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1,第二节 新型材料的研制,2,从人们的衣食住行到太空世界的探究，都离不开材料。材料的应用和发展与人类文明的进步紧密相关。当代人类社会已经进入了一个材料技术和应用迅猛发展的崭新时代 人们对材料的认识、制造和使用，经历了从天然材料到人工合成材料，为特定需求设计材料的发展过程。材料技术和应用的每一次重大进步，都与化学等科学的发展密不可分。,3,一、无机材料,1、金属材料： 1）金属材料包括纯金属与合金。 2）、金属使用的历史过程：,青铜器时代：,青铜器是人类社会最先使用的金属材料；（青铜：主要为铜（Cu）、锡（Sn）的合金）,青铜器（战国）错金犀牛尊,青铜器（战国）司母戊方鼎,4,铁器时代：,钢铁的使用代表了中国进入了封建社会,你知道怎么炼铁的？ 原料： 原理：,铁矿石、焦碳、石灰石,利用还原剂把铁矿石中的铁还原出来,近现代：,铝合金等新型合金的材料； 金属铝的冶炼方法：,电解熔融状态的氧化铝,思考：,通过人类社会利用金属材料的顺序的分析，你觉得与哪些因素有关？,出土的铁制品,5,思考：,通过人类社会利用金属材料的顺序的分析，你觉得与哪些因素有关？,回答：,（1）与金属活动性顺序有关，Cu、Fe、Al的金属活动性依次增强，活动性弱的金属，先利用 （2）与冶炼金属工艺的难易程度有关，Al需要电解，冶炼要求最高，所以后利用。,6,3）、新型金属材料： 铝钛合金：耐腐蚀、质轻、高强度、高韧性，主要用于飞机制造工业；,硬铝常用于制造飞机的外壳,高压锅是用铝合金制造的,铝合金赛车,铝合金门窗,7,储氢合金,主要由钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金以及稀土系储氢合金,重要应用 利用储氢合金制造镍氢电池,8,形状记忆合金,全程Ti-Ni记忆合金花,镍-钛合金（又称NT合金）具有记忆功能。 能引起记忆合金形状改变的条件是温度。,4）、金属材料的优点及缺点：,强度大，但不耐腐蚀,9,二、无机材料,2、无机非金属材料 1）主要包括：陶瓷、玻璃、水泥等 2） 优点：耐高温；缺点：脆性大,3）陶瓷：,古代的陶瓷 新型陶瓷材料,10,古代的陶瓷 陶器,新石器时代马家窑文化 螺旋纹彩陶双耳瓮,新石器时代半坡文化 陶俑壶,新石器时代 彩陶人面纹钵,11,古代的陶瓷 瓷器,清光绪 青花云纹瓶,唐 骆驼载乐俑,北宋 白釉刻花梅瓶,12,某些新型陶瓷能承受高温、强度高,氮化硅(Si3N4)陶瓷在1200左右的高温下，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。,13,某些新型陶瓷具有生物特性,据新华社墨西哥城2004年1月20日电墨西哥科学院日前发表的一份材料说，该国科研人员经过10年的努力，成功开发出一种可供移植的新型陶瓷骨。 研究者强调说，这种陶瓷骨具有组织相容性和生物稳定性好等特点。它不会导致排异反应，有利于诱导骨质的生长。这种人工骨富含钙、锌，有利于手术后伤口皮肤更快愈合,14,某些新型陶瓷具有压电效应：,如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻产生一个电火花，将机械能转变成电能。 医用B超发生器的心脏也是一块压电陶瓷，它实现的却是一个逆向转换：将电脉冲转变成机械振动，产生超声波。,15,4）其他无机非金属材料 玻璃,制造普通的原料是 纯碱 (Na2CO3)、 石灰石（CaCO3）、石英 （SiO2） 以及一些辅料。,16,玻璃包括,普通玻璃、,有色玻璃、,17,特殊玻璃。,18,5)新型无机非金属材料光导纤维,19,新型无机非金属材料光导纤维,20,新型无机非金属材料光导纤维,21,二、合成材料,在日常生活中,用得最多的材料是有机合成材料(简称合成材料)有机合成材料的诞生、结束了人类只能依靠天然材料的历史。,用棉、麻等植物纤维和动物的毛.蚕丝等天然纤维纺纱织布,已有悠久的历史.但天然纤维织物数量有限 品种单调,远不能满足人口增长和人们对纺织品的需求.,22,二、合成材料,随着化学科学的发展,人们掌握了通过化学方法将竹 木材等原先难以制造纺织品的材料加工成人造纤维,继而又出现了用石油产品、煤、石灰石、水、空气等为原料,通过一系列化学反应制造合成纤维的方法,合成纤维强度高 耐磨 弹性好 耐化学腐蚀,但吸水性和透气性不如天然纤维优良 现在,人们使用的纺织品既有天然纤维,有有人造纤维,五光十色,琳琅满目,23,1、主要包括：塑料、合成橡胶、合成纤维 优点：强度大、密度小； 缺点：不耐高温 2、塑料 当今世界塑料制品之多,是人们难以想象的。虽然不同的塑料有不同的性能，但它们都在一定条件下塑造成型的高分子材料。它们可以制成薄膜、日用品、管道、塑料板材、泡沫包装材料、电器绝缘体和外壳等。,二、合成材料,24,（1）常见的塑料： 聚乙烯（PE） 聚氯乙烯（PVC） 聚苯乙烯（PS） 有机玻璃（PMMA） 电木塑料；,25,26,聚氯乙烯产品,聚乙烯塑料薄膜大棚,27,聚苯乙烯产品,塑料光纤,包装膜,28,PVC高发泡管材,有机玻璃,29,（2）实验：点燃聚乙烯及聚氯乙烯，观察现象P102活动与探究,易燃,不断滴落,没有气味,不易燃烧,大量黑烟,产生刺鼻气味,解释与结论 ： 组成元素为C、H，生成物为CO2、H2O，故聚乙烯无毒，可用于包装食品。 组成元素为C、H、Cl，生成物除了CO2、H2O外，还有HCl或其他含氯物质。故聚氯乙烯有毒，不宜用于包装食品。,30,（3）塑料的应用带来的负面影响“白色污染”（废弃塑料的增加，带来的环境污染） （4）解决“白色污染”问题： A尽可能的减少使用塑料制品； B回收废旧塑料； C研制和推广可降解塑料,31,3合成纤维： （1）合成原料：主要为石油、煤、石灰石、水、空气等； （2）几种纤维的性质比较实验：,32,晴纶,化纤面料,33,课本P103实验1和实验2,迅速燃烧，产生黄色火焰，有烧纸的气味，固体剩余物松脆,燃烧，并产生烧焦羽毛的气味，固体剩余物松脆,燃烧时先卷曲、融化，后燃烧，冷却后固体剩余物变硬,变脆,几乎无变化,几乎无变化,稍微膨胀,变脆,几乎无变化,34,棉花（天然植物纤维） 植物纤维主要是由纤维素组成，在酸性或者碱性溶液中容易水解为葡萄糖 羊毛线（天然动物纤维） 动物纤维中含有蛋白质，在碱性溶液中容易被溶解。 尼龙线（合成纤维） 合成纤维耐酸碱溶液的腐蚀,（3）合成纤维的优点与缺点 A优点：强度高、耐磨、弹性好、耐化学腐蚀性； B缺点：吸水性和透水性差,结论与解释,35,4、合成橡胶：P104 （1）向橡胶中添加炭黑，为了增加其耐磨性； （2）向橡胶中添加硫元素，为了增加其强度，但会减弱其弹性。 （3）合成橡胶与天然橡胶相比，优点为良好的弹性、绝缘性及耐高温性。,天然橡胶,合成橡胶,36,合成橡胶的用途,37,三、复合材料,不同的材料具有不同的性能；金属材料强度大，但不耐腐蚀；陶瓷材料耐高温、但脆性大；,合成材料强度大、密度小，但不耐高温。而航天、航空工业需要密度小、耐高温、高强度的特殊材料。那么，怎么才能获得航天工业所需要的各种特殊材料呢？,阅读课本P105第一自然段,38,1定义：是将两种或者两种以上的材料复合成一体而形成的材料，具有更优异的综合性能。,复合材料制成的船体,2主要集中复合材料 （1）钢筋混凝土：钢筋（金属材料）和混凝土（无机非金属材料）的复合材料；,（3）玻璃钢：塑料（合成纤维）和玻璃纤维（无机非金属材料）的复合材料；,（2）机动车轮胎：合金钢（金属材料）和合成橡胶（合成材料）的复合材料；,三、复合材料,39,2008年9月和2011年11月，“神舟七号”和“神舟八号”飞船分别成功完成太空航行。飞船的制造，需要多种具有特殊性能的复合材料。复合材料通常是由搭建作用的基本材料和分散于其中的增强材料两部分组成。以金属为基体的金属基复合材料，由于金属和增强材料的共同作用，使其有强度高、密度小、耐摩擦、耐高温等性能，成为航天、航空等尖端领域的常用材料之一。,三、复合材料,40,三、复合材料,41,看看我们的厨房中有些什么材料？,自来水管：镀锡管,水槽、水龙头：不锈钢,金属材料,餐台、橱窗：玻璃,墙壁：瓷砖,无机非金属材料,抽油烟机外壳、餐具、 餐椅：是塑料,地毯：是合成纤维,厨房桌台面：是人造大理石,合成材料,橱门外层：是涂料、漆,复合材料,42,练习一,我们发现在金属利用的过程中,首先利用青铜, 然后开始使用铁及钢制品,到近现代才开始利用铝制品.请你思考一下,这样一个顺序与那些因素有关?,金属活动性强弱,冶炼金属的难易程度,43,练习二,用羟基磷酸钙为原料生产的陶瓷与人骨的生物相容性非常好，可用于制造人工骨，人工关节及人造假牙。已知PO4为-3价，关于羟基磷酸钙的化学式正确的是（ ） A、Ca5(OH)2(PO4)3 B、Ca4(OH)(PO4)3 C、Ca5(OH)(PO4)3 D、Ca4(OH)3(PO4)2,C,根据化合物化合价代数和为零 52+1（-1）+3（-3）=0,
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