材料化学课件

2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,1,材料化学,MaterialsChemistry,1,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,2,LearningtoLearn,Standfirmly,standtall:UnderstandingourowncultureFeastingoureyesonNature:UnderstandingNature,TechnologyandtheEnvironmentCrisscrossingSociety:UnderstandingSocietyandCultureKnowingthyself:UnderstandingtheHumanities,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,3,JUchemistrystudentshavebeenencouragedtoplayaroundwithit,trynewideas,andintheend,makesomethinguseful.Yourfeedbackisimportanttome.Pleasefeelfreetostopmeanywhereandanytimeifyouhaveanycommentsorsuggestions.,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,4,Commentsmaybesentto:kchaozhleaseincludeyouremailandphonenumberattheendofyourmessagethankyou!GoodluckwithU.,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,5,Chapter1Introduction引论,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,6,要求,掌握材料的分类和要素等基本概念了解材料及材料科学的发展概况了解材料科学在国民经济中的地位与作用重点是有关材料的基本概念、分类和要素难点是对四大要素之间关系的理解,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,7,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,8,材料与化学材料的分类材料化学的特点材料化学的在各个领域的应用材料化学的主要内容,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,9,1.1ConceptsandTerms,（1）MaterialsSubstanceshavingpropertieswhichmakethemusefulinmachinery,structures,devicesandproducts.,Connectedwithfunctionand,throughthatfunction,utilities.,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,10,Whatarematerials?Materialsarethematteroftheuniverse.Thesesubstanceshavepropertiesthatmakethemusefulinstructures,machines,devices,products,andsystems.材料是宇宙间可用于制造有用物品的物质。,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,11,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,12,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,13,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,14,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,15,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,16,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,17,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,18,（2）DistinguishBetweenChemicalsandMaterials,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,19,（3）MaterialsScienceandChemistry,Macroscopicperspective,Atomic-molecularlevelinteraction,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,20,（4）材料化学的内涵,J,采用新技术和工艺方法制备新材料材料组成和微观结构的表征材料性能的测试,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,21,Pottery,新石器时期马家窑式水纹彩陶钵,新石器时期半山式菱形点纹壶,1.2材料的发展概况,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,22,陶器制作：粘土及其它添加物，加热烧结成较硬实体；人类社会结构生活形态的改变。青铜器：金属产物的工具武器农具礼器祭器等取代泥制陶器；金属使用：常温的刚强度，红热时可锻炼成形性，熔融后的铸造性。,早期：三个时代,Chapter1Introduction,22,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,23,China,康熙黄釉盖罐,乾隆茶叶末六连瓶,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,24,唐三彩鸳鸯壶,明掐丝珐琅葫芦式扁瓶,橘皮釉,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,25,Glass,现代的水晶玻璃,WarringStatesGlassEyeBeads,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,26,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,27,智能材料,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,28,(1)StoneAge,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,29,Table1-1DistinguishbetweenthePaleolithicPeriodandtheNeolithicAge,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,30,(2)BronzeAge,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,31,CuSnPbZn,第一个合金材料：铜锡合金（青铜）,结构与性能的关系,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,32,中国古铜镜,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,33,战国青铜编钟,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,34,IronAge,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,35,炼铁过程的化学,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,36,铸铁,锻铁,钢铁,依含碳量和杂质多少,铁和碳的合金,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,37,第八世纪的Carolingian剑,东方曲剑Persian,土耳其的Damascus剑,日本剑的锋口部份,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,38,早期：纯粹凭经验工艺。近现代：基本化学原理物质微结构,性能优良而价值更高的材料,高性能碳钢和合金钢,钢制品精炼工艺技术,Chapter1Introduction,38,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,39,化学的发展往往导致材料技术的实质性进步。在新材料的研发和材料工艺的发展中，化学一直担当着关键的角色。,Chapter1Introduction,39,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,40,合成材料（高分子材料）（二十世纪初）,设计型材料标志是材料设计或分子设计,智能材料（传感、处理、执行功能）功能材料智能化结构材料智能化生物材料智能化纳米材料（二十世纪80年代）,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,41,1.3Classification分子结构介观层次化工:由上而下控制;逐级控制各级时空结构,宏观系统介观层次量子力学、统计力学、热力学、流体力学的融合微观、介观、宏观多尺度的无缝链接,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,59,生物医药领域生物相容性材料：例如设计特殊的金属合金和聚合物涂层，以保护人体组织不与人工骨头置换体或其他植入物相排斥;人造肾脏、血液氧合器、静脉过滤器以及诊断化验等;药物、蛋白质及基因的控制释放。,Chapter1Introduction,1.5材料化学的在各个领域的应用,59,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,60,芯片制造：光致抗蚀剂、化学气相沉积法、等离子体刻蚀;信息存储材料;光电子材料;光子晶体。,Chapter1Introduction,60,电子信息领域,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,61,环境和能源领域清洁能源：光伏电池、太阳能电池、燃料电池等；可回收和可生物降解材料；环境友好材料结构材料领域汽车和飞机：比以前更安全、轻便和省油；特种涂料：具有防腐、保护、美化或其它用途，可在结构材料上使用；智能化的结构材料：由各种具有不同功能或性能的材料组合而成,Chapter1Introduction,61,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,62,Chapter1Introduction,结构材料的结构是指组成原子、分子在不同层次上彼此结合的形式、状态和空间分布，包括原子与电子结构、分子结构、晶体结构，相结构、晶粒结构、表面与晶界结构、缺陷结构等；在尺度上则包括纳米以下、纳米、微米、毫米及更宏观的结构层次。所有这些层次都影响产品的最终行为。,材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学,1.5材料化学的主要内容,62,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,63,单个原子结构,原子的空间排列,相态结构,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,64,性能性能是材料在一定的条件下对外部作用的反应的定量表述。,力学性能：材料的强度、延性和刚度。,物理性能：电、磁、光、热等。,Chapter1Introduction,64,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,65,性能(Performance)：材料对外部作用的抵抗特性。例如:对外力的抵抗表现为材料的强度、模量等；对热的抵抗表现为耐热性；对光、电、化学药品的抵抗，则表现为材料的耐光性、绝缘性、防腐蚀性等。,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,66,功能(Function)：指从外部向材料输入信号时，材料内部发生质和量的变化而产生输出的特性。例如:材料在受到外部光的输入时，材料可以输出电性能，称为材料的光电功能；材料在受到多种介质作用时，能有选择地分离出其中某些介质，称为材料的选择分离性。此外，如压电性、药物缓释放性等，都属于功能的范畴。,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,67,制备,材料的合成与制备就是将原子、分子聚合起来并最终转变为有用产品的一系列连续过程。合成与制备是提高材料质量、降低生产成本和提高经济效益的关键，也是开发新材料、新器件的中心环节。,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,68,材料,TheEssentialsofMaterials,性质和现象赋予材料的价值和应用性,使用性能材料在使用条件下应用性能的量度,结构与成分决定材料性质和使用性能的原子类型和排列方式,合成和加工实现了特定的原子排列,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,69,Figure1-1Relationoffouressentials,Property,Performance,Structure&Composition,Synthesis&Process,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,70,第一章绪论第二章材料的结构第三章材料的性能第四章材料化学热力学第五章材料的制备第六章金属材料第七章无机非金属材料第八章高分子材料第九章复合材料第十章纳米材料,基础部分,应用部分,本课程的结构,Chapter1Introduction,70,2020/5/11,MaterialsChemistry2009,Chapter1,71,课程考核,平时成绩：30%期末考试成绩：70%考试方式：闭卷或半开卷,Chapter1Introduction,71,2020/5/11,MaterialsChemistry