高分子材料概论讲义课件

实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念高分子材料概论EngineeringScience实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念绪论材料的定义与分类材料的地位和作用材料科学与工程的形成和发展实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材料的定义材料是人类用于制造机器、构件和产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料的定义新材料，主要是指那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。为了规范新材料的含义，一般把具备以下三个条件之一的材料称为新材料。新出现或正在发展中的具有传统材料所不具备的优良性能的材料。如：实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料的定义高技术发展需要，具有特殊性能的材料。形状记忆合金－飞船网状自展天线卫星的太阳能电池板自动打开实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料的定义由于采用新技术（工艺、装备）明显提高了性能，或者出现了新的功能的材料。如：超级钢、纳米材料等。碳纳米管，抗拉强度为钢40倍实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材料的分类分类一：按组成与结构划分金属材料无机非金属材料材料高分子材料复合材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材料航空航天材料能源材料生物医用材料材料的分类分类二：按用途分电子信息材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材料的分类材料功能材料分类三：按性能分结构材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念隐身战斗机材料的分类分类三：按性能分功能材料热散射雷达能量散射吸收隐形战机达隐形飞机的原理吸波材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念功能材料材料的分类分类三：按性能分LED集成电路芯片单晶硅形状记忆材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材料传统材料新材料材料的分类分类四：按应用与发展分普通钢管纳米铜超导电缆实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念能源材料信息新技术革命新材料信息技术生物技术材料的地位和作用当代文明材料是人类社会发展的基础和先导，是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材料是人类社会进步的里程碑材料是经济和社会发展的基础和先导新材料技术是工业革命和产业发展的先导新材料技术是社会现代化的先导新材料技术是一切工业发展的关键共性基础材料在人类社会发展进程中的地位和作用实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材料是人类社会进步的里程碑人类使用不同材料的开始时间100万年前公元前5000年公元前1200年公元0年公元1800年公元1950年世纪初世纪石器陶器青铜铁器水泥钢硅高分子材料先进复合材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材料是人类社会进步的里程碑1000金铜青铜铁

金属玻璃态金属铸铁高分子

钢

铝锂合金

双相钢合金钢木材

微合金钢

新型耐热合金皮革

轻合金纤维皮胶

耐热合金复合材料

导电聚合物稻草砖

纸

钛橡合胶金

高温聚合物锆合金胶木高模量聚合物

陶瓷基复合石头火石

金尼属龙基复合环氧树脂陶器

芳纶增强玻璃

有机玻璃

塑料水泥

碳纤维先增进强功能耐火材

塑料

陶瓷

韧性工程陶瓷

熔

料

金属陶瓷耐高温陶瓷

陶瓷融石膏0公元前500002020工程材料历史随时间推移的相对重要性示意图（时间是非线形的）实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材料是人类社会进步的里程碑人类利用材料的历史，就是一部人类进化和进步的历史。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种重要新材料的发现和应用，都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起一次世界性的技术革命，大大地加速社会发展的进程，给社会生产力和人类生活带来巨大变革，把人类物质文明推向前进。材料是人类社会进步的里程碑1763发电机蒸气机18201946，美国计算机实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料是经济和社会发展的基础和先导新材料技术是工业革命和产业发展的先导新材料技术是社会现代化的先导新材料技术是一切工业发展的关键共性基础实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念两次工业革命都是以新材料的发明和广泛应用为先导第一次工业革命（18世纪）：制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础。第二次工业革命（20世纪中叶以来）：单晶硅材料对电子技术的发明和应用起了核心作用。新材料技术是工业革命和产业发展的先导实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念2864新材料技术是工业革命和产业发展的先导10016001700190020001800年份材料强度密度比在不同年代里的进展(由图中可以看出,现代先进材料的强度已比原始材料提高了约50倍)铝木材石料青铜铸铁钢芳香族酰胺纤维碳纤维复合材料强度/密度（ln×10

6)实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念6004002000新材料技术是工业革命和产业发展的先导190019201960198020001940年份在本世纪内由于采用了现代材料使发动机工作温度急剧上升，因而发动机的理论效率大大提高。1400发动1机200工作温度（现℃代）涡轮喷气发动机1000800蒸汽机30年代气冷式航空发动机实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是工业革命和产业发展的先导燃油消耗与工作温度的关系02468

10

12

14

16

18压缩比816℃1093℃1371℃0.4燃料消耗公斤/马力小时0.31649℃0.20.10实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念2.5倍747-400MD11的发展航Comet990年份航空材料的发展与飞机的燃放19551960

1965

1970

1975

19801985

1990

1995

2000201950新材料技术是工业革命和产业发展的先导1201101009080座·7m0ile/Usgal60504030实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念164953819270C新材料技术是工业革命和产业发展的先导一次大战水冷式1490C30年代空冷式3150C风扇喷气发动机6490C蜗轮喷气发动机10930C超音速燃烧冲压式喷气发动机1093温度（0C）发动机工作温度实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是工业革命和产业发展的先导陶瓷碳/碳复合材料陶瓷基复合材料金属间化合物及其复合材料22041649工作10温93度/℃537金属基复合材料传统材料（钛合金和高温合金）100比强度/MPa·(g·cm-3)-1不同材料的比强度和工作温度的比较实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念141210020124不锈钢先进碳碳材料高温合金新材料技术是工业革命和产业发展的先导树脂基复合材料钛基复合材料比强8度铝基复合材料6铝4钛3马赫数不同材料的比强度与之对应的马赫数实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念使用温度/℃新材料技术是工业革命和产业发展的先导高温MMC纤维增韧聚合物（高温）C/CCMC金属/超耐热合金低温MMC12277272271727纤维增韧聚合物1960

1970

1980

1990

2000

2010

2020年代在先进发动机上各类高温复合材料的应用年代预测实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念应用材料镍基合金镍基合金镍基合金镍基合金镍基合金镍基合金

Ti-MMCNiAl-IMMCNiAl-IMMC,CMC

CMCCMCTi-MMC,CMC发动机部件风扇高压压气机燃烧室低压涡轮高压涡轮喷管风扇高压压气机燃烧室低压涡轮高压涡轮喷管年代1989水平2010年水平（高温）新材料技术是工业革命和产业发展的先导民航飞机发动机用先进材料的发展实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念2020碳-碳面温度(℃)纤维增强超级合金新材料技术是工业革命和产业发展的先导170015001300材料的表11009001950

1960

1970

1980

1990

2000

2010在发动机上应用的年份叶片材料的发展历程实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是工业革命和产业发展的先导30年代教练机二次大战战斗机80年代截击机航天飞机东方快车号538

1093

1649温度（0C）不同类型的飞行器蒙皮温度490C93.30C4270C10930C16490C实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念飞行速度新材料技术是工业革命和产业发展的先导运输机直升机小型民用飞机100

101

102

103

104

105减轻结构所得经济效益（相对值）飞行器减重1Kg所获得的经济效益与飞行速度的关系实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念φ1100400℃410~950℃21971200~1800℃100~1200℃φ1100飞船返回舱舱体温度情况新材料技术是工业革命和产业发展的先导实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念金属玻璃纤维Kavlar

C/C复合材料导弹射程新材料技术是工业革命和产业发展的先导火箭壳体材+175我国长征火箭由铝合金（744Kg）换成复合材料343Kg，射程增加1476km。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念17500新材料技术是工业革命和产业发展的先导各种切削刀具材料的切削速度的发展趋势3lg[切2.8削2.62.42.21.81.61.41.2速度（m/min.）]2陶瓷10

1800

1850

1900

1950

20年份高速钢实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念发动机列车磁分离装置中容量永磁飞轮发动机电流引线小型研究用马达磁体料制品液体燃小容量永磁飞轮磁屏蔽悬浮轴承20002005543产生磁场/T2液氢制品1

搬运装置

01996高温超导块材的应用领域的扩大与其产生磁场的关系新材料技术是工业革命和产业发展的先导6悬浮实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是社会现代化的先导21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势21世纪重点发展的高技术领域的材料选择新材料技术是高技术发展的基础实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念探质索探索本物命生技术学科料材质学技术索探结构物生科学科技术间空间宇宙海洋科学探索海洋奥秘技术高技术体系示意图21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势实现人类可持续发展新能源与再生能源信息科学技术新人探索智力空环境科学技术探求人类与环境和谐共存方式实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势信息科学技术正在发生结构性变革，仍然是经济持续增长的主导力量通信网络技术为信息产业注入强大活力宽带通信已成为国际上应用最广的通信技术半导体技术进入纳米时代计算机智能技术日新月异通信网络技术纳米半导体宽带通信技术实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势生物技术正经历着一场前所未有的技术革命，一个庞大的生物产业正在孕育和形成基因组学、蛋白质科学、干细胞及再生医学的研究成为生命科学的前沿与热点干细胞及再生医学的研究及应用为人类健康开辟了新道路生物芯片在医疗和科研领域发挥巨大作用转基因技术及应用呈现出高速发展的态势干细胞生物芯片转基因食品实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势航天技术快速发展，不断开辟人类探索的新空间太空探索带动太空探索技术加速发展研制多种用途的人货分离的新一代航天飞行器成未来趋势小卫星技术日趋成熟并将广泛应用太空攻防技术成为未来航天技术发展的重要领域杨利伟在太空空中行走小卫星实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势能源技术将变革未来社会的动力基础，促进人类实现可持续发展煤炭的高效清洁利用成为化石能源技术研发热点核能技术酝酿新的突破氢能技术研发和商业应用加速新能源和可再生能源技术展现良好前景天然气水合物的开发受到重视用能技术发展前景广阔核电站可燃冰燃料电池车实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势先进制造技术向绿色制造、高技术化、信息化、极端制造方向发展，成为提升产业竞争力的关键技术光机电一体化技术微电子光刻技术

重大装备制造技术数控机床光刻机实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术出现群体性突破，将对21世纪基础科学和几乎所有工业领域产生革命性影响纳米技术是前沿技术中最具前瞻性和带动性的领域之一光电子材料、光子材料将成为发展最快和最有前途的电子信息材料。新型功能材料（超导材料、智能材料、生物医用材料）及其应用技术面临新的突破新型结构材料（高温合金、难熔金属、金属间化合物、金属基复合材料、高分子材料、钛合金、镁合金）发展前景乐观21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念信息科学技术新能源科学技术生物科学技术空间科学技术信息材料新能源材料生物医用材料空间技术用材料生态环境科学技术

生态环境材料用高技术改造、更新现有材料，发展材料科学技术21世纪重点发展的高技术领域的材料选择实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念小新材料技术是高技术发展的基础(b)19701980(a)MOS存储器双极存储器

MOS逻辑器双极逻辑二维SSI

MSI

LSIVLSI三维界面最103102特征101

长度1

（μM）年份1990108每107个106芯片105上的104元103件数102101119602007年每片集成电路芯片上元件的数量已达109个，而最小特征尺寸已减小到0.07um以下。信息科学技术信息材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念(mm)极大(>10-7)2对0.28值0.35新材料技术是高技术发展的基础晶电子管

1948

1958

半导体器件102晶体管集成电路大规模(103-105)10相0超大规模(106-107)10-2芯片价格10-40.00510-6(美分)器件尺寸线宽（μ，M1).20.510-810-1019401950198019901960

1970年

代300200250片直径150100502000信息科学技术信息材料目前集成电路的特征尺寸达0.07um以下，晶片直径达到450mm。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念1021108同轴电缆一对12路电话线第一条电话同轴电缆与微波系统通讯卫星光导纤维1890

1910

1930

1950

1970

1990

2010

2030

2050年份不同通讯方式的相对信息量相106对信104息量新材料技术是高技术发展的基础信息科学技术信息材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是高技术发展的基础信息科学技术信息材料硅技术纳米器件分子器件19401960

1980

2000

2020年代宏观

mm微观

um纳米

nm纳米发动机组装纳米汽车实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是高技术发展的基础信息科学技年代第一代波长（μ）0.85模数多模光导纤维发展历程光纤损耗

中继距离（db/km）

（km）2-5 8-10应用年代1978材料

SiO2术第二代1.3多模1

10-201982第三代1.3单模0.420-401983SiO2+Ga,P信1.55单模0.280正在应用多组分玻璃息材料第四代第五代1.552.5单模单模0.01-0.0013×10-4可达400250021

世纪多组分玻璃+Er氟化玻璃实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念参数年份199719992002200520082011IC工艺/nm2501801301007050颗粒大小/nm1259065503525-2颗粒密度/cm≤0.14≤0.088≤0.055≤0.038≤0.023≤0.014新材料技术是高技术发展的基础信息科学技术－信息材料硅片表面颗粒度指标实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念用于传感器的无机非金属敏感材料信息科学探测性能氧含量湿度原理体离子导电表面离子导电材料Zr1-χCaO2-χMgCr2O4·TiO2技术酸度压力表面化学反应压电IrO2-χPbZr1-χTiχO3信温度热电PbZr1-χTiχO3息材料电压PTC热敏电阻化学晶界面隧道晶界面相变表面电子导电ZnO·Bi2O3Ba1-χCeχTiO3ZnO·CuO光学光电阻CdS实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念铅酸电池

PbPbO22.1120252镍镉电池

CdNiOOH1.35181244锌镍电池

ZnNiOOH1.70189321镍氢电池MHNiOOH1.5160240硫钠电池NaS2.1345791锂电池LiC6LiCoO24.1377697电压/V电性能（理论值）比容量/AhKg-1

比能量/AhKg-1电池系列

负极

正极物质

物质新能源科学技术---新能源材料

新型二次电池典型的二次电池体系锂电池的应用实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念固体氧化物碱性磷酸熔融碳酸盐质子交换膜新能源科学技术---新能源材料燃料电池实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念生物医用材料生物陶瓷氧化铝、氧化锆、磷酸钙、碳素……医用高分子医用聚乙烯、聚氨酯、聚硅氧烷……生物衍生材料猪心瓣膜、再生胶原、壳聚糖、凝胶……医用复合材料羟基磷石灰增强聚乙烯碳纤维增强聚乳酸……生物科学技术---生物医用材料医用金属及合金医用钴基合医用钛及钛合金实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是高技术发展的基础生物科学技术---生物医用材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是高技术发展的基础空间科学技术---空间技术用材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念推进剂贮箱液氢-液氧火箭发动机液氧-煤油火箭发动机技术要求比常规铝合金减轻结构材料质量比常规铝合金减轻结构材料质量使液氢和液氧贮箱比比常规铝合金减轻结构材料质量抗拉强度比电铸镍提高满足泵壳体及涡轮壳体成形要求分别与Incoloy903和Mar-M246相当满足液氢泵诱导轮成形要求减轻发动机机架结构质量比镍基高温合金涡轮盘减轻结构质量性能分别与BHC-25、BHC-16相当性能分别与BHJI-1、BHJI-6相当材

料高强轻质铝合金高性能碳-环氧复合材料高强可焊Al-Li合金高性能碳-环氧复合材料电铸镍锰合金材料GH4169合金材料新型高温合金材料低温（-253℃）钛合金高强钛合金薄壁管材Ti3Al及其复合材料新型不锈钢材料新型铸造不锈钢材料应用部位箭体结构空间科学技术---空间技术用材料新一代运载火箭对新材料的要求实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念代机型首飞材料类别第二代第三代第四代歼8Ⅲ新歼苏-27CKF-15 F-16F/A-18A/BF-221993199819771972

19761978199755856037.3

644915221525.8

312412410105.531551931531.4302439铝合金钛合金钢其他空间科学技术---空间技术用材料为满足战斗机的使用要求，钛合金取代铝合金，成为机体结构材料的主体。战斗机机体结构材料用材用量分布实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材

料碳纤维复合材料高模碳纤维、铝蜂窝夹心高模碳纤维铝蜂窝5A06（LF06）铝镁合金2A12T4高强铝合金ZM5镁合金TC4TB2结

构天线反射器太阳能电池阵结构承力筒蜂窝夹层板结构返回舱仪器舱相机支架气球、球底、支架表面张力箱空间科学技术---空间技术用材料我国通讯卫星采用的主要结构材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念1990

20002050趋势全球气温变暖(气温上升1ºC，海平面上升20cm)废弃物问题(气温上升3ºC，海平面上升60cm)世界增长1

00亿石油与天然气枯竭人口矿物资源枯竭食物短缺62亿2100

年份人类面临的资源和环境问题新材料技术是高技术发展的基础生态环境材料科学技术全球气温显著变暖实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念矿产品年产量

2.24单位亿吨不变消耗速度计可采年限204保有储量

457.07矿产铁矿铝土矿22.91657.41

万吨

348铅矿3512.3109.99

万吨

32锌矿9278.1195.7万吨47镍矿740.545.09万吨145钨矿525.324.55万吨115锡矿355.4911.02万吨32锑矿234.289.93万吨24金矿3992.6176.91吨23银矿1158191588.21吨73新材料技术是高技术发展的基础生态环境材料科学技术我国主要矿产的开采年限（2000统计）实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念工业原料工程材料产品设计制造装配再生循环分类/再制造制备原材料矿产制备开采农业、建筑、环境国防、信息、交通能源、健康……废料材料的全生命循环周期新材料技术是高技术发展的基础生态环境材料科学技术实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是高技术发展的基础使用性能最佳各种材料矿产资源能源消耗最小资源污染排放最少生态环境材料科学技术废弃物可再生回收利用实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念改进材料体系及其制备技术实例废料循环使用通用合金、通用树脂低合金度合金净终成形技术、软溶液制备技术可降解塑料废弃物资源化无铅焊料、非铅基压电陶瓷超级金属长寿命金属材料及高分子材料研究方向现场循环利用再生循环利用减少枯竭资源元素使用降低污染能耗降低污染程度废弃物综合利用去除有毒有害元素提高材料性能延长材料使用寿命设计原则减少资源和能源消耗减少

污染排放提高材料使用价值新材料技术是高技术发展的基础生态环境材料科学技术---材料的环境协调性评价典型的材料环境协调性研究分类实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念高炉转炉连铸热连轧冷连轧产品焦化烧结废钢钢铁工业循环工艺流程发电厂水泥厂废渣废塑料新材料技术是高技术发展的基础生态环境材料科学技术开发节约资源、低污染的生产流程煤气实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是高技术发展的基础实施循环经济实际效果比较生态环境材料科学技术开发节约资源、低污染的生产流程钢铁工业循环工艺流程实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是高技术发展的基础生态环境材料科学技术发展环境友好材料如：①发展以锂离子电池、燃料电池为代表的新能源材料，以替代污染环境的铅蓄电池和镍镉电池；②发展无铅焊料和无铅压电陶瓷；③采用玉米、秸秆等生物材料开发可降解环保餐具。④发展镁合金，用于通讯工具壳体材料，可降低使用者的电磁辐射。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是高技术发展的基础生态环境科学技术纳米TiO2光催化纳米Ag的消毒杀菌发展环境友好材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是一切工业发展的关键共性基础新材料技术出现群体性突破，将对21世纪所有工业领域产生革命性的影响，成为一切工业的关键共性基础。如纳米材料超导材料先进结构材料···实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是一切工业发展的关键共性基础纳米材料微观领域

宏观领域[μm,∞)[0,Å]以量子力学为代表，研究物质基本粒子的科学问题。以经典物理为代表，研究均相物质的基本科学问题介观领域[1nm,

100nm]对由有限个原子组成的非均相物质，如何分析其特殊的科学规律？实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念个数110211021×总体积1cm

31cm

31×总面积6cm

26000m

21021×棱边数1212×1021条1021×顶角数88×1021个1021×纳米材料1nm新材料技术是一切工业发展的关键共性基础特点之一:表面效应1cm实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是一切工业发展的关键共性基础纳米材料特点之一:表面效应实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念表面原子随颗粒粒径的变化规律粒径（nm）总原子数表面原子数/总原子数13090225080540040103×104202025×104101003×1072特点之一:表面效应纳米材料新材料技术是一切工业发展的关键共性基础实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念特点之二：小尺寸效应随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸变小所引起宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。颗粒大小金熔点常态

1064℃10nm1037℃2nm

327℃纳米材料新材料技术是一切工业发展的关键共性基础实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念特点之三:量子效应对纳米颗粒而言，大块材料中连续的能带将分裂为分立的能级，能级间的间距随颗粒尺寸减小而增大。当热能、电场能或者磁场能比平均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性，称之为量子效应。粒径小于20nm的纳米银会变成绝缘体。原本导电的铜到某一纳米界限就不导电。纳米材料新材料技术是一切工业发展的关键共性基础实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是一切工业发展的关键共性基础纳米技术检测金属毒性的纳米传感器纳米发动机组装的纳米汽车单电子晶体管结构检测单分子的纳米传感器实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是一切工业发展的关键共性基础纳米药物纳米技术实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是一切工业发展的关键共性基础超导材料YBCORE2O3,CeO2,YSZ,LMO,STO…MgO，YSZ，GZO，TiN…Polycrystalline

Substrate:SS,

Hastelloy,

Ag…钇钡铜氧实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念Nb3SnHg-Ba-Ca-Cu-OTl-Ba-Ca-Cu-OBi-Sr-Ca-Cu-O液氮NbBa-Ca-Cu-OY-Ba-Cu-OLa-Ba-Cu-O#

Mg-BLa-Ba-Cu-OMW液N氦Ts#加压?Hg-Ba-Ca-Cu-O#

Ba-Ca-Cu-O#La-Ba-Cu-O#Nb3Ge20

Hg

PbNbCNb-Al-GeV3Si1940

1960

1980

20001987年代604001900

1920140120100转变温度,TC80(K)180160新材料技术是一切工业发展的关键共性基础超导材料甲烷实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是一切工业发展的关键共性基础目前正向低成本实用化方向发展，并将在能源、信息、交通、仪器等领域有重大应用。超导电缆磁悬浮列车核磁共振设备超导材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是一切工业发展的关键共性基础如高性能铝/镁合金材料，在航天航空、交通工具、国防军工、3C产品等领域应用也越来越广泛。先进结构材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念新材料技术是一切工业发展的关键共性基础如高性能复合材料，在航天航空、交通工具、国防军工等领域应用也越来越广泛。先进结构材料C/C复合材料用于飞机刹车副陶瓷基复合材料用于火箭喷嘴实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念小结上述事例雄辩的表明，新材料在人类社会进步、产业革命和提高人类生活品质中具有特别重要的基础和先导作用，其发展对提高国家的综合国力具有巨大的推动作用和深远影响。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材料科学与工程的形成和发展科学驱动需求牵引科社学技术的发展MSEMSE

从何而来••••••会经济的需求实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念2010501950需求牵引——社会经济的需求0新材料与材料的改进29%13%1960

1970

1980

1990

2000年代先进的结构概念自动化设计有效载荷控制及机翼隐蔽10飞

机20减重3040实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念需求牵引——社会经济的需求B-777上用的先进材料实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念各种材料在波音787飞机上的应用需求牵引——社会经济的需求实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念芳纶(+630)玻璃钢复合材料金属射程(公里)导弹壳体材料与射程的关系示意图长征火箭壳体：铝合金744Kg；碳纤维401Kg；两者相比，碳纤维减重343Kg；射程增加1476Km需求牵引——社会经济的需求实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念中国：铝合金80－100Kg10％汽车轻量化需求牵引——社会经济的需求汽车每降低100Kg，燃油减少0.5-0.8L,并减少相应的CO2排放。铁合金60%--75%15%--20%低合金高强钢塑料10%--20%其它约5％日本：铝合金130Kg实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念奥迪A8需求牵引——社会经济的需求宝马5系轿车铝前端钢制车身全铝车身实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念轮毂刹车板方向盘座椅架仪表盘齿轮箱

油泵

发动机

离合器进气歧管

转向柱北美：超过100种，单车5.8～26.3

kg。欧洲：超过60种，单车9.3-20.3kg。降低自重节约能源保护环境可用160公斤减重10％燃料节约8亿立升CO2减排

1400万吨需求牵引——社会经济的需求镁合金在汽车上的运用范围也越来越广泛实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念科学驱动——科学技术的发展为了满足经济和社会的需求,人们早已大量使用材料,并推动材料的不断发展。但20世纪之前的材料进步往往大量依靠人们的经验、技巧、继承和积累,发展的速度还是缓慢的,其原因在于人们还没有对材料在科学上有深刻的认识和理解。直到20世纪60年代才提出“材料科学”的概念，“材料科学”的形成实际上也是科学技术发展的结果。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念19世纪热力学电磁学

化学原子论X射线放射性电子20世纪前30年相对论量子力学20世纪诺贝尔物理、化学奖获得者的研究成果科学驱动——科学技术的发展MSE实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念科学驱动——科学技术的发展诺贝尔物理获得者的研究成果20世纪合金X

中光

的晶

反高压对材料物质凝聚半导体固反铁非

相晶

变态

的中

研的

究电

取30K的超导体常的晶态

体

磁子

得

氧衍性作体理

激

现性

成

化射质用管论

光

象状

功

物第一块芯片1914

1920

1946

1956

1962

1964

1970

1977

1982

1987

1996获奖年份实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念诺贝尔化学奖获得者的研究成果20世纪化学键高分子塑料导电高分子有机物的三维构象物质低

高温

分物

子性

聚研

合究

物1949

1953

1954

1963

1969

2000获奖年份科学驱动——科学技术的发展实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念科学驱动——科学技术的发展从1980年至1987年，基础材料科学连续三年取得三项举世公认的重大进展，并获得了诺贝尔物理学奖学金：量子霍尔效应的发现1980年，在对电子沿半导体表面运动作基础研究时，发现了一种出乎预料的全新的效应－－量子霍尔效应（几乎完全不存在电阻），如图所示。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念科学驱动——科学技术的发展量子霍尔效应实验工作完全凭借了材料科学与工程在表面制备方面取得的最新进展使表面性质得到极其精确的控制才顺利进行的。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念科学驱动——科学技术的发展扫描隧道显微镜上世纪８０年代初期扫描隧道显微镜研制成功。该显微镜基于一种微妙的量子力学效应，即能量低于势垒顶的电子的隧道效应，可精确得出了关于单个原子在表面上位置的息，用它来可检测出数量级为正常原子间距１％的位移量。扫描隧道显微镜操控原子排列成“IBM”字样实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念科学驱动——科学技术的发展超导材料的新进展1986年，科学家发现了最高临界温度为39K的超导化合物，接着又获得临界温度高达125K的化合物超导体，比1911年最先发现的超导体汞的临界温度高出120K之多。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念科学驱动——科学技术的发展固体物理、无机化学有机化学、物理化学冶金学、金属学陶瓷学、高分子学物质结构和物性材料的制备、结构与性能材料科学金属材料、高分子材料与陶瓷材料之间的共性规律实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念应用上相互取代性科学驱动——科学技术的发展形成材料科学与工程的必要性制备方法分析测试手段结构的相似性各种不同材料的共性特点研究方法如：尺度上实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念科学驱动——科学技术的发展马氏体相变本是金属学提出，广泛用于钢热处理的理论基础，但在氧化锆陶瓷中也发现了马氏体相变，并用来作为陶瓷增韧的一种有效手段。溶胶－凝胶法是利用金属有机盐的分解而得到纳米氧化物的方法，但也成为改进陶瓷性能的有效途径。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念各类材料研究均涉及从微观、介观到宏观等不同尺度，它们的宏观性能均与材料的微观、介观的组织、结构密切相关。如：金属轧制过程的分析；实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念如：复合材料的断裂行为分析；实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念科学驱动——科学技术的发展各类材料的研究测试设备和生产手段也有颇多相似之处，例如，电子显微镜、表面测试及物性与力学性能测试设备等。许多不同类型的材料可以相互替代和补充，能更加发挥各种材料的优越性，达到物尽其用的目的。实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念从社会经济需求的牵引、科学技术发展的推动以及不同材料的诸多共性来看，有必要形成一门材料科学。材料科学往往被理解为研究材料的组织、结构和性质的关系，探索自然规律，这属于基础研究；但实际上，研究和发展材料的目的在于应用。材料又是一门应用科学，研究材料必须通过合理工艺流程才能制备出具有实际价值的材料来，即材料工程问题。小结实验课教学的主要目标是使我们了解医学微生物学主要的研究方法和手段，掌握基本技能和基本原理，树立牢固的无菌观念材料科学与工程的定义材料科学与工程就是指出研究有关材料的组成、结构、制备工艺流程与材料性能和用途关系的知识和它的应用。实验课教学的主要目