材料化学 Introduction课件

材料化学MaterialsChemistry1授课教师王鲁燕联系方式共邮箱:课程考核考核形式：考试，满分：100平时：30%(作业20%，期中考试10%)期末考试：70%2

本课程为“学位课”含义:考试成绩>68分,否则得不到学位证作业格式:各班长、学习委员课代表姓名、联系方式课时安排:

32学时第六章金属材料2学时第七章无机非金属材料2学时第八章高分子材料2学时第九章高性能复合材料1学时第一章绪论2学时第二章材料的结构10学时第三章材料的性能6学时第四章材料化学热力学4学时第五章材料的制备2学时第十章纳米材料1学时基础部分应用部分1.1

材料与化学1.2

材料的分类1.3 材料化学的特点1.4 材料化学的在各个领域的应用1.5

材料化学的主要内容Chapter1Introduction本章内容5贮氢合金制作贮氢装置TiNi记忆合金眼镜架形状记忆合金月面天线略图1.1材料与化学1材料材料:是具有某种性能或功能的物质,它可用于制造机械、建筑物、设备、仪器等产品,从而为人们所使用可重复、持续使用，只有正常损耗，不会转化为别的物质。化学药品：用于消耗，常常转化为其它物质。7化学：从原子-分子水平,即从微观尺度关注物质的

组成、结构以及相互转变.材料学：研究物质的宏观性质及使用性。2材料化学材料化学：材料化学是一门新兴交叉性边缘学科，即是材料科学的重要组成部分，又是化学学科的一个分支，它从分子水平到宏观尺度认识结构与性能相互关系，从而调节材料的组成、结构、合成技术及相关分析技术。材料化学形成：随材料科学迅猛发展，更多的化学介入到材料科学的开发研究中，因此材料化学是材料科学与化学结合的产物。Developmentofmaterials材料的发展材料的发现、发展和应用是人类文明的标志。

材料的品种、质量和产量，是直接衡量一个国家的科技和经济发展水平的重要标志之一。

Chapter1Introduction10StoneAgeStoneageChapter1Introduction12BronzeAgeBronzeageChapter1Introduction14时间位于夏、商、西周与春秋战国时期中国古铜镜CoppermirrorsChapter1Introduction15Coppermusicalinstrument战国青铜编钟

Chapter1Introduction16含锡量1/6——韧性好——制造钟鼎含锡量2/5——硬度高——制造刀斧CuSnPbZn第一个合金材料：铜锡合金（青铜）

结构与性能的关系AlloyChapter1Introduction17IronAgeIronAgeChapter1Introduction18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。合成高分子（二十世纪初）纳米材料（二十世纪80年代）Chapter1Introduction20Chapter1Introduction金属材料无机非金属材料高分子材料复合材料

按组成、结构特点分1.2材料的分类

ClassificationofMaterials21金属材料（MetallicMaterials）金属材料：通常由一种或多种金属元素组成，特征是存在大量的离域电子(电子并不键合在特定原子上)。金属的许多性质可归因于这些离域电子:如良好的导电导热性、抛光表面的反光性、金属光泽、延展性、塑性等。除汞外,所有金属均为固体:钢材：在建筑、桥梁、设备等广泛用作结构材料。铜材：常常作为导电材料使用。新型金属材料：如超塑性合金、形状记忆合金、储氢合金等。

23无机非金属材料

（InorganicMaterials）组成无机化合物材料：陶瓷、玻璃、水泥等。单质材料：单晶硅、金刚石、石墨等。以陶瓷为主。可用作结构材料、光学材料、电子材料等。

陶瓷：由金属与非金属之间组成的化合物，如氧化物、氮化物、碳化物、硅酸盐、碳酸盐等半导体材料：单晶硅、砷化镓、磷化铟、磷化镓等。用于制造集成电路、固态激光器、发光二极管、晶体管等。Chapter1Introduction24复合材料（Composites）复合材料：由两种或多种不同材料组合而成的材料。既保留原组分材料的特性，又具有原单一组分材料所无法获得的或更优异的特性。金属材料、无机非金属材料和高分子材料相互之间或同种材料之间均可复合形成复合材料。自然界的复合材料：例如树木和竹子为纤维素和木质素的复合体；动物骨骼则是由无机磷酸盐和蛋白质胶原复合而成。古老的复合材料：稻草增强粘土以及漆器（麻纤维和土漆复合而成）。传统的复合材料：钢筋混凝土，玻璃钢。Chapter1Introduction26(6)Spaceflightmaterials首架复合材料飞机Chapter1Introduction27航空材料的主要要求是耐高温、高比强、抗疲劳、耐腐蚀、长寿命和低成本。

Chapter1Introduction281.3材料化学的特点

CharacteristicsofMaterialsChemistry

跨学科性：既是化学学科的一个次级学科，又是材料科学的一个分支。新材料的发展，往往源于其它领域的需求，这导致材料化学与物理学、生物学、药物学等众多学科紧密相连。材料合成与加工技术的发展不断地对诸如生物技术、信息技术、纳米技术等新兴技术领域产生巨大影响。通过分子设计和特定的工艺，可以使材料具备各种特殊性质或功能，如高强度、特殊的光性能和电性能等，这些材料在现代技术中起着关键作用。30理论与实践相结合的产物，这是它与固体化学的主要区别所在。材料通过实验室研究;只有通过工艺的不断改进,才能实现高性能、高质量、低成本材料。材料的制造为器件或产品，需要理论和实践的结合，来解决一系列工程技术问题。Chapter1Introduction31实践性：生物医药领域生物相容性材料：人体组织与这些材料不发生排斥作用；如设计特殊的金属合金和聚合物涂层，以保护人体组织；制造人造肾脏、血液氧合器、静脉过滤器以及诊断化验等;Chapter1Introduction1.4应用32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。Chapter1Introduction33电子信息领域

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34结构指组成原子、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；单个原子结构原子的空间排列相态结构材料化学是关于材料结构、性能、制备和应用的化学

1.5材料化学主要内容35按尺度分: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。性能

一定的条件下，材料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制备

将原子、分子聚合起来并最终变为有用产