化学材料范文

化学材料范文化学材料范文 化学材料人类生活中少不了材料 衣食住行没有哪一样能离开材料 各种各样的材料组成了五花八门 丰富多彩的物质世界 人类社会的进步与发展 人类文明的推进与材料技术的发展有着密 切的关系 材料被看做人类文明发展的里程碑 历史学者往往用材料作为时代 分期的标志 从石器时代 青铜时代 铁器时代 直到目前的信息时代 都可以 看出材料在人类社会的进步与发展中的无可替代的巨大作用 每一种新材料的发现和使用 都会对社会经济 工业生产 国防事 业产生重大影响 甚至根本改变传统的生产和生活方式 进入21世纪后 材料技术仍是科学家们研究的三大热门领域之一 可以毫不夸奖地说 材料是科学技术进步的关键 是科学技术和社 会发展的物质基础 材料的发展不仅关系到人类的昨天和今天 而且还将影响到人类的 明天 第一节陶瓷材料陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料进行加工 制造而成的材料 是我国古代劳动人民的重大发明之一 大约8000年以前 住在我国黄河流域的先民们已经使用陶瓷 继而 在宋 元时代发展到了很高水平 当时 瓷器作为中华文明的象征 大量运往欧洲各地 欧洲人一向 规中国陶瓷为无价之宝 所以 欧洲人把瓷器叫做 China 久而久之 China 成了中国的英文名称 1 传统陶瓷陶瓷是以粘土 石英 长石为主要原料 进行研磨 加 水调成泥状 再制成坯子 待干燥后 经高温烧制而成的制品的总 称 陶瓷包括陶器 瓷器等 瓷器比较精致 表面光滑美观 明亮 不渗水 不透气 陶器质地比瓷器粗糙 器壁较厚 结实耐用 价格便宜 传统陶瓷在日常生活中随处可见 常作为容器 盛器 瓷制的碗 坛 罐 缸等 以及装饰用品 瓷瓦 瓷砖等 制陶瓷用的粘土是一种含水硅酸盐 低品位的粘土到处可见 而用于制造陶瓷的是一种以高岭石 Al2 S i2O6 OH 4 为主要成分的高级粘土 即高岭土 石英的化学式为SiO2 大多以结晶态存在于石英矿中 长石主要有钾长石 KalSi3O8 钠长石 NaAlSi3O8 和钙长石 Ca Al2Si2O8 2 这些铝硅酸盐在陶瓷中是作为助熔剂的 传统陶瓷的生产工艺大致相同 主要工序是泥料制备 成型 干燥 上釉和烧成 泥料制备 破碎 球磨 除铁 过筛 压滤 炼泥 阵腐 成型 将泥料加适量的水 灌注在模具中成为生坯 干燥为了防止在烧成时裂开 生坯要先进行干燥 上釉釉涂在陶瓷表面 既可起着美观 光滑作用 又可起防水作 用 像唐三彩 郎窑红 三阳开泰等都是一些名釉 烧成坯体在高温下 发生一系列物理 化学反应 形成一定的组 成与结构 从而使陶瓷具有所需的性能 2 先进陶瓷在许多人的印象中 陶瓷是一种坚硬但易碎的物体 缺 乏韧性 塑性 其实人们印象中的这种陶瓷只是传统陶瓷 从20世纪四五十年代开始起步 现在还在不断发展的先进陶瓷早已 一改陶瓷的旧形象 许多先进陶瓷都是既坚且韧 有的甚至放在铁 砧上用铁锤用力敲打都难以破碎 还有一些先进陶瓷具有声 电 光 热 磁等其它材料无法替代的 多方面的特殊功能 用途极为广泛 遍及现代科技的各个领域 1 韧性陶瓷陶瓷脆性主要表现在两个方面 一是抗机械冲击性能 差 经不起碰撞摔打 二是抗热震性能差 经不起冷热冲击 为了克服这些弱点 许多科学家作出了不懈的努力 现在人们终于找到良方 在原料中添加少量氧化轨 氧化镁等粉末 使陶瓷内部结构得以改善 强度增加 由于陶瓷的断裂大部分是从表面缺陷开始 通过化学或机械抛光 技术或表面氧化技术 消除陶瓷表面缺陷 达到增韧目的 将纤维均匀地分布于原料中 可以极大提高陶瓷的强度和韧性 如钨丝补强氮化硅陶瓷 在1300 下的机械冲击强度可提高9倍 若以钽丝补强 则可提高30倍 韧性陶瓷由于其强度大 硬度高 耐高温 耐化学腐蚀等优越的性 能在工业生产上有着重要的用途 陶瓷刀具陶瓷刀具被人们称赞为永不卷刃 永不生锈 永不磨损 的刀具 用陶瓷菜刀切食物不会留下讨厌的铁腥味和铁锈 特别适 宜于切生吃的食物和熟食 陶瓷剪刀由于不带磁性 特别适宜于剪 接录音磁带和录像磁带 第二节纳米材料纳米材料是20世纪80年代中期发展起来的一种新型 材料 1nm是1m的十亿分之一 一个基本的碳纳米管只有1 4nm 因此 科 学家又把它们称为 超微粒 材料和21世纪新材料 纳米材料的起源是一个叫格莱特的德国科学家在澳大利亚的大沙漠 上旅游中的联想 那是1980年的一天 当时他独自驾车横穿沙漠 空旷 寂寞和孤独 的环境使他的思维特别活跃和敏锐 他长时间从事晶体的研究 知道晶体微粒大小对材料性能有极大影 响 他想 如果组成材料的晶粒细到只有几个纳米那么大 材料将会是 什么样子呢 这个想法令他兴奋不已 回国后立即开始实验 经过 近4年的努力 终于在1984得到了几个纳米大的超细粉末 而且他发现任何材料都可制成纳米大小的细微粉末 且性能发生了 很大的变化 不管原来是什么颜色 现在都变为黑色 熔点也显著 降低 现在 纳米技术已引起了一大批科学家的着迷 也引起了各国政府 的高度重视 美国自1991年起把纳米技术列入 政府关键技术 美国国防部每 年为此拨款3500万美元 日本从1995年开始实施为期10年的纳米技 术研究计划 并将它作为必须开发的四大基础科学技术项目之一 澳大利亚于1993年已将纳米技术列为21世纪最优先开发的项目 我国对纳米技术的研究也相当重视 且在世界上进入先进行列 199 3年中国科学院研究人员操纵原子成功写出 中国 两字 是世界上 第二个成功进行这方面实验的国家 2000年中国科学院研究人员又 首先发现了纳米材料的新特性 超塑延展性 纳米铜在室温下竟可延伸50多倍而 不折不挠 纳米技术之所以受到如此关注 是因为它具有许多卓越性能 纳米 材料的熔点极低 如金的熔点通常为1064 当制成2nm的细金粉后 熔点仅为330 这使低温下制造合金产品成为可能 而且可把通常 不可熔的金属冶炼成合金 有些药物制成纳米颗粒可以直接注射到血管内而顺利进入微血管 使药品疗效更好 纳米大小的催化剂分散在汽油中可提高内燃机的效率 纳米大小 的铝粉加到火箭的固体燃料中 可使火箭加速 化纤中添加纳米微粒 可以除味杀菌 现在添加纳米材料的无菌 餐具 无菌纱布已面世 由于哪材料能有效吸收紫外光 因此 在防晒油 化妆品中加入 纳米微粒可达到防紫外线功能 使用纳米材料的微机械的出现对对子行业 机械行业等带来革命 性的变化 例如一种小如跳蚤的微型手术机械 将它送进人的动脉 它前端那 微型手术刀能按照人的要求切除肿瘤 排除血栓等 但纳米技术更激动人心的是人类牦在纳米尺度上重新认识和改造客 观世界 这将会使人类建立一种崭新的思维方式 即人类将利用越 来越小 越来越精确的物质和越来越精细的技术生产成品来满足人 类更高层次的要求 例如 制造比现代微型计算机小几十亿倍的未来分子机器 这种机 器能让原子按人的指令排列 既能造宇宙飞船 又能制灵丹妙药 纳米计算机与分子机器相结合 能够使几乎所有可被设计出来的 东西都可用许多廉价的原料甚至灰尘 阳光和空气来生产 包含有纳米计算机的纳米机器人将会是一种可以进行人机对话的装 置 它可以进入人体内进行人体器官的修复工作 进行基因装配工 作 即从基因中除去有害的DNA或把正常的DNA安装在基因中 这些并非是 天方夜谭 现在国外正在研制针头大小的纳米计算 机 不久前英国科学家制成了纳米电路 这为纳米计算机的研制奠 定了基础 人类正在日益接近上述目标 可以预言 随着纳米技术的发展 在不久的将来 人类的生产 生 活方式将会发生翻天覆地的变化 纳米技术将对人类文明的发展产 生巨大影响 为人类创造美好的未来 第三节高分子材料高分子化合物是衣 食 住 行和工农业生产各 方面都离不开的材料 其中棉 毛 丝 塑料 橡胶等都是最常用 的 以往人们使用的高分子材料都取自天然产物 物质文明和精神文明 都高度发展的今天 天然高分子材料已经不能满足生产 生活和科 技等各方面日益增长的需要 近代化学 化工科学技术的迅速发展 创造了许多自然界从来没有 过的人工合成高分子化合物 对满足各种需求做出了重要的贡献 高分子是由一种或几种结构单元多次重复连接起来的化合物 它们的组成元素不多 主要是碳 氢 氧 氢等 但是分子量很大 一般在10000以上 有的可高