结构与物性-第1章共78页
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高聚物的结构与性能 第一章PPT课件
拉应力的时间要快的多，所以往往首先剪切滑移形
变（屈服现象）
1.3 应变状态
1.3.1基本概念
·形变：形状的改变。物体的形状总可用各部分的长度和角度 来表示，形变即长度和角度的改变，物体中各点的形变状态 是不同的。 ·P点的形变用PA，PB，PC长度和相互夹角的变化来表示。
·exx，eyy，ezz分别表示PA，PB，PC的正应变，伸长为正，
•形变后PN变为P'N'，P'N'的方向余弦：
• PN和P'N'之间的夹角：
• ⑵过P点两线段PN(l,m,n)和PN1（l1,m1,n1）的夹角的 改变。
• 形变后PN和PN1的方向余弦分别为：
• 原夹角的余弦： • 现夹角的余弦：
• 原夹角为θ，其变化为θ-θ'
1.3.4应变状态不变量
• 应变张量：
• 若改为工程分量，则有
1.3.2 应变分量
·如图所示，由P1（x，y，z）移到P1'
（x+u,y+v,z+w）,其位移分量为u,v和 w；
·P2（x+dx,y+dy,z+dz）为P1的临近 点，由P2移动到P2'，其位移分量为 u+du,v+dv,w+dw;
·故两临近点的相对位移为du,dv,dw。 如果dx,dy,dz是无限小量，则有
应力应变关系是材料特性。只要知道下列常数中的任意 两个，就可以求出其他常数。
a.弹性模量E：σ11=Eε11，E=1/S11。 b.泊松比γ= -ε22/ε11。
对各向同性体，γ= -ε33/ε11= -S12/S11。 如果材料是不可压缩的，γ=1/2。
结构与物性
13.简述石墨分子轨道的形成并解释其导电原因。
答：石墨是平面层形分子，每个碳原子都是按照平面正三角形等距离的和3个碳原子相连，每个碳原子以sp2杂化轨道和周围3个C原子形成3个σ键后，在垂直于层的方向上尚剩余一个p轨道和一个价电子，它们互相叠加形成贯穿于整个层的离域π键，石墨是导体内部结构根源就在于这种离域π键，由层型分子堆叠形成石墨晶体
6.汞熔点低而相邻的金的熔点很高。“真金不怕火炼”，是什么原因。
答：电子结构：
由于6s轨道收缩，能级显著下降，与5d轨道一起形成最外层的价轨道。这时金具有可类似于卤素的电子组态，有些性质和卤素相似。汞具有类似于稀有气体的电子组态，单个原子就是一个分子，其第一电离能和稀有气体相似；不能形成稳定强的共价单键，只能以单原子分子存在于气相之中，其原子间的结合力所以其熔点较低。
7.简述分子中存在离域π键对分子结构和物理化学性质的影响。
答：参加形成离域π键的原子趋于平面，键长均匀化，即按经典的方法写出单双键交替排列的结构式时，单键要比典型值缩短，双键比典型值长，在苯分子中6个C-键长相等，分不出单键双键的差别；具有特定的化学性质。如丁二烯倾向于1,4加成；苯分子取代反应比加成反应容易进行，具有特征的吸收光谱和电性等。这些性质和共轭π键中的电荷分布，分子轨道能级的间隔等均有密切关系，可统称为共轭效应。
16.疏水效应的本质并非由于非极性分子间有较高的吸引力，而是因为水分子之间的氢键力很强，把非极性分子或者非极性基团挤压在一起的结果。
17.金刚石中每个碳原子以sp3方式杂化；在石墨中具有三种不同的作用力，除了共价键，其中范德华力（层与层之间的距离大，结合力（范德华力）小，各层可以滑动）可以解释石墨的滑腻感；离域π键（离域π键的电子能自由流动）可以解释导电传热性质。
答：石墨是平面层形分子，每个碳原子都是按照平面正三角形等距离的和3个碳原子相连，每个碳原子以sp2杂化轨道和周围3个C原子形成3个σ键后，在垂直于层的方向上尚剩余一个p轨道和一个价电子，它们互相叠加形成贯穿于整个层的离域π键，石墨是导体内部结构根源就在于这种离域π键，由层型分子堆叠形成石墨晶体
6.汞熔点低而相邻的金的熔点很高。“真金不怕火炼”，是什么原因。
答：电子结构：
由于6s轨道收缩，能级显著下降，与5d轨道一起形成最外层的价轨道。这时金具有可类似于卤素的电子组态，有些性质和卤素相似。汞具有类似于稀有气体的电子组态，单个原子就是一个分子，其第一电离能和稀有气体相似；不能形成稳定强的共价单键，只能以单原子分子存在于气相之中，其原子间的结合力所以其熔点较低。
7.简述分子中存在离域π键对分子结构和物理化学性质的影响。
答：参加形成离域π键的原子趋于平面，键长均匀化，即按经典的方法写出单双键交替排列的结构式时，单键要比典型值缩短，双键比典型值长，在苯分子中6个C-键长相等，分不出单键双键的差别；具有特定的化学性质。如丁二烯倾向于1,4加成；苯分子取代反应比加成反应容易进行，具有特征的吸收光谱和电性等。这些性质和共轭π键中的电荷分布，分子轨道能级的间隔等均有密切关系，可统称为共轭效应。
16.疏水效应的本质并非由于非极性分子间有较高的吸引力，而是因为水分子之间的氢键力很强，把非极性分子或者非极性基团挤压在一起的结果。
17.金刚石中每个碳原子以sp3方式杂化；在石墨中具有三种不同的作用力，除了共价键，其中范德华力（层与层之间的距离大，结合力（范德华力）小，各层可以滑动）可以解释石墨的滑腻感；离域π键（离域π键的电子能自由流动）可以解释导电传热性质。
材料物性与结构关系解析
材料物性与结构关系解析【引言】材料是人类社会发展的基础，对于各行各业都起到至关重要的作用。
要深入了解一种材料的性能表现，我们需要关注其物性和结构之间的关系。
物性是指材料的各种力学、热学、电学、磁学等性质，而结构则是指材料内部的微观组织和晶体结构。
本文将对材料物性与结构之间的关系进行解析，探讨材料的性能如何由其结构所决定。
【主体】1. 物性和结构的基本概念物性是材料表现出来的各种性能，包括力学性能（如强度、硬度、韧性）、热学性能（如热膨胀系数、热导率）、电学性能（如电导率、介电常数）等。
结构则是指材料的内部组织，包括晶体结构、晶格参数、晶体缺陷和微观组织等。
物性与结构之间存在着密切的关系，物性的表现与材料的结构有着直接的联系。
2. 结晶材料的物性与结构结晶材料的物性是由其晶体结构所决定的。
晶体结构的各种参数如晶格常数、晶胞对称性、晶面指数等直接影响材料的物理性能。
例如，在金属材料中，晶体的晶格常数决定了其摩尔体积和密度，从而影响了材料的强度和硬度；晶胞的对称性决定了材料的热膨胀行为和热导率等热学性质。
因此，通过对晶体结构的分析，我们可以预测和解释材料的物理性能。
3. 非晶材料的物性与结构与晶体材料相比，非晶材料的结构较为复杂。
非晶材料由于缺乏长程有序性，其结构更加随机和无规则。
然而，非晶材料仍然具有一定的物性，并且其物性与结构之间存在着一定的关联。
例如，在非晶合金中，原子的近邻配位数和原子之间的键长可以决定材料的硬度和韧性。
虽然非晶材料的结构不太规则，但通过对其微观组织的研究，我们仍然可以了解到材料的物理性质。
4. 影响物性的结构因素物性与结构之间的关系是复杂而多样的，影响物性的结构因素也多种多样。
除了晶体结构或非晶材料的微观组织外，晶界、晶体缺陷（如晶点、晶体面缺陷）、晶粒大小等因素也会对材料的性能产生重要影响。
例如，在金属材料中，晶界的存在会使晶体内部的位错移动受阻，从而提高了材料的强度；晶体缺陷则可以影响材料的导电性能；晶粒的尺寸也会影响材料的硬度和变形性能等。
结构与物性-Chapter 1
h M s = s ( s + 1) 2π
Hale Waihona Puke S 的取值只能为1/2。而自旋角动量在磁场方向的分量Msz 由自旋磁量子数ms决定：
h 1 M sz = ms , ms = ± 2π 2
即自旋磁量子ms只有两个数值。
4. Pauli原理
（1）Pauli原理 在同一原子轨道（或分子轨道）上，至多 只能容纳两个电子。这两个电子的自旋状态必 须相反（或者说两个自旋相同的电子不能占据 相同的轨道）。 推论：（1）在同一原子中，两个电子的量子 数不能完全相同。 （2）在一个多电子体系中，自旋相同 的电子尽可能分开、远离。（Pauli斥力） 注意：Pauli原理是从大量实验数据中总结得到的。
En = -2.18×10-18
z2 2（J） n
z2 或 En = -13.6 2（ev） n
由于n的取值只能是一些正整数（1，2，3... ) 因此，氢原子中电子的能量只能是一些分立的 值。即电子能量是量子化的。
注意： 当n = ∞时，能量E = 0.这时相当于电子 离核为无穷远。 当n = 1时，能量最低。 对氢原子，z = 1. 所以，E1 = -13.6ev 这时称氢原子处于基态。
第一章 原子结构和 元素周期表性质
1.1 原子和分子
一、原子和元素 A、原子——化学变化中的最小微粒。 最初原子是作为假设而提出的。现在随着扫 描隧道显微镜的产生。人们已经可以真真切切地 看到原子的存在。而且，可以移动单个原子。
原子：原子核+核外电子 质子（正电） 原子核 中子（中性） 原子序数（Z）——原子所含的质子数。 质量数=质子数+中子数 如：Na，质子数为11，中子数为12，质量数为 23. 记为
（2）原子轨道数目分析
Hale Waihona Puke S 的取值只能为1/2。而自旋角动量在磁场方向的分量Msz 由自旋磁量子数ms决定：
h 1 M sz = ms , ms = ± 2π 2
即自旋磁量子ms只有两个数值。
4. Pauli原理
（1）Pauli原理 在同一原子轨道（或分子轨道）上，至多 只能容纳两个电子。这两个电子的自旋状态必 须相反（或者说两个自旋相同的电子不能占据 相同的轨道）。 推论：（1）在同一原子中，两个电子的量子 数不能完全相同。 （2）在一个多电子体系中，自旋相同 的电子尽可能分开、远离。（Pauli斥力） 注意：Pauli原理是从大量实验数据中总结得到的。
En = -2.18×10-18
z2 2（J） n
z2 或 En = -13.6 2（ev） n
由于n的取值只能是一些正整数（1，2，3... ) 因此，氢原子中电子的能量只能是一些分立的 值。即电子能量是量子化的。
注意： 当n = ∞时，能量E = 0.这时相当于电子 离核为无穷远。 当n = 1时，能量最低。 对氢原子，z = 1. 所以，E1 = -13.6ev 这时称氢原子处于基态。
第一章 原子结构和 元素周期表性质
1.1 原子和分子
一、原子和元素 A、原子——化学变化中的最小微粒。 最初原子是作为假设而提出的。现在随着扫 描隧道显微镜的产生。人们已经可以真真切切地 看到原子的存在。而且，可以移动单个原子。
原子：原子核+核外电子 质子（正电） 原子核 中子（中性） 原子序数（Z）——原子所含的质子数。 质量数=质子数+中子数 如：Na，质子数为11，中子数为12，质量数为 23. 记为
（2）原子轨道数目分析
聚合物系的物性(共103张PPT)
原因
❖剪切速率小时，大分子不取向或取向甚微，呈牛顿性.
❖剪切速率渐增，大分子随剪切速率逐步取向，显示假 塑性.
❖剪切速率很高时，大分子来不及取向，或已充分取向，
流体黏度不再随剪切速率变化，流体又表现出牛顿性.
工业聚合反应装置
第29页，共103页。
江苏大学材料学院
0 0, Const,
牙膏、泥浆、 血浆等
n 1
顿 假塑性
橡胶、油漆、
流 流体 体 胀塑性
0 0, 0,
n1
尼龙等 生面团、浓
流体
淀粉糊
0 0, 0,
工业聚合反应装置
第23页，共103页。
n 1 江苏大学材料学院
非牛顿流体实例
牛顿流体（ Newtonian fluid） 气体、水、酒、醋、低浓度牛乳、油等
江苏26大学材料学院
聚合物的粘性流动
h0
第一牛顿区
幂律区（假塑区）
工业聚合反应装置
第27页，共103页。
h
第二牛顿区
江苏27大学材料学院
实际聚合物熔体分三个区域 （缠结理论）
1、第一牛顿区 低切变速率，曲线的斜率n＝1，符合牛顿流动定律。该区的粘度通 常称为零切粘度h，即切变速率的粘度。低剪切速率时，缠结与 解缠结速率处于一个动态平衡，表观粘度保持恒定，类似牛顿流体。
剪切应力与剪切速率之间的关系服从牛顿黏 性定律的流体，称为牛顿流体。
剪
切
应
力
•
τ
剪切速率
•
工业聚合反应装置
第15页，共103页。
江苏大学材料学院
牛顿流体 流动曲线实例 (Newtonian Fluids)
, 0.1 Pa
100
❖剪切速率小时，大分子不取向或取向甚微，呈牛顿性.
❖剪切速率渐增，大分子随剪切速率逐步取向，显示假 塑性.
❖剪切速率很高时，大分子来不及取向，或已充分取向，
流体黏度不再随剪切速率变化，流体又表现出牛顿性.
工业聚合反应装置
第29页，共103页。
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0 0, Const,
牙膏、泥浆、 血浆等
n 1
顿 假塑性
橡胶、油漆、
流 流体 体 胀塑性
0 0, 0,
n1
尼龙等 生面团、浓
流体
淀粉糊
0 0, 0,
工业聚合反应装置
第23页，共103页。
n 1 江苏大学材料学院
非牛顿流体实例
牛顿流体（ Newtonian fluid） 气体、水、酒、醋、低浓度牛乳、油等
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聚合物的粘性流动
h0
第一牛顿区
幂律区（假塑区）
工业聚合反应装置
第27页，共103页。
h
第二牛顿区
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实际聚合物熔体分三个区域 （缠结理论）
1、第一牛顿区 低切变速率，曲线的斜率n＝1，符合牛顿流动定律。该区的粘度通 常称为零切粘度h，即切变速率的粘度。低剪切速率时，缠结与 解缠结速率处于一个动态平衡，表观粘度保持恒定，类似牛顿流体。
剪切应力与剪切速率之间的关系服从牛顿黏 性定律的流体，称为牛顿流体。
剪
切
应
力
•
τ
剪切速率
•
工业聚合反应装置
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牛顿流体 流动曲线实例 (Newtonian Fluids)
, 0.1 Pa
100
结构与性能 第一章
二、材料的变形
• 1. σ~ε的一般规律
z脆性材料（绝大多数无机 材料）：
曲线a，在弹性变形后没有 塑性形变（或塑性形变很 小），接着就是断裂，总弹 性应变能非常小。
z延性材料（金属材料，如 低碳钢）：
曲线b，开始为弹性形变， 接着有一段弹塑性形变，然 后才断裂，总变形能很大。
z弹性材料（高分子材料， 如橡皮）：
变化来推导。
• 理论强度：
σ th =
Eγro
s
r0
ro ：晶格常数
σ th ：与弹性模量E，表面能γ s ,晶格间距
等材料常数有关。
r•
•
o—当净原约r 子束< 间力ro平表，衡现原距为子离斥间
力
• 当 r > ro ，原子间
净约束力表现为引
力
• 对材料施加一个逐 渐增大的拉应力，
材料内部原子间距
弹性常数就是表征材料弹性介质的主 要物理量，反映了在应力作用下质点 产生位移（材料形变）的程度，取决 于原子间的作用力（化学键，微观结 构）（结合力）。
• 要注意：弹性大则弹性模量小。
• 在线弹性形变范围内，材料应力与应变之 间的关系服从虎克定律。具体的表达式取 决加载方式（如单轴，双轴）和材料结构。
气孔的影响： 与固相相比，气孔的弹性模量近似于零
经验公式：E=E0(1-f1p+f2P2) 简化为: E=E0(1-f P)
其中常数f1和f2，取决于气孔的形状 和取向， p为气孔率 可见: 多孔材料的E致密材料E随p增大 而减小
• 温度的影响: • 温度升高，热膨胀增加，原子间
距变大, E 下降
日本京都陶瓷公司展览馆
3.力学性能的内容：
形变、强度、断裂韧性、硬度、力学 性能与热学性能的偶合性能——抗热 震性。
新课标高考化学结构和物性自学好 精品优选公开课件
• 山东科技版高中化学选修教材《物质结 构与性质》模块,要求学生应当形成的认识 主要两个层面：即结构层面和性质层面的认 识，这两个层面之间的密切关系是结构决定 性质，性质反映结构。
• 教材对于这两部分内容的编排划分为3部 分，各部分自成体系，又和其他两部分紧密 相关。
• 第一章“原子结构”；
• 第二章“微粒间的相互作用”；
学科，成为现代自然科学
的基础！
• 氢原子光谱是线状光谱,证明了在原子世界中物理量 的变化是不连续的、量子化的。每一条谱线标志一定 的能量,这些能量就验证了量子数n 的正确性。
• 电子跃迁遵循角量子数差为1规则 , 实际上就表明l
量子数的存在。在外磁场下同一条线可以分裂成多条
谱线,多条谱线的分裂是由于m 量子数的存在而造成的。
•
第一章“原子结构”要求学生能够初步自觉地采取量
子力学的认识方式，去修正以往确立的有形轨道、圆周运
动等模式，并意识到电子的运动不是完全无序的，而是有
一定规律可循的。标志单电子的运动状态的物理量——能
量、角动量是用量子数来标志的。这些量子数中，除了自
旋量子数外，都是从量子力学的方程解出来的，但是后来
• 在用非常精细的高级光谱仪还可以看到更细致的分 裂,而更细致的分裂是由于自旋量子数ms造成的。
• 原子在一定状态下的四个量子数n、l、m、ms 是客 观存在的,不是虚有的,也不是捉摸不定的,本身就是客 观存在的量,是被光谱实验证实了的。
• 人们用量子数描述原子中电子的运动状态是自然的, 就相当于衡量跑步一样,我跑百米的时间是25 秒左右, 年轻人是14 秒或15 秒,运动健将是10 秒左右。
R0 核间距R
③ 当R进一步减小时，原子核之间的斥力迅速增大，使体系的
《物质结构与性质》课件
晶体类型与光学性质的关系
晶体分为离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体等类型，不同类型的晶体具 有不同的光学性质
金属材料的应用
总结词
广泛、重要
详细描述
金属材料在日常生活和工业生产中应用广泛，如建筑、交通、机械制造等领域。金属材料具有高强度 、良好的塑性和韧性等特点，能够满足各种不同需求。同时，金属材料也是国家经济发展的重要基础 。
《物质结构与性质 》PPT课件
目录
• 物质结构基础 • 物质性质 • 物质结构与性质的关系 • 物质的应用 • 物质结构的探索历程
01
CATALOGUE
物质结构基础
原子结构
01
02
03
原子核
原子核是原子的核心，由 质子和中子组成，负责产 生原子的大部分质量。
电子
电子围绕原子核运动，其 数量和能量状态决定了原 子的化学性质。
波尔模型
波尔模型将电子在原子中 的运动描述为特定的能级 ，能级之间的跃迁决定了 光谱线的特征。
分子结构
共价键
共价键是原子之间通过共 享电子形成的化学键，决 定了分子的稳定性和性质 。
分子轨道理论
分子轨道理论解释了分子 中电子的分布和运动，对 理解分子的电子结构和性 质至关重要。
分子几何构型
分子几何构型描述了分子 中原子的空间排列，对分 子的物理和化学性质有重 要影响。
高分子材料的应用
总结词
多样、创新
详细描述
高分子材料在各个领域都有广泛的应用，如塑料、橡胶、纤维等。高分子材料具有优良的物理、化学性能和加工 性能，可以满足各种复杂的要求。随着科技的发展，高分子材料的应用也在不断创新和拓展。
无机非金属材料的应用
总结词
晶体分为离子晶体、分子晶体、原子晶体和金属晶体等类型，不同类型的晶体具 有不同的光学性质
金属材料的应用
总结词
广泛、重要
详细描述
金属材料在日常生活和工业生产中应用广泛，如建筑、交通、机械制造等领域。金属材料具有高强度 、良好的塑性和韧性等特点，能够满足各种不同需求。同时，金属材料也是国家经济发展的重要基础 。
《物质结构与性质 》PPT课件
目录
• 物质结构基础 • 物质性质 • 物质结构与性质的关系 • 物质的应用 • 物质结构的探索历程
01
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物质结构基础
原子结构
01
02
03
原子核
原子核是原子的核心，由 质子和中子组成，负责产 生原子的大部分质量。
电子
电子围绕原子核运动，其 数量和能量状态决定了原 子的化学性质。
波尔模型
波尔模型将电子在原子中 的运动描述为特定的能级 ，能级之间的跃迁决定了 光谱线的特征。
分子结构
共价键
共价键是原子之间通过共 享电子形成的化学键，决 定了分子的稳定性和性质 。
分子轨道理论
分子轨道理论解释了分子 中电子的分布和运动，对 理解分子的电子结构和性 质至关重要。
分子几何构型
分子几何构型描述了分子 中原子的空间排列，对分 子的物理和化学性质有重 要影响。
高分子材料的应用
总结词
多样、创新
详细描述
高分子材料在各个领域都有广泛的应用，如塑料、橡胶、纤维等。高分子材料具有优良的物理、化学性能和加工 性能，可以满足各种复杂的要求。随着科技的发展，高分子材料的应用也在不断创新和拓展。
无机非金属材料的应用
总结词
《高聚物的结构与性能》第一章_高聚物的应力与应变
P1(x,y,z) P2'(x+dx+u+du,y+dy+v+dv,z+dz+w+dw) P1'(x+u,y+v,z+w) ds'
ds
P2(x+dx,y+dy,z+dz)
u u u du dx dy dz x y z v v v dv dx dy dz x y z w w w dw dx dy dz x y z
极值有6组：
l
1
0 0 0
0 0
0
1/ 2 1/ 2
m n
2 N
1
1/ 2
0
1/ 2
0
1
1/ 2
1/ 2
0
0
0
0
2 [( 2 3 ) / 2]2 [( 3 1 ) / 2]2 [(1 2 ) / 2]
• • • •
Байду номын сангаас
单轴拉伸时： 1 0 , 2 3 0 于是: (max) , (max) / 2 可见 N (max) N (max) 但是，对有些塑料，拉伸时较易达到材料 本身的最大剪切应力，比法向应力达到材 料本身的最大抗拉应力的时间要快得多， 所以往往首先剪切滑移形变（屈服现象）。
S X Y Z
2 N 2 N 2 N 2 N 2 N 2 N
2 N
（7 ）
1．2．3 主应力与应力主向
• 如果过P点的某一斜截面上的剪切应力为0， 则此截面上的正应力称为P点的一个主应力 （又称全应力），此斜面称为应力主面， 其法线方向为P点的一个应力主向，主应力 在坐标轴上的投影为：
ds
P2(x+dx,y+dy,z+dz)
u u u du dx dy dz x y z v v v dv dx dy dz x y z w w w dw dx dy dz x y z
极值有6组：
l
1
0 0 0
0 0
0
1/ 2 1/ 2
m n
2 N
1
1/ 2
0
1/ 2
0
1
1/ 2
1/ 2
0
0
0
0
2 [( 2 3 ) / 2]2 [( 3 1 ) / 2]2 [(1 2 ) / 2]
• • • •
Байду номын сангаас
单轴拉伸时： 1 0 , 2 3 0 于是: (max) , (max) / 2 可见 N (max) N (max) 但是，对有些塑料，拉伸时较易达到材料 本身的最大剪切应力，比法向应力达到材 料本身的最大抗拉应力的时间要快得多， 所以往往首先剪切滑移形变（屈服现象）。
S X Y Z
2 N 2 N 2 N 2 N 2 N 2 N
2 N
（7 ）
1．2．3 主应力与应力主向
• 如果过P点的某一斜截面上的剪切应力为0， 则此截面上的正应力称为P点的一个主应力 （又称全应力），此斜面称为应力主面， 其法线方向为P点的一个应力主向，主应力 在坐标轴上的投影为：
第一章 聚合物结构与性能
据专家估计本世纪20年代人 类将迎接下一个经济时代，即生 物技术经济产业时代的到来
13
第二节、当今世界科技发展的现状和趋势
21世纪人类面临的八大领域：
生命科学与生物技术
信息科学与工程
材料科学与工程
新型能源科学
环境科学 海洋科学 宇航科学
此八大领域均与材 料的重要性有关
安全科学
14
1.生命科学和生物技术
这些基础材料及其产品支撑着通信、计算机、 信息家电与网络技术等现代信息产业的发展。
27
信息技术全方位的发展正在改变着人们几千年 来形成的信息传递方式、人际间的沟通方式和 社会管理的组织方式，并深刻地影响着社会生 活、企业和政府运作的方式。
全球定位系统技术
俄罗斯Glonass(格洛纳斯全球导航系统)
聚合物锂电池
超级吸水聚合物
聚合物光纤
子（类蛋白质、类核酸、类脂、糖类等有机物质）是如何进化 成生命的呢？ ➢ 其他物种的遗传基因密码子使用频率 ➢ 遗传基因与微观环境对DNA基因结构的影响 ➢ 氨基酸和遗传密码子碱基结构之间化学进化的耗散过程 ➢ 四碱基内聚能密度类型对遗传密码子分布的调控机理 ➢ 染色体结构与“怪数”之说
20→ 21→ 22→ 23 24=46个 染 色 体 =23对 染 色 体
欧洲定位系统
28
光子计算机、生物计算机、 量子计算机都在加速研究
大规模神经集成电路进行检测, 第六代电子计算机的心脏
以色列已经研制出一种由DNA分 子和酶分子构成的微型“生物计 算机”，一万亿个这样的计算机 仅一滴水那样大。
量子计算
经过特殊培养后制成的生物芯片，可
29
作为一种新型高速计算机的集成电路
32
13
第二节、当今世界科技发展的现状和趋势
21世纪人类面临的八大领域：
生命科学与生物技术
信息科学与工程
材料科学与工程
新型能源科学
环境科学 海洋科学 宇航科学
此八大领域均与材 料的重要性有关
安全科学
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1.生命科学和生物技术
这些基础材料及其产品支撑着通信、计算机、 信息家电与网络技术等现代信息产业的发展。
27
信息技术全方位的发展正在改变着人们几千年 来形成的信息传递方式、人际间的沟通方式和 社会管理的组织方式，并深刻地影响着社会生 活、企业和政府运作的方式。
全球定位系统技术
俄罗斯Glonass(格洛纳斯全球导航系统)
聚合物锂电池
超级吸水聚合物
聚合物光纤
子（类蛋白质、类核酸、类脂、糖类等有机物质）是如何进化 成生命的呢？ ➢ 其他物种的遗传基因密码子使用频率 ➢ 遗传基因与微观环境对DNA基因结构的影响 ➢ 氨基酸和遗传密码子碱基结构之间化学进化的耗散过程 ➢ 四碱基内聚能密度类型对遗传密码子分布的调控机理 ➢ 染色体结构与“怪数”之说
20→ 21→ 22→ 23 24=46个 染 色 体 =23对 染 色 体
欧洲定位系统
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光子计算机、生物计算机、 量子计算机都在加速研究
大规模神经集成电路进行检测, 第六代电子计算机的心脏
以色列已经研制出一种由DNA分 子和酶分子构成的微型“生物计 算机”，一万亿个这样的计算机 仅一滴水那样大。
量子计算
经过特殊培养后制成的生物芯片，可
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作为一种新型高速计算机的集成电路
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第一章材料结构与性能
由低分子化合物通过聚合反应获得 加聚反应——无副产物 缩聚反应——有副产物（水、氨等低分子物质）
单体：组成高分子的低分子化合物
结构
——大分子链：由结构相同的基本单元重复连 接而成 链节：组成大分子链的基本结构单元
材料名称
原料（单体）
链节
聚乙烯
乙烯（CH2=CH2）
—CH2—CH2—
聚四氟乙 烯
晶体缺陷( crystal defect ) ：
实际晶体中存在着偏离（破坏）晶格周期性和规则性的部
分。
a、 点缺陷
b、 线缺陷（位错）
c、 面缺陷
1）点缺陷( point defect )
——晶格结点处或间隙处，产生偏离理想晶体的变化
空位( vacancy ) ：
晶格结点处无原子
置换原子( gap atom ) ：
Mg Al Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ag W Pt Au
bcc
√√√√√
√
fcc
√
√√√√√
√
√√
hcp √
√
√
√
√
晶体结构的特征
晶胞原子数：是指在一个晶胞中所含的原子数目。
体心立方晶胞： 1+8×1/8=2
原子半径：是指晶胞中原子密度最大的方向上相邻两原子间平
衡距离的一半，或晶胞中相距最近的两个原子间距的一半。 体心立方晶胞：r= (a) 1/3/4
Ｂ. 理想晶体的晶体学抽象
空 间 规 则 排 列 的 原 子 → 刚 球 模 型 → 晶 格 (crystal lattice)（刚球抽象为晶格结点，构成空间格架）→晶 胞( unit cell )（具有周期性最小组成单元，or能完全反 映晶格特征的最小几何单元)。
单体：组成高分子的低分子化合物
结构
——大分子链：由结构相同的基本单元重复连 接而成 链节：组成大分子链的基本结构单元
材料名称
原料（单体）
链节
聚乙烯
乙烯（CH2=CH2）
—CH2—CH2—
聚四氟乙 烯
晶体缺陷( crystal defect ) ：
实际晶体中存在着偏离（破坏）晶格周期性和规则性的部
分。
a、 点缺陷
b、 线缺陷（位错）
c、 面缺陷
1）点缺陷( point defect )
——晶格结点处或间隙处，产生偏离理想晶体的变化
空位( vacancy ) ：
晶格结点处无原子
置换原子( gap atom ) ：
Mg Al Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ag W Pt Au
bcc
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fcc
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hcp √
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晶体结构的特征
晶胞原子数：是指在一个晶胞中所含的原子数目。
体心立方晶胞： 1+8×1/8=2
原子半径：是指晶胞中原子密度最大的方向上相邻两原子间平
衡距离的一半，或晶胞中相距最近的两个原子间距的一半。 体心立方晶胞：r= (a) 1/3/4
Ｂ. 理想晶体的晶体学抽象
空 间 规 则 排 列 的 原 子 → 刚 球 模 型 → 晶 格 (crystal lattice)（刚球抽象为晶格结点，构成空间格架）→晶 胞( unit cell )（具有周期性最小组成单元，or能完全反 映晶格特征的最小几何单元)。