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材料化学第六章1现在学习的是第1页，共31页绪论绪论新型功能材料新型功能材料：具有电、磁、光、声、热、力学、生物、化学等特殊性质的材料。领域领域：信息、能源、生物、环保、空间等高技术领域以及农业、化工建材等领域。主要内容主要内容：形状记忆合金，液晶材料，超导材料2现在学习的是第2页，共31页一、形状记忆合金一、形状记忆合金(Shape Memory Alloy)1 1、形状记忆合金、形状记忆合金 合金的形状被改变后，一旦加热到一定的跃变温度温度时，又可魔术般地恢复原状。“记忆”的原因：外界温度的提高3现在学习的是第3页，共31页2 2、发展、发展1932年，瑞典人在金镉合金金镉合金中首次观察到“记忆”效应；1951年，美国也发现金镉合金金镉合金通过简单加热恢复原形。1963年，美国研制钛镍钛镍（1：1）合金进一步证实记忆效应。1971年，发现铁基铁基记忆合金。3 3、类型、类型 金镉系、镍钛系、铜系和铁系合金4现在学习的是第4页，共31页4 4、应用、应用工程工程：最早用于制作管接头和紧固件。航天航天：镍钛系合金制造人造卫星天线（卷入卫星体内，当 卫星进入轨道后，借助于太阳热能或其他热源能在太 空展开）医学医学：血栓过滤器，脊柱矫形棒、牙齿矫形唇弓丝、人工关 节、人造心脏等。汽车外壳汽车外壳：用形状记忆合金制作的汽车被撞瘪一块时，浇上 一桶热水就可以恢复原有的形状。安全报警装置安全报警装置 等5现在学习的是第5页，共31页工程方面：最早用于制作管接头和紧固件6现在学习的是第6页，共31页航天：卫星天线（卷入卫星体内，进入轨道后，借 助于太阳热能或其他热源在太空展开）7现在学习的是第7页，共31页8现在学习的是第8页，共31页9现在学习的是第9页，共31页10现在学习的是第10页，共31页5 5 机理机理 弹性马氏体相变弹性马氏体相变形状记忆效应：利用合金的马氏体相变与其逆转变的特性 在高温下将处理成一定形状的合金急冷下来，再在低温下经塑性变形成另一种形状，然后加热到一定温度，此时合金产生马氏体相变，并逐渐恢复到低温变形前的原始状态。通常形状记忆合金的这种马氏体相变为可逆的热弹性马氏体相变，即随温度下降马氏体长大，温度升高马氏体缩小，马氏体的长大、缩小随温度而弹性变化。11现在学习的是第11页，共31页12现在学习的是第12页，共31页6 6、记忆效应类型、记忆效应类型：一次记忆:加热回复原形后，再改变温度，物体不再 改变形状。可逆记忆:不但能记忆高温形状，而且也能记忆低温 的形状。全方位记忆:除可逆记忆外，当温度比较低时，物体 的形状向与高温形状相反的方向变化。加热比冷却时回复力大很多。13现在学习的是第13页，共31页14现在学习的是第14页，共31页新型功能材料形状记忆合金形状记忆合金 类型金镉系、镍钛系；机理弹性马氏体相变；液晶液晶 结构固、液之间，有序 （液液态流动特性+晶晶体的光学特性）超导材料超导材料15现在学习的是第15页，共31页二、液晶材料二、液晶材料1 1 液晶液晶：处于固态和液态之间具有一定有序性的 有机物质。（液液态流动特性+晶晶体的光学特性）2 2 转变过程转变过程：有机晶体-（T1)混浊液体混浊液体-(T2)透明液体 液晶（各向异性）16现在学习的是第16页，共31页17现在学习的是第17页，共31页3 3 分类分类18现在学习的是第18页，共31页19现在学习的是第19页，共31页20现在学习的是第20页，共31页 4 4 发展发展1888年，奥地利植物学家，观察安息香酸胆固醇的融解行为，发现加热至145度时呈白浊状液体,至179度才形成均 相性液体1890年,德国物理学家,偏光显微镜发现，白浊液体具有异方性 结晶所特有的双折射率，故命名为液晶.50年代，迅速发展。70年代：我国开始研究。90年代：中科院长春物理所、电子部南京五十五所、清华大学21现在学习的是第21页，共31页3 液晶的性质与应用液晶的性质与应用 显示器：电光效应、热效应、光化学效应。洗涤剂：乳化效应 22现在学习的是第22页，共31页23现在学习的是第23页，共31页24现在学习的是第24页，共31页三、超导材料三、超导材料25现在学习的是第25页，共31页2 2 研究进展研究进展1911年，荷兰低温物理学（家昂尼斯）发现：水银4.2k电阻消失超导；超导；进一步研究：除水银，26种金属具有超导，但10k以下；继续研究：合金，需液氦（-269）制冷低温超导；应用加速器，聚变装置，核磁共振等 问题 温度Tc低，成本高1986年前，Tc=23.2k（仍是1973年结果）；1986年,瑞士，美国，日本宣布：Ba-La-Cu-O体系Tc=30k；1987.2，中国科学院宣布：Y-Ba-Cu-O体系Tc=93k 液氮（-195）制冷高温超导高温超导26现在学习的是第26页，共31页27现在学习的是第27页，共31页3 3、应用前景、应用前景 1）超导电机：超导线圈铜线圈，能耗减小80%（美国军事）2）超导输电：无损耗输送成本降低15%（美国海岸电力网）3）能源开发：可控热核聚变发电 4）磁力悬浮列车：内燃机车速200公里/小时；1979年，日本研制液氮冷却的超导列车517 200公里/小时。原理：超导磁体装在列车上，地面轨道上铺设铝环。发生相对运动时 铝环产生感应电流，强大的磁排斥把列车托起10cm 列车悬浮高速前进 5）医学：核磁共振成像仪的关键部件（强磁场的穿透能力）28现在学习的是第28页，共31页29现在学习的是第29页，共31页30现在学习的是第30页，共31页31现在学习的是第31页，共31页
