化学兴趣讲座.ppt

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1、化学讲座化学讲座主讲：彭美婷主讲：彭美婷C/C复合材料Si/SiSi/Si复合材料复合材料纳米材料复合材料 什么是纳米？什么是纳米材料？纳米（nm）实际上是一种长度单位，1纳米仅等于十亿分之一米，人的一根头发丝的直径相当于6万个纳米。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10100个原子紧密排列在一起的尺度。1990年IBM公司使用扫描探针移动35个原子，组成了IBM三个字母，创造了人类最“微乎其微”的伟大奇迹，纳米神话令世界震惊。纳米技术发展史纳米技术发展史 1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德费曼预言，人类

2、可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想。纳米金属材料是是20世纪世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。纳米陶瓷纳米陶瓷纳米纤维纳米纤维应用纳米技术制成的服装应用纳米技术制成的服装稀土材料图 1.基于碳纳米管点电极的柱状 纳米晶体管结构示意图视频纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算

3、机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。复合氧化物一维和零维单晶 纳米材料纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。计算机磁盘计算机磁盘-纳米技术应用纳米技术应用英特尔英特尔cpu视频复合材料复合材料是由两种是由两种或两种以上不同性或两种以上不同性质的材料，通过物质的材料，通过物理或化学的方法，理或化学的方法，在宏观上组成具有在宏观上组成具有新性能的材料。新性能的材料。复合材料船体复合材料(Composite materials)第一代：1940年到1960年，玻

4、璃纤维增强塑料第二代：1960年到1980年，先进复合材料 1965年英国科学家研制出碳纤维 1971年美国杜邦公司开发出开芙拉-49 1975年先进复合材料“碳纤维增强、及开芙拉纤维 增强环氧树脂复合材料“用于飞机、火箭的主承力件上。第三代：1980年到1990年，碳纤维增强金属基复合材料 以铝基复合材料的应用最为广泛。第四代：1990年以后，主要发展多功能复合材料，如智能复合材料和梯度功能材料等。近现代发展史1、按基体材料分类，可分为聚合、按基体材料分类，可分为聚合物基、陶瓷基和金属基复合材料。物基、陶瓷基和金属基复合材料。2、按增强相形状分类，可分为纤、按增强相形状分类，可分为纤维增强复

5、合材料、粒子增强复合材维增强复合材料、粒子增强复合材料和层状复合材料。料和层状复合材料。3、按复合材料的性能分类，可分、按复合材料的性能分类，可分为结构复合材料和功能复合材料。为结构复合材料和功能复合材料。SiC颗粒Al2O3片Al2O3纤维增强相三种类型复合材料的分类1、比强度和比模量高比强度和比模量高 其中纤维增其中纤维增强复合材料的最高。强复合材料的最高。2、抗疲劳性能好抗疲劳性能好 碳纤维增强材料碳纤维增强材料-1可达可达 b的的7080%。因纤维对疲劳因纤维对疲劳裂纹扩展有阻碍作用裂纹扩展有阻碍作用。3、减振性能良好减振性能良好 复合材料中的大复合材料中的大量界面对振动有反射吸收作用

6、，不量界面对振动有反射吸收作用，不易产生共振。易产生共振。4、高温性能好。高温性能好。比强度比较碳纤维树脂硼纤维树脂玻璃纤维树脂钛 钢 铝复合材料的特点粒子增强SiC陶瓷基复合材料颗粒增强铝基泡沫复合材料碳黑增强橡胶聚合物基粒子复合材料聚合物基粒子复合材料如酚醛如酚醛树脂中掺入木粉的电木、碳酸树脂中掺入木粉的电木、碳酸钙粒子改性热塑性塑料的钙塑钙粒子改性热塑性塑料的钙塑材料材料(合成木材合成木材)等。等。陶瓷基粒子复合材料陶瓷基粒子复合材料如氧化锆增韧陶瓷等。如氧化锆增韧陶瓷等。金属基粒子复合材料金属基粒子复合材料又称又称金属陶瓷，是由钛、镍、金属陶瓷，是由钛、镍、钴、铬等金属与碳化物、钴、铬

7、等金属与碳化物、氮化物、氧化物、硼化物氮化物、氧化物、硼化物等组成的非均质材料。等组成的非均质材料。碳化物金属陶瓷作为工具碳化物金属陶瓷作为工具材料已被广泛应用，称作材料已被广泛应用，称作硬质合金硬质合金。硬质合金通常。硬质合金通常以以Co、Ni作为粘结剂，作为粘结剂，WC、TiC等作为强化相。等作为强化相。硬质合金组织(Co+WC)硬质合金铣刀硬质合金铣刀硬质合金硬质合金主要有主要有钨钴钨钴(YG)和和钨钴钛钨钴钛(YT)两类。牌号中，两类。牌号中，YG后的数字为含后的数字为含Co量，量，YT后的数字为碳化钛含量。后的数字为碳化钛含量。硬质合金硬质合金硬度极高，且热硬硬度极高，且热硬性、耐磨

8、性好，一般做成刀性、耐磨性好，一般做成刀片，镶在刀体上使用。片，镶在刀体上使用。硬质合金模具硬质合金轴承刀具复合材料在航空中的应用复合材料在航空中的应用 美国F/A-18歼击机美UH60A型直升飞机欧洲军用运输机 A400M复合材料用量复合材料用量35%40%空中“泰坦尼克”A380，铝合金61%，复合材料用量22%，钛合金用量10%。空中客车 A350复合材料用量复合材料用量铝锂合金用量铝锂合金用量23%铝合金用量铝合金用量11%钛合金用量钛合金用量9%钢用量钢用量14%其它用量其它用量6%37%波音787复合材料用量复合材料用量50%50%，铝合金用量，铝合金用量20%20%，钛用量，钛用

9、量15%15%，钢用量，钢用量10%10%人们通过研究仿生学，并且应用了最新的技术和材料，人们通过研究仿生学，并且应用了最新的技术和材料，终于在庞大的飞机上也实现了隐形。它的目的是让雷达终于在庞大的飞机上也实现了隐形。它的目的是让雷达无法侦察到飞机的存在。无法侦察到飞机的存在。隐形飞机在现阶段能够尽量减在现阶段能够尽量减少或者消除雷达接收到的有用少或者消除雷达接收到的有用，虽然是最为秘密的军事，虽然是最为秘密的军事机密之一，隐形技术已经受到了全世界的极大关注。机密之一，隐形技术已经受到了全世界的极大关注。隐形飞机隐形飞机露出挂弹舱的美军露出挂弹舱的美军F-22战斗机战斗机中国单发第五代隐形飞机效果图中国单发第五代隐形飞机效果图视频工程师让工程师让F-Cell驾驶者一侧覆盖上一层驾驶者一侧覆盖上一层LED“毯子毯子”，同时在另一侧安装数码，同时在另一侧安装数码SLR摄像机。摄像机拍摄下乘员一侧的摄像机。摄像机拍摄下乘员一侧的影像，影像实时呈现在驾驶者一侧，让影像，影像实时呈现在驾驶者一侧，让F-Cell能够被看穿，看到车后的景象，能够被看穿，看到车后的景象，进而达到隐形效果。进而达到隐形效果。隐形汽车同学同学们！愿愿高科技冲浪高科技冲浪专题讲座座伴您度伴您度过愉快的愉快的时光。光。