第2节新型材料的研制VIP

第二节化学与材料,观察以下一些住宅图,并注意它们各自的构成材料。,原始人居住的洞,用茅草搭起来的房屋,用树枝做的房屋,用石头砌起来的房屋,用砖、水泥盖的房脊,高楼大厦,现代居室,思考:看了这些图片以后，想到了什么？,材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类进步的重要里程碑。事实说明，材料科学是高科技产业的支柱，化学是材料科学的基础。,例如历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料为时代主要标志的。没有材料，就没有今天丰富多彩的生活。,材料分类,金属材料（如合金）,无机非金属材料（如陶瓷）,合成材料（如塑料）,课堂阅读,复合材料,一、金属材料,活动与探究:寻找身边的金属材料,青铜奔马（马踏飞燕）,河北沧州铁狮子,金属的物理性质,具有金属光泽机械强度大较好延展性良好的导电、导热性较高的熔点,粉末状时一般呈暗灰色或黑色,延性抽细丝展性压薄片,如果在金属中加热熔合某些金属或非金属，就可以制得具有金属特性的合金。,如：生铁（含碳量2%4.3%）钢（含碳量0.03%2%）,现代的某些金属材料制品,用特种合金制造的飞机,青铜（主要为Cu、Sn合金）,青铜器（战国）错金犀牛尊,青铜器（战国）司母戊方鼎,钛合金,钛合金优点：高强度高韧性耐腐蚀质地轻,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,“形状记忆”合金,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。,全程Ti-Ni记忆合金花,讨论：怎样保护金属资源呢？,防止金属的锈蚀金属的回收利用有计划、合理开采矿物,小结：金属材料包括铁，铝，铜等纯金属和合金，在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的合金，其性能会发生改变，合金的强度和硬度一般比组成它们的纯金属更高，抗腐蚀性能等也更好，因此，合金具有更广泛的用途。,二、无机非金属材料,活动与探究：寻找身边的非金属材料,传统非金属材料:水泥、玻璃、陶瓷等,水泥建筑,水泥是非常重要的建筑材料,高楼大厦和各种建筑工程都离不开它。制造普通水泥的原料有粘土，石灰石，石膏。,玻璃仪器,玻璃是我们每天都可以见到的一种硅酸盐材料，一般住宅的窗玻璃就是最常见的玻璃，被称为普通玻璃。制造普通玻璃的原料是纯碱，石灰石和石英。,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,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,新型无机非金属材料的特性,1.能承受高温、强度高。例如：氮化硅陶瓷在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。,2.具有电学特性，一些新型无机非金属材料可以作为半导体、导体、超导体等，一些绝缘性材料常被用于集成电路的基板。,3.具有光学特性。有些新型无机非金属材料能发出各色的光，有的能透过可见光，有的能使红外线、雷达射线穿过。,处于高温下的光导纤维,4.具有生物特性。有些新型无机非金属材料强度高、无毒、不溶于水，对人体组织有较好的适应性，可直接植入人体内，用这类材料制成的人造牙齿、人造骨骼，已被应用在医疗上。,人造关节,练习反馈：,我们发现在金属的利用过程中，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，这样一个顺序与哪些因素有关？制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英，反应原理是碳酸钠、碳酸钙在高温下分别跟石英(SiO2)反应生成硅酸盐(Na2SiO3、CaSiO3)。写出这两个反应的化学方程式。,三、合成材料,合成纤维、塑料、合成橡胶,(一)合成纤维,五光十色的纺织品,天然纤维,化学纤维,动物纤维：蚕丝、羊毛等,植物纤维：棉花、麻、稻草等,人造纤维：粘胶丝（人造棉）人造丝等,合成纤维：锦纶、涤纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶等,1.分类,2.合成纤维与人造纤维的区别：,（1）合成纤维：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而成,（2）人造纤维：利用竹、木材等经化学加工和纺织而制成的纤维,3.合成纤维的性能和用途：,它们具有强度高、耐磨、弹性好和耐化学腐蚀等优点,但吸水性和透气性不如天然纤维优良.除了供人类穿着外，在生产和国防上也有很多用途。,棉花纤维,羊毛纤维,合成纤维,性质,纤维种类,灼烧情况,受酸溶液的影响,受碱溶液的影响,纯棉布,纯羊毛,纯尼龙,烧成灰,烧焦羽毛味，易捏碎,结球，不易捏碎,不耐酸,不耐酸,耐酸,不耐碱,不耐碱,耐碱,认识服装标签：,认识服装洗涤标志,（二）、塑料,常见塑料：聚乙烯（PE）聚氯乙烯（PVC）聚苯乙烯（PS）有机玻璃（PMMA）电木塑料（bakelite）,简易鉴别聚乙烯与聚氯乙烯塑料的方法,步骤：取食品袋和电线皮各一小块，点燃，观察燃烧情况及产生气体的气味,实验现象：,聚乙烯（食品袋）：易燃烧，火焰上端黄色，下端蓝色，燃烧时熔融，滴落，有燃烧蜡烛的气味，离火后继续燃烧。,聚氯乙烯（电线皮）：不易燃烧，火焰呈黄色，边缘带绿色，冒白烟，燃烧时软化，能拉丝，有刺激性气味，离火后熄灭。,合成材料的应用与发展大大方便了人类的生活，但是，合成材料的废弃物的急剧增加也带来了环境问题，废弃塑料带来的“白色污染”尤为严重。,塑料垃圾对大自然的污染,1、白色污染的危害,（1）在自然界中，这些垃圾难以分解。填埋作业是目前处理城市垃圾的一个主要方法，但塑料垃圾埋在土壤中经久不烂，长此下去会破坏土壤结构，降低土壤肥效，污染地下水。（2）焚烧废弃物会释放出多种有毒的化学气体，严重污染环境，既威胁人类的健康，又影响市容面貌。,2、白色污染的治理,（1）减少使用不必要的塑料制品，如用布袋代替塑料袋等；（2）重复使用某些塑料制品如塑料袋、塑料盒等；（3）使用一些新型的、可降解的塑料，如微生物降解和光降解塑料等；（4）回收各种废弃塑料。,塑料包装制品回收标志,可降解塑料的降解过程,初放时,1个月,2个月,2.5个月,3个月,（三）、橡胶,天然橡胶,合成橡胶,合成橡胶的性能和用途,它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于农业、国防、交通及日常生活中。,四、复合材料,宇航员的航空服与神舟飞船所用的材料是什么？,1、复合材料它是将两种或两种以上的材料复合成一体形成的材料，复合材料集中了组成材料的优点，具有综合性能更优异的特点。,2、复合材料的性能及用途,具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，广泛应用在宇航工业、汽车工业、机械工业、体育用品甚至人类健康等方面。,总