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化学——人类进步地关键
化学与材料
1、陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料进行加工制造而成的材料,是我国古代劳动人民的重大发明之一。大约8000年以前,住在我国黄河流域的先民们已经使用陶瓷,继而在宋、元时代发展到了很高水平。当时,瓷器作为中华文明的象征,大量运往欧洲各地,欧洲人一向规中国陶瓷为无价之宝,所以,欧洲人把瓷器叫做“China”。久而久之,“China”成了中国的英文名称。传统陶瓷、先进陶瓷。
2、金属材料在浩瀚的材料世界里,金属王国地盘最大,历史最久。人类已发现的116种元素中,金属占了93种,真可谓“五分天下占其四”。数千年来,金属材料的发现和应用,开创了人类物质文明的新纪元,加速了人类社会的发展。(1)记忆金属它是指某种材料在一定温度下受到外力作用时会发生变形,一旦外力消失后,它仍能保持变形后的形状,而当温度上升到某一数值时,这种材料又会自动恢复到变形前的形状,它似乎能“记忆”自己原有的形状。
(2)钛——21世纪的金属
在地壳中钛的含量居元素的第9位,是铜的80倍,银的6万倍,虽然钛有如此丰富的含量,应用却很晚。过去很长一段时间内,人们一直认为钛是一种稀有金属,其原因与铝相似,由于钛的熔点很高(1725℃),必须在高温下才能冶炼,而高温下钛的化学性质又很活泼,因此钛比铝更难冶炼。从1791年钛被发现,直到1947年经过漫长的一个半世纪才实现了工业化生产,且开始的产量很少,到19世纪80年代才有较大的发展。
现在世界上钛的产量还很少,因此不如铁、铝等金属那么有名。但已经在航空、航天、航海、医疗等领域初露头角。科学家预言:21世纪金属钛将是冶金工业的最重要产品。
一架波音747客机用钛达3600kg,一架 F-15战斗机的用钛大约为7000kg,一架 B-l轰炸机的用钛量更是高达70000kg,而超音速飞机上钛合金几乎占总机体重量的95%。对飞机来说,使用钛合金使飞机重量减少,就可节省燃料,加快速度和延长航程。对远程导弹来说,减少重量就意味着射程的增加,例如:导弹每减轻1kg,。
(3)贮氢合金为了解决氢的贮存问题,科学家们进行了艰苦的探索,终于在1968年发现了镁-镍合金具有贮氢机能:既能大量吸收氢气,又能把氢气“吐”出来。人们把它叫做贮氢合金,后来又陆续研制出了钛一铁、镍一钛等贮氢合金。
(4)超导材料
我们知道金属通常总是有电阻的,当电流通过金属时,金属会发热,像电炉就是利用电阻丝发热制成的。电阻的存在使电流通过时受到一些损耗,这种情况在许多场合是人们所不希望的。如何使导体的电阻降低甚至消失是人们长期以来梦寐以求的愿望。
1911年荷兰一个名叫昂尼斯的物理学家在研究水银的导电性能时,发现水银温度降到-269℃时,电阻突然完全消失,这时撤去电源,电流在和外界隔绝的闭合电路中,仍能长久流动而不衰减。这个奇怪的现象轰动了物理学界,后来科学家把这种现象叫超导现象,把电阻等于零的材料叫超导材料。目前已发现了8000多种超导材料,使这门新兴技术得到了飞速发展,但由于出现超导现象时的温度大都极低(接近-273℃),因此,没有太大的实用经济价值。为了寻找在较高温度下的超导材料,世界上无数科学家为之努力奋斗,直到20世纪90年代才取得了重大突破,发现了接近于100 K(-1