《新材料产业介绍》PPT课件

•
纳米材料的几种物理特性
• 小尺寸效应 ： 当超微颗粒尺寸不断减少， 在一定的条件下会引起材料的宏观物理化 学性质的变化，称为小尺寸效应。
超微材料的做的钢材料及油箱盖
纳米材料的几种物理特性
• 对力学性质的影响：传统陶瓷呈现出脆性， 由纳米超微粉制成的纳米陶瓷材料却具有 良好的韧性。由于超微粉具有大的界面， 界面原子排列相当混乱，原子在外力变形 条件下容易迁移，因此表现出很好的韧性 与一定的延展性。
纳米材料：
• 纳米的有关概念 • 纳米材料及技术的发展 • 纳米材料的神奇物理特性
纳米的有关概念
• 纳米（nanometer）是一个极小的长度单位： 1nm=10-9m , 1纳米是1米的十亿分之一， 相当于十个氢原子一个挨—个排起来的长度， 人的一根头发丝的直径相当6万个纳米。物 质结构的最小单元是原子，一纳米相当于五 个原子并排起来的长度。 • 纳米材料是纳米科技的重要组成部分，由尺 寸为1-100nm的超微粉组成的固态或液态材 料。可分为两个层次，即纳米微粒和纳米固 体或液体。
纳米材料及技术的发展
1.自然中存在及人工最早制备的纳米材料
在广博的自然界、生物界中早已充满了纳米科学的内涵。在 坚硬的牙齿的外表面排列着纳米尺寸的微晶。广义地说 ，动植 物按最微基准来定义，就是纳米机器的组合体。蜜蜂、螃蟹、 海龟的体内具有纳米磁性粒子。
中国古代利用燃烧的蜡烛的烟雾制成碳黑作为墨的原料，用 于着色的染 料等。 1861年胶体化学出现，并随之人们逐渐对直径为 1-100nm 的微粒进行研究。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
纳米材料的几种物理特性
表面效应：表面效应是指纳米粒子的表面原子数 与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减少而大幅度 地增加，比表面积（表面积/体积）增大，粒子的表 面能和表面张力也会随之增加，从而引起纳米粒子 性质的变化。 • 由于表面活性高，利用它的表面活性特点，金 属超微粒子可以做成新一代的高效环境友好催化剂 和储氢材料。在火箭发射的固体燃料推进剂中添加 约1%（质量）的超微铝或镍，燃料燃烧热增加约1 倍。 • 纳米ZnO、TiO2等半导体纳米粒子的光催化作用 在环保健康方面有广泛的应用。 • 利用它的大表面比作成敏感材料，如气、湿、光敏 器件。

•
材料科学技术是研究材料的组成、性质、性能、制备工艺和用途
的应用性科学技术。
•
材料分类
• 1、按形成方式：天然材料、人工材料
• 2、按发展历史：传统材料、新材料
• 3、按用途性能：结构材料（力学性质）
•
功能材料（光、电、磁、热等性能）
第1页/共150页
4、按化学组成： 金属材料 黑色金属和有色金属
第5页/共150页
3、轻合金 锂的密度是0.53g/cm，是铝的1/5。
锂在镁、铝中溶解度高，易形成合金。 1924年，德国制得Al—Li 1957年，美国把Al—Li用于飞机蒙皮，减 重6% 1971年，美国制得 Al—Mg—Li—Zr 现今美国制得Al—Mg—Li、Al—Cu—Li、 Al—Cu—Li—Mg三个系列，可用于航空航 天材料。
• 件和包装材料，以代替纸和木材，并部分代替金属。
第36页/共150页
• 工程塑料是指机械性能好，可以代替金属制造机械零件，并且能在一些特殊 环境，如高温、低温、腐蚀、大载荷条件下长期工作的工程材料的一类塑料。 工程塑料的出现是20世纪60年代塑料应用方面的重大突破，它既可用作电 工器材，又可应用于机械工业，作钢铁和有色金属的代用品。广泛使用工程 塑料的工业部门包括:机械制造、电子、化工、汽车、飞机、制造、原子能 和建筑等
黑色金属有铁、铬、锰 有色金属有钾、钠、铜、金、银 无机非金属材料 陶瓷、水泥、玻璃 有机高分子材料 天然有机和人工合成 （分子量大于10000） 复合材料
第2页/共150页
第一节 金属材料
• 1、黑色金属
8高温合金
• 2、稀土金属
9防震合金
• 3、轻合金
• 4、超塑合金
• 5、记忆合金

以碳纳米管为代表的纳米 组装材料；纳米陶瓷和纳米复合材料等高性能纳米结构材料；纳 米涂层材料的设计与合成；单电子晶体管、纳米激光器和纳米开 关等纳米电子器件的研制、C60超高密度信息存贮材料等。 16
新材料行业发展趋势
（4）复合材料
复合材料是由两种或多种性质不同的材料通过物理和化学复合，组 成具有两个或多个相态结构的材料。该类材料性能优于组成中的任一单 独的材料，而且具有单独组分不具有的独特性能。
新型结构材料主要分为以下三大类 新型金属材料 新型无机非金属材料 高分子及复合材料
10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
功能材料
以材料的物理、化学、生物性能为主要应用基础，具 有特殊功能的材料。
功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、 化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技 术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材 料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建 材等起着重要作用。
6
材料对社会发展的作用
基于材料对社会发展的作用，人们已提出信息、能源和材 料并列为现代文明和生活的三大支柱，而材料又是能源和信息 的基础。
21 世纪将是以新材料为重要基础的知识经济时代，谁掌握 了最先进的材料，谁就能在高技术及其产业的发展上占有主动 权。
信息
航空航天
生物
新能源
新材料
7
材料分类 （按组成分）
新材料产业介绍
2012.6.8
1
整体概述
概述一
点击此处输入
相关文本内容
概述二
点击此处输入
相关文本内容
概述三
点击此处输入
相关文本内容
2
报告内容
一、材料概况及分类 二、新材料发展趋势和研究热点 三、全球新材料产业规模和发展速度 四、中国新材料产业现状及战略规划 五、中国化工新材料发展方向 六、太阳能背板中的有机高分子材料 七、新材料巨头杜邦公司的产品举例 八、化工新材料的开发流程

创新材料在药物 载体方面的应用， 如纳米药物载体 能够实现药物的 定向传输和精准 释放，提高治疗 效果并降低副作 用。
创新材料在医疗 诊断方面的应用， 如生物传感器、 荧光探针等用于 疾病检测和诊断 的创新材料，提 高诊断准确性和 效率。
创新材料在组织 工程和再生医学 方面的应用，如 用于构建人工组 织和器官的创新 材料，为器官移 植和损伤修复提 供新的解决方案。
航空航天领域对创新材料的需求不断增长，未来随着技术的进步和产业的发展，创新 材料在航空航天领域的应用前景将更加广阔。
电子信息领域
集成电路材料：提高芯片性能，降 低能耗
光学材料：用于制造光电子器件， 如激光器、光探测器等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
显示材料：发展新型显示技术，如 柔性显示、透明显示等
04 创新材料的应用
航空航天领域
创新材料在航空航天领域的应用，如碳纤维复合材料、钛合金等，具有轻质高强、耐 高温等优异性能，可有效降低飞机和火箭的结构重量，提高推进效率。
创新材料在航空航天领域的研发和应用，对于推动航空航天技术的进步和提升国家综 合实力具有重要意义。
航空航天领域对材料的要求极高，需要具备高性能、高可靠性和高安全性等特点。创 新材料的研发和应用，为航空航天领域的发展提供了有力支持。
研发方法：采用合金化、复合强化、纳米技术等手段，提高金属材料的 强度、韧性、耐腐蚀性等性能。
应用领域：新型金属材料广泛应用于航空航天、汽车、能源、电子等领 域，对产业升级和科技进步具有重要意义。
发展趋势：随着科技的不断进步，新型金属材料将朝着高性能化、轻量 化、智能化等方向发展。
高分子材料
定义：由相对 分子质量较高 的化合物构成

机械工程材料
第十章 新材料简介
• 广义的新材料泛指先进材料，包括新 近发展或正在研制的具有优异性能或 特定功能的材料。
• 狭义范畴可由各国基于其物理、化学、 数学、自然科学基础理论，结合电子、 化工、冶金等工程技术取得的最新的 材料科技成就，灵活确定的学科和产 业。
潜艇
骨科内固定
机械工程材料
第十章 新材料简介
• 自动的消防龙头，失火温度升高，记忆合金变形，使阀门 开启，喷水救火。
• 飞机的空中加油的接口处就是利用了记忆合金-两机油管 套结后，利用电加热改变温度，接口处记忆合金变形，使 接口紧密滴水（油）不漏。
• 制作了宇宙空间站的面积几百平米的自展天线，先在地面 上制成大面积的抛物线形或平面天线，折叠成一团，用飞 船带到太空，温度转变，自展成原来的大面积和形状。
磁性材料
机械工程材料
• 铁氧体磁性材料按其晶体结构可分为：尖晶石型 （（MMFFee21O2O4）19）；；石钙榴钛石矿型型（（R3MFFee5OO132））。；其磁中铅M石指型离子半 径与Fe 2＋相近的二价金属离子，R为稀土元素。
• 按铁氧体的用途不同，又可分为软磁、硬磁、矩磁和压磁 等几类。
• 居里温度Tc：铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降，达 到某一温度时，自发磁化消失，转变为顺磁性，该临界温 度为居里温度。它确定了磁性器件工作的上限温度。
• 损耗P：磁滞损耗Ph及涡流损耗Pe, P = Ph + Pe = af + bf2+ c Pe ∝ f2 t2 /ρ，降低磁滞损耗Ph的方法是降低矫顽 力Hc；降低涡流损耗Pe 的方法是减薄磁性材料的厚度t 及提高材料的电阻率ρ。在自由静止空气中磁芯的损耗与 磁芯的温升关系为：总功率耗散（mW）/表面积（cm2）