材料與材料科學(xué)ppt課件(參考版)
2025-05-03 23:35本頁面
【正文】 。 從材料 4個(gè)要素出發(fā)，深入到原子、電子尺度，研究材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)定量化；按使用性能逐個(gè)原子對(duì)材料進(jìn)行組裝和裁剪，得到一系列具有理想性質(zhì)的或新的、甚至出乎預(yù)料現(xiàn)象的新穎材料或功能材料。它能檢測(cè)到材料受環(huán)境變化引起的破壞作用，隨即作出相應(yīng)的對(duì)策。第一到第三代材料都是各向同性的，而復(fù)合材料以各向異性為特征。 第三代材料 高分子材料，可由 1909年 Bakeland第一個(gè)人工合成的塑料－酚醛塑料算起；高分子材料的原料主要從石油、煤等礦物資源中來。 第一代材料 石器時(shí)代的木片、石器、骨器等天然材料。 [2]指垂直于電場(chǎng)方向可分辨的深度。圖 結(jié)構(gòu) 性質(zhì) 工藝過程之間關(guān)系示意圖合成與加工使用性能性質(zhì)組成與結(jié)構(gòu) （化學(xué)）（工程）（物理學(xué)）性質(zhì) ?材料功能特性和效用（如電、磁、光、熱、力學(xué)等性質(zhì)）的定量度量和描述?材料對(duì)外界刺激（如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)、力場(chǎng)等）的整體響應(yīng)?是合成或加工后材料結(jié)構(gòu)和成分所產(chǎn)生的結(jié)果使用性能?包括可靠性、有效壽命、速度、能量利用率、安全性和壽命期費(fèi)用等?材料在最終使用狀態(tài)時(shí)的行為?材料固有性質(zhì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程能力和人類需要相融合在一起的一個(gè)要素?取決于材料的基本性能，也應(yīng)注意加工工藝技術(shù)的影響結(jié)構(gòu)與成分?每個(gè)特定的材料都含有一個(gè)以原子和電子尺度到宏觀尺度的結(jié)構(gòu)體系?大多數(shù)材料結(jié)構(gòu)尺度上的化學(xué)成分和分布是立體變化的?結(jié)構(gòu)上幾乎無限的變化同樣會(huì)引起與此相應(yīng)的一系列復(fù)雜的材料性質(zhì)合成和加工? 是指建立原子、分子和分子聚集體的新排列，在從原子尺度到宏觀尺度的所有尺度上對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制以及高效而有競(jìng)爭(zhēng)力地制造材料和零件的演變過程? 合成 指原子和分子組合在一起制造新材料的物理和化學(xué)方法，包括合成新材料、用新技術(shù)合成已知的材料或?qū)⒁阎牧虾铣蔀樾碌男问健⒁阎牧习刺厥庥猛镜囊髞砗铣? 加工 除了上述三個(gè)方面外，還包括在較大尺度上的改變，有時(shí)也包括材料制造等工程問題。探索這四個(gè)要素之間的關(guān)系 (圖 )，覆蓋從基礎(chǔ)學(xué)科到工程的全部?jī)?nèi)容。n 三維材料 即塊狀材料。 n 二維材料（薄膜）， 如金剛石薄膜、高溫超導(dǎo)薄膜、半導(dǎo)體薄膜。實(shí)用纖維為碳纖維、硼纖維、陶瓷纖維。 n 一維材料 ，如光導(dǎo)纖維由于其信息傳輸量遠(yuǎn)比銅、鉛的同軸電纜大，而且光纖有很強(qiáng)的保密性，所以發(fā)展很快。 材料按材料的尺寸可分為零維材料、一維材料、二維材料、三維材料。q 準(zhǔn)晶材料 是指準(zhǔn)周期性晶體材料的簡(jiǎn)稱，準(zhǔn)晶仍然是晶體，準(zhǔn)晶中的原子分布有嚴(yán)格的位置序，但位置序無周期性，即沒有周期性平移對(duì)稱關(guān)系，在準(zhǔn)晶材料中存在不符合傳統(tǒng)晶體學(xué)的五次、八次、十二次對(duì)稱軸。 材料按結(jié)晶狀態(tài)分類 q 單晶材料q 多晶材料q 非晶態(tài)材料q 準(zhǔn)晶材料q 單晶材料 是由一個(gè)比較完整的晶粒構(gòu)成的材料，如單晶纖維、單晶硅；q 多晶材料 是由許多晶粒組成的材料，其性能與晶粒大小、晶界的性質(zhì)有密切的關(guān)系。 醫(yī)用生物陶瓷 包括惰性和活性生物陶瓷、生物玻璃等，如氧化鋁瓷、氧化鋯瓷、生物碳等以及羥基磷灰石、磷酸三鈣陶瓷等。 n 生物醫(yī)用材料 是一類合成物質(zhì)或天然物質(zhì)或這些物質(zhì)的復(fù)合，它能作用一個(gè)系統(tǒng)的整體或部分，在一定時(shí)期內(nèi)治療、增強(qiáng)或替換機(jī)體的組織、器官或功能。新能源材料包括增值堆用核材料 、 聚變堆材料、太陽能電池（單晶硅、多晶硅、非晶硅等）；節(jié)能材料包括非晶體金屬磁性材料（用作變壓器鐵芯的 FeMnBSi合金）和超導(dǎo)材料 （ NbTi、 NbSn巨型磁體用材料）；儲(chǔ)氫材料，以及高比能電池（如鈉硫電池）等。這些材料大部
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