1-材料学概论课程介绍

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材料科学与综合国力
二战后的日本经济的迅速崛起， 与其政府对材料的高度重视有关。
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☆ 材料科学就是研究各种材料的成份与结构、合 成与制备加工工艺、性能以及材料的应用过程中的 表现，这四个因素相互关系的科学。 ☆ 材料科学研究的目的就是对这四个因素方面的 关系进行不懈地努力，以期设计制造出更好的材料 为人类社会的进步服务。 ☆ 新方法、新结构、新性能、新应用时发展新材
☆ 复合材料（Composites）
聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料。
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1.3 材料科学
起源：20世纪对于材料的发展历史来说是一个 值得庆幸的时期。20世纪科学技术领域一系列 惊人的重大发现导致在原子能、航空航天、激 光、信息、能源等领域的巨大变化，而这些巨 大变化则有力地促进了材料的发展，使得材料 在20世纪中叶发生了一次“革命性”的飞跃， 这个飞跃的标志就是“材料科学”的形成。
☆资 源 ☆能 源 ☆环 保 ☆经 济 ☆质 量
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1.2 材料的分类 按材料的组成分类：
☆ 金属材料（Metal）
钢铁材料、合金、非铁材料
☆ 有机高分子材料（Polymer）
天然的、合成的（塑料、橡胶、纤维等）
☆ 无机非金属材料（Ceramics）
陶瓷、水泥、玻璃、耐火材料、新型陶瓷
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我国的新材料研究
☆ 形成了一支50万人的研究与生产队伍，其中科研
人员10余万人，研究单位有300多个，新材料生产 企业1000余个。各类大学有近200个与材料有关的 专业，毕业生的数量与美国相近。
☆ 在光学晶体、有机分离膜、稀土永磁材料、高温
超导体、准晶体研究等方面已取得举世瞩目的成 绩，但与发达国家相比，在总体水平上估计有10 差距。特种钢材和化工有机合成材料要靠进口， 高技术所需的新材料以及引进生产线所用原材料 大量依靠国外。
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。
高比强铝合金是20世纪新材料带来的第一个突破。
钢的比强度为：0.64×10 6cm
铝合金的比强度为：2.64×10 6cm 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。
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铝
☆ 铝是一种轻金属，密度2.7g/cm3，大约是铁的
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☆ 不少研究起步较晚成果不错，但形不成商品
及产业。“成果一大片，材料看不见”。国家在 新材料研究开发上的总投资较大100亿，但形 成的新材料生产的产值不大，大大影响了我国
工业特别是高新技术产业的升级。
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料以及材料科学研究的永恒主题。
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新材料的发展方向：
☆ 结构功能的复合化
☆ 功能材料的智能化
☆ 材料与器件的集成化 ☆ 制备和使用工程的绿色化
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我国的材料研究历史与现状：
☆ CHINA ☆ 越王勾践的宝剑 ☆ 青铜编钟
☆......
这套编钟是在洛庄汉墓主墓室北面的14号陪葬坑内出土的。 编钟出土时排列整齐，可看出当时是挂在架子上放进去的， 难能可贵的是，这套编钟在地下保存非常完好，出土后，轻 轻擦拭便锃亮如新。
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课程要求
出勤
1、遵守课堂纪律的几点要求
课堂纪律 教学互动
2、考核办法
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课程内容
1、材料科学介绍（2） 2、金属材料（2） 3、无机非金属材料（2） 4、高分子材料概论（2） 5、塑料材料（2） 6、橡胶材料（2） 7、纤维材料（2） 8、涂料、粘合剂（2） 9、 纳米材料（4） 10、复合材料（4） 11、无机材料制备与生产（4） 12、金属材料制备与生产（4）
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，对材料的发展
提高更高的要求。
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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。
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举一实例：
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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？
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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!
什么样的材料才值得我们关注？
让我们看看材料的发展历史…….
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★ 群居洞穴的猿人通过简单加工获得石器以狩猎、
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铝合金的出现，大大拓宽了铝的应用领域
☆ 航天飞机、大型客机
☆ 铝门窗、铝活动建筑 ☆ 铝细粉是一种火箭固体燃料 ☆ 铝电缆 ☆ 铝箔、易拉罐
2000年，美国就生产了1000亿个铝易拉罐。轻、 薄、耐腐蚀。易拉罐上的易拉扣，的确是一项高技术，
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代表了铝材和铝加工的现代成就。
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一般来说，一种材料能否在一个时代引起人 们的关注、得到广泛使用，应该从以下几个方面加 以分析考虑。
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第一章 材料科学介绍
1.1 什么是材料？ 1.2 材料的分类 1.3 材料科学 1.4 我国的材料研究现状
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1.1 什么是材料？
材料是可以用来制造有用的构件、器件或物品的物 质。
师昌绪主编：《材料大辞典》
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”。
美国科学院、美国工程院联合编写《材料：人类的需求》
材料学概论
余传柏 高分子材料教研室 ycb2008@glut.edu.cn
材料学概论是材料科学与工程专业本科生一门主干必修课程， 是在有机化学、分析化学、无机化学基础课的基础上开设 的，使材料科学与工程专业学生对材料科学体系有全面的 了解。
课程目的和任务：系统了解材料科学的概念，了解金属材料、 无机非金属材料、高分子材料及复合材料的基本概念，物理化 学特性，主要的应用领域；并联系高分子学科基本知识，理解 高分子学科与其它材料学科的交叉领域，为使用材料积累理论 基础。
护身和生存；（旧石器时代）
★ 随着人们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；（新石器时代）
★ 青铜器时代大约源于4000-5000年前，青铜器是
铜锡等元素组成的合金，与纯铜相比，青铜熔点低， 硬度高，比石器易制作且耐用。青铜器的出现大大促 进了农业和手工业的出现。（青铜器时代）
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＠ 一方面，材料是人类生存和生活必不可缺少的
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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 铝做了一顶头盔，成为轰动一时的新闻。每逢盛大 国宴，别人都用银质餐具，而他独自使用一套铝制 餐具。
1/3。纯铝的拉伸强度只有48MPa，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，使其价格极为 昂贵。