【大学】非金属材料的发展

1、第三节非金属材料的发展整理课件学习重点 应用科学的发展 陶瓷、塑料与人造纤维技术 工业加速发展的因素 资源危机与环保问题整理课件应用科学的发展十九世纪以后，人类对自然科学的知识有更进一步的认识，并试图将这些知识应用在生活上面整理课件电学的发展 意大利物理学家伏特（1754-1827）解释电的性质，并于1800年制造第一颗实用的电池。 人类对电学的知识不断进步，成为日后新动力的来源，并应用到照明或通信的用途。整理课件电的影响 电动引擎、电灯：影响人的作息 电报、电话：缩短了通信时间，拉近了人的距离 应用电学所产生的科技对世界产生重大影响整理课件化学的发展-肥料 化学肥料的制造，对农业贡献很大 1

2、900年以后，天然的肥料已不敷人类所需，科学家开使用合成的方法，大量制造肥料 1915年在德国开工生产的氨肥工厂，是化肥的先驱。 影响：价格便宜、效果显著，化肥得以迅速推广，使粮食供应大为增加。整理课件化学的发展-染料 早期的染料：多来自植物及矿物。 缺点：产量有限，色泽不够丰富，不能持久。 十九世纪，科学家在制造奎宁的过程中，发现一种紫色的沈淀物（苯紫胺），可以作为染料。整理课件二十世纪染料的发展 二十世纪初，应用化学技术制成的染料进入纺织工业。 最初的染料颜色相当有限，但英、美、德国的大企业致力于新染料的开发，色彩逐渐繁复。 合成纤维问世之后，上色技术与天然纤维不尽相同，于是开发新的染料，

3、使人类的生活更为丰富。整理课件医药方面的发展 十九世纪后期以前，人类所使用的大部分药品来自天然植物。 缺点：因地理条件及人为因素，药品供应有限，有效成分亦无法控制，影响医疗效果。整理课件新的医药技术 原因：化学知识进步后，人类稳定天然植物的药效。 例如：利用柳树枝的皮所含的水杨酸成分制成阿司匹林。另一方面，用合成的方法开发出新的药物，如：三年代制成的磺胺药物，可以对抗细菌感染。 影响：医药进步后，很多棘手的疾病遂被克服。整理课件陶瓷技术的发展 陶瓦器：用高温烧制泥土，出现瓦器、陶器。 缺点：由于气孔多，无法长期保存液体。 瓷器：主要成分是高岭土、石英及常石。在摄氏1200度高温时，长石融化，不

4、会透水，质地比较平滑、光亮。整理课件瓷器的传播 十三世纪，中亚商旅将中国瓷器传到欧洲，西方人才开始认识瓷器 1500年前后，意大利半岛上米兰等城市开始仿制，初期产量有限。 十八世纪后，开始大量生产。整理课件陶瓷二十世纪的发展 因为化学知识发达，开始利用烧制陶瓷的概念，将瓷土中加入化学原料如碳酸钡、硅、氮、氧化铝等，以产生不同的物理或化学特性，称之为精密陶瓷，应用范围非常广泛。整理课件精密陶瓷其性质随着添加物的不同而异，有绝缘的、导电的、坚硬的。分成三类：电子陶瓷、结构陶瓷及生医陶瓷整理课件电子陶瓷 在烧制过程中，加入不同成分，可成为导电、不导电体、超导体、半导体。 可以制成：火星塞、电路机板、

5、传感器、录像机磁头、洗净器、扫描仪。 电器制品上可看到：集成电路、光纤、雷射。整理课件结构陶瓷 特点：耐热、隔热、耐磨、抗辐射 用途：用于需要耐高温的太空设备或汽车引擎。 在核子反应炉中，也是重要的结构材料整理课件生医陶瓷 利用陶瓷的特性：容易塑造成形、无毒、不会产生化学反应，可以与人体组织结合。 用途：制成螺丝钉，连接骨头，也可制成人工关节、义齿，甚至可用来修复头盖骨、颈椎。 随着医学的进步，其用途不断增加。整理课件精密陶瓷的展望因材料取得较易，制作过程中消耗的能量较少，是未来工业发展的重心之一。整理课件塑料工业近五十年来最重要的发明之一，对人类生活影响甚大整理课件塑料的发展 塑料的出现：早

6、在1870年代，德国的科学家已经将苯酚及甲醛混合在一起，制成一种黑色泥状物质。 二十世纪初，美国与英国两地的科学家分别研究这这苯酚塑料。 塑胶的特性：绝缘、可塑，可应用在电灯开关、灯座塑料工业整理课件塑料的应用 1920年代以后，无色的尿素甲醛及甲醛树脂相继问世，可以添加各种颜色，成为家庭用品的重要原料，小至梳紫、肥皂盒，大到桌面、椅垫都可以应用。 1970年代，随着石油化学工业的进步，塑料有更进一步的发展。 例如：聚乙烯、聚氯乙烯及聚苯乙烯，可以制成绝缘、防震、吸音等材料，也可制成涂料（乳胶漆）、塑料袋、鞋类。整理课件天然纤维 古人衣着的来源是皮毛及植物的纤维两河流域及埃及在公元前3000年

7、左右已有亚麻栽培、中国以大麻为主。 将麻类的茎经过浸泡后，可以分离出纤维，成为衣物的主要来源。 棉花原产于印度，后来分别传入中国及埃及，由于纤维柔软，迅速获得推广。 蚕丝发源于中国，后传到日本及欧洲，但数量有限，价格昂贵。整理课件工业革命对穿着的影响 工业革命首先从纺织业开始，先是毛纺织业，后来转变成棉纺织业。 大量生产，使价格降低。 到二十世纪后，人造纤维问世，大大改变人类的穿著。整理课件人造纤维的发展 1930年代，美国的科学家制造出尼龙，可以已故太的形式出现，也可以拉成纤维，制造尼龙袜等。 1940年代，发展出人造聚酯纤维，其中又以丙烯酸系纤维为主。整理课件成为现代衣物的重要原料 人造纤

8、维最初因为染色的工序与棉、毛纺织不同，引起疑虑，不愿投资。后来，化学工业先以混纺方式，拓展人造纤维的市场。 特色：有易干、不遭虫咬及不皱等特性，逐渐受到重视，成为今日衣服的重要材料。 大量使用，但不易分解、不溶于水，有环保的问题。整理课件玻璃的出现 公元前3000年前，埃及以出现以装饰为主的玻璃制品。 西元前1500年，做为容器的玻璃也已经出现。 缺点：保存不易、价格昂贵，只是上层社会专属。整理课件玻璃走进生活之中 1680年代，法人发展出新的技术，才走近一般人的生活之中。 十九世纪以后，玻璃制作技术有突破性发展，如：强化玻璃可以制作建筑材料、桌面、隔间；耐热玻璃可以制作锅、炉具等。整理课件玻

9、璃的应用 1880年代，英格兰地区已经利用玻璃来制作玻璃纤维。 雷射出现后，玻璃可以成为光波的良好媒介，但由于其中杂质过多，所以科学家开始找耗损较少的玻璃。 1960年代，科学家开发折射佳、易融化，便于制造的合成玻璃。 1970年代，熔解硅石添加一些化合物后可以成为玻璃纤维的良好材质。从此以后，光纤科技成为数字通信的重要媒介。整理课件硅晶 是玻璃工业的另一项重要发展 1930年末代，科学家已经发现硅的导电现象，发展出天然半导体。 1940年代末期，晶体管开始问世，引起了大众传播的革命。整理课件工业发展加速 传统工业：机器制造、纺织业 1890年代：电器及制药工业成为重要领域 国家工业是否发达的

10、重要因素：技术、生产策略、资本 专利法规：鼓励私人或企业投入更多经费及人力从事研究及发展，并保护其研究的结果。整理课件惊人的工业发展速度 时间：二十世纪中期以后 原因：1.生产线组装成为主流。2.知识交换迅速。3.政府的奖励与补助。 影响：单位成本降低、使许多工业产品售价降低，许多人都可以享受现代文明的成果。整理课件资源危机与循环利用 决定文明的重要因素：粮食、能源、天然资源 现代科学努力的两个重要方向：原子能、太阳能整理课件金属短缺情形尚未发生的原因 1.开采技术进步 2.寻求替代品 3.推动资源回收，提高循环利用整理课件环境保护问题 油轮触礁造成原油外泄，影响某个地方的生态问题 工业废水、废弃或废料造成环境污染 1986年俄罗斯车诺比核能电厂发生意外，大量辐射外泄 臭