高分子材料概论.ppt
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高分子材料科学论述PPT(62张)
分子间力很大，没有沸点，加热到 2000C~3000C以上，材料破坏（降解或 交联）。
高分子材料分类
按材料来源分类
天然高分子
合成高分子
按材料性能和用途分类
塑料
橡胶
（称为三大合成材料）
纤维
涂料
粘合剂
功能高分子
通用高分子材料
塑料、橡胶、纤维，称为三大合成材料
合成高分子
20世纪初，出现了酚醛树脂 1920年，Staudinger提出高分子概念 30年代、40年代，飞速发展 70年代，特种性能的高分子
创立高分子化学的施陶丁格 Hermann Staudinger 1881一1965
The Nobel Prize in Chemistry 1953
•
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
•
7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
•
8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。
材料科学与工程导论
——高分子材料科学
2000年，世界合成高分子材料的年总产 量已达到2亿吨。其中塑料1.63亿吨， 合成橡胶0.11亿吨，合成纤维0.28亿吨。
高分子科学既是一门基础学科，又是一 门应用科学，主要由高分子化学、高分 子物理、高分子材料和高分子工艺四个 学科分支组成。
多种多样的高分子材料
A.J.Heeger(美国) A.G.Macdiarmid H.ShiraKawa
高分子材料分类
按材料来源分类
天然高分子
合成高分子
按材料性能和用途分类
塑料
橡胶
（称为三大合成材料）
纤维
涂料
粘合剂
功能高分子
通用高分子材料
塑料、橡胶、纤维，称为三大合成材料
合成高分子
20世纪初，出现了酚醛树脂 1920年，Staudinger提出高分子概念 30年代、40年代，飞速发展 70年代，特种性能的高分子
创立高分子化学的施陶丁格 Hermann Staudinger 1881一1965
The Nobel Prize in Chemistry 1953
•
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
•
7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
•
8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。
材料科学与工程导论
——高分子材料科学
2000年，世界合成高分子材料的年总产 量已达到2亿吨。其中塑料1.63亿吨， 合成橡胶0.11亿吨，合成纤维0.28亿吨。
高分子科学既是一门基础学科，又是一 门应用科学，主要由高分子化学、高分 子物理、高分子材料和高分子工艺四个 学科分支组成。
多种多样的高分子材料
A.J.Heeger(美国) A.G.Macdiarmid H.ShiraKawa
第五章高分子材料ppt课件
当外力不是静力，而是交变力（即应力大小呈周期性变化）时，应力和应变的关系就会呈现出滞后现象。所谓滞后现象，是指应变随时间的变化一直跟不上应力随时间的变化的现象。当应力与应变有相位差时，每一次循环变化过程中要消耗功，称为力学损耗或内耗。链段运动跟得上外力变化，则内耗很小，反之完全跟不上也小；当链段运动稍微滞后于外力的变化，内耗最大。
能结晶；160C
能结晶；160C
不结晶；75C
双烯类高分子主链上存在双键。由于取代基不能绕双键旋转，因而内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而有顺式构型和反式构型之分，称为几何异构体。以聚1,4-丁二烯为例，有顺1,4和反1,4两种几何异构体。反式结构重复周期为0.51nm（图b），比较规整，易于结晶，在室温下是弹性很差的塑料；反之顺式结构重复周期为0.91nm（图a），不易于结晶，是室温下弹性很好的橡胶。类似地聚1,4-异戊二烯也只有顺式才能成为橡胶(即天然橡胶)。对于聚丁二烯，还可能有1,2加成，双键成为侧基。因而与单烯类高分子一样，有全同（图d）和间同（图c）两种有规旋光异构体。
1.缨状微晶胞模型
2.折叠链结晶模型 基于的实验事实：电子衍射研究结果表明高分子单晶都具有一般共同的形态，即厚度约10纳米，长、宽约几微米尺寸的薄片晶，而且高分子链方向垂直于片晶平面。
3.聚合物结晶度： 结晶度即结晶部分的含量；利用比容、量热法、X射线衍射、红外光谱法。 影响结晶度的因素： 1.聚合物结构：规整结构的聚合物可以达到很高结晶度，分支、结构不规整的聚合物结晶度较； 2.结晶条件：缓慢降温比急冷更容易高的结晶度。
高分子柔顺性与单链内旋转难易程度有关。原子间的联结作用阻碍了单键的内旋转，使大分子链的运动以相连接的链段运动来实现。链段越短柔顺性越大。 高分子链的柔顺性是高聚物许多性质不同于低分子物质的重要原因，尤其对高聚物的弹性和塑性有重要影响。
高分子概论高分子材料科学概述知识讲解48页PPT
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
高分子概论高分子材料科学概述知识 讲解
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 பைடு நூலகம் 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
高分子概论高分子材料科学概述知识 讲解
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 பைடு நூலகம் 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
高分子材料教学课件PPT
• 氢键是与电负性较强的原子相结合的氢原子(如X—H)同时与另 一个电负性较强的原子(如Y)之间的相互作用，即(X—H…Y)．这 些电负性铰强的原子一般是氮、氧或卤素原子．一般认为在氢键 中，X—H基本上是共价键，而H…Y则是一种强而有方向性的范 德华力．这里把氢键归入范德华力是因为氢键本质上是带有部分 负电荷的Y与电偶极矩很大的极性键X—H间的静电吸引相互作用.
5
聚合物分子内与分子间相互作用力
• 物质的结构是指物质的组成单元(原于或分子)之间在相互吸引和排斥作用
达到平衡时的空间诽布．因此为了认识高聚物的结构，首先应了解存在于高聚 物分子内和分子间的相互作用．
• 化学键
构成分子的原子间的作用力有吸引力和斥力，吸引力是原子形成分于的结合力， 叫作主价力，或称键合力．斥力是各原子的电子之间的相互排斥力．当吸引力 和斥力达到平衡时，便形成稳定的化学键．
• 金属键 是由金属原子的价电子和金属离子晶格之间的相互 作用而形成的，无方向性和饱和性，赋予高导电性．在所谓的 “金属螯合高聚”(metallocene po1ymer)中可以说存在金属 键．
2024/6/20
7
• 范德华力
作用能: 2~8kJ/mol
是存在于分子间或分子内非键合原于间的相互作用力．两分子间的 范德华力F(r)及相互作用能E(r)是分子之间距离r的函数如图所示.
2024/6/20
19
重要高分子材料
合成树脂和塑料: 填充增强增韧,降低成本. 教 材P332表7.4
➢ 通用塑料: 应用广, 产量大, 价格廉的塑料. 如聚烯烃: PE, PP, PS等; PVC; 酚醛, 环氧, 聚酯, 尿醛等.
➢ 工程塑料: 综合性能好, 可代替金属作工程材料, 制 造机器零部件的塑料. 最重要的有:
药用高分子ppt
几种典型的功能性辅料应用情况
乳糖广泛用作片剂和胶囊剂的填充剂或稀释剂，有时也用
在冻干产品和婴儿实物配方中，乳糖也可作为粉末吸入剂 的稀释剂 微晶纤维素是一种纯化的、部分解聚的纤维素，是由多孔 微粒组成的晶体粉末。当使用浓度不同时，表现出不同的 功能。如：浓度为5％～20 用作抗黏剂；5 ～15 用作崩解 剂 滑石粉曾是广泛应用的口服固体制剂的润滑剂和稀释剂 聚山梨酯80是一种非离子型表面活性剂，在药物、食品中 广泛用作乳化剂、分散剂、增溶剂或稳定剂
如今我国药用制剂及辅料的发展状况
2009-2014年国内药用辅料总产 值 我国药用辅料质量标 准构成情况
药用辅料行业企业结构
第四节 安全性评价和质量管理。
药用辅料标准存在的问题 1 比其他国家药典收载率低 2 标准分类不细 3使用环节对辅料性质研究不足使用不科学， 处方合理性研究不足用量不当等。 4缺乏完善系统的管理体系和机制 5对药用辅料的生产供应环节缺乏有效监管 6对建立药用辅料标准体系不够重视
合成高分子药物的出现，不仅改进了 某些传统药物的不足之外，而且大大丰富 了药物的品种，为攻克那些严重威胁人类 健康的疾病提供了新的手段。因此以合成 高分子药物取代或补充传统的低分子药物， 已成为药物学发展的重要方向之一。
1.5药用高分子材料的定义 药用高分子的定义至今还不甚明确。 但药用高分子材料它是于20世纪90年代才 在我国建立起来的一门崭新的学科。随着 药物制剂理论和实践的飞速发展，多种新 型药用高分子材料也相继出现。近几年， 我国药用高分子材料的发展也取得了重大 的成就。
5淀粉也被用作新的药物传递系统的辅料，如鼻粘膜、口 腔和牙周等部位传递系统。 6.也用于局部用制剂。例如，因其吸收性被用于人用扑 粉中，作为软膏制剂中起到皮肤覆盖层的作用。
高分子课件(第一章)
远程结构
高分子的大小（分子量 极其排布） 高分子的形态（刚柔性 ）
28
2.高分子的聚集态结构
晶态结构 非晶态结构 取向态结构 液晶态结构 织态结构（高次结构）
第三层次结构
29
高分子的链结构：又称一级结构，它表明单个高分子链 中原子或基团的集合排列，即分子内结构。
近程结构：第一层次结构，指单个高分子内一个或几个 结构单元的化学结构和立体化学结构。
高聚物：重复单元数较多，增减几个单元不影响其物理性 质。
低聚物：重复单元数较少增减几个单元对其物理性质有显 著影响，或分子中仅有少数几个重复单元，其性质无显著 的高分子特性，类同于一般低分子化合物。
∴ 高分子化合物是不同大小分子量的同系混合物，以高 聚物为主体，含有少量低聚物，在总体上表现出高分子物 理-力学性能。也称聚合物。
分子量：104～106，原子数103～105个。 高分子与低分子是以相对分子量区别：
大于10000→高分子； 1500～10000中等分子化合物； 小于1000～1500低分子。
3
高分子的巨大分子量和它的特殊结构，所以具 备低分子没有的一系列独特的物理-力学性能：
力学性能
形变性能：弹性、粘性、粘弹性 断裂性能：强度、韧性
远程结构：第二层次结构，指单个高分子的大小和在空 间所存在的各种形态和构象。
高分子的聚集态结构：又称二级结构，是高分子整体的 结构，指单位体积内许多大分子链间的排列堆砌方式， 即分子间结构。
30
※ 高分子的链结构（一级结构）是反映高分子各种特 性的主要结构层次，直接影响聚合物的某些特性，如 熔点、密度、溶解性能、黏附性、黏度等。 ※ 高分子的聚集态结构决定聚合物制品使用性能的主 要因素。
《高分子材料概论》PPT课件
机
雷达发射能量
雷达
吸波材料
隐形飞机的原理
h
10
h
11
材料的分类
分类三：按性能分
功能材料
集成电路 芯片
单晶硅
h
LED
形状记忆材料
12
材料的分类
分类四：按应用与发展分
材料
传统材料 新材料
超 导 电 缆
h
普 通 钢 管 纳 米 铜
13
材料的地位和作用
当代文明
信材能 息料源
新材料 信息技术 生物技术
2.6
2.4
2.2
2
陶瓷
1.8
1.6
1.4
1.2
1
1750
1800
1850
1900
1950
2000
年份 高速钢
h
36
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
6
悬浮
5
磁分离 列车
装置
4
小型
中容量永磁飞轮
3 产生磁场/T
2 液氢 制品
1 搬运 装置
研究用 马达
电流 磁体 料品制 引线 液体燃
小容量永磁飞轮
磁屏蔽 悬浮
发动机
轴承
发动 机
0 1996
2000
2005
高温超导块材的应用领域的扩大与其产生磁场的关系
h
37
新材料技术是社会现代化的先导
21世纪重点发展的高技术领域的进展 与趋势 21世纪重点发展的高技术领域的材料 选择
新材料技术是高技术发展的基础
h
38
21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势
高分子材料概论
Engineering Science
高分子概论高分子合成材料课件.ppt
度
划
分
次结构型胶粘剂
——介于结构型与非结构型胶粘剂之间
高分子概论高分子合成材料课件
胶粘剂 —— 胶粘剂类型
有 机
动物胶：鱼胶、骨胶、虫胶 天然 植物胶：淀粉、松香、阿拉伯树胶
胶 粘 按剂 组
热塑性树脂胶：PVAc、PA、聚丙烯酸酯 合成 热固性树脂胶：环氧树脂、酚醛树脂
橡胶型胶粘剂：氯丁胶、丁腈胶
CH2OH
n
工程塑料
聚酰胺（polyamide）/ 尼龙（nylon）：
nylon-6、 nylon-11、 nylon-12、nylon-66、
nylon-610、 nylon-612、 nylon-1010、 nylon-1212
Nomex： O
OH
H
C
Kevlar： 聚碳酸酯（PC）：
O
CN
通用塑料：产量大、价格低、力学性能一般，主要作为非结构 材料使用，如：PP、PE、PVC、PSt等。
工程塑料：产量小、价格高、力学性能优异、耐热、耐磨、尺 寸稳定，主要作为结构材料使用，如：PA、PC、POM 等。
塑料的主要优点：质轻、电绝缘、耐化学腐蚀、易成型加工。 塑料的主要缺点：力学性能较金属差、表面硬度低、多数易
Ox n
天然纤维
高分子材料概述——纤维
棉花、羊毛、蚕丝、麻
人
造
纤
化维
学 纤 维
杂 链 合纤
成维
纤 维
碳 链
纤
维
再生蛋白质纤维 再生纤维素纤维：粘胶纤维、铜氨纤维 纤维素酯纤维：二醋酯纤维、三醋酯纤维
聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚氨酯弹性纤维 其它：聚脲、聚甲醛、聚酰亚胺
聚酰胺-酰肼、聚苯并咪唑等。
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不同材料的比强度和工作温度的比较
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
14 树脂基复合材料
12
10
钛基复合材料
比强8度 铝基复合材料
6 铝
4
2
不锈钢
钛 先进碳碳材料
高温合金
0
0
1
2
3
4
马赫数
不同材料的比强度与之对应的马赫数
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
在先进发动机上各 类高温复合材料的
应用年代预测
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
1400
发动12机00工作温度（现℃代）涡轮喷气发动机
1000
800
600
蒸汽机
400
200
30年代气冷式航空发动机
0 1900
1920
1940
1960
1980
2000
年份
在本世纪内由于采用了现代材料使发动机工作温度急剧上升， 因而发动机的理论效率大大提高。
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
新出现或正在发展中的具有传统材料所不具备 的优良性能的材料。
如：
新材料的定义
高技术发展需要，具有特殊性能的材料。
形状记忆合金－ 飞船网状自展天线
卫星的太阳能电池板 自动打开
新材料的定义
由于采用新技术（工艺、装备）明显提高了性能， 或者出现了新的功能的材料。
如：超级钢、纳米材料等。
碳纳米管，抗拉强度为钢40倍
2020
材料是人类社会进步的里程碑
人类利用材料的历史，就 是一部人类进化和进步的 历史。
材料是人类社会进步的里程碑
蒸
气
1763
机
发
电
1820
机
1946，美国 计算机
纵观人类利用材料的历史，可以
清楚地看到，每一种重要新材料的发 现和应用，都把人类支配自然的能力 提高到一个新的水平。材料科学技术 的每一次重大突破都会引起生产技术 的重大变革，甚至引起一次世界性的 技术革命，大大地加速社会发展的进 程，给社会生产力和人类生活带来巨 大变革，把人类物质文明推向前进。
MD11
的 发展 航
20 1950
1955
1960 1965 1970 1975 1980
1985 1990 1995 2000
年份
Comet 航空9材90 料的发展与飞机的燃放
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
一次大战水冷式 30年代空冷式
风扇喷气发动机
蜗轮喷气发动机
超音速燃烧冲压 式喷气发动机
新材料是经济和社会发展的基础和先导
新材料技术是工业革命和产业发展的先导 新材料技术是社会现代化的先导 新材料技术是一切工业发展的关键共性基础
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
两次工业革命都是以新材料的发明和广泛应用为先导
第一次工业革命（18世纪）：制钢工业的发展为蒸 汽机的发明和应用奠定了物质基础。
材料的分类
分类一：按组成与结构划分
材料
金属材料
无机非金属材料 高分子材料 复合材料
材料的分类
分类二：按用途分
材料
电子信息材料 航空航天材料 能源材料 生物医用材料
材料的分类
分类三：按性能分
结构材料
材料
功能材料
材料的分类
分类三：按性能分 功能材料
隐 身
吸收
热散射
战 斗
隐形战机
雷达能量散射
机
雷达发射能量
燃油消耗与工作温度的关系
0.4
燃料消耗公斤/马力小时
0.3
0.2
816℃ 1093℃ 1371℃
1649℃
0.1
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
压缩比
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
120
2.5倍
110
747-400
100
90 80
座·m70ile/Usgal
60 50 40 30
第二次工业革命（20世纪中叶以来）：单晶硅材料 对电子技术的发明和应用起了核心作用。
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
10
8
芳香族酰胺纤维
6
强度/密度（ln×10 6)
4
木材
2 石料 青铜
铸铁
碳纤维
复合材料
钢
铝
0 1600
1700
1800 年份
1900
2000
材料强度密度比在不同年代里的进展(由图中可以看 出,现代先进材料的强度已比原始材料提高了约50倍)
皮胶
新型耐热合金 轻合金
纤维 导电聚合物
耐热合金
复合材料
钛合金
高温聚合物
稻草 砖 纸 橡胶
高模量聚合物
胶木
锆合金 陶瓷基复合
石头
金属火基石复合
尼龙 环氧树脂
芳纶增陶强器
玻璃
先进功能 水泥
10000陶陶瓷瓷
耐火材料
有机玻璃
塑料
韧性工程
碳纤维增陶瓷
公元前 5000 0
高分子材料概论
Engineering Science
绪论
材料的定义与分类 材料的地位和作用 材料科学与工程的形成和发展
材料的定义
材料是人类用于制造机器、构件和产品的
物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。
新材料的定义
新材料，主要是指那些正在发展，且具有优 异 性能和应用前景的一类材料。为了规范新材料的 含义，一般把具备以下三个条件之一的材料称为新 材料。
材料在人类社会发展进程中的地位和作用
材料是人类社会进步的里程碑
材料是经济和社会发展的基础和先导 新材料技术是工业革命和产业发展的先导 新材料技术是社会现代化的先导 新材料技术是一切工业发展的关键共性基础
材料是人类社会进步的里程碑
人类使用不同材料的开始时间
100 万年前
公元前 5000 年 公元前 1200 年
1490C 3150C 6490C
10930C
538
1093
温度（0C）
发动机工作温度
19270C 1649
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
2204
碳/碳复合材料
1649
陶瓷
工作10温93度/℃
金属基 复合材料
金属间化 合物及其
复合材料
537 传统材料
（钛合金和高温合金）
陶瓷基 复合材料
100 比强度/MPa·(g·cm-3)-1
公元 0 年 公元 1800 年 公元 1950 年
20 世纪初 21 世纪
石器 陶器 青铜 铁器 水泥
钢 硅 高分子材料 先进复合材料
材料是人类社会进步的里程碑
工程材料历史随时间推移的相对重要性示意图（时间是非线形的）
金 铜 青铜
金属 铁
铝锂合金
高分子
微合金钢
铸铁
玻璃态金属 钢 双相钢
合金钢
木材 皮革
1727
1227
使用温度/℃
金属/超耐热 727 合金
雷达
吸波材料
隐形飞机的原理
材料的分类
分类三：按性能分
功能材料
集成电路 芯片
单晶硅
LED 形状记忆材料
材料的分类
分类四：按应用与发展分
材料
传统材料 新材料
超 导 电 缆
普 通 钢 管
纳 米 铜
材料的地位和作用
当代文明
信材能 息料源
新材料 信息技术 生物技术
新技术革命
材料是人类社会发展的基础和先导，是人 类社会进步的里程碑和划时代的标志。
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
14 树脂基复合材料
12
10
钛基复合材料
比强8度 铝基复合材料
6 铝
4
2
不锈钢
钛 先进碳碳材料
高温合金
0
0
1
2
3
4
马赫数
不同材料的比强度与之对应的马赫数
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
在先进发动机上各 类高温复合材料的
应用年代预测
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
1400
发动12机00工作温度（现℃代）涡轮喷气发动机
1000
800
600
蒸汽机
400
200
30年代气冷式航空发动机
0 1900
1920
1940
1960
1980
2000
年份
在本世纪内由于采用了现代材料使发动机工作温度急剧上升， 因而发动机的理论效率大大提高。
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
新出现或正在发展中的具有传统材料所不具备 的优良性能的材料。
如：
新材料的定义
高技术发展需要，具有特殊性能的材料。
形状记忆合金－ 飞船网状自展天线
卫星的太阳能电池板 自动打开
新材料的定义
由于采用新技术（工艺、装备）明显提高了性能， 或者出现了新的功能的材料。
如：超级钢、纳米材料等。
碳纳米管，抗拉强度为钢40倍
2020
材料是人类社会进步的里程碑
人类利用材料的历史，就 是一部人类进化和进步的 历史。
材料是人类社会进步的里程碑
蒸
气
1763
机
发
电
1820
机
1946，美国 计算机
纵观人类利用材料的历史，可以
清楚地看到，每一种重要新材料的发 现和应用，都把人类支配自然的能力 提高到一个新的水平。材料科学技术 的每一次重大突破都会引起生产技术 的重大变革，甚至引起一次世界性的 技术革命，大大地加速社会发展的进 程，给社会生产力和人类生活带来巨 大变革，把人类物质文明推向前进。
MD11
的 发展 航
20 1950
1955
1960 1965 1970 1975 1980
1985 1990 1995 2000
年份
Comet 航空9材90 料的发展与飞机的燃放
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
一次大战水冷式 30年代空冷式
风扇喷气发动机
蜗轮喷气发动机
超音速燃烧冲压 式喷气发动机
新材料是经济和社会发展的基础和先导
新材料技术是工业革命和产业发展的先导 新材料技术是社会现代化的先导 新材料技术是一切工业发展的关键共性基础
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
两次工业革命都是以新材料的发明和广泛应用为先导
第一次工业革命（18世纪）：制钢工业的发展为蒸 汽机的发明和应用奠定了物质基础。
材料的分类
分类一：按组成与结构划分
材料
金属材料
无机非金属材料 高分子材料 复合材料
材料的分类
分类二：按用途分
材料
电子信息材料 航空航天材料 能源材料 生物医用材料
材料的分类
分类三：按性能分
结构材料
材料
功能材料
材料的分类
分类三：按性能分 功能材料
隐 身
吸收
热散射
战 斗
隐形战机
雷达能量散射
机
雷达发射能量
燃油消耗与工作温度的关系
0.4
燃料消耗公斤/马力小时
0.3
0.2
816℃ 1093℃ 1371℃
1649℃
0.1
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
压缩比
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
120
2.5倍
110
747-400
100
90 80
座·m70ile/Usgal
60 50 40 30
第二次工业革命（20世纪中叶以来）：单晶硅材料 对电子技术的发明和应用起了核心作用。
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
10
8
芳香族酰胺纤维
6
强度/密度（ln×10 6)
4
木材
2 石料 青铜
铸铁
碳纤维
复合材料
钢
铝
0 1600
1700
1800 年份
1900
2000
材料强度密度比在不同年代里的进展(由图中可以看 出,现代先进材料的强度已比原始材料提高了约50倍)
皮胶
新型耐热合金 轻合金
纤维 导电聚合物
耐热合金
复合材料
钛合金
高温聚合物
稻草 砖 纸 橡胶
高模量聚合物
胶木
锆合金 陶瓷基复合
石头
金属火基石复合
尼龙 环氧树脂
芳纶增陶强器
玻璃
先进功能 水泥
10000陶陶瓷瓷
耐火材料
有机玻璃
塑料
韧性工程
碳纤维增陶瓷
公元前 5000 0
高分子材料概论
Engineering Science
绪论
材料的定义与分类 材料的地位和作用 材料科学与工程的形成和发展
材料的定义
材料是人类用于制造机器、构件和产品的
物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。
新材料的定义
新材料，主要是指那些正在发展，且具有优 异 性能和应用前景的一类材料。为了规范新材料的 含义，一般把具备以下三个条件之一的材料称为新 材料。
材料在人类社会发展进程中的地位和作用
材料是人类社会进步的里程碑
材料是经济和社会发展的基础和先导 新材料技术是工业革命和产业发展的先导 新材料技术是社会现代化的先导 新材料技术是一切工业发展的关键共性基础
材料是人类社会进步的里程碑
人类使用不同材料的开始时间
100 万年前
公元前 5000 年 公元前 1200 年
1490C 3150C 6490C
10930C
538
1093
温度（0C）
发动机工作温度
19270C 1649
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
2204
碳/碳复合材料
1649
陶瓷
工作10温93度/℃
金属基 复合材料
金属间化 合物及其
复合材料
537 传统材料
（钛合金和高温合金）
陶瓷基 复合材料
100 比强度/MPa·(g·cm-3)-1
公元 0 年 公元 1800 年 公元 1950 年
20 世纪初 21 世纪
石器 陶器 青铜 铁器 水泥
钢 硅 高分子材料 先进复合材料
材料是人类社会进步的里程碑
工程材料历史随时间推移的相对重要性示意图（时间是非线形的）
金 铜 青铜
金属 铁
铝锂合金
高分子
微合金钢
铸铁
玻璃态金属 钢 双相钢
合金钢
木材 皮革
1727
1227
使用温度/℃
金属/超耐热 727 合金
雷达
吸波材料
隐形飞机的原理
材料的分类
分类三：按性能分
功能材料
集成电路 芯片
单晶硅
LED 形状记忆材料
材料的分类
分类四：按应用与发展分
材料
传统材料 新材料
超 导 电 缆
普 通 钢 管
纳 米 铜
材料的地位和作用
当代文明
信材能 息料源
新材料 信息技术 生物技术
新技术革命
材料是人类社会发展的基础和先导，是人 类社会进步的里程碑和划时代的标志。