非晶态金属的物理化学性能

③ 按用途又分为普通高分子材料和功能高分 子材料。
• 功能高分子材料除具有聚合物的一般力学 性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、 能量和信息的转换、传递和储存等特殊功 能。
• 已实用的有高分子信息转换材料、高分子 透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分 子材料、高分子形状记忆材料和医用、药 用高分子材料等。
磁粉混炼于塑料或橡胶中
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优点： 比重轻、容 易加工成尺 寸精度高和 复杂形状的 制品，还能 与其它元件 一体成型等
高分子磁性材料
光功能高分子材料： 是指能够对光进行
透射、吸收、储存、 转换的一类高分子材 料。主要包括光导材 料、光记录材料、光 加工材料、光学用塑 料、光转换系统材料、 光显示用材料、光导 电用材料、光合作用
MECHNICAL ENGINEERING SCHOOL
机械工程专业导论
An introduction to Mechanical Engineering
授课教师：李强 教授
第五章 新型材料
新型非金属材料
① 高分子材料
本 ② 陶瓷材料
章
③ 复合材料
材料新进展
内
① 新型金属材料
容 ② 纳米材料
• 19世纪30年代末期，进入天然高分子化学 改性阶段，出现半合成高分子材料。
• 1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着 人类应用合成高分子材料的开始。现代， 高分子材料已与金属材料、无机非金属材 料相同，成为科学技术、经济建设中的重 要材料。
② 按特性分为： 橡胶； 纤维； 塑料； 高分子胶粘剂； 高分子涂料； 高分子基复合材料等。
• 橡胶是一类线型柔性高 分子聚合物。其分子链 间次价力小，分子链柔 性好，在外力作用下可 产生较大形变，除去外 力后能迅速恢复原状。 有天然橡胶和合成橡胶 两种。
• 高分子纤维：凡能保持长度比本身直径大 100倍的均匀条状或丝状的高分子材料称为 高分子纤维。
• 可分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、 棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合 成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。 纤维的次价力大、形变能力小、模量高， 一般为结晶聚合物。
• 利用反渗透进行海水淡化和脱盐、要比其 它方法消耗的能量都小;
• 利用气体分离膜从空气中富集氧可大大提 高氧气回收率等。
5.1.2 陶瓷材料
• 陶瓷材料：金属和有机物以外的固体材料 称作无机非金属材料，也叫陶瓷材料。
• 陶瓷是由金属元素和非金属元素的化合物 构成的多晶材料。
• 陶瓷的显微组织由晶相、玻璃相和气相组 成。
• 高分子材料独特的结构和易改性、易加工 特点，使其具有其他材料不可比拟、不可 取代的优异性能，从而广泛用于科学技术、 国防建设和国民经济各个领域，并已成为 现代社会生活中衣食住行用各个方面不可 缺少的材料。
高分子材料在工程中的应用
天然磁石
铁氧体磁铁、稀土类磁 铁和铝镍钴合金磁铁 硬且脆，加工性差
• 高分子分离膜：是用高分子材料制成的具 有选择性透过功能的半透性薄膜。
• 采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度 梯度、浓度梯度或电位差为动力，使气体 混合物、液体混合物或有机物、无机物的 溶液等分离技术相比，具有省能、高效和 洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革 命的重大技术。
• 利用离子交换膜电解食盐可减少污染、节 约能源:
陶瓷材料的特点：
• 耐高温 • 通常熔点〉2000摄氏度。 • 耐腐蚀性 • 对酸、碱、盐腐蚀抗力强。 • 耐磨性 • 硬度高，但是脆性大，如：碳化硼——人
造金刚石
常用的机械陶瓷：
• 氧化铝 特点：强度比普通陶瓷高6倍，熔点高，耐蚀性 好，但脆性大。 用途：内燃机火花塞； 农用水泵壳等。
• 塑料是以合成树脂或化学改性的 天然高分子为主要成分，再加入 填料、增塑剂和其他添加剂制得。 其分子间次价力、模量和形变量 等介于橡胶和纤维之间。
• 通常按合成树脂的特性分为热固 性塑料和热塑性塑料；
• 按用途又分为通用塑料和工程塑 料。
• 塑料已被广泛用于各种安全灯罩、信号 灯，体育馆、体育场的透明防护板，采 光玻璃，高层建筑玻璃，汽车反射镜、 挡风玻璃板，飞机座舱玻璃，摩托车驾 驶安全帽等。
③ 复合材料
机械工程导论
5.1 新型非金属材料
非金属材料：指金属材料以外的其它材料的 总称。
金属材料优良的性能：强度高、热稳定性、 导热导电性能等 缺点：密度大、耐腐蚀性差等
5.1.1 高分子材料
• 高分子材料： • 以高分子化合物为
主要成分的材料。 包括橡胶、塑料、 纤维、涂料、胶粘 剂和高分子基复合 材料。
• 高分子涂料
是以聚合物为主要成膜 物质，添加溶剂和各种添 加剂制得。根据成膜物质 不同，分为油脂涂料、天 然树脂涂料和合成树脂涂 料。
• 作用
美观和保护作用，如 防水，防腐蚀，防静 电等。
• 高分子基复合材料
• 是以高分子化合物为基体，添加各 种增强材料制得的一种复合材料。它 综合了原有材料的性能特点，并可根 据需要进行材料设计。
材料等。
• 利用高分子材料曲线传播特性，又可以开 发出非线性光学元件，如塑料光导纤维、 塑料石英复合光导纤维等;
• 利用高分子材料的光化学反应，可以开发 出在电子工业和印刷工业上得到广泛使用 的感光树脂、光固化涂料及粘合剂;利用高 分子材料的能量转换特性，可制成光导电 材料和光致变色材料;
• 利用某些高分子材料的折光率随机械应力 而变化的特性，可开发出光弹材料，用于 研究力结构材料内部的应力分布等。
• 用量最大的市场是计算机、办公设备、 汽车、替代玻璃和片材，CD和DVD光 盘是最有潜力的市场之一。
• 高分子胶粘剂
• 是以合成天然高分 子化合物为主体制 成的胶粘材料。分 为天然和合成胶粘 剂两种。应用较多 的是合成胶粘剂。
可以分为聚合型，如环氧树脂； 热融型，如尼龙，聚乙烯； 加压型，如天然橡胶； 水溶型，如淀粉。
聚乙烯分子模型
高分子材料分类：
① 按来源分为： 天然高分子材料； 半合成高分子材料（改性天然高分子材 料）； 合成高分子材料。
• 天然高分子是生命起源和进化的基础。人 类社会一开始就利用天然高分子材料作为 生活资料和生产资料，并掌握了其加工技 术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木 材、棉、麻造纸等。