新材料与纳米技术

明 导纤维、碳纤维、硼纤维等硅酸盐和无机功能新材料，
记忆合金、非晶态金属、晶须、超导材料、超塑性金属、
超弹性合金等型金属材料，以及纤维增强、弥散粒子、
叠层复合等新型复合材料。
4) 第四代、第五代材料----超微粒子、超晶格膜、超纯
材料等“极限材料”和“分子设计”材料等。
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二、新材料技术
1. 金属材料 优点: 高纫性，延展性好，强度高，导电性好。 发展及分类: 初期：铁和钢(铁的合金) 20世纪初：以硬铝为首的铝合金 20世纪50年代：起又出现只有钢一半重、耐热性比 钢好而强度不低于钢的钛合金。 现在：主要仍是钢、铝合金、钛合金，性能提高 发展：超高纯度铁、超高强度钢、超高速钢(用作刀 具)、超硬合金、超塑性合金、超耐热合金、超低温 材料等等。
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新 2) 玻璃
材 料 技
钢化玻璃(安全玻璃)
强度是平板玻璃的3～5倍，耐急冷急热性较好, 而且破碎后呈 小粒状。常用于汽车、火车等交通工具的风挡玻璃、窗玻璃，
术 高级宾馆的玻璃大门及隔断，玻璃桌面及许多玻璃幕墙。
夹层玻璃(另一种安全玻璃)
具有良好的隔音效果，有效地降低噪声(一般可降低噪声35～
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新 材
卫星“避火衣”
料 “瞬时耐高温材料”，是 技 由浸有树脂的合成纤维布 术 或玻璃布等高分子复合材
料在一定的温度和压力下
固化而成的。
外表燃烧形成牢固多孔的碳化层，成为一种良好的隔热 层，同时表面燃烧时放出大量气体，一方面把热量带走 了，另一方面在回收仓外面形成了一个气膜保护层，也 起到隔热作用。
电工电子特种功能陶瓷
高强高温结构陶瓷强度高，机械性能好，是高温发 热元件、绝热发动机和燃气涡轮机叶片、喷嘴等高 温工作器件的重要材料，还可用作高温坩锅、高速 切削刀具和磨具材料。
电工电子特种功能陶瓷具有特殊的声、光、电、磁、 热和机械力的转换、放大等物理、化学效应，是功 能材料中引人注目的新型材料。
形状记忆合金是材料家族中的 一个后起之秀，由于它的奇特 性能，人们已经给它派了一些 恃殊用场。如航天器上体积较 大的天线、新型发动机……
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新 2. 非金属材料
材 料 技 术
1) 陶瓷 优点: 强度高，收缩小，机械性能好；耐各种酸碱腐蚀，
耐高温，耐辐射，抗氧化。致命缺点是易脆性。
高强高温结构陶瓷 按应用和发展分类
把外表严严实实地封盖起
来，就象给航天飞机穿上
了一身防热盔甲。
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新 材 料 技 术
“哥伦比亚”号航天飞机爆炸，原因是这架航天飞机 左翼在起飞时遭到从燃料箱上脱落的泡沫绝缘材料撞 击，结果造成机体表面隔热保护层出现了大面积松动 和破损，形成了可让“热气进入的洞”，在返航途中 因超高温空气入侵而彻底解体。
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新 分类:
材 料
黑色金属：铁、铬、锰等几种
技 有色金属：除黑色金属外的多种金属(64/103)
术 有色金属 “家族”中的“十大金刚”
铜、铝、铅、锌、锡、镍、锑、钛、镁、汞
有色金属工业----高能耗产业。近年来，采用富氧闪 速熔炼工艺，使铜生产能耗大大降低，比采用传统 工艺生产铜降低能耗达30%。此外，在氧化铝制备 工艺上采用串联法，并开发出智能控制的大型预焙 电解槽，可使能耗降低20%～25%。
40分贝)，被广泛地应用于机场办公室、候机大厅等需要隔音
的场合。
中空玻璃
用于超高层建筑物的观光厅等重要部位。此外，列车的空调 车箱和地铁车窗玻璃都是钢化中空玻璃，以提高隔热、隔音 等性能。
镀膜玻璃
控制阳光的入射，减少空调能耗，而低辐射镀膜玻璃可限制 室内热量向外辐射散失，在寒冷地区有显著的节能效果。
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新 3. 材料的发展史
材 料 技 术
1) 石器材料----对自然界天然物质作简单的打、磨加工
陶器材料----人类通过加工技术以一定的工艺制造非
天然物质材料的起点
与 2) 青铜、铁器材料----加工、冶炼技术和工艺的改进
人 类
3) 20世纪末主要的新材料----塑料、合成橡胶、化纤等
文 各种高分子材料，特种陶瓷、特种玻璃、特种水泥、光
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新 材石墨变金刚来自料 将石墨放在1500℃到2000℃的高温和4~5万个大 技 气压的装置中，在催化剂的作用下，就能把石 术 墨的结构“改造”成金刚石，黑黝黝的石墨摇
身一变就成了光灿灿的“人造宝石”了。
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新 材
超塑金属
料 某些坚固的金属进行特定的高温处理或添加某些元素，
技 就可以使它们变得象“软糖”或“粘糕”—样，只用 术 很小的力，就能把它们拉长几十倍、几百倍、甚至几
材料科学：在固体物理、结晶化学、结构化学、电磁学、光学、力 学、热学等现代科学理论基础上，运用现代精密测试、分析技术对 材料的化学组成、结合键、合成方法、结构与性能关系进行深入研 究的结果。 新材料的研制：研究材料的宏观、微观和迁移现象，物质的相互作 用与结合关系规律，材料的组成结构特征和力学、光学、热学、电 磁、声学等物理性能的关系，材料的制取生产工艺和应用等。
千倍，随你加工成什么形状。人们形象地把这类金属
称为“超塑金属”。例如，纯镍、铁镍铬合金、钛合
金等。
超塑合金槽筒
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新 材
记忆合金
料
技
术
将金属镍和钛以9:11的比 例掺合在一起，如果在某 一较高温度下，用这种材 料做成一根笔直的金属丝， 冷却后，把它随意地盘卷 起来，只要用火一烧，就 会立即恢复到原来的笔直 形状。
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新 材
航天飞机的防热盔甲
料
技 术
一种新型人造耐高温陶瓷 材料，以纯度99.7%、直径 为1~1.5m的石英纤维加水
混合成浆状，倒入模具中
脱水加压成型，然后浸胶
体 石 英 ， 干 燥 后 在 1290℃
的电炉中烧成。再按要求
切成外形不同、大小不等
的“砖块”，最后粘贴到
航天飞机的铝合金蒙皮上，
新材料与纳米技术
一、新材料技术与人类文明
1. 材料：科学技术的必要物质基础，新技术突破的 前提保证；而且某些新材料的研制过程本身就是新 技术的发展。
光通信--光导纤维和激光材料 计算机技术--半导体材料和磁性材料 新能源--超导材料、光电材料和贮氢材料 生物工程--生物功能材料
2. 材料事业--科学技术密集型