新材料技术概论 第一章综论ppt

新材料概论新材料概论主讲人：杜宇雷主讲人：杜宇雷聚合物和纳米多孔碳中扩散行为的分子动力学模拟聚合物和纳米多孔碳中扩散行为的分子动力学模拟纳米国际象棋纳米国际象棋001纳米跳棋纳米跳棋击剑运动剑身所用的材料是碳钢，其结构极易产生微裂纹导致剑身折断而造成运动员的误伤，现在剑身采用的铁镍和钛的合金材料，并经长时间的时效与弯曲处理，内部微裂只有碳钢的 1/20，极不容易折断，运动员能无所畏惧地完成各种动作。 聚氨酯跑道 :100米短跑时运动员在聚氨酯跑道上要比在传统跑道上快 0 2秒以上，跳远成绩可提高 20 30厘米。栏架，新的轻合金栏架一套就要花几十万元。红色魔鞋：重量不到 99克，碳纤维复合材料鞋底，鞋钉采用轻合金现代科技与现代文明信息材料能源新技术革命信息新材料生物20世纪 90年代的材料科学技术在材料的时代里保持竞争力美国国家研究委员会先进材料和先进材料工艺对国家的生活水平、安全及经济实力起着关键性的作用。先进材料是先进技术的奠基石。材料科学与工程对影响美国经济及国防力量的重要工业部门的兴旺发展是至关重要的。日本对材料科学与工程也采用了类似的定位，并且宣称将开发、加工和制造先进材料作为保持技术领先地位的国家战略的基石。美国工程和技术评估委员会对工程的定义 :工程是这样的专业 ,其中将通过学习、经验和实践获得的数学和自然科学的知识，依据判断来用于建立经济地利用材料和自然力以造福于人类的方法。没有材料就没有工学。美、日等发达国家的大学基于这样的认识，为所有工科专业的大学生，甚至文科设置材料概述课程。南京理工大学经过全校教育教学思想大讨论，于 2001年在非材料类工科专业培养计划中设置了 新材料概论 通识教育基础课 。这在国内是值得称道的战略性举措，具有示范价值，随着时间的推移，必将显示出推动我国科技进步和社会发展的重要作用。 课程设置的目的： 对材料科学与工程建立整体与全貌的认识，了解现有材料的分类、特性、应用范围及其与相关学科领域的关系，把握高技术新型先进材料的发展趋势 。课程考察方法：课程考察方法：以课堂教学和教材内容为基础开卷考试。什么是材料？什么是材料？ 材料是人类用于制造物品材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其它产、器件、构件、机器或其它产品的那些物质。品的那些物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。材料总是和一定的用场相联系，可由一种或若干种物质构成。同一种物质，由于制备方法或加工方法的不同，可成为用途迥异的不同类型和性质的材料。 从 物理化学属性 来分，可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。从 用途 来分，又分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。更常见的两种分类方法是 结构材料与 功能材料 ； 传统材料 与 新型材料。 材料的分类方法？材料的分类方法？结构材料 是以力学性能为基础，制造受力构件所用材料。功能材料 则主要是利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。一种材料往往既是结构材料又是功能材料，如铁、铜、铝等。 结构材料对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。传统材料 是指那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等。这类材料由于其量大、产值高、涉及面广泛，又是很多支柱产业的基础，所以又称为 基础材料。 新型材料 (先进材料 )是指那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。新型材料 与 传统材料 之间并没有明显的界限，传统材料通过采用新技术，提高技术含量，提高性能，大幅度增加附加值而成为新型材料；新材料在经过长期生产与应用之后也就成为传统材料。传统材料是发展新材料和高技术的基础，而新型材料又往往能推动传统材料的进一步发展 。材料科学与工程？1957年前苏联人造卫星首先上天，美国朝野上下为之震惊，认为自己落后的主要原因之一是先进材料落后，于是在一些大学相继成立了十余个材料研究中心。采用先进的科学理论与实验方法对材料进行深入的研究，取得重要成果。从此， “材料科学 ”这个名词便开始流行。 “材料科学 ”所包括的内容往往被理解为研究材料的组织、结构与性质的关系，探索自然规律。这属于基础研究。 实际上，材料是面向实际、为经济建设服务的，是一门应用科学，研究与发展材料的目的在于应用，而材料又必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来，通过批量生产才能成为工程材料。所以，在 “材料科学 ”这个名词出现后不久，就提出了 “材料科学与工程 ”。工程是指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。材料科学与工程是研究材料组成、结构、生产过程、材料性能与使用效能以及它们之间的关系。 因而把组成与结构（ composition-structure）、合成与生产过程（ synthesis-processing）、性质（ properties）及使用效能（performance）称之为材料科学与工程的四个基本要素（ basic elements）。把四要素连结在一起，便形成一个四面体（ tetrahedron）性质合成 /制备结构 /成份性能材料科学材料科学研究材料的结构和性研究材料的结构和性质之间的关系质之间的关系材料工程材料工程通过结构设计和加工通过结构设计和加工以达到利用材料的某以达到利用材料的某一特殊性质的目的一特殊性质的目的 合成 /制备结构 /成份 性质 性能材料科学与工程四面体材料科学与工程四面体材料科学有三个重要属性： 一是 多学科交叉 ，它是物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷、高分子化学及计算科学相互融合与交叉的结果，如生物医用材料要涉及医学、生物学及现代分子生物学等学科； 二是一种 与实际使用结合非常密切 的科学，发展材料科学的目的在于开发新材料，提高材料的性能和质量，合理使用材料，同时降低材料成本和减少污染等； 三是材料科学是一个 正在发展中的 科学，不像物理学、化学已经有一个很成熟的体系，材料科学将随各有关学科的发展而得到充实和完善。 人类从猿人发展为现代人、发展到有文字记载的文明人的历史，可以说就是一部材料和技术的演变史。 材料 人类社会