矿物与材料13.4材料开发常见的复合材料教学课件牛津上海版

常见的复合材料2021/10/10星期日1材料

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类进步的里程碑。历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代主要标志的。石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、有机高分子（如塑料等）、单晶材料，每一种新型材料的研制成功，都引起人类文化和生活的新变化。没有半导体材料，便不可能有目前的计算机技术；没有耐高温、高强度的特殊结构材料，便没有今天的宇航工业；没有低损耗的光导纤维，也就没有现代的光通讯；没有有机高分子材料，人们的生活也不可能像今天这样丰富多彩。2021/10/10星期日2材料的发展历程：石器陶器青铜器钢铁的使用合成材料的使用新型材料的使用2021/10/10星期日3合成材料的广泛应用你知道生活中还有哪些物品是由合成材料制成？2021/10/10星期日42021/10/10星期日5一、复合材料的原理结合两种或两种以上的材料，用一种材料的强度弥补另一种材料的弱点。复合材料强度总高于组成它的材料2021/10/10星期日6复合材料碳纤维高分子膜2021/10/10星期日7合成纤维合成纤维合成高分子化合物2021/10/10星期日8蓝色涤纶连衣裙65涤35棉女风衣合成纤维合成纤维2021/10/10星期日9尼龙的分子结构模型尼龙软底毛靴历史上首先发明的一种合成纤维—尼龙：2021/10/10星期日10合成橡胶2021/10/10星期日11合成材料的广泛应用2021/10/10星期日12全塑汽车合成材料的广泛应用2021/10/10星期日13塑料管材合成材料的广泛应用2021/10/10星期日14防弹衣宇宙服防火服2021/10/10星期日15新材料：

指新出现或正在发展中的、具有优异特性和功能并能满足技术进步所需的材料.

2021/10/10星期日16新材料：光电子信息材料先进复合材料超级陶瓷材料新型金属材料新型高分子材料超导材料树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料碳纤维复合材料纳米陶瓷记忆合金、铝合金、金属玻璃导电塑料做成的塑料电池人工器官、可降解材料、高吸水性高分子2021/10/10星期日17二、生活中的常见材料⑴玻璃、水泥、陶瓷⑸金刚石钻头⑶手表上的“19钻”(人造红宝石轴承的数目)⑷玻璃刀（金刚砂）⑵石英钟表⑺煤气炉中的电子打火⑹彩电（荧光材料）⑻海底电缆（光导纤维）⑼电脑的CPU（单晶硅）⑽隐形飞机（特殊光学材料）(压电陶瓷)2021/10/10星期日181。高温结构陶瓷(1)氧化铝陶瓷高压钠灯灯管、

高温结构材料与金属材料的性能比较：

耐高温、耐腐蚀、硬度大、耐磨损、不怕氧化。

金属材料：易受腐蚀、不耐氧化、不适合高温时使用

高纯氧化铝透明陶瓷管氧化铝陶瓷制品高温结构材料:2021/10/10星期日19(2)氮化硅陶瓷

此外，高温结构陶瓷还有：氮化硼陶瓷、碳化硼陶瓷、、等。Si3N4基陶瓷球轴承氮化硅陶瓷部件沙漠车氧化锆陶瓷碳化硅陶瓷2021/10/10星期日20(3)人造宝石

红宝石和蓝宝石的主要成分都是Al2O3（刚玉）。红宝石呈现红色是由于其中混有少量含铬化合物；而蓝宝石呈蓝色则是由于其中混有少量含钛化合物。

1900年，科学家曾用氧化铝熔融后加入少量氧化铬的方法，制出了质量为2g-4g的红宝石。现在，已经能制造出大到10g的红宝石和蓝宝石。

2021/10/10星期日211870年，英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验：让一股水流从玻璃容器的侧壁细口自由流出，以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水中。丁达尔发现，细光束不是穿出这股水流射向空气，而是顺从地沿着水流弯弯曲曲地传播。这是光的全反射造成的结果。2。光导纤维（光纤）2021/10/10星期日22光导纤维（二氧化硅）主要特性①抗干扰性能好，不发生辐射；②通讯质量好；③质量轻、耐腐蚀主要用途

除用于通讯外，还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等。是高质量传导光的玻璃纤维，信息高速公路的“基石”(1)光导纤维的特点和用途：2021/10/10星期日23光纤光缆普通电缆

信息量大,每根光纤理论上可同时通过10亿路电话8管同轴电缆每条通话1800路

原料来源广(石英玻璃),节约有色金属资源较少

质量小,每公里27g,不怕腐蚀,铺设方便每公里1.6t

成本低,每公里1万元左右每公里20万元

性能好,抗电磁干扰保密性强,能防窃听,不发生电辐射(2)光纤光缆与普通电缆比较

2021/10/10星期日24真正的光通信时代。目前的光纤通信，是把声音或图象通过电话机或电视摄像机变成电信号，再通过光调制机对激光光源进行调制，把电信号变成光信号，由光导纤维传送到接收端，接收端的激光接收机通过光电转换器，把光信号还原成电信号，进入电话机或电视机，重现发送的声音或图象。未来的光纤通信，可以不用电信号，而是将声音或图象直接转换成光信号用光纤进行传输，电只是作为能源加以使用。到那时电话、电报、电视等电通信方式将变成“光话”“光报”“光视”等光通信方式，人类将进入一个无限美好的真正的光通信时代。现代通信用光缆2021/10/10星期日25光导纤维在医学上的应用光导纤维不但是通信技术中的重要材料，还是医生的得力助手。目前在医学领域，普遍使用着一种连接着许多光纤的胃镜，光纤胃镜的光源是在体外由光纤传进去的，它不产生热辐射，能减轻病人的痛苦。在光导纤维的一头装着精致小巧的微型镜头，可将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的激光输入人体的病变部位，用激光来切除病变部位。这种“手术”不用切开皮肤和切割肌肉组织，而且切割部位准确，手术效果好。光学纤维胃镜用光导纤维做手术，不用开刀2021/10/10星期日26

金刚石是目前已知的最硬的材料，可以用来切削和刻划其他物质，被用于钻探、磨削等行业。但是，由于天然金刚石非常少，远远不能满足生产和科研的需要。科学家们通过对石墨和金刚石同素异形体结构的研究，指出了在一定条件下使石墨转化为金刚石的可能性。

1955年，美国首先用石墨合成出金刚石，这是材料合成领域的一项重大成就。目前，世界上用石墨合成金刚石的研究发展很快，我国在这方面的研究也在飞速发展，许多城市都建有人造金刚石的工厂和研究所，以满足生产发展的需要。3。金刚石金刚石锯片2021/10/10星期日274。纳米材料

纳米材料指的是微粒直径在10-7~10-9m级的材料，它具有奇特的光、电、磁、热、力和化学性质。实验上发现如果将金属铜或铝做成几个纳米的颗粒，一遇到空气就会产生剧烈的燃烧，发生爆炸。有人认为用纳米颗粒作新型火箭的固体燃料将会有更大的推力。另外，用纳米金属颗粒作催化剂可加快化学反应过程，大大提高化工合成的生产效率。如果把纳米颗粒粉末制成块状金属材料，它会变得十分结实，强度比一般金属高十几倍，同时又可以像橡胶一样富有弹性。纳米金属有着奇异的性能——超塑延展性，纳米铜在室温下可延伸50多倍而不折断。用这种材料制造飞机、汽车、轮船，会使它们的质量减少到1/10。（转下页）2021/10/10星期日28

纳米碳管是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状纤维，内部是空的，外部直径只有几到几十纳米。这样的材料很轻，但很结实。它的密度是钢的1/6，而强度却是钢的100倍。用来做防弹背心是再好不过的了。纳米碳管的细尖极易发射电子，用于做电子枪，可做成几厘米厚的壁挂式电视。如果把透明、防油、防水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或窗玻璃上，大楼不会被空气中的油污弄脏，玻璃也不会沾上水蒸气而永远透明。纳米材料在医学上前途不可限量。用数层纳米材料包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排异反应。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能诊断出各种疾病。纳米颗粒还可用于人体的细胞分离或细胞染色，也可以用来携带DNA进行DNA治疗基因缺陷症。2021/10/10星期日29纳米材料

纳米材料是指由粒径在1－100纳米之间的粒子组成的材料。将宏观物体细分成纳米粒子后，它将显著的不同1nm=10-9m2021/10/10星期日301932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。新型材料记忆合金2021/10/10星期日31

现在有些同学牙齿排列不整齐,你知道医学上是采用什么办法进行矫形的吗?记忆合金(镍钛合金)2021/10/10星期日32记忆合金最令人鼓舞的应用是在航天技术中2021/10/10星期日33

展望21世纪，材料科学的前景是美好的：

1.光电转换材料，分解水的催化材料和储氢材料等能源材料将实现高效化；

2.集多种功能于一身的复合材料可使我们的生活质量得到进一步改善（如“白色污染”将被消除）；

3.高温超导材料进入实用阶段；

4.智能材料和机敏材料将得到广泛应用；

5、纳米材料将在治疗癌症、存储信息等领域大显神通……

社会需要材料,材料离不开化学。开发新材料需要大家学好化学。2021/10/10星期日34观看合成材料的录像

观看完录像后：你有什么想法？

如果你是个科学家，你最想在合成材料发明什么，来解决生活，

生产，农业，工业，电子，国防

的问题或困难？2021/10/10星期日35高纯氧化铝透明陶瓷管返回2021/10/10星期日36氧化铝陶瓷制品返回2021/10/10星期日37高压钠灯管返回1．灯内温度高达1400℃。2．钠蒸气具有强烈的腐蚀作用。

2021/10/10星期日38Si3N4基陶瓷球轴承返回2021/10/10星期日39蓝宝石返回2021/10/10星期日40现代通信用光缆返回2021/10/10星期日41光学纤维胃镜返回2021/10/10星期日42用光导纤维做手术，不用开刀。返回2021/10/10星期日43人造金刚石锯片返回2021/10/10星期日44金刚石钻头返回2021/10/10星期日45金刚石返回2021/10/10星期日46氧化锆陶瓷返回2021/10/10星期日47F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。2021/10/10星期日48隐形飞机----电磁波吸收材料Ni－Zn铁氧体和六角晶系铁氧体等掺有金属短纤维和有机高分子材料的复合物。返回2021/10/10星期日49返回2021/10/10星期日50返回2021/10/10星期日51返回2021/10/10星期日52返回2021/10/10星期日53石器时代-原始人的石制割砸器具2021/10/10星期日54印第安人的石斧2021/10/10星期日55中国古代青铜器-青铜镜2021/10/10星期日56青铜鼎青铜器时代青铜宝剑2021/10/10星期日57青铜编钟2021/10/10星期日58陶瓷2021/10/10星期日59智能机器人核磁共振仪2021/10/10星期日601、只要有坚强的意志力，就自然而然地会有能耐、机灵和知识。2、你们应该培养对自己，对自己的力量的信心，百这种信心是靠克服障碍，培养意志和锻炼意志而获得的。3、坚强的信念能赢得强者的心，并使他们变得更坚强。4、天行健，君子以自强不息。5、有百折不挠的信念的所支持的人的意志，比那些似乎是无敌的物质力量有更强大的威力。6、永远没有人力可以击退一个坚决强毅的希望。7、意大利有一句谚语：对一个歌手的要求，首先是嗓子、嗓子和嗓子……我现在按照这一公式拙劣地摹仿为：对一个要成为不负于高尔基所声称的那种“人”的要求，首先是意志、意志和意志。8、执着追求并从中得到最大快乐的人，才是成功者。9、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。10、发现者，尤其是一个初出茅庐的年轻发现者，需要勇气才能无视他人的冷漠和怀疑，才能坚持自己发现的意志，并把研究继续下去。11、我的本质不是我的意志的结果，相反，我的意志是我的本质的结果，因为我先有存在，后有意志，存在可以没有意志，但是没有存在就没有意志。12、公共的利益，人类的福利，可以使可憎的工作变为可贵，只有开明人士才能知道克服困难所需要的热忱。13、立志用功如种树然，方其根芽，犹未有干；及其有干，尚未有枝；枝而后叶，叶而后花。14、意志的出现不是对愿望的否定，而是把愿望合并和提升到一个更高的意识水平上。15、无论是美女的歌声，还是鬓狗的狂吠，无论是鳄鱼的眼泪，还是恶狼的嚎叫，都不会使我动摇。16、即使遇到了不幸的灾难，已经开始了的事情决不放弃。17、最可怕的敌人，就是没有坚强的信念。18、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。19、意志若是屈从，不论程度如何，它都帮助了暴力。20、有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。21、意志坚强，就会战胜恶运。22、只有刚强的人，才有神圣的意志，凡是战斗的人，才能取得胜利。23、卓越的人的一大优点是：在不利和艰难的遭遇里百折不挠。24、疼痛的强度，同自然赋于人类的意志和刚度成正比。25、能够岿然不动，坚持正见，度过难关的人是不多的。26、钢是在烈火和急剧冷却里锻炼出来的，所以才能坚硬和什么也不怕。我们的一代也是这样的在斗争中和可怕的考验中锻炼出来的，学习了不在生活面前屈服。27、只要持续地努力，不懈地奋斗，就没有征服不了的东西。28、立志不坚，终不济事。29、功崇惟志，业广惟勤。30、一个崇高的目标，只要不渝地追求，就会居为壮举；在它纯洁的目光里，一切美德必将胜利。31、书不记，熟读可记；义不精，细思可精；惟有志不立，直是无着力处。32、您得相信，有志者事竟成。古人告诫说：“天国是努力进入的”。只有当勉为其难地一步步向它走去的时候，才必须勉为其难地一步步走下去，才必须勉为其难地去达到它。33、告诉你使我达到目标的奥秘吧，我唯一的力量就是我的坚持精神。34、成大事不在于力量的大小，而在于能坚持多久。35、一个人所能做的就是做出好榜样，要有勇气在风言风语的社会中坚定地高举伦理的信念。36、即使在把眼睛盯着大地的时候，那超群的目光仍然保持着凝视太阳的能力。37、你既然期望辉煌伟大的一生，那么就应该从今天起，以毫不动摇的决心和坚定不移的信念，凭自己的智慧和毅力，去创造你和人类的快乐。38、一个有决心的人，将会找到他的道路。39、在希望与失望的决斗中，如果你用勇气与坚决的双手紧握着，胜利必属于希望。40、富贵不能淫，贫贱不能移，威武不能屈。41、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。42、生命里最重要的事情是要有个远大的目标，并借助才能与坚持来完成它。43、事业常成于坚忍，毁于急躁。我在沙漠中曾亲眼看见，匆忙的旅人落在从容的后边；疾驰的骏马落在后头，缓步的骆驼继续向前。44、有志者事竟成。45、穷且益坚，不坠青云之志。46、意志目标不在自然中存在，而在生命中蕴藏。47、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。48、思想的形成，首先是意志的形成。49、谁有历经千辛万苦的意志，谁就能达到任何目的。50、不作什么决定的意志不是现实的意志；无性格的人从来不做出决定。我终生的等待，换不来你刹那的凝眸。最美的不是下雨天，是曾与你躲过雨的屋檐。征服畏惧、建立自信的最快最确实的方法，就是去做你害怕的事，直到你获得成功的经验。真正的爱，应该超越生命的长度、心灵的宽度、灵魂的深度。生活真象这杯浓酒，不经三番五次的提炼呵，就不会这样可口！人格的完善是本，财富的确立是末能力可以慢慢锻炼，经验可以慢慢积累，热情不可以没有。不管什么东西，总是觉得，别人的比自己的好！只有经历过地狱般的折磨，才有征服天堂的力量。只有流过血的手指才能弹出世间的绝唱。对时间的价值没有没有深切认识的人，决不会坚韧勤勉。第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力的。不要因为寂寞而恋爱，孤独是为了幸福而等待。每天清晨，当我睁开眼睛，我告诉自己：我今天快乐或是不快乐，并非由我所遭遇的事情造成的，而应该取决于我自己。我可以自己选择事情的发展方向。昨日已逝，明朝未及，我只有过好每一个今天，唯一的今天。昨日的明天是今天。明天的昨日是今