2.6 材料的利用与发展

2.6材料的利用和发展原始人生产矛的过程石制割砸器具印第安人的石斧陶瓷青铜鼎青铜器时代青铜宝剑青铜编钟古代铁器中医碾槽古代兵器塑料和橡胶100多年前材料的发展历程：石器陶器青铜器钢铁的使用合成材料的使用新型材料的使用原始社会火的发明商朝春秋晚期100多年前21世纪(信息时代)标志着生产力的不断发展纳米材料制成的金属硬度会提高数倍把纳米催化剂溶解在汽油里,可大大提高内燃机的工作效率直接泼到纳米衬衫上的水和油污只是停留在衣服的表层，轻轻一掸就掉下去了，没有留下一点痕迹。国家节能高科技成果国家“863计划”项目———由哈尔滨久天蓄能发光科技有限公司负责开发的纳米节能灯将于明年初投入市场，纳米节能灯与现在使用的节能灯相比，节能提高了30%。据了解，纳米节能灯的主要原料为稀土，经烧解成为纳米粉，制作过程中再添加些镁等元素生产而成。家庭使用这种灯与现在节能灯相比，节能提高30%；纳米节能灯的使用寿命为3万至5万小时，其亮度是现在节能灯的5到10倍，将有效节省电力资源，为居民节省相关开支。纳米节能灯设在马萨诸塞州的美国陆军士兵系统中心公布了“未来部队勇士，“未来战士”的作战制服是高科技的结晶。它系由高科技纳米材料制成，该材料粒子在常态下就像能流动的金属一样，而一旦遇到子弹或者弹片的冲击时，它们彼此之间就会紧密地“锁”在一起，使得一件看似柔软的制服能够迅速变成一套坚硬无比的盔甲。此外，制服距离士兵的身体留有3英寸的空隙，这样可以更好地吸收外来冲击能量。纳米军服奇妙的碳纳米管最近，科学家正在致力于一种新型纳米材料--碳纳米管的研究，这是一种非常奇特的材料，它是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状纤维，内部是空的，外部直径只有几到几十纳米。这样的材料很轻，但很结实。它的密度是钢的1/6，而强度却是钢的100倍。用这样轻而柔软、又非常结实的材料做防弹背心是最好不过的了。如果用碳纳米管做绳索，是唯一可以从月球挂到地球表面，而不被自身重量所拉断的绳索。如果用它做成地球-月球乘人的电梯，人们在月球定居就很容易了。在列车车轮旁边安装小型超导磁体，在列车向前行驶时，超导磁体则向轨道产生强大的磁场，并和安装在轨道两旁的铝环相互作用，产生一种向上浮力，消除车轮与钢轨的摩擦力，起到加快车速的作用。高温超导体在悬浮列车上应用的研究集中在日本。超导材料当某种材料在低于某一温度时，出现电阻为零的现象即超导现象，该温度即是临界温度（Tc）。超导体是一种抗磁体，低于临界温度时，超导体排斥任何试图施加于它的磁场，当钇钡铜氧（YBCO）超导材料被冷却到液氮温度（-196℃）时，就从正常态转变为超导态。由于悬浮车和轨道之间没有直接的接触磨擦，只要沿轨道方向给车体一个很小的推动力，悬浮车就将沿轨道延伸方向运动。如果轨道磁场非常均匀（没有磁阻尼的理想状态），且车体在封闭的真空环境中运动，车的运动速度将不会衰减。中国研制的超导悬浮车大堂灯光部分使用了光纤灯传输损失少，透光性强易于加工，耐久性强发光部不发热，不通电只透可见光，几乎不透红外线和紫外线光纤材料F-22,先进复合材料占机体的40%，包括机翼、整流片和机身，复合材料的应用大大减少了机身重量。雷达天线是用特殊合成材料制成的。德国制成坚硬耐高温超级陶瓷据《世界报》报道，德国波恩的达姆施塔特技术大学研制成了一种集坚硬和耐高温两大优点于一体的超级陶瓷。这种新的陶瓷可耐高温1600℃，广泛应用于发动机，汽轮机制造及航天航空工业上。制造这种超级陶瓷的基础材料是一种以硅为基础的塑料，其晶体结构是由硅和氨原子交互而成。在进行高温处理后，这种材料就变成了氮化硅和金刚砂的混合物，表面形成了一层氧化硅，可防止进一步的氧化。五代时期我国的陶瓷技术已登峰造极了，这时生产的陶器被誉为“青如天，明如镜，薄如纸，声如磐”。美国“哥伦比亚”号航天飞机的外壳，是由31，000块金属陶瓷瓦片铺砌而成，经受了返回大气层时所产生的白热化高温的严竣考验。高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。一种用新型高分子软质材料制成的“无毛牙刷”在成都亮相。这款新型“无毛牙刷”只湿水不吸水，能阻止各种杂物进入擦体内部。新型高分子材料新型材料：光电子信息材料先进复合材料超级陶瓷材料新型金属材料新型高分子材料超导材料人类在制造材料的过程中会产生许多污染。。。。。。工业“三废”废气废水废渣炼钢棕色气体氧化铁回收炼钢一氧化碳化工原料或燃料炉渣矿渣水泥或磷肥热量水蒸气、发电我国工业“三废”处理：材料制造与环境保护为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们需要探寻无污染或低污染的（）“绿色”新工艺绿色话题绿色食品：安全无公害，不使用化肥和农药绿色旅游：不破坏自然环境和文物设施绿色装修：环保材料——无毒绿色新工艺：生产工艺无毒、节能、安全、原子转化率高方案一：△Cu＋2H2SO4（浓）＝CuSO4＋SO2↑＋2H2O△方案二：2Cu＋O2＝2CuOCuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O方案三：Cu＋2AgNO3＝2Ag＋Cu（NO3）2Cu（NO3）2＋2NaOH＝Cu（OH）2↓＋2NaNO3Cu（OH）2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O原料的利用率、安全、操作简便、产生的污染、制备成本等方面成本高、步骤繁锁可以利用利用率低、会产生污染考虑因素：探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜绿色话题绿色行为：想一想生活中我们可以去做到哪些绿色行为不用一次性筷子控制实验药品用量不用含氟冰箱不用含磷洗衣粉垃圾袋装，分类投放少用不可降解的塑料制品不吃野生动物节电节水材料的发展材料制造与环境保护新型材料材料的发展史“绿色”新工艺三废的防治本节小结：