陶瓷科学与工艺--绪论.ppt

陶瓷科学与工艺
刘杏芹
中国科技大学材料科学与工程系

第一章:绪论
◎材料( 新材料)概念与分类
*当前新材料研究热点领域
*材料制备技术的概念与意义
◎陶瓷定义、发展史及性能
◎《陶瓷科学与工艺学》课程
一、材料(新材料)的概念
材料是物质,但并非所有的物质都可称为材料,后者一定要具有可以应用的形态和功用
♣何谓新材料?
▲新发现或新研制的从前未知的全新材料(组成上,结构上,形态上,功
能上)自然界未发现、靠人工合成的材料皆属此类,如高温超导氧化物
材料,化合物半导体材料, 光纤材料…
▲对已有材料的研究改性,提高了性能,改善了质量
▲发现了已有材料的新性能或新用途
先进材料共同特点
知识密集、技术密集是多学科和技术的结晶
性能优异,为高技术起核心关键作用
经济附加值高、是新经济的生长点
更新换代快,必须不断研究改进和追求持续发展
二、新材料的地位及分类
●新材料与现代社会文明
一部人类文明的发展史,在某种意义上,可以说是人类占有、认识、制造、应用和革新材料的历史
······
★
★社会文明史是以所用的材料为特征来命名:
——石器时代和陶器时代:原始社会
——青铜时代: 奴隶制社会
——铁器时代:封建社会
——钢铁塑料时代:近代社会
——新材料、高技术时代:现代社会
★
从化学组成上分类: (关联材料的基础研究)
钢铁材料,有色金属,钛合金,储氢合金Ni5La,记忆合金Ti-Ni,强磁合金SmCo5,
超导合金Nb3Sn,海绵金属(Al、Mg、Ni…)
氧化铝,氧化锆
单晶硅,***化镓
硫化锌,碳化硅
氮化硅,氮化硼
碳纤维,金刚石
纳米碳管
钙钛矿ABO3型
尖晶石AB2O4型
塑料,人造橡胶合成纤维,聚乙烯,聚***乙稀,ABS,环氧树脂,感光树脂,聚酰亚砜,尼龙,聚四***乙烯,合成橡胶(***丁橡胶,***橡胶)涤纶,锦纶,及中空纤维…
上述三种材料之间或同类材料之间的相互复合, 如包层材料,细粒混合材料,粒子分散增强材料,纤维增强材料等,纤维增强金属(玻璃钢, 硼纤维/铝),纤维增强橡胶, 纤维增强塑料, 氧化锆增韧氧化铝, 超硬合金WC-Co, 超导电缆(超导/导电),保护涂层
信息材料, 生物材料, 能源材料, 建筑材料,家装材料,
从材料形态上分:(关联材料制备技术开发研究)
单晶材料,多晶材料,非晶(玻璃)材料,粉体,薄膜, 纤维
从材料物性上分: (关联材料的物理化学学科研究)
高强材料, 超硬材料, 高温材料, 导电材料,绝缘材料, 激光材料, 磁性材料, 铁电材料,电光材料,声光材料,压电材料, 热电材料
结构材料, 耐火材料, 耐酸材料, 研磨材料,
光学材料, 感光材料,电工材料
从应用性能上分:(关联材料的应用研究)
从应用领域上分:(关联材料的技术集成和应用)
不同的分类形式
●新材料的历史性发展与“材料科学与工程”学科
年代
事件
1940
Shottky等发明了Ge 半导体三极管,人类进入了半导体时代
1954
发现了Si 材料, 取之不尽、用之不竭的IC基础材料
1960
红宝石的问世,出现了激光技术
1957-1960
美国第一批(5所)高校组建了“材料科学与工程”系
★多学科人才联合攻关的“国家实验室”:
Argonne Lab(芝加哥),Lorenz Lab(加州),
Bell Telephone Lab. Oak- Ridge Lab,
★对综合性学科知识人才的需求- 新学科的诞生:
“材料科学与工程”学科: 综合性、交叉性、边缘性、应用性
定义:关于材料的合成、制备、组成、结构(包括缺欠)、性能和应用及其相互关系的学科, 其基本宗旨是研发、利用新材料
★ 1957-1960年美国第一批(5所)高校组建了“材料科学与工程”系
▲一个典型的例子是美国硅谷(Silicon Valley)高技术开发区,Stanford University 和 UC Berkeley 与其密切结合,Stanford IC Center at CMR(Center for Materials Research)由19 个企业共同赞助,主要进行IC新材料和器件技术开发。在高科技的推动下,美国实现了经济的又一轮快速增长
●新材料与高新技术产业
“材料科学与工程”学科的出现大大促进了新材料的发展
世界先进国家的高技术计划无不涉及新材料的研究开发与应用
国家/地区
高科技发展计划
美国
1983年3月美国提出战略防御计划SDI(Strategic Defense Initiative)又称“星球大战”计划, 带动了“航空、航天”“火箭、卫星”新材料的发展
欧共体
1985年4月欧共体创