第八章 先进材料
《先进材料》课件
先进材料的应用
航空航天
先进材料在飞机、卫星和火箭 等领域的轻量化、高强度和耐 高温性能方面发挥着关键作用。
能源
先进材料在可再生能源、电池 技术和能源储存方面的应用有 助于提高能源效率和降低碳排 放。
医疗
先进材料在医疗设备、人工器 官和药物传递系统等领域的应 用可以改善医疗效果并提高患 者的生活质量。
先进材料的特点
• 高强度和韧性 • 轻量化 • 耐高温和耐腐蚀 • 导电和隔热 • 可再生和可降解
先进材料的分类
金属材料
• 高强度钢 • 铝合金 • 钛合金
高分子材料
• 聚合物 • 复合材料 • 纳米材料
陶瓷材料
• 氧化物陶瓷 • 非氧化物陶瓷 • 生物陶瓷
复合材料
• 碳纤维复合材料 • 玻璃纤维复合材料 • 陶瓷粉末冶金
通过高温和压力将金属或陶瓷粉末压制成所需形状，并通过烧结或热处理使其成为致密的材料。
2
溶液法
将物质溶解在溶剂中，然后通过控制溶剂的蒸发或沉淀法制备所需的先进材料。
3
气相法
将气体或蒸汽中的物质通过化学反应或物理过程沉积在基底上，制备具有特定性质的先进材料。
4
光刻技术
利用光敏材料的化学反应，通过光照和化学处理来制造微结构和纳米尺度的先进材料。
先进材料的性能与测试
1 力学性能测试
2 热性能测试
测量材料的强度、硬度、韧性和抗压强度等机械 性能。
研究材料的导热性、热膨胀系数和热稳定性等热 性能指标。
3 电性能测试
4 光学性能测试
评估材料的导电性、介电常数和电磁屏蔽效果等 电学性能。
研究材料的折射率、透明度、发光性质和光学波 导效应等光学性能。
人教版初中化学第八章金属和金属材料重点知识点大全
(每日一练)人教版初中化学第八章金属和金属材料重点知识点大全单选题1、空气中含①N2 ②O2 ③稀有气体④水蒸气等成分，其中与钢铁生锈有关的是（）A．①③B．②④C．③④D．①④答案：B解析：钢铁生锈的条件是与水和氧气同时接触，铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用生成铁锈。
故选：B。
2、国产飞机C919机壳采用了先进的铝锂合金材料。
下列有关说法错误的是A．铝锂合金密度小B．铝锂合金的硬度比纯铝大C．铝锂合金抗腐蚀性强D．铝锂合金是合成材料答案：D解析：A、铝锂合金密度小，故选项说法正确；B、合金比组分金属硬度大，铝锂合金的硬度比纯铝大，故选项说法正确；C、铝锂合金抗腐蚀性强，故选项说法正确；D 、铝锂合金属于金属材料，故选项说法错误。
故选D 。
3、工业上利用黄铁矿（主要成分是FeS 2）生产硫酸。
同时还能得到一种副产品氧化铁用于炼铁，其反应原理如下：①4FeS 2+11O 2高温2Fe 2O 3+8SO 2 ②2SO 2+O 2高温催化剂2SO 3 ③SO 3+H 2O=H 2SO 4 ④ Fe 2O 3+3CO 高温2Fe+3CO 2下列说法不正确的是A ．反应①②④均是在高温条件下进行的B ．只有①②发生的是氧化反应C ．反应②③属于化合反应D ．反应①④不属于四种基本反应类型中的任何一种答案：B解析：A 、反应①②④均是在高温条件下进行的，不符合题意；B 、①②是物质与氧气发生的化学反应，属于氧化反应；④中一氧化碳夺取了氧化铁中的氧，发生了氧化反应，符合题意；C 、反应②③符合“多变一”的形式，符合化合反应的特征，属于化合反应，不符合题意；D 、反应①④不属于化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应，不属于四种基本反应类型中的任何一种，不符合题意。
故选B 。
小提示：物质与氧发生的化学反应是氧化反应。
四种基本反应类型指的是化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。
4、重铬酸钾（K2Cr2O7）可用于测定酒驾中的酒精（C2H5OH）含量。
第八章关键施工技术工艺及工程项目实施的重点难点和解决方案
第八章关键施工技术、工艺及工程项目实施的重点、难点和解决方案第一节关键施工技术、工艺解决方案一、轻钢龙骨石膏板吊顶的施工技术重点(一)施工技术问题的种类1、吊顶天花不平整；2、板缝开裂。
(二)问题产生的原因及解决方案1、吊杆不垂直、龙骨间距过大、龙骨刚度、强度不够，主次龙骨连接及石膏板与龙骨连接不牢靠、龙骨未按要求起拱等都是大面积天花吊顶产生不平整的原因，控制措施是选择质量较好且厚度满足要求的龙骨，吊筋及主次龙骨间距要符合要求及均匀，必须按规定起拱，检查吊点是否坚固、主次龙骨连接及石膏板固定是否坚固。
2、板缝开裂的原因主要有以下几种：1)、板材自身受环境湿度的变化胀缩，引起板缝开裂。
2)、施工安装不规范，强拉就位造成内应力不平衡。
3)、嵌缝体的强度及抗折力不够与板材的结合度不好，内应力不平衡时造成板缝开裂。
4)、空调风机和龙骨有硬接触，风机震动造成板缝开裂。
(三)避免板缝开裂的控制措施1、选择高强度、厚度适当均匀，变形度小的板材，普通选择品牌知名度、信誉较好的产品。
2、石膏板安装前应调整好龙骨的间距及平直度，龙骨不得扭曲变形，确保安装石膏板时，石膏板与龙骨的连接处平整、固定牢靠。
骨架没有扭曲变形的应力。
3、必须选择与板材相适应的，结合后整体强度尽可能高且性能稳定的嵌缝粉，穿孔纸带及玻纤网络带亦应选用高质量产品，施工工艺加以严格控制。
二、金属吊顶施工技术重点1、吊顶不平(1)原因分析：在于主龙骨安装时吊杆调平不认真，造成各吊杆点的标高不一致。
(2)防治措施：施工时应严格检查各吊点的紧挂程度，并拉线检查标高与平整度是否符合设计和施工规范要求2、龙骨局部节点构造不合理(1)原因分析：在留洞口、灯具口、通风口等处构造节点不合理。
(2)防治措施：施工准备前按照像应的图侧和规范确定方案，保证有利于构造要求3、骨架吊固不牢(1)原因分析：吊筋固定不牢；吊杆固定的螺母未拧紧；其他设备固定在吊杆上。
(2)防治措施：吊筋固定在结构上要拧紧螺丝，并控制好标高；顶棚内的管线，设备等不得固定在吊杆或者龙骨骨架上。
材料概论重点内容
重点内容第一章：1、掌握材料的概念及其分类；2、了解材料是人类进步的里程碑；先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导；3、了解材料科学与工程的形成与内涵；4、掌握材料的组成、结构、性能与使用效能之间的关系及材料的发展与应用第二章：1、重点了解材料的常见性能指标，包括力学性能、物理性能和化学性能；2、了解金属材料中的钢铁、铜和铜合金、铝和铝合金的性能特点及其应用场合。
3、了解钛和钛合金、陶瓷材料、高聚物材料的性能特点及其应用场合。
第三章：掌握导体、半导体和绝缘体材料、超导材料、铁电、热释电、压电和介电材料的结构、性能特点及其应用场合。
第四章：1、掌握磁性的概念、物质磁性分类、磁性材料的分类；•2、重点了解几种新型磁性材料及其应用途径。
•第五章：1、记住基本概念：零电阻现象、迈斯纳效应、约瑟夫森效应；2、理解产生超导的原因和超导体的临界条件；3、了解一、二类超导体之间的区别与联系、超导材料的发展前景；4、、知道超导氧化物的种类及其性能特点。
第六章：1、了解光纤材料的发展史。
2、掌握光纤材料的分类、特点及其应用；3、理解光色材料。
4、掌握红外材料的分类、性能、应用。
第七章：1、了解新能源材料在我国国民经济发展中的重要地位和未来发展的核心作用；2、掌握新型二次电池的种类、原理、性能及其应用；3、掌握燃料电池的构造、原理、特点和应用前景。
第八章：1、了解生物材料的发展、特点和应用前景；2、掌握硬组织相容材料、软组织相容材料、血液相容性材料、生物降解材料的分类、性能特点及其应用场合。
第九章：1、了解环境材料的发展概况、对我国国民经济发展的影响；2、明确环境材料的提出、定义和研究内容；3、掌握环境协调性评价的涵义、应用标准和注意事项；4、掌握材料的生态设计、材料的环境友好加工以及传统材料的友好加工；5、懂得天然材料的加工和应用、绿色包装材料、绿色建材、环境净化、替代和修复材料、环境降解材料的特点与应用前景。
复合材料第八章-碳纤维
碳纤维性能
碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成 的纤维状聚合物碳，是一种非金属材料。 碳纤维不属于有机纤维范畴，但从制备方法 上看，它又不同于普通无机纤维。 ①碳纤维具有重量轻、比强度大、模量高、耐热性 高； ②化学稳定性好，除硝酸等少数强酸外，几乎对所 有药品均稳定；另外，碳纤维对碱也稳定。 碳纤维制品具有非常优良的X射线透过性，阻 止中子透过性，还可赋予塑料以导电性和导热性。 以碳纤维为增强剂的复合材料具有比钢强、比 铝轻的特性，是一种目前最受重视的高性能材料之 一。它在航空航天、军事、工业、体育器材等许多 方面有着广泛的用途。
复合材料
第三部分 复合材料的增强材料
教学目的:通过本章的学习，初步掌握碳纤维的发展 史、碳纤维的定义、碳纤维的制备原理及方法、结 构与性能、表面处理工艺，碳纤维的主要应用。 重点内容: 1、碳纤维的制备原理。 2、碳纤维结构与性能的关系。 3、碳纤维表面处理的原因及工艺。
第八章 碳纤维
1
难点:碳纤维的制备原理。 熟悉内容:碳纤维的发展历史及应用。
3、石墨化，碳化后纤维可经过石墨化，制造石墨纤 维。 在2500-3000度下，施加张力，并用保护气进行。 目的：使纤维中的结晶碳向石墨晶体取向，使之 与纤维轴方向的夹角减少，以提高碳纤维的弹性模 量。
29
30
5
碳纤维（以PAN为原料） polyacrylonitrile 聚丙烯腈
原丝 制造 安定 化 硫 酸 脱 氢 ， 桥 接 反 应 ， 嘧 啶 聚 合 物 碳化 在 氮 气 中 加 热 一 千 至 两 千 度 稳定 化 碳 、 氮 等 结 合 反 应 ， 脱 氢 反 应 精整 表面 处理 表 面 形 成 氢 氧 基 ， 或 涂 有 机 聚 合 物
功能材料概论
例如，通过高分子结构设计和官能团设计，在高分子结 构中引入感光功能基团，从而合成出感光高分子材料。合成 可供选择的措施有：共聚合、接技聚合、嵌段聚合、界面缩 聚、交联反应、官能团引入、模板聚合、管道聚合、交替共 聚以及用高聚物作支持体的聚合等。
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(2)通过特殊加工赋予材料以功能特性
这种方法又称为物理方法。例如： 高分子材料通过薄膜化制作偏振光膜、滤光片、电磁传感 器、薄膜半导体、薄膜电池、接点保护材料、防蚀材料等，尤 其是在超细过滤、反渗透、精密过滤、透析、离子交换等方面 取得了广泛的应用。 高分子材料纤维化可用于二次电子倍增管或作离子交换纤维。 对于高分子材料来说，最引人注目的是塑料光纤的开发应用。
功能材料学概论-----马如璋 蒋民华 （冶金工业出版社,1999） 功能金属材料------ 王正品 （化学工业出版社，2004年）
1
第一章 电性材料
目录
第二章 磁性材料
第三章 超导材料
第四章 膨胀材料和弹性材料
第五章 储氢合金
第六章 非晶态合金
第七章 形状记忆材料
第八章 其他功能材料
2
功能材料授课内容
第一章：电性材料
金属的导电理论。金属的热电性。电学性能与微观结构之间的关系。电性材料
第二章磁性材料
磁学理论基础。金属软磁材料。金属永磁材料。磁致伸缩材料。铁氧体磁性材料
第三章超导材料
超导体的基本性质。超导材料的发展。超导材料的应用
第四章膨胀材料和弹性材料
膨胀合金。弹性合金
第五章储氢合金
储氢材料原理。储氢合金分类及开发现状。储氢材料的应用
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(1)力学功能
主要是指强化功能材料和弹性功能材料，如高 结晶材料、超高强材料等。
第八章施工现场材料管理PPT课件
• ③质量验收： • 出厂日期 • 是否有结块 • 各项性能指标检测 • 两单位同时到货要分别码放验收 • ④保管： • 场所干燥，防潮 • 存储时间，从出厂到使用不超过3日 • 先进先出 • 避免与石灰、石膏及其他易于飞扬粒状材料同存，
以防混杂。 • 码放一般10袋高，最高不超过15袋， • 不同品种等级、日期分别码放挂标标明
最好入库，条件不允许时要做好毡垫。
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• （3）木材 • ①数量验收： • 按规定方法检尺，按材积表查定材积 • 计算：板材、方材：V=（长×厚×宽）/10000 • 原条木：V=πb2L/40000 • 木材制品按个、套等计量 • ②质量
材料验收： • 材料、规格是否符合 • 等级验收：腐朽、弯曲、钝枝、裂纹、斜纹、活
回收。 • 做好材料结算工作 • 进行工程材料结算和工程决算，并做好与
材料预算的对比。考核单位工程材料消耗 的节约与浪费，分项原因。
10
• 第三节 现场材料管理方法 • 一、现场材料管理设施的准备 • 1、仓库的设置 • 水泥：必须搭设封闭式仓库，在不同方向至少设
置两扇门，以保证先进先出。 • 小五金、工具、水电材料、卫生洁具等：一般性
材料
2
• 3、严格验收 • 验收时保证工程质量的关口，降低成本的重要保
证 • 4、合理存放 • 在方便施工，保证道路畅通、安全可靠的原则下，
尽量减少二次搬运。 • 5、妥善保管 • 按照材料的自然属性，结合现场条件，采取各种
措施进行维护、保养 • 6、控制领发 • 按照操作者承担的任务，依据定额及有关资料进
15
• 2）钢材 • ①数量验收： • 称重、点件、标尺换算、验收数量 • ②质量验收： • 外观质量： • 眼看、手摸、简单工具：锈蚀、镀层损坏、缺陷、
工程材料及机械制造基础 第八章铸铁
第二阶段 石墨化
铸铁的显微组织
铸铁类型
完全进行 F+C 部分进行 F+P+C 未进行 P+C 灰口铸铁
部分进行 未进行
ILMTAM
未进行 未进行
Ld’+P+C Ld’
麻口铸铁 白口铸铁
14 14
华东交通大学 先进材料激光制造技术研究所 Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU
碳、硅含量对铸铁石墨化的影 响
麻口 铸 铁
C 白口铸铁
灰口铸铁
Si
华东交通大学 先进材料激光制造技术研究所 Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU
15 15
碳、硅量控制范围：2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si。 Al、Cu、Ni、Co等元素对石墨化有促进作用。
P’
ILMTAM
华东交通大学 先进材料激光制造技术研究所 Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU
13 13
铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系
（以共晶铸铁为例）
石墨化进行程度
第一阶段 石墨化
完全进行
二次结晶（1154℃→738℃）
共析石墨化
台车式石墨化退火炉
三次结晶（ 738 ℃→室温）
ILMTAM
华东交通大学 先进材料激光制造技术研究所 Institute of Laser Manufacture Technology for Advanced Materials, ECJTU
工业设计史-第八章
精选课件
35
家具设计
风格：
瑞典的家具设计成就突出，弯曲木技术发达。以 曲木配以胶合板、纺织品等廉价材料，形式简洁， 颜色淡雅，功能完备，形成了瑞典“几何形家具” 的独特风格。
精选课件
36
➢ 代表人物：
布鲁诺·马斯森（ Bruno Mathsson ,1907-1988）
设计特点：擅长材料的选择，广泛采用纤维织条 和藤、竹之类自然而柔软的材料，设计生产的曲 线型家具轻巧、舒适而富于弹性，并适合批量生 产。他的家具设计代表了瑞典居家环境富于人情 味的清新格调，为人们度过漫长而寒冷的冬季提 供了重要的心理依托。
?20世纪30年代中期出现了一些代表瑞典现代主义风格特色的设计师他们在坚持现代主义功能原则的同时强调图案装饰性与自然形态的合理利用采用木料皮革等自然材料充分考虑人体工学因素注重产品使用时的舒适安全与方便从而为瑞典现代主义设计奠定了坚实基础
第八章 世界现代设计
精选课件
1
现代设计在第二次世界大战结束以后迅速发展， 到90年代已经进入高度成熟的阶段。设计面临新 的服务对象——全球市场。在国际主义风格大行 其道的时候，各国的设计师也在尝试如何协调国 际主义与民族主义，全球主义和地方主义特征， 经济中心和文化传统的问题。
精选课件
65
精选课件
66
精选课件
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家具设计
特点：丹麦的家具设计融合自然美感和传统意味， 大量采用桦木、柚木、山毛榉木等自然材料，注 重借鉴手工艺传统的同时又适合批量化机械生产。 它别具一格地将自然、传统与现代特征融为一体， 品质典雅、造型轻巧而造价低廉，并能够适应广 泛的社会需求。
精选课件
➢ 1902年，出生于丹麦首都哥本哈根。 ➢ 1927年，毕业于哥本哈根皇家艺术学院建筑系，在此之前
第八章 走进国家(第1部分 日本-埃及-俄罗斯)(单元复习课件)七年级地理下册(湘教版)
活动探究
日本传统建筑多低层，且使用轻质木材，原因何在？
日本多地震，低层建筑不易坍塌，轻质木材有利于减少人员伤亡。
三、深受海洋影响的气候 表现在：①气温年较差较小；②降水总量较多
日本的气候类型：
北部是 亚热带季风气候； 南部是 温带季风 气候。
2、日本人口稠密，但耕地面积狭小，如何解决粮食问题？ 日本农业重视科技的应用，使用小型农机具，精耕细作，单产高。
3、日本工业区集中分布在太平洋和濑户内海沿岸的原因是？ 临港口布局，海运便利，方便工业原料、燃料的进口与工业制成品的出口。
4、日本人口稠密，但耕地面积狭小，如何解决粮食问题？ 日本农业重视科技的应用，使用小型农机具，精耕细作，单产高。
太平洋沿岸
进口—加工—出口为
主的经济
濑户内海沿岸
海运交通便利
一、位置和范围
1.读图，描述日本的地理位置。
①半球位置： 北半球，东半球 ②纬度位置： 中纬度，北温带。 ③海陆位置：位于亚洲东部，东临
太平洋，西临日本海。
2.找出与日本隔海相望的国家。
俄罗斯、中国、朝鲜、韩国
二、地形与河流
地形特征：
①以 山地、丘陵 地形为主; ②地势 中部 高 四周 低。
二、自然环境
谐音记忆： 伏尔毕业了
3.主要河流有：伏尔加河、鄂毕河、叶尼塞河、勒拿河 。
活动探究
（1）毕、叶、勒三条河的流向是 自南向北 俄罗斯亚洲部分的地势 南高北低 。
。根据河流流向判断，
（2）毕、叶、勒三条河流航运价值不高，原因：
①结冰期长，通航时间短。②人口稀少，运输需求量小。
二、自然环境
（1）工业特点： 重工业发达，轻工业落后 。
2024版材料讲义第八章智能材料ppt课件
研究智能材料在不同环境下的性能表现，包括温度、湿度、光照、 辐射等环境因素的影响。
安全性评估
对智能材料的安全性进行评估，包括生物相容性、电磁辐射安全 性、化学稳定性等方面的考虑。
05
智能材料发展趋势与挑 战
跨学科交叉融合推动发展
材料科学与物理学、化学、生物 学等学科的交叉融合，为智能材 料的发展提供了新的理论基础和
特点
智能材料具有传感、反馈、信息识 别与积累、响应、自诊断、自修复 及自适应等多种功能。
智能材料发展历程
01
02
03
初级阶段
20世纪70年代，智能材料 的概念被提出，并开始进 行相关研究。
发展阶段
80年代至90年代，智能材 料的研究逐渐深入，多种 智能材料被研制出来。
成熟阶段
21世纪以来，智能材料的 应用领域不断扩大，技术 也日益成熟。
智能建筑材料
具有自修复、自适应、节能等功能的智能建筑材料，提高建筑物的 安全性和舒适性。
智能交通材料
应用于智能交通系统的智能材料，如智能交通信号灯、智能车辆识 别系统等，提高交通运行效率和安全性。
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材料讲义第八章智能材料 ppt课件
目录
• 智能材料概述 • 智能材料分类及功能 • 智能材料制备技术 • 智能材料性能表征与评价方法 • 智能材料发展趋势与挑战 • 案例分析：典型智能材料应用实例
01
智能材料概述
智能材料定义与特点
定义
智能材料是一种能感知外部刺激， 按照预设方式选择和控制自身响应， 并具有自诊断、自适应、自修复等 功能的新型材料。
技术手段。
纳米技术、生物技术、信息技术 等高新技术在智能材料领域的广 泛应用，推动了智能材料的性能
溶胶凝胶原理及技术08 薄膜材料
（2）干燥制度
0
重量变 化/%
-20
G
-40
20℃
-60 0 10 20 30
60℃
40
图7-2 ZrO2(Y2O3)-Al2O3膜的早期干燥曲线
时 间/h
（3）烧结制度 （4）基体
（二）醇盐法制备薄膜的溶胶-凝胶工艺特征
1.反应体系的确定 包含金属醇盐、溶剂（甲醇、乙醇等）、水、催 化剂（酸、弱碱）、水解速度控制剂（乙酰丙酮 等）、以及成膜控制剂（如聚乙烯醇（PVA）、 二甲基甲酰胺（DMF）以及聚乙二醇等）。 表7-2列出了采用几种典型醇盐法制备薄膜的溶胶凝胶反应体系的组成
NH4OH H2C2O4
聚乙烯醇（PVA）
NH4OH 聚乙烯醇（PVA）、 (NH4)2C 阴离子表面活性剂 O3
Mg (NO3)2 、Al (NO3)3、 Fe(NO3)3
(NH4)2C O3
阴离子表面活性剂 聚乙二醇、甘油
Ca10(OH)2(PO4) Ca (NO3)2、(NH4)2HPO4、 (Ca， ZrCl4、Mg(NO3)2 Mg)Zr4(PO4)6
6.5~8 3.5~4.5 0.05~0. 1.0~1.7 .5 15
（1）石英玻璃基板 表7-4几种石英玻璃基板中的杂质含量/×10-6
原料种类 A12O3 SiCl4 <3 Fe2O3 <1 TiO2 <1 Na2O K2 O <1
水晶
硅石 硅砂
30~100
200~500
1-5
20~100
1~10
二、溶胶-凝胶法制备薄膜的工艺方法 薄膜制备过程有二大关键环节：溶胶制备和薄膜涂覆。
基板清洗
溶胶的配制
溶胶的陈化
第八章铸铁
灰铸铁的牌号
灰铸铁的牌号由HT+三位数字组成： 其中HT是灰铁的汉语拼音缩写；数字代表铸铁的抗拉强度。 如HT200表示最低抗拉强度为200M Pa的灰铸铁。 最小的灰铁是HT100，往上以50为间隔递增，最大为HT350。
灰铸铁的应用
四、灰铸铁的热处理
热处理不能改变石墨的形态和分布，对提高灰口铸铁整体机械性能作用不大，因此生产中主要用来消除铸件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。
外因---冷却速度
在生产过程中，铸铁的冷却速度越缓慢，或在高温下长时间保温，均有利于石墨化。 在其它条件一定的情况下，冷却速度与铸件的壁厚有关，壁厚越大，冷却速度越小，越有利于石墨化，反之亦然； 在生产，铸件的表面和薄壁处常形成白口组织，使切削加工困难，就是由于这个原因造成的。
影响石墨化的因素
球墨铸铁是一种具有优良机械性能的灰口铸铁，球铁的强度和韧性比其他铸铁高。 不同基体的球墨铸铁，性能差别很大。珠光体球墨铸铁的抗拉强度比铁素体基体高50%以上，而铁素体球墨铸铁的延伸率为珠光体基的3-5倍。球墨铸铁还具有较好的疲劳强度。
球墨铸铁的牌号
球墨铸铁牌号用“QT”标明，其后两组数值表示最低抗拉强度极限和延伸率。 如QT420-10、QT600-2、QT800-2
球墨铸铁调质和正火后的组织性能
热处理工艺
显微组织
机械性能
σb MPa
5 %
ak kJ/m2
HB
调质: 980℃退火后, 900℃油
800～1000
球墨铸铁的热处理
正火 880℃～920℃，空冷。 目的在于得到珠光体基体（占基体75%以上），并细化组织，提高强度和耐磨性。
球墨铸铁的热处理
第八章固体材料的基本性能
表8-1 三种类型的洛氏硬度及应用
K 0.2 0.26 0.2
2018年9月
3. 维氏硬度HV（Vickers hardness） 维氏硬度是用两个对面体夹角均为136°的四
HS分为邵氏A和邵氏D。 邵氏A适用于软塑料。例如，对于橡胶、 泡沫塑料等；邵氏D则适合于硬塑料。
2018年9月
（4）肖氏硬度（Shore scleroscope hardness）*
肖氏硬度又叫回跳硬度，是动载试验法。 其原理是将一定重量的具有金刚石圆头或钢 球的标准冲头从一定高度h。自由落体到试件表面， 然后由于试件的弹性变形使冲头回跳到某一高度 h，用这两个高度的比值来计算肖氏硬度值KS。 肖氏硬度无量纲，冲头回跳高度越高，则试 样的硬度越高。
刚度准则要求构件在外力作用下的弹性变形不超过允 许的最大变形，否则构件是不稳定的。
刚度准则的表达式是：
δi ≤ [δi ] θi ≤ [θi]
（8-4）
φi ≤[φi]
式中，i= x, y, z ；δi, θi , φi分别是构件的挠度、转角和扭 角； [δi ]、[θi]、 [φi]分别是相应变量下除以各自的安全系数 下所允许的挠度、转角和扭角。
2018年9月
复旦大学材料科学系
2
8.1 材料性能 (property of material)
● 当材料被加工成制品时，必须考虑二大性能：使
用性能和工艺性能。同时还要考虑性价比。 （1） 使用性能 (service performance)
力学、物理、化学等性能。 （2） 工艺性能 (process property)
8.1纳米颗粒
超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属 颗粒会迅速氧化而燃烧。如要防止自燃，可采用 表面包覆或有意识地控制氧化速率，使其缓慢氧 化生成一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳定 化。
利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的 高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料。
35
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37
Surface and interface effects: A high percentage of atoms in nanomaterials are on the surface (or interface). 5nm spherical particle : ca. 50% of the atoms are on the surface
第八章 材料化学在先进材料制备中的应用
8.1 纳米微(颗)粒材料
(Nanoparticle Materials)
1
一、纳米微(颗)粒材料简述
2
3
纳米微粒的基本概念
纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒，它的尺度大于原子族
(cluster)，小于通常的微粒。
通常，把仅包含几个到数百个原子或尺度小于1nm的粒子称为“簇cluster”，它
①量子尺寸效应; ②小尺寸效应; ③表面效应;
因而展现出许多特有的性质，在 催化、滤光、光吸收、医药、磁介质及新材料等方 面有广阔的应用前景，同时也将推动基础研究的发 展。
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如60年代，Ryogo Kubo（久保理论）等人指出， 金属超微粒子中电子数较少，因而不再遵守Fermi 统计。小于10nm的纳米微粒强烈地趋向于电中性。 这就是Kubo效应，它对微粒的比热、磁化强度、 超导电性、光和红外吸收等均有影响。
式可得能级间距δ→0，即对大粒子或宏观物体能 级间距几乎为零；而对纳米微粒，所包含原子数有 限，N值很小，这就导致δ有一定的值，即能级间 距发生分裂。
工程施工先进材料范文
工程施工先进材料范文随着我国经济的快速发展，基础设施建设日新月异，工程施工项目如雨后春笋般涌现。
在这些项目中，有许多值得我们学习和借鉴的先进材料。
本文将结合实际情况，列举一些工程施工中的先进材料，以供大家参考。
一、高性能混凝土高性能混凝土是一种具有较高强度、良好耐久性和较低渗透性的混凝土。
它主要由高强度水泥、优质骨料、高效减水剂和矿物掺合料等组成。
高性能混凝土在工程施工中具有以下优点：1. 提高工程结构的承载能力，降低工程造价。
2. 具有良好的抗裂性能，减少裂缝的发生。
3. 提高混凝土的耐久性，延长工程寿命。
4. 减少混凝土的用量，节约资源。
二、预应力技术预应力技术是一种通过预先施加应力，提高结构承载能力和稳定性的技术。
它主要包括预应力混凝土和预应力钢结构。
预应力技术在工程施工中的应用具有以下优点：1. 提高结构的承载能力和稳定性，降低结构自重。
2. 减少构件的尺寸，节省空间。
3. 提高构件的抗裂性能，延长使用寿命。
4. 降低工程造价，提高经济效益。
三、高性能钢筋高性能钢筋是一种具有较高强度、良好韧性和耐久性的钢筋。
它主要由热轧带肋钢筋、冷轧带肋钢筋和预应力钢筋等组成。
高性能钢筋在工程施工中的应用具有以下优点：1. 提高钢筋的承载能力，降低工程造价。
2. 具有良好的抗裂性能，减少裂缝的发生。
3. 提高钢筋的耐久性，延长工程寿命。
4. 减少钢筋的用量，节约资源。
四、新型模板技术新型模板技术是指采用新型材料制作的模板，如塑料模板、钢模板、木模板等。
新型模板技术在工程施工中的应用具有以下优点：1. 提高模板的承载能力，降低工程造价。
2. 具有良好的抗裂性能，减少裂缝的发生。
3. 提高模板的重复使用次数，降低工程成本。
4. 简化模板施工工艺，提高施工效率。
五、绿色施工技术绿色施工技术是指在工程施工过程中，采用环保、节能、低碳、减排的技术和方法。
绿色施工技术在工程施工中的应用具有以下优点：1. 减少施工过程中的环境污染，保护生态环境。
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高分子电致、光致发光材料
除PPV外，还有聚噻吩（PT）和聚对苯撑（PPP），聚烷 基芴（PF）等，它们有如下的基本结构：
( ) S PT n ( ) n PPP R R ( ) n R Ar R PF R
R
R
Ar L-PPP
R
n
有机高分子电致发光材料的发现和研究热潮的兴起导致 了一门新兴学科——有机电子学的诞生，至今仍是备受国际 学术届关注的前沿研究领域。
研制新一代仿荷叶表面材料 和涂料
纳米科技
纳米科技的提出
人类对客观世界的认识己经发展了两个领域，即宏观和 微观领域。
1. 宏观领域：以人的肉眼可见的物体为最小物体为下限，上 至无限大的宇宙天体。 2. 微观领域： 以分子、原子（约0.1 nm）为最大起点，下 至无限小的领域（如电子、原子核）的运动。 然而，在宏观领域和微观领域之间存在着近年来才引起重 视的介观领域, 在这个不同于宏观和微观的领域，由于三维尺 寸很细小，出现了许多奇异的性能，不能用我们现有的常识 来描述这个领域的规律。
高分子电致、光致发光材料的应用
“软物质”概念的提出为物理学、化学、材料科学和生 物学之间提供了的一个新的学科发展平台，软物质的许多 新奇行为、丰富的科学内涵和广泛的应用背景正引起越来 越多科学家的兴趣。 软物质相关书籍
高分子电致、光致发光材料的应用
智能化
智能化是指其功能可随外界环境变化因素产生感知，而自 动作出适时、灵敏和适当的响应，并能自动地调节、修饰和 修复。例如，形状记忆合金便是一种智能材料。
传输
光纤、 光导材料
处理
电光材料
存储
光存储材料、 高分子电存储 材料
显示
液晶高分子 高分子发光 材料
传感
通信
计算机
信息功能材料
传感
高灵敏度、高选择性、操作简便、 实时响应和获取信息量 单纯的语音通信已经不能满足人们的 需要，其多媒体化的趋势日益明显（更 明亮、更清晰、可视面积更大的彩色显 示屏）。
可以利用外界的变化来调节高分子光、电等功能的变化，
发掘高分子的软物质特性，寻找实现高分子功能材料智能化的 途径，是人们当前和今后的努力目标。
新一代信息获取技术—基于共轭高分子的荧光传感
传感器基本结构示意图
后端
检测器 外光路或电路
前端
信号转换元
感应元
Detector
Reporter
Relay
Recognize
新一代信息获取技术—基于水溶性共轭高分子 的荧光传感
对生物素（avidin）的检测原理示意图： Fluorescence quenching
biotin avidin
Fluorescence recovery
新一代信息获取技术—基于共轭高分子的荧光传感 发展趋势：
高分子电致、光致发光材料的应用
“物联网”信息时代
“物联网”是指通 过各类信息传感设备， 按约定的协议，把物品 与互联网相连接，进行 信息交换和通信，以实 现智能化识别、定位、 跟踪、监控和管理。 “物联网”几大支柱领域： 传感、通信、计算机
“物联网”信息时代的智能家居
信息功能材料
光电功能材料
包括着巨大的科料
（3）可印刷生产 （4）照明
其他特性： （4）高亮度 （5）低驱动 （6）温域广 （7）全固态 （8）超 薄
仿生材料
通过研究自然界中生物体的物质结构及其特有的功能， 学习制造新材料的思路和方法，并在材料的设计和制造中加 以模仿，称为仿生材料学。
为什么荷叶“出淤泥而不染”？ 荷 叶 上布满细致 且凹凸 不平表面微结构，紧贴叶面 上形成一层极薄的只有纳米 级的空气层 , 让尘土和水不易 沾附。
有机/高分子电致发光二极管（OLED / PLED)
器件发光的工作过程，大致可分为两个阶段. 一是载流子的注入；输运和相遇（偶合），即激子 (Exciton)的生成阶段。 二是激子的衰变 (Decay)，包括辐射与非辐射衰变及其间 的竞争等。
PPV Al
ITO
有机/高分子电致发光二极管（OLED / PLED)
OLED 具有全固态主动发光，亮 度、效率高，重量轻，厚度薄，材 料选择范围宽，显示色彩丰富，容 易实现白光，响应速度快，视角范 围宽，使用温度范围宽，抗震动性 强，可实现柔性显示，制作工艺相 对简单等优点，被认为是最有希望 取代液晶显示（LCD）成为下一代平 板显示主流的技术之一。 显示技术的发展方向：超薄、 大面积、 柔性、 视频显示、低成本
新一代信息获取技术—基于共轭高分子的荧光传感 长的共轭主链 + 具有分子选择性的捕集器
机理：光诱导的电子转移过程或能量转移过程
新一代信息获取技术—基于共轭高分子的荧光传感
共轭高分子相对于小分子荧光物质的独特优势：
软物质特性（发光、构象调整、颜色）
荧光猝灭 “放大”效 应
高灵敏度、高选择性、实时响应、操作简便
CH=CH-CH=CH-CH=CH 聚乙炔 聚苯
高分子电致、光致发光材料
在1990年由英国剑桥大学的科学家 R. Friend 等 发现而提出的。第一种被报道的共轭高分子化合物 是聚对苯乙烯撑（PPV）：
( PPV
(
)
n
O )
MeO O ( ) MeO MEH-PPV n OC1C10-PPV
n
PPV 及 PPV 苯环上取代 的共轭高分 子
高分子电致、光致发光材料的应用
传感材料
高分子属于软物质（ soft matter ），其特点是对弱的外 界影响作出相对显著的响应和变化（光、电信号），可用于 实现传感功能。 1991 年，诺贝尔奖获得者、法国物理学家德热纳（ P. G. De Gennes)在诺贝尔奖授奖会上以“软物质”为演讲题 目，给出软物质的一个重要的特征：弱力引起大变化。或 者说“对外界微小作用的敏感性、自组织等行为”。 软物质研究对象包括聚合物、液晶、表面活性剂、胶体 以及生物大分子等与人们日常生活及生命活动密切相关的物 质，具有极为重要的应用背景。
OLED 亮度：150cd/m2 对比度: 1000:1 / 100 Lux
QVGA：320×240
OLED即使在较低的亮度下，对比度也比LCD高许多倍。
新一代信息显示技术OLED 性能对比—5.高清晰度
TFT-LCD
OLED
新一代信息显示技术OLED 性能对比—6.独具特性
（2）透明
（1）柔性
新一代信息获取技术—基于共轭高分子的荧光传感 水溶性共轭高分子
新一代信息获取技术—基于水溶性共轭高分子的荧 光传感
优势：可应用于水环境、生命体系的检测，对化学和生物物 质的检测可望被广泛应用到环境卫生监控、疾病诊断、遗传 分析、军事、反恐等众多方面。 QTL（quencher-tether-ligand）检测方法示意图：
在扫描隧道显微镜下，科学家将48个铁原子 排列在铜表面上，形成一个圆形围栏。
1993年后，我国科学家先后操纵原子写出“中国”、“原 子”、绘出中国轮廓图。
纳米齿轮
纳米陶瓷
碳纳米管：
1991年日本科学家发现的一种 针状的管形碳单质，主要由呈 六边形排列的碳原子构成数层 到数十层的同轴圆管，层与层 之 间 保 持固 定 的 距离 ， 约 为 0.34 nm ， 直 径 一 般 为 2 ～ 20 nm，轴向尺寸为微米量级。
导电共轭高分子
2000
年 诺 贝 尔 化 学 奖 获 得 者
导电共轭高分子
在高分子的整个主链上π电子共用，形成一个大π轨道， 电子能在整个共轭主链上流动，具有类似“分子导线”的 性质，形成了一个用于电子导电的“超级轨道”。当载流 子（即电子或空穴）被注入“超级轨道”上时，可直接导 致电导率等的变化，室温电导率可在绝缘体-半导体-金属 态范围内（ 10-9 —105 S/cm ）变化，这是迄今为止任何材 料都无法比拟的特性。聚苯胺类、聚噻吩类、聚吡咯类导 电共轭高分子已被广泛用于制作导电性变化传感器等。
材料科学与工程导论
主讲人：黄艳琴
南京邮电大学材料科学与工程学院 2011年12月28日
先进材料
先进材料阶段的特征
先进材料是根据对材料的物理和化学性能的了解，为了特 定的需要设计和加工而成的； 先进材料使新技术得以产生和应用，而新技术又促进了新 工业的出现和发展； 智能材料、仿生材料、新能源材料以及在特殊条件下使用 的结构材料和功能材料是新材料研究和开发中最受关注的主题 ； 纳米材料科学技术已成为先进材料阶段最活跃的领域，因 为这一技术涉及材料、信息、能源、医学、航天等各个方面。 对未来材料的发展趋势大致可以概括为“六化”：即智能 化、仿生化、复合化、纳米化、轻量化和高功能化。
通信
存储
传统半导体的硅存储器件存在尺寸较大、 制备工艺复杂以及生产成本偏高等问题， 急需研发满足信息时代存储速度更快、密 度更高、小型化、制作工艺简单、成本低 的海量存储要求的新兴存储技术。
功能高分子材料
指具有某些特殊功能的高分子材料。例如离子交换、渗 透、催化活性、导电、发光、对环境因素（光、电、磁、热、 pH）的敏感性等 。 早期的功能高分子材料有离子交换树脂，光刻胶，医用 高分子材料，高分子催化剂等。早期的功能高分子材料大都 是功能单一的。 功能材料研究的进步，使对功能材料的研究从简单的发 展到复杂的功能体系。同时，对材料进行功能性操作所需驱 动力的认识，也因持续的深入研究而不断深化，出现了光、 电、 磁、热、化学等驱动因子。于是就有按驱动力而分类 的材料科学体系，例如光、电功能高分子材料的出现。
纳米科技大厦
纳米 分析 和
纳米 材料 的
制造 技术
纳米 器件 的
纳米 生物 医疗 技术
检测 技术
制造 技术
纳米科技
纳米分析和检测技术 1.扫描隧道显微镜(STM) 2.扫描电子显微镜(SEM) 3.透射电子显微镜(TEM) 4.原子力显微镜(AFM) 5. ……