【正文】 膚 硝基纖維素，聚硅酮 — 尼龍復(fù)合物，聚酯，甲殼素 角 膜 聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸－ β－羥乙酯，硅橡膠 玻璃體 硅油，聚甲基丙烯酸－ β－ 羥乙酯 鼻、耳 硅橡膠，聚乙烯 乳 房 聚硅酮 血 管 聚酯纖維，聚四氟乙烯，嵌段聚醚氨酯 人工紅血球 全氟烴 人工血漿 羥乙基淀粉，聚乙烯基吡咯烷酮 膽 管 硅橡膠 醫(yī)用高分子材料 39 人工心臟瓣膜 鼓 膜 硅橡膠 食 道 聚硅酮 喉 頭 聚四氟乙烯，聚硅酮，聚乙 烯 氣 管 聚乙烯，聚四氟乙烯，聚硅 酮，聚酯纖維 腹 膜 聚硅酮，聚乙烯，聚酯纖維 尿 道 硅橡膠，聚酯纖維 醫(yī)用高分子材料 40 新型合金材料 鋰（密度僅為 ）是常溫下最輕的固體單質(zhì)，鈹鋰合金稱為超輕合金，是金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的一種。金屬網(wǎng)陶瓷基材料具有超強(qiáng)剛性，可作為防弱彈衣的材料。 ( 4 ) 透明陶瓷 ( 光學(xué)陶瓷 ) 特點(diǎn) 光學(xué)性能優(yōu)異 耐高溫 ( 熔點(diǎn) 2022 ℃ 以上 ) 用途 高壓燈（ 如高壓鈉燈 工作溫度 1200 ℃ 壽命 1— 2萬小時(shí)） 防彈玻璃 （ 5）電氣陶瓷 29 4 復(fù)合材料 將多種材料（不同功能和性能）用化學(xué)方法使其結(jié)合成一體，將產(chǎn)生某一些特殊性能并優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)的新型復(fù)合。 致命的缺點(diǎn)是脆性 近期表明：用不同配比的各種原料和陶瓷復(fù)合材料制成的納米級(jí)原材料經(jīng)燒結(jié)可提高韌性，預(yù)期合成陶瓷研究將使全陶瓷內(nèi)燃機(jī)盡快成為現(xiàn)實(shí)。 近年來發(fā)現(xiàn)氟纖維如三元氟玻璃（即 ZrF LaF3和 BaF4混合體）可提高光纖性能，從原理上講，其光信號(hào)傳輸橫跨太平洋而不需中繼站。 21 光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維也是玻璃的一種 通常光是直線傳播，但當(dāng)光線從一種折射率較大的介質(zhì)射向折射率較小的介質(zhì)時(shí)，若光線的入射角度超過某一數(shù)值，則光線就會(huì)全部反射原來的介質(zhì)。 21世紀(jì)的方向和難題 應(yīng)用分子的手性，選擇含手性中心的旋光活性分子，以優(yōu)化分子在晶體中的排列，從而提高有機(jī)晶體的 SHG活性 19 （ 2）液晶和有機(jī)電致發(fā)光材料 1994年 ~2022年 ,全球顯示器銷售額從 194億美元增加到 337億美元。 磁性傳感器 普通的水雷或者地雷只能在接觸目標(biāo)時(shí)爆炸，因此作用有限。 10－ 8～ 10－ 7 S/m 10－ 3～ 10－ 2 S/m 世界上第一種導(dǎo)電聚合物：摻雜聚乙炔 （ 3）有機(jī)導(dǎo)體 11 1975年， G. MacDiarmid 、 ，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚乙炔曝露于碘蒸氣中進(jìn)行摻雜氧化反應(yīng) (doping)后，其電導(dǎo)率令人吃驚地達(dá)到 3000S/m。 （ 2）合成功能分子與構(gòu)筑高級(jí)結(jié)構(gòu)的理論 與方法研究 結(jié)構(gòu)單元如何自組裝成為所需的高級(jí)結(jié)構(gòu)，再組裝成材料。結(jié)果命中率低。 1 繼往開來的化學(xué)（ 材料科學(xué)研究動(dòng)向及其基本化學(xué)問題 ） 醫(yī)藥化工學(xué)院：梁華定 2 材料科學(xué)研究動(dòng)向及其基本化學(xué)問題 一 、對(duì)新材料設(shè)計(jì)和研制的要求 二 、 21世紀(jì)動(dòng)向 四 、分類動(dòng)向 三 、材料科學(xué)中的基本化學(xué)問題 五、 納米材料 一些新型材料發(fā)展 3 一、對(duì)新材料設(shè)計(jì)和研制的要求 化學(xué)是新型材料的源泉，也是材料科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)力。一旦發(fā)現(xiàn)個(gè)別結(jié)構(gòu)，便引起許多人跟蹤研究。 材料科學(xué)中的基本化學(xué)問題 7 推動(dòng)材料科學(xué)發(fā)展的化學(xué)基本問題 （ 1）分子結(jié)構(gòu)－分子聚集體高級(jí)結(jié)構(gòu)－材料結(jié)構(gòu)－理化性質(zhì)－功能之間的關(guān)系掌握這些關(guān)系便可以減少盲目性，增加命中率。） 10 Ti(OC4H9)4 Al(C2H5)3 H－ C≡C－ H 1000 倍催化劑 溫度 1974年日本筑波大學(xué) ，偶然地投入過量 1000倍的催化劑，合成出令人興奮的有 銅色的順式聚乙炔 薄膜與銀白色光澤的反式聚乙炔。所以，幾乎對(duì)所有的變壓器鐵芯，都要求導(dǎo)磁率高。 近年來，非線性有機(jī)光學(xué)材料發(fā)展較快，且發(fā)現(xiàn)材料要具有高的極化性，特別是高度的二次諧波發(fā)生性（簡(jiǎn)寫為 SHG），通常要求材料具有共軛電子體系，且共軛體系的一端連有強(qiáng)的吸電子基團(tuán)，另一端連有強(qiáng)的給電子基團(tuán)，晶格結(jié)構(gòu)應(yīng)為非中心對(duì)稱（已知只有 29％）。與電波通訊相比，光纖通訊能提供更多的通訊通路，可滿足大容量通訊系統(tǒng)的需要。 23 光導(dǎo)纖維 光纖電纜通信已在 20世紀(jì)推廣使用 生產(chǎn)高透明度、低損耗的石英纖維是用化學(xué)－蒸汽沉積法（ CVD），但石英纖維仍有一定光損耗。若能用于燃?xì)廨啓C(jī)，工作溫度從目前 1100 ℃ 提高到 1370 ℃ ，熱效率從 60%提高到 80%，是理想的發(fā)動(dòng)機(jī)材料。 28 以 Al2O3為主體 ， 經(jīng) 1500~19000C燒結(jié)而成，具有壓電陶瓷性能，就可實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)變，用于電波濾波器、壓電變換器、點(diǎn)火器等。這類陶瓷基復(fù)合材料可望成為汽車、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的新型結(jié)構(gòu)材料。 生物陶瓷材料根據(jù)材料本身的性質(zhì)可分為三類：一類是生物體內(nèi)近于 惰性的生物材料 ，如氧化鋁（純剛玉）陶瓷材料、碳素材料等；第二類稱為生物體內(nèi) 可控表面活性材料 ，如生物玻璃陶瓷、羥基磷灰石等；第三類是生物體內(nèi) 可吸收的生物材料 ，如磷酸鈣系可吸收材料、熟石膏等 36 醫(yī)用高分子人工器官在 50年代試用于臨床 如人工尿道（ 1950年）、人工血管（ 1951年）、人工食道（ 1951年）、人工心臟瓣膜（ 1952年）、人工心肺（ 1953年）、人工關(guān)節(jié)（ 1954年）、人工肝（ 1958年）等。 我國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅 I號(hào)”的外殼，就是全 部用鋁合金制成的 美國 “阿波羅 Ⅱ 號(hào)” 宇宙飛船使用的金屬材料中 ,75%以上是鋁合金。但大多數(shù)金屬罐均會(huì)破裂，而鈦制成的容器非但不破 ,且強(qiáng)度還會(huì)增加 .所以，液氫和液氧是貯藏在用鈦制成罐中 。 美國制造的著名“黑鳥”戰(zhàn)機(jī)，其飛行速度已達(dá) 3200千米 /小時(shí) , 是音速 的，其表面材料即為鈦合金。 工業(yè)上常用的高熔點(diǎn)金屬，主要有 Mo、 W、 Nb、 Ta等金屬及其合金，但它們的價(jià)格高，數(shù)量少。 應(yīng)用 記憶合金鉚釘 緊固件 衛(wèi)星自展天線（鎳 — 鈦） 形狀記憶合金發(fā)動(dòng)機(jī) （ 3）形狀記憶合金 50 形狀記憶合金的這種 “ 記憶 ” 功能，是因?yàn)檫@類合金具有馬氏體相變。在對(duì)其做抗壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，先被擊碎的竟是鋼管，而記憶合金則完好無損。這種托墊在冷水中可以洗滌，而帶在身上因體溫而恢復(fù)原狀，保持其很強(qiáng)的彈性。 例如 LaNi5若吸氫后形成 LaNi5H6， 這時(shí)在合金中氫的密度為 ， 它比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氫氣的密度大千余倍，也比液氫密度大。 納米鐵的抗斷裂應(yīng)力比普通鐵高 12倍 納米材料 實(shí)際上，納米材料早就存在 (荷花葉的表面結(jié)構(gòu) )，只是到20世紀(jì) 80年代才被科技工作者發(fā)現(xiàn)與重視。 57 納米材料的性能 納米氧化鐵 ⒈光學(xué)性質(zhì) 不同的金屬塊往往有不同的顏色 ,但當(dāng)其顆粒度減小到納米級(jí)的時(shí)候，其吸光能力大大增加，幾乎所有的光線都被吸收。 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)能力將提高 1000倍，到那時(shí)巨型計(jì)算機(jī)小到放到口袋里；美國國會(huì)圖書館的全部資料的信息可以存儲(chǔ)在一塊水果糖大小的存儲(chǔ)器中。 納米 TiO2可用來降解有機(jī)磷，催化降解紡染中的廢水，從而解決環(huán)境污染問題。這使人們想到陶瓷的最大缺點(diǎn)－－脆性是否可以在這種異常性能中得到解決。 現(xiàn)代納米技術(shù)不僅是指制造超細(xì)粉末的技術(shù)，它的重要意義在于人類能夠在納米尺度范圍內(nèi)對(duì)原子、分子進(jìn)行操縱和加工，并按人的意愿組成所需要的超微細(xì)器件 2022年 11月三位中國科學(xué)家在美國制造出 1015mm厚， 30300nm寬的“納米帶”，納米帶的生產(chǎn)可解決在大量生產(chǎn)納米管時(shí)難免出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)上的缺陷。 單壁納米碳管典型的直徑和長(zhǎng)度分別為～ 3 nm。 (2)復(fù)合材料 近年的研究表明，納米碳管與介孔固體 (孔徑在 2～ 50 nm的多孔固體 )組裝，形成介孔復(fù)合體，將是一種特殊性能的新型材料。 72 它是由兩個(gè)微小的互相連鎖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)組成的?；蛐酒笮∪缰讣咨w一般，其基質(zhì)一般是經(jīng)過處理后的玻璃片。 基因芯片的制作是一項(xiàng)十分復(fù)雜的技術(shù)，要在小小的玻璃芯片上加工數(shù)十萬個(gè)孔槽，然后在每個(gè)孔上精確地放上不同的、特定的 DNA片段而不使它們發(fā)生任何混淆則是十分困難的。通過用幾個(gè)基因芯片探查你的基因，就可了解你全部的遺傳缺陷，預(yù)測(cè)你未來若干年的健康會(huì)受到哪些威脅，以便采用相應(yīng)的對(duì)策加以預(yù)防，當(dāng)然也可以采用基因療法加以治療。這樣的話， DNA計(jì)算要比最快的計(jì)算機(jī)還要快一千倍。它看上去只不過是一些盛有液體的試管。 1998年 11月，在美國愛德華茲空軍基地（這是宇航飛機(jī)、宇航員培訓(xùn)基地）有一間實(shí)驗(yàn)室發(fā)生了爆炸。車身只需 6大部分組成，而一般金屬車身需 8