新材料与新能源演示文稿.ppt

第十四讲新材料与新能源技术
教师科学素养教研室
材料是技术进步的关键要素之一
材料是宇宙间可用于制造有用物品的物质
材料是人类生存和发展的物质基础,也是人类社会现代文明的重要支柱,材料的变化直接影响社会的变革
信息技术、生物技术和新材料技术成为新技术革命的重要标志
材料是整个新技术群落的物质承担者
一、不断发展的新材料技术
(一)新材料及其特点
新材料指新近发展或已在发展中具有比传统材料更为优异性能的一类材料
特点:知识与技术密集度高;与新工艺和新技术关系密切;更新换代快;品种式样变化多
多学科相互交叉和渗透的结果,合成、制造与许多极端条件技术相关;表现出综合性和复杂性;表征和评价技术须采用多种基于最新科学技术成就的精密仪器和装置来进行。
(二)新材料的类型
新材料
新型金属材料
合金、稀有金属
高分子合成材料
合成橡胶、塑料
化学纤维
新型无机非金属材料
工业陶瓷、光导纤维
半导体材料
复合材料
纳米材料
光电子材料

非晶态金属:又称为“金属玻璃”,由沸腾的钢液经每秒100万度的速度冷却而成,其内在结构发生了质变,原子从有序排列变成了无序排列,具有极优异的物理磁性能、化学耐腐蚀性能和力学耐磨性能,传统的车钳铣刨和强酸溶液对它们无可奈何,可以在通信、交通、电子、家电、防盗等很多领域大显身手。
外表轻薄如纸、优雅华丽、用手可轻易撕断的带形金属玻璃
“终结者”的材料变现实

合金材料:新型合金材料包括许多种类,它们性能各异,用途各不相同,铝合金、镁合金、钛合金、铁镍铬及高温合金、稀贵金属合金等等
形状记忆合金:能够使温度值变化时人为造成的形状变化,在温度恢复到特定值时,形状也自动丝毫不差地恢复到原来的状态,坚韧性极强,可反复变形和复原500万次而不产生疲劳断裂,其广泛应用于卫星、飞船和空间站的大型天线、飞机部件接头以及骨科整形等方面。
其他新型金属功能材料如贮氢合金等
歼-11机体制造中使用大量钛合金材料
镍钛记忆合金“花瓣”在
相应的温度下慢慢绽放
形状记忆合金在太空自然恢复原状

超导金属材料:在特定条件下,电阻完全消失,产生超导电性的材料。具有零电阻、完全抗磁性和载流能力强三个基本特征。
超导技术的应用:制造磁性极强的超导磁铁,用于磁约束核聚变反应、大容量储能设备、高能加速器、超导发电机、电力工业输电和交通运输工具等。如美国实现超导输电,每年可以节省100亿美元的电力;制造超高速计算机和高灵敏度的探测设备、通信设备、航天系统等。如1989年日本研制出世界第一台超导电子计算机,其全部采用约瑟夫森超导器件,运算速度达每秒 10亿次,功耗 ,仅为常规电子计算机功耗的千分之一
超导磁悬浮列车原理

高分子是由碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物。常用高分子材料的分子量在几百至几百万之间,有的可高达上千万。
高分子材料主要包括塑料、纤维、橡胶、薄膜、胶粘剂和涂料等,其中合成塑料、合成纤维、合成橡胶被称为现代高分子三大合成材料。
高分子材料特点:重量轻、高弹性、强度低、韧性好、粘弹性、耐摩性、绝缘性好,低导热性、耐热性、耐蚀性好、易老化

合成塑料:聚乙烯、聚苯乙烯、聚***乙烯、聚丙烯四大品种是日常生活中最常见的塑料材料,全球总产量在1亿吨左右。
透光性好的有机玻璃(亚克力,Acrylic)
“塑料王”的耐腐蚀塑料聚四***乙烯
作为工程塑料的聚碳酸脂、聚甲醛、聚酰亚***和常用做泡沫塑料的聚***脂等

合成纤维:涤纶、锦纶、晴纶、维纶、丙纶、***纶等“六大纶”
可做宇航服、耐超热超冷的芳纶1313;可做飞机机翼、高强缆索的芳纶1414;可耐400℃高温和负273℃超低温的聚酰亚***纤维;
可做人造血管、软骨等人体器件的***纶纤维;
可做新式伪装服的多色纤维;
可做合成纸、合成革、高效除尘器的高缩纤维、复合纤维、有色纤维、网络丝、完全变形纱、吸湿纤维和离子交换纤维等。
芳纶1313
莫代尔
涤纶
晴纶
高分子人造血管
合成革
复合纤维棉内胆