第二節(jié)_新型材料的研制

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第,章,化學(xué)與社會(huì)發(fā)展,1,看看我們的廚房中有些什么材料？,自來水管：鍍錫管,水槽、水龍頭：不銹鋼,金屬材料,餐臺(tái)、櫥窗：玻璃,墻壁：瓷磚,無機(jī)非金屬材料,抽油煙機(jī)外殼、餐具、,餐椅：是塑料,地毯：是合成纖維,廚房桌臺(tái)面：是人造大理石,合成材料,櫥門外層：是涂料、漆,復(fù)合材料,2,第二節(jié),新型材料的研制,3,從人們的衣食住行到太空世界的探究，都離不開材料。材料的應(yīng)用和發(fā)展與人類文明的進(jìn)步緊密相關(guān)。當(dāng)代人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)材料技術(shù)和應(yīng)用迅猛發(fā)展的嶄新時(shí)代,人們對(duì)材料的認(rèn)識(shí)、制造和使用，經(jīng)歷了從,天然材料,到

2、,人工合成材料,，,為特定需求設(shè)計(jì)材料,的發(fā)展過程。材料技術(shù)和應(yīng)用的每一次重大進(jìn)步，都與,化學(xué),等科學(xué)的發(fā)展密不可分。,4,一、金屬材料,1,、金屬材料：金屬材料包括純金屬與合金。,2,、金屬使用的歷史過程：,青銅器時(shí)代：,青銅器是人類社會(huì)最先使用的金屬材料；（青銅：主要為銅（,Cu,）、,錫（,Sn,）,的合金）,青銅器（戰(zhàn)國）錯(cuò)金犀牛尊,青銅器（戰(zhàn)國）司母戊方鼎,5,鐵器時(shí)代：,鋼鐵的使用代表了中國進(jìn)入了封建社會(huì),你,知道怎么煉鐵的？,原料：,原理：,鐵礦石、焦碳、石灰石,利用還原劑把鐵礦石中的鐵還原出來,近現(xiàn)代：,鋁合金等新型合金的材料；,金屬鋁的冶煉方法：,電解熔融狀態(tài)的氧化鋁,思考：

3、,通過人類社會(huì)利用金屬材料的順序的分析，你覺得與哪些因素有關(guān)？,出土的鐵制品,6,思考：,通過人類社會(huì)利用金屬材料的順序的分析，你覺得與哪些因素有關(guān)？,回答：,（,1,）與金屬活動(dòng)性順序有關(guān)，,Cu,、,Fe,、,Al,的金屬活動(dòng)性依次增強(qiáng)，活動(dòng)性弱的金屬，先利用,（,2,）與冶煉金屬工藝的難易程度有關(guān)，,Al,需要電解，冶煉要求最高，所以后利用。,7,3,、新型金屬材料：,鋁鈦合金,：耐腐蝕、質(zhì)輕、高強(qiáng)度、高韌性，主要用于飛機(jī)制造工業(yè)；,硬鋁常用于制造飛機(jī)的外殼,高壓鍋是用鋁合金制造的,鋁合金賽車,鋁合金門窗,8,儲(chǔ)氫合金,主要由鈦系儲(chǔ)氫合金、鋯系儲(chǔ)氫合金、鐵系儲(chǔ)氫合金以及稀土系儲(chǔ)氫合金,重

4、要應(yīng)用,利用儲(chǔ)氫合金制造鎳氫電池,9,形狀記憶合金,全程,Ti-Ni,記憶合金花,鎳,-,鈦合金（又稱,NT,合金）具有記憶功能。,能引起記憶合金形狀改變的條件是溫度。,4,、金屬材料的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)：,強(qiáng)度大，但不耐腐蝕,10,1,、依據(jù)你的興趣，收集關(guān)于用不同金屬材料制造的日用品、工藝品和各種兵器的史料，說說它們各是用什么金屬材料制,成的？有什么優(yōu)異性能，并與同學(xué)們交流,2,、在使用金屬材料時(shí)，人們需要防止金屬材料腐蝕、延長金屬材料的使用壽命。請(qǐng)你結(jié)合已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)和已有的生活經(jīng)驗(yàn)，與同學(xué)們討論防止金屬材料腐蝕的措施，并指出在使用金屬材料時(shí)應(yīng)該注意那些問題。,11,二、無機(jī)非金屬材料,1,、無

5、機(jī)非金屬材料,主要包括：陶瓷、玻璃、水泥等,優(yōu)點(diǎn)：耐高溫；缺點(diǎn)：脆性大,陶瓷：,古代的陶瓷,新型陶瓷材料,12,古代的陶瓷,陶器,新石器時(shí)代馬家窯文化,螺旋紋彩陶雙耳甕,新石器時(shí)代半坡文化,陶俑壺,新石器時(shí)代,彩陶人面紋缽,13,古代的陶瓷,瓷器,清光緒,青花云紋瓶,唐,駱駝?shì)d樂俑,北宋,白釉刻花梅瓶,14,某些新型陶瓷能承受高溫、強(qiáng)度高,氮化硅,(Si,3,N,4,),陶瓷在,1200,左右的高溫下，仍具有很高的強(qiáng)度，可用來制造汽輪機(jī)葉片、軸承、永久性模具等。,15,某些新型陶瓷具有生物特性,據(jù)新華社墨西哥城,2004,年,1,月,20,日電墨西哥科學(xué)院日前發(fā)表的一份材料說，該國科研人員經(jīng)過

6、,10,年的努力，成功開發(fā)出一種,可供移植的新型陶瓷骨。,研究者強(qiáng)調(diào)說，這種陶瓷骨具有組織相容性和生物穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。它不會(huì)導(dǎo)致排異反應(yīng)，有利于誘導(dǎo)骨質(zhì)的生長。這種人工骨富含鈣、鋅，有利于手術(shù)后傷口皮膚更快愈合,16,某些新型陶瓷具有壓電效應(yīng)：,如安放在打火機(jī)中的壓電陶瓷，一經(jīng)敲打即刻產(chǎn)生一個(gè)電火花，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。,醫(yī)用,B,超發(fā)生器的心臟也是一塊壓電陶瓷，它實(shí)現(xiàn)的卻是一個(gè)逆向轉(zhuǎn)換：將電脈沖轉(zhuǎn)變成機(jī)械振動(dòng)，產(chǎn)生超聲波。,17,其他無機(jī)非金屬材料,玻璃,制造普通的原料是,純堿,(Na,2,CO,3,),、,石灰石（,CaCO,3,）、,石英（,SiO,2,）,以及一些輔料。,18,玻璃包括

7、,普通玻璃、,有色玻璃、,19,鋼化玻璃,是將普通退火玻璃切割成要求尺寸，然后加熱到接近的軟化點(diǎn)，再進(jìn)行快速均勻的冷卻而得到。,20,特殊玻璃。,21,新型無機(jī)非金屬材料,光導(dǎo)纖維,22,新型無機(jī)非金屬材料,光導(dǎo)纖維,23,新型無機(jī)非金屬材料,光導(dǎo)纖維,24,三、合成材料,在日常生活中,用得最多的材料是有機(jī)合成材料,(,簡(jiǎn)稱合成材料,),有機(jī)合成材料的誕生、結(jié)束了人類只能依靠天然材料的歷史。,用棉、麻等植物纖維和動(dòng)物的毛,.,蠶絲等天然纖維紡紗織布,已有悠久的歷史,.,但天然纖維織物數(shù)量有限 品種單調(diào),遠(yuǎn)不能滿足人口增長和人們對(duì)紡織品的需求,.,25,三、合成材料,隨著化學(xué)科學(xué)的發(fā)展,人們掌握

8、了通過化學(xué)方法將竹 木材等原先難以制造紡織品的材料加工成人造纖維,繼而又出現(xiàn)了用石油產(chǎn)品、煤、石灰石、水、空氣等為原料,通過一系列化學(xué)反應(yīng)制造合成纖維的方法,合成纖維強(qiáng)度高 耐磨 彈性好 耐化學(xué)腐蝕,但吸水性和透氣性不如天然纖維優(yōu)良,現(xiàn)在,人們使用的紡織品既有天然纖維,有有人造纖維,五光十色,琳瑯滿目,26,三、合成材料,1,、主要包括：塑料、合成橡膠、合成纖維,優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度大、密度??；,缺點(diǎn)：不耐高溫,2,、塑料,當(dāng)今世界塑料制品之多,是人們難以想象的。雖然不同的塑料有不同的性能，但它們都在一定條件下塑造成型的高分子材料。它們可以制成薄膜、日用品、管道、塑料板材、泡沫包裝材料、電器絕緣體和外殼

9、等。,27,（,1,）常見的塑料：,聚乙烯（,PE,）,聚氯乙烯（,PVC,）,聚苯乙烯（,PS,）,有機(jī)玻璃（,PMMA,）,電木塑料；,28,29,聚氯乙烯產(chǎn)品,聚乙烯塑料薄膜大棚,30,聚苯乙烯產(chǎn)品,塑料光纖,包裝膜,31,PVC,高發(fā)泡管材,有機(jī)玻璃,32,（,2,）實(shí)驗(yàn)：點(diǎn)燃聚乙烯及聚氯乙烯，觀察現(xiàn)象,P102,活動(dòng)與探究,實(shí)驗(yàn)樣品,實(shí) 驗(yàn) 現(xiàn) 象,燃燒情況,是否有黑煙,是否有氣味,聚乙烯,聚氯乙烯,易燃,不斷滴落,沒有無氣味,不易燃燒,大量黑煙,產(chǎn)生刺鼻氣味,解釋與結(jié)論,：,組成元素為,C,、,H,，,生成物為,CO,2,、,H,2,O,，,故,聚乙烯,無毒，可用于包裝食品。,組成

10、元素為,C,、,H,、,Cl,，,生成物除了,CO,2,、,H,2,O,外，還有,HCl,或其他含氯物質(zhì)。故,聚氯乙烯,有毒，不宜用于包裝食品。,33,（,3,）塑料的應(yīng)用帶來的負(fù)面影響,“,白色污染”（廢棄塑料的增加，帶來的環(huán)境污染）,（,4,）解決“白色污染”問題：,A,盡可能的減少使用塑料制品；,B,回收廢舊塑料；,C,研制和推廣可降解塑料,34,3,、合成橡膠：,P104,（,1,）,向橡膠中添加炭黑，為了增加其耐磨性；,（,2,）向橡膠中添加硫元素，為了增加其強(qiáng)度，但會(huì)減弱其彈性。,（,3,）合成橡膠與天然橡膠相比，優(yōu)點(diǎn)為良好的彈性、絕緣性及耐高溫性。,天然橡膠,合成橡膠,35,合成

11、橡膠的用途,36,天然纖維,合成纖維,例舉,棉花、羊毛等,滌綸（的確良）、錦綸、腈綸等,性質(zhì),吸水性、,透氣性好,強(qiáng)度高、彈性好、耐磨和耐化學(xué)腐蝕,4,合成纖維：,（,1,）合成原料：主要為石油、煤、石灰石、水、空氣等；,（,2,）幾種纖維的性質(zhì)比較實(shí)驗(yàn)：,37,晴綸,化纖面料,38,課本,P103,實(shí)驗(yàn),1,和,實(shí)驗(yàn),2,性質(zhì),纖維種類,灼燒情況,受酸溶液的影響,受堿溶液的影響,棉花、麻,動(dòng)物的毛,化纖布料,迅速燃燒，產(chǎn)生黃色火焰，有燒紙的氣味，固體剩余物松脆,燃燒，并產(chǎn)生燒焦羽毛的氣味，固體剩余物松脆,燃燒時(shí)先卷曲、融化，后燃燒，冷卻后固體剩余物變硬,變脆,幾乎無變化,幾乎無變化,稍微膨脹

12、,變脆,幾乎無變化,39,棉花（天然植物纖維）,植物纖維主要是由纖維素組成，在酸性或者堿性溶液中容易水解為葡萄糖,羊毛線（天然動(dòng)物纖維）,動(dòng)物纖維中含有蛋白質(zhì)，在堿性溶液中容易被溶解。,尼龍線（合成纖維）,合成纖維耐酸堿溶液的腐蝕,（,3,）合成纖維的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn),A,優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高、耐磨、彈性好、耐化學(xué)腐蝕性；,B,缺點(diǎn)：吸水性和透水性差,結(jié)論與解釋,40,四、復(fù)合材料,不同的材料具有不同的性能；,金屬材料,強(qiáng)度大，但不耐腐蝕；,陶瓷材料,耐高溫、但脆性大；,合成材料,強(qiáng)度大、密度小，但不耐高溫。而航天、航空工業(yè)需要密度小、耐高溫、高強(qiáng)度的特殊材料。那么，怎么才能獲得航天工業(yè)所需要的各種特殊材料

13、呢？,閱讀課本,P105,第一自然段,41,四、復(fù)合材料,1,定義：是將兩種或者兩種以上的材料復(fù)合成一體而形成的材料，具有更優(yōu)異的綜合性能。,復(fù)合材料制成的船體,2,主要集中復(fù)合材料,（,1,）鋼筋混凝土：鋼筋（金屬材料）和混凝土（無機(jī)非金屬材料）的復(fù)合材料；,（,3,）玻璃鋼：塑料（合成纖維）和玻璃纖維（無機(jī)非金屬材料）的復(fù)合材料；,（,2,）機(jī)動(dòng)車輪胎：合金鋼（金屬材料）和合成橡膠（合成材料）的復(fù)合材料；,42,四、復(fù)合材料,2008,年,9,月和,2011,年,11,月，“神舟七號(hào)”和“神舟八號(hào)”飛船分別成功完成太空航行。飛船的制造，需要多種具有特殊性能的復(fù)合材料。復(fù)合材料通常是由搭建作

14、用的基本材料和分散于其中的增強(qiáng)材料兩部分組成。以金屬為基體的金屬基復(fù)合材料，由于金屬和增強(qiáng)材料的共同作用，使其有強(qiáng)度高、密度小、耐摩擦、耐高溫等性能，成為航天、航空等尖端領(lǐng)域的常用材料之一。,43,四、復(fù)合材料,基體,增強(qiáng)材料,應(yīng)用,鋁、鎂,石墨,衛(wèi)星、導(dǎo)彈、飛機(jī)的結(jié)構(gòu)部件,鎂、鈦,硼,天線結(jié)構(gòu)、發(fā)電機(jī)葉片,鋁、鈷金屬,炭化硅,高溫發(fā)動(dòng)機(jī)零件,44,練習(xí)一,我們發(fā)現(xiàn)在金屬利用的過程中,首先利用青銅,然后開始使用鐵及鋼制品,到近現(xiàn)代才開始利用鋁制品,.,請(qǐng)你思考一下,這樣一個(gè)順序與那些因素有關(guān),?,金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱,冶煉金屬的難易程度,45,練習(xí)二,用羥基磷酸鈣為原料生產(chǎn)的陶瓷與人骨的生物相容性非常好，可用于制造人工骨，人工關(guān)節(jié)及人造假牙。已知,PO,4,為,-3,價(jià)，關(guān)于羥基磷酸鈣的化學(xué)式正確的是（）,A,、,Ca,5,(OH),2,(PO,4,),3,B,、,Ca,4,(OH)(PO,4,),3,C,、,Ca,5,(OH)(PO,4,),3,D,、,Ca,4,(OH),3,(PO,4,),2,C,根據(jù)化合物化合價(jià)代數(shù)和為零,52+1,（,-1,）,+3,（,-3,）,=0,46,