材料化学绪论讲解

学习方式：听课与自学相结合
参考期刊： 1. 功能材料；2. 高分子学报 ；3. 无机材料学报 ；4. 复合材料学报 ； 5. 中国化学快报（英文版）；6. 应用化学；7. 高等学校化学学报； 8. 材料科学与工艺；9. 热固性树脂 ；10. 化学物理学报 参考教材： 1《材料化学》，曾兆华，杨建文著，化学工业出版社，2008年4月第一版。 2《材料化学》，朱光明，秦华宇著，机械工业出版社，2009年6月第二版。 3《材料化学》，李奇，陈光巨编，高等教育出版社，2010年9月第一版。 4《材料科学导论》，冯端,师昌绪,刘治国，化学工业出版社，2002年5月。 5《无机材料化学》，田顺宝，林祖强，祝炳和等，科学出版社，1993年
（3）
❖ 铁器时代被认为是始于2000多年前，由铁制作的农具、手工 工具及各种兵器得以广泛应用，大大促进了当时社会的发展。
Chapter 1 Introduction
Chapter 1 Introduction
❖ 钢铁、水泥等材料的出现和广泛应用， 人类社会开始从农业和手工业社会进入 了工业社会。
后者是前者的 4 倍，这对于结构材 料来说是几千年来的一个飞跃。
铝
铝是一种轻金属，密度 2.7 g/cm3，大约是铁的 1/3。纯铝的拉伸强度只有 48 MPa，只有钢的 1/10 左右。因此在早期并未得到重视。
Al 在地壳中含量丰富，占 1/12，但主要以 Al2O3 的状态存在。18 世纪发现了 Al 元素的存在， 1825 年丹麦物理学家 Hans Oersted 第一次成功 地提炼出金属铝，但是提炼方法比较复杂，产量 很低，使得其价格极为昂贵。
美国科学院、美国工程院联合编写 《材料：人类的需求》
材料是可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质
材 料=物 质
Materials = Matter
水是材料？ 冰是材料？
几乎所有的物质都可以称为是材料 并不是所有的材料都能引起人们的广泛关注
那么下一个问题就是
什么样的材料值得我们关注？
先来看看材料的发展历史……
因此材料的定义可以发展为：
人类社会所能够接受的经 济地制造有用器件的物质
一个例子
比强：比强度，也就是 材料的强度与密度之比。 具有高强度、低密度的 材料无疑具有应用优势。
高比强铝合金給 20 世纪的 “新”材料带来了第一个突
破
钢的比强度为： 0.64 106 cm 铝合金的比强度为：2.64 106 cm
技术的进步让铝走出了首饰店……
1886 年， 22 岁的美国人 Hall 发明了熔盐电解 法制取金属铝，此法投产后，金属铝的产量迅 速增长，价格则大幅度下降 ，从而把铝的大规 模生产变成了现实。这个年轻人组成了一个大 公司，这就是今天美国美铝公司 (Alcoa) 的前身。
将氧化铝 (A12O3) 溶解在熔融的冰晶石 (Na3AlF6) 中进行电 解(电解液温度接近 1000℃)
❖ 本世纪半导体硅、高集成芯片的出现和 广泛应用，则把人类由工业社会推向信 息和知识经济社会。
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一方面，材料是人类生存和生活必不可缺少 的部分，是人类文明的物质基础和先导，是直接 推动社会发展的动力。
另一方面，随着社会的发展，科学技术的进 步以及自然资源和能源的逐渐减少，人们所关注 的、所使用的材料种类也在发生着变化……
铝曾经比金银还要珍贵……
100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出 贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比 黄金还要贵重的奖杯──铝杯，赠送给门捷列 夫。
法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵， 用铝作了一顶头盔，成为轰动一时的新闻。 每逢盛大国宴，别人都用银制餐具，而他独 自使用一套铝制餐具。
本课程所涉及的内容就属于材料化学这一分支。 而作为本课程的绪论，这里我们将首先来讨论 几个相关的名词：
材料 材料科学 材料化学
第一章 绪 论
1.1 什么是材料？
材料是可以用来制造有用的Байду номын сангаас件、器件 或物品的物质。
师昌绪主编：《材料大辞典》p.58
材料是“具有一定性能的物质, 可以用 来制成一些机器、器件、结构和产品” 。
历史学家把某一类材料的特征及其广泛应 用作为人类文明史各个阶段的一种标志
❖ 旧石器时代 ❖ 新石器时代 ❖ 陶器时代 ❖ 青铜器时代 ❖ 铁器时代
我们现在所处的时代应该称为什么时代？
❖钢 ❖硅 ❖ 塑料 ❖ 合成材料 ❖ 半导体 ❖ 精密陶瓷 ❖ 复合材料 ❖ 纳米材料 ❖ ……
材料成为了一个新的独立的科学门类。 这个新学科与物理、化学、力学、机械、冶 金、化工等传统科学门类水乳交融，但是具 有其独特的鲜明的个性。也正是因为与各个 传统科学门类水乳交融，材料学科在不同的 场合就被划分成了材料物理、材料化学、材 料力学、材料工程学等诸多分支。
《材料化学》
Materials Chemistry
主讲： 李翠林 E-mail: licl7305@ Tel: 13919407983
本课程的内容
❖ 绪论 ❖ 材料制备方法 ❖ 金属材料 ❖ 无机非金属材料 ❖ 高分子材料 ❖ 复合材料 ❖ 纳米材料
介绍基本概念和基础理论为主，兼顾新材料、新方法。
在 上可以找到很多关于铝以及铝合金的信 息
❖ 群居洞穴的猿人通过简 单加工获得石器以狩猎、 护身和生存。
❖ 旧石器时代：这段文化时 期，最早开始于大约 750,000年以前的以狩猎 和打制石器工具为主。
❖ 新石器时代：属于或同始 于大约公元前 10,000年中 东及后来其它一些地方的 文化时期相关，以农业发 展和磨制石具的制作为特 征。
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随着对石器加工制作水平 的提高，出现了原始手工 业如制陶和纺织
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青铜时代大约源于4000 ~ 5000年前。青铜是铜锡铝等元素组成的合金， 与纯铜相比，青铜熔点低，硬度高，比石器易制作且耐用。青铜器大 大促进了农业和手工业的出现。
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