化学第九章第2节新型材料的研制

材料是人类赖以生存和发展的重要物质，材料的应用和发展印证了人类文明的进步石器时代青铜器时代青铜器（战国）错金犀牛尊青铜器（战国）司母戊方鼎铁器时代•铁耙两汉时期西汉农具人们对材料的认识、制造和利用，经历了从天然材料到人工合成材料、为特定需求设计材料的发展过程。我家的厨房材料？自来水管：镀锡管水槽、水龙头：不锈钢灶台、橱窗：玻璃墙壁：瓷砖抽油烟机外壳：塑料橱门外层：涂料、漆厨房桌台面：人造大理石金属材料无机非金属材料合成材料复合材料一、金属材料•包括纯金属和合金•金属材料使用的历史•几种新型合金钛合金储氢合金“形状记忆”合金青铜器时代：青铜铁器时代：生铁和钢近现代:铝交流与讨论我们发现在金属利用的过程中,首先利用青铜,然后开始使用铁及钢制品,到近现代才开始利用铝制品.请你思考一下,这样一个顺序与那些因素有关?金属活动性强弱冶炼金属的难易程度古代现代钛合金钛合金优点：高强度高韧性耐腐蚀质地轻钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨钛和钛合金被认为是21世纪的重要材料，它具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，即使把它们放在海水中数年，取出后仍光亮如新，其抗腐蚀性能远优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机船舶、化工和通讯设备等储氢合金•主要由钛系储氢合金、锆系储氢合金、铁系储氢合金以及稀土系储氢合金•重要应用利用储氢合金制造镍氢电池形状记忆合金的发现20世纪60年代初，美国马里兰州海军军械研究所的科学家比勒，用镍钛合金丝做试验。这些合金丝弯弯曲曲，为了使用方便，他把这些合金丝弄直了。但是，当他无意中把合金丝靠近火的时候，奇迹发生了：已经弄直的合金丝居然完全恢复了它们原来弯弯曲曲的形状。形状记忆合金的特点形状记忆合金材料是一种新型的功能材料，其特点是在一定的外力作用下可以改变其形态(形状和体积)，但当温度升高到某一定值时，它又可完全恢复原来的形态。全程Ti-Ni记忆合金花无机非金属材料陶瓷、水泥、玻璃等•古代的陶瓷•新型陶瓷材料•其他无机非金属材料古代的陶瓷——陶器新石器时代马家窑文化螺旋纹彩陶双耳瓮新石器时代半坡文化陶俑壶新石器时代彩陶人面纹钵古代的陶瓷——瓷器清光绪青花云纹瓶唐骆驼载乐俑北宋白釉刻花梅瓶某些新型陶瓷能承受高温、强度高氮化硅(Si3N4)陶瓷在1200℃左右的高温下，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。耐高温、强度大某些新型陶瓷具有生物特性据新华社墨西哥城2004年1月20日电墨西哥科学院日前发表的一份材料说，该国科研人员经过10年的努力，成功开发出一种可供移植的新型陶瓷骨。研究者强调说，这种陶瓷骨具有组织相容性和生物稳定性好等特点。它不会导致排异反应，有利于诱导骨质的生长。这种人工骨富含钙、锌，有利于手术后伤口皮肤更快愈合玻璃污染变色玻璃美国加州大气污染观测实验室研制出一种能探测污染的污染变色玻璃。这种玻璃受到污染气体污染时能改变颜色，例如当受到酸性气体污染时变成绿色、受到含胺气体污染时变成黄灰色等，用它来制作污染检测材料和标示材料将具有广泛的用途。自洁玻璃日本东京大学发明了一种二氧化钛（TiO2）涂层玻璃，能防止污垢和水点聚积于表面，可达到自动清洗和防震的效果，可不费气力清洁玻璃窗。制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石、石英（SiO2），反应原理是碳酸钠、碳酸钙在高温下分别跟石英反应生成硅酸盐（CaSiO3）。写出这两个反应的化学方程式。Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑有机高分子材料天然材料合成材料天然橡胶天然纤维：棉花、羊毛塑料合成橡胶:轮胎聚乙烯塑料：食品袋聚氯乙烯塑料：服装袋、农用薄膜、雨衣等合成纤维：尼龙、腈纶、涤纶等合成材料优点：强度大、密度小；缺点：不耐高温有机合成材料（１）塑料：塑料的品种很多，用途也各不相同。常见的塑料：聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、有机玻璃（PMMA）和电木塑料。使用最多的是聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料。你知道聚乙烯和聚氯乙烯的区别方法吗？点燃后闻气味，有刺激性气味的为聚氯乙烯塑料。实验：点燃聚乙烯及聚氯乙烯实验样品实验现象解释与结论聚乙烯聚氯乙烯组成元素为C、H，生成物为CO2、H2O，故聚乙烯无毒，可用于包装食品。组成元素为C、H、Cl，生成物除了CO2、H2O外，还有HCl或其他含氯物质。故聚氯乙烯有毒，不宜用于包装食品。边燃烧边熔化，无刺激性气味，无黑烟不易点燃，燃烧时有刺激性气味，并有大量黑烟如何在生活中减少“白色污染”的产生？塑料的应用带来的负面影响——“白色污染”危害：破坏土壤结构，污染地下水，危害海洋生物怎样减少白色污染？1、尽可能的减少使用塑料制品2、回收废旧塑料：3、研制和推广可降解塑料回收废旧塑料的好处：1、减少废弃塑料的数量，减少白色污染2、节约石油资源纤维天然纤维：毛、丝、麻、棉化学纤维合成纤维：尼龙、腈纶、涤纶等人造纤维：人造棉、人造丝等（蛋白质）（2）合成纤维植物性纤维合成纤维的强度高、弹性好、耐磨和耐化学腐蚀，但它的吸水性和透气性较差。因此，合成纤维常常与棉纤维或羊毛纤维混合纺织，使衣服穿起来既舒适美观。棉花和羊毛的纤维都是天然纤维藏羚羊纤维皇后——绒之王羊绒是一根根细而弯曲的纤维，其中含有很多的空气，并形成空气层，可以防御外来冷空气的侵袭，保留体温不会减低。一只绒山羊每年产绒仅150-200克。羊绒纤维比羊毛细很多，外层鳞片也比羊毛细密、光滑，重量轻、柔软、韧性好天然纤维和人造纤维的区别？几种纤维的性质比较实验性质纤维种类灼烧情况受酸影响受碱液影响结论与解释棉花（天然植物纤维）迅速燃烧，产生黄色火焰，有烧纸的气味，固体剩余物松脆变脆稍微膨胀，变脆植物纤维主要是由纤维素组成，在酸性或者碱性溶液中容易水解为葡萄糖羊毛线（天然动物纤维）燃烧，并产生烧焦羽毛的气味，固体剩余物松脆几乎无变化变脆动物纤维中含有蛋白质，在碱性溶液中容易被分解。尼龙线（合成纤维）燃烧时先卷曲、融化，后燃烧，冷却后固体剩余物变硬几乎无变化几乎无变化合成纤维耐酸碱溶液的腐蚀（3）合成橡胶人们常用的合成橡胶有丁苯橡胶，顺丁橡胶和氯丁橡胶等。合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。可耐两千度高温的透明橡胶天然橡胶：森林中有一种高大的乔木，叫作“三叶树”。如果用小刀在它的树皮上割开一个小口子，便会有牛奶似的树汁流淌出来。这种树汁，就是今天人们所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安人的土语中，“橡胶”就是“树木的眼泪”的意思。复合材料1．定义：是将两种或者两种以上的材料复合成一体而形成的材料，具有更优异的综合性能。2．主要几种复合材料（1）钢筋混凝土：钢筋（金属材料）和混凝土（无机非金属材料）的复合材料；（2）机动车轮胎：合金钢（金属材料）和合成橡胶（合成材料）的复合材料；（3）玻璃钢：塑料（合成材料）和玻璃纤维（无机非金属材料）的复合材料；（4）碳纤维机动车轮胎玻璃钢有机玻璃不属于无机非金属材料，而是合成材料；玻璃钢不属于金属材料，而是复合材料。