(推荐)《材料化学》PPT课件
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生活中的化学材料ppt课件
第五部分 高分子化学发展简史
第一部分 高分子材料简介
高分子基本概念
什么是高分子? 又称高分子化合物、大分子化合物、 高分子、大分子、高聚物、聚合物。 （注：这些术语一般可以通用） Macromolecules, Polymer 高分子是指由多种原子以相同的、 多次重复的结构单元并主要由共价 键连接起来的、通常是相对分子量 为104～106的化合物。
生活中的化学材料
人类已进入合成材料时代
新 工 艺 ， 新 产 品
防水胶 聚乙烯丙纶高分子 复合防水卷材
新 时 代 ， 新 生 活
2
聚苯乙烯
聚氯乙烯
我被高分子 包围了呀！
有机玻璃
涤纶
酚醛塑料
聚四氟乙烯 塑料 聚丙烯
3
提 纲
第一部分 高分子材料简介 第二部分 天然纤维与合成纤维 第三部分 塑料瓶底的数字密码 第四部分 可降解与吸收高分子材料
麻纤维（linen）：
从麻的茎杆中抽离出来的麻纤维，个性有棱有 角，从它表面上粗粗细细的特殊质感中，就可看出 一二。但是麻纤维十分容易长皱纹，所以看起来总 是特別老，只要记得用熨斗整烫一番，就可以帮助 它恢复青春。最后再告诉你，麻纤维的特性十分通 风凉爽，适合夏天穿著。
蚕丝纤维（silk）： 由蚕宝宝吐丝后的纤维制成的丝纤维，浑然天成 地散发着美丽光泽，是全球公认最华贵的纤维。可 以织成夏天透明的纱，也可以制成冬天丝质的厚外 套。为了宝贝丝纤维光滑的外观，千万不能用力拉 扯或刮伤。 羊毛纤维（wool）：
6
高分子材料简介
表1 常见聚合物的相对分子质量
塑料 HDPE PVC PS 相对分子 质量/万 6～ 30 5～15 10～30 纤维 涤纶 尼龙-66 维尼纶 相对分子 质量/万 1.8～2.3 1.2～1.8 6～7.5 橡胶 天然橡胶 丁苯橡胶 顺丁橡胶 相对分子 质量/万 20～40 15～20 25～30
《金属材料化学》课件
镁：广泛应用于汽车、 电子、机械等行业
稀有金属：广泛应用 于电子、化工、机械
等行业
功能金属材料：具有特 殊物理、化学性质的金 属材料
应用领域：电子、航空 航天、医疗、能源等
案例分析：金属材料 在电子行业的应用
案例分析：金属材料在 航空航天行业的应用
案例分析：金属材料 在医疗行业的应用
案例分析：金属材料 在能源行业的应用
等
化学处理：通 过化学反应改 变金属表面的 性质，如磷化、
钝化等
防锈剂：在金 属表面涂覆防 锈剂，防止水 分和氧气进入， 如油性防锈剂、 水性防锈剂等
热处理：通过加热 和冷却改变金属材 料的物理和化学性 能
相变：金属材料在 热处理过程中发生 的固态相变
相变类型：固态相 变包括马氏体相变 、奥氏体相变等
金属材料的化学成 分和组织结构
微量元素：铜、锌、铝、硼、 铌、锆等
合金元素：铬、镍、钼、钨、 钒、钛等
主要元素：铁、碳、硅、锰、 磷、硫等
非金属元素：氧、氮、氢、 硫、磷等
化合物：氧化物、硫化物、 氮化物、碳化物等
杂质元素：铅、锡、砷、锑、 镉等
金属材料的晶体结构：体心立方、面心立方、密排六方等 金属材料的相图：相图是描述金属材料在不同温度和压力下，其组织结构和化学成分变化的图 相图的应用：预测金属材料的性能、选择合适的加工工艺等 相图的类型：二元相图、三元相图等 相图的绘制：利用实验数据、理论计算等方法绘制相图
焊接方法：电弧焊、气焊、激光焊等 焊接工艺：预热、焊接、后热处理等 热处理方法：淬火、回火、正火、退火等 热处理目的：提高金属材料的强度、硬度、耐磨性等性能
粉末冶金：将金属 粉末通过压制、烧 结等工艺制成金属 材料
《化学与材料》课件
等因素。
新材料的未来展望
总结词
随着科技的不断进步，新材料的未来展 望充满了无限可能。
VS
详细描述
未来新材料的发展将更加注重环保、可持 续发展和智能化。例如，新型绿色材料将 有助于解决能源危机和环境污染问题；智 能材料将在机器人、医疗等领域发挥重要 作用；而复合材料则有望在航空航天、汽 车等领域得到广泛应用。
05 化学与材料的安全与环保
化学与材料的环境影响
化学与材料的环境影境产生负面影响，如空 气、水和土壤污染。
减少环境影响的措施
通过改进生产工艺、使用环保材料和 实施废弃物回收利用等措施，降低化 学与材料的环境影响。
化学与材料的安全性评价
安全性评价的必要性
详细描述
化学反应可以分成吸热和放热反应，它们伴随着能量的吸收或释放。能量转化 不仅包括热能、光能、电能等形式的能量转换，还涉及到键能、分子能等微观 层面的能量变化。
材料科学基础
02
材料分类与性质
01
金属材料
金属材料是指以金属元素或以金属元素为主构成的具有 金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化 合物和特种金属材料等。
03
02
无机非金属材料
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化 物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐 、硼酸盐等物质组成的材料。
高分子合成材料
高分子合成材料是由相对分子质量较高的化合物构成的 材料。
金属材料
钢铁
钢铁是铁与碳、硅、锰、磷、硫等元素组成的合金，是目前世界上用量最大、最 为重要的金属材料。
确保化学与材料在使用过程中对人类健康和 环境安全无害。
安全性评价的方法
通过实验室测试、动物实验和临床试验等方 法，对化学与材料进行全面的安全性评价。
新材料的未来展望
总结词
随着科技的不断进步，新材料的未来展 望充满了无限可能。
VS
详细描述
未来新材料的发展将更加注重环保、可持 续发展和智能化。例如，新型绿色材料将 有助于解决能源危机和环境污染问题；智 能材料将在机器人、医疗等领域发挥重要 作用；而复合材料则有望在航空航天、汽 车等领域得到广泛应用。
05 化学与材料的安全与环保
化学与材料的环境影响
化学与材料的环境影境产生负面影响，如空 气、水和土壤污染。
减少环境影响的措施
通过改进生产工艺、使用环保材料和 实施废弃物回收利用等措施，降低化 学与材料的环境影响。
化学与材料的安全性评价
安全性评价的必要性
详细描述
化学反应可以分成吸热和放热反应，它们伴随着能量的吸收或释放。能量转化 不仅包括热能、光能、电能等形式的能量转换，还涉及到键能、分子能等微观 层面的能量变化。
材料科学基础
02
材料分类与性质
01
金属材料
金属材料是指以金属元素或以金属元素为主构成的具有 金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化 合物和特种金属材料等。
03
02
无机非金属材料
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化 物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐 、硼酸盐等物质组成的材料。
高分子合成材料
高分子合成材料是由相对分子质量较高的化合物构成的 材料。
金属材料
钢铁
钢铁是铁与碳、硅、锰、磷、硫等元素组成的合金，是目前世界上用量最大、最 为重要的金属材料。
确保化学与材料在使用过程中对人类健康和 环境安全无害。
安全性评价的方法
通过实验室测试、动物实验和临床试验等方 法，对化学与材料进行全面的安全性评价。
《材料化学》PPT课件
（3）景深
（4）衬度
• 表面形貌衬度 在试样表面凸凹不平的部位，入射电子束作用产生的二次电子信号的强度 要比在试样表面平坦的部位产生的信号强度大，从而形成表面形貌衬度。
• 原子序数衬度
原子序数越大，图像越亮。 完整版课件ppt
13
扫描电子显微镜的样品制备
扫描电镜试样一般要求具有以下特点： （1）导电性好，以防止表面积累电荷而影响成像；
（2）具有抗辐射损伤的能力，在高能电子轰击下不分解、不 变形；
（3）具有高的二次电子和背散射电子系数，以保证图像良 好的信噪比。
对不满足以上要求的试样（陶瓷、玻璃、塑料等绝缘材料，导 电性差的半导体，热稳定性不好的有机材料，二次电子、背散 射电子系数较低的材料等），需要表面涂层处理。
表面涂层处理的常用方法有真空蒸发和离子溅射镀膜法。
(3) Lewis酸性
由于金属上存在空轨道， 缺电子金属有机化合物都是
Lewis酸。
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6
无机材料常用测试技术
SEM（扫描电镜）
AES（俄歇 电子能谱）
EDS（能谱）
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7
TEM（透射电镜）
透射电子 二次电子
直接透射电子，以及弹性或非弹性散射的透射电子用于透射 电镜(TEM)的成像和衍射
金属环多烯化合物
金属－环多烯化合物：环多烯含电子的离域π轨道和金属的 d轨道作用形成金属有机化合物
金 属
C3Ph3+ C8H82-
环
多
烯
C4H42-
C5H5-
C6H6
C7H7+
金属环多烯化合物:
环戊二烯配合物
平行
交错
不对称交错结构 不对称交错结构发生滑移
离子聚合(高分子材料化学课件)
聚合。分子量线性增加，分布窄（PDI 接近于1）
X
n
[M ] [M ] /
n
n[M ] [C]
n一个引发剂生成的大分子数（单阴离子为1；双阴离子2 ）
Na +
－ Na + 苯乙烯
H2C CH - Na + ?+
H2C CH - Na + 2
Na + - HC CH2 CH2 CH - Na +
引发聚合
t-ROLi b
ROK
ROLi
c
强碱
丙烯酸甲酯
B 甲基丙烯酸甲酯
丙烯腈
C 甲基丙烯腈 甲基乙烯酮
CH2=CH-COOCH3 CH2=C(CH3)COOCH3 CH2=CH-CN CH2=C(CH3)CN CH2=CHCOCH3
单 体 活 性 增 加
吡啶
NR3 弱碱
ROR
d
硝基乙烯
CH2=CH-NO2
活性聚合和星形聚合物
An + SiCl4
An An Si An
An
用端羟基聚苯乙烯合成星形高分子 活性聚合物与多官能化合物反应形成星形高分子
活性阴离子聚合小结
阴离子聚合无终止时的聚合为活性阴离子聚合 活性聚合可以实现化学计量聚合，可得近似单分散聚合物 活性阴离子聚合可合成嵌段共聚物，合成热塑性丁苯橡胶SBS，或通过
二步法
活性聚合和合成SBS
活性聚合和合成SBS
Styrene 苯乙烯
Butadiene 丁二烯
SBS粒子
SBS改性沥青制成的防水卷材
SBS 热塑性丁苯橡胶
活性聚合和特定端基聚合物
阴离子聚合
CH2 CH Mt + X
无机材料化学分析PPT课件
除。
北京·中国地质大学化学教研室
6
(b)来自容器材料的污染
① 硬质玻璃 • 硼硅玻璃
以Pyrex（派热克斯）为代表，SiO2 81.0%， B2O3 13.0%，R2O3（三氧化二物）2.2% 。
北京·中国地质大学化学教研室
7
• 铝硅玻璃 以R2耶O那3( 主（要Jen是aA）l2为O代3 )8表.5，%S。iO2 74.5%，B2O3 4.6%，
北京·中国地质大学化学教研室
14
(3) 来自试样的污染
• 采样工具材料的选择 例如，不锈钢刀具，会引入Cr，Ti。
• 试样粉碎时材料的选择
• 试样储存时容器材料的选择 塑料制品和石英是最佳储存容器材料。
(4)由分析人员造成的污染
手、头发、衣服等。
北京·中国地质大学化学教研室
15
2. 分析中的损失
36
五、硅酸盐岩矿分析
1. 硅酸盐岩石的成分
酸性岩 中性岩 基性岩 超基性岩
SiO2 ％ ＞65 52~65 45~52 ＜45
北京·中国地质大学化学教研室
37
• 主成分： 氧化物含量 ＞1% 次成分： 氧化物含量 0.01~1% 微量元素： 元素含量＜ 0.01%
北京·中国地质大学化学教研室
38
• 了解矿石中一种或几种主要的有益或有 害组分的含量。
• 是圈定矿体、划分矿石类型和品级，进 行储量计算的依据。 例如，碳酸盐岩石通常测定CaO、MgO 和酸不溶物3种组分的含量。
北京·中国地质大学化学教研室
2
2. 全分析
• 对样品的组分进行全面分析。
• 通常先做半定量或定性分析，然后再确定 全分析的项目。
K2S2O7 灼烧 （＞420℃） K2SO4 ＋ SO3
北京·中国地质大学化学教研室
6
(b)来自容器材料的污染
① 硬质玻璃 • 硼硅玻璃
以Pyrex（派热克斯）为代表，SiO2 81.0%， B2O3 13.0%，R2O3（三氧化二物）2.2% 。
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7
• 铝硅玻璃 以R2耶O那3( 主（要Jen是aA）l2为O代3 )8表.5，%S。iO2 74.5%，B2O3 4.6%，
北京·中国地质大学化学教研室
14
(3) 来自试样的污染
• 采样工具材料的选择 例如，不锈钢刀具，会引入Cr，Ti。
• 试样粉碎时材料的选择
• 试样储存时容器材料的选择 塑料制品和石英是最佳储存容器材料。
(4)由分析人员造成的污染
手、头发、衣服等。
北京·中国地质大学化学教研室
15
2. 分析中的损失
36
五、硅酸盐岩矿分析
1. 硅酸盐岩石的成分
酸性岩 中性岩 基性岩 超基性岩
SiO2 ％ ＞65 52~65 45~52 ＜45
北京·中国地质大学化学教研室
37
• 主成分： 氧化物含量 ＞1% 次成分： 氧化物含量 0.01~1% 微量元素： 元素含量＜ 0.01%
北京·中国地质大学化学教研室
38
• 了解矿石中一种或几种主要的有益或有 害组分的含量。
• 是圈定矿体、划分矿石类型和品级，进 行储量计算的依据。 例如，碳酸盐岩石通常测定CaO、MgO 和酸不溶物3种组分的含量。
北京·中国地质大学化学教研室
2
2. 全分析
• 对样品的组分进行全面分析。
• 通常先做半定量或定性分析，然后再确定 全分析的项目。
K2S2O7 灼烧 （＞420℃） K2SO4 ＋ SO3
《材料化学》PPT课件
R O H + M e 3 S i C l
R O S i M e 3酸醇 碱加 / H 水热 2 O 解 R O H
其他的硅醚保护基还有三乙基硅醚，三异丙基硅醚，叔丁基二甲基硅醚等。
编辑ppt
9
• （6）三苯甲基醚 • 三苯甲基醚在糖、核苷和甘油酯化学中广泛的用来保护一级羟基，
它的最大优点是在多羟基化合物中选择性的保护伯醇羟基。 • 制备时，以（单或二取代）三苯基氯甲烷在吡啶中与醇类作用，
• 羟基存在于许多有机化合物中，如碳水化合物、甾族化合 物、核苷、大环内酯以及多酚等。羟基是敏感易变的官能 团，容易发生氧化、烷化、酰化、卤化、消除以及分解 Grignard试剂等反应，常需加以保护。
• 醇羟基和酚羟基的常用保护基是醚类、酯类和缩醛、缩酮 等。它们已广泛应用于有机合成中。
编辑ppt
4
O/ H
HC CC 2OHH
C 2H 5MgBr
O OC2H CCHTHF O
① C2O HO2C CC HCOOH
② H 3O
OC2H CCMgB
其对碱、格氏试剂、烷基锂、氢化铝锂、烃化剂和酰化剂均稳定。缺点是：不能 用于在酸性介质中进行反应。此外，若用于旋光性醇，由于引入了一个新的手性 中心，将导致生成非对映异构体的混合物，分离困难，造成产率降低。
O H
O A c
A c2O /A cO N a/A cO H
O H O H
O A c O H
保护基的脱除方法很多，且各有特点。如：用K2CO3-CH3OH水溶液可将仲醇和 烯丙醇上的乙酰基脱去，收率很高；用KCN-C2H5OH溶液则可脱去对酸、碱敏感 化合物分子中的乙酰基。
ROH
Me2SO4 NaOH
《无机固体材料化学》PPT课件
• （5）对称性
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12
§ 1- 3 晶体的微观特征
• （1）晶体的点阵结构 • 晶体结构=点阵+结构基元 • 一维点阵，结构基元：(-CH2)2
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13
二维点阵,结构基元：[B(OH)3]2
点阵参数 a, b,
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14
NaCl结构类型的晶胞
点阵参数： a, b, c, , ,
• （a）长程无序 • 无平移对称性
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24
• 衍射为弥散的晕 • 和宽化的衍射带
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25
（b）短程有序
lim g (r ) 1
r
• 双体概率分布函数： lim g (r ) 0
r 0
g(r) = r/o
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26
例：石英玻璃的结构 • r(Si-O) = 1.62Å;r(O-O) = 2.65Å
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10
§ 1- 2 晶体的宏观特征 （1）自范性： F(晶面数）+V（顶点数） = E (晶棱数） +2
晶面夹角（或交角）守恒定律
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11
• （2）晶体的均匀性，来源于晶体中原子 排布的周期性规则，宏观观察中分辨不 出微观的不连续性。
• （3）物理性质的异向性
• （4）稳定性，晶体有固定的熔点。
• 分子或原子不停地，自由地作长距离运 动即流动性。气体和液体具有流动性。
• 气体：无确定的体积和形状 • 液体：有一定的体积但无确定的形状 • 固体：分子或原子处于完全确定的平衡
位置作热振动。具有确定的形状和稳定 的结构即固体性。
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§ 1- 3 晶体的微观特征
• （1）晶体的点阵结构 • 晶体结构=点阵+结构基元 • 一维点阵，结构基元：(-CH2)2
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13
二维点阵,结构基元：[B(OH)3]2
点阵参数 a, b,
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14
NaCl结构类型的晶胞
点阵参数： a, b, c, , ,
• （a）长程无序 • 无平移对称性
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24
• 衍射为弥散的晕 • 和宽化的衍射带
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25
（b）短程有序
lim g (r ) 1
r
• 双体概率分布函数： lim g (r ) 0
r 0
g(r) = r/o
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26
例：石英玻璃的结构 • r(Si-O) = 1.62Å;r(O-O) = 2.65Å
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10
§ 1- 2 晶体的宏观特征 （1）自范性： F(晶面数）+V（顶点数） = E (晶棱数） +2
晶面夹角（或交角）守恒定律
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11
• （2）晶体的均匀性，来源于晶体中原子 排布的周期性规则，宏观观察中分辨不 出微观的不连续性。
• （3）物理性质的异向性
• （4）稳定性，晶体有固定的熔点。
• 分子或原子不停地，自由地作长距离运 动即流动性。气体和液体具有流动性。
• 气体：无确定的体积和形状 • 液体：有一定的体积但无确定的形状 • 固体：分子或原子处于完全确定的平衡
位置作热振动。具有确定的形状和稳定 的结构即固体性。
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材料化学PPT课件
硬质玻璃（硼硅）— 耐温、耐腐蚀、α小、耐较大温差； 瓷器皿（坩埚、瓷舟）— 化学稳定性好、价廉易得，易裂； 石英器皿— 工作温度1000C 左右，不易破裂； 金属容器（镍坩埚、铁坩埚） 铂器皿（铂坩埚）— 耐高温、导热好、化学性质稳定； 刚玉器皿— 耐高温、硬度大、耐腐蚀； 石墨器皿— 耐高温、强度大、耐腐蚀、导电好、α小、易加
工； 但耐氧化性差。 聚四氟乙烯— 化学稳定、热稳定性好。使用温度250C 。
11
5、低温的获得和控制 低温冷浴：
自来水冷浴（室温~12C 流动自来水；12C ~0 C 加入碎冰块）
冰-盐体系（盐溶解要吸热，适用0~ -25 C ） 非水冷浴—干冰、低沸点液体（液N2、液NH3） 相变冷浴： （表2.18）
2 研究结构与性能间的关系 例TiO2的光催化性能（金红石型、锐钛矿型）；
3 研制新型材料 例TiO2/CdS, TiO2/ZnS纳米核-壳材料；
4 研制特殊规格的材料 例 纳米材料（介孔颗粒，纳米丝，纳米棒等）。
8
四、材料制备条件 1、 原料 起始原料的选择：质量；成本 溶剂种类：水系 — 醇、醛、酮、醚 氨系 — 液氨、胺类、 溶剂提纯：无机溶剂 — 例水的蒸馏、离子交换 有机溶剂 — 除水（干燥）；
20
（2）名词解释
前驱体(precursor)：起始原料。例：金属醇盐、金属 盐的水溶液。
溶胶：纳米级固体颗粒（ 1~5nm）在液体介质中形 成的分散体系。 凝胶：溶胶失去部分介质液体的产物。 （半固态物质；固态粒子呈连续网络）
21
（3）S-G法的基本原理 1）前驱体 + 溶剂 → 溶液； 2）水解（醇解）反应 → 溶胶； 3）溶胶干燥 → 凝胶。 ∴应称 S-S-G 法。
工； 但耐氧化性差。 聚四氟乙烯— 化学稳定、热稳定性好。使用温度250C 。
11
5、低温的获得和控制 低温冷浴：
自来水冷浴（室温~12C 流动自来水；12C ~0 C 加入碎冰块）
冰-盐体系（盐溶解要吸热，适用0~ -25 C ） 非水冷浴—干冰、低沸点液体（液N2、液NH3） 相变冷浴： （表2.18）
2 研究结构与性能间的关系 例TiO2的光催化性能（金红石型、锐钛矿型）；
3 研制新型材料 例TiO2/CdS, TiO2/ZnS纳米核-壳材料；
4 研制特殊规格的材料 例 纳米材料（介孔颗粒，纳米丝，纳米棒等）。
8
四、材料制备条件 1、 原料 起始原料的选择：质量；成本 溶剂种类：水系 — 醇、醛、酮、醚 氨系 — 液氨、胺类、 溶剂提纯：无机溶剂 — 例水的蒸馏、离子交换 有机溶剂 — 除水（干燥）；
20
（2）名词解释
前驱体(precursor)：起始原料。例：金属醇盐、金属 盐的水溶液。
溶胶：纳米级固体颗粒（ 1~5nm）在液体介质中形 成的分散体系。 凝胶：溶胶失去部分介质液体的产物。 （半固态物质；固态粒子呈连续网络）
21
（3）S-G法的基本原理 1）前驱体 + 溶剂 → 溶液； 2）水解（醇解）反应 → 溶胶； 3）溶胶干燥 → 凝胶。 ∴应称 S-S-G 法。
材料化学(第2版)作者曾兆华、杨建文编著第一章课件全
Chapter1 Introduction
52
实践性：
生物医药领域生物相容性材料：例如设计特殊的金属合金和聚合物涂层，以保护人体组织不与人工骨头置换体或其他植入物相排斥;人造肾脏、血液氧合器、静脉过滤器以及诊断化验等;药物、蛋白质及基因的控制释放。
Chemicals：the utility lies primarily in their consumption.Materials: can be used repeatedly or continuously for an application that does not irreversibly convert them to something else.
Chapter1 Introduction
1.1 材料与化学
Materials and Chemistry
—— connected with function and, through that function, utilities.
11
Distinguish between
Chemicals and Materials
Chapter1 Introduction
12
Materials Science and Chemistry
Atomic-molecular level interaction
Macroscopic perspective
Chapter1 Introduction
13
材料的发展
美国海军用0.5马力陶瓷发动机
广州新电视塔摩天轮的16个“水晶”观光球舱，壳体采用新型高分子材料，晶莹剔透，能保证舱内游客对塔外景色一览无余。
美国最新型隐身战斗机F-22使用吸波材料和吸波涂层
52
实践性：
生物医药领域生物相容性材料：例如设计特殊的金属合金和聚合物涂层，以保护人体组织不与人工骨头置换体或其他植入物相排斥;人造肾脏、血液氧合器、静脉过滤器以及诊断化验等;药物、蛋白质及基因的控制释放。
Chemicals：the utility lies primarily in their consumption.Materials: can be used repeatedly or continuously for an application that does not irreversibly convert them to something else.
Chapter1 Introduction
1.1 材料与化学
Materials and Chemistry
—— connected with function and, through that function, utilities.
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Distinguish between
Chemicals and Materials
Chapter1 Introduction
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Materials Science and Chemistry
Atomic-molecular level interaction
Macroscopic perspective
Chapter1 Introduction
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材料的发展
美国海军用0.5马力陶瓷发动机
广州新电视塔摩天轮的16个“水晶”观光球舱，壳体采用新型高分子材料，晶莹剔透，能保证舱内游客对塔外景色一览无余。
美国最新型隐身战斗机F-22使用吸波材料和吸波涂层
高分子材料化学PPT课件
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溶剂的选择
溶度参数相近原则 极性相似相溶原则 溶剂化原则
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溶度参数相近原则
如何选择溶解高分子材料合适的溶剂是药物制剂中常 遇到的问题，如制备薄膜包衣液或制备控释膜，如何 来选择溶剂、应用何种不同性质的化合物来调节膜上 孔隙的大小，药物、溶剂和高分子的相容性如何等， 这就需要运用判断高分子溶解度及相容性的一般规律。 这些规律对聚合物的溶剂选择具有一定的指导意义。
?溶度参数相近原则极性相似相溶原则313溶剂的选择?极性相似相溶原则?溶剂化原则?如何选择溶解高分子材料合适的溶剂是药物制剂中常遇到的问题如制备薄膜包衣液或制备控释膜如何来选择溶剂应用何种不同性质的化合物来调节膜上孔隙的大小药物溶剂和高分子的相容性如何等这就需要运用判断高分子溶解度及相容性的一般规律
1
1 3
1 :2 1: 2
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极性相似相溶原则
对于非晶态极性聚合物不仅要求溶剂的溶度参数与聚 合物相近，而且还要求溶剂的极性要与聚合物接近才 能使之溶解，如聚乙烯醇是极性的，它可溶于水和乙 醇中，而不溶于苯中。
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溶剂化原则ຫໍສະໝຸດ 溶度参数相近的聚合物一溶剂体系，不一定都能很好
只能发生溶胀。 交联度越大，溶解度越小。 交联度可以用交联点密度表示。交联聚合物中交联链
的结构单元数Nc占总结构单元数N的分数，通常用q表 示。Q=Nc/N。
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制备药用高分子溶液的方法
药用高分子材料大多呈粒状、粉末状，如果将其直接 置于良溶剂中，易于聚结成团，与溶剂接触的团块表 面的聚合物首先溶解，使其表面粘度增加，不利于溶 剂继续扩散进人颗粒内部。
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➢入射电子穿达到离核很近的地方被反射，没有能量损失； 既包括与原子核作用而形成的弹性背散射电子，又包括与样 品核外电子作用而形成的非弹性背散射电子，前者的份额远 大于后者。 背景散射电子 ➢背散射电子反映样品表面的不同取向、不同平均原子量的 区域差别，产额随原子序数的增加而增加；利用背散射电子 为成像信号，可分析形貌特征，也可显示原子序数衬度而进 行定性成分分析。
9
如果入射电子把外层电子打进内层，原
俄歇 子被激发了．为释放能量。
子
主要用于轻元素和超轻元素(除H和He)的
分析，称为俄歇电子能谱仪。
阴极荧光
如果入射电子使试样的原于内电子发生电离， 高能级的电子向低能级跃迁时发出的光波长 较长(在可见光或紫外区)，称为阴极荧光，可 用作光谱分析，但它通常非常微弱。
金属环多烯化合物
金属－环多烯化合物：环多烯含电子的离域π轨道和金属的 d轨道作用形成金属有机化合物
金 属
C3Ph3+ C8H82-
环
多
烯
C4H42-
C5H5-
C6H6
C7H7+
金属环多烯化合物:
环戊二烯配合物
平行
交错
不对称交错结构 不对称交错结构发生滑移
(C5H5)4M型
非平行
混合配体型
主族金属有机化合物的反应性
(a) 乙烯的两个碳原子到中心金属原子的距离基本相等;
(b) 配位以后, 原来呈平面型的乙烯分子变成非平面型,和碳原子 相连的氢原子远离中心金属原子向后弯折;
(c) 若把乙烯分子看作单齿配体, 则 三配位化合物为三角形, C=C 键大体上在三角形的平面内, 四配位化合物为平面正方形, C=C键和正方形平面接近垂直, 五配位的化合物为三角双锥, C=C键大体上在水平方向的面上。
(3) Lewis酸性
由于金属上存在空轨道， 缺电子金属有机化合物都是
Lewis酸。
6
无机材料常用测试技术
SEM（扫描电镜）
AES（俄歇 电子能谱）
EDS（能谱）
7
TEM（透射电镜）
透射电子 二次电子
直接透射电子，以及弹性或非弹性散射的透射电子用于透射 电镜(TEM)的成像和衍射
➢入射电子与样品中原子的价电子发生非弹性散射作用而损 失的那部分能量（30～50eV）激发核外电子脱离原子，能量 大于材料逸出功的价电子可从样品表面逸出，成为真空中的 自由电子，此即二次电子。在电场的作用下它可呈曲线运动 进入检测器，使表面凹凸的各个部分都能清晰成像。 ➢二次电子试样表面状态非常敏感，能有效显示试样表面的 微观形貌；二次电子的分辨率可达5～10nm，即为扫描电镜 的分辨率。 ➢二次电子的强度主要与样品表面形貌相关。二次电子和背 景散射电子共同用于扫描电镜(SEM)的成像。 ➢当探针很细，分辨高时，基本收集的是二次电子而背景电 子很少，称为二次电子成像(SEI)。
特征X射线
入射电子和原子中的内层电子发生非弹性散射作用而损失 一部分能量（几百个eV），激发内层电子发生电离，形成 离子，该过程称为芯电子激发。除了二次电子外，失去内 层电子的原子处于不稳定的较高能量状态，将依一定的选 择定则向能量较低的量子态跃迁，跃迁过程中发射出反映 样品中元素组成信息的特征X射线，可用于材料的成分分析。
10
各种信号的深度与区域大小
高能电子束受到物质原子的散射作用偏离 入射方向，向外发散；随着深度的增加， 分布范围增大，动能不断降低、直至为0， 形成一个作用区。
“梨形作用体积”：对轻元素样品，入射 电子经多次小角散射，在未达到较大散射 角之前已深入样品内部；最后散射角增大， 达到漫散射的程度。
“半球形作用体积”：对重元素样品，入 射电子在样品表面不很深的位置就达到漫 反射的程度。
俄歇电子与二次电子的空间分辨率最高；
背散射电子的空间分辨率次之；
X射线信号的空间分辨率最低。
扫描电镜的特点
★景深大，图像富有立体感，特别适合于表面形貌 的研究.
★放大倍数范围广，从十几倍到2万倍，几乎覆盖 了光学显微镜和TEM的范围.
★制样简单，样品的电子损伤小. 这些方面优于TEM，所以SEM成为材料常用的 重要剖析手段.
材料化学课程复习（II）
1
金属有机化合物
金属有机化合物: 至少含有一个金属-碳(M-C)键的化合物。
包括： §1. 金属不饱和烃化合物
（1）乙烯-过渡金属配合物 （2） 炔烃的配合物
§2. 金属环多烯（夹心结构）化合物 §3. 主族金属有机化合物
2
乙烯-过渡金属配合物的结构特征
炔烃配合物结构与之非常类似
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扫描电镜(SEM)的几大要素
（1）分辨率
（2）放大倍数
大多数商品扫描电镜放大倍数为20～20,000倍，介于光学显微镜和透射 电镜之间，即扫描电镜弥补了光学显微镜和透射电镜放大倍数的空挡。
（3）景深
（4）衬度
• 表面形貌衬度
在试样表面凸凹不平的部位，入射电子束作用产生的二次电子信号的强
度要比在试样表面平坦的部位产生的信号强度大，从而形成表面形貌衬
(1) 还原性： 金属有机化合物都可能是还原剂
价轨道未充满的电正性元素的金属有机化合物是强还原 剂，如：Li4(CH3)4, Zn(CH3)2, B(CH3)3 , Al2(CH3)6 (2) 亲核性
连接于电正性金属之上的有机基团所带的部分负电荷使 该基团成为强亲核试剂和Lewis碱。 烷基锂，烷基铝和格氏试剂是常用的亲核试剂, 用于有机 合成。
度。 •
原子序数衬度
原子序数越大，图像越亮。
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扫描电子显微镜的样品制备
扫描电镜试样一般要求具有以下特点： （1）导电性好，以防止表面积累电荷而影响成像；
（2）具有抗辐射损伤的能力，在高能电子轰击下不分解、不 变形；
（3）具有高的二次电子和背散射电子系数，以保证图像良 好的信噪比。
对不满足以上要求的试样（陶瓷、玻璃、塑料等绝缘材料，导 电性差的半导体，热稳定性不好的有机材料，二次电子、背散 射电子系数较低的材料等），需要表面涂层处理。
表面涂层处理的常用方法有真空蒸发和离子溅射镀膜法。
透射电镜（TEM）三要素
分辨率:实际TEM能达到0.1－0.2nm. 放大倍数: 106数量级以上
衬度: a．样品越厚，图像越暗； b．原于序数越大，图像越暗； c．密度越大，图像越暗.