第二节_新型材料的研制

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1、第 章化学与社会发展1自来水管：镀锡管水槽、水龙头：不锈钢金属材料餐台、橱窗：玻璃 墙壁：瓷砖无机非金属材料抽油烟机外壳、餐具、餐椅：是塑料 地毯：是合成纤维厨房桌台面：是人造大理石合成 材料 橱门外层：是涂料、漆复合材料2第二节新型材料的研制3从人们的衣食住行到太空世界的探究 ，都离不开材料。材料的应用和发展与人 类文明的进步紧密相关。当代人类社会已 经进入了一个材料技术和应用迅猛发展的 崭新时代人们对材料的认识、制造和使用，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。材料技术和应 用的每一次重大进步，都与化学等科学的 发展密不可分。41、金属材料：金属材料包括纯金属与

2、合金。2、金属使用的历史过程：青铜器是人类社会最先使用的金属材料；（ 青铜：主要为铜（Cu）、锡（Sn）的合金） 青铜器（战国）错金犀牛尊青铜器（战国）司母戊方鼎5钢铁的使用代表了中国进入了封建社会 你知道怎么炼铁的？原料：原理：铁矿石、焦碳、石灰石利用还原剂把铁矿石中的铁还原出来铝合金等新型合金的材料；金属铝的冶炼方法：电解熔融状态的氧化铝 思考：通过人类社会利用金属材料的顺序的分析 ，你觉得与哪些因素有关？出土的铁制品6思考：通过人类社会利用金属材料的顺序的分析，你觉 得与哪些因素有关？回答：（1）与金属活动性顺序有关，Cu、Fe、Al的金属 活动性依次增强，活动性弱的金属，先利用（2）与

3、冶炼金属工艺的难易程度有关，Al需要电 解，冶炼要求最高，所以后利用。73、新型金属材料： 铝钛合金：耐腐蚀、质轻、高强度、高韧性 ，主要用于飞机制造工业；硬铝常用于制造飞机的外壳高压锅是用铝合金制造的铝合金赛车铝合金门窗8储氢合金储氢合金 主要由钛系储氢合金、锆系储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氢合金、铁系储氢合金以及稀土 系储氢合金系储氢合金 重要应用重要应用利用储氢利用储氢 合金制造镍合金制造镍 氢电池氢电池9形状记忆合金形状记忆合金全程Ti-Ni记忆合金花 镍-钛合金（又 称NT合金）具 有记忆功能。 能引起记忆合 金形状改变的 条件是温度。4、金属材料的优点

4、及缺点： 强度大，但不耐腐蚀101、依据你的兴趣，收集关于用 不同金属材料制造的日用品、工 艺品和各种兵器的史料，说说它 们各是用什么金属材料制 成的？有什么优异性能，并与同学们交流2、在使用金属材料时，人们需要防止金属材料 腐蚀、延长金属材料的使用寿命。请你结合已 经学过的知识和已有的生活经验，与同学们讨 论防止金属材料腐蚀的措施，并指出在使用金 属材料时应该注意那些问题。111 1、无机非金属材料、无机非金属材料主要包括：陶瓷、玻璃、水泥等主要包括：陶瓷、玻璃、水泥等优点：耐高温；缺点：脆性大优点：耐高温；缺点：脆性大 古代的陶瓷古代的陶瓷 新型陶瓷材料新型陶瓷材料12古代的陶瓷 陶器新石

5、器时代马家窑文化新石器时代马家窑文化 螺旋纹彩陶双耳瓮螺旋纹彩陶双耳瓮 新石器时代半坡文化新石器时代半坡文化 陶俑壶陶俑壶 新石器时代新石器时代 彩陶人面纹钵彩陶人面纹钵 13古代的陶瓷 瓷器清光绪清光绪 青花云纹瓶青花云纹瓶 唐唐 骆驼载乐俑骆驼载乐俑 北宋北宋 白釉刻花梅瓶白釉刻花梅瓶 14某些新型陶瓷能承受高温、强度高氮化硅氮化硅(Si(Si3 3N N4 4) )陶瓷在陶瓷在12001200左右的高温下左右的高温下 ，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机，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。叶片、轴承、永久性模具等。15某些新型陶瓷具有生物特性据新华社墨西哥城2

6、004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16某些新型陶瓷具有压电效应：如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻如安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打即刻 产生一个电火花，将机械能转变成电能。产生一个电火花，将机械能转变成电能。医用医用B B超发生器的心脏也是一块压电陶瓷，它超发生器的心脏也是一块压电陶瓷，它 实现的却是一个逆向转换：将电脉冲转变成机

7、实现的却是一个逆向转换：将电脉冲转变成机 械振动，产生超声波。械振动，产生超声波。 17其他无机非金属材料 玻璃制造普通的原料是制造普通的原料是纯碱纯碱 (Na(Na2 2COCO3 3) )、石灰石（石灰石（CaCOCaCO3 3）、）、 石英石英 （SiOSiO2 2）以及一些辅料。以及一些辅料。18玻璃包括玻璃包括 普通玻璃、普通玻璃、有色玻璃、有色玻璃、19钢化玻璃钢化玻璃是将普通退火玻璃切 是将普通退火玻璃切 割成要求尺寸，然后割成要求尺寸，然后 加热到接近的软化点加热到接近的软化点 ，再进行快速均匀的，再进行快速均匀的 冷却而得到。冷却而得到。 20特殊玻璃。特殊玻璃。21新型无机

8、非金属材料新型无机非金属材料光导纤维光导纤维22新型无机非金属材料新型无机非金属材料光导纤维光导纤维23新型无机非金属材料新型无机非金属材料光导纤维光导纤维24在日常生活中,用得最多的材料是有机合成材料 (简称合成材料)有机合成材料的诞生、结束了人类 只能依靠天然材料的历史。用棉、麻等植物纤 维和动物的毛.蚕丝等 天然纤维纺纱织布,已 有悠久的历史.但天然 纤维织物数量有限 品 种单调,远不能满足人 口增长和人们对纺织品 的需求.25随着化学科学的发展,人们掌握了通过化学方法 将竹 木材等原先难以制造纺织品的材料加工成人 造纤维,继而又出现了用石油产品、煤、石灰石、 水、空气等为原料,通过一系

9、列化学反应制造合成 纤维的方法合成纤维强度高 耐磨 弹性好 耐化学腐蚀,但吸 水性和透气性不如天然纤维优良现在,人们使用的纺织品既有天然纤维,有有人 造纤维,五光十色,琳琅满目261、主要包括：塑料、合成橡胶、合成纤维优点：强度大、密度小；缺点：不耐高温2、塑料当今世界塑料制品之多,是人们难以想象的。虽然 不同的塑料有不同的性能，但它们都在一定条件下 塑造成型的高分子材料。它们可以制成薄膜、日用 品、管道、塑料板材、泡沫包装材料、电器绝缘体 和外壳等。 27（1）常见的塑料 ：聚乙烯（PE）聚氯乙烯（PVC）聚苯乙烯（PS）有机玻璃（PMMA）电木塑料；2829聚氯乙烯产品聚乙烯塑料薄膜大棚3

10、0聚苯乙烯产品塑料光纤包装膜31PVC高发泡管材有机玻璃32（2）实验：点燃聚乙烯及聚氯乙烯，观察现象P102活动与探 究实验样品实 验 现 象 燃烧情况是否有黑烟是否有气味聚乙烯 聚氯乙烯易燃不断滴落没有无气味不易燃烧大量黑烟产生刺鼻气味解释与结论 ：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。33（3）塑料的应用带来的负面影响“白色污染 ”（废弃塑料的增加，带来的环境污染）（4）解决“白色污染”问题：A尽可能的减少使用塑料制品；B回收废旧塑料；C研

11、制和推广可降解塑料343、合成橡胶：P104（1）向橡胶中添加炭黑，为了增加其耐磨性 ；（2）向橡胶中添加硫元素，为了增加其强度 ，但会减弱其弹性。（3）合成橡胶与天然橡胶相比，优点为良好 的弹性、绝缘性及耐高温性。天然橡胶合成橡胶35合成橡胶的用途 36天然纤维合成纤维例举棉花、羊毛等涤纶（的确良）、锦 纶、腈纶等 性质吸水性、 透气性好强度高、弹性好、耐 磨和耐化学腐蚀4合成纤维：（1）合成原料：主要为石油、 煤、石灰石、水、空气等；（2）几种纤维的性质比较实验 ：37晴纶化纤面料38课本P103实验1和实验2性质纤维种类灼烧情况受酸溶液的影 响受碱溶液的 影响棉花、麻动物的毛化纤布料迅速

12、燃烧，产生 黄色火焰，有烧 纸的气味，固体 剩余物松脆 燃烧，并产生烧 焦羽毛的气味， 固体剩余物松脆 燃烧时先卷曲、 融化，后燃烧， 冷却后固体剩余 物变硬 变脆几乎无变化几乎无变化稍微膨胀变脆几乎无变化39棉花（天然植物纤维） 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） 动物纤维中含有蛋白质，在碱性溶液中容易被溶解 。 尼龙线（合成纤维） 合成纤维耐酸碱溶液的腐蚀（3）合成纤维的优点与缺点A优点：强度高、耐磨、弹性好、耐化学腐蚀性；B缺点：吸水性和透水性差40不同的材料具有不同的性能 ；金属材料强度大，但不耐腐蚀 ；陶瓷材料耐高温、但脆性大；

13、合成材料强度大、密度小，但不耐高温。 而航天、航空工业需要密度小、耐高温、高强 度的特殊材料。那么，怎么才能获得航天工业 所需要的各种特殊材料呢？ 阅读课本P105第一自然段411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。复合材料制成的船体2主要集中复合材料（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；（3）玻璃钢：塑料（合成纤维）和玻璃纤维（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；422008年9月和2011年11月，“神舟七号”和“神 舟八号”飞船分别成功完成太

14、空航行。飞船的制造 ，需要多种具有特殊性能的复合材料。复合材料通 常是由搭建作用的基本材料和分散于其中的增强材 料两部分组成。以金属为基体的金属基复合材料， 由于金属和增强材料的共同作用，使其有强度高、 密度小、耐摩擦、耐高温等性能，成为航天、航空 等尖端领域的常用材料之一。43基体增强材料应用铝、镁石墨卫星、导弹、飞机的结构部件镁、钛硼天线结构、发电机叶片铝、钴金属炭化硅高温发动机零件44练习一我们发现在金属利用的过程中我们发现在金属利用的过程中, ,首先利用青首先利用青 铜铜, , 然后开始使用铁及钢制品然后开始使用铁及钢制品, ,到近现代才到近现代才 开始利用铝制品开始利用铝制品. .请

15、你思考一下请你思考一下, ,这样一个这样一个 顺序与那些因素有关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45练习二用羟基磷酸钙为原料生产的陶瓷与人骨的生用羟基磷酸钙为原料生产的陶瓷与人骨的生 物相容性非常好，可用于制造人工骨，人工物相容性非常好，可用于制造人工骨，人工 关节及人造假牙。已知关节及人造假牙。已知POPO4 4为为-3-3价，关于羟基价，关于羟基 磷酸钙的化学式正确的是（磷酸钙的化学式正确的是（ ）A A、CaCa5 5(OH)(OH)2 2(PO(PO4 4) )3 3B B、CaCa4 4(OH)(PO(OH)(PO4 4) )3 3C C、CaCa5 5(OH)(PO(OH)(PO4 4) )3 3D D、CaCa4 4(OH)(OH)3 3(PO(PO4 4) )2 2C根据化合物化合价代数和为零52+1（-1）+3（-3）=046