新型材料简介共12页文档
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新型化工材料新型化工材料是指在化工工业生产过程中使用的新型材料,它们具有优异的性能和广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展,新型化工材料在化工行业中扮演着越来越重要的角色。
本文将从新型化工材料的种类、特点和应用领域等方面进行探讨。
首先,新型化工材料可以分为高分子材料、复合材料、功能材料等几大类。
高分子材料是指由化学单体聚合而成的大分子化合物,具有良好的机械性能和化学稳定性,如聚乙烯、聚丙烯等;复合材料是由两种或两种以上的材料组成的,具有综合性能优异的特点,如碳纤维复合材料、玻璃钢等;功能材料是指具有特定功能的材料,如光、电、磁、声等功能材料,如光学玻璃、磁性材料等。
这些新型化工材料在化工生产中起着不可替代的作用。
其次,新型化工材料具有许多优异的特点。
首先,它们具有较高的强度和硬度,能够满足化工生产中对材料强度和硬度的要求;其次,它们具有较好的耐腐蚀性能,能够在恶劣的化学环境下长期稳定工作;再次,它们具有较低的密度和良好的加工性能,能够减轻设备的重量和提高生产效率;最后,它们具有良好的导热性能和绝缘性能,能够满足化工生产中对材料导热和绝缘的要求。
这些特点使得新型化工材料在化工生产中得到了广泛的应用。
最后,新型化工材料在化工生产中有着广泛的应用领域。
首先,在石油化工行业中,新型化工材料被广泛应用于石油、化工设备的制造和维护中,如高分子管材、耐磨材料等;其次,在电子化工行业中,新型化工材料被广泛应用于电子产品的制造和封装中,如光学玻璃、导电材料等;再次,在新能源化工行业中,新型化工材料被广泛应用于新能源设备的制造和运行中,如太阳能电池材料、储能材料等。
这些应用领域的不断拓展,为新型化工材料的发展提供了广阔的空间。
综上所述,新型化工材料具有多种种类、优异的特点和广泛的应用领域,它们在化工生产中发挥着越来越重要的作用。
随着科学技术的不断进步,相信新型化工材料将会在化工行业中展现出更加广阔的前景。
新型功能材料范文新型功能材料是指具有特殊功能或性能的材料,能够实现其中一种特定的功能或用途。
随着科技的不断发展和社会的需求不断增长,研究人员一直在探索新型功能材料的开发和应用。
下面将介绍一些目前正在研究和开发的新型功能材料。
1.纳米材料纳米材料是一种结构尺寸在1到100纳米之间的材料。
由于其特殊的尺寸效应和巨大的比表面积,纳米材料具有许多独特的物理和化学性质。
比如,纳米材料可以具有超强的机械性能、超导性、光学性能以及化学反应活性。
纳米材料广泛应用于电子、光电、生物医学和能源存储等领域。
2.二维材料二维材料是指具有单原子或几个原子层厚度的材料。
最著名的二维材料是石墨烯,由一层碳原子组成,具有超高的导电性和热导性。
除了石墨烯,还有许多其他的二维材料,如二硫化钼和二硒化钒等。
这些材料具有独特的电子性质和光学性质,广泛应用于电子、传感器、能源和机械器件等领域。
3.智能材料智能材料是指能够根据外界环境变化自动调节其物理、化学和机械性能的材料。
智能材料可以通过接收外界信号,自动实现形态、颜色、硬度、导电性等方面的调节。
智能材料在航空航天、自动化、医疗和军事等领域具有广泛的应用前景。
4.光功能材料光功能材料是指能够对光进行吸收、传导、发射或操控的材料。
这些材料具有宽激发范围、高量子效率和长寿命等特点。
光功能材料可以应用于太阳能电池、光电子器件、光催化和光传感器等领域。
5.生物材料生物材料是指能够与生物体相容,并且在生物体内具有特殊功能的材料。
生物材料主要用于医学和生物学领域,如人工骨骼、人工关节、医用纤维和生物传感器等。
生物材料需要具有良好的生物相容性、生物降解性和生物活性。
6.灵敏材料灵敏材料是指能够对外界环境变化做出响应的材料。
这些材料可以根据温度、压力、湿度、电场或磁场等因素的变化,自动改变其形状、颜色、导电性、磁性等特性。
灵敏材料广泛应用于传感器、执行器、显示器和储能设备等领域。
总之,新型功能材料的研究和应用对于推动科技进步和满足人们对材料的特定需求具有重要意义。
前沿新材料的介绍前沿新材料的介绍新材料是指新出现或正在发展中的、具有传统材料所不具有的优异性能的材料。
它主要包括电子信息、光电、超导材料;生物功能材料;能源材料和生态环境材料;高性能陶瓷材料及新型工程塑料;粉体、纳米、微孔材料和高纯金属及高纯材料;表面技术与涂层和薄膜材料;复合材料;智能材料;新结构功能助剂材料、优异性能的新型结构材料等。
新材料的应用范围非常广泛,发展前景十分广阔,其研发水平及产业化规模已成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。
综观全世界,新材料产业已经渗透到国民经济、国防建设和社会生活的各个领域,支撑着一大批高新技术产业的发展,对国民经济的发展具有举足轻重的作用,成为各个国家抢占未来经济发展制高点的重要领域。
一、新材料产业的主要特点1、应用领域宽广、相互之间关联度小新材料种类纷繁,涉及多个不同行业,不仅包括纳米材料,磁性材料等产品,还包括与能源结合紧密的新型能源材料,与信息产业紧密结合的光通讯材料,更有聚氨酯,氯化聚乙烯,有机氟材料等高分子材料;同时,生产这些产品的企业又分处不同行业,无论是设备、生产技术,还是销售市场均存在较大差异。
2、知识与技术密集度高3、高投资、高风险、高收益4、新材料产业与其他产业的关联度高从新材料产业与其他产业的关系来说,具有先导性、基础性和带动性。
新材料广泛应用于信息、能源、交通、医疗等各个领域,是其他高新技术及其产业发展的基础和先导;新材料与传统产业紧密结合,产业结构横向扩散。
随着高技术的发展,传统材料产业向新材料产业发展。
二、前沿新材料介绍1、纳米材料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(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料,这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
目前纳米材料在很多方面都已投入应用:1)、纳米磁性材料:在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。
纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质,纳米粒子尺寸小,具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性,用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好,而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。
10页详细介绍材料本文将详细介绍各种常见的材料,包括金属、塑料、陶瓷、复合材料等。
对于每种材料,我们将分析其特性、用途、制备方法以及优缺点等方面进行详细讨论。
希望通过这篇文章,读者能够更全面地了解各种常见材料的特性和用途,从而更好地应用于实际工程和设计中。
第一章金属材料金属材料是人类使用最广泛的一类材料,其主要特点是导电、导热、强度高、塑性大等。
我们将详细介绍常见的金属材料,包括铁、铝、钛、镁等,分析其特性、用途以及制备方法等。
1.1 铁铁是一种常见的金属材料,具有较高的强度和硬度,广泛用于建筑、机械、电器等领域。
我们将介绍铁的性质、用途、制备方法以及不同种类的铁材料等。
1.2 铝铝是一种轻质金属材料,具有良好的塑性和导热性能,广泛用于航空、汽车等领域。
我们将介绍铝的特性、用途、制备方法以及合金化等方面内容。
1.3 钛钛是一种耐高温、耐腐蚀的金属材料,广泛用于航空、航天等高端领域。
我们将介绍钛的性质、用途、制备方法以及合金化等内容。
1.4 镁镁是一种轻质金属材料,具有良好的耐腐蚀性能,广泛用于航空、汽车等领域。
我们将介绍镁的特性、用途、制备方法以及合金化等方面内容。
第二章塑料材料塑料是一种广泛应用的材料,具有较好的绝缘性能、耐腐蚀性能和成型性能。
我们将详细介绍各种常见的塑料材料,包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等,分析其特性、用途以及加工方法等。
2.1 聚乙烯聚乙烯是一种常见的塑料材料,具有良好的耐腐蚀性能和耐寒性能,广泛用于包装、建筑等领域。
我们将介绍聚乙烯的特性、用途、制备方法以及改性等内容。
2.2 聚丙烯聚丙烯是一种具有较高强度和硬度的塑料材料,广泛用于汽车、电器等领域。
我们将介绍聚丙烯的特性、用途、制备方法以及改性等内容。
2.3 聚氯乙烯聚氯乙烯是一种耐腐蚀、绝缘的塑料材料,广泛用于管道、电缆等领域。
我们将介绍聚氯乙烯的特性、用途、制备方法以及改性等内容。
第三章陶瓷材料陶瓷材料是一种硬而脆的非金属材料,具有较高的耐高温、耐腐蚀性能。
《新材料简介》讲义一、引言在当今科技飞速发展的时代,新材料的出现和应用正以前所未有的速度改变着我们的生活和社会。
从航空航天到医疗保健,从电子通讯到能源环保,新材料的身影无处不在。
那么,究竟什么是新材料?它们又具有哪些独特的性能和应用呢?接下来,让我们一起走进新材料的世界,去探索它们的奥秘。
二、新材料的定义与分类(一)定义新材料是指那些新出现或正在发展中的、具有优异性能和特殊功能的材料。
与传统材料相比,新材料通常在组成、结构、性能或应用等方面具有创新性和独特性。
(二)分类1、金属材料如钛合金、铝合金等,具有高强度、高韧性和良好的耐腐蚀性,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
2、无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、碳纤维等。
陶瓷材料具有耐高温、耐磨等性能;碳纤维则具有高强度、低密度的特点,常用于高端体育用品和航空航天领域。
3、高分子材料例如聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等。
它们具有良好的可塑性、绝缘性和耐腐蚀性,在塑料制品、纤维、涂料等方面应用广泛。
4、复合材料由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法复合而成,如碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料等,兼具各组成材料的优点,性能优异。
三、新材料的性能特点(一)高强度和高韧性许多新材料具有超越传统材料的强度和韧性,能够承受更苛刻的工作条件和更大的载荷。
(二)耐腐蚀性能够在恶劣的化学环境中保持稳定,延长使用寿命。
(三)高温性能一些新材料在高温下仍能保持良好的性能,适用于高温工作环境。
(四)导电性和磁性具有特殊的导电和磁性性能,为电子、电气等领域的发展提供了支持。
(五)生物相容性用于医疗领域的新材料需要具备良好的生物相容性,不会引起人体的排斥反应。
四、新材料的应用领域(一)航空航天高强度、轻质的新材料如钛合金、碳纤维复合材料等,用于制造飞机机身、发动机部件等,减轻重量,提高燃油效率和飞行性能。
(二)汽车工业新型的金属材料和复合材料用于汽车制造,以减轻车身重量,提高燃油经济性和安全性。
新型材料及其制备技术随着科技的不断发展,新型材料已成为了当今世界工业技术的推动力之一。
新型材料具有智能化、轻量化、高强度等特点,已广泛应用于航空、汽车制造、建筑等领域。
本文将简要介绍几种新型材料及其制备技术。
一、纳米材料纳米材料是尺寸在1至100纳米之间的材料,因其小尺寸效应而具有独特的物理、化学特性。
纳米材料在材料科学、生命科学等领域具有广泛应用前景。
纳米材料的制备包括气态、溶液相、固态等多种方法。
常用的制备方法有溶胶-凝胶法、气相反应法、电化学法等。
例如,利用气相法可以制备出具有高表面积、储氢能力、较小尺寸等特点的金属氧化物纳米材料。
纳米材料的制备技术已成为材料科学中的一个热点领域。
二、生物基材料生物基材料是指具有生物相容性、可生物降解性等特性的材料。
近年来,生物基材料已广泛应用于医疗、食品等领域。
例如,可生物降解的聚乳酸(PLA)材料已广泛应用于医疗器械、包装制品等。
制备生物基材料的方法主要包括聚合法、生物法、化学修饰等。
例如,利用自组装方法可以制备出具有生物相容性及微米尺度的细胞外基质(ECM)纤维。
生物基材料的发展不仅可以带动医疗、食品等相关产业的增长,还可以促进环境保护。
三、高性能陶瓷材料高性能陶瓷材料是指具有高强度、高温稳定性、抗腐蚀等特性的材料。
由于其超强的物理与化学性质,高性能陶瓷材料已广泛应用于航空、卫星制造、电子器件等领域。
高性能陶瓷材料的制备过程涉及各种高科技手段,如热等静压制备法、分子束外延法等。
例如,利用燃烧合成技术可以制备出陶瓷纳米材料,使纳米粒径从数个纳米到数百纳米不等。
高性能陶瓷材料已经展现出巨大的应用价值。
四、智能材料智能材料是指能根据外界刺激产生动态性质变化的材料。
智能材料的制备技术主要包括添加法、制备薄膜法、溶液晶体法等。
例如,利用多层复合技术可以制备出具有响应性、可控性等特点的智能材料。
智能材料在航空、军事、医疗等领域中具有广泛的应用前景。
例如,智能材料可以用于制造自适应背包、智能假肢等。
新型建筑材料在当今社会,建筑行业的发展日新月异,新型建筑材料的出现为这个领域带来了革命性的变化。
新型建筑材料不仅在性能上超越了传统材料,还在环保、节能、可持续发展等方面展现出了巨大的优势。
首先,让我们来了解一下什么是新型建筑材料。
新型建筑材料是指在传统建筑材料基础上产生的新一代建筑材料,它们具有更好的性能、更高的质量、更环保的特点以及更多样化的功能。
这些材料的研发和应用,是为了满足现代建筑对于安全性、耐久性、舒适性和美观性等方面的更高要求。
新型建筑材料的种类繁多,其中保温隔热材料备受关注。
在过去,建筑物的保温性能往往不够理想,导致能源的大量浪费。
而如今的新型保温隔热材料,如真空绝热板、气凝胶等,具有出色的保温效果。
真空绝热板利用真空环境极大地降低了热传递,其保温性能是传统保温材料的数倍。
气凝胶则是一种具有极低导热系数的材料,同时还具有防火、防水等优点。
使用这些新型保温隔热材料,可以显著降低建筑物的能耗,减少对环境的影响。
另外,新型防水材料也在建筑中发挥着重要作用。
传统的防水材料在长期使用后容易出现渗漏等问题,而新型的高分子防水材料,如TPO 防水卷材、PVC 防水卷材等,具有更好的耐候性、耐腐蚀性和防水性能。
这些材料的使用寿命更长,能够有效地保护建筑物免受水的侵蚀,提高建筑物的耐久性。
新型建筑材料在环保方面也有突出表现。
例如,利用工业废渣、废料生产的建筑材料,不仅减少了对自然资源的开采,还实现了废弃物的再利用。
粉煤灰砖、矿渣水泥等就是这类环保材料的代表。
它们的性能与传统材料相当,甚至在某些方面更优,同时还降低了生产成本,减少了环境污染。
在可持续发展的大背景下,可再生材料也逐渐成为新型建筑材料的重要组成部分。
竹材、木材等天然可再生材料经过现代加工技术处理后,可以用于建筑结构和装饰。
这些材料不仅具有良好的力学性能,还能够吸收二氧化碳,对环境友好。
此外,一些新型的植物纤维复合材料,如麻纤维增强复合材料,也具有广阔的应用前景。
环保新型材料
环保新型材料是指在生产、使用和废弃后都能够对环境产生较小影响的材料。
这种材料通常具有资源可再生、生产过程低能耗、使用寿命长、废弃后易于回收利用等特点。
在各个领域,环保新型材料都有着广泛的应用前景。
在建筑领域,环保新型材料可以替代传统的水泥、玻璃等材料,减少能源消耗和二氧化碳排放。
例如,利用竹木纤维制成的环保建筑材料,不仅具有较高的强度和耐用性,而且可以有效减少木材的使用量,保护森林资源。
同时,这种材料在生产过程中也不会排放有害气体,符合环保要求。
在包装领域,生物降解材料成为了环保新型材料的热门选择。
与传统的塑料包装不同,生物降解材料可以在自然环境中迅速分解,不会对土壤和水源造成污染。
这种材料的出现,为解决塑料垃圾污染问题提供了新的思路和途径。
在汽车制造领域,轻质环保材料的应用也成为了一种趋势。
铝合金、碳纤维等材料的应用,不仅可以降低汽车的整体重量,提高燃油效率,减少尾气排放,还可以实现材料的回收再利用,减少资源浪费。
总的来说,环保新型材料的出现为各个领域带来了新的发展机遇。
在未来,随着科技的不断进步和环保意识的不断提高,环保新型材料必将得到更广泛的应用和推广,为人类创造一个更加清洁、健康的生活环境。
希望各界能够共同努力,推动环保新型材料的研发和应用,为建设美丽家园贡献自己的一份力量。
新型化工材料新型化工材料指的是使用新的化工技术和材料制备的与传统材料相比具有较高性能和更广泛应用领域的化工材料。
近年来,随着科技的进步和人们对环境友好和可持续发展的要求,新型化工材料的研究和应用越来越受到关注。
下面将介绍几种常见的新型化工材料。
一、纳米材料纳米材料是指材料中的晶粒或化合物的尺寸在1-100纳米之间的材料。
由于其表面积较大、体积与表面的比例较高,纳米材料具有独特的物理和化学性质。
纳米材料可以用于制备高强度的材料、高效的催化剂、高稳定性的电极材料等。
例如,纳米银材料可以用于制备抗菌涂层,纳米二氧化钛材料可以用于制备自洁材料。
二、功能性薄膜材料功能性薄膜材料是一种薄而均匀的材料,在材料表面形成一层具有特殊功能的薄膜。
功能性薄膜材料可以应用于防腐蚀、抗氧化、抗磨损、抗污染等领域。
例如,防腐蚀薄膜可以用于金属表面的保护,使金属不易受到腐蚀;抗氧化薄膜可以用于电子器件的保护,延长器件的使用寿命。
三、高性能聚合物材料高性能聚合物材料是指具有高强度、高韧性、高耐热等性能的聚合物材料。
高性能聚合物材料具有广泛的应用领域,例如航空航天、电子器件、汽车工业等。
这些材料可以提供更好的机械性能和耐高温性能,满足现代工业对材料性能的要求。
四、绿色环保材料绿色环保材料是指在材料的生产、使用和废弃处理过程中对环境和人体健康无害的化工材料。
绿色环保材料的研究和应用是为了减少对环境的污染和资源的浪费。
例如,可降解材料可以替代不可降解材料,减少塑料对环境的污染;水溶性材料可以替代有机溶剂,减少有机溶剂对大气的污染。
总之,新型化工材料的研究和应用对促进工业技术进步、保护环境和提高生产效率有着重要的意义。
随着科技的不断发展和人们对可持续发展的要求的提高,新型化工材料的研究和应用将会得到更多的关注和推广。
第 1 页 1、 新型材料的主要特征 1)获得途径:新型材料获得途径与传统(普通)材料不同,新型材料是过去不曾有、自然界中亦不存在的人造材料。新型材料是人类在研究并掌握了物质结构、变化规律的基础上,根据人类的需要,通过对源子、分子等的选择、组合,并创造必要的环境条件了得到的具有预期性能的物质,所以是人正合成或人工创造的 2)、新型材料的出现是多种学科相互交叉、渗透和互相促进,综合研究和进步的成果;是基础学科(如物理、化学、生物:数学等)与理化专业技术(如微电子、计算机、冶金学等)新成果交织在一起的成果。 3)、新型材料具有高新性能,能满足尖端技术和设备制造的需要新型材料,是高新技术、高新设备得以完成和实现的重要条件和保证。 4).新型材料发展的驱动力由军事需求向经济需求转变 5).新型材料的开发与应用联系更加紧密 6).新型材料应注重与生态环境及资源的协调性 2、材料的成分、结构、与性能之间的关系。 材料科学的重要研究领域是材料的成分、结构、性能与应用之间的关系。 材料的化学成分对其强韧化的影响有直接作用和间接作用,且以间接作用为主。一般而言,材料的组成元素与其含量的改变对材料的强韧化作用是通过材料结构的改变来实现的。所以材料的化学成分或化学组成是其结构的主要决定因素之一。 材料的结构是指材料的组元及其排列和运动方式,它包括形貌、相组第 2 页
成、晶体结构和缺陷等内涵。通常用来表示材料结构的名词有宏观组织、显微组织、晶体结构、原子结构等。原子结构与电子结构是研究材料特性的两个最基本的物质层次。 当材料的化学成分或化学组成一定时,可通过变更不同的加工工艺(如改变热处理工艺,进行冷、热变形加工等)来改变材料的组织结构,从而导致材料在力学性能上有较大的差异。 另一影响材料性能的主要因素是原材料的质量或冶金质量,如钢材在生产过程中要经过冶炼、铸造、轧制(或锻造)等工序,最后成材,由这些工艺过程所控制的质量,一般称冶金质量(它包括疏松、气孑L、偏析、白点、带状组织及非金属夹杂物等)。 3、伴随着高科技的迅速发展,对新型材料提出新的总体要求是: 1.结构与功能相结合:要求材料不仅能作为结构材料使用,而且具有特殊的功能或多种功能,正在开发研制的梯度功能材料和仿生材料即属于此。 2.智能化:要求材料本身具有感知、自我调节和反馈的能力,即具有敏感和驱动的双重功能。 3.减少污染:为了人类的健康和生存,要求材料的制作和废弃过程中对环境产生的污染尽可能少。今后在开发、发展和应用那些具有良好性能和功能的材料的同时,又要能与环境相协调,也就是说,在研究材料时必须要有环境保护意识。 4.可再生性:可再生性是指一方面可保护和充分利用自然资源,另一方面又不为地球积存太多的废物,而且能再次利用。如正在研制开发中的自降解塑料,这种材料一方面可减少白色污染,还可再生利用,与环境保护第 3 页
有一定关系。 5.节省能源,制造材料时耗能尽可能少,同时又可利用新开发的能源。 6.长寿命,要求材料能长期保持其基本特性,稳定可靠,制造的设备和元器件能少维修或不维修。 4、纳米材料的制备方法: 1)、物理制备方法 早期的物理制备方法是将较粗的物质粉碎,如低温粉碎法、超声波粉碎法、冲击波粉碎法、蒸气快速冷却法、蒸气快速油面法、分子束外延法等等 。近年来发展了一些新的物理方法 ,如旋转涂层法将聚苯乙烯微球涂敷到基片上 ,由于转速不同 ,可以得到不同的空隙度 。然后用物理气相沉积法在其表面上沉积一层银膜 ,经过热处理 ,即可得到银纳米颗粒的阵列 2)化学制备方法,包括固相法、气相法和液相法。 固相法包括固相物质热分解法和物理粉碎法 。固相物质热分解法是利用金属化合物的热分解来制备超微粒 ,但其粉末易固结 ,还需再次粉碎 ,成本较高 。物理粉碎是通过机械粉碎、电火花爆炸等法制得纳米粒子 气相法在纳米微粒制造技术中占有重要地位 ,利用此法可以制造出纯度高、颗粒分布性好、粒径分布窄而细的纳米超微粒 。尤其是通过控制气氛 ,可制备出液相法难以制备的金属碳化物、硼化物等非氧化物的纳米超微粒,主要包括:真空蒸发—冷凝法、高频感应加热法、 高压气体雾化法,此外 ,还有溅射法、气体还原法、化学气相沉淀法和粒子气相沉淀法 。 第 4 页
液相法主要包括:沉淀法 该法包括直接沉淀法、均匀沉淀法和共沉淀法 。 溶胶—凝胶法[5~7] 溶胶—凝胶法可制备传统制备方法不能制得的产物 ,尤其对制备非晶态材料显得尤为重要,溶胶—凝胶法包括金属醇盐和非醇盐两种方法。 水解反应法[8] 依据水热反应的类型不同,可分为水热氧化、还原、合成、分解和结晶等几种。其原理是在水热条件下加速粒子反应和促进水解反应。 胶体化学法[9] 采用粒子交换法、化学絮凝法、胶溶法制得透明性金属氧化物的水凝胶,以阴粒子表面活性剂 [如DBS]进行憎水处理,然后用有机溶剂冲洗制得有机胶体,经脱水和减压蒸馏,在低于表面活性剂的热分解温度的条件下,制得无定性球状纳米材料。 溶液蒸发和热分解法 该法包括喷雾干燥、燃烧等方法,它用于盐溶液快速蒸发、升华、冷凝和脱水过程,避免了分凝作用,能制得均匀盐类粉末。若将一定配比的金属盐溶液用粒子喷雾器在干燥室内与不同浓度的气流接触,快速蒸发分解该盐溶液,即可得到纳米微粒 3)物理化学法:热等离子体法、激光加热蒸气法、电解法、辐射合成法 5、材料的亚稳态及亚稳态常见的类型。 亚稳态:体系高于平衡态时自由能的状态的一种非平衡 非平衡的亚稳态大致有以下几种类型: (1)细晶组织 当组织细小时,界面增多,自由能升高,故为亚稳状态。 (2)高密度晶体缺陷的存在 晶体缺陷使原子偏离平衡位置,晶体结构排列的规则性下降,故体系自由能增高。 第 5 页
(3)形成过饱和固溶体 即溶质原子在固溶体中的浓度超过平衡浓度,甚至在平衡状态是互不溶解的组元发生了相互溶解 。 (4)发生非平衡转变,生成具有与原先不同结构的亚稳新相 例如钢及合金中的马氏体、贝氏体,以及合金中的准晶态相 (5)由晶态转变为非晶态,由结构有序变为结构无序,自由能增高 。 6、生物材料的性能要求: (1)生物相容性,生物相容性主要包括血液相容性、组织相容性。材料在人体内要求无不良反应,不引起凝血、溶血现象,活体组织不发生炎症、排拒、致癌等。 (2)力学性能,材料要有合适的强度、硬度、韧性、塑性等力学性能以满足耐磨、耐压、抗冲击、抗疲劳、弯曲等医用要求。 (3)耐生物老化性能,材料在活体内要有较好的化学稳定性,能够长期使用,即在发挥其医疗功能的同时要耐生物腐蚀、耐生物老化。 (4)成形加工性能,容易成形和加工,价格适中。 7、新型材料的基本发展趋势: 1.继续重视高性能的新型金属结构材料 ; 2.结构材料的复合化、功能化; 3.低维材料正扩大应用; 4.非晶材料日益受到重视; 5.功能材料迅速发展——多功能集成化、智能化、材料和器件一体化 目前新型多相复合材料的研究开发热点有以下几个方面。(1)纤维(或晶须)增强或补强复合材料。(2)第二相颗粒弥散强化复合材料。’(3)无机和有第 6 页
机功能复合材料。(4)梯度功能复合材料。,‘(5)纳米复合材料等。 8、塑性差及改善方法: 超细晶/纳米晶材料的强度和硬度很高,但塑性差。1.塑性较差是由于变形态组织在拉伸变形时不能形成足够数量的位错或动态回复抵消已形成的位错,引起加工硬化效应减弱,导致屈服后快速缩颈失稳。2.是纳米晶体材料中存在各类缺陷、微观应力及界面状态等。 用适当工艺制改善措施:材料组织呈双峰晶粒尺度分布(即在纳米晶粒基体中分布一定体积分数的微米尺度晶粒),大晶粒可发生塑性变形以增殖位错及提供加工硬化效应和变形材料组织存在弥散分布的第二相微粒,第二相微粒阻碍动态回复发生并增强位错积聚能力(即增强加工硬化速率)。 金属材料的主要强韧化途径: 1.细化晶粒;2.调整化学成分,降低杂质。提高钢的纯净度;3.控制轧制与控制冷却;4.马氏体强韧化;5.下贝氏体强韧化;6.相变诱发塑性 新型材料的分类 1、 按材料使用性能或用途的侧重点不同分类 可把材料分为结构材料和功能材料两大类 2、在工程上,或从成分、特性的角度分类可将材料划分为金属材料、元机非金属材料(包括陶瓷、半导体等)、聚合物材料以及复合材料4大类。每种材料各具不同的结构特性和功能特性。国外也有把固体材料分成金属材料、无机非金属材料、聚合物材料、复合材料和半导体材料5类。 (3)按材料应用对象的不同进行分类可将材料分为结构材料、电子材料、航天航空材料、汽车材料、核材料、建筑材料、包装材料、能源材料、生第 7 页
物医学材料、信息材料等。 (4)按材料的某种特殊用途(功能)分类可将材料分为超导材料、贮氢材料、形状记忆材料、信息材料、非晶态材料、磁性材料、生物医学材料、机敏材料、智能材料等。 (5)按材料的结晶状态进行分类可将材料分为单晶材料、多晶材料、非晶材料、准晶材料以及液晶材料等。 (6)按材料的物理性能分类可将材料分为高强度材料、高温材料、超硬材料、导电材料、绝缘材料等。 (7)按材料发生的物理效应分类可将材料分为压电材料、热电材料、铁电材料、光电材料、激光材料、磁光材料、声光材·6· 料等。 (8)从化学的角度进行分类可将材料分为无机材料与有机材料。 (9)传统材料及新型材料则是另外一种对材料的分类方法 超细晶与霍尔佩奇的关系: 霍尔—佩奇(Hall-Petch)公式指出了多晶体材料的强度与其晶粒尺寸之间的关系,晶粒越细小则强度越高。但通常的材料制备方法至多只能获得细小到微米级的晶粒,霍尔—佩奇公式的验证也只是到此范围。纳米晶金属间化合物的硬度测试值表明,随着晶粒的减小,在初始阶段(类似于纯金属盼情况)发生硬化,进一步减小晶粒,硬化的斜率减缓或者发生软化。由硬化转变为软化的行为是相当复杂的,但这些现象与样品的制备方法无关。材料的热处理和晶粒尺寸的变化可能导致微观结构和成份的变化,如晶界、致密性、相变、应力等,都可能影响晶粒尺寸与硬度的关系。