無(wú)機(jī)材料化學(xué)第1講(編輯修改稿)
2025-02-11 15:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 “工程陶瓷” （ Engineering Ceramics） 等。 也可以是粉體、纖維或薄膜等形式。 無(wú)機(jī)材料 由非金屬單質(zhì)及金屬與非金屬元素組成的 化合物所構(gòu)成的材料。 可分為： 特點(diǎn)： 無(wú)機(jī)材料多是兼有 離子鍵 和 共價(jià)鍵的結(jié)晶 構(gòu)成。 質(zhì)地脆、硬度大、強(qiáng)度高、抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)， 對(duì)熱和電的絕緣性良好。 新型無(wú)機(jī)材料具有優(yōu)良的 介電、壓電、熱電、 光學(xué)、磁學(xué)及其功能轉(zhuǎn)換 特性。 應(yīng)用： 新型無(wú)機(jī)材料的特殊性能和功能在現(xiàn)代高新 技術(shù)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域得到重要應(yīng)用。 氧化鋁 ： 單晶態(tài)，用作寶石、激光材料。 多晶燒結(jié)體，用作電路基板、高溫爐管、 切削工具材料。 纖維狀多晶體，高強(qiáng)優(yōu)質(zhì)絕熱材料。 多孔多晶體，催化劑載體或傳感材料。 ? 化學(xué)組成千變?nèi)f化。 ? 組成相同，但晶體結(jié)構(gòu)或形態(tài)不同，也可構(gòu)成 迥然不同的材料。 無(wú)機(jī)材料種類(lèi)繁多，其原因有： 石 墨 ， 導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐高溫、耐磨、潤(rùn)滑及高溫發(fā)熱體材料。 金剛石 ， 硬度最大、絕熱絕緣。用作耐磨和切削材料。 碳： 包括石墨、金剛石、富勒烯、石墨烯和碳納米管等同素異形體。 C60， 原子簇化合物，由 60個(gè)碳原子構(gòu)成的球形 32面體。 碳納米管 ， 含有多個(gè)不飽和鍵的高度共軛體系。在導(dǎo)電、 超導(dǎo)、磁性及催化等方面表現(xiàn)出獨(dú)特性能。 富勒烯（ C60， C70） 碳納米管 石墨烯 ， 由單層 sp2 雜化碳原子排列形成的蜂窩狀六角平面晶體。 石墨烯 石墨烯具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能（結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，強(qiáng)度是鋼的 100多倍、導(dǎo)熱性能優(yōu)良、零帶隙、電子 /空穴遷移率高）。在納米電子器件、生物傳感器、信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值。 近 20年來(lái) , 碳納米材料一直是科技創(chuàng)新的前沿領(lǐng)域： 1985年發(fā)現(xiàn)富勒烯； 1991年發(fā)現(xiàn)碳納米管； 2022年發(fā)現(xiàn)了由碳原子以 sp2雜化連接的單原子層構(gòu)成的新型二維原子晶體 石墨烯。 石墨烯的發(fā)現(xiàn) , 充實(shí)了碳材料家族 , 形成了從 零維的富勒烯、一維的碳納米管、二維的石墨烯到三維的金剛石和石墨 的完整體系。 2D石墨烯既可以堆積成為 3D 石墨，也可以卷曲成為 1D 碳納米管，甚至可以包裹成 0D 富勒烯。被稱(chēng)之為石墨家族之母。 石 墨 富勒烯 碳納米管 石墨烯 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料 由 基體 和 增強(qiáng)劑 （補(bǔ)強(qiáng)劑）組成 基體可為：聚合物、金屬及陶瓷。 增強(qiáng)劑為： 無(wú)機(jī)纖維 ，如玻璃（碳、 SiC、 Al2O3）纖維，稱(chēng)為 纖維增強(qiáng)。 對(duì)應(yīng)材料分別稱(chēng)為聚合物（金屬、陶瓷）基復(fù)合材料。 無(wú)機(jī)粉體 ，如： ZnO、 SiO2 、 TiO2，稱(chēng)為 顆粒彌散增強(qiáng)。 如以聚合物為基體的復(fù)合材料。 ， 材料可分為： 金屬材料、無(wú)機(jī)材料、高分子材料和復(fù)合材料 復(fù)合材料： 將兩種或兩種以上的材料有機(jī)地結(jié)合在一起， 使之性能上協(xié)同作用、互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，所得 到的全新性能的新型材料?？煞譃椋? 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料。 功能復(fù)合材料 指除機(jī)械力學(xué)性能以外提供其它物理性能 （ 導(dǎo)電、超導(dǎo)、半導(dǎo)、磁性、壓電和催化等 ）的復(fù)合材料。 功能復(fù)合材料 主要由 基體 和 功能體 組成，或由兩種及以 上功能體組成。 多元功能體的復(fù)合材料可以具有多種功能， 同時(shí)還有可能由于復(fù)合效應(yīng)而產(chǎn)生新的功能。 多功能復(fù)合材料是功能復(fù)合材料的發(fā)展方向。 3. 根據(jù)材料的使用特性或功能， 材料可分為： 結(jié)構(gòu)材料： 利用材料的機(jī)械力學(xué)性能。
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