1 绪论

聚酯纤维（涤纶）：弹性好、强度高、吸 水性差。做纺织材料、电绝缘材料、渔网、绳 索、轮胎帘子线、降落伞、宇航服等。也可做 成薄膜，制作电影胶片、录音录像带、磁卡等。 聚丙烯腈纤维（腈纶）：质轻、弹性好， 人称“人造羊毛”。可与羊毛、棉等混纺，制 作毛线、毛织物、棉织物、人造毛皮、地毯、 窗帘等。
聚乙烯醇纤维（维纶）：吸湿性优良， 有“合成棉花“之称。 合成材料可与棉花混 纺，做维棉混纺织物，做滤布、帆布、传送 带等 聚氯乙烯纤维（氯纶）：难燃、耐酸、 碱，吸湿性差。可编织窗纱、筛网、网袋与 绳子，制毛线、毛毯、棉絮、滤布等。 聚丙烯纤维（丙纶）：耐麻磨、强度高， 耐酸碱，耐老化性能差。制作地毯、编织袋、 绳索、滤布、包装材料等。
军事方面， 在航空航天器蒙皮中植入能探测激光、核辐射 等多种传感器的智能蒙皮，可用于对敌方威胁进行 监视和预警。美国正在为未来的弹道导弹监视和预 警卫星研究在复合材料蒙皮中植入核爆光纤传感器、 X射线光纤探测器等多种智能蒙皮。这种智能蒙皮将 安装在天基防御系统平台表面，对敌方威胁进行实 时监视和预警，提高武器平台抵御破坏的能力。 智能材料还能降低军用系统噪声。美国军方发 明出一种可涂在潜艇上的智能材料，它可使潜艇噪 声降低60分贝，并使潜艇探测目标的时间缩短100倍。
第二代：烧炼材料。 烧炼材料是烧结材料和冶炼材料的总称。 烧结是把粉状物料转变为致密体的传统工艺过程。 用天然的矿土烧制的砖瓦、陶瓷、玻璃和水泥，属 于烧结材料。 冶炼是用焙烧、熔炼、电解以及使用化学试剂等方 法，把矿石中的金属提取出来的一种提炼技术； 使用该技术，可以减少金属中所含的杂质或增加金 属中某种成分，把矿石炼成所需要的金属。
1947年，美国化学家(杰勒留和孔宁)合 成了聚苯乙烯。 上世纪50年代，德国化学家齐格勒和意 大利化学家纳塔发明了新的催化剂，把塑料 制造业推向高峰。 全世界年产量已超过6000万吨，等于木 材和水泥的总产量。
第四代：可设计材料
根据实际需要，用新的物理、化学方法， 设计得到的特殊性能的材料。 随着高新技术的发展，对材料提出了更高 的要求，单一性能的材料不能满足需要。人们 开始设计材料，一些复合材料就属于这一类。 复合材料：为了满足对材料性能的综合要求， 用两种或两种以上材料进行有效复合，得到的 复合型材料。
是指金属元素或以金属元素为主构成 金属材料： 的具有金属特性的材料的统称。包括 纯金属、合金、金属材料金属间化合 物和特种金属材料等。 （注：金属氧 化物（如氧化铝）不属于金属材料） 非金属材料： 通常指以无机物为主体的玻璃、 陶瓷、石墨、岩石以及以有机 物为主体的木材、塑料、橡胶 等一类材料。由晶体或非晶体 所组成。无金属光泽。是热和 电的不良导体(碳除外)。
1.2 材料的分类
结构材料
金属材料 非金属材料 合成材料
材料 功能材料
复合材料
结构材料(structural material)是以力学性能 为基础，以制造受力构件所用材料。 功能材料（functional material ）是指那些 具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、 力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、 化学、生物学效应，能完成功能相互转化， 主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用 于各类高科技领域的高新技术材料。
热固性树脂
合成塑料
热塑性塑料 涤纶：聚对苯二甲酸乙二酯
合成纤维 合成材料
锦纶：聚酰胺（尼龙66） 腈纶：聚丙烯腈维纶 Nhomakorabea聚乙烯醇
丁苯橡胶：丁二烯－苯乙烯
顺丁橡胶：聚顺丁二烯
合成橡胶
异戊橡胶：聚异戊二烯
乙丙橡胶：乙烯－丙烯
热塑性塑料：聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯， 聚氯乙烯等 热固性树脂：醇酸树脂，氨基树脂，酚醛树 脂，环氧树脂，不饱和聚酯，聚氨酯。
智能材料使传统意义下的功能材料和结 构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能 化、功能多样化。 科学家预言，智能材料的研制和大规模 应用将导致材料科学发展的重大革命。 一般说来，智能材料有七大功能，即传 感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、 响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适 应能力。 智能材料将支撑未来高技术的发展。
先进复合材料：具有比强度大和比模量高 的结构复合材料。
第五代为智能材料 智能材料（Intelligent material），是一种 能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可 执行的新型功能材料。又可以称为敏感材料。 智能材料是继天然材料、合成高分子材料、 人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术 新材料发展的重要方向之一。
在医疗方面，智能材料和结构可用来制造无需 马达控制并有触觉响应的假肢。这些假肢可模仿人 体肌肉的平滑运动，利用其可控的形状回复作用力， 灵巧地抓起易碎物体，如盛满水的纸杯等。 药物自动投放系统也是智能材料一显身手的领 地。日本推出了一种能根据血液中的葡萄糖浓度而 扩张和收缩的聚合物。葡萄糖浓度低时，聚合物条 带会缩成小球，葡萄糖浓度高时，小球会伸展成带。 借助于这一特性，这种聚合物可制成人造胰细胞。 将用这种聚合物包封的胰岛素小球，注入糖尿病患 者的血液中，小球就可以模拟胰细胞工作。血液中 的血糖浓度高时，小球释放出胰岛素，血糖浓度低 时，胰岛素被密封。这样，病人血糖浓度就会始终 保持在正常的水平上。
从各种天然的矿石中提炼出的铜、铁等金属，属于 冶炼材料。
人类在材料发展史上的第一次重大突破是 学会了把粘土从粉末烧成固体，制成容器。
人们对土壤可塑性有了感性认识，对火的 使用和控制的积累了丰富经验，开始用粘土制 作简单的原始陶器。
人类在化学上的第一个发现就是火。
火大概发现于公元前50万年。
第三代：合成材料。 合成材料：采用化学方法，人工合成出来的与 天然材料具有类似性能的有机高分子材料。
高分子材料设计
第一章 绪 论


1.1材料的发展过程
1.2 材料的分类 1.3 材料科学和材料化学 1.4 材料的性能 1.5高分子科学的历史、现状
1.1材料的发展过程

材料： 人类能用来制造物品、器件、构件、机 器或其他产品的那些物质。材料是人类赖以 生存和发展的物质基础。 20世纪70年代，人们把信息、材料和能 源誉为当代文明的三大支柱。 80年代，以高技术群为代表的新技术革 命，又把新材料、信息技术和生物技术并列 为新技术革命的重要标志。
在飞机制造方面，科学家正在研制具有如下功 能的智能材料：当飞机在飞行中遇到涡流或猛烈的 逆风时，机翼中的智能材料能迅速变形，并带动机 翼改变形状，从而消除涡流或逆风的影响，使飞机 仍能平稳地飞行。 可进行损伤评估和寿命预测的飞机自诊断监测 系统。该系统可自行判断突然的结构损伤和累积损 伤，根据飞行经历和损伤数据预计飞机结构的寿命， 从而在保证安全的情况下，大大减少停飞检修次数 和常规维护费用，使商业飞机能获得可观的经济效 益。此外，还有人设想用智能材料制成涂料，涂在 机身和机翼上，当机身或机翼内出现应力时，涂料 会改变颜色，以此警告。
天然材料具有以下特征: (1)具有强烈的个性（例如：木头与石头不同）; (2)材料的性能、纯度的偏差大; (3)地域性强,表现在不同地区出产的材料，性能偏 差较大,或者产地仅仅局限在少数地区; (4)材料的形状、性能不一,有形状与数量的限制; (5)一般不适宜作为单一品种大批量产品的材料使 用,而多用于手工工艺产品的制造。
从古至今，按材料的发展水平来归纳，大致 可分为五代： 第一代：天然材料（相对于人工合成材料） 指自然界原来就有，未经加工或基本不 加工就可直接使用的材料。 产自天然，未经人手深度加工的材料。 在原始社会，由于生产技术水平很低， 人类所使用的材料只能是自然界的动物、植 物和矿物。
天然材料可分为三大类: (1)天然的金属材料（几乎只有自然金）; (2)天然的有机材料, 来自植物界的有木材、竹材、草等， 来自动物界的材料皮革、毛皮、兽角、兽骨 等。这些都是人类乐于使用并有很高使用价 值的一类; (3)天然的无机材料，有大理石、花岗岩、粘 土等。
在合成纤维中,绦纶、锦纶、腈纶、丙纶、 维纶和氯纶被称为“六大纶”。 “六大纶”都具有强度高、弹性好、耐 磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩 水等优点，而且每一种还具有各自独特的性 能。它们除了供人类穿着外，在生产和国防 上也有很多用途。例如，锦纶可制衣料织品、 降落伞绳、轮胎帘子线、缆绳和渔网等。 聚酰胺纤维（锦纶）：强度与耐磨性能 好。制作针织品、混纺织物、工业用布、轮 胎帘子线、渔网、缆绳。
在建筑方面，科学家正集中力量研制使桥梁、高 大的建筑设施以及地下管道等能自诊其“健康”状况， 并能自行“医治疾病”的材料。 英国科学家已开发出了两种“自愈合”纤维。这 两种纤维能分别感知混凝土中的裂纹和钢筋的腐蚀， 并能自动粘合混凝土的裂纹或阻止钢筋的腐蚀。粘合 裂纹的纤维是用玻璃丝和聚丙烯制成的多孔状中空纤 维，将其掺入混凝土中后，在混凝土过度挠曲时，它 会被撕裂，从而释放出一些化学物质，来充填和粘合 混凝土中的裂缝。 防腐蚀纤维则被包在钢筋周围。当钢筋周围的酸 度达到一定值时，纤维的涂层就会溶解，从纤维中释 放出能阻止混凝土中的钢筋被腐蚀的物质。
复合材料(Composite materials)，是由两种或两 种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法， 在宏观上组成具有新性能的材料。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。 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
复合材料的发展经历了古代---近代---先进 复合材料的过程，对人类社会生活和科技进步 起着重要的作用。 自古以来，人类不仅会使用天然的复合材 料（如木材、竹材等），而且还会用简单的方 法制备复合材料，在脆弱的材料中掺和少量纤 维状的添加剂以提高其强度和韧性。
经历了几千年的发展，复合材料由古代复 合材料发展到近代复合材料，主要包括：软质 复合材料（各种纤维增强的橡胶）和硬质复合 材料（纤维增强的树脂，如玻璃钢）。 60年代以来，由于航空、航天工业的迅速 发展，需要高强度、高模量、耐高温和低密度 的复合材料，于是，产生了先进复合材料。