化学与新材料研制

1、 现代高科技现代高科技(modern high-tech) 信息、材料、能源、生物技术信息、材料、能源、生物技术： 社会文明支柱，科技创新的重要标志社会文明支柱，科技创新的重要标志 材料材料人类社会发展的里程碑人类社会发展的里程碑,而而新材料新材料 （现代科学技术和社会发展的基础和支柱现代科学技术和社会发展的基础和支柱)化化 学（物理化学）学（物理化学）是材料科学技术的理论是材料科学技术的理论 基础基础. 特点：强度大、耐高温特点：强度大、耐高温 用途：制造门窗、灯罩、茶几、餐用途：制造门窗、灯罩、茶几、餐 具具 钢化玻璃钢化玻璃:普通玻璃高温骤然冷却形成普通玻璃高温骤然冷却形成 一、玻一、玻

2、 璃璃 特点：强度特大特点：强度特大 用途：制作汽车门窗、坦克和装甲车的瞭望孔用途：制作汽车门窗、坦克和装甲车的瞭望孔 防弹玻璃：防弹玻璃：多层玻璃与某种胶片叠合而成多层玻璃与某种胶片叠合而成 玻璃纤维 用途：用于光导通讯、摄像、诊断、医疗、制造玻用途：用于光导通讯、摄像、诊断、医疗、制造玻 璃钢、光导传感器、环境监测和飞机导航璃钢、光导传感器、环境监测和飞机导航 玻璃的生产：玻璃的生产： 1 1、原、原 料料：纯碱、石灰石和石英砂：纯碱、石灰石和石英砂(SiO2) 2 2、反应原理、反应原理： Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高温 CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2

3、高温 从沙子到芯片从沙子到芯片 芯片是电脑、芯片是电脑、“智能智能”家电的核心部件，它是用纯度家电的核心部件，它是用纯度 极高的单质硅制成的。然而，自然界里并没有这种高纯硅，极高的单质硅制成的。然而，自然界里并没有这种高纯硅， 人们可以利用沙子（主要成分是二氧化硅），通过化学方人们可以利用沙子（主要成分是二氧化硅），通过化学方 法制得法制得99.999999999%的高纯硅，为计算机等高技术的高纯硅，为计算机等高技术 产品的开发奠定了物质基础。有关的化学反应原理为：产品的开发奠定了物质基础。有关的化学反应原理为： SiO2+2C=Si+2CO 高温高温 Si+2Cl2=SiCl4 SiCl4+

4、2H2=Si+4HCl 高温高温 高温高温 多识一点多识一点 二、塑料二、塑料 常用塑料的种类常用塑料的种类 聚乙烯聚乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 各种塑料的特点及用途各种塑料的特点及用途 聚乙烯聚乙烯 （PE） 特点：特点：透明度较好透明度较好，有滑腻的感有滑腻的感 用途用途：手提袋、水管、油桶、饮料瓶：手提袋、水管、油桶、饮料瓶 聚氯乙烯聚氯乙烯(pvc) 特点：特点：软制品柔而韧，手感粘软制品柔而韧，手感粘 用途用途： 管材、鞋底、玩具、门窗、文具管材、鞋底、玩具、门窗、文具 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 特点：耐腐蚀、摩擦系数小特点：耐腐蚀、摩擦系数小 用途：制造容器、管道、阀

5、门用途：制造容器、管道、阀门 白色污染白色污染 可降解塑料不会造成污染的原因可降解塑料不会造成污染的原因 可降解塑料是在较短的时间内可降解塑料是在较短的时间内,在自然条件下能够自行降解的塑料。在自然条件下能够自行降解的塑料。 可降解的塑料一般分为四大类：可降解的塑料一般分为四大类： 光降解塑料光降解塑料 在塑料中掺入光敏剂，在日照下使塑料逐渐分解。在塑料中掺入光敏剂，在日照下使塑料逐渐分解。 生物降解塑料生物降解塑料 在微生物的作用下，可完全分解为低分子化合物的塑料。在微生物的作用下，可完全分解为低分子化合物的塑料。 光光/生物降解生物降解 光降解和微生物相结合的一类塑料，它同时具有光和微生光

6、降解和微生物相结合的一类塑料，它同时具有光和微生 物降解塑料的特点。物降解塑料的特点。 水降解塑料水降解塑料 在塑料中添加吸水性物质，用完后弃于水中即能溶解掉，主在塑料中添加吸水性物质，用完后弃于水中即能溶解掉，主 要用于医药卫生用具方面（如医用手套），便于销毁和消毒处理。要用于医药卫生用具方面（如医用手套），便于销毁和消毒处理。 多识一点多识一点 三、复合材料：三、复合材料：有两种或两种以上不同性质的材料有两种或两种以上不同性质的材料 按一定的方式复合在一起形成的新材料。按一定的方式复合在一起形成的新材料。 如：钢筋混凝土如：钢筋混凝土 v 金属材料易腐蚀; 高分子材料易老化, 不耐高温;

7、无机 非金属材料韧性差, 易碎裂. 三者优化组合, 制备性能优 异的复合材料. v 复合材料大多是以连续相存在的基体材料和分散于基 体中的增强材料组成. 增强材料: 能提高材料基本力学性能的物质.包括粒子和纤维. 无机纳米粒子具有更高的增强增韧效应; 纤维具有良好的刚性 和抗张强度. 在体系中构成复合材料的骨架, 决定材料的刚性 和强度. 基体材料: 使增强材料粘合成型, 且对承受的外力起传导和分 散作用. v 21世纪是复合材料的世纪. 玻璃钢玻璃钢 特点：质量轻、强度高、耐腐蚀特点：质量轻、强度高、耐腐蚀 用途：制滑雪板、游艇、反应器、化工管道、用途：制滑雪板、游艇、反应器、化工管道、 电

8、机电器中的绝缘零件电机电器中的绝缘零件 系统总结： 金属材料金属材料 如：合金如：合金 硅酸盐材料硅酸盐材料 如：玻璃、水泥如：玻璃、水泥 有机高分子材料有机高分子材料 如：塑料、合成橡胶如：塑料、合成橡胶 复合材料复合材料 如：玻璃钢、钢筋混凝土、汽车轮胎如：玻璃钢、钢筋混凝土、汽车轮胎 材料分为：天然材料、合成材料材料分为：天然材料、合成材料 也可分为如下四大材料：也可分为如下四大材料： 1、下列生活用品由有机合成材料制成的是、下列生活用品由有机合成材料制成的是 （ ） A、尼龙袜子、尼龙袜子 B、砂锅、砂锅 C、铁锅、铁锅 D、瓷碗、瓷碗 2、下列物质中不属于复合材料的是（、下列物质中不

9、属于复合材料的是（ ） A、钢筋混凝土、钢筋混凝土 B、玻璃钢、玻璃钢 C、汽车轮胎、汽车轮胎 D、瓷碗、瓷碗 3、使用材料的变化标志着人类文明的进步，使用材料的变化标志着人类文明的进步， 下列用品的材料不是通过化学变化制取的是下列用品的材料不是通过化学变化制取的是 （ ） A 铁器铁器 B 青铜器青铜器 C 塑料器具塑料器具 D 石石 器器 4、用地壳中含量最多的金属和非金属元素组、用地壳中含量最多的金属和非金属元素组 成的化合物为原料可生产耐高温、高强度的成的化合物为原料可生产耐高温、高强度的 陶瓷，可用来制造发动机零件。这种物质是陶瓷，可用来制造发动机零件。这种物质是 （ ） A SiO

10、2 B Al2O3 C AlN D Fe2O3 5、有机合成材料的出现是材料发展史上的一次重、有机合成材料的出现是材料发展史上的一次重 大突破。下列物质属于有机合成材料的是（大突破。下列物质属于有机合成材料的是（ ） A 棉花棉花 B 蛋白质蛋白质 C 维生素维生素 D 塑料玻璃、有机玻璃塑料玻璃、有机玻璃 6、不粘锅的内壁有一层聚四氟乙烯的涂料，其化、不粘锅的内壁有一层聚四氟乙烯的涂料，其化 学式可表示为（学式可表示为（C2F4）m（m为正整数）。下列为正整数）。下列 关于聚四氟乙烯的说法错误的是（关于聚四氟乙烯的说法错误的是（ ） A 该物质是由碳和氟气（该物质是由碳和氟气（F2）组成的混

11、合物）组成的混合物 B 该物质分子中碳、氟（该物质分子中碳、氟（F）原子个数比为）原子个数比为1：2 C 该物质中含氟的质量分数为该物质中含氟的质量分数为76% D 该物质应该是一种化学稳定性很强的物质该物质应该是一种化学稳定性很强的物质 7、在、在10-9-10-7米范围内，对原子、分子进行操作的纳米超分子往米范围内，对原子、分子进行操作的纳米超分子往 往实现意想不到的变化。如纳米铜颗粒一遇到空气就往实现意想不到的变化。如纳米铜颗粒一遇到空气就 会剧烈燃烧，甚至发生爆炸。下列说法正确的是（会剧烈燃烧，甚至发生爆炸。下列说法正确的是（ ） A 纳米铜属于化合物纳米铜属于化合物 B 纳米铜颗粒比

12、普通铜更易与氧气反应纳米铜颗粒比普通铜更易与氧气反应 C 纳米铜与普通铜所含铜原子的种类不同纳米铜与普通铜所含铜原子的种类不同 D 纳米铜不需密封保存纳米铜不需密封保存 8、要解决要解决“白色污染白色污染”问题，下列方法不可行的是（问题，下列方法不可行的是（ ） A、尽可能减少使用塑料制品、尽可能减少使用塑料制品 B、回收废旧塑料、回收废旧塑料 C、研制和推广使用在自然条件下容易分解的新型塑料、研制和推广使用在自然条件下容易分解的新型塑料 D、禁止使用任何塑料制品、禁止使用任何塑料制品 9、下列有关玻璃钢的说法正确的是（下列有关玻璃钢的说法正确的是（ ） A 玻璃钢是玻璃玻璃钢是玻璃 B 玻璃

13、钢是钢玻璃钢是钢 C 玻璃钢是一种复合材料玻璃钢是一种复合材料 D玻璃钢是钢玻璃玻璃钢是钢玻璃 10、玻璃、有机玻璃、玻璃钢、不锈钢四种物、玻璃、有机玻璃、玻璃钢、不锈钢四种物 质，其中属于金属材料的是质，其中属于金属材料的是 ，属于硅属于硅 酸盐材料的是酸盐材料的是 ，属于合成材料的是，属于合成材料的是 ，属于复合材料的是属于复合材料的是 。 参考答案： v1、A 2、D 3、D 4、B 5、D v6、A 7、B 8、D 9、C10、不锈钢、玻 璃、有机玻璃、玻璃钢 作业作业： 1、想一想认真回想自家厨房里的锅、碗、瓢、盆及各种、想一想认真回想自家厨房里的锅、碗、瓢、盆及各种 炊事用具的名称

14、，按材料所属类别填入下表（至少举一例）：炊事用具的名称，按材料所属类别填入下表（至少举一例）： 金属材料金属材料硅酸盐材料硅酸盐材料有机高分子材有机高分子材 料料复合材料复合材料 2、查一查、查一查 搜索网络，看一看目前又有哪些新型材料面世了，向同学们搜索网络，看一看目前又有哪些新型材料面世了，向同学们 作出简单的介绍。作出简单的介绍。 3、议一议、议一议 同学之间相互交流、启发，从生活用品和建筑材料两个方面同学之间相互交流、启发，从生活用品和建筑材料两个方面 总结一下我们的周围有哪些类型的材料？感受品种丰富各类材总结一下我们的周围有哪些类型的材料？感受品种丰富各类材 料对我们生活的重要性。料对我们生活的重要性。 未来材料发展的趋势未来材料发展的趋势 未来的材料未来的材料: : 智能化智能化 仿生化仿生化 复合化复合化 纳米化纳米化 轻量化轻量化 高功能化高功能化 应用已有的系统化的分子结构和性能等知识和应用已有的系统化的分子结构和性能等知识和 信息信息,进行进行分子设计和材料设计分子设计和材料设计,并指导合成和并