新材料概论复习材料PPT课件

v
Si
P
Si
Si Si Si
N 型半导体的共价键结构
硼原子结构示意图
B
硼原子
B
硼原子
Si Si Si
Si
Si
Si
Si Si Si
可自由移动
Si Si Si
的空穴（多子）
Si
B
Si
Si Si Si P 型半导体的共价键结构
可自由移动
Si Si Si
的空穴（多子）
Si
B
Si
Si Si Si P 型半导体的共价键结构
Si
P
Si
Si
P
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
可自由移动
Si
Si
Si
Si
Si 的空穴 Si
Si
B
Si
Si
B
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
B
Si
Si
B
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
P
Si
Si
P
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
P
三、纳米材料
什么是纳米材料？
三、纳米材料
2纳米
高尔夫球放大10的9次方倍
纳米粒子

超导状态时，超导体内的磁感应强度为零，
能把原来存在于体内的磁场排挤出去。
正常态
超导态
2020/2/16
37
超导材料-基本物理性质
产生迈斯纳效应的原因是：当超导体处于超导态时，
在磁场作用下，表面产生一个无损耗感应电流。这
个电流产生的磁场与外加磁场大小相等、方向相反，
在深入超导区域总合成磁场为零。无损耗感应电流 对外加磁场起着屏蔽作用，因此称它为抗磁性屏蔽 电流。
减摩、 耐磨、 自润滑 性好 （掺入 纤维）
耐热性 高、高 韧性、 高抗冲 击性
2020/2/16
21
2020/2/16
22
按基体类型分类
金属基 （如：Al基、Cu基、Mg基、Ti基…）
复合材料
基 热塑性树脂基
混凝土基 无机非金属基 陶瓷基
碳基
2020/2/16
2020/2/16
高真空密封
可编辑
34
金属导电材料
2、铝及铝合金：
资源丰富，价格便宜，质量小。 主要用途：送电线，配电线。
3、金及金合 良金好的导电性，极强的抗蚀能力。
主要用途：作为金膜或金的合金 膜用于集成电路中布线，芯片粘结，半导体封装等。
4、银及银合 金具有最高的电导率。
主要用途：触点材料。
2020/2/16
9
2020/2/16
该课题的目标是 在生产成本基本不 增加的前提下将现有的碳素钢、低 合金钢结构钢和合金结构钢的强度 指标提高一倍，即分别达到 400MPa、800MPa、和1500MPa， 并满足韧度和各种使用性能的要求， 最求超细晶技术、结晶化技术和均 匀技术的结合。
10
与普通钢比较有三个显威结构特点

•
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

CHAPTER 06
土木工程新材料的未来发展趋势
新材料的研发方向与挑战
高性能混凝土
提高耐久性、减少环境负荷、增强施工性能。
智能材料
自修复、自适应、传感与驱动一体化。
纤维增强复合材料
轻质高强、耐腐蚀、设计灵活性。
挑战
成本、技术标准、环境影响、市场接受度。
新材料在土木工程中的潜在应用
01
高性能混凝土用于大跨 度桥梁、高层建筑、海 洋工程等。
选用优质的水泥、骨料、 掺合料和外加剂等原材 料，保证混凝土的高性
能。
配合比设计
通过合理的配合比设计， 优化各原材料的比例， 实现高性能混凝土的优
异性能。
搅拌工艺
采用高效搅拌设备，确 保混凝土搅拌均匀，提 高混凝土的工作性和力
学性能。
养护措施
采取适当的养护措施， 保证高性能混凝土的强
度发展和耐久性。
土木工程新材料之纳米材料
纳米材料的定义与特点
定义 高比表面积 量子尺寸效应 优异的力学性能
纳米材料是指至少有一维尺寸在1-100纳米范围内的材料，具有独 特的物理、化学和机械性能。
纳米材料具有极高的比表面积，使其具有优异的吸附和催化性能。
当材料尺寸减小到纳米级别时，电子的波动性质变得显著，导致 材料的电学、光学和磁学性能发生变化。
适应性
能够适应不同的环境和条件，保 持其功能和性能。
智能材料的制备技术
01
02
03
复合技术
通过复合不同的材料，实 现智能材料的感知和响应 功能。
纳米技术
利用纳米技术制备智能材 料，提高其感知和响应的 灵敏度和精度。
生物技术
借鉴生物体的感知和响应 机制，制备具有生物活性 的智能材料。

热电传感器
光电池
约瑟夫逊结型传感器 表面控制型传感器 体积控制型传感器 固体电解质型传感器 质子电导型传感器
Ti)O3 Bi12SiO20
Ba(PbBi)O3 （BaK)BiO3 SnO2、MnO2、Cr2O3 Fe2O3、(LaSr)CoO3 ZrO2(CaO,Y2O3) MgCr2O1-TiO2、 TiO2-V2O5、
28
1.材料与信息
聪明的人类“知耻而后勇”，通过长期的实践， 发明了各种各样的传感器，延伸和强化了自身
的感官，从而能通过多种途径获得更多、更复
杂的信息。传感器及技术得以广泛应用的关键
是传感器用材料的开发和不断完善。
29
表1
对象 检测机理
主要的传感器与所用材料举例
器件
NTC（负温度系数） 热敏电阻 PTC（正温度系数） 热敏电阻
铸造性能良好，主要用作武器、生活用具、生产工具等。
公元前3000年前；埃及在公元前2500年前；巴比伦在公
元前19世纪中叶；印度大约在公元前3000年已广泛使用
青铜器；中国在公元前2700年已经使用青铜器了，到商
周进入了鼎盛时期，并将青铜器的冶炼和铸造技术推向 了世界顶峰。
12
2.青铜器时代
三星堆立人像
物理性质在状态变化前后有很大差别。
31
1.材料与信息
材料与计算机移动存储
32
计算机发展史
1946年
01
电子管计算机
体积庞大
成本很高
使用不便
计算机发展史
1946年 1954年
01
电子管计算机 晶体管计算机 尺寸小 重量轻 效率高
02
计算机发展史
1946年 1954年 1964年