前沿材料科学 ppt课件
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《前沿材料科学》课件
《前沿材料科学》PPT课 件
本课件旨在介绍前沿材料科学的重要性和最新发展趋势，帮助大家了解材料 科学的发展历程、定义和特点，并探索前沿材料在不同领域的应用。
课程介绍
本节将简要介绍《前沿材料科学》课程的目的和内容，引发学习的兴趣，并 概述学习本课程的益处。
材料科学的发展历程
回顾材料科学的发展历史，从古代材料的使用到现代材料科学的崛起，探讨材料科学的重要性和它对人类进步 的贡献。
未来前沿材料的发展趋势
展望前沿材料领域的未来发展趋势，包括新兴材料、可持续发展和智能材料等方面，启发人们探索更多的创新 与突破。
结论和要点
总结本课件的要点和主要内容，强调前沿材料科学的重要性和应用前景，鼓 励大家对材料科学的进一步探索和研究。
前沿材料的定义和特点
明确前沿材料的概念和特征，强调其创新性、先进性和应用前景，解释为什 么前沿材料对我们的社会和科技发展至关重要。
最新的前沿材料研究成果
介绍最新的前沿材料研究成果，例如新型纳米材料、柔性电子材料和生Байду номын сангаас可 降解材料，展示它们的独特性能和未来应用的前景。
前沿材料在不同领域的应用
探索前沿材料在能源、医疗、电子、交通等领域的广泛应用，展示其优势和 突破，激发人们对前沿材料应用潜力的兴趣。
本课件旨在介绍前沿材料科学的重要性和最新发展趋势，帮助大家了解材料 科学的发展历程、定义和特点，并探索前沿材料在不同领域的应用。
课程介绍
本节将简要介绍《前沿材料科学》课程的目的和内容，引发学习的兴趣，并 概述学习本课程的益处。
材料科学的发展历程
回顾材料科学的发展历史，从古代材料的使用到现代材料科学的崛起，探讨材料科学的重要性和它对人类进步 的贡献。
未来前沿材料的发展趋势
展望前沿材料领域的未来发展趋势，包括新兴材料、可持续发展和智能材料等方面，启发人们探索更多的创新 与突破。
结论和要点
总结本课件的要点和主要内容，强调前沿材料科学的重要性和应用前景，鼓 励大家对材料科学的进一步探索和研究。
前沿材料的定义和特点
明确前沿材料的概念和特征，强调其创新性、先进性和应用前景，解释为什 么前沿材料对我们的社会和科技发展至关重要。
最新的前沿材料研究成果
介绍最新的前沿材料研究成果，例如新型纳米材料、柔性电子材料和生Байду номын сангаас可 降解材料，展示它们的独特性能和未来应用的前景。
前沿材料在不同领域的应用
探索前沿材料在能源、医疗、电子、交通等领域的广泛应用，展示其优势和 突破，激发人们对前沿材料应用潜力的兴趣。
《当前材料研究热点》课件
广泛应用于住宅、办公楼、商业建筑等领域，如节能门窗、绿色墙体 等。
05
新材料技术
3D打印技术
3D打印技术是一种增材制造技 术，通过逐层堆积材料来构建
三维物体。
该技术广泛应用于航空航天、 医疗、建筑、汽车等领域，可 快速原型制造和定制化生产。
3D打印材料种类不断增多，包 括塑料、金属、陶瓷等，性能 和精度也在不断提高。
研究的意义
阐述本研究的理论和实践意义，包括推动新材料和新技术的研发、 促进各领域的创新发展等。
02
高性能材料
高强度材料
总结词
高强度材料具有出色的力学性能，能够承受极端的压力和温度，广泛应用于航空 航天、汽车、建筑等领域。
详细描述
高强度材料如钛合金、超高强度钢等，通过特殊的制备工艺和合金化等方式，具 有高强度、高刚性和良好的耐磨、耐腐蚀性能。这些材料能够满足各种极端环境 下的使用需求，对于推动技术进步和产业发展具有重要意义。
智能高分子材料
智能高分子材料是一种具有感知和响应外部刺激功能的先进材料，能够 在光、热、电、磁、化学和生物等外部刺激下发生相应的物理或化学变 化。
智能高分子材料的特性主要归因于其独特的分子结构和组成。通过改变 分子链的排列和组合，可以赋予材料各种智能特性，如传感、驱动、信
息存储和药物控释等。
常见的智能高分子材料包括液晶高分子、电致变色高分子、温度敏感高 分子等。它们在信息显示、智能传感器、生物医学等领域具有广泛的应 用前景。
超导材料
总结词
超导材料在低温下具有零电阻和完全抗磁性的特性，对于能 源传输、磁浮交通、磁共振成像等领域有广泛应用前景。
详细描述
超导材料在一定的低温环境下，电阻为零且完全抗磁，能够 实现无损耗的电能传输和强磁场产生。目前研究和应用较多 的超导材料包括金属合金和陶瓷复合材料等，其制备工艺和 性能优化是当前研究的热点。
05
新材料技术
3D打印技术
3D打印技术是一种增材制造技 术，通过逐层堆积材料来构建
三维物体。
该技术广泛应用于航空航天、 医疗、建筑、汽车等领域，可 快速原型制造和定制化生产。
3D打印材料种类不断增多，包 括塑料、金属、陶瓷等，性能 和精度也在不断提高。
研究的意义
阐述本研究的理论和实践意义，包括推动新材料和新技术的研发、 促进各领域的创新发展等。
02
高性能材料
高强度材料
总结词
高强度材料具有出色的力学性能，能够承受极端的压力和温度，广泛应用于航空 航天、汽车、建筑等领域。
详细描述
高强度材料如钛合金、超高强度钢等，通过特殊的制备工艺和合金化等方式，具 有高强度、高刚性和良好的耐磨、耐腐蚀性能。这些材料能够满足各种极端环境 下的使用需求，对于推动技术进步和产业发展具有重要意义。
智能高分子材料
智能高分子材料是一种具有感知和响应外部刺激功能的先进材料，能够 在光、热、电、磁、化学和生物等外部刺激下发生相应的物理或化学变 化。
智能高分子材料的特性主要归因于其独特的分子结构和组成。通过改变 分子链的排列和组合，可以赋予材料各种智能特性，如传感、驱动、信
息存储和药物控释等。
常见的智能高分子材料包括液晶高分子、电致变色高分子、温度敏感高 分子等。它们在信息显示、智能传感器、生物医学等领域具有广泛的应 用前景。
超导材料
总结词
超导材料在低温下具有零电阻和完全抗磁性的特性，对于能 源传输、磁浮交通、磁共振成像等领域有广泛应用前景。
详细描述
超导材料在一定的低温环境下，电阻为零且完全抗磁，能够 实现无损耗的电能传输和强磁场产生。目前研究和应用较多 的超导材料包括金属合金和陶瓷复合材料等，其制备工艺和 性能优化是当前研究的热点。
材料科学基础完整ppt课件
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
离子% 结 ）= [-1 e 合 -1 4(X A 键 X B )（ 2 1% 00
另一种混合键表现为两种类型的键独立 纯在例如一些气体分子以共价键结合，而 分子凝聚则依靠范德瓦力。聚合物和许多 有机材料的长链分子内部是共价键结合， 链与链之间则是范德瓦力或氢键结合。石 墨碳的上层为共价键结合，而片层间则为 范德瓦力二次键结合。
.
5
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
八.材料科学研究的内容：材料结构的基础知识、
晶体结构、晶体缺陷、材料的相结构及相图、材
料的凝固、材料中的原子扩散、热处理、工程材
料概论等主要内容。 .
子，因此，它们都是良好的电绝缘体。但当
.
16
处在
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
高温熔融状态时，正负离子在外电场作用 下可以自由运动，即呈现离子导电性。
2.共价键
（1）通过共用电子对形成稳定结构
.
13
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
三.结论
1.原子核周围的电子按照四个量子数的规定 从低能到高能依次排列在不同的量子状态 下，同一原子中电子的四个量子数不可能 完全相同。
材料科学基础PPT精品课件幻灯片
❖ 材料发展动力： ▪ 社会需求（市场拉动） ▪ 技术发展（技术推动） ▪ 科学发展（对物质的了 解，是创新的源泉）
• 硅时代（1950年）
• 20新20/材12/1料9 时代（1990年材、料科特学征与工是程多学院种材材料学料教研并室存）
8
2020/12/19
材料科学与工程学院材料学教研室
9
材料的历史：300,000 BC—3,500 BC
川徐家岭楚墓出土。龙首、虎颈、虎身、虎尾、
编钟：春秋中期，1978年河南淅川出土， 龟足，张口吐舌，牙齿犀利。龙首上附六条蛇
最大钟通高120.4厘米，舞修52.3厘米，
形龙。脊背上有有一方座，座上有一神兽也为
铣间59.7厘米。该钟一组26件，形制相同， 龙首，口衔一条龙，龙 首。通身饰动物纹和
大2小02依0/1次2/递19减。
2020/12/19
材料科学与工程学院材料学教研室
3
提到“材料”，同学们会想到什么？列举一下现 代生活中用到了哪些材料？给材料下个定义。
请同学们能不能根据材料的发展来划分历史？如 果能，是怎样划分的？ 材料科学与材料工程有什么区别？
请问同学们材料是怎样分类的？
如何认识材料的科学问题？ （链接）
2020/12/19
•
由于材料的重要性，历史学家常常根据人类使用的材料来划分
人类社会发展的历史阶段。从古代到现在人类使用材料的历史共经
历了七个时代，其中的有些时代持续了几个世纪，各时代的开始时
间：
• 旧、新石器时代（公元前10万年） • 陶器时代 • 青铜器时代（公元前3000年） • 铁器时代（公元前1000年） • 水泥时代（公元0年） • 钢时代（1800年）
6
材料科学材料性能与指标PPT课件
树脂材料拉伸曲线
10
20
30
e(%)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
s(MPa)
低碳钢
锰钢
硬铝
退火球墨铸铁
延展性或塑性的表征
延伸率 elongation 断面收缩率 reduction of area
< 5%： 脆性材料
塑性材料和脆性材料力学性能比较:
塑性材料
各种材料的能带结构
2.4.2 介电性能 Dielectric Property
电容C（capacitance）——电荷量q与电压V的比值：
平板电容计算： C = (A/L)
：介电常数，表征材料极化和储存电荷的能力； 相对介电常数r： r=/0 (介质常数、介电系数或电容率)
2.3.2 热膨胀 thermal expansion
势能一原子间距离曲线
假想的
实际的
热膨胀现象解释
金属和无机非金属材料的线膨胀系数较小； 聚合物材料则较大。
键强与热膨胀
膨胀的差异 ——原子间的键合力越强，则热膨胀系数越小。
热量通量q ： 热导率：表征物质热传导性能的物理量。 单位：Wm-1K-1，或 calcm-1s-1K-1 1 calcm-1s-1K-1=4.2102 Wm-1K-1
溶蚀性 耐腐蚀性 抗渗透性 抗氧化性
——材料抵抗各种介质作用的能力
化学稳定性
2.1 化学性能 Chemical Performance
氧化物成核 生长 氧溶解
氧化膜生长 内氧化
缝隙 孔洞 微裂纹
宏观裂纹
吸附
（1）化学锈蚀
材料科学基础ppt
组织是指用金相观察方法观察材料内部时看到的涉及晶体或晶粒大小、方向、形状排 列状况等组成关系的组成物。不同的组织具有不同的力学性能和物理性能。
第一章 材料结构的基本知识
一、原子的电子排列
第一节 原子结构
原子
原子核
中子 质子
核外电子
原子的结构示意图
原子的运动轨道是有四个量子数所确定的，它们分别为主量子数、次量子数、磁 量子数以及自旋量子数。四个量子数中最重要的是主量子数n(n=1、2、3、4·····），
正方晶系： d h k 1 / l h [ /a ) ( 2 ( k /b ) 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
六方晶系：
d h k 1 / l4 / [ 3 ( h 2 h k k 2 ) /a 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
第二节 纯金属的晶体结构
一. 典型金属的晶体结构
金属晶体中的结合键是金属键，由于金属键没有方向性和饱和性，使大多数金属晶 体都具有排列紧密、对称性高的简单晶体结构。最常见的典型金属通常具有面心立方（A1 或fcc）、体心立方（A2或bcc）和蜜排六方（A3或hcp）三种晶体结构。
四. 晶面间距
1. 晶面间距：相邻两平行晶面间的距离。
2. 计算公式
对于各晶系的简单点阵，晶面间距与晶面指数 (hkl) 和点阵常数(a,b,c)之间有如下
关系：
立方晶系：
dhk la/h ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2k2l2]1/2
四方晶系：
d h k1 l/h [2 (k 2 )/a 2 ( l/c )2 ] 1 /2
二.材料性能与内部结构的关系
材料的不同性能都是由其内部结构决定的。从材料的内部结构来看，可分为四个 层次：原子结构、结合键、原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微组织。
第一章 材料结构的基本知识
一、原子的电子排列
第一节 原子结构
原子
原子核
中子 质子
核外电子
原子的结构示意图
原子的运动轨道是有四个量子数所确定的，它们分别为主量子数、次量子数、磁 量子数以及自旋量子数。四个量子数中最重要的是主量子数n(n=1、2、3、4·····），
正方晶系： d h k 1 / l h [ /a ) ( 2 ( k /b ) 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
六方晶系：
d h k 1 / l4 / [ 3 ( h 2 h k k 2 ) /a 2 ( l/c ) 2 ] 1 /2
第二节 纯金属的晶体结构
一. 典型金属的晶体结构
金属晶体中的结合键是金属键，由于金属键没有方向性和饱和性，使大多数金属晶 体都具有排列紧密、对称性高的简单晶体结构。最常见的典型金属通常具有面心立方（A1 或fcc）、体心立方（A2或bcc）和蜜排六方（A3或hcp）三种晶体结构。
四. 晶面间距
1. 晶面间距：相邻两平行晶面间的距离。
2. 计算公式
对于各晶系的简单点阵，晶面间距与晶面指数 (hkl) 和点阵常数(a,b,c)之间有如下
关系：
立方晶系：
dhk la/h ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2k2l2]1/2
四方晶系：
d h k1 l/h [2 (k 2 )/a 2 ( l/c )2 ] 1 /2
二.材料性能与内部结构的关系
材料的不同性能都是由其内部结构决定的。从材料的内部结构来看，可分为四个 层次：原子结构、结合键、原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微组织。
材料科学基础PPT精品课件
绪 论
材料科学基础
Foundations of Materials Science
绪 论
绪
教学目的与要求
论
1.掌握材料科学研究的内容及其要素之间的逻辑关系. 2.了解材料发展的现状与发展趋势. 3.了解本课程的主要内容和学习方法.
2015/11/23
材料科学与工程学院材料学教研室
2
绪 论
绪论部分主要介绍以下几个方面的内容:
绪 论
2015/11/23
材料科学与工程学院材料学教研室
9
绪 论 材料的历史：300,000 BC—3,500 BC
• 燧石：神奇的石头，这种容易制成工具 的石头，开始了制陶业的发展 （300000BC)。 • 天然金与铜被用作工具与武器，开始了 人类金属的使用（5500 BC） • 熔炼和锤击改变了铜的性能-材料开始发 展 （5000 BC）
绪 论
云纹铜禁：春秋中期，1978年河南淅川下寺出土。 高28.8厘米，器身长103厘米，宽46厘米，禁为 承置酒器的案，其器身以粗细不同的铜梗支撑多 层镂空云纹，十二只龙形异兽攀缘于禁的四周， 另十二只蹲于禁下为足。这是我国迄今发现用失 蜡法铸造的时代最早的铜器，其工艺精湛复杂， 莲鹤方壶：春秋，1923年河南 令人叹为观止。 新郑李家园出土。高117厘米， 2015/11/23 15 材料科学与工程学院材料学教研室 口长30.5厘米，口宽24.9厘米。
一. 什么是材料和材料科学基础?
二. 材料科学的地位和作用。
三. 材料的分类。
四. 为什么要学习《材料科学基础》?
五.《材料科学基础》课程的主要内容。
六.《材料科学基础》课程的特点、学习方法和安排。
2015/11/23 材料科学与工程学院材料学教研室 3
材料科学基础
Foundations of Materials Science
绪 论
绪
教学目的与要求
论
1.掌握材料科学研究的内容及其要素之间的逻辑关系. 2.了解材料发展的现状与发展趋势. 3.了解本课程的主要内容和学习方法.
2015/11/23
材料科学与工程学院材料学教研室
2
绪 论
绪论部分主要介绍以下几个方面的内容:
绪 论
2015/11/23
材料科学与工程学院材料学教研室
9
绪 论 材料的历史：300,000 BC—3,500 BC
• 燧石：神奇的石头，这种容易制成工具 的石头，开始了制陶业的发展 （300000BC)。 • 天然金与铜被用作工具与武器，开始了 人类金属的使用（5500 BC） • 熔炼和锤击改变了铜的性能-材料开始发 展 （5000 BC）
绪 论
云纹铜禁：春秋中期，1978年河南淅川下寺出土。 高28.8厘米，器身长103厘米，宽46厘米，禁为 承置酒器的案，其器身以粗细不同的铜梗支撑多 层镂空云纹，十二只龙形异兽攀缘于禁的四周， 另十二只蹲于禁下为足。这是我国迄今发现用失 蜡法铸造的时代最早的铜器，其工艺精湛复杂， 莲鹤方壶：春秋，1923年河南 令人叹为观止。 新郑李家园出土。高117厘米， 2015/11/23 15 材料科学与工程学院材料学教研室 口长30.5厘米，口宽24.9厘米。
一. 什么是材料和材料科学基础?
二. 材料科学的地位和作用。
三. 材料的分类。
四. 为什么要学习《材料科学基础》?
五.《材料科学基础》课程的主要内容。
六.《材料科学基础》课程的特点、学习方法和安排。
2015/11/23 材料科学与工程学院材料学教研室 3
材料科学导论ppt课件
➢ 20世纪70年代，人们把材料科学与能源科学和 信息科学并列，称作现代文明的三大支柱
➢ 20世纪80年代，又把新材料技术、信息技术、 生物技术作为新技术革命的主要标志
9
二、材料的分类
❖ 用 途：结构材料、功能材料 ❖ 结晶状态：单晶材料、多晶材料、非晶态材料 ❖ 几何形态：三维材料、二维材料、一维材料和
11
普通陶瓷的分类
12
三、材料与人类文明
➢ 材料的发展史，就是人类社会的发展史 ➢ 材料的发展史，就是科学技术的发展史 ➢ 历史学家根据当时所使用的最重要材料来命名
早期人类时代（如：石器、青铜、铁器时代）
13
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明 进步的标志。
14
1. 石器时代（Stone Age） （1）天然材料
31
后周（953年）沧州铁狮 （中国现存最早的大型铸件艺术品，重约40吨）
32
湖北当阳宋代铁塔 （不用砖石木料，完全用生铁铸成，重53吨，不 加焊接；形体瘦削挺拔，稳健玲珑；塔身向北倾
斜，以抵御北风）
33
钢
❖ 含碳量在0.0218~2.11%之间的铁碳合金称为钢 ❖ 冶炼温度更高，强度更高，用途更广 ❖ 距今1800年前出现了两步炼钢技术，即先炼成
材料科学和材料工程紧密联系，它们之间没 有明显的界线；在解决实际问题中，不能将科学 因素和工程因素独立考虑。
6
材料科学
设备 工艺
结构
性能 构件行为
材料工程 材料科学与工程是研究有关材料的成分、结 构和制造工艺与其性能和使用性能间相互关系的 知识及这些知识的应用，是一门应用基础科学。
7
材料科学与工程的四要素
从兴隆战国铁器遗址中发掘出了浇铸农具用 的铁模，冶铸技术已由泥砂造型水平进入铁模铸 造的高级阶段。
➢ 20世纪80年代，又把新材料技术、信息技术、 生物技术作为新技术革命的主要标志
9
二、材料的分类
❖ 用 途：结构材料、功能材料 ❖ 结晶状态：单晶材料、多晶材料、非晶态材料 ❖ 几何形态：三维材料、二维材料、一维材料和
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普通陶瓷的分类
12
三、材料与人类文明
➢ 材料的发展史，就是人类社会的发展史 ➢ 材料的发展史，就是科学技术的发展史 ➢ 历史学家根据当时所使用的最重要材料来命名
早期人类时代（如：石器、青铜、铁器时代）
13
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明 进步的标志。
14
1. 石器时代（Stone Age） （1）天然材料
31
后周（953年）沧州铁狮 （中国现存最早的大型铸件艺术品，重约40吨）
32
湖北当阳宋代铁塔 （不用砖石木料，完全用生铁铸成，重53吨，不 加焊接；形体瘦削挺拔，稳健玲珑；塔身向北倾
斜，以抵御北风）
33
钢
❖ 含碳量在0.0218~2.11%之间的铁碳合金称为钢 ❖ 冶炼温度更高，强度更高，用途更广 ❖ 距今1800年前出现了两步炼钢技术，即先炼成
材料科学和材料工程紧密联系，它们之间没 有明显的界线；在解决实际问题中，不能将科学 因素和工程因素独立考虑。
6
材料科学
设备 工艺
结构
性能 构件行为
材料工程 材料科学与工程是研究有关材料的成分、结 构和制造工艺与其性能和使用性能间相互关系的 知识及这些知识的应用，是一门应用基础科学。
7
材料科学与工程的四要素
从兴隆战国铁器遗址中发掘出了浇铸农具用 的铁模，冶铸技术已由泥砂造型水平进入铁模铸 造的高级阶段。
MOF材料的研究进展PPT课件
生物甲烷过程由于兼具节能、减排、资源化三重战略意义，被誉为是“粪土变黄金， 化腐朽为神奇”的工程，近年来引起了社会的广泛关注。生物甲烷过程需要将生物 质发酵产生的沼气进行提纯，去除沼气中CO2 等气体，使甲烷浓度高于97%。如 何提高CO2 分离过程的效率，降低过程能耗，是目前研究领域的热点。作为21 世 纪最热门的材料之一，金属有机骨架材料（metal organic frameworks，MOFs） 被广泛认为是用于碳捕获和封存（CCS）过程最具前景的材料，近二十年来被广 为研究。
根据不同的核组成，将MOFs 为壳的核壳结构材料主要分为：单质金属/非金属@MOFs、 氧化物@MOFs和MOFs@MOFs。
Deng Y，Qi D，Deng C，et al. Journal of the American- Chemical Society，2007，130（1）：28-29. 11
-
15
CO2的吸附热
吸附热是指气体吸附过程所产
出的热量，它代表了气体分子
与吸附材料表面作用力。材料 的CO2吸附热越大，说明CO2 与 吸附材料的作用力越强，选择
性就越好，同时脱附时所需的
能量代价也越高。因此好的吸
附材料应该具有一个合适的吸
附热。因此，吸附热一般会随 着CO2覆盖率的增加而减少。
-
-
10
HAQUE E，JUN J W，JHUNG S H. Journal of Hazardous Materials，2011，185（1）：507-511.
金属有机骨架（MOFs）为壳的核壳结构材料研究进展
近年来，核壳材料的合成与应用研究成为材料领域的一大热点。从广义上说，核壳结构 材料是一种材料通过物理化学作用均匀地包覆在另一种材料表面形成的纳米尺度的有序 核壳结构，还包括空球、微囊等材料。通过裁剪核或壳的结构、尺寸，可以调控核壳材 料的吸附分离、催化、光学、磁学等性质，从而表现出异于单组分的核或壳的性能。核 壳结构材料按外壳来分，主要有金属/非金属类、非金属/金属的化合物类、分子筛类和 金属有机骨架类。然而，金属有机骨架为壳的核壳结构材料的研究至今相对比较少，还 不是很成熟，因此类核壳材料仍有很大的发展潜力。
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ppt课件
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考核方式：
提交报告（3~5人一组）
课程宗旨：不是负担，轻松学习， 获得知识
ppt课件
11
三、前沿科学及其交叉
石器时代→青铜器时代→铁器时代→现代
中国目前就有960多个重点学科
这些学科就象金字塔一样，以雄厚的基础 支撑着活跃在科技领域的前沿学科
复合材料科学、半固态加工科学和超声振 动科学及其交叉
目的：了解半固态加工的产生、发展、与其
它科学的交叉和应用
ppt课件
7
第五章 超声加工科学
内容：介绍超声加工科学的基本情况，包括
超声加工的基本概念、特点、加工技术等内容
目的：了解超声加工的产生、发展、与其
它科学的交叉和应用
ppt课件
8
第六章 激光加工科学
内容：介绍激光加工科学的基本情况，包括
激光加工的基本概念、特点、加工技术等内容
ppt课件
3
二、课程教学内容：
共分6章
第一章 复合材料科学
内容：介绍复合材料科学的基本情况，包 括复合材料的基本概念、特点、研究方法 和加工技术等内容 目的：了解复合材料科学的产生、发展、 与其它科学的交叉和应用
ppt课件
4
第二章 纳米科学
内容：介绍纳米科学的基本情况，包括纳米
技术的基本概念、特点、加工技术等内容
目的：了解激光加工的产生、发展和应用
ppt课件
9
主要教学参考书：
1.复合材料及其应用技术/汤佩钊编著，重庆 大学出版社，1998
2.功能材料与纳米技术/李玲、向航编著，化 学工业出版社，2002
3.半固态金属加工技术及其应用/谢水生、黄声 宏编著，冶金工业出版社，1999
4.现代加工技术/张辽远编著，机械工业出版社， 2002
目的：了解纳米科学的产生、发展、与其它 科学的交叉和应用
ppt课件
5
第三章 超导科学
内容：介绍超导科学的基本情况，包括超导
科学的基本概念、特点、研究方法等内容
目的：了解超导科学的产生、发展和应用
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第四章 半固态加工科学
内容：介绍半固态加工科学的基本情况，包
括半固态加工的基本概念、特点、加工技术 等内容
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1 复合材料科学及其交叉
二十世料应运而生
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1.1 复合材料科学与声学科学的交叉
科技难题：军事装备的隐身问题
二十世纪九十年代，美国和前苏联等的科学家 进行声学研究与复合材料研究交叉
利用陶瓷铁氧体、碳黑、塑料、磷酸盐等材料 复合成高损耗吸波复合材料
前沿材料科学
任课教师：张 鹏 单位：机电学院材料所
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前沿材料科学
学时数：32 学分数：2.0
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一、课程的目的：
了解复合材料科学、纳米科学、超导科学、 半固态加工科学、超声加工科学、激光加 工科学等先进材料科学的基本原理、基础 理论、技术方法、主要特点与应用等内容
对前沿材料科学体系形成较为系统的认识
特点：产生的磁场全部指向同一方向，无需电力 就可将列车悬浮起来
在美国航空航天局的资助下，磁悬浮列车的速度
达到了640 km/h
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2 半固态加工科学及其交叉
二十世纪七十年代初期MIT的Flemings教授提出 半固态加工思想
半固态加工与超纯材料研究学科的交叉
科技难题：超纯材料的制备问题
半固态加工处于固液二相区，可利用挤压手段 将含有杂质的液体挤出，留下初生纯固相，然 后再从新进行半固态挤压，进一步提纯，这样 一次一次地提纯，最后就可获得超纯材料
日本科学家利用半固态挤压技术制备出了纯度
为15个9的半导体材料ppt课件
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3 超声振动科学及其交叉
二十世纪六十年代，Merchant 提出需要更新加工观念，于是 人们开始探索采用除机械能以 外的能量进行加工，这样就逐 渐形成了将超声振动加工技术
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超声振动科学与冶金科学交叉
科技难题：组分物性差别大材料的偏析问题
特点：可吸收不同频率的声波和电磁波
导致了隐形飞机和隐形舰艇等高科技产品的问世
美国隐形轰炸机，纵横驰骋，无所顾忌
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1.2 复合材料科学与纳米加工科学的交叉
科技难题：高温陶瓷复合材料的烧结问题
二十世纪八十年代，德国物理学家格兰特开发了 纳米级超细粉末，给材料领域带来了巨大的变化
特性之一：熔点的降低。2纳米金粉末金的熔点 1064℃→33℃
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§1.2复合材料的分类、研究方法
1.21 复合材料的分类 按性能高低分：常用复合材料
先进复合材料
常用复合材料:常规领域中使用的复合材料，如 混凝土、合金钢等
先进复合材料:前沿领域中使用的复合材料，航
空航天、军事、高科技领域用复合材料，碳纤
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第一章 复合材料科学
内容：介绍复合材料的基本概念、特点、 研究方法和加工技术等内容
§1.1复合材料的基本概念、特点
二十世纪六十年代以来，对工业材料提出了越 来越苛刻的要求，耐高温、高强度、轻量化等
传统材料：钢铁、水泥和木材力不从心
复合材料大量涌现
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1.1.1 复合材料概念
超声振动的乳化作用可使异种材料均匀地混合 在一起，将超声振动与冶金学科交叉，可明显 改善材料尤其是组分物性差别大的合金、复合 材料的组织，形成组织均匀的高性能材料
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未处理组织
经处理组织
图0-1 铝铅合金
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从上述前沿科学及其交叉的介绍可见，前 沿科学交叉一方面拓宽了其本身研究领域， 另一方面也给其它科学带来了勃勃生机， 成功地解决了各领域中存在的难题，使得 现代科技产生了史无前例的飞跃。
将纳米材料的这一特性交叉到复合材料学科中，
可利用纳米粉末在低温下制备出采用常规粉末在 极高温下也很难制备的高温陶瓷复合材料
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1.3 复合材料科学与磁学科学的交叉
科技难题：磁悬浮问题
本世纪初，美国科学家理查德.波斯特将磁学研 究交叉在复合材料研究领域
利用铁、硼、钕等材料制备了超级磁性复合材料
复合材料：由二种或二种以上材料组合的 新材料，其中含量多的称为基体，含量少 的称为添加体
组合方式：宏观-结构复合体、层合板 微观-混合体、合金
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1.1.2 复合材料特点
特点：具有相补效应，即各组分复合后可 以相互弥补各自的弱点，形成优异的综合 性能
形成了系统的复合材料科学，已经开发出 2000多种复合材料