材料制备技术第一章绪论PPT课件

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材料制备技术第一章绪论

中国矿业大学电子教案
材料制备技术
材料科学与工程学院徐磊华
2019/1/20
1
教材及参考书：
•《无机合成化学》张克立等武汉大学出版社
•《无机合成与制备化学》徐如人庞文琴高等教育出版社 •《无机材料合成》刘海涛等化学工业出版社
•《材料合成与制备方法》曹茂盛等
哈尔滨工业大学出版
2019/1/20
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36
生物矿化的启示：
先形成有机物自组装体，无机先驱体在自组装聚集体与溶液相的界面处发生化学反应，在自组装体的模板作用下，形成无机/有机复合体，将有机模板去除后即得到具有一定形状的无机材料。
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微乳液法合成的SiO2纳米粒子
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四、绿色（节能、洁净、经济）合成反应与工艺的基础性研究
---绿色合成的提出
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为实现绿色合成途径，下列课题倍受重视： ① 环境友好催化反应与催化剂的开发研究。目前在工业上，碳氧化合物的空气氧化要在高温高压下进行，并严重污染环境。但是，在人体等生命体内的化学反应，却能在常温、常压下进行，没有污染，而且是专一性反应
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三.仿生合成与无机合成中生物技术的应用
典型的生物矿化材料：骨材料：骨材料是一族生物矿化材料的总称，主要成分是由胶原纤维、碳羟磷灰石和水组成。骨是最复杂的生物矿化系统之一，也是最典型的天然有机-无机纳米复合材料。骨在动物体内主要承担力学功能及储存各种各样代谢活动所需的钙和磷酸盐。
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三.仿生合成与无机合成中生物技术的应用

材料制备原理-绪论

材料按结晶状态分类

单晶材料是由一个比较完整的晶粒构成的材料，如单晶纤维、单晶硅。在完美的单晶体中，原子在整块材料中的的排列都是规则有序的。多晶材料是由许多晶粒组成的材料，其性能与晶粒大小、晶界的性质有密切的关系。只有在晶粒内部，原子的排列才是有序的。多晶体材料经过腐蚀后，用一般的金相显微镜甚至用肉眼可以看出晶粒和晶界。
根据材料的用途分类
分为结构材料与功能材料。结构材料是以力学性能为基础，制造受力构件所用材料。功能材料则主要是利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。一种材料往往既是结构材料又是功能材料，如铁、铜、铝等。结构材料对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。
上它们仅在特定的金属合金中形成用的领域来分类
根据材料服役的技术领域可分为信息材料、航空航天材料、能源材料、生物医用材料等。
按材料的尺寸分类
材料按材料的尺寸可分为零维材料、一维材料、二维材料、三维材料。
零维材料即超微粒子，通过Sol-gel法、多相沉积或激
二、教学内容
第1章材料合成方法：介绍溶胶-凝胶法、水热与溶剂热合成、电解合成、化学气相沉积、自蔓延高温合成、等离子体烧结合成技术等合成方法。第2章特种陶瓷制备原理：介绍特种陶瓷概述、粉体制备方法、成型方法、烧结方法等知识。第3章结构陶瓷的制备：介绍氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷；碳化硅、氮化硅等碳化物陶瓷和氮化物陶瓷。第4章
功能陶瓷的制备：介绍磁性陶瓷、电介质陶瓷、压电陶瓷、敏感陶瓷、超导陶瓷、抗菌陶瓷等知识。
材料制备原理
0 绪论
什么是材料？
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其它产品的那些物质。

第一章绪论-第二章纳米材料制备

3
纳米材料化学
➢在纳米材料发展的初期，纳米材料是指纳米颗粒和由这些颗粒构成的纳米薄膜或固体。现在，广义地，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由他们作为基本单元构成的材料。如果按维数来分类，纳米材料的基本单元可以分为三类：（i）零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米尺度颗粒、原子团簇等；（ii）一维，指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；（iii）二维，指在三维空间中有一维处于纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。因为这些单元往往具有量子性质，所以零维、一维、二维的基本单元分别又有量子点、量子线和量子阱之称。
5
纳米材料化学
1．适应仓储作业过程的要求，有利于仓储业务的顺利进行。（1）单一的物流方向（2）应尽量减少储存物资在库内的搬运距离，避免任何迂回运输。（3）最少的装卸环节（4）最大程度地利用空间
6
纳米材料化学
2．有利于提高仓库的经济效益 (1)货区布局应充分考虑地形、地质条件，因地制宜 (2)平面布置与竖向布置相适应 (3)货区布局能充分和合理地利用我国目前普遍使用的门式、桥式起重机等固定设备 3．有利于保证安全生产和阶段(1994年前)人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米微粒复合，纳米微粒与常规块体复合及发展复合纳米薄膜，国际上通常把这类材料称为纳米复合材料。这一阶段纳米复合材料的合成及物性的探索一度成为纳米材料研究的主导方向。
4
纳米材料化学
1.2 纳米材料和技术领域研究的对象
➢纳米科学是研究由尺寸在0.1~100纳米（nm）(1ｎｍ为十亿分之一米 )之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术.在纳米体系中，电子波函数的相关长度与体系的特征尺寸相当，这时电子不能被看成是处于外场中运动的经典粒子，电子的波动性在输送过程中得到了充分的展现。这使得纳米材料具有诸多异于体材料的特殊物理效应，如表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应等，对纳米材料的光学特性有很大的影响，甚至使纳米材料产生宏观大块物体不具有的新的物理和化学性质.

现代材料分析测试技术第一章绪论 ppt课件

PPT课件
22
绪论
材料现代研究方法组织形貌分析
光学显微分析，扫描电子显微镜，扫描探针显微镜，扫描隧道显微镜和原子力显微镜。
材料科学基础固体中的原子键合
键合力与能量，杂化轨道的键合，分子轨道的键合，原子间基本键型，离子键、共价键、金属键，弱作用键
物相分析
物相分析的意义及含义,电磁波及物质波的衍射理论,X射线衍射物相分析,电子衍射及显微分析

成分设计
煤炭、金属、水泥、陶瓷等等
PPT课件
6
“四要素”基本内涵
（1）成分、组成与结构

组织设计
PPT课件
7
“四要素”基本内涵
（1）成分、组成与结构

复合设计
PPT课件
8
“四要素”基本内涵
（2）合成与加工

所有尺度上原子、分子及分子团对结构的控制新结构转化为材料与结构的演化过程宏观加工引发的微观结构变化与“意外”现象
PPT课件
11
“四要素”基本内涵
腐蚀行为环境腐蚀应力腐蚀氢脆
疲劳行为
弯曲疲劳接触疲劳拉压疲劳振动疲劳
时效行为组织稳定性蠕变变形老化辐照脆化
PPT课件
复合环境行为
腐蚀+疲劳疲劳+蠕变
12
合成设计（成分结构）
材料科学与工程
加工
宏观组织（晶粒形态与尺寸）微观组织（亚晶界、枝晶间距、次生相）强化相的形态、尺寸及分布多相合金的相结构组织均匀性控成分均匀性（宏观与构微观偏析）组织致密性夹杂、气孔等应力、变形、开裂等晶体结构缺陷（点缺陷、位错、孪晶等）非晶、微晶、纳米晶及非平衡晶

材料学概论课件第1章绪论

• Advanced materials
Materials that are utilized in high-technology (or hightech) applications are sometimes termed advanced materials. lasers, integrated circuits, magnetic information storage, liquid crystal displays (LCDs), fiber optics, and thermal protection systems for the Space Shuttle Orbiter. 返回目录
的基本物质（如金属、木料、塑料、纤维等）迈尔《新百科全书》中材料的含义：材料是从原材料中取
得的，为生产半成品、工件、部件和成品的初始物料，如金属、石块、木料、皮革、塑料、纸、天然纤维和化学纤维等等。
2. 原料与材料
• 原料（Raw Materials） • 由原料到材料。 • 原料一般不是为获得产品，而是生产材料，往往伴随化学变化。
中国古代陶器
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琉璃瓦
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二、一些典型的高聚物材料
塑料布
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塑料薄膜
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塑料模仁
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特种工程塑料
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特种高聚物材料
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合成纤维
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聚丙稀短纤维
一些典型的高聚物材料
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合成橡胶轮胎
1-1-2
类别
类别 classifications 材料可以根据化学组成、状态、作用和使用领域分类。金属材料

绪论材料化学ppt课件

材料是人们可用来制作物品的宇宙中物质的子集。
人类已经发现的材料已达800余万种，每年还以25万种的速度增长着，具有实际工业价值的也有8万余种。
*
2.材料化学
二、材料分类
来源
天然材料
人工材料
用途
功能材料
结构材料
是研究材料制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学。它既是材料科学的一个重要分支，又是化学学科的一个组成部分，具有明显的交叉学科和边缘学科的性质，并且是材料科学的核心部分。
*
绪论
第一节材料化学的定义及材料的分类
有用的并能用来制造物品（件）的物质；一般系指固态的、可用于工程上的物质；作为材料科学研究对象的材料则主要是那些制造器件或物品的人造物质。
一、材料化学的定义
1. 材料
*
材料是人类社会所能接受的、可经济地用于制造生活和生产中使用的机器、构件、器件和产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。
*
7. 材料的表征与评价，发展具有高空间分辨、成分分辨、时间分辨和能量分辨的测试和表征方法。 8. 材料制备与加工的新与展望
一、材料发展史
人类文明进化的时代就是以某种材料的使用来划分的。
人类使用材料的6个时代的开始时间
新材料时代
硅时代
钢时代
铁器时代
青铜器时代
石器时代
1990年
1950年
1800年
公元前1000年
公元前3000年
公元前10万年
*
*
化学组成
金属材料
无机非金属材料
高分子材料
工程材料
无机材料（金属、金属间化合物、无机非金属材料）
有机材料（有机天然材料、有机合成高分子材料）

陶瓷基复合材料要点课件(1).ppt

3
按基体分：
金属基复合材料MMC
复合材料
有机材料基复合材料
无机非金属基复合材料
木质基复合材料
聚合物基复合材料PMC
橡胶基树脂基
水泥或混凝土基复合材料
热塑性树脂热固性树脂
陶瓷基复合材料CMC
4
按增加体分：
复合材料
颗粒状分散复合材料纤维状分散复合材料
分散强化复合材料
片晶增强复合材料
颗粒增强复合材料
单向纤维强化复合材料
连续纤维复合材料
非编织纤维层二维、三维编织纤维层
不连续纤维复合材料
短纤维
随机排列定向排列
晶须
随机排列
定向排列 5
按性能分：
聚合物基复合材料金属基复合材料无机非金属基复合材料功能基复合材料纳米基复合材料梯度基复合材料
6
复合材料在21世纪中应起的作用
对信息技术提供服务：信息获得、处理、储存、传输和执行
32
莫来石（3Al2O3·2SiO2~2Al2O3·SiO2), 一般1550～1600℃烧成，纯的莫来石要在1750 ℃左右才能烧成。
尖晶石（AR2O4，A代表二价元素离子， R代表三价元素），典型的有镁铝尖晶石。
33
基体材料 — 非氧化物陶瓷
指不含氧的金属碳化物、氮化物、硼化物和硅化物等。自然界比较少，需要人工合成，是先进陶瓷特别是金属陶瓷的主要成分和晶相，主要由共价键结合而成，也有一定的金属键成分。
10
纳米复合材料
纳米效应—表面及界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，这些效应使纳米复合材料不仅有优良的力学性质而且会产生光学、排线性光学、光化学和电学的功能作用。（1）有机—无机纳米复合材料将无机纳米粒子引入有机聚合物——电磁流变液（2）无机——无机纳米复合材料

材料制备技术课件

亚铬酸盐 MgCr2O4 NiCr2O4 MnCr2O4 CoCr2O4 CuCr2O4 ZnCr2O4 FeCr2O4
化学整比亚铬酸盐的合成前驱物焙烧温度℃ (NH4)2Mg(CrO4)2· 2O 6H 1100-1200 (NH4)2Ni(CrO4)2· 2O 6H 1100 MnCr2O7· 5H5N 4C 1100 CoCr2O7· 5H5N 4C 1200 (NH4)2Cu(CrO4)2· 3 2NH 700-800 (NH4)2Zn(CrO4)2· 3 2NH 1400 NH4Fe (CrO4)2 1150
（3）溶剂热法常用溶剂
溶剂热反应中常用的溶剂有:乙二胺、甲醇、乙醇、二乙胺、三乙胺、吡啶、苯、甲苯、二甲苯、1. 2 - 二甲氧基乙烷、苯酚、氨水、四氯化碳、甲酸等. 在溶剂热反应过程中溶剂作为一种化学组分参与反应,既是溶剂,又是矿化的促进剂,同时还是压力的传递媒介. 其中应用最多的溶剂是乙二胺,在乙二胺体系中, 乙二胺除了作溶剂外,还可作为配位剂或螯合剂.
溶胶纺丝的石英玻璃纤维
亚铬酸盐尖晶石MCr2O4(M=Mg、Zn、Cu、Mn、Fe、Co、Ni)的合成也可以通过此法制备。例如MnCr2O4 是从已沉淀的MnCr2O7· 5H5N逐步 4C 加热到1100℃制备的。加热期间，重铬酸盐中的六价铬被还原到三价，混合物在富氢气氛中1100℃焙烧，以保证所有锰处于二价状态。仔细控制条件，此方法可以制备出确切化学整比的物相。这类方法是很重要的，因为许多亚铬酸盐和铁氧体均是有价值的磁性材料。下表给出了某些化学整比亚铬酸盐的合成。
使用乙醇的原因是Ti(s)与H2O(l)的直接反应会导致氧化态和氢氧化态的复杂的混合物，而通过形成Ti(OCH2CH3)4(s)中间物的水解则可以制得均匀的Ti(OH)4悬浮体。Ti(OH)4在这个过程中作为溶胶存在，是一种超微粒子悬浮体。调节溶胶的酸度或碱度可引起两个Ti-OH键间的脱水反应： (HO)3Ti—O—H + H—O—Ti(OH)3→(HO)3Ti—O—Ti(OH)3 这是一类缩聚反应，反应中涉及两个反应物之间脱去小分子如水。实际上，上述脱水聚合还可以发生中心钛原子的其它氢氧集团之间，便产生了三维网状结构。这时产物是一种粘稠的超微粒子悬浮体凝胶。将凝胶材料小心加热到 200~500℃，除去其中所有的液体，凝胶就变为很细的金属氧化物粉末，粒子半径为3-100nm,粒子大小也十分均匀。

《现代材料制备技术》全套课件

《现代材料制备技术》
全套课件
《现代材料制备技术》
个性选修课材料09级
绪论
主要内容: 一、材料及其发展概况及现代固体材料 1、材料及其分类 2、现代材料的基本特征 3、材料科学技术发展的重要方向二、材料的制备 1、材料制备的定义、范畴； 2、材料制备技术的意义。 3、各种材料制备方法的特点比较三、课程学习内容和学习要求四、参考文献

定义2：指通过材料制备过程获得的新材料应在化学成分、元素分布或组织结构上与原材料有明显的不同。

材料制备的概念和范畴，即处于从传统的冶金到材料加工及成形的中间地带。更广义地说，材料制备包括的内容：不仅包括在化学成分上制造新材料的工艺方法；也包括对新材料的组织结构、元素分布等材料内在品质的制备，从而保证对材料的性能和质量的要求；此外，还包括对制备工艺的研究和改进，以满足工业化生产成本和效率的要求。
3、材料科学技术发展的重要方向
材料科学技术发展的重要方向：

结构功能一体化功能材料智能化材料与器件集成化制备及应用过程绿色化

具体体现在：结构材料领域：结构材料向轻质、高强高韧、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、低成本、环境友好、复合化、多功能化发展。以高性能、低成本制造技术为发展重点，向材料设计-制造-评价一体化、功能化（智能化以功能材料为基础）的方向发展。功能材料领域：在新型电电池材料和超级电容器材料、稀土永磁材料、生态环境材料、生物医药与仿生材料、超导材料等重点方向取得新突破。信息材料领域：信息载体由电子向光子发展，光通信、光传感、光存储、光转换技术成为发展重点方向。
2、凝固过程的冷却速率范围
材料凝固加工的特点之一就是工业上采用的凝固过程可有很宽的冷却范围，其冷却速率约涵盖15～18个数量级，即从大型铸锭及某些晶体生长的10-6K／s的极慢冷却到高能束表面快凝的1010~1011K／s的超高速冷却。

材料研究方法_第一章绪论ppt课件

（4）具备专业从事材料分析测试工作的初步基础，具备通过继续学习掌握材料分析测试的新方法、新技术的能力。
此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！
Stereo-structure
O p tic
Anti-corrosion
E le c tr ic C o lo r
Mechanical
Tensile Impact B e n d in g C o m p r e s s io n F a t ig u e C re e p H a rd n e s s M o d u lu s
L ig h t O p tic a l T e c h n iq u e S ALS S AXS
材料研究方法
形态
L ig h t O p tic a l T e c h n iq u e SEM & TEM STM AFM F IM
教学目的和意义
（1）正确选择材料分析、测试方法；（2）看懂或分析一般的测试结果（图谱、图像等）；（3）可以与分析测试人员共同商讨有关材料分析研究的实验方案和分析较复杂的测试结果；
材料测试与研究方法
授课对象：材料专业
参考书目
《材料现代分析方法》，左演声、陈文哲、梁伟主编，北京工业大学出版社，北京，2000。《材料近代分析测试方法》，常铁军，祁欣主编，哈工大出版社 1999。《材料结构表征及应用》，吴刚主编，化学工业出版社。《高分子材料实用剖析技术》，董炎明主编，石油化工出版社。
结构与成分使用性能
结构与性能
Intrisic Property
Electron
Atom
Bond
Usage Properties

材料合成与制备第一讲标准版PPT

3SiH4(g)+4NH3(g) →Si3N4(s)+12H2(g) 3SiCl4(g)+4NH3(g) →Si3N4(s)+12HCl(g) 2SiH4(g)+C2H4(g) →2SiC(s)+6H2(g) BCl3(g)+3/2H2 →B(s)+3HCl(g)
热管炉加热化学气相反应法
热管炉加热技术属于传统的热工技术，至今仍普遍应用于化工、材料工程及科学研究领域。特点：结构简单、成本低、适合于工业化生产，特别是从实验室技术到工业化生产的放大。
第一部分：纳米材料（颗粒）的制备
• 纳米：长度单位，1纳米(nm) =10-9 米
• 纳米材料：在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(0.1-100nm) 或由它们作为基本单元构成的材料。
纳米材料的分类
按照维数分：
• 零维：指其在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、人造超原子
• 一维：在三维空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒等
• CO2激光器 • Nd:YAG激光：在金属表面上更容易被吸收
而蒸发金属，可以制备Fe、Ni、Cr、Ti、Zr、 Mo、Ta、W、Al、Cu等纳米颗粒。
6. 爆炸丝法
原理：先将金属丝固定在一个充满惰性气体的反应室内，丝两段为正负极，它们与一个大的电容器相连形成回路，加上15kV 高压，金属丝在500~800kA大电流下加热，熔断后在电流中断的瞬间，卡头上的高压在熔断处放电，是熔融的金属在放电过程中进一步加热变成蒸气，在惰性气体碰撞下沉积到容器底部。
考试：
• 笔试占40分：30~40个思考题，从中选出 10-20个考试
• 出勤： 10分
• 笔记：10分

材料制备与合成(1)

• 瓷器制造工艺水平有很大改进，烧结温度提高到 1200℃以上，反映人类改造自然能力的增强。
• 釉是用矿物(长石、方解石、石英等)和颜料按一定比例配制，高温下釉料被熔融并均匀地覆盖在瓷器表面，冷却后质地坚硬、光滑、不粘污，并可调配成各种颜色。
11
辉煌的瓷器之国
• 江西景德镇的薄胎瓷器被赞为洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磐。
➢陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提供物质条件。
9
陶向瓷的过渡
• 陶器的不足是不致密、易渗漏、强度也不高。
• 3000多年前的殷、周时期发明了釉瓷。
• 炉窑温度达到1200℃，能将金属氧化物烧制成釉瓷，用途更为广泛，质地比陶更为细腻、外观美观。
商朝釉瓷
10
什么是瓷器？
• 瓷土与陶土相比，Fe2O3、CaO、MgO等助熔剂物质明显减少，SiO2含量也降至70％以下，Al2O3含量显著增加。
31
使用性能
组
成
与
（工程）
结
性质
构（化学）
（物理学）
制备与合成过程
材料的组成-结构-性质-工艺过程关系示意图
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➢ 一切材料形成的基础和保障；
➢ 推动新材料发展和创新的动力
结构和物性
固体物理、无机化学、有机化学、物理化学等
材料
用于制造各种结构和功能器件或物品
33
材料制备与合成: 指采用合理方法和手段获得材料的过程，二者在定义上存在一定差别。
• 牛首兽面纹鼎—西周，器形端庄，文饰在商代基础上进一步发展，是今已知我国最大青铜器之一，
14
青铜礼器
四羊纹铜尊商
鼎周
➢ 青铜器的最大历史贡献在于社会秩序的建立。

工程材料绪论教学课件

陶瓷材料在电子、通信、航空航天、能源等领域有广泛应用，如电子元件、发动机部件、高温炉管等。
高分子材料
高分子材料是指以高分子化合物为基础的材料，高分子化合物是指相对分子质量在10000以上的化合物。高分子材料的特点是具有较好的弹性和塑性，同时也具有较好的绝缘性和耐腐蚀性。
高分子材料在汽车、建筑、航空航天、电子等领域有广泛应用，如塑料、橡胶、纤维等。
工程材料绪论教学课件
• 工程材料的基本性质 • 工程材料的分类与用途 • 工程材料的选择与应用 • 工程材料的加工与制备 • 工程材料的腐蚀与防护 • 工程材料的未来发展与趋势
01
工程材料的基本性质
物理性质
密度
物质的质量与其所占体积的比值，是表示物质密集程度的一个物理量
。
热膨胀性
材料受热后体积增大的现象。
焊接
熔化焊
将两个金属件加热至熔化状态，然后冷却凝固形成焊接接头。
钎焊
使用熔点低于母材的钎料填充接头间隙，通过加热使钎料熔化并与母材润
湿、扩散、形成接头。
压力焊
通过施加压力使两个金属件结合在一起形成焊接接头。
激光焊接
利用高能激光束照射金属表面，使金属熔化并连接在一起形成焊接接头。
热处理
退火
具有优异保温隔热性能的建筑材料，如节能玻璃、保温墙体等。
智能材料
自适应材料
能够根据环境变化自动调整性能的材料，如智能窗户、自适应涂
料等。
传感材料
能够感知外部刺激并作出响应的材料，如压阻传感器、光纤传感器等。
仿生材料
模拟生物体的结构和功能而设计的材料，如仿生关节、仿生皮肤等。
THANK YOU
材料选择与设计

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09.11.2020
15
无机合成的发展主要决定于人们对其合成化学和反应规律认识的深化。因此，熟练而又深入地掌握无机合成化学的反应规律、特点及其原理是非常必要的。
09.11.2020
16
2. 无机材料合成与制备中的实验技术和方法问题
一方面，很大部分特种结构和特种性能的无机材料以及某些反应路线只能在特殊实验技术条件下才能完成。
材料制备技术
09.11.2020
1
教材及参考书：
•《无机合成化学》张克立等武汉大学出版社 •《无机合成与制备化学》徐如人庞文琴高等教育出版社 •《无机材料合成》刘海涛等化学工业出版社 •《材料合成与制备方法》曹茂盛等哈尔滨工业大学出版社
09.11.2020
2
第1章绪论
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类进步的历史也是人类所用材料进步的历史
09.11.2020
10
沸石分子筛（硅铝酸盐）的合成：
硅铝酸盐晶体是一类具有一定孔道结构的无机化合物，已被广泛应用在催化领域 .因为催化材料不仅与活性组分的结构及其物化特性有关，而且往往与其表面性能有关。因而需要合成具有特定孔道结构的晶体，以满足分子的吸附、解吸、内扩散，反应物、产物与中间体分子结构和反应性能方面的要求。
13
众多沸石分子筛生成机理的基本模式：
SnO im (2m 4n)A(O l ) 4 H 客体分子或
离子 →T1
硅铝胶
T2
→ 沸石分子筛晶核
→T3 晶体（介稳态）→T3¨¨ → 晶体（稳态）
09.11.2020
14
此外，下列一些反应规律一种控制着合成产物的结构和性能：
液相中多硅酸根离子的存在状态与 Al(OH)4 的聚合；硅铝凝胶的晶化；晶化过程中加入的客体分子对成孔的影响和导向模板机理；介稳态晶体间的转型
另一方面，由于特种合成技术和操作的应用，使大量新的合成路线和方法应运而起。
09.11.2020
17
再一方面，目前为了开拓边缘学科的发展需要研究与合成各种各样的新型无机物和物相，特别是大量与生物等有关的特殊配合物和金属有机物。由于起始物料的稀缺和昂贵，因而无机合成中的半微量甚至微量合成技术问题，也愈来愈提到日程上来。
三、仿生合成与无机合成中生物技术的应用
09.11.2020
23
3. 无机功能材料的复合、组装与杂化 ① 材料的多相复合
② 材料组装中的宿-客体化学（host-guest chemistry）
③ 无机-有机纳米杂化
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二、极端条件下的合成路线、反应方法与制备技术的基础性研究
所谓极端条件是指：超高压、超高温、超高真空、超低温、强磁场与电场、激光、等离子体等。
常规的主要有组成分析、X射线衍射、各类光谱、顺磁、核磁共振等
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近期发展起来的检测技术开始大量应用于结构的精细分析上，如LEED（低能电子衍射）、AES（俄歇电子能谱）、ESS（低速离子散射光谱）
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第3节无机材料合成与制备化学中若干前沿课题
一、新合成反应、路线与技术的开发以及相关基础理论的研究
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按应用领域划分
电子材料航空航天材料核材料建筑材料能源材料环境材料生物材料
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按功能特征划分
结构材料是以力学性
能为基础，制造受力构件所用材料。
功能材料主要利用物
质的独特物理、化学性质或生物功能而形成的一类材料。
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按技术成熟程度及发展前景划分
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3.无机材料合成与制备中的分离问题
一方面要特别注重反应的定向性与反应原料的经济性，尽力减少副产物与废料，使反应产物的组成、结构符合合成的要求；
另一方面要充分重视分离方法和技术的改进和建立。
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4.无机材料合成与制备中的结构鉴定和表征问题
包括对合成产物的结构确认，又包括特殊材料结构中给主要组分的结构状态和物化性能的测定，为了进一步指导合成反应的定向性和选择性，还需对合成反应过程中间产物的结构进行检测。
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一些沸石分子筛的结构图
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如何合成具有规整孔道结构的沸石分子筛？
首先，研究者必须大量总结合成规律与生成产物结构之间的关系。
其次是尽力探索这类多孔结构晶态硅铝酸盐的生成机理，以了解究竟哪些反应和因素在影响着晶格中孔道结构的生成。
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在这个方向的研究中，主要以下类三类作为研究对象：
1. 特殊结构的无机化合物和材料
具有特殊性能的无机化合物都有其本身特点的结构与组成
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2. 特殊聚集态的无机化合物和材料
超微粒、纳米态、微乳与胶束、团簇、无机膜、非晶态、玻璃态、陶瓷、单晶，以及不同晶貌的物质，如晶须、纤维等等。聚集态的不同，导致新性质和新功能的出现，因而对科学与材料的发展均具有非常重要的意义
传统材料: 已经成陶瓷等
新型材料：指那些正在发展、且
具有优异性能和应用前景的一类材料
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第2节无机材料合成与制备的几个基本问题
材料合成与制备是指通过一定的途径，从气态、液态或固态的各种不同的原材料中得到化学及性能上不同于原材料的新材料。
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材料的合成包括两方面的内容：一方面，研究新型无机材料的合成
另一方面，研究已知无机材料的新合成方法及新合成技术
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无机材料合成与制备的发展有四个基本问题：
1. 材料合成与反应规律的问题以具有一定结构、性能的新型无机化合
物或无机材料的合成路线的设计和选择，化合物或材料合成途径和方法的改进及创新是无机合成研究的主要对象。
材料与能源、信息并列为现代科学技术的三大支柱，新型材料与信息技术、生物技术被认为是新技术革命的主要标志
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第1节材料的分类
材料是人类用于制造物品、器件、构件、或其它产品的物质，包括天然和人造的。
金属材料无机非金属材料按照物理化学性质划分：有机高分子材料复合材料
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材料制备技术第一章绪论PPT课件

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