纳米材料的应用(目前最全详细讲解)ppt课件.ppt
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1、LOGO经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用纳米材料的应用纳米材料的应用主讲人:顾怀章主讲人:顾怀章经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第第8章章 纳米材料与纳米技术的应用纳米材料与纳米技术的应用(一)教学基本要求(一)教学基本要求了解纳米技术在陶瓷领域、陶瓷工了解纳米技术在陶瓷领域、陶瓷工业环保领域、化工生产中、微电子业环保领域、化工生产中、微电子学、生物工程及医学、军事领域、学、生物工程及医学、军事领域、
2、其他领域方面的应用其他领域方面的应用(二)教学重点难点(二)教学重点难点重点:纳米材料与纳米技术的应用重点:纳米材料与纳米技术的应用难点:纳米材料与纳米技术的应用难点:纳米材料与纳米技术的应用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 材料与社会的发展材料与社会的发展 材料是人类社会进化和人类文明的里程材料是人类社会进化和人类文明的里程碑,是人类赖以生产和生活的物质基础,碑,是人类赖以生产和生活的物质基础,是社会进步的物质基础和先导。因为对材是社会进步的物质基础和先导。因为对材料的认识和利用能力,决定着社会
3、的形态料的认识和利用能力,决定着社会的形态和人类生活的质量,所以,历史学家往往和人类生活的质量,所以,历史学家往往用制造工具的原材料作为历史分期的标志。用制造工具的原材料作为历史分期的标志。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用化学与材料化学与材料化学化学化学化学:化学是化学是化学是化学是在原子、分子水平在原子、分子水平在原子、分子水平在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、件上研究物质的组成、结构、件上研究物质的组成、结构、件上研究物质的组成、结构、件能、反应和应用的学科。能、反应和应用的学科。能、反
4、应和应用的学科。能、反应和应用的学科。材料材料材料材料 :材料是人们利用化合物的某些功能来制作物品、器件、材料是人们利用化合物的某些功能来制作物品、器件、材料是人们利用化合物的某些功能来制作物品、器件、材料是人们利用化合物的某些功能来制作物品、器件、构件、机器或其他产品时用的化学物质构件、机器或其他产品时用的化学物质构件、机器或其他产品时用的化学物质构件、机器或其他产品时用的化学物质,但不是所有物质都,但不是所有物质都,但不是所有物质都,但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化
5、学品、食物和药可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物,一般都不算是材料。物,一般都不算是材料。物,一般都不算是材料。物,一般都不算是材料。化学与材料的关系:化学与材料的关系:化学与材料的关系:化学与材料的关系:化学是材料发展的源泉,而材料又为化化学是材料发展的源泉,而材料又为化化学是材料发展的源泉,而材料又为化化学是材料发展的源泉,而材料又为化学发展开辟了新的空间学发展开辟了新的空间学发展开辟了新的空间学发展开辟了新的空间。化学与材料保持着相互依存、相互。化学与材料保持着相互依存、相互。化学与材料保持着相互依存、相互。化学与材料保持着相互依存、相互促进的关系。促进的关系。促进的
6、关系。促进的关系。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用材料的分类材料的分类 世界各国对材料的分类不尽相同,若按照材料的使用性能来看,可以分为结构材料和功能材料,从材料的应用对象来看有可以分为信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空材料等多种类别,但就大的类别可以分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料四大类。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用无机非金属材料无机非金属材料 无机非金属材料指某些元
7、素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物(包括硫化物、硒化物及碲化物)和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料。包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷及天然矿物材料等。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用传统无机非金属材料传统无机非金属材料 水泥水泥 水泥呈粉末状,当它与水混合后成为可塑性浆体,经一系列物理化学作用凝结硬化变成坚硬石状体,并能将散粒状材料胶结成为整体。水泥浆体不仅能在空气中硬化,还能在水中硬化、保持并继续增长其强度,故水泥属于水硬性胶凝材料。经营者提供商品或者
8、服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用玻璃玻璃 玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的非晶态固体。其内能和构形熵高于相应的晶体。其结构为短程有序,长程无序。从熔融态转变为固体时有一转变温度Tg。广义的玻璃包括无机玻璃、有机玻璃、金属玻璃等;狭义上仅指无机玻璃,最常见的是硅酸盐玻璃。这里主要谈无机玻璃。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用玻璃制品的分类玻璃制品的分类 无机玻璃的化学组成包括有众多元素的氧化物或非氧化物。无机玻璃的化学组成
9、包括有众多元素的氧化物或非氧化物。(1 1)普通玻璃)普通玻璃 普通玻璃是以硅酸盐系统为主要基础的传统玻璃。包括普通玻璃是以硅酸盐系统为主要基础的传统玻璃。包括有有平板玻璃、日用玻璃、光学玻璃、电真空玻璃、点光源玻平板玻璃、日用玻璃、光学玻璃、电真空玻璃、点光源玻平板玻璃、日用玻璃、光学玻璃、电真空玻璃、点光源玻平板玻璃、日用玻璃、光学玻璃、电真空玻璃、点光源玻璃、玻璃纤维等璃、玻璃纤维等璃、玻璃纤维等璃、玻璃纤维等。(2 2)特种玻璃)特种玻璃 随着社会和科学的发展,在玻璃材料科学领域中,由于随着社会和科学的发展,在玻璃材料科学领域中,由于某些新品种是根据特殊用途专门研制的,其成分、性能、制
10、某些新品种是根据特殊用途专门研制的,其成分、性能、制造工艺均与一般工业和日用玻璃有所差别,它们往往被归入造工艺均与一般工业和日用玻璃有所差别,它们往往被归入专门的一类,叫做特种玻璃。这些特种玻璃逐渐脱离了传统专门的一类,叫做特种玻璃。这些特种玻璃逐渐脱离了传统玻璃的基础系统范围。常见的特种玻璃有玻璃的基础系统范围。常见的特种玻璃有光子学玻璃、微晶光子学玻璃、微晶光子学玻璃、微晶光子学玻璃、微晶玻璃、生化玻璃、溶胶凝胶玻璃等。玻璃、生化玻璃、溶胶凝胶玻璃等。玻璃、生化玻璃、溶胶凝胶玻璃等。玻璃、生化玻璃、溶胶凝胶玻璃等。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失
11、,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用中空玻璃结构示意图图6中空玻璃结构示意图经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用空心玻璃砖用于建筑隔断空心玻璃砖用于建筑隔断经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用热反射玻璃在建筑物上大量使用热反射玻璃在建筑物上大量使用经营者提供商品
12、或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用陶瓷陶瓷 陶瓷是指以天然或人工合成的无机非金属物质为原料,经过成形和高温烧结而制成的固体材料和制品。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用陶鹰鼎仰韶文化庙底沟类型 高36cm 三彩我国古代陶器中一颗璀灿的明珠 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用日用陶瓷盘子 建筑陶瓷墙面砖化工陶瓷 结构陶瓷陶瓷刀
13、 功能陶瓷电子陶瓷 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用饰面瓦鱼鳞瓦图6-电瓷绝缘子氧化锌避雷器 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用新型无机非金属材料新型无机非金属材料 传统的无机非金属材料具有抗腐蚀、耐高温等许多优点,但也有质脆、经不起热冲击等弱点。新型无机非金属材料继承了传统材料的许多优点,并克服某些弱点,使材料具有更加优异的特性,用途更加广泛。新型无机非金属材料的特性有:1能承受高温,强度高。2具有电
14、学特性。3具有光学特性。4具有生物功能。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 氧化铝陶瓷具有机械强度高、硬度大、高频介电损耗小、高温绝缘电阻高、耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能,以及原料来源广、价格相对便宜、加工制造技术较为成熟等优势,已被广泛应用于电子、电器、机械、化工、纺织、汽车、冶金和航空航天等行业,成为目前世界上用量最大的氧化物陶瓷材料。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用纺织瓷件 氧化铝陶
15、瓷电阻 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用氧化铝髋关节 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用高纯氧化铝透明陶瓷管 高压钠灯经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷 氮化硅陶瓷的性能:作为一种理想的高温结构材料,氮化硅陶瓷的性能:作为一种理想的高温结构材料,氮化硅陶瓷的性能:作为一
16、种理想的高温结构材料,氮化硅陶瓷的性能:作为一种理想的高温结构材料,最主要的应具备如下性能:(最主要的应具备如下性能:(最主要的应具备如下性能:(最主要的应具备如下性能:(1 1 1 1)强度好、韧性好;()强度好、韧性好;()强度好、韧性好;()强度好、韧性好;(2 2 2 2)抗氧化性好;(抗氧化性好;(抗氧化性好;(抗氧化性好;(3 3 3 3)抗热震性好;()抗热震性好;()抗热震性好;()抗热震性好;(4 4 4 4)抗蠕变性好;)抗蠕变性好;)抗蠕变性好;)抗蠕变性好;(5 5 5 5)结构稳定性好;()结构稳定性好;()结构稳定性好;()结构稳定性好;(6 6 6 6)抗机械振动
17、。)抗机械振动。)抗机械振动。)抗机械振动。氮化硅除抗机械振动性能和韧性相对比较差外,其余氮化硅除抗机械振动性能和韧性相对比较差外,其余氮化硅除抗机械振动性能和韧性相对比较差外,其余氮化硅除抗机械振动性能和韧性相对比较差外,其余几种性能都优于一般陶瓷,曾被誉为几种性能都优于一般陶瓷,曾被誉为几种性能都优于一般陶瓷,曾被誉为几种性能都优于一般陶瓷,曾被誉为“像钢一样强,像金像钢一样强,像金像钢一样强,像金像钢一样强,像金钢石一样硬,像铝一样轻钢石一样硬,像铝一样轻钢石一样硬,像铝一样轻钢石一样硬,像铝一样轻”。由于制备工艺不同和所获得。由于制备工艺不同和所获得。由于制备工艺不同和所获得。由于制备
18、工艺不同和所获得显微结构的差别,显微结构的差别,显微结构的差别,显微结构的差别,Si3N4Si3N4Si3N4Si3N4陶瓷的综合性能有很大的变化。陶瓷的综合性能有很大的变化。陶瓷的综合性能有很大的变化。陶瓷的综合性能有很大的变化。各中资料所提供的数据繁多,下面仅介绍一般参考值。各中资料所提供的数据繁多,下面仅介绍一般参考值。各中资料所提供的数据繁多,下面仅介绍一般参考值。各中资料所提供的数据繁多,下面仅介绍一般参考值。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用光导纤维 光导纤维是现代科学创造的奇迹之一,是
19、使光像电流一样沿着导线传输。不过,这种导线不是一般的金属导线,而是一种特殊的玻璃丝,人们称它为光导纤维,又叫光学纤维,简称光纤。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用n n光纤通信的特点光纤通信的特点n n(1 1)传输频带极宽,通信容量很大。)传输频带极宽,通信容量很大。n n(2 2)传输衰减小,可用于远距离无中断传输。)传输衰减小,可用于远距离无中断传输。n n(3 3)信号串扰少,传输质量高。)信号串扰少,传输质量高。n n(4 4)抗电磁干扰,保密性好。)抗电磁干扰,保密性好。n n(5 5)
20、光纤尺寸小,质量轻,便于运输和铺设。)光纤尺寸小,质量轻,便于运输和铺设。n n(6 6)耐化学侵蚀,适用于特殊环境。)耐化学侵蚀,适用于特殊环境。n n(7 7)原料资源丰富。)原料资源丰富。n n(8 8)节约有色金属。)节约有色金属。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用光纤导管胃镜光纤导管胃镜 利用光纤作手术 经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用光纤式传感器 光纤式传感器 经营者提供商品或者服务有欺诈行
21、为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用金属材料金属材料 金属是指具有良好的导电性和导热性,有一定的强度和塑性的并具有光泽的物质,如铜、锌和铁等。而金属材料则是指由金属元素或以金属元素为主组成的具有金属特性的工程材料,它包括纯金属和合金两类。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 纳米材料的纳米材料的概念概念 从迄今为止的研究状况看,关于纳米技术分为三种概念。第一种,是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在创造的机器一书中提出的分子纳米技术。根据
22、这一概念,可以使组合分子的机器实用化,从而可以任意组合所有种类的分子,可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进展。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术,也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去,从理论上讲终将会达到限度。这是因为,如果把电路的线幅变小,将使构成电路的绝缘膜的为得极薄,这样将破坏绝缘效果。此外,还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题,
23、研究人员正在研究新型的纳米技术。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来,生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。所谓纳米技术,是指在0.1100纳米的尺度里,研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中,发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子,显著地表现出许多新的特性,而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术,就称为纳米技术。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加
24、赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用纳米材料纳米材料的性质和的性质和应用应用 力学性质:力学性质:纳米结构的材料强度与粒径成反比。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时,其韧性、强度、硬度大幅提高,使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的,应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失,增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 磁学性质磁学性质磁学性质磁学性质 :利用纳米粒子的隧道量子效应和利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速
25、、库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的超容量、超微型低能耗的特点,有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。将来全面取代目前的常规半导体器件。热学性质:热学性质:热学性质:热学性质:纳米材料的比热和热膨胀系数都纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于大于同类粗晶材料和非晶体材料的值,这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用合材料的机械耦
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