材料學(xué)科發(fā)展概況與制備材料新技術(shù)(存儲(chǔ)版)
【正文】 起來的理論和方法，正通過相互借鑒、溝通和啟發(fā)逐漸匯聚成統(tǒng)一的整體，一個(gè)適用于各類材料的統(tǒng)一理論體系正在構(gòu)建和形成 不過，要建立起成熟完整的新的材料理論體系，還有很長(zhǎng)一段路要走 材料科學(xué)與工程（大材料） 為順應(yīng)材料發(fā)展的一體化趨勢(shì)，推動(dòng)各類材料在研究方法、基礎(chǔ)理論、制備、檢測(cè)方面的相互借鑒，促進(jìn)復(fù)合材料發(fā)展，以及有利于培養(yǎng)具有更廣闊專業(yè)視野和應(yīng)變能力的新材料開發(fā)人才 , “材料科學(xué)與工程 ” 在美國(guó)學(xué)者的倡導(dǎo)下，于 20世紀(jì) 70年代應(yīng)運(yùn)而生，并很快為各國(guó)學(xué)者廣泛接受，設(shè)立材料科學(xué)與工程系寬口徑培養(yǎng)材料人才已成為各國(guó)高校的普遍選擇材料科學(xué)與工程的特點(diǎn)l 為交叉學(xué)科l 是合成制備 — 組成結(jié)構(gòu) — 性質(zhì) — 使用效能四位一體、相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)開發(fā)與應(yīng)用的學(xué)科體系l 面向材料開發(fā)與有效運(yùn)用，有很強(qiáng)的應(yīng)用背景 新 材 料 新材料是指新近研制成功或正在研制中的，具有較傳統(tǒng)材料更優(yōu)異的性能或特殊功能，對(duì)高技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展具有推動(dòng)作用的一類材料。而堿性條件下則容易獲得高交聯(lián)度 （ 3）凝膠化過程 縮聚反應(yīng)形成的聚合物小顆粒逐漸聚集長(zhǎng)大形成小粒子簇，后者進(jìn)而相互連接成橫跨整個(gè)體系的三維粒子簇連續(xù)固相網(wǎng)絡(luò)，液相則包裹在固相骨架中，失去流動(dòng)性，由粘彈性的 Newton 體轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂杏|變性的 Bingham 體 （ 4）凝膠的干燥l 濕凝膠裹挾著大量的水和溶劑，干燥過程往往伴隨著很大的體積收縮，易引起開裂l 引起凝膠收縮開裂的應(yīng)力主要來自毛細(xì)管力，后者又源于凝膠骨架中液體的表面張力，因而解決開裂問題可從增強(qiáng)固相骨架和消除液相表面張力兩方面入手l 可消除氣液界面的超臨界干燥是受到推崇的有效方法 （ 5）干凝膠的熱處理l 熱處理是使干凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)榻M成、結(jié)構(gòu)和性能均滿足設(shè)計(jì)要求的無機(jī)材料制品l 熱處理伴隨有較大的體積收縮和氣體釋放，故升溫速率不宜快l 升溫制度將決定制品是晶態(tài)還是非晶態(tài)析晶 區(qū) SolGel技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用 SolGel法的實(shí)質(zhì)是采用介觀層次上性能受到控制的源物質(zhì) (Sol)取代傳統(tǒng)工藝中的生原料，可在材料制備的初期就對(duì)其化學(xué)狀態(tài)、幾何構(gòu)型、粒級(jí)和均勻性等進(jìn)行控制 （ 1）合成溫度低l 比傳統(tǒng)方法低 400～ 500℃l 可在熔化、析晶或分相溫度以下制備均勻玻璃，使一些含難熔或高溫易分解組分的特殊性能玻璃的制備成為可能l 燒結(jié)溫度的大幅降低，可制備一些用常規(guī)方法難以制備的高溫陶瓷材料 （ 2）制品形式多樣（ 3）特別適于薄膜和纖維制備（ 4）在制備復(fù)合材料、特別是納米 復(fù)合材料方面具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)（ 5）設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝靈活，制品純度高教學(xué)要求（ 1） SolGel(水解聚合 )法制備材料的工藝過程（ 2） SolGel技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 等離子體技術(shù)l 等離子體是一種電離氣體，由離子、電子及中性粒子等組成，為物質(zhì)的一種高能量聚集狀態(tài) (第四態(tài) )l 等離子體中粒子的能量可達(dá)數(shù)十、甚至上千電子伏特(1eV=104K），其常規(guī)加熱手段難以企及的高溫、超高溫狀態(tài)，可使通常條件下不能發(fā)生或速率很慢的化學(xué)反應(yīng)成為可能或瞬間完成，這種熱力學(xué)或動(dòng)力學(xué)效應(yīng)使等離子體技術(shù)成為材料創(chuàng)新與合成的強(qiáng)有力手段 等離子體的產(chǎn)生l 為獲得等離子體態(tài)，須使氣體電離，而氣體電離是氣態(tài)粒子間相互碰撞的結(jié)果。當(dāng)今制備材料新技術(shù)的主要特點(diǎn)l 利用超高溫、超高壓、超高真空、微重力、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)輻射、急速冷卻等極端條件l 對(duì)材料制備的工藝過程和組織結(jié)構(gòu)實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)控l 溶膠－凝聚技術(shù)l 等離子體技術(shù)l 激光技術(shù) 溶膠－凝膠 (SolGel)技術(shù) 即金屬有機(jī)或無機(jī)化合物 (前驅(qū)物 )經(jīng)溶液 溶膠 凝膠 干燥固化，在溶膠或凝膠狀態(tài)下成型
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