材料化学基础知识
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•随着对石器加工制作水平的提高，出现了原始手工业如制陶和纺织
青铜器时代
•青铜时代大约源于4000 ~ 5000年前。青铜是铜锡铝等元素组 成的合金，与纯铜相比，青铜熔点低，硬度高，比石器易制作 且耐用。青铜器大大促进了农业和手工业的出现。
铁器时代
• 铁器时代被认为是始于2000多年前，由铁制作的农具、手 工工具及各种兵器得以广泛应用，大大促进了当时社会的 发展
材料是可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质.
材 料=物 质
Materials = Matter
食物是材料？ 火药，固体火箭推进剂是材料？
光电子材料
• 材料是人类赖以生活和生产的物质基础， 是人们用以作为物品的物质。
• 生产技术的进步是和新材料的应用密切相 关的，因为材料的好坏直接影响着生产工 具的优劣和产品的质量，所以人们总是不 断地去寻找、发现新材料，以促进生产、 改善物质文化生活。
材料和原料合称为原材料。
经过人类劳动而取得的劳动对象称为原料; 经过二次加工的原料称为材料。
2、材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或 其他产品的那些物质。 师昌绪主编：《材料大辞典》p58
3、材料是“具有一定性能的物质, 可以用来制成一 些机器、器件、结构和产品” 。 美国科学院、美国工程院联合编写 《材料：人类的需求》
“夕阳”材料工业：钢铁
• 钢铁工业在发达国家已进入衰退阶段，原因是有许多新材料 来代替钢铁，并且钢铁生产污染环境，他们往往把这些企业 放在第三世界国家。
• 1996年中国粗钢产量首次突破1亿吨大关，中国粗钢产量跃居 世界第一以来，中国粗钢产量随后呈连年增长的趋势，并且 钢产量一直位居世界第一。中国的不锈钢产业则在近十年里 取得了飞速增长，2001年，中国不锈钢粗钢产量仅为73万吨， 占全球当年产量的3.8%，随后中国的不锈钢产量连续10年呈 现超过20%的年均增长率。2006年，中国不锈钢粗钢产量561 万吨，首次位居世界第一，至今，中国的不锈钢粗钢产量也 已经占据世界总产量的近一半。
• 每一种新材料的发现和应用，都会给社会 生产和生活面貌带来巨大改变，把人类物 质文明推向前进。
• 因此，历史学家往往用制造工具的原材料 作为社会发展的标志。
人类历史的发展按照使用材料进行划分分为四个 阶段 ：
❖ 旧石器时代 ❖ 新石器时代 ❖ 青铜器时代 ❖ 铁器时代
我们现在所处的时代应该称为什么时代？
• 近年来的研究表明石棉是一种致癌物质，欧美 国家许多癌症的病因，都曾与石棉污染有关。 目前这种状况正在向发展中国家转移。据保守 估计，今后30年中死于石棉污染者将达到100 万，其中大多数是制造含石棉的地板、天花板、 屋顶材料、接合剂和自动闸的工人。若进行大 规模楼层定向爆破、拆除等工作时，现场附近 人员不采取防护措施，也极可能被伤害。
10000
9690
8000
6000 4000 2000
1700 700
2755 2082
2500
0 1952年
1962年
1972年
日本 英国
1970 年以后，世界已经处于硅时代，日本开始大 力发展半导体工业，使得家用电器的生产在世界 市场中占据了绝对优势。
英国此时却忽略了硅时代的到来，由于没有相应 的技术政策和战略眼光，其结果是英国有2000 名 研究硅材料的科学家流入美国硅谷。
• 2014年2月总部设在英国的钢铁工业和市场分 析公司(MEPS)发布全球钢铁产量和不锈钢产 量报告，2013年中国以7.79亿吨的粗钢产量 位居世界第一，占全球粗钢产量的48.5%，而 中国2013年不锈钢产量也达到约1800万吨， 占全球总产量的48.3%。
在“9·11”事件中变成废墟的纽约世贸大厦（建于1962年－1976 年。占地6.5公顷，由两座110层（另有6层地下室）高411.5米 的塔式摩天楼和4幢办公楼及一座旅馆组成 ）的40万吨废钢铁
1988 年仅在信息技术产品这一项上，英国对日本 的贸易赤字就高达 2.2 亿英镑，这还不包括由硅片 控制的自动聚焦的照相机之类的产品。
一般说来，一种材料能否在一个时代引起人们关注、 得到广泛使用应该从以下几方面加以分析
• 资源 • 能源 • 环保 • 经济 • 质量
因此材料也可以定义为：
人类社会所能够接受的经 济地制造有用器件的物质.
• 钢铁、水泥等材料的出现和广泛应用，人类社 会开始从农业和手工业社会进入了工业社会。
• 本世纪半导体硅、高集成芯片的出现和广泛应 用，则把人类由工业社会推向信息和知识经济 社会。
二战结束的时候，钢铁仍然是整个世界经济的支柱。意识到 必须具有高质量和低成本的钢铁，日本开始大力发展钢铁工 业
年产量 (万吨)
材料化学基础知识
第一章 绪 论
1.1 材料的定义、分类和作用
一、材料的定义
1.《辞海》:人们把自然界经过开采而获得的劳动对象 称为原料。自然界自然存在而未经过人类任何劳动 输入的就不能称为原料。例如，开采出来的矿物是 冶金的原料，种植出来的小麦是制造面粉的原料， 单采掘工业中就没有原料。在加工工业中，一般把 来自采掘工业和农业的劳动对象称为原料，把经过 工业加工的原料（如钢铁、水泥）称为材料。
• 石棉是含有铁、镁、镍、钙、铝等元素的硅酸 盐，分为温石棉和青石棉两种，由于具有结实、 抗弯、绝缘、隔热、保温、耐酸碱腐蚀等优点， 所以被广泛用于建筑、造船、航天和交通机械 中隔热、保温、防火等领域。石棉经过加工后 制成的纺织、石棉水泥制品，具有耐磨、绝缘 等特点，还可制成防火材料、滤料、填料等。 据统计，石棉的各种用途已逾千种 。
❖ 钢 ➢合成高分子（二十世纪初） ❖ 硅 ➢纳米材料（二十世纪80年代） ❖ 塑料 ❖ 合成材料 ❖ 半导体 ❖ 精密陶瓷 ❖ 复合材料 ❖ 纳米材料 ❖ ……
旧石器时代
距今约300万年～距今约1万年
群居洞穴的猿人通过简单加工获得石器以狩猎、护身和生存；
新石器时代
距今1.2万年到距今4000年
按材料的生命周期来分类
新陈代谢这一生命规律在材料中也是同样存在 的。事实上，每种材料都有其生命曲线。
出现
发展
成熟 衰退
新材料
衰退主要是由于社会 发展和科学技术进步 导致的。
传统材料
一个新材料的诞生，从实验 室研制出样品到工业上的大 规模实际使用，大概需要 15 ~ 20 年时间。
“夕阳”材Biblioteka Baidu：石棉
青铜器时代
•青铜时代大约源于4000 ~ 5000年前。青铜是铜锡铝等元素组 成的合金，与纯铜相比，青铜熔点低，硬度高，比石器易制作 且耐用。青铜器大大促进了农业和手工业的出现。
铁器时代
• 铁器时代被认为是始于2000多年前，由铁制作的农具、手 工工具及各种兵器得以广泛应用，大大促进了当时社会的 发展
材料是可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质.
材 料=物 质
Materials = Matter
食物是材料？ 火药，固体火箭推进剂是材料？
光电子材料
• 材料是人类赖以生活和生产的物质基础， 是人们用以作为物品的物质。
• 生产技术的进步是和新材料的应用密切相 关的，因为材料的好坏直接影响着生产工 具的优劣和产品的质量，所以人们总是不 断地去寻找、发现新材料，以促进生产、 改善物质文化生活。
材料和原料合称为原材料。
经过人类劳动而取得的劳动对象称为原料; 经过二次加工的原料称为材料。
2、材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或 其他产品的那些物质。 师昌绪主编：《材料大辞典》p58
3、材料是“具有一定性能的物质, 可以用来制成一 些机器、器件、结构和产品” 。 美国科学院、美国工程院联合编写 《材料：人类的需求》
“夕阳”材料工业：钢铁
• 钢铁工业在发达国家已进入衰退阶段，原因是有许多新材料 来代替钢铁，并且钢铁生产污染环境，他们往往把这些企业 放在第三世界国家。
• 1996年中国粗钢产量首次突破1亿吨大关，中国粗钢产量跃居 世界第一以来，中国粗钢产量随后呈连年增长的趋势，并且 钢产量一直位居世界第一。中国的不锈钢产业则在近十年里 取得了飞速增长，2001年，中国不锈钢粗钢产量仅为73万吨， 占全球当年产量的3.8%，随后中国的不锈钢产量连续10年呈 现超过20%的年均增长率。2006年，中国不锈钢粗钢产量561 万吨，首次位居世界第一，至今，中国的不锈钢粗钢产量也 已经占据世界总产量的近一半。
• 每一种新材料的发现和应用，都会给社会 生产和生活面貌带来巨大改变，把人类物 质文明推向前进。
• 因此，历史学家往往用制造工具的原材料 作为社会发展的标志。
人类历史的发展按照使用材料进行划分分为四个 阶段 ：
❖ 旧石器时代 ❖ 新石器时代 ❖ 青铜器时代 ❖ 铁器时代
我们现在所处的时代应该称为什么时代？
• 近年来的研究表明石棉是一种致癌物质，欧美 国家许多癌症的病因，都曾与石棉污染有关。 目前这种状况正在向发展中国家转移。据保守 估计，今后30年中死于石棉污染者将达到100 万，其中大多数是制造含石棉的地板、天花板、 屋顶材料、接合剂和自动闸的工人。若进行大 规模楼层定向爆破、拆除等工作时，现场附近 人员不采取防护措施，也极可能被伤害。
10000
9690
8000
6000 4000 2000
1700 700
2755 2082
2500
0 1952年
1962年
1972年
日本 英国
1970 年以后，世界已经处于硅时代，日本开始大 力发展半导体工业，使得家用电器的生产在世界 市场中占据了绝对优势。
英国此时却忽略了硅时代的到来，由于没有相应 的技术政策和战略眼光，其结果是英国有2000 名 研究硅材料的科学家流入美国硅谷。
• 2014年2月总部设在英国的钢铁工业和市场分 析公司(MEPS)发布全球钢铁产量和不锈钢产 量报告，2013年中国以7.79亿吨的粗钢产量 位居世界第一，占全球粗钢产量的48.5%，而 中国2013年不锈钢产量也达到约1800万吨， 占全球总产量的48.3%。
在“9·11”事件中变成废墟的纽约世贸大厦（建于1962年－1976 年。占地6.5公顷，由两座110层（另有6层地下室）高411.5米 的塔式摩天楼和4幢办公楼及一座旅馆组成 ）的40万吨废钢铁
1988 年仅在信息技术产品这一项上，英国对日本 的贸易赤字就高达 2.2 亿英镑，这还不包括由硅片 控制的自动聚焦的照相机之类的产品。
一般说来，一种材料能否在一个时代引起人们关注、 得到广泛使用应该从以下几方面加以分析
• 资源 • 能源 • 环保 • 经济 • 质量
因此材料也可以定义为：
人类社会所能够接受的经 济地制造有用器件的物质.
• 钢铁、水泥等材料的出现和广泛应用，人类社 会开始从农业和手工业社会进入了工业社会。
• 本世纪半导体硅、高集成芯片的出现和广泛应 用，则把人类由工业社会推向信息和知识经济 社会。
二战结束的时候，钢铁仍然是整个世界经济的支柱。意识到 必须具有高质量和低成本的钢铁，日本开始大力发展钢铁工 业
年产量 (万吨)
材料化学基础知识
第一章 绪 论
1.1 材料的定义、分类和作用
一、材料的定义
1.《辞海》:人们把自然界经过开采而获得的劳动对象 称为原料。自然界自然存在而未经过人类任何劳动 输入的就不能称为原料。例如，开采出来的矿物是 冶金的原料，种植出来的小麦是制造面粉的原料， 单采掘工业中就没有原料。在加工工业中，一般把 来自采掘工业和农业的劳动对象称为原料，把经过 工业加工的原料（如钢铁、水泥）称为材料。
• 石棉是含有铁、镁、镍、钙、铝等元素的硅酸 盐，分为温石棉和青石棉两种，由于具有结实、 抗弯、绝缘、隔热、保温、耐酸碱腐蚀等优点， 所以被广泛用于建筑、造船、航天和交通机械 中隔热、保温、防火等领域。石棉经过加工后 制成的纺织、石棉水泥制品，具有耐磨、绝缘 等特点，还可制成防火材料、滤料、填料等。 据统计，石棉的各种用途已逾千种 。
❖ 钢 ➢合成高分子（二十世纪初） ❖ 硅 ➢纳米材料（二十世纪80年代） ❖ 塑料 ❖ 合成材料 ❖ 半导体 ❖ 精密陶瓷 ❖ 复合材料 ❖ 纳米材料 ❖ ……
旧石器时代
距今约300万年～距今约1万年
群居洞穴的猿人通过简单加工获得石器以狩猎、护身和生存；
新石器时代
距今1.2万年到距今4000年
按材料的生命周期来分类
新陈代谢这一生命规律在材料中也是同样存在 的。事实上，每种材料都有其生命曲线。
出现
发展
成熟 衰退
新材料
衰退主要是由于社会 发展和科学技术进步 导致的。
传统材料
一个新材料的诞生，从实验 室研制出样品到工业上的大 规模实际使用，大概需要 15 ~ 20 年时间。
“夕阳”材Biblioteka Baidu：石棉