文档介绍：化学与新材料
李侃社赵世永
西安科技大学化学化工学院
12/9/2017
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主要内容
1. 化学与材料科学技术
2. 金属材料
3. 无机非金属材料
4. 有机高分子材料
5. 复合材料
6. 纳米材料与纳米科技
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现代高科技(modern high-tech)
信息、材料、能源、生物技术:
—社会文明支柱,科技创新的重要标志
材料—人类社会发展的里程碑!
新材料—现代科学技术和社会发展的基础和支柱!
化学—材料科学技术的理论基础.
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1. 材料科学与工程 (materials science and engineering)
研究材料的合成与制备、组成与结构、性能及使用效能各组元本身及四者之间的相互依赖关系的规律—材料科学.
研究如何利用这些规律性的研究成果以新的或更有效的方式开发并生产出材料,提高材料的使用效能, 以满足社会的需要, 设汁与制造材料制备与表征所需的仪器、设备—材料工程
科学与工程彼此密切结合, 构成个学科整体.
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性能
(properties)
使用效能(performance)
合成与制备
(synthesis and
processing)
组成与结构
(components and structure)
构成材料科学与工程的四组元四面体关系
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合成与制备
合成主要指促使原子、分子结合而构成材料的化学与物理过程. 既包括有关寻找新合成方法的科学可题、也包括以适用的数量和形态合成材料的技术问题;既包括新材料的合成, 也应包括已有材料的新合成方法(加溶胶—凝被法)及其新形态(如纤维、薄膜)的合成.
制备主要指材料在宏观迟到上加工、处理、装配和制造等一系列过程,使之具有所需的性质和使用效能.
合成与制备是提高材料质量、降低牛产成本和提高经济效益的关键, 也是开发新材料、新器件的小心环节.
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组成和结构
组成指构成材料物质的原子、分子及其分布; 除主要组成以外, 杂质及对材料结构与性能有重要影响的微量添加物亦不能忽略.
结构则指组成原干、分子在不同层次上彼此结合的形式、状态和空间分布,包括原子与电子结构、分子结构、晶体结构、相结构、晶粒结构、表面与品界结构、缺陷结构等;在尺度上则包括纳米以下、纹米、微米、色米及更宏观的结构层次.
材料的组成与结构是材料科学与工程的基本研究内容, 它们指导材料的合成与制备, 决定材料的性能和使用效能.
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性能
性能指材料固有的物理、化学特性, 也是确定材料用途的依据. 广义地说, 性能是材料在一定的条件下对外部作用的反应的定量表述. 例如, 对外力作用的反应为力学性能, 对外电场作用的反应为电学性能, 对光波作用的反应为光学性能等等.
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使用效能
使用效能是材料以持定产品形式在使用条件下所表现的效能. 它是材料的固有性能、产品设计、工程持性、使用环境和效益的综合表现, 通常以寿命、效率、可靠性、效益及成本等指标衡量. 因此, 与工程设计及生产制造过程密切相关, 不仅有宏观的工程问题, 还包括复杂的材料科学问题. 例如, 材料部件的损毁过程和可靠性往往涉及在特定的温度、气氛、应力和疲劳环境厂材料中的缺陷形成和裂纹扩展的微观机理.
材料的使用效能是材料科学与工程所追求的最终目标、而且在很大程度上代表这一学科的发展水平.
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材料科学与工程是多学科交叉
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