材料科学培训教材PPT(30张)

应用
根据液晶会变色的特点，人们利用它来指示 温度、报警毒气等。例如，液晶能随着温度 的变化，使颜色从红变绿、蓝。这样可以指 示出某个实验中的温度。液晶遇上氯化氢、 氢氰酸之类的有毒气体，也会变色。在化工 厂，人们把液晶片挂在墙上，一旦有微量毒 气逸出，液晶变色了，就提醒人们赶用C60薄膜做基质材料可以制成手指 状组合型的电容器，用它来制成的化学传 感器具有比传统的传感器尺寸小、简单、 可再生和价格低等优点，可能成为传感器 中颇具吸引力的一种候选产品。
此外
③提高金属硬度 ④应用于新型催化剂 ⑤对光的限制性可应用于对人的眼睛的保
护 ⑥对癌细胞杀伤 ⑦抑制人体免疫缺损蛋白酶的活性 ⑧充当水溶性抗氧剂
C60的应用
①气体的贮存
在控制温度和压力的条件下，可以简单地 用C60和氢气制成C60的氢化物，它在常温 下非常稳定，而在80 ℃～215 ℃时，C60 的氢化物便释放出氢气，留下纯的C60， 它可以被100%地回收，并被用来重新制备 C60的氢化物。与金属或其合金的贮氢材 料相比，用C60贮存氢气具有价格较低的 优点，而且C60比金属及其合金要轻。
材料科学
郭开元
什么是材料科学？
研究材料的组织结构、性质、生产流程和使 用效能，以及它们之间相互关系的科学。材 料科学是多学科交叉与结合的结晶，是一门 与化学密不可分的应用科学。
材料科学的发展史
人类社会的发展历程，是以材料为主要标志的。 100万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器 时代。1万年以前，人类对石器进行加工，使之成 为器皿和精致的工具，从而进入新石器时代。新石 器时代后期，出现了利用粘土烧制的陶器。人类在 寻找石器过程中认识了矿石，并在烧陶生产中发展 了冶铜术，开创了冶金技术。公元前5000年，人类 进入青铜器时代。公元前1200年，人类开始使用铸 铁，从而进入了铁器时代。随着技术的进步，又发 展了钢的制造技术。
一些有机化合物和高分子聚合物，在一 定温度或浓度的溶液中，既具有液体的 流动性，又具有晶体的各向异性，这就 是液晶。液晶光电效应受温度条件控制 的液晶称为热致液晶；溶致液晶则受控 于浓度条件。显示用液晶一般是低分子 热致液晶。
原理
液晶显示材料最常见的用途是电子表和计算 器的显示板，为什么会显示数字呢？原来这 种液态光电显示材料，利用液晶的电光效应 把电信号转换成字符、图像等可见信号。液 晶在正常情况下，其分子排列很有秩序，显 得清澈透明，一旦加上直流电场后，分子的 排列被打乱，一部分液晶变得不透明，颜色 加深，因而能显示数字和图象。
50年代，合成化工原料和特殊制备工艺的发展， 使陶瓷材料产生了一个飞跃，出现了从传统陶 瓷向先进陶瓷的转变，许多新型功能陶瓷形成 了产业，满足了电力、电子技术和航天技术的 发展和需要。
结构材料的发展，推动了功能材料的进步。20 世纪初，开始对半导体材料进行研究。50年代， 制备出锗单晶，后又制备出硅单晶和化合物半 导体等，使电子技术领域由电子管发展到晶体 管、集成电路、大规模和超大规模集成电路。 半导体材料的应用和发展，使人类社会进入了 信息时代。
等等
二、液晶技术
1888年,澳大利亚叫莱尼茨尔的科学家，合成 了一种奇怪的有机化合物，它有两个熔点.把 它的固态晶体加热到145℃时，便熔成液体， 只不过是浑浊的，而一切纯净物质熔化时却 是透明的。如果继续加热到175℃时，它似乎 再次熔化，变成清澈透明的液体。后来，德 国物理学家列曼把处于“中间地带”的浑浊 液体叫做晶体。
18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革 命的重要内容和物质基础。19世纪中叶， 现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人 类真正进入了钢铁时代。与此同时，铜、 铅、锌也大量得到应用，铝、镁、钛等 金属相继问世并得到应用。直到20世纪 中叶，金属材料在材料工业中一直占有 主导地位。
20世纪中叶以后，科学技术迅猛发展，作为发 明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的 变化。首先是人工合成高分子材料问世，并得 到广泛应用。先后出现尼龙、聚乙烯、聚丙烯、 聚四氟乙烯等塑料，以及维尼纶、合成橡胶、 新型工程塑料、高分子合金和功能高分子材料 等。仅半个世纪时间，高分子材料已与有上千 年历史的金属材料并驾齐驱，并在年产量的体 积上已超过了钢，成为国民经济、国防尖端科 学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷 材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提 供的原料制造而成的材料。
一、C60
近年来，科学家们发现， 除金刚石、石墨外，还 有一些新的以单质形式 存在的碳。其中发现较 早并已在研究中取得重 要进展的是C60分子。
C60分子是一种由60个 碳原子构成的分子，它 形似足球，因此又名足 球烯。
制作过程
足球烯是美国休斯顿赖斯大学的克罗脱和史 沫莱等人于1985年提出的。他们用大功率激 光束轰击石墨使其气化，用1MPa压强的氦气 产生超声波，使被激光束气化的碳原子通过 一个小喷嘴进入真空膨胀，并迅速冷却形成 新的碳原子，从而得到了C60。
因此，相同质量的材料，C60所贮存的氢 气比金属或其合金要多。
C60不但可以贮存氢气，还可以用来贮存 氧气。与高压钢瓶贮氧相比，高压钢瓶的 压力为3.9×106 Pa，属于高压贮氧法，而 C60贮氧的压力只有2.3×105 Pa，属于低 压贮氧法。利用C60在低压下大量贮存氧 气对于医疗部门、军事部门乃至商业部门 都会有很多用途。
优势
液晶显示材料具有明显的优点：驱动电压低、 功耗微小、可靠性高、显示信息量大、彩色 显示、无闪烁、对人体无危害、生产过程自 动化、成本低廉、可以制成各种规格和类型 的液晶显示器，便于携带等。
纳米陶瓷
利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料是指在陶 瓷材料的显微结构中，晶粒、晶界以及它们 之间的结合都处在纳米水平（1～100nm）， 使得材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高， 克服了以往陶瓷的许多不足，并对材料的力 学、电学、热学、磁学、光学等性能产生重 要影响，为替代工程陶瓷的应用开拓了新领 域。