第四章 新型材料.ppt

1 第四章新型材料 Chapter4New styleMaterials 2 3 4 5 6 7 力学性能 惯性 粘性 流动性 超流动性 润滑性 制动性 成型性 超塑性 高弹性 恒弹性 超弹性 粘弹性 防振性等 声学性能 吸音性 隔音性等 热学性能 隔热性 传热性 吸热性 蓄热性等 光学性能 透光性 遮光性 反射性 折射性 光吸收性 光偏振性 聚光性 分光性等 电学性能 导电性 超导性 绝缘性等 磁学性能 软磁性 硬磁性等 化学性能 催化作用 吸附作用 生化作用 酶反应 气体吸收性等 其他性能 电磁波特性 放射特性等 材料的一次功能有如下一些形式 8 9 机械能与其他形式能量的转换 压电效应 反压电效应 磁致伸缩效应 反磁致伸缩效应 摩擦发热效应 冲击发热效应 热弹性效应 形状记忆效应 摩擦发光效应 感应发光效应 冲压发光效应 光压效应 声光效应 光弹性效应 机械化学效应 反机械化学效应等 电能与其他形式能量的转换 电磁效应 电阻发热效应 热电效应 光电效应 场致发光效应 电化学效应等 磁场与其他形式能量的转换 热磁效应 磁冷冻效应 光磁效应等 热能与其他形式能量的转换 激光加热 热刺激发光 热化学反应等 光能与其他形式能量的转换 光化学反应 光致抗蚀 光合成反应 光分解反应 化学发光 感光反应 光致伸缩 光电效应等 材料的二次功能有如下一些形式 10 11 12 13 什么是稀土 稀土是稀土元素 或称稀土金属 的简称 是17种元索组成的一个金属大家族 第三副族中的镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥等等15个镧系元素 拥有独特的4f电子轨道 以及性质与它们相近的钪和钇 稀土 是由18世纪末被发现时而得名 当时认为它们很稀贵 其氧化物又有难溶于水的 土性 故称为稀土 现在看来 稀土在地壳中的重量百分含量比铜 铅 锌 银等常见金属元索还要高 性质也不像土 而是一组性质十分活泼的金属 但 稀土 这个奇特的名称却被沿用至今 14 稀土元素的主要物理化学性质 稀土易和氧 硫 铅等元素化合生成熔点高的化合物 因此在钢水中加入稀土 可以起到净化钢的效果 由于稀土元素的金属原子半径比铁的原子半径大 很容易填补在其晶粒及缺陷中 并生成能阻碍晶粒继续生长的膜 从而使晶粒细化而提高钢的性能 稀土元素具有未充满的4f电子层结构 并由此而产生多种多样的电子能级 因此 稀土可以作为优良的荧光 激光和电光源材料 稀土离子与羟基 偶氮基或磺酸基等形成结合物 使稀土广泛用于印染行业 而某些稀土元素具有中子俘获截面积大的特性 如钐 铕 钆 镝和铒 可用作原子能反应堆的控制材料和减速剂 而铈 钇的中子俘获截面积小 则可作为反应堆燃料的稀释剂 稀土具有类似微量元素的性质 可以促进农作物的种子萌发 促进根系生长 促进植物的光合作用 15 16 储氢材料 氢是自然界中最普遍的元素 资源无穷无尽 不存在枯竭问题氢的热值高 燃烧产物是水 零排放 无污染 可循环利用氢能的利用途径多 燃烧放热或电化学发电氢的储运方式多 气体 液体 固体或化合物 17 18 19 新型铈基非晶结构材料 具有迄今为止最低的玻璃化温度 60 120 远远低于通常的金属材料 但却具有比普通塑料高的多的热稳定性 很宽的过冷液相区 这特性使得该材料在很低的温度下和很宽的温度范围内表现出类似聚合物的超塑性 比如它可在开水中立即变软 因此可以在较低的温度下很容易地进行成型 弯曲 拉伸 压缩和复印等变形处理 形成各种不同的形状 当温度降到室温 它又恢复了一般金属玻璃所具有的高强度等优良的力学和导电性能 另外 该材料还具有很强的玻璃形成能力 是目前世界上为数不多的几个可以达到厘米尺寸的大块非晶体系之一 20 21 22 23 24 25 26 0s 10s 30s retreat 27 28 电流变液是一种由介电微粒与绝缘液体混合而成的复杂流体 在没有外电场时 它的外观很像机器用的润滑油 一般由基础液 固体粒子和添加剂组成 基础液可采用煤油 矿物油 植物油 硅油等经理化处理的物体构成 要具有绝缘性能好 耐高压 低粘度 在无电场作用下具有良好流动性这些性质 固体粒子是一种由纳米至微米尺度大小的具有高的 相对的介电常数和较强极性的微细物体组成 添加剂常用水 酸 碱 盐类物体和表面活性剂组成 其作用是增强悬浮液的稳定性和电流变效应 在外电场作用下 电流变液中的固体颗粒获