2.4材料的发展
科学浙教九年级上2.4材料的发展课件(精)
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纳米陶瓷
记忆合金、铝合金、金属玻璃
新型高分子材料
超导材料
导电塑料做成的塑料电池 人工器官、可降解材料、 高吸水性高分子
高级复合材料
4
5
纳米材料
纳米材料是指由粒径在1－100纳米 之间的粒子组成的材料。将宏观物体 细分成纳米粒子后，它将显著的不同
1nm = 10-9m
6
材料制造与环境保护
探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜
第四节 材料的发展
材料的发展历程：
石器 陶器 青铜器 钢铁的使用
新型材料的使用
合成材料的使用
2
新材料：
指新出现或正在发展中的、具有 优异特性和功能并能满足技术进步 所需的材料
3
新材料：
光电子信息材料
树脂基复合材料 金属基复合材料 先进复合材料 陶瓷基复合材料 碳纤维复合材料
超级陶瓷材料
新型金属材料
Cu
CuSO4
7
方案一： Cu＋2H2SO4（浓）＝CuSO4＋SO2↑＋2H2O
方案二：
2Cu＋O2＝2CuO CuO＋ H2SO4＝ CuSO4＋H2O
方案三：
Cu＋2AgNO3＝2Ag＋Cu（NO3）2
Cu（NO3）2＋2NaOH＝Cu（OH）2↓＋2NaNO3 Cu（OH）2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O
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考虑因素：
原料的利用率、产生的污染、 制备成本等方面
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Cu
H2SO4
CuSO4
利用率低、会产生污染
CuSO4
Cuቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
O2
CuO
H2SO4
可以利用
H2SO4 CuSO4
2.4新材料及其应用
执笔人：王廷运组长审核：王廷运领导签字：邢凤宵时间：2013-9-11 学生姓名：班级：组别2.4新材料及其应用一．学习目标基本目标：了解纳米材料、“绿色能源”和记忆合金等新材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用。
中层目标：了解其他新材料的有关应用。
发展目标：培养收集整理信息的能力。
重难点：学习纳米材料、“绿色能源”和记忆合金等新材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用。
预习案1.什么叫纳米材料？有哪些具体应用？2. “绿色”能源的突出特点是什么？3.记忆合金独特的物理特性是什么？我的困惑:请将预习过程中的困难写下来？探究案学习任务一：播放录像，让学生观看一新材料的应用。
了解一些新材料在现代科技、工农业、生产和日常生活中的应用。
讨论交流：你了解到哪些新材料的应用，谈谈新材料为人类带来的便利。
归纳总结：新材料广泛应用和未来发展前景。
学习任务二：自学教材，了解纳米材料、“绿色能源”和记忆合金的应用。
回答下列问题：1、纳米是什么物理量的单位？1m=______ nm2、什么叫纳米材料？3、举例说明纳米材料有哪些应用？4、“绿色能源”有什么突出特点？以电源为例，已经得到广泛应用的电池有哪些？5、记忆合金的主要成分是什么？6、记忆合金有什么独特的物理特性？针对训练：我们学习了新材料及其作用，除了纳米材料、“绿色”能源、记忆合金外，写出你还知道的一种新材料的名称总结：谈谈本节课你的收获和你的困惑？训练案1、“纳米”是______的单位，将某些物质的尺度加工到______ nm,他们的_____与较大尺度时相比，发生了异常的变化，这就称为纳米材料。
2、记忆合金的主要成分是_____它独有的物理特性是：当温度达到某一数值时，材料内部的______会发生变化，从而导致_____的变化。
3、下列电池对环境不会造成污染的是（）A、干电池B、铅蓄电池C、锂粒子电池D、硅光电池4、关于“绿色”能源和记忆合金中，理解正确的是（）A、所谓“绿色”能源是指颜色是绿色的能源，如包装纸是绿色的锂电池等。
材料的发展
材料的发展材料的发展可以追溯到人类开始使用工具的时代。
最初，人们使用的材料主要是天然材料，如石头、木头和兽皮等。
这些材料虽然具有一定的强度和耐久性，但是在面对一些特殊需求时往往无法满足。
随着科技的进步和工业革命的到来，人们开始研究和开发新的材料。
第一个重要的材料发展是发现金属。
在青铜时代，人们学会了冶炼铜和锡，制造铜器和青铜器。
这些金属具有更高的强度和可塑性，大大拓展了人类的生产力。
随后，人们掌握了铁的冶炼技术。
铁具有更高的强度和耐磨性，被广泛用于武器和工具制造。
工业革命时期，随着钢铁产业的崛起，人们学会了生产高强度的钢材，进一步推动了现代工业的发展。
20世纪以后，新的材料开始崭露头角。
塑料的发明和广泛应用，使得人们能够大量生产轻便、廉价的制品。
纤维材料的研究使得纺织业有了巨大的突破，高强度纤维如碳纤维和玻璃纤维被广泛应用于航空航天和体育器材等领域。
近年来，一些具有新性能的材料开始受到关注。
例如，陶瓷材料具有很高的硬度和耐磨性，被广泛应用于刀具和陶瓷瓷器等领域。
聚合物复合材料具有轻质、高强度和耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、汽车和建筑等领域。
纳米材料则具有尺寸效应和量子效应等特殊性质，被用于制备超强材料、高能电池等领域。
材料的发展离不开科学技术的推动。
材料科学的发展使得人们能够更深入地研究材料的结构与性能的关系，为新材料的设计和制备提供了基础。
同时，材料测试技术的进步也为材料的质量控制和性能评估提供了可靠的手段。
材料的发展对人类社会产生了巨大的影响。
高强度材料的应用使得建筑更加安全可靠，交通工具更加节省能源，电子产品更加轻薄便携。
新材料的应用还为环境保护提供了新的途径，如太阳能电池板和储能材料等。
然而，在材料的发展中也存在一些问题。
一方面，一些新材料具有较高的能耗和污染排放，对环境造成负面影响。
另一方面，一些材料还存在着难以回收和再利用的问题，导致资源浪费。
因此，在材料的发展中，我们需要平衡其性能和环境影响，推动可持续发展的材料创新。
国内外钛合金研究的发展现状及趋势
国内外钛合金研究的发展现状及趋势钛合金作为一种重要的结构材料，具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性和优异的高温性能等特点，因此在航空航天、汽车制造、医疗器械和能源领域等众多领域有着广泛的应用。
随着技术的进步和需求的增加，钛合金研究正不断取得新的突破，呈现出以下发展现状和趋势。
一、国内外钛合金研究的发展现状1.1 国内发展现状我国钛合金研究始于20世纪50年代末，经过几十年的发展，已经取得了显著成果。
目前，我国已经建立了一批具有国际领先水平的钛合金研发和生产基地，如中国航空工业集团公司、中国船舶重工集团公司等。
同时，我国还建立了完善的钛合金材料标准体系和质量监测体系，提高了钛合金材料的质量和可靠性。
1.2 国外发展现状国外钛合金研究起步较早，已经形成了较为完善的产业体系。
美国、俄罗斯、日本和欧洲等国家和地区在钛合金研究和应用方面具有很强的实力。
这些国家和地区在钛合金材料制备、加工和应用等方面积累了丰富的经验，并取得了一系列重要的科研成果。
二、国内外钛合金研究的发展趋势2.1 新材料的研发随着科技的进步，越来越多的新材料被应用于钛合金领域。
例如，纳米材料、复合材料和多功能材料等，这些材料具有更好的性能和更广泛的应用前景。
因此，未来的钛合金研究将更加注重新材料的研发，以提高钛合金的性能和应用范围。
2.2 制备技术的创新钛合金的制备技术是钛合金研究的重要方向之一。
当前，粉末冶金、熔体冶金和快速凝固等制备技术已经取得了一定的成果。
未来，钛合金研究将更加注重制备技术的创新，以提高钛合金的制备效率和质量。
2.3 加工技术的改进钛合金的加工技术对于提高钛合金的应用性能至关重要。
目前，锻造、轧制、拉伸和挤压等加工技术已经得到广泛应用。
未来，钛合金研究将更加注重加工技术的改进，以提高钛合金的加工性能和产品质量。
2.4 应用领域的拓展随着技术的发展和需求的增加，钛合金在航空航天、汽车制造和医疗器械等领域的应用将越来越广泛。
新型材料的崛起2024年材料科学发展趋势
新型材料的出现往往能够带来 新的技术突破和创新，推动相
关领域的快速发展。
促进产业升级
新型材料的应用能够提升传统 产业的竞争力，促进产业结构 调整和升级。
提高生活质量
新型材料在医疗、环保等领域 的应用能够提高人们的生活质 量和健康水平。
推动可持续发展
新型材料的开发和应用有助于 实现资源的有效利用和环境的 保护，推动社会的可持续发展
储能材料
用于储存和释放能量，如锂离子电池材料、超级电容器材料等。
节能材料
具有优异的保温、隔热、节能等性能，可用于建筑节能、交通工具 节能等领域。
新型材料在各领域
04
的应用前景
航空航天领域
轻量化材料
新型轻量化材料如碳纤维复合材料、金属基复合材料等，具有高强度、低密度 等特性，可减轻航空航天器的结构重量，提高燃油经济性和飞行性能。
发展趋势的预测
随着科技的不断进步，新型材料 的研究和应用呈现出加速发展的 趋势，未来几年将有更多的创新 成果涌现。
报告范围
01
新型材料的种类
报告将涵盖金属、非金属、高分 子、复合材料等多种类型的新型 材料。
应用领域
02
03
发展现状与趋势
报告将重点关注新型材料在能源 、环保、医疗、信息科技等领域 的应用。
加快成果转化
完善科技成果转化机制，加强科技成果的评估、 筛选和推介，推动优秀科技成果向实际应用和产 业化转化。
培育创新型企业
鼓励企业加大研发投入，支持创新型企业的培育 和发展，打造具有国际竞争力的材料科学企业集 群。
完善法规政策和标准规范体系
制定和完善法规政策
建立健全材料科学领域的法规政策体系，加强对新材料研发、生产 、应用等环节的监管和指导。
2024年的新材料
02
先进高分子材料
高性能塑料
01
02
03
工程塑料
具有优异的力学性能、耐 热性、耐腐蚀性等特点， 广泛应用于汽车、电子、 航空航天等领域。
高分子复合材料
由高性能塑料与纤维、颗 粒等增强材料复合而成， 具有更高的强度、刚度和 耐磨性。
液晶高分子材料
具有液晶性质的高分子材 料，可用于制造高性能的 光学器件和显示器件。
2024年新材料发展趋势
复合化
通过微观复合发挥出综合效能，根据各种材料在性能上互相取长补短，产生协 同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
智能化
指材料本身具有自我诊断和修复的能力，根据内部或外部的作用，能够对自身 的结构和功能进行调控，如自修复混凝土、智能高分子材料等。
市场需求与产业前景
用于制造耐腐蚀的化工 设备、管道等，可承受 各种腐蚀性介质的侵蚀 。
如汽车、体育器材等， 利用钛合金的轻质高强 特性，提高产品性能。
05
生物医用新材料
生物相容性高分子材料
聚合物基生物材料
01
具有优异的生物相容性和生物活性，可用于制造医疗器械、人
工器官等。
Байду номын сангаас水凝胶
02
一种三维网络结构的高分子材料，具有高吸水性和生物相容性
铝合金
以铝为基体，通过添加合金元素（如铜、锌、镁等）制备的合金。具有密度小、强度高、 耐腐蚀等特性，广泛应用于航空航天、汽车等领域。
镁合金
以镁为基体，添加合金元素（如铝、锌、稀土等）制备的合金。具有密度小、比强度高、 减震性好等特点，在3C产品、医疗器械等领域有广泛应用。
轻合金的优势
降低产品重量，提高产品性能，实现节能减排。
材料的发展趋势
材料的发展趋势材料的发展趋势指的是未来材料科学领域在技术、功能和性能上的发展方向。
近年来，随着科技的不断进步，材料领域也迎来了许多创新和突破。
以下是材料发展趋势的一些主要方向：1. 可持续材料：由于环境污染和资源短缺等问题日益加剧，可持续材料成为材料领域的热点。
可持续材料指的是资源利用高效、循环利用率高、对环境和人体安全的影响较小的材料。
例如，生物可降解材料、可再生能源材料等都具有较高的发展潜力。
2. 纳米材料：纳米材料是指具有一个或几个尺寸小于100纳米的材料。
由于其具有特殊的物理、化学和力学性质，纳米材料已经在许多领域得到广泛应用，如电子、医学、环境等。
未来，纳米材料的发展方向主要集中在提高制备技术的可控性、改善材料性能的一致性以及开发全新的纳米材料。
3. 智能材料：智能材料是指具有感知、响应和控制功能的材料。
随着人工智能和物联网技术的快速发展，智能材料将扮演重要的角色。
未来智能材料的发展方向包括提高材料的响应速度和灵敏度、实现多功能性和高温耐久性等。
4. 超材料：超材料是指通过结构的设计和组合来获得材料的优异性能。
超材料可以在某些特定频率、波长或温度范围内表现出特殊的光学、声学和热学性质。
未来超材料的发展方向主要包括设计和制备更复杂的结构和功能、探究新的超材料性质以及实现可控性和可调性。
5. 生物材料：生物材料是指用于生物医学应用的材料，包括医用材料和组织工程材料等。
随着人口老龄化和医疗技术的进步，生物材料在医学领域的应用前景巨大。
未来，生物材料的发展方向主要包括提高材料的生物相容性、增强材料的机械性能，以及实现个性化和定制化。
总之，材料的发展趋势是多样化和多方向的。
可持续材料、纳米材料、智能材料、超材料和生物材料等都是未来材料科学领域值得关注的重要方向，这些趋势将对科技进步和社会发展产生积极的影响。
2.4材料的发展
8、材料的制造： 探究：怎样以Cu为原料制备CuSO4? 方案1： Cu+H 制造材料时，经常考虑利用率、 2SO4（浓）=CuSO4+SO2↑+2H2O 方案 2： △ 是否环保、操作是否简单（可操 2Cu+O 2===2CuO 作性、安全）、制备成本等 CuO+H2SO4===CuSO4 + H2O 方案3： Cu+AgNO3===2Ag + Cu(NO3)2 Cu(NO3)2+2NaOH==Cu(OH)2↓+2NaNO3 Cu(OH)2+H2SO4==CuSO4+2H2O
7、新型材料
包括：光电信息材料、先进复合材料、
超级陶瓷材料、新型金属材料、 新型高分子材料、超导材料、纳米材料
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳 米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超 微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子， 是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，当 人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后， 它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热 学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和 大块固体时相比将会有显著的不同。
其中能够扔进绿色垃圾箱的是： _____________________________
①③⑤⑥⑧
3、下列物质中,属于有机化合物的是(
A、金刚石 B、水
)
C、碳酸钙
D、维生素B2
4、三聚氰铵，因其含N量较高，故被一些 造假者用于制造“假蛋白”，其化学式为 C3H6N3，则三聚氰铵属于（ ）
A、酸 B、碱
Cu（NO3）2＋2NaOH＝Cu（OH）2↓＋2NaNO3
Cu
H2SO4
CuSO4
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兰溪市聚仁学校集体备课教案书写纸
执笔人：吴向明
课题 2.4材料的发展课型新课课时第1课时
教学目标1、认知领域：了解新型材料的性能和使用。
2、技能领域：通过学习，认识材料的发展与人类文明的关系。
3、情感领域：学习在制造材料过程中产生的污染以及如何防治，培养学生环境保护意识。
重点材料的发展和利用对人类文明的促进作用难点材料的发展和利用对人类文明的促进作用
教学
方法
讲述法，讨论法
教学
准备
幻灯
板书设计
第4节材料的发展
一、新型材料
光电子信息材料、先进复合材料、超级陶瓷材料、新型金属材料、新型高分子材料、超导材料。
二、材料制造与环境保护
降低生产对环境造成的污
教学反思
教学过程
（一）引入新课
常见的材料有哪几类？请各举出几种。
讲述材料的发展历程：石器→陶器→青铜器→钢铁的使用→合成材料的使用→新型材料的使用
（二）新课教学
1、新型材料
指新出现或正在发展中的、具有优异特性和功能并能满足技术进步所需的材料。
包括：光电子信息材料、先进复合材料、超级陶瓷材料、新型金属材料、新型高分子材料、超导材料。
光电子材料：实现光子变电子、电子变光子、一种频率的光子变为另一种频率的光子，或自发辐射变为受激辐射的技术，称为光电子技术。
先进复合材料：树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳纤维复合材料超级陶瓷材料：纳米陶瓷等
新型金属材料：记忆合金、铝合金、金属玻璃等
新型高分子材料：导电塑料做成的塑料电池、人工器官、可降解材料、高吸水性高分子纳米材料：纳米材料是指由粒径在1－100纳米之间的粒子组成的材料。
将宏观物体细分成纳米粒子后，它将显著的不同。
2、材料制造与环境保护
＊探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜
（1）设计实验方案：课本介绍了一种方案，其它方案由学生讨论拟定。
（2）讨论时说出实验的原理：
方案一：Cu＋2H2SO4（浓）= CuSO4＋SO2↑＋2H2O
方案二：2Cu＋O2= 2CuO
CuO＋H2SO4= CuSO4＋H2O
方案三：Cu＋2AgNO3=2Ag＋Cu（NO3）2
Cu（NO3）2＋2NaOH=Cu（OH）2↓＋2NaNO3
Cu（OH）2＋H2SO4=CuSO4＋2H2O
（3）针对原料的利用率、产生的污染、制备成本等方面进行讨论
方案一：利用率低、会产生污染
方案二：可以利用
方案三：成本高、步骤繁锁。
化工生产原则：除了处理“三废”，不要努力提高原料的利用率，增加产品的产量，从根本上降低生产对环境造成的污染。
（三）布置作业
1、预习下一课时。
2、作业本上相关作业。