物理化学系幻灯片.ppt
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1、物理化学系物理化学系第1页,共102页,编辑于2022年,星期一内容内容n n关于材料化学关于材料化学n n国际国内材料化学领域的现状及发展趋势国际国内材料化学领域的现状及发展趋势n n材料化学领域杰出人才材料化学领域杰出人才n n材料化学专业的变迁材料化学专业的变迁n n本专业在国内和省内设置情况本专业在国内和省内设置情况n n材料化学专业教学条件材料化学专业教学条件n n材料化学专业教学计划材料化学专业教学计划良好学习、生活习惯与性格养成良好学习、生活习惯与性格养成第二部分 大学生活与自我成长第一部分第一部分 了解专业了解专业第2页,共102页,编辑于2022年,星期一金属材料金属材料n
2、n包括纯金属和合金包括纯金属和合金n n金属材料使用的历史金属材料使用的历史n n几种新型合金几种新型合金钛合金储氢合金“形状记忆”合金青铜器时代:青铜铁器时代:生铁和钢近现代:铝第一部分第一部分 了解专业了解专业第3页,共102页,编辑于2022年,星期一青铜(主要为青铜(主要为CuCu、SnSn合金)合金)青铜器(战国)错金犀牛尊青铜器(战国)错金犀牛尊青铜器(战国)司母戊方鼎青铜器(战国)司母戊方鼎第一部分第一部分 了解专业了解专业第4页,共102页,编辑于2022年,星期一钛合金钛合金n n钛合金优点:高强度 高韧性 耐腐蚀 质地轻第一部分第一部分 了解专业了解专业第5页,共102页,
3、编辑于2022年,星期一储氢合金储氢合金n n主要由钛系储氢合主要由钛系储氢合金、锆系储氢合金、金、锆系储氢合金、铁系储氢合金以及铁系储氢合金以及稀土系储氢合金稀土系储氢合金n n 重要应用 利用储氢合金制造镍氢电池第一部分第一部分 了解专业了解专业第6页,共102页,编辑于2022年,星期一“形状记忆形状记忆”合金合金n n镍-钛合金(又称NT合金)具有记忆功能。n n能引起记忆合金形状改变的条件是温度。全程Ti-Ni记忆合金花 第一部分第一部分 了解专业了解专业第7页,共102页,编辑于2022年,星期一“形状记忆形状记忆”合金视频资料合金视频资料第一部分第一部分 了解专业了解专业第8页,
4、共102页,编辑于2022年,星期一n n航空航天材料航空航天材料,要求苛刻,保证其性能优越要求苛刻,保证其性能优越 (1 1)抗高温,抗高压)抗高温,抗高压 发动机推进剂药柱燃烧时,产生发动机推进剂药柱燃烧时,产生30003000以上的高温,以上的高温,6Mpa6Mpa的的高压,瞬时产生高压,瞬时产生25002500的温差热冲击,其容器材料必须承受。的温差热冲击,其容器材料必须承受。(2 2)耐超低温)耐超低温 用液体燃料液氮,液氧和液氟作推进剂的火箭,其液体贮存用液体燃料液氮,液氧和液氟作推进剂的火箭,其液体贮存罐用材料应能承受数百度的超低温。罐用材料应能承受数百度的超低温。(3 3)抗腐
5、蚀,抗烧蚀。)抗腐蚀,抗烧蚀。(4 4)能承受大载荷,如潜地导弹,能承受巨大的水下载)能承受大载荷,如潜地导弹,能承受巨大的水下载荷。荷。(5 5)隐身性好,避免敌方雷达搜索。)隐身性好,避免敌方雷达搜索。第一部分第一部分 了解专业了解专业第9页,共102页,编辑于2022年,星期一无机非金属材料无机非金属材料n n古代的陶瓷n n新型陶瓷材料n n其他无机非金属材料第一部分第一部分 了解专业了解专业第10页,共102页,编辑于2022年,星期一古代的陶瓷古代的陶瓷 陶器陶器新石器时代马家窑文化 螺旋纹彩陶双耳瓮 新石器时代半坡文化 陶俑壶 新石器时代 彩陶人面纹钵 第一部分第一部分 了解专业
6、了解专业第11页,共102页,编辑于2022年,星期一古代的陶瓷古代的陶瓷 瓷器瓷器清光绪 青花云纹瓶 唐 骆驼载乐俑 北宋 白釉刻花梅瓶 第一部分第一部分 了解专业了解专业第12页,共102页,编辑于2022年,星期一某些新型陶瓷能承受高温、强度高某些新型陶瓷能承受高温、强度高 氮化硅(Si3N4)陶瓷在1200左右的高温下,仍具有很高的强度,可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。第一部分第一部分 了解专业了解专业第13页,共102页,编辑于2022年,星期一某些新型陶瓷具有生物特性某些新型陶瓷具有生物特性 据新华社墨西哥城据新华社墨西哥城20042004年年1 1月月2020日电日电墨
7、西哥科学院日前发表的一份材料说,墨西哥科学院日前发表的一份材料说,该国科研人员经过该国科研人员经过1010年的努力,成功开年的努力,成功开发出一种可供移植的新型陶瓷骨。发出一种可供移植的新型陶瓷骨。研究者强调说,这种陶瓷骨具有组研究者强调说,这种陶瓷骨具有组织相容性和生物稳定性好等特点。它不织相容性和生物稳定性好等特点。它不会导致排异反应,有利于诱导骨质的生会导致排异反应,有利于诱导骨质的生长。这种人工骨富含钙、锌,有利于手长。这种人工骨富含钙、锌,有利于手术后伤口皮肤更快愈合术后伤口皮肤更快愈合第一部分第一部分 了解专业了解专业第14页,共102页,编辑于2022年,星期一某些新型陶瓷具有压
8、电效应:某些新型陶瓷具有压电效应:n n如安放在打火机中的压电陶瓷,一经敲打即刻产如安放在打火机中的压电陶瓷,一经敲打即刻产生一个电火花,将机械能转变成电能。生一个电火花,将机械能转变成电能。n n医用医用B B超发生器的心脏也是一块压电陶瓷,它实现的超发生器的心脏也是一块压电陶瓷,它实现的超发生器的心脏也是一块压电陶瓷,它实现的超发生器的心脏也是一块压电陶瓷,它实现的却是一个逆向转换:将电脉冲转变成机械振动,产生却是一个逆向转换:将电脉冲转变成机械振动,产生却是一个逆向转换:将电脉冲转变成机械振动,产生却是一个逆向转换:将电脉冲转变成机械振动,产生超声波。超声波。超声波。超声波。第一部分第一
9、部分 了解专业了解专业第15页,共102页,编辑于2022年,星期一其他无机非金属材料其他无机非金属材料 玻璃玻璃n n钢化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸,然后加热到接近的软化点,再进行快速均匀的冷却而得到。n n玻璃包括普通玻璃、有色玻璃、钢化玻璃、特殊玻璃。制造普通的原料是纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)、石英(SiO2)以及一些辅料。第一部分第一部分 了解专业了解专业第16页,共102页,编辑于2022年,星期一新型无机非金属材料新型无机非金属材料光导纤维光导纤维第一部分第一部分 了解专业了解专业第17页,共102页,编辑于2022年,星期一三合成材料(有机合成材料)三合
10、成材料(有机合成材料)n n塑料 n n合成橡胶 n n合成纤维 优点:强度大、密度小;缺点:不耐高温 第一部分第一部分 了解专业了解专业第18页,共102页,编辑于2022年,星期一1、塑料、塑料 n n(1)常见的塑料:聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、有机玻璃(PMMA)和电木塑料 n n(2)实验:点燃聚乙烯及聚氯乙烯,观察现象第一部分第一部分 了解专业了解专业第19页,共102页,编辑于2022年,星期一实验:点燃聚乙烯及聚氯乙烯实验:点燃聚乙烯及聚氯乙烯实验样品 实 验 现 象 解释与结论 聚乙烯 聚氯乙烯 组组成成元元素素为为C、H,生生成成物物为为CO2、H
11、2O,故故聚聚乙乙烯烯无无毒毒,可可用用于于包包装食品。装食品。组组成成元元素素为为C、H、Cl,生生成成物物除除了了CO2、H2O外外,还还有有HCl或或其其他他含含氯氯物物质质。故故聚聚氯氯乙乙烯烯有有毒毒,不不宜宜用用于于包包装食品。装食品。边边燃燃烧烧边边熔熔化化,无无刺刺激激性性气气味味,无黑烟无黑烟 不不易易点点燃燃,燃燃烧烧时时有有刺刺激激性性气气味味,并并有大量黑烟有大量黑烟 第一部分第一部分 了解专业了解专业第20页,共102页,编辑于2022年,星期一(3)塑料的应用带来的负面影)塑料的应用带来的负面影响响“白色污染白色污染”(4)解决“白色污染”问题 A尽可能的减少使用塑
12、料制品;B回收废旧塑料;C研制和推广可降解塑料第一部分第一部分 了解专业了解专业第21页,共102页,编辑于2022年,星期一 一般指产量大、用途广、一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如成型性好、价廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。等。通用塑料通用塑料第一部分第一部分 了解专业了解专业第22页,共102页,编辑于2022年,星期一 有的塑料,如聚氯乙烯,有毒,有的塑料,如聚氯乙烯,有毒,不能用来制作食具或食品袋。不能用来制作食具或食品袋。有的塑料如聚乙烯和聚丙烯,有的塑料如聚乙烯和聚丙烯,无毒,可用来制作食品袋和其无毒,可用来制作食品袋和其它食具它食具第
13、一部分第一部分 了解专业了解专业第23页,共102页,编辑于2022年,星期一有毒塑料的鉴别法第一部分第一部分 了解专业了解专业第24页,共102页,编辑于2022年,星期一工程塑料工程塑料:一般指能承受一一般指能承受一定的外力作用,并有良好的机械定的外力作用,并有良好的机械性能和尺寸稳定性,在高、低温性能和尺寸稳定性,在高、低温下仍能保持其优良性能,可以作下仍能保持其优良性能,可以作为工程结构件的塑料。如为工程结构件的塑料。如ABS、尼龙、聚砜等。尼龙、聚砜等。第一部分第一部分 了解专业了解专业第25页,共102页,编辑于2022年,星期一 工程塑料与金属材料相比工程塑料与金属材料相比,有许
14、,有许多优点:容易加工;生产效率高;节多优点:容易加工;生产效率高;节约能源;绝缘性能好;质量轻,比重约能源;绝缘性能好;质量轻,比重约约1.01.4,比铝轻一半,比钢轻,比铝轻一半,比钢轻3/4;比强度高;具有突出耐磨、耐腐蚀;比强度高;具有突出耐磨、耐腐蚀性等,是良好的工程机械更新换代产性等,是良好的工程机械更新换代产品。品。工程塑料的优点工程塑料的优点第一部分第一部分 了解专业了解专业第26页,共102页,编辑于2022年,星期一 聚四氟乙烯塑料n n聚四氟乙烯聚四氟乙烯(PTFE)塑料是一种性塑料是一种性能优异的工程塑料,它具有自润滑性能优异的工程塑料,它具有自润滑性能好,磨擦系数低,
15、耐高低温,耐腐能好,磨擦系数低,耐高低温,耐腐蚀以及良好的绝缘性能和不粘性,蚀以及良好的绝缘性能和不粘性,且且长期使用温度范围在长期使用温度范围在200200260260,有有“塑料王塑料王”之称之称 。被广泛应用于被广泛应用于机械,电子,石油,化工,食品、机械,电子,石油,化工,食品、轻工等行业。轻工等行业。第一部分第一部分 了解专业了解专业第27页,共102页,编辑于2022年,星期一2、合成橡胶、合成橡胶 n n(1)向橡胶中添加炭黑,为了增加其耐磨性;n n(2)向橡胶中添加硫元素,为了增加其强度,但会减弱其弹性。n n(3)合成橡胶与天然橡胶相比,优点为良好的弹性、绝缘性及耐高温性。
16、第一部分第一部分 了解专业了解专业第28页,共102页,编辑于2022年,星期一3合成纤维合成纤维 n n(1)合成原料:主要为石油、煤、石灰石、水、空气等;n n(2)几种纤维的性质比较:第一部分第一部分 了解专业了解专业第29页,共102页,编辑于2022年,星期一几种纤维的性质比较实验几种纤维的性质比较实验 性质性质 纤维纤维种类种类 灼烧情况灼烧情况 受酸影响受酸影响受碱液影响受碱液影响结论与解释结论与解释棉花棉花(天然植物纤(天然植物纤维)维)迅速燃烧,产迅速燃烧,产生黄色火焰,生黄色火焰,有烧纸的气味,有烧纸的气味,固体剩余物松固体剩余物松脆脆 变脆变脆 稍微膨胀,稍微膨胀,变脆变
17、脆 植物纤维主要植物纤维主要是由纤维素组是由纤维素组成,在酸性或成,在酸性或者碱性溶液中者碱性溶液中容易水解为葡容易水解为葡萄糖萄糖 羊毛线羊毛线(天然动物纤(天然动物纤维)维)燃烧,并产生燃烧,并产生烧焦羽毛的气烧焦羽毛的气味,固体剩余味,固体剩余物松脆物松脆 几乎无变几乎无变化化 变脆变脆 动物纤维中含动物纤维中含有蛋白质,在有蛋白质,在碱性溶液中容碱性溶液中容易被分解。易被分解。尼龙线尼龙线(合成纤维)(合成纤维)燃烧时先卷曲、燃烧时先卷曲、融化,后燃烧,融化,后燃烧,冷却后固体剩冷却后固体剩余物变硬余物变硬 几乎无变几乎无变化化 几乎无变几乎无变化化 合成纤维耐酸合成纤维耐酸碱溶液的腐
18、蚀碱溶液的腐蚀 第一部分第一部分 了解专业了解专业第30页,共102页,编辑于2022年,星期一(3)合成纤维的优点与缺点)合成纤维的优点与缺点n nA优点:强度高、耐磨、弹性好、耐化学腐蚀性;n nB缺点:吸水性和透水性差 第一部分第一部分 了解专业了解专业第31页,共102页,编辑于2022年,星期一四复合材料四复合材料 n n1定义:是将两种或者两种以上的材料复合成一体定义:是将两种或者两种以上的材料复合成一体定义:是将两种或者两种以上的材料复合成一体定义:是将两种或者两种以上的材料复合成一体而形成的材料,具有更优异的综合性能。而形成的材料,具有更优异的综合性能。而形成的材料,具有更优异
19、的综合性能。而形成的材料,具有更优异的综合性能。n n2主要几种复合材料主要几种复合材料(1)钢筋混凝土:钢筋(金属材料)和混凝土(无机)钢筋混凝土:钢筋(金属材料)和混凝土(无机)钢筋混凝土:钢筋(金属材料)和混凝土(无机)钢筋混凝土:钢筋(金属材料)和混凝土(无机非金属材料)的复合材料;非金属材料)的复合材料;非金属材料)的复合材料;非金属材料)的复合材料;(2)机动车轮胎:合金钢(金属材料)和合成橡)机动车轮胎:合金钢(金属材料)和合成橡胶(合成材料)的复合材料;胶(合成材料)的复合材料;(3 3)玻璃钢:塑料(合成纤维)和玻璃纤维(无)玻璃钢:塑料(合成纤维)和玻璃纤维(无机非金属材料
20、)的复合材料;机非金属材料)的复合材料;(4 4)碳纤维)碳纤维)碳纤维)碳纤维第一部分第一部分 了解专业了解专业第32页,共102页,编辑于2022年,星期一n n 以上图片说明一个事实,即在人类以上图片说明一个事实,即在人类社会发展的过程中,大自然馈赠与人类社会发展的过程中,大自然馈赠与人类的材料的材料(如泥土、木材、石头等如泥土、木材、石头等),已远,已远远不能满足人类社会发展的需求。为了远不能满足人类社会发展的需求。为了人类自身发展的需要,用自己的聪明才人类自身发展的需要,用自己的聪明才智和勤劳的双手,不断地研制、创造着智和勤劳的双手,不断地研制、创造着各种各样的新材料。各种各样的新材
21、料。第一部分第一部分 了解专业了解专业第33页,共102页,编辑于2022年,星期一n n 本专业既是本专业既是材料科学材料科学的一个重要分支,又是应用化学的一部分,是的一部分,是化学原理在材料科学研究领域中化学原理在材料科学研究领域中的应用和发展的应用和发展。n n材料化学是一门新兴的交叉学科,是,是工程、信息、新能源等高科技产业和技术发展的重要基础,目前已成为化学学科最为活跃的研究领域,也是能够取得突破性成果的热点领域。关于材料化学关于材料化学第一部分第一部分 了解专业了解专业第34页,共102页,编辑于2022年,星期一 关于材料化学关于材料化学第一部分第一部分 了解专业了解专业材料化学
22、是化学与材料科学交叉融合而产生的新兴学材料化学是化学与材料科学交叉融合而产生的新兴学科,是运用化学的基本理论和方法研究材料的科,是运用化学的基本理论和方法研究材料的制备、制备、组成、结构、性质及应用组成、结构、性质及应用的学科。的学科。介绍材料科学、现代化学的基本理论、基本知识和基本技介绍材料科学、现代化学的基本理论、基本知识和基本技能,接受科学思维与科学实验的基本训练,具有运用化学能,接受科学思维与科学实验的基本训练,具有运用化学和材料化学的基础理论、基本知识和实验技能,进行功能和材料化学的基础理论、基本知识和实验技能,进行功能材料研究和技术开发的基本能力。材料研究和技术开发的基本能力。第3
23、5页,共102页,编辑于2022年,星期一n n学生的业务要求学生的业务要求:n n掌握材料的化学结构、组成与性能的关系;掌握材料的化学结构、组成与性能的关系;n n掌握各种常用材料的化学制备方法;掌握各种常用材料的化学制备方法;n n掌握用化学方法制备、改性上述材料及其化学反应机理。掌握用化学方法制备、改性上述材料及其化学反应机理。n n熟悉一般材料制造工艺过程及其用途和使用方法;熟悉一般材料制造工艺过程及其用途和使用方法;n n掌握用化学方法分析、认识各类材料,如无机和金属材料、有机掌握用化学方法分析、认识各类材料,如无机和金属材料、有机与高分子材料以及复合材料等;与高分子材料以及复合材料
24、等;n n熟悉各种材料的化学及物理性质和材料的应用性能;熟悉各种材料的化学及物理性质和材料的应用性能;了解材料科学与材料化学任务及其发展趋势了解材料科学与材料化学任务及其发展趋势了解材料科学与材料化学任务及其发展趋势了解材料科学与材料化学任务及其发展趋势.关于材料化学关于材料化学第一部分第一部分 了解专业了解专业第36页,共102页,编辑于2022年,星期一材料化学专业特点材料化学专业特点n n国际公认材料化学专业是一门国际公认材料化学专业是一门专业跨度大学科交叉性强专业跨度大学科交叉性强,是国民经济许,是国民经济许多传统与高新技术产业的物质基础、科学基础与技术支撑,有为广谱性工多传统与高新技
25、术产业的物质基础、科学基础与技术支撑,有为广谱性工业服务的特征,该学科作为国民经济支柱产业的原动力,在业服务的特征,该学科作为国民经济支柱产业的原动力,在2121世纪将继续世纪将继续发挥核心科学的作用,并被时代发展赋予了新的科技内容和时代特征。发挥核心科学的作用,并被时代发展赋予了新的科技内容和时代特征。n n“材料化学材料化学”专业是一个专业是一个就业范围较为广泛的专业就业范围较为广泛的专业。它不仅仅实用于本。它不仅仅实用于本专业方面的大专院校和研究部门的教学及研究开发工作,并可以从事化学化专业方面的大专院校和研究部门的教学及研究开发工作,并可以从事化学化工、轻工、石油化工、特种功能材料等领
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