材料的利用与发展（课件ppt）

新知讲解
三、材料制造与环境保护
人们在制造材料的过程中会产生许多污染。为了减少或消除材料制造过程中的污染 ，人们需要探寻无污染或低污染的“绿色”新工艺，需要探索 污染物的防治、转 化和综合利用的途径。
小组 探究
怎样以铜为主要原料制备硫酸铜
Cu
CuSO4
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提出问题：以铜为主要原料制备硫酸铜的绿色工艺的 可行性如何？
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纳米材料
纳米是一个长度概念，1nm=10-9m，纳米材料是指其基本颗粒在1-100nm范 围内的材料。
纳米材料制成的金属硬度会提高数倍
把纳米催化剂溶解在汽油里,可 大大提高内燃机的工作效率
直接泼到纳米衬衫上的水和油污只 是停留在衣服的表层，轻轻一掸就 掉下去了，没有留下一点痕迹。
其他纳米材料：纳米节能灯、纳米军服、碳纳米管、碳纳米管…
第6节 材料的利用与发展
科学浙教版 九年级上
新知导入
人类历史上不同时代所使用的生产工具或战争中使用的武器 ，都记录了材料的发展过程。新型材料的出现，大大推动了 生产力的发展，促进了人类社会文明的进步。
材料的发展历程：石器
陶器
青铜器
钢铁的使用
新型材料的料与人类社会发展
中国研制的超导悬浮车
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新型高分子材料
高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶 粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大 合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成 为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的 重要材料。
一种用新型高分子软质材料制成的“无毛牙刷 ”在成都亮相。这款新型“无毛牙刷”只湿水 不吸水，能阻止各种杂物进入擦体内部。
设计制备方法：
设计方案一:铜与浓硫酸在加热条件下生成 硫酸铜、水、二氧化碳。
原理：Cu + H2SO4（浓）= CuSO4 + SO2 + H2O 设计方案二：铜加热生成氧化铜加稀硫酸生成硫酸铜和水。
原理：2Cu+O2===2CuO
CuO+H2SO4==CuSO4+H2O
设计方案三：将铜与氯气加热转化为氯化铜，然后将氯化铜和氢氧化钠反
石 器 时 代 原 始 人 的 石 制 割 砸 器 具
原 始 人 生 产 矛 的 过 程
用兽骨和鱼骨 制成骨针
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陶器
随着火的使用，古代人开始创造和使用陶器，使人类文明得到了较大的发展
拉坯成形
陶器烧制
出土陶器
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青铜器
在掌握湿法炼铜技术之后，又制造出了种类繁多的青铜器和锐利无比的青铜武器。
知识拓展
金属纳米材料
纳米（nm）是一个长度概念，1纳米是1米的十亿分之一（10-9 米）， 20 纳米约 为一根头发丝的三千分之一。 金属纳米材料具有很多金属材料通常没有的优异性能。例 如，金 属在常温下有很好的韧性与延展性，但在低温时则很脆，而纳米铜（Cu）和纳米 铬（Cr）的交替多层结构在零下 269℃仍有较高的延展性。纳 米金属的熔点大幅度降低 ，如块状金熔点高达 1064℃，而线度为2纳米的金粉327℃就融化了，可为较低温度下 形成合金提供新工艺。因 为金属纳米微粒对环境中的光、热、湿度和温度极为敏感，因 此可将金属纳米材料（如铂、钯等）用于传感器的制造。在火箭燃料中添加 1% 的超细 铝（Al）粉或镍（Ni）粉，燃烧效率可成倍提高。 人们对于宏观物体（小至肉眼能见的 物体，大到宇宙天体）与微 观物体（原子、分子及更小的微粒），都已作了很多研究， 取得了很多 规律性的认识，然而上述两个领域之间 1~100 纳米大小的那块领地， 直到 20 世纪 80 年代末才被人们重视。探究纳米领域的意义与价值不仅在于能够获得许多具 有独特性能的材料，而且打开了微观与宏观的 通道，对于人们全面认识宏观世界将产生 重大的影响。
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铁器
随着炼铁技术的掌握，人们制造了犁， 从而使农业生产得到了飞速的发展。
后金铁犁
现代铁器
知识拓展 金属使用的历史资料
黄金时代：大约在5000多年前，即公元前3000年，四大文明古国的埃及 旅行家里希尔发现黄金
青铜时代：公元前7000年前使用的小型铜器件，如小针、小珠和小锥等。先 秦的古籍《考工记》中记载了有名的“六齐”规则，即是青铜的六种配方。 据考古推测，这时人们已经能够制得纯铅和纯锡了。从商代的墓葬中先后发 现了铅爵、铅戈和铅斛等纯铅制品。
铁器时代：人类对铁的最早知识来源于从太空降下来的陨铁，埃及人称它为“ 天铁”，冶铁技术也大多是采用固体还原法，后来人们发现了升高炉温的方法 而炼出了性能较好的生铁。
汞和炼金术：古人认为金属起源于水银(汞的俗名)和硫磺，实际上，水银 是一种银白色的液体金属，颜色和外观与银类似，铜铁锡铅都能溶于水 银形成与金银类似的合金--汞齐
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超级陶瓷材料
据《世界报》报道，德国波恩 的达姆施塔特技术大学研制成 了一种集坚硬和耐高温两大优 点于一体的超级陶瓷。这种新 的陶瓷可耐高温1600℃，广泛 应用于发动机，汽轮机制造及 航天航空工业上。
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新型金属材料
记忆金属：各种合金都有自己的变态温度。 在它的变态温度时被做成螺旋状而处于稳定状态。在室温下强行把它拉直时，它 却处于不稳定状态，因此，只要把它加热到变态温度，它就立即恢复到原来处于 稳定状态的螺旋形状了。
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二、新型材料
光电子信息材料
光纤材料 传输损失少，透光性强，易于加 工，耐久性强，发光部不发热， 不通电只透可见光，几乎不透红 外线和紫外线
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先进复合材料
树脂基复合材料
金属基复合材料 分类： 陶瓷基复合材料
碳纤维复合材料 强度高
特点： 重量轻 抗高温
F-22,先进复合材料占机体的40%，包括机翼、 整流片和机身，复合材料的应用大大减少了机 身重量。雷达天线是用特殊合成材料制成的。
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超导材料
当某种材料在低于某一温度时，出现 电阻为零的现象即超导现象，该温度 即是临界温度（Tc）。超导体是一种 抗磁体，低于临界温度时，超导体排 斥任何试图施加于它的磁场，在列车 车轮旁边安装小型超导磁体，在列车 向前行驶时，超导磁体则向轨道产生 强大的磁场，并和安装在轨道两旁的 铝环相互作用，产生一种向上浮力， 消除车轮与钢轨的摩擦力，起到加快 车速的作用。高温超导体在悬浮列车 上应用的研究集中在日本。