第4章-材料化学-新型材料概述
第四章_单晶硅材料
三 硅氯 烷氢 热硅 分氢 解还 法原
法
四 氯 化 硅 还 原 法
二 氯 二 氢 硅 还 原 法
作为单晶硅原料的高纯多晶硅
对于区熔单晶硅而言，是利用感应线
圈形成区域熔化，达到提纯和生长单晶 的目的。这种单晶硅的纯度很高，电学 性能均匀，但是，其直径很小，机械加 工性差。虽然太阳电池的光电转换效率 高，但是生产成本很高，一般情况下， 区熔硅不应用在太阳电池的大规模生产 上。
4.2 太阳电池用硅材料
由于硅材料的独特性质，成为现代 电子工业和信息社会基础，其发展是20 世纪材料和电子领域的里程碑，它的发 展和应用直接促进了20世纪全球科技和 工业的高速发展，因为，人类的发展被 称为进入了“硅时代”。
按纯度划分：
金属硅和半导体（电子级）硅
按结晶形态划分：
非晶硅、多晶硅和单晶硅
生成的硅烷可以利用精馏技术提纯， 然后通入反应式，细小的多晶硅硅棒通 电加热至850℃以上，硅烷分解，生成 多晶硅沉积在硅棒上，化学反应式为：
SiH4=Si+2H2
4.3.3 四氯化硅氢还原法
四氯化硅氢还原法是早期最常用的 技术，但材料利用率低、能耗大，现在 已经很少采用。
该方法利用金属硅和氯气反应，生 成中间化合物四氯化硅，其反应式为:
硅材料是目前世界上最主要的元素 半导体材料，在半导体工业中广泛应用， 是电子工业的基础材料。其中单晶硅材 料是目前世界上人工制备的晶格最完整、 体积最大、纯度最大的晶体材料。
硅是地壳中最丰富的元素之一，仅次于氧，
在地壳中的丰度到达26%左右，硅在常温下其 化学性质是稳定的，是具有灰色金属光泽的固 体，不溶于单一的算，易溶于某些混合酸和混 合碱，在高温下很容易与氧等化学物质反应。 所以自然界中没游离的单质硅存在，一般以 氧化物存在，是常用硅酸盐的主要元素。硅在 元素周期表中属于IV元素，晶体硅在常压下为 金刚石结构，熔点为1420℃。
化学培优增分一轮全国经典讲义：第4章 第1节 碳、硅及无机非金属材料
第4章非金属及其化合物第1节碳、硅及无机非金属材料考试说明1．了解碳、硅单质及其化合物的主要性质及应用.2．了解碳、硅及其化合物对环境质量的影响。
3．了解常见无机非金属材料的性质和用途.命题规律碳、硅及其化合物的性质是高考的常考点,其考查方式有：结合原子结构、元素周期律以选择题型考查碳、硅及其化合物的性质及应用；以新材料、新技术为背景结合工艺流程图以填空题型考查碳、硅的化合物的性质及应用等。
考点1碳、硅单质及其氧化物的性质1．碳单质的存在、性质和用途2．硅单质的存在、性质和制备（1)结构及物理性质(2）化学性质硅的化学性质不活泼，常温下不能被浓硫酸、浓硝酸等强氧化剂氧化，只能与F2、氢氟酸、强碱溶液反应；在加热条件下,能与O2、Cl2等少数非金属单质化合.写出下列相关反应的化学方程式：(3)工业制备反应原理：①制粗硅SiO2＋2C错误!Si＋2CO↑,②粗硅的提纯Si＋2Cl2错误!SiCl4、SiCl4＋2H2错误!Si＋4HCl。
3．碳和硅的氧化物(1)一氧化碳CO是无色无味的有毒气体，不溶于水，可用作气体燃料和冶金工业的还原剂。
(2）二氧化碳和二氧化硅(1)硅与碱溶液反应时,硅为还原剂，H2O为氧化剂.(2）不能依据反应2C＋SiO2错误!Si＋2CO↑来说明C的还原性比Si强，也不能依据反应SiO2＋Na2CO3错误!Na2SiO3＋CO2↑来说明SiO2水化物的酸性比H2CO3强。
（3）用于半导体材料的是高纯的晶体硅，用作光导纤维材料的是SiO2。
(4）SiO2是碱性氧化物，但能与HF反应，因此盛放氢氟酸不能用玻璃瓶，要用特制的塑料瓶。
盛放碱性溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，因为SiO2与碱溶液反应生成具有黏性的Na2SiO3。
【基础辨析】判断正误，正确的画“√"，错误的画“×”。
（1)硅单质广泛存在于自然界中，天然存在的单质硅叫硅石。
（×)（2）SiO2既可以和氢氟酸反应，又可以和NaOH溶液反应，是两性氧化物。
高中化学第4章材料家族中的元素第2节铝金属材料第3节复合材料(第1课时)铝与铝合金一等奖公开课ppt
1 ． 有 下 列 转 化 关 系 ： ①Al→Al2O3 ， ②Al→Al(OH)3 ， ③Al→[Al(OH)4] － ， ④Al2O3→Al ， ⑤Al2O3→Al(OH)3 ， ⑥Al(OH)3→Al2O3，⑦Al(OH)3→Al3＋，⑧Al3＋→[Al(OH)4]－，其中 能通过一步反应实现的转化有哪些？
2．氢氧化铝
(1)物理性质：白色胶状固体； 难 溶于水；有较强的 吸附 性。
(2) 实 验 室 制 取 ： 用 铝 盐 溶 液 和 氨 水 反 应 ， 离 子 方 程 式 为
__A__l3_＋_＋__3_N__H_3_·_H_2_O__=_=_=_A__l_O__H__3_↓__＋__3_N__H_＋ 4_。
(3)化学性质
①两性氢氧化物：
a．与强酸反应的离子方程式为
A__l(_O__H_)_3_＋__3_H__＋_=_=_=__A_l_3_＋_＋__3_H__2O__。
b．与强碱反应的离子方程式为
A__l(_O__H__)3_＋__O__H__－_=_=_=_[_A__l(_O__H_)_4_]－__。
2．(1)Al2O3 和 Al(OH)3 既可以与__强__酸____反应，又可以与__强__碱____ 反应，它们分别是__两__性____氧化物和__两__性____氢氧化物。
(2) 在 MgCl2 溶 液 中 滴 加 少 量 NaOH 溶 液 ， 现 象 为 __产__生__白__色__沉__淀_____，继续加入过量的 NaOH 溶液，现象为 ___沉__淀__不__消__失___；在 AlCl3 溶液中滴加少量 NaOH 溶液，现象 为__产__生__白__色__沉__淀____，继续加入过量的 NaOH 溶液，现象为 ___沉__淀__消__失_____。
高考化学总复习第4章非金属及其化合物第一节碳硅及无机非金属材料课件新人教版
溶液反应，不能与 H2、O2、Cl2、浓硫酸、浓硝酸反应，但加热
时能与 O2、Cl2 反应。
完成上图转化关系中④～⑦的化学方程式： △
④ Si＋O2=====SiO2 ；
⑤
△ Si＋2Cl2=====SiCl4
；
⑥ Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑；
⑦ Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑ 。
物质
与盐 反应
与碱 性氧化 物反应
二氧化硅
二氧化碳
如与 Na2CO3 反应：
高温 SiO2＋Na2CO3=====
如与 Ca(ClO)2 反应：
Ca(ClO)2＋CO2＋
Na2SiO3＋CO2↑
H2O===CaCO3↓＋
2HClO
如与 CaO 反应：
SiO2＋CaO=高==温==
如与 Na2O 反应：
3．(2017·信阳模拟)为检验二氧化碳气体中是否混有一氧化碳，某课 外兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验装置：根据装置回答 问题：
(1)A 装置的作用是____________。 (2) 实 验 后 怎 样 处 理 尾 气 ________ ， 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________。 (3)若实验时观察到________，则证明原气体中一定含有一氧化碳。
素异形体
(× )
(8)(2013·江苏高考)甲、乙、丙均含有相同的某种元素，它们之
间具有转化关系：甲――丁→乙
丁 甲
丙，若甲为焦炭，则丁可能
是 O2
(√ )
2．(2016·江苏高考)大气中 CO2 含量的增加会加剧“温室效 应”。下列活动会导致大气中 CO2 含量增加的是( ) A．燃烧煤炭供热 B．利用风力发电 C．增加植被面积 D．节约用水用电 解析：燃烧煤炭供热会产生 CO2，A 正确；利用风力发 电不会产生 CO2，B 错误；增加植被面积，会增加植物 的光合作用，减少大气中 CO2 的含量，C 错误；节水节 电不会增加 CO2 的排放，D 错误。 答案：A
材料化学
材料化学是材料学的一个分支，研究新型材料在制备、生产、应用和废弃过程中的化学性质，研究范围涵盖整个材料领域，包括无机和有机的各类应用材料的化学性能，是根据材料的基本理论和方法对工业生产中与化学有关的问题进行应用基础理论和方法的研究以及实验开发研究的一门科学。
目录12345678专业概述材料化学（Material Chemistry）专业一般是作为材料科学与工程系/学院中的一个专业方向。
主要的研究范畴并不是材料的化学性质（尽管从字面上可以这么理解），而是材料在制备、使用过程中涉及到的化学过程、材料性质的测量。
比如陶瓷材料在烧结过程中的变化（也就是怎么才能烧出想要的陶瓷）、金属材料在使用过程中的腐蚀现象（怎样防止生锈）、冶金过程中条件的控制对产品的影响（怎么才能炼出优质钢材）等等。
材料性质的测量也不同于的方法。
材料化学专业所研究的大多跟传统产业有关，属于解决实际问题的理论学科，因此材料化学专业研究的课题没有那么新潮和热门，但是在现实生产中，对优秀的材料化学方面人才的需求是巨大的，例如说冶金行业，在钢铁、有色金属冶炼过程中效率低、产品质量差、生产过程中浪费严重等问题，都需要用材料化学的知识来解决。
虽然一直以陶瓷闻名世界，但实际世界上精密陶瓷（用于电子材料中，价钱非常昂贵）绝大部分是由制造的，就是因为我们在配料、控制烧结条件等环节技术力量太差，而材料化学正是解决这些问题的。
所以材料化学专业不仅实用价值高，而且发展空间大。
材料化学专业的基础课程主要涉及物理学、热力学、材料化学、冶金学、电化学等方面知识，特别是无机化学、物理化学。
当然，由于专业方向的不同，有些专业也需要很多有机化学、生物化学的知识，像反应中的薄膜技术、胶体技术（在生产中以薄膜和胶体作为反应介质）的应用等等。
因此本专业对考生的要求还是比较全面的，希望报考本专业的考生，特别是那些参加“3+X”考试的考生有所准备。
本专业属于理学范畴，但是却不同于纯理学，对动手能力有一定的要求。
(经典)2019-2020高考化学 第4章(非金属及其化合物)第1节 碳、硅及无机非金属材料 考点(2)硅酸、硅酸
考点二 硅酸、硅酸盐、无机非金属材料李仕才1．硅酸硅酸难溶于水，其酸性比碳酸弱，硅酸不能(填“能”或“不能”)使紫色石蕊试液变红色。
(1)硅酸不稳定，受热易分解：H 2SiO 3=====△SiO 2＋H 2O 。
(2)硅酸能与碱溶液反应，如与NaOH 溶液反应的化学方程式为H 2SiO 3＋2NaOH===Na 2SiO 3＋2H 2O 。
(3)硅酸在水中易聚合形成胶体，硅酸凝胶经干燥脱水后得到多孔的硅胶，有很强的吸水能力，常用作干燥剂。
2．硅酸盐(1)概念：由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na 2SiO 3)写成Na 2O·SiO 2，钾云母(KH 2Al 3Si 3O 12)写成K 2O·3Al 2O 3·6SiO 2·2H 2O 。
(3)硅酸钠(Na 2SiO 3)。
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称水玻璃，有黏性，水溶液显碱性。
②与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为Na 2SiO 3＋2HCl===2NaCl ＋H 2SiO 3↓；与CO 2水溶液反应的化学方程式为Na 2SiO 3＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．常见无机非金属材料 (1)传统无机非金属材料。
(2)玻璃的生产。
(3)特殊功能的含硅物质。
①碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。
②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。
③硅橡胶具有既耐高温又耐低温的性质。
(4)新型无机非金属材料。
如高温陶瓷、压电陶瓷、生物陶瓷、光导纤维等。
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．普通玻璃、石英玻璃、水泥、玛瑙都属于硅酸盐产品。
( ×)2．NaAlSi3O8写成氧化物的形式是Na2O·Al2O3·6SiO2。
第四章-一维纳米材料ppt课件
Au-Ag-Au-Ag nanowire
17
1.3 硬模板：碳纳米管(carbon nanotubes)
用于制备碳化物纳米棒的反应路线示意图
18
碳纳米管
以碳纳米管为模板合成的
GaN纳米线
19
1.4 硬模板：外延模板法
“外延模板法”制备单晶GaN 纳米管的过程示意图 20
A) TEM images of Ag/SiO2 coaxial nanocables that were prepared by directly coating silver nanowires with an amorphous silica sheath using the sol-gel method.
10
1.2 硬模板：多孔氧化铝膜(AAO)
结构特点是孔洞为六边形或圆形且垂直于膜面，呈 有序平行排列。孔径在5至200nm 范围内调节，孔密 度可高达1011 个/cm2。
184nm
477nm
666nm
11
利用AAO模板合成纳米材料
沉积
电抛光 纳米棒
阳极氧化
Al 纳米有序阵列复合结构
纳米管
纳米粒子
32
2.6 软模板法特点： (1) 模拟生物矿化； (2)软模板的形态具有多样性； (3)容易构筑，不需要复杂的设备； (4)稳定性较差，模板效率不够高。
33
2.7 模板法制备纳米材料的比较 共性：能提供一个有限大小的反应空间 区别：硬模板提供的是静态的孔道,物质只能从开口
处进入孔道内部 软模板：提供的则是处于动态平衡的空腔,物质可以
杂后的C60表现出良好的导电性和超导性。 57
碳60超导体
C60中掺杂，引入碱金属、碱土金属原子，
高二化学复习《化学1》 第4章 第1节无机非属材料
嘴哆市安排阳光实验学校高二化学复习《化学必修1》第4章第1节无机非金属材料鲁教版【本讲教育信息】一. 教学内容：高考第一轮复习：《化学必修1》第4章元素与材料世界第1节硅无机非金属材料二. 教学目的1. 了解硅及其重要化合物的性质及无机非金属材料2. 了解工业制硅及粗硅提纯的原理3. 了解玻璃、水泥的制备三. 教学重点、难点硅及其化合物的性质四. 知识要点：（一）硅硅全部以化合态形式存在于地壳中，是构成矿物和岩石的主要元素。
1. 硅晶体的结构及主要物理性质结构：正四面体形空间网状原子晶体主要物理性质：灰黑色晶体，有金属光泽、硬度大、熔沸点高。
2. 硅的化学性质：常温下与F2、HF、强碱反应，而不与Cl2、O2反应。
Si+2F2=SiF4Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑加热时：Si+O2高温SiO2（二）二氧化硅1. 结构及物理性质空间网状结构原子晶体，每个硅原子跟4个氧原子结合，每个氧原子跟2个硅原子结合。
SiO2是一种坚硬、难熔、不溶于水的固体2. SiO2的化学性质SiO2是H2SiO3和H4SiO4的酸酐，具有酸酐的通性；（1）常温下可跟氢氟酸反应.跟碱溶液缓慢反应.SiO2+ 4HF=SiF4↑+2H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3 + H2O注：盛放碱液的试剂瓶瓶塞不能用玻璃塞。
（2）在高温时，二氧化硅可与碱性氧化物以及某些盐发生反应：SiO2+ CaO 高温 CaSiO3；SiO2+ CaCO3高温CaSiO3 +CO2↑SiO2+ Na2CO3高温Na2SiO3+CO2↑（3）在高温时，二氧化硅可被某些还原剂还原SiO2+ 2C 高温Si+ 2CO ↑(制粗硅)；SiO2+ 3C 高温 SiC + 2CO↑ (制砂) 3. 二氧化硅的用途水晶常用来制造电子部件和光学仪器；石英用于制石英玻璃。
石英玻璃用于制造大型天体望远镜的凸透镜以及吹制各种化学仪器，用作红外辐射器元件的套管；石英砂常用于制玻璃和建筑材料；硅藻土作保温材料、催化剂载体和吸附剂；制造现代通讯材料——光导纤维。
材料化学导论
LnxA-μA关系曲线会终止于 A在B中的饱和溶解度处， 要用LnxA=0处外插之后μA 的值，标准状态也变成了 假想标准状态。
4.固体的溶解度
• 固体与液体平衡时溶液中A 的化学势等于固体A的化学
• 物质A的溶解行为取决于固 体A的化学势大小和溶解过
2．课堂讨论 2 3．机动 2（复习及习题解答）
教学过程
1. 后次复习前次概念 2. 本次讲授内容的引入 3. 新教学内容的讲授过程 4. 小结 5. 思考题 6． 作业
教材及教学参考书
1. 《材料化学导论》 席慧智 哈尔滨工业大学出版社 2001 2. 《材料化学导论》 唐小真 高教出版社 1997 3. 《材料化学导论》 丁马太 厦门大学出版社出版 1995年 4. 《材料化学导论》 杨宏秀 高等教育出版社 1997 5. 《Introduction to Materials Chemistry》 Harry R. Allcock
•
P+为标准压力,G+为该压力 下n摩尔理想气体的标准自
•
由能，与压力无关，是温
温度较低时，单位压力气 体的化学势高于液体的化 学势，这时气体凝结；
度的函数
• 高温时则正好相反。
•
当气体压力保持一定时， 单纯理想气体的化学势随
•
温度达到Tb，气体和固体 的两条曲线相交，此时，
温度而变化。单位压力下
Tb温度下单位压力的气体
• 溶体平均每摩尔自由能g为：
2.混合气体化学势 • 把单纯理想气体的化学势表达式中的全压力p换成各成
分的分压，即可得到理想混合气体的化学势。 (理想气体) (对A成分而言)
第四章核能材料.解析
4.改进型水冷动力反应堆材料
4.1 压水堆堆芯新材料 压水堆堆芯部件的工作条件十分苛刻，因而 对其运行的可靠性、经济性和安全性要求越来越 高。为了满足这种要求，一方面堆芯设计不断更 新，另一方面制造部件所使用的材料也将随之改 进。目前没根据核能发展需要而开发的压水堆堆 芯新型材料最具有典型的锆合金包壳材料。水冷 动力堆堆芯的另一种改进型材料是可燃毒物材料 。研究表明，Gd2O3是一种良好的材料。
4.1.2 锆-2.5铌合金
锆-2.5铌合金主要成分是2.5%-2.8%（质量） Nb和1000×10-6-1300×10-6O.添加Nb可以使合 金得到强化并提高耐蚀性，少量的氧也可以强化 合金，在合金重要严格的控制有害杂质氢和碳、 氯和磷。前者容易造成合金氢化开裂；后者会降 低其断裂韧性。 锆-2.5铌合金主要性能： 微观组织和断裂韧性 晶粒结构由β-Zr薄膜围绕α晶粒组成。该薄膜 可以连续或轻度破损；α粒子基极基本上呈现平行 于周向的织构；位错密度等于10-14，断裂韧性大 于250MPa.m1/2。
核能就是指原子能，即原子核结构发生变化时释放出的 能量,包括重核裂变或轻核聚变释放的能量。1938年德国化 学家哈恩首次揭示了核裂变反应，他通过研究发现，铀235在中子的轰击下分裂成两个原子核，同时放出三个中 子，这一过程伴随着能量的放出，这个过程就是核裂变反 应，放出的能量就是核能。物质所具有的原子能比化学能 大几百万倍以至上千万倍。
238U和232Th资源丰富，为核能的利用提供 了广阔的材料来源。此外，由于铀238和钍232是 能够转换成易裂变核素的重要原料，且其本身在 一定条件下也可产生裂变，所以习惯上也称其为 核燃料。聚变燃料包含氢的同位素氘、氚，锂和 其它化合物等。核工程材料是指反应堆及核燃料 循环和核技术中用的各种特殊材料，如反应堆结 构材料、元件包壳材料、反应堆控制材料、慢化 剂、冷却剂、屏蔽材料等等。核材料必须置于设 有多重实体屏障的保护区内，并实行全面管制与 统计，防止损失与扩散。
第4章 不饱和聚酯树脂
a、邻苯二甲酸二烯丙酯 反应活性比乙烯类单体及丙烯酸类单体要低，即 使有催化剂存在，也不能使不饱和聚酯树脂在室温固 化。 4、端基封闭剂 为改进聚酯的某些性能，如抗水性、电绝缘性以 及与交联单体的混溶性，在合成聚酯的后期，常用一 元酸或一元醇与端羟基或端羧基反应，使聚酯的端基 失去活性，达到封端的目的。 5、溶剂 目的是利用溶剂与水的共沸点，降低水的沸点， 将水除去。一般是环状烃如苯、甲苯或二甲苯。
4.1.2 国内外发展概况
1、国外发展概况 19世纪中叶到20世纪30年代为早期 世纪中叶到20世纪30 （1）第一阶段 19世纪中叶到20世纪30年代为早期 阶段； 阶段； 聚苯二甲酸甘油酯， 聚苯二甲酸甘油酯，主要用于涂料 20世纪30年代到第二次世界大战结 世纪30 （2）第二阶段 20世纪30年代到第二次世界大战结 束； 军用航空领域 第二次世界大战结束至今； （3）第三阶段 第二次世界大战结束至今； 军民两用，其发展超过其他塑料品种 军民两用，
第4章 不饱和聚酯树脂 4.1 概述 4.1.1 不饱和聚酯树脂的概念及其特性 不饱和聚酯树脂（ 不饱和聚酯树脂（unsaturated polyester resins,UPR）是指分子链上具有不饱和键（如 resins,UPR）是指分子链上具有不饱和键（如 双键）的聚酯高分子。 更准确的定义是：不饱和聚酯在乙烯基类 交联单体（eg.苯乙烯）中形成的液体树脂。 交联单体（eg.苯乙烯）中形成的液体树脂。 不饱和聚酯树脂是一种典型的热固性树脂。
j、混酸 顺酐/苯酐=1/1（摩尔比）时称为“ 顺酐/苯酐=1/1（摩尔比）时称为“低活 性不饱和聚酯树脂”；顺酐/苯酐=2/1或 性不饱和聚酯树脂”；顺酐/苯酐=2/1或3/1 （摩尔比）时，分被称为“ （摩尔比）时，分被称为“中活性不饱和聚酯 树脂” 树脂”和“高活性不饱和聚酯树脂”。 高活性不饱和聚酯树脂” （3）多元酸 偏苯三酸酐、均苯三酸酐和马来酐海松酸 等三酸可用于制造软化点高的、特种用途的聚 酯树脂；如固体感光树脂、不饱和聚酯树脂固 体粉末涂料。
合成高分子材料第四章聚碳酸酯
C
C
n
C
C
m
n = 2~20
采用双酚A与光气反应生成双氯甲酸双酚A酯，再经水解、 聚合而得到2~20环体的环状碳酸双酚A酯低聚物，或双酚A经 CO氧化羰基化而生成的环状碳酸双酚A酯低聚物，在阴离子型 催化剂(选用的有酚基锂、苯乙酸锂、硬酯酸锂、四苯基硼酸 四烷基胺)或无催化剂存在下，加入分子量调节剂(控制分子 量)，开环聚合，便得到高分子量PC。此反应具有活性聚合的 特征。为制造功能性PC开辟了一条新途径。
第 4章 聚碳酸酯 §4.2 聚碳酸酯的合成 4. 固相缩聚法 对发展结晶性PC的要求越来越迫切。此法可制得结晶性 PC、耐热性PC和可溶性PC。 用固相缩聚法制造PC一般分两步进行： (1) 合成预聚物 在合成这种预聚物时，一般是使碳酸二苯酯和双酚A在特 定催化剂存在并在加热减压情况下进行熔融酯交换和缩合聚合 反应来制得。 也可在少量四苯基钛酸酯催化剂作用下，使碳酸二甲酯 和双乙酸双酚A酯在230℃、减压下发生酯交换，得到平均Mn 约为3500的非晶性预聚物；将其加热到240℃使熔化，随 即注入丙酮中，便得到多孔性结晶(25%)预聚物。
§4.3
第聚碳酸酯的结构与性能 4章 聚碳酸酯
一、其它种类聚碳酸酯
1 卤代双酚A型聚碳酸酯 （Polycarbonates of halogenated Bisphenol-A type） 白色粉末状树脂。 按分子组成单元，目前主要有两类结构的产品。
X CH3 X O O X
X
均缩聚物
O CH3 X
CH3
O
OH +
CH3
O O C
n HO
C CH3
《材料化学》课程教学大纲
《材料化学》课程教学大纲总学时：54 学分：3.0一、课程概况1、课程性质：专业必修（学位课）2、开课学期： 13、适用专业：应用化学4、课程修读条件: 学生须具有一定的高等数学、无机化学、物理化学以及结构化学等相关基础知识。
5、课程教学目的：通过《材料化学》课程的学习，掌握材料的结构、性能及其制备的基本原理、规律，介绍种类众多、内容丰富的材料的结构及性能知识，并引入学科前沿信息，了解各种材料的研究进展。
二、教学基本要求《材料化学》课程内容包括晶体学基础、晶体缺陷化学、材料的性能、材料制备、金属材料、无机非金属材料、高分子材料、新型功能材料、纳米材料等内容。
纵观材料化学所含内容可知，该课程内容丰富，所以要课内外结合，对于材料科学中各类材料如新型功能材料、纳米材料的最新研究进展，首先让学生通过课外阅读文献资料和充分准备，然后组织学生进行课堂讨论；其次，将授课与学术报告，理论与实际结合起来，在教学过程中及时向学生发布与教学内容密切相关的学术报告会信息，鼓励学生积极参加学术报告，既扩大学生的知识面又使教学内容更加新颖。
三、内容纲目及标准第1章绪论（2学时）[教学目的]本章的重点是材料化学的基本概念、特点及其主要内容，介绍材料化学在各个领域的应用和发展，使学生从整体上把握材料化学的学习内容。
[教学重点与难点]《材料化学》课程的学习内容和方法[教学内容]1.1《材料化学》的基本概念1.2《材料化学》的地位1.3学习《材料化学》的意义1.4本课程的主要内容1.5本课程的特点及学习方法第2章晶体学基础（8学时）[教学目的]通过本章的学习，使学生掌握晶体学的相关基础知识，掌握三大类固体材料的结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系。
[教学重点与难点]1.晶体学基本概念2. 晶体材料的结构[教学内容]2.1元素和化学键2.2晶体学基本概念2.3晶体材料的结构2.4 固溶体第3章晶体缺陷化学（4学时）[教学目的]通过本章的学习，使学生掌握各类晶体缺陷对材料性能的影响吗，特别是晶体缺陷与材料物理性能之间的关系。
材料化学-
材料化学材料化学是一门综合性学科，涉及到物质结构、性质和应用以及化学、物理、生物等多个学科领域。
本文将从材料化学的基本概念、发展历程和应用领域等方面进行介绍。
一、材料化学的基本概念材料化学是研究化学材料的结构、性质、制备和应用的学科。
它是一门跨学科的科学，涉及到物质的组成、形态、电学、热学、光学、磁学、力学、环境等多个方面，以及材料科学、化学、物理、生物等领域的知识。
它的目的是为了制造更好、更可靠、更经济、更环保的材料，解决人类面对的各种技术难题。
材料化学的研究对象是各种材料、组成物和表面现象，包括金属、非金属、有机和无机材料。
这些材料可以是制备新型材料的原料，也可以是被制作成各种产品的原材料。
例如电子器件、光电子元件、生物医药、化学催化剂、化妆品、建筑材料等，材料化学都有着广泛的应用。
二、材料化学的发展历程材料化学是一门新兴的学科，它的发展历程可以分为以下几个阶段：1. 原始阶段：早期的材料化学研究主要集中在金属和非金属材料上。
早在4000年前，中国就开始使用青铜来制作器具。
1728年，英国化学家布莱克在研究天然石墨时发现了石墨的导电性。
到19世纪末，人们开始研究非晶态材料和纳米材料。
2. 现代化阶段：20世纪初，宏观结构和微观结构的研究开始融合在一起。
发现了石墨烯材料，它具有优异的导电性、热导率和力学强度。
发现了固态电解质材料，它是用于高温燃料电池的重要组成部分。
还发现了具有超导性质的材料，可以用于核磁共振成像和能源转换。
3. 在新的材料化学时代，复杂性、多功能性和可编程性成为了研究热点。
材料的功能化、结构设计和控制成为了研究方向。
通过仿生学思想设计生物材料，开发出各种具有优异性能的新型材料。
利用计算机模拟和控制，发展了材料工程学和化学工程学。
三、材料化学的应用领域材料化学在各行各业都有广泛的应用，其中一些重要的应用领域如下：1. 电子器件：电子器件需要具备可靠的性能，包括高分辨率、低功耗、长寿命等。
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真空快淬AB5型新型储氢合金 新型非晶态和纳米晶极薄带
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1.3.2 无机非金属功能材料的特点 （1）组合设计应用
① 无机结构基元和虚拟结构基元的组合化学； ② 无机功能材料组合合成技术 与表征方法的基础研究；
③ 特殊技术和特定结构组合化学；
④ 固体氧化物燃料电池中新型中、低温区工作 的固体复合氧化物电解质材料的探索和筛选；
“智能”
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Smart Material Structure “机敏”
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智能材料与普通功能材料的区别
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2.2 功能材料的智能化
2.2 Intelligentize of functional materials
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聚苯胺在酸性水溶液中 氧化-还原时化学结构变化
出能量属于不同形式时，材料起着 能量的转换部件作用，材料的这种 功能称为二次功能或高级功能。 有人认为这种材料才是真正的功 能材料。
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三大材料
金属功能材料 无机非金属功能材料 有机功能材料 固体物理和固体化学
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8
功能设 计
功能设计
赋予材料以一次功能或二次功能特 性的科学方法，根据所要求的性能而 定，材料设计可以从电子、光子出发， 也可以从原子、原子集团出发，可以 从微观到宏观。
（2）根据功能的要求 设计合适的加工工艺
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1.2.3 高分子功能材料设计
（1）通过分子设计合成新功能
（2）通过特殊的加工赋予材料以功能特性 （3）通过两种或两种以上的具有不同 功能或性能的材料进行复合获得新功能
1.2.3 Polymer functional materials
声光玻璃的声光性、 导电玻璃的导电性、 记忆玻璃的记忆特性
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功能陶瓷
微电子技术推动下的微型化（薄片化）和 高速度化； 在安全和环保工作的促进下，发展 传感器和多孔瓷； 重视材料复合技术； 加速智能化。
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1.3.3 高分子功能材料的特点
（1）功能高分子材料中 的骨架结构
所谓智能或灵巧材料是 能感知外部刺激（传感功能）、
2 Intelligent materials
能判断并适当处理（处理功能）而且 本身可以执行（执行功能）的材料。
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2.1 Concepts
智能材料和灵巧结构物的特征
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智能材料结构
Intelligent Material Structure
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1.2 功能设计的原理与方法
（1）一次功能材料
当向材料输入的能量和从材料输
出的能量属于同一种形式时，材料起
到能量传输部件的作用，材料的这种
1.2 功能设计原理与方法
功能称为一次功能，以一次功能为使
用目的的材料又称为载体材料。
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二次功 能材料
（2）二次功能材料
当向材料输入的能量和从材料输
（4）通过对材料进行各种表面处理 以获得新功能
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1.3 功能材料的特点
1.3.1 金属功能材料的特点
形状记忆合金体系
配方不同
1.3 Characteristic
非晶态合金
加工方法不同
功能不同
特性不同
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（1）纳米金属材料
纳米材料
纳米颗粒材料
1.3.1 Metallic functional materials
纳米晶粒材料
纳米复合材料
20料
② 磁性液体
既有一般磁体的磁性 又具有液体的流动性， 是由纳米级的磁性颗粒通过表面活性剂 均匀分散在载液中形成稳定的胶体体系。
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（2）真空快淬材料
解决易氧化材料（例如含稀土元素） 的成型问题，可以制造带材、极薄带、 特种粉末等，还可以研究开发常规工 艺无法达到的新相出现。
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2.3 结构材料的智能化
“自行诊断功能”
“损伤显示功能” “自修复”和“自愈合功能”
2.3 Intelligentize of Structural materials
“自组装功能” “自分解性”和“自转变性”
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2.4 生物材料 的智能化
2.4 Intelligentize of bio-materials
纳米材料
大块非晶材料
真空快淬材料
磁性形状记忆合金
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1.2.2 无机非金属功能材料设计
功能玻璃
功能陶瓷
1.2.2 Non-metallic functional materials
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（1）根据功能的要求设计配方
微晶玻璃 光色玻璃 半导体玻璃 激光玻璃 生物玻璃
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1.1.2 功能材料的分类
① 分离功能材料
（1）力学性能 （2）化学功能
② 反应功能材料
③ 生物功能材料
① 电学功能材料
② 光学功能材料
（3）物理化学功能 （4）生物化学材料
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Classification
③ 能量转换材料
① 医用功能材料
② 功能性药物 ③ 生物降解材料
Chapter 4-9
Introduction of New-style Materials
新型材料概述
Chapter 4-9 Introduction of New-Style Materials
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J
J
1、功能材料概述
Catalog
2、智能材料概述
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2
1、功能材料概述
1.3.2 Non-metallic functional materials
⑤ 从热力学平衡角度研究材料的组态、结构 和稳定性，以获得相图，同时测定性能，全面 掌握不同组成、结构和工作温度下的材料特性。
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（2）功能玻璃和陶瓷发展的新特点
新型功能玻璃独特的性质
磁光玻璃的磁-光转换性能、
1.3.3 Polymer functional materials
线性聚合物
交联聚合物
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（2）官能团的性质 对材料性质的影响
① 骨架起主要作用 ② 官能团起主要作用 ③ 骨架与官能团起协同效应 ④ 官能团起辅助作用
J
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2、智能材料概述
2.1 智能材料的概念
1.1 功能材料的概念与分类 1.1.1 功能材料的概念
1 Functional materials
通过光、电、磁、热、化学、 生化等作用后具有特定功能的
材料
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在国外，
常常将这类材料称为 功能材料、 特种材料
1.1 Concept
或精细材料
Functional Materials Speciality Materials Fine Materials
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1.2.1 金属功能材料设计
寻找具有特定功能的金属材料
稀土永磁材料 稀土储氢材料
1.2.1 Metallic functional materials
稀土功能材料 的 制备和应用
信息显示材料 催化材料 超磁致伸缩材料 巨磁电阻材料
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利用各种金属材料的特性，制备 符合使用要求的合金
脊柱中止痛移植物示意图
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组织工程相关的灵巧生物材料的构想
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2.5 智能材料的应用
2.5 Application
飞机上检测环境的传感器
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飞机智能表层的电子对抗功能
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智能建筑结构的用途
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