.34.3复合材料复合材料由两种或多种不同性能的材料用由两种或多种不同性能的材料用某种工某种工艺方法合成的多相材料。方法合成的多相材料。复合材料既保持复合材料既保持组成材料各自的特性，有成材料各自的特性，有具有复合后的新特性，其性能往往超具有复合后的新特性，其性能往往超过组成材成材料的性能之和或平均料的性能之和或平均值组成材料的种成材料的种类、性能、性能、比例、形比例、形态不同，复合方法不同，会得到不同不同，复合方法不同，会得到不同的的强化效果。化效果。4.3 复合材料 由两种或多种不同性能的材料用某种工艺4.3.14.3.1复合材料的分复合材料的分类以高分子材料、陶瓷材料、金属材料以高分子材料、陶瓷材料、金属材料为基体，以粒子、基体，以粒子、纤维和片状和片状为增增强体体组成。成。按基体材料的不同可将复合材料分按基体材料的不同可将复合材料分为两两类：非：非金属基复合材料（塑料基、橡胶基、陶瓷基等）和金属基复合材料（塑料基、橡胶基、陶瓷基等）和金属基复合材料（如金属基复合材料（如铝基、基、铜基等）。基等）。4.3.1 复合材料的分类 以高分子材料、陶瓷材料、金按增按增强材料的不同可将复合材料分材料的不同可将复合材料分为三三类：纤维增增强橡胶（橡胶橡胶（橡胶轮胎、胎、传动皮皮带）、）、纤维增增强塑料（如玻璃塑料（如玻璃钢）；）；颗粒增粒增强复合材复合材料（如金属陶瓷、料（如金属陶瓷、烧结弥散硬化合金等）；弥散硬化合金等）；叠叠层复合材料，如双复合材料，如双层金属（巴氏合金金属（巴氏合金 钢双双金属滑金属滑动轴承材料）等。承材料）等。按增强材料的不同可将复合材料分为三类：纤维增强橡胶4.3.24.3.2复合材料的性能特点复合材料的性能特点1 1、比模量高、比、比模量高、比强度大度大比模量是比模量是弹性模量与密度之比；比性模量与密度之比；比强度是抗拉度是抗拉强度和密度之比。度和密度之比。实质是是单位位质量所提供的量所提供的变形抗形抗力和承力和承载能力，能力，这对要求自重小，运要求自重小，运转速度高的速度高的结构零件很重要。构零件很重要。4.3.2 复合材料的性能特点1、比模量高、比强度大 由于由于纤维增增强复合材料复合材料对缺口、缺口、应力集中敏感小，力集中敏感小，纤维-基体界面能阻止疲基体界面能阻止疲劳裂裂纹扩展，使裂展，使裂纹扩展改展改变方向。方向。实验测定表明，碳定表明，碳纤维复合材料的疲复合材料的疲劳极限可达极限可达抗拉抗拉强度的度的70-80%，而金属的疲，而金属的疲劳极限只有其抗拉极限只有其抗拉强度的一半左右。度的一半左右。纤维增增强复合材料中有大量独立的复合材料中有大量独立的纤维，平均每平方厘米面，平均每平方厘米面积上有几千到几万根，当少数上有几千到几万根，当少数纤维断裂后断裂后载荷就会重新分配到其它未破断的荷就会重新分配到其它未破断的纤维上使构上使构件不致件不致发生突然破坏。生突然破坏。2、良好的抗疲、良好的抗疲劳和破断安全性和破断安全性 由于纤维增强复合材料对缺口、应力集中敏感小，纤维-基3、优良的高温性能良的高温性能大多数增大多数增强纤维在高温下仍保持高的在高温下仍保持高的强度，用其增度，用其增强金属和金属和树脂脂时能能显著提高高温著提高高温性能。例如性能。例如铝合金在合金在400时弹性模量大幅性模量大幅度下降，度下降，强度也度也显著降低，而用碳著降低，而用碳纤维增增强后，在此温度下后，在此温度下弹性模量可基本保持不性模量可基本保持不变。3、优良的高温性能 大多数增强纤维在高温下仍保持4.3.34.3.3复合材料的复合材料的应用用1、玻璃、玻璃纤维-树脂复合材料脂复合材料以玻璃以玻璃纤维和和热塑性塑性树脂复合的玻璃脂复合的玻璃纤维增增强材料比普通塑料具有更高的材料比普通塑料具有更高的强度和冲度和冲击韧度。玻璃度。玻璃纤维和塑料基体和塑料基体组成的复合材料通常叫做玻璃成的复合材料通常叫做玻璃钢。按所用基体可分按所用基体可分为热固性玻璃固性玻璃钢（以（以环氧氧树脂、酚脂、酚醛树脂等脂等为基体）和基体）和热塑性玻璃塑性玻璃钢（以尼（以尼龙，聚苯，聚苯乙乙烯等等为基体）两种。基体）两种。强度度较高，接近或超高，接近或超过铜铝合金，而密度只有合金，而密度只有钢的的1/4-1/5。因此其比。因此其比强度甚度甚至高于合金至高于合金钢。此外，。此外，还具有良好的耐具有良好的耐蚀性。性。4.3.3 复合材料的应用1、玻璃纤维-树脂复合材料 2、碳、碳纤维-树脂复合材料脂复合材料碳碳纤维通常和通常和环氧氧树脂、酚脂、酚醛树脂、聚四氟脂、聚四氟乙乙烯等等组成复合材料。它在保持了玻璃成复合材料。它在保持了玻璃钢许多性能多性能优点的基点的基础上，上，还有一些有一些优异的性能。它的异的性能。它的强度和度和弹性模量都高于性模量都高于铝合金，接近高合金，接近高强度度钢；它的密度；它的密度比玻璃比玻璃钢还小，因此比小，因此比强度和比模量在度和比模量在现有复合材有复合材料中居第一位。此外，它料中居第一位。此外，它还有有优良的耐磨、减摩及良的耐磨、减摩及自自润滑、耐滑、耐蚀、耐、耐热等等优点。在机械工点。在机械工业中，碳中，碳纤维复合材料可用作承复合材料可用作承载零件和耐磨零件，如零件和耐磨零件，如齿轮、连杆、活塞和杆、活塞和轴承等。它也可用作耐承等。它也可用作耐蚀化工零件，化工零件，如容器、管道、如容器、管道、泵等。等。2、碳纤维-树脂复合材料 碳纤维通常和 环氧树脂4.44.4其它新型材料其它新型材料4.4.14.4.1高温材料高温材料在在600,600,甚至甚至10001000以上能以上能满足工作要求的材料足工作要求的材料,可承受可承受较高的高的应力及具有相力及具有相应的使用寿命的使用寿命.应用于用于锅炉、蒸汽机、石炉、蒸汽机、石油化工用各种高温物理化学反油化工用各种高温物理化学反应装置、原子反装置、原子反应堆的堆的热交交换器、器、喷气气涡轮发动机和航天部件。机和航天部件。高温合金主要有高温合金主要有铁基高温合金、基高温合金、镍基高温合金和高温陶瓷基高温合金和高温陶瓷材料等。新型高温合金主要有定向凝固高温合金、材料等。新型高温合金主要有定向凝固高温合金、单晶高温合晶高温合金、粉末冶金高温合金、快速凝固高温合金、金属金、粉末冶金高温合金、快速凝固高温合金、金属间化合物高化合物高温合金和其它温合金和其它难熔金属高温合金等。熔金属高温合金等。4.4 其它新型材料4.4.1 高温材料 在600,4.4.24.4.2形状形状记忆材料材料1963年，美国海年，美国海军一个研究所奉命研制一种一个研究所奉命研制一种新式装新式装备。在一次。在一次试验中他中他们需要一些需要一些镍-钛合金合金丝，然而当他，然而当他们将合金将合金丝领回来回来时，却，却发现这些些镍钛合金合金丝是弯弯曲曲的，使用起来不方便。于是他是弯弯曲曲的，使用起来不方便。于是他们就将就将这些些细丝一根根地拉直，并用在一根根地拉直，并用在试验中。在中。在试验过程中，奇怪的程中，奇怪的现象出象出现了：当温度升到一定了：当温度升到一定值的的时候，候，这些已些已经被拉得直直的被拉得直直的镍钛合金合金丝，突，突然又全部恢复到原来弯弯曲曲的形状，而且然又全部恢复到原来弯弯曲曲的形状，而且丝毫不毫不差，和原来一模一差，和原来一模一样。4.4.2 形状记忆材料 1963年，美国海军一非金属材料与新型材料课件所所谓形状形状记忆效效应是指某些合金材料在一定条是指某些合金材料在一定条件下，件下，虽经变形但仍然能形但仍然能够恢复到恢复到变形前原始形状的形前原始形状的能力。目前能力。目前发现的有的有“记忆”能力的金属都是合金，能力的金属都是合金，是通是通过人工的方法由几种不同金属混合而成的一人工的方法由几种不同金属混合而成的一类金金属。在属。在这种金属里，金属原子是按一定的方式排列起种金属里，金属原子是按一定的方式排列起来的，而且来的，而且这些金属原子有一个特点就是当受到一定些金属原子有一个特点就是当受到一定的外力的外力时，它，它们可以离开自己原来的位置而可以离开自己原来的位置而“迁居迁居”到到邻近的另一个地方去近的另一个地方去暂时“借住借住”。这个个过程，也程，也就是金属做成的物体就是金属做成的物体发生形生形变的的过程。而当我程。而当我们将将这金属加温后，由于金属加温后，由于获得了一定的能量，得了一定的能量，这种金属里的种金属里的原子又从原子又从“借住借住”的地方的地方“搬回搬回”原来的原来的“家家”去住。去住。所谓形状记忆效应是指某些合金材料在一定条件下形状形状记忆合金的可合金的可贵之之处，在于它是一种无疲，在于它是一种无疲劳的材料，的材料，这种种“回回忆”“变形形”的本的本领可以反可以反复使用复使用500万次而不万次而不产生疲生疲劳断裂，而且它恢复断裂，而且它恢复原状几乎可以达到原状几乎可以达到100，即和原来一模一，即和原来一模一样。开开发成功的形状成功的形状记忆合金有合金有Ti-Ni基形状基形状记忆合金、合金、铜基形状基形状记忆合金、合金、铁基形状基形状记忆合金等。合金等。形状记忆合金的可贵之处，在于它是一种无疲劳的材非金属材料与新型材料课件（1）单程程记忆效效应形状形状记忆合金在合金在较低的温度下低的温度下变形，加形，加热后后可恢复可恢复变形前的形状，形前的形状，这种只在加种只在加热过程中存在的程中存在的形状形状记忆现象称象称为单程程记忆效效应。（2）双程）双程记忆效效应某些合金加某些合金加热时恢复高温相形状，冷却恢复高温相形状，冷却时又又能恢复低温相形状，称能恢复低温相形状，称为双程双程记忆效效应。（3）全程）全程记忆效效应加加热时恢复高温相形状，冷却恢复高温相形状，冷却时变为形状相形状相同而取向相反的低温相形状，称同而取向相反的低温相形状，称为全程全程记忆效效应。形状形状记忆合金可以分合金可以分为三种三种（1）单程记忆效应形状记忆合金可以分为三种1)阿波阿波罗登月登月舱带到月球上的到月球上的环形天形天线，就，就是用极薄的是用极薄的记忆合金材料先在正常情况下按合金材料先在正常情况下按预定定要求做好，然后降低温度把它要求做好，然后降低温度把它压成一成一团，装，装进登登月月舱带上天去。放到月面上以后，在阳光照射下上天去。放到月面上以后，在阳光照射下温度升高，当达到温度升高，当达到转变温度温度时，天，天线又又“记”起起了自己的本来面貌，了自己的本来面貌，变成一个巨大的半球形。成一个巨大的半球形。形状形状记忆合金主要用途合金主要用途 1)阿波罗登月舱带到月球上的环形天线，就是用非金属材料与新型材料课件2)记忆合金已用于管道合金已用于管道结合和自合和自动化控制方面，化控制方面，用用记忆合金制成套管可以代替合金制成套管可以代替焊接，方法是在低温接，方法是在低温时将管端内全将管端内全扩大大约4，装配，装配时套接一起，一套接一起，一经加加热，套管收套管收缩恢复原形，形成恢复原形，形成紧密的接合。美国海密的接合。美国海军飞机机的液的液压系系统使用了使用了10万个万个这种接种接头，多年来从未，多年来从未发生生漏油和破漏油和破损。船。船舰和海底油田管道和海底油田管道损坏，用坏，用记忆合金合金配件修复起来，十分方便。在一些施工不便的部位，配件修复起来，十分方便。在一些施工不便的部位，用用记忆合金制成合金制成销钉，装入孔内加，装入孔内加热，其尾端自，其尾端自动分分开卷曲，形成开卷曲，形成单面装配件。面装配件。2)记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面，用记忆非金属材料与新型材料课件形状形状记忆合金液合金液压系系统管接管接头形状记忆合金液压系统管接头3)记忆合金特合金特别适合于适合于热机械和恒温自机械和恒温自动控制，已制成室温自控制，已制成室温自动开开闭臂，能在阳光照耀的臂，能在阳光照耀的白天打开通白天打开通风窗，晚窗，晚间室温下降室温下降时自自动关关闭。记忆合金合金热机的机的设计方案也不少，它方案也不少，它们都能在具有都能在具有低温差的两种介低温差的两种介质间工作，从而工作，从而为利用工利用工业冷却冷却水、核反水、核反应堆余堆余热、海洋温差和太阳能开辟了新、海洋温差和太阳能开辟了新途径。途径。现在普遍存在的在普遍存在的问题是效率不高，只有是效率不高，只有46，有待于，有待于进一步改一步改进。3)记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制，4）通用汽）通用汽车利用形状利用形状记忆合金合金实现可可动把手把手美国通用汽美国通用汽车发表了表了该公司研公司研发中心利中心利用具有形状用具有形状记忆功能的合金及功能的合金及树脂替代脂替代马达达的的应用示例。用示例。该公司一直在研究当温度、受公司一直在研究当温度、受力、受力、受热及及电压等影响等影响时，形状、，形状、强度及度及刚性等性等发生生变化的材料，作化的材料，作为其中的一例，此其中的一例，此次介次介绍了把手、格了把手、格栅片及气片及气坝。4）通用汽车利用形状记忆合金实现可动把手 美国通用新开新开发的汽的汽车把手使用施加把手使用施加电压后形状可后形状可发生生变化的形状化的形状记忆合金，在不使用合金，在不使用马达的情况下达的情况下实现了旋了旋转机构。其机制是：一般情况下，把手机构。其机制是：一般情况下，把手处于折叠状于折叠状态，在上下在上下车时，通，通过按下按下车门按按钮、打开、打开车门来施加来施加电压，由此使把手打开，从而，由此使把手打开，从而实现轻松的抓扶。松的抓扶。新开发的汽车把手使用施加电压后形状可发生变化格格栅片使用形状片使用形状记忆合金，可利用形状合金，可利用形状记忆合合金的金的变形来形来实现旋旋转的：的：热机机时打开格打开格栅片，可片，可缩短短热机机时间；在行；在行驶时关关闭格格栅片，可减小片，可减小进入入发动机室的空气流量，从而减小空气阻力。机室的空气流量，从而减小空气阻力。格栅片使用形状记忆合金，可利用形状记忆合金的变气坝在高速行驶气坝在高速行驶时可调整车辆下部及车时可调整车辆下部及车轮周围产生的空气乱流，轮周围产生的空气乱流，从而起到提高从而起到提高燃效的效果。不燃效的效果。不过，在低速行，在低速行驶时，下，下侧突出的气突出的气坝挡板容易碰到路面突起及冰雪等物体，板容易碰到路面突起及冰雪等物体，时常会受常会受到到损伤。因此此次在旋。因此此次在旋转机构中使用了形状机构中使用了形状记忆合合金、嵌入了根据行金、嵌入了根据行驶速度等提高速度等提高挡板的机构。板的机构。气坝在高速行驶时可调整车辆下部及车轮周围产生的5)记忆合金在医合金在医疗上的上的应用用。例如接骨用的。例如接骨用的骨板，不但能将两段断骨固定，而且在恢复原形状骨板，不但能将两段断骨固定，而且在恢复原形状的的过程中程中产生生压缩力，迫使断骨接合在一起。力，迫使断骨接合在一起。齿科科用的用的矫齿丝，结扎扎脑动脉瘤和脉瘤和输精管的精管的长夹，脊柱，脊柱矫直用的支板等，都是在植入人体内后靠体温的作直用的支板等，都是在植入人体内后靠体温的作用启用启动，血栓，血栓滤器也是一种器也是一种记忆合金新合金新产品。被拉品。被拉直的直的滤器植入静脉后，会逐器植入静脉后，会逐渐恢复成网状，从而阻恢复成网状，从而阻止止95的凝血的凝血块流向心流向心脏和肺部。和肺部。5)记忆合金在医疗上的应用。例如接骨用的骨医医疗器械器械产品品医疗器械产品4.4.34.4.3非晶非晶态材料材料某些金属熔体，以极快的速率急某些金属熔体，以极快的速率急剧冷却，例如冷却，例如每秒每秒钟冷却温度大于冷却温度大于100万度，万度，则可得到一种可得到一种崭新新的材料。由于冷却极快，高温下液的材料。由于冷却极快，高温下液态时原子的无序原子的无序状状态，被迅速，被迅速“冻结”而形成无定形的固体，而形成无定形的固体，这称称为非晶非晶态金属；因其内部金属；因其内部结构与玻璃相似，故又称构与玻璃相似，故又称金属玻璃。从金属玻璃。从结构上构上讲非晶非晶态金属与普通玻璃相近。金属与普通玻璃相近。4.4.3 非晶态材料 某些金属熔体，以极快的速1960年，美国科学家皮年，美国科学家皮杜威等首先杜威等首先发现某某些些贵金属合金（如金金属合金（如金-硅合金）在超快速冷却（冷却硅合金）在超快速冷却（冷却速度达速度达100万度每秒）情况下可凝固成非晶万度每秒）情况下可凝固成非晶态合金。合金。1960年，美国科学家皮 杜威等首先发现某非晶非晶态的合金有两大的合金有两大类；一；一类是金属之是金属之间的合金，典型的有的合金，典型的有Cu60Zr40、La76Au24、U70Cr30等；另一等；另一类是金属与是金属与某些非金属（最有效的是某些非金属（最有效的是B、P、Si）组成的成的合金，例如合金，例如Fe80B20、Fe40Ni40P14O6和和Fe5Co70Si15B10等。后一等。后一类合金最容易成合金最容易成为非晶非晶态。非晶态的合金有两大类；一类是金属之间的合金，典化学沉化学沉积法是利用法是利用还原原剂使溶液中金属离子有使溶液中金属离子有选择地在活化表面上地在活化表面上还原析出。用原析出。用这种方法得到的第一种方法得到的第一个非晶个非晶态合金，是合金，是Ni-P合金，合金，这一一过程称化学程称化学镀镍，作作为金属的耐磨耐金属的耐磨耐蚀镀层，现已被广泛已被广泛应用，用，较快速、快速、经济。实验技技术和工和工业方法方法4、离子注入法、离子注入法5、化学沉、化学沉积法法6、电沉沉积法法1、熔体急冷法、熔体急冷法2、气相沉、气相沉积法法3、激光表、激光表层熔化法熔化法 化学沉积法是利用还原剂使溶液中金属离子有选择地特点：特点：1、强度和度和韧性兼具，一般的金属性兼具，一般的金属这两者是相互矛盾的，两者是相互矛盾的，即即强度高而度高而韧性低，或与此相反。同性低，或与此相反。同时耐磨性也明耐磨性也明显地高于地高于钢铁材料。材料。2、耐耐蚀性性远优于不于不锈钢，因，因为其表面易形成薄而致其表面易形成薄而致密的密的钝化膜；同化膜；同时其其结构均匀，没有金属晶体中构均匀，没有金属晶体中经常常存在的晶粒、晶界、缺陷且不易存在的晶粒、晶界、缺陷且不易产生引起生引起电化学腐化学腐蚀的阴、阳两极。的阴、阳两极。特点：1、强度和韧性兼具，一般的金属这两者是相互矛盾的，即强3、具有具有优良的磁学性能；由于其良的磁学性能；由于其电阻阻率比一般金属晶体高，可以大大减少率比一般金属晶体高，可以大大减少涡流流损失，低失，低损耗、高磁耗、高磁导，成，成为引人注目的新型引人注目的新型材料。非晶材料。非晶态的的铁芯和硅芯和硅钢芯的空芯的空载损耗可耗可降低降低60-80，被誉，被誉为节能的能的“绿色材料色材料”。4、明明显的催化性能；它的催化性能；它还可作可作为储氢材料。材料。3、具有优良的磁学性能；由于其电阻率比一般金1.玻璃形成能力的理玻璃形成能力的理论判据及合金成分判据及合金成分设计。目前没有一个令人信服的理。目前没有一个令人信服的理论判据，只有判据，只有经验规则。单组元，二元的金属玻璃元，二元的金属玻璃凤毛麟角。毛麟角。三三组元的成分也是屈指可数。元的成分也是屈指可数。2.金属玻璃的力学行金属玻璃的力学行为是当前研究的是当前研究的绝对热点，占据了至少点，占据了至少70%的研究方向和主力。的研究方向和主力。包括断裂机制及提高塑性等。包括断裂机制及提高塑性等。在理在理论和和实际应用中存在的用中存在的问题 1.玻璃形成能力的理论判据及合金成分设计。目前3.计算机模算机模拟方面，包括金属玻璃的微方面，包括金属玻璃的微观结构及宏构及宏观特性是当前研究特性是当前研究热点。点。4.制制备成本，包括制成本，包括制备原料及制原料及制备环境等是制境等是制约其广泛其广泛应用的一个重要方面。用的一个重要方面。3.计算机模拟方面，包括金属玻璃的微观结构及宏4.4.44.4.4超超导体体具有在一定的低温条件下呈具有在一定的低温条件下呈现出出电阻等阻等于零以及排斥磁力于零以及排斥磁力线的性的性质的材料。的材料。现已已发现有有28种元素和几千种合金和化合物可以种元素和几千种合金和化合物可以成成为超超导体。体。superconducting material4.4.4 超导体 具有在一定的低温条件下呈现出性能性能零零电阻性：可无阻性：可无损耗耗传输电能。如果用能。如果用磁磁场在超在超导环中引中引发感生感生电流，流，这一一电流可以流可以毫不衰减地毫不衰减地维持下去。持下去。完全抗磁性：只要外加磁完全抗磁性：只要外加磁场不超不超过一定一定值，磁力，磁力线不能透入，超不能透入，超导材料内的磁材料内的磁场恒恒为零。零。性能 零电阻性：可无损耗传输电能。如果用磁场约瑟夫森效瑟夫森效应：两超：两超导材料之材料之间有一薄有一薄绝缘层（厚度（厚度约1nm）而形成低）而形成低电阻阻连接接时，会有会有电子子对穿穿过绝缘层形成形成电流，而流，而绝缘层两两侧没有没有电压，即，即绝缘层也成了超也成了超导体。当体。当电流流超超过一定一定值后，后，绝缘层两两侧出出现电压U（也可（也可加一加一电压U），同），同时，直流，直流电流流变成高成高频交流交流电，并向外，并向外辐射射电磁波磁波。约瑟夫森效应：两超导材料之间有一薄绝缘层（厚分分类按其化学成分可分按其化学成分可分为元素材料、合元素材料、合金材料、化合物材料和超金材料、化合物材料和超导陶瓷。陶瓷。超超导元素：在常元素：在常压下有下有28种元素具超种元素具超导电性，性，其中其中铌（Nb）的）的Tc最高，最高，为9.26K。电工中工中实际应用的主要是用的主要是铌和和铅(Pb，Tc=7.201K)，已用于制造，已用于制造超超导交流交流电力力电缆、高、高Q值谐振腔等。振腔等。分类 按其化学成分可分为元素材料、合金材料、化合金材料：合金材料：超超导元素加入某些其他元元素加入某些其他元素作合金成分，素作合金成分，可以使超可以使超导材料的全部性能材料的全部性能提高提高。目前。目前铌钛合金是用于合金是用于78特磁特磁场下的下的主要超主要超导磁体材料。磁体材料。铌钛合金再加入合金再加入钽的三的三元合金，性能元合金，性能进一步提高。一步提高。合金材料：超导元素加入某些其他元素作合金超超导化合物化合物:超超导元素与其他元素化合元素与其他元素化合常有很好的超常有很好的超导性能。如已大量使用的性能。如已大量使用的Nb3Sn，V3Ga，Nb3Al。超超导陶瓷：陶瓷：米勒和米勒和贝德德诺尔茨于茨于1986年在年在镧钡铜氧化物中氧化物中发现了超了超导电性。性。1987年，中国、美国、日本等国科学年，中国、美国、日本等国科学家在家在钡钇铜氧化物中氧化物中发现Tc处于液氮温于液氮温区有超区有超导电性，使超性，使超导陶瓷成陶瓷成为极有极有发展前展前景的超景的超导材料。材料。超导化合物:超导元素与其他元素化合常有很好的应用用制作磁体，制作磁体，应用于用于电机、高能粒子加机、高能粒子加速器、磁速器、磁悬浮运浮运输、受控、受控热核反核反应、储能等；能等；可制作可制作电力力电缆，用于大容量，用于大容量输电（功率可（功率可达达10000MVA）；可制作通信）；可制作通信电缆和天和天线。利用完全抗磁性可制作无摩擦陀螺利用完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和和轴承。承。应用 制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、利用利用约瑟夫森效瑟夫森效应可制作一系列精密可制作一系列精密测量量仪表以及表以及辐射探射探测器、微波器、微波发生器、生器、逻辑元件等。利用元件等。利用约瑟夫森瑟夫森结作作计算机的算机的逻辑和存和存储元件，其运算速度比高性能集成元件，其运算速度比高性能集成电路路的快的快1020倍，功耗只有四分之一。倍，功耗只有四分之一。利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及4.4.54.4.5纳米材料米材料纳米材料：将米材料：将纳米尺度范米尺度范围定定义在在1-100nm范范围。广。广义地地讲，在三，在三维空空间中中至少有一至少有一维处于于纳米尺度范米尺度范围或由它或由它们作作为基本基本单元构成的材料都叫元构成的材料都叫纳米材料。米材料。4.4.5 纳米材料 纳米材料：将纳米尺(1)(1)零零维：指在空：指在空间三三维方向均方向均为纳米尺度的米尺度的颗粒、原子粒、原子团簇等；簇等；(2)(2)一一维：指在空：指在空间有二有二维处于于纳米尺度，如米尺度，如纳米米丝、纳米棒、米棒、纳米管等。米管等。(3)(3)二二维：指在空：指在空间中有一中有一维在在纳米尺度，如米尺度，如超薄膜、多超薄膜、多层膜等。膜等。纳米材料大部分都是人工制米材料大部分都是人工制备的，但自然界中的，但自然界中早就存在早就存在纳米微粒和米微粒和纳米固体米固体这样的物的物质。分分类 (1)零维：指在空间三维方向均为纳米尺度的颗粒、原子团纳米材料米材料(nanomaterial)尺寸接近尺寸接近电子的相干子的相干长度，它的性度，它的性质因因为强相干所相干所带来来的自的自组织使得性使得性质发生很大生很大变化。且其尺度化。且其尺度接近光的波接近光的波长，并具有，并具有表面效表面效应、小尺寸效、小尺寸效应和宏和宏观量子隧道效量子隧道效应，因此其所表，因此其所表现的特的特性，例如熔点、磁性、光学、性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特特性等等，不同于性等等，不同于该物物质在整体状在整体状态时所表所表现的性的性质。纳米材料(nano material)尺寸接近纳米金属材料是世米金属材料是世纪年代中期年代中期研制成功的，后来相研制成功的，后来相继问世的有世的有纳米半米半导体体薄膜、薄膜、纳米陶瓷、米陶瓷、纳米瓷性材料和米瓷性材料和纳米生物米生物医学材料等。医学材料等。纳米金属材料是世纪年代中期研制成功的，纳米技米技术包括包括纳米材料技米材料技术、纳米加工米加工技技术、纳米米测量技量技术、纳米米应用技用技术等方面。等方面。其中其中纳米材料技米材料技术着重于着重于纳米功能性材料的米功能性材料的生生产（超微粉、（超微粉、镀膜、膜、纳米改性材料等），米改性材料等），性能性能检测技技术（化学（化学组成、微成、微结构、表面形构、表面形态、物、化、物、化、电、磁、磁、热及光学等性能）。及光学等性能）。纳米加工技米加工技术包含精密加工技包含精密加工技术（能量束加（能量束加工等）及工等）及扫描探描探针技技术。纳米技术包括纳米材料技术、纳米加工技术、纳米测分分类纳米粉末米粉末：又称又称为超微粉或超超微粉或超细粉，一般指粉，一般指粒度在粒度在100纳米以下的粉末或米以下的粉末或颗粒，是一种介于原粒，是一种介于原子、分子与宏子、分子与宏观物体之物体之间处于中于中间物物态的固体的固体颗粒粒材料。可用于：高密度磁材料。可用于：高密度磁记录材料；吸波材料；吸波隐身材料；身材料；磁流体材料；防磁流体材料；防辐射材料；射材料；单晶硅和精密光学器件晶硅和精密光学器件抛光材料；微芯片抛光材料；微芯片导热基片与布基片与布线材料；微材料；微电子封子封装材料；光装材料；光电子材料；先子材料；先进的的电池池电极材料；太阳极材料；太阳能能电池材料；高效催化池材料；高效催化剂；高效助燃；高效助燃剂；敏感元件；敏感元件；高高韧性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷性陶瓷材料（摔不裂的陶瓷，用于陶瓷发动机机等）；人体修复材料；抗癌制等）；人体修复材料；抗癌制剂等。等。分类 纳米粉末：又称为超微粉或超细粉，一般纳米米纤维：指直径指直径为纳米尺度而米尺度而长度度较大的大的线状材料。可用于：微状材料。可用于：微导线、微、微光光纤（未来量子（未来量子计算机与光子算机与光子计算机的重算机的重要元件）材料；新型激光或要元件）材料；新型激光或发光二极管材光二极管材料等。料等。纳米纤维：指直径为纳米尺度而长度较大的线状材纳米膜米膜：纳米膜分米膜分为颗粒膜与致密膜。粒膜与致密膜。颗粒膜是粒膜是纳米米颗粒粘在一起，中粒粘在一起，中间有极有极为细小的小的间隙的薄膜。致密膜指膜隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒致密但晶粒尺寸尺寸为纳米米级的薄膜。可用于：气体催化的薄膜。可用于：气体催化（如汽（如汽车尾气尾气处理）材料；理）材料；过滤器材料；高器材料；高密度磁密度磁记录材料；光敏材料；平面材料；光敏材料；平面显示器材示器材料；超料；超导材料等。材料等。纳米膜：纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳纳米米块体体：是将是将纳米粉末高米粉末高压成型成型或控制金属液体或控制金属液体结晶而得到的晶而得到的纳米晶粒材米晶粒材料。主要用途料。主要用途为：超高：超高强度材料；智能金度材料；智能金属材料等。属材料等。纳米块体：是将纳米粉末高压成型或控制金属液体用途用途医医药使用使用纳米技米技术能使能使药品生品生产过程越程越来越精来越精细，并在，并在纳米材料的尺度上直接利用米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。品。纳米材料粒子将使米材料粒子将使药物在人体内的物在人体内的传输更更为方便，可主方便，可主动搜索并攻搜索并攻击癌癌细胞或修胞或修补损伤组织。使用。使用纳米技米技术的新型的新型诊断断仪器只需器只需检测少量血液，就能通少量血液，就能通过其中的蛋白其中的蛋白质和和DNA诊断出各种疾病。断出各种疾病。用途 医药使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细家家电用用纳米材料制成的米材料制成的纳米材料多米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外老化、抗紫外线等作用，可用等作用，可用处作作电冰冰霜、空霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。外壳里的抗菌除味塑料。家电 用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有电子子计算机和算机和电子工子工业可以从可以从阅读硬硬盘上上读卡机以及存卡机以及存储容量容量为目前芯片上目前芯片上千倍的千倍的纳米材料米材料级存存储器芯片都已投入生器芯片都已投入生产。计算机在普遍采用算机在普遍采用纳米材料后，可以米材料后，可以缩小成小成为“掌上掌上电脑”。电 子计算机和电子工业 可以从阅读硬盘上读卡机环境保境保护环境科学境科学领域将出域将出现功能功能独特的独特的纳米膜。米膜。这种膜能种膜能够探探测到由化学到由化学和生物制和生物制剂造成的造成的污染，并能染，并能够对这些制些制剂进行行过滤，从而消除，从而消除污染。染。环境保护 环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。纺织工工业在合成在合成纤维树脂中添加脂中添加纳米米SiO2、纳米米ZnO、纳米米SiO2复配粉体材料，复配粉体材料，经抽抽丝、织布，可制成布，可制成杀菌、防霉、除臭和菌、防霉、除臭和抗紫外抗紫外线辐射的内衣和服装，可用于制造抗射的内衣和服装，可用于制造抗菌内衣、用品，可制得菌内衣、用品，可制得满足国防工足国防工业要求的要求的抗紫外抗紫外线辐射的功能射的功能纤维。纺织工业 在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳机械工机械工业采用采用纳米材料技米材料技术对机械机械关关键零部件零部件进行金属表面行金属表面纳米粉涂米粉涂层处理，理，可以提高机械可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用的耐磨性、硬度和使用寿命。寿命。机械工业 采用纳米材料技术对机械关键零部件进行碳碳纳米管具有良好的米管具有良好的力学力学性能，性能，抗拉抗拉强度达到度达到50200GPa,是是钢的的100倍倍,密度却只有密度却只有钢的的1/6；弹性模量与金性模量与金刚石的石的弹性模量相当，性模量相当，约为钢的的5倍。倍。对于具有理想于具有理想结构的构的单层壁的碳壁的碳纳米管，其抗拉米管，其抗拉强度度约800GPa。碳。碳纳米管的米管的结构构虽然与高分子材料的然与高分子材料的结构相似，但其构相似，但其结构却比高分子材料构却比高分子材料稳定得多。碳定得多。碳纳米管是目前可制米管是目前可制备出的具有最高比出的具有最高比强度的材料。度的材料。若以其他工程材料若以其他工程材料为基体与碳基体与碳纳米管制成复合材料米管制成复合材料,可使复合材料表可使复合材料表现出良好的出良好的强度、度、弹性、抗疲性、抗疲劳性性及各向同性。及各向同性。碳纳米管具有良好的力学性能，抗拉强度达到50有有报道道说HuangHuang通通过计算算认为直径直径为0.7nm0.7nm的碳的碳纳米管具有超米管具有超导性，尽管其超性，尽管其超导转变温度只有温度只有1.510-4K1.510-4K，但是，但是预示着碳示着碳纳米管在超米管在超导领域的域的应用前景。用前景。对于某一方向，碳于某一方向，碳纳米管表米管表现出良好出良好的的导电性，性，电导率通常可达率通常可达铜的的1 1万倍。万倍。有报道说Huang通过计算认为直径为0.7nm的碳纳通通过合适的取向，碳合适的取向，碳纳米管可以合成高米管可以合成高各向异性的各向异性的热传导材料。另外，碳材料。另外，碳纳米管有米管有着着较高的高的热导率，只要在复合材料中率，只要在复合材料中掺杂微微量的碳量的碳纳米管米管,该复合材料的复合材料的热导率将会可率将会可能得到很大的改善。能得到很大的改善。碳碳纳米管米管还具有光学和具有光学和储氢等其他良好等其他良好的性能的性能,正是正是这些些优良的性良的性质使得碳使得碳纳米管米管被被认为是理想的聚合物复合材料的增是理想的聚合物复合材料的增强材料。材料。通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材