復(fù)合材料與新材料

1、復(fù)合材料復(fù)合材料概念：概念： 由兩種或兩種以上的材料構(gòu)成，用一種由兩種或兩種以上的材料構(gòu)成，用一種材料的優(yōu)點彌補另一種的弱點。材料的優(yōu)點彌補另一種的弱點。常見的復(fù)合材料常見的復(fù)合材料三夾板三夾板鋼筋混凝土鋼筋混凝土玻璃纖維強化塑料玻璃纖維強化塑料材料發(fā)展史材料發(fā)展史金屬金屬合金合金塑料塑料復(fù)合材料復(fù)合材料新材料新材料新材料新材料1、納米材料：、納米材料： 2、超導(dǎo)磁浮列車、超導(dǎo)磁浮列車 3、形狀記憶合金、形狀記憶合金新材料新材料1、納米材料：、納米材料： 納米：納米是長度的單位，簡寫是nm，原稱毫微米1納米=1米/1000000000=1毫米/1000000=45個原子長納米技術(shù)的應(yīng)用意義納米

2、技術(shù)的應(yīng)用意義（學(xué)生收集資料講解）（學(xué)生收集資料講解）陶瓷、天梯、醫(yī)學(xué)、化工和軍事方面 納米陶瓷的特性主要在于力學(xué)性能方面，包括納米陶瓷材料的硬度，納米陶瓷的特性主要在于力學(xué)性能方面，包括納米陶瓷材料的硬度，斷裂韌度和低溫延展性等。納米級陶瓷復(fù)合材料的力學(xué)性能，特別斷裂韌度和低溫延展性等。納米級陶瓷復(fù)合材料的力學(xué)性能，特別是在高溫下使硬度、強度得以較大的提高。有關(guān)研究表明，納米陶是在高溫下使硬度、強度得以較大的提高。有關(guān)研究表明，納米陶瓷具有在較低溫度下燒結(jié)就能達(dá)到致密化的優(yōu)越性，而且納米陶瓷瓷具有在較低溫度下燒結(jié)就能達(dá)到致密化的優(yōu)越性，而且納米陶瓷出現(xiàn)將有助于解決陶瓷的強化和增韌問題。在室溫

3、壓縮時，納米顆出現(xiàn)將有助于解決陶瓷的強化和增韌問題。在室溫壓縮時，納米顆粒已有很好的結(jié)合，高于粒已有很好的結(jié)合，高于500很快致密化，而晶粒大小只有稍許很快致密化，而晶粒大小只有稍許的增加，所得的硬度和斷裂韌度值更好，而燒結(jié)溫度卻要比工程陶的增加，所得的硬度和斷裂韌度值更好，而燒結(jié)溫度卻要比工程陶瓷低瓷低400600，且燒結(jié)不需要任何的添加劑。其硬度和斷裂韌，且燒結(jié)不需要任何的添加劑。其硬度和斷裂韌度隨燒結(jié)溫度的增加（即孔隙度的降低）而增加，故低溫?zé)Y(jié)能獲度隨燒結(jié)溫度的增加（即孔隙度的降低）而增加，故低溫?zé)Y(jié)能獲得好的力學(xué)性能。通常，硬化處理使材料變脆，造成斷裂韌度的降得好的力學(xué)性能。通常，硬

4、化處理使材料變脆，造成斷裂韌度的降低，而就納米晶而言，硬化和韌化由孔隙的消除來形成，這樣就增低，而就納米晶而言，硬化和韌化由孔隙的消除來形成，這樣就增加了材料的整體強度加了材料的整體強度 。納米陶瓷納米陶瓷天梯天梯用納米架起太空天梯用納米架起太空天梯 多年來科幻小說的作者常常提及，在地球與其他星球之間架起太多年來科幻小說的作者常常提及，在地球與其他星球之間架起太空天梯供人類進(jìn)行宇宙探索的美妙前景?，F(xiàn)在，新型碳納米技術(shù)的空天梯供人類進(jìn)行宇宙探索的美妙前景?，F(xiàn)在，新型碳納米技術(shù)的問世，使得人類有望將這一夢想變成現(xiàn)實。問世，使得人類有望將這一夢想變成現(xiàn)實。 科學(xué)家指出，利用碳科學(xué)家指出，利用碳納米技

5、術(shù)，人類將可以在地球與月球、火星以及金星之間架起長達(dá)納米技術(shù)，人類將可以在地球與月球、火星以及金星之間架起長達(dá)10萬公里的太空天梯。為了建造這一天梯，最重要的是找到足夠強萬公里的太空天梯。為了建造這一天梯，最重要的是找到足夠強韌的纜線材料碳納米材料構(gòu)成的復(fù)合帶。這種帶子由一片片的韌的纜線材料碳納米材料構(gòu)成的復(fù)合帶。這種帶子由一片片的碳納米纖維組成，其強度和韌度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何一種建筑材料。碳納米纖維組成，其強度和韌度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何一種建筑材料。 但科學(xué)家表示，目前使用這種碳納米材料面臨的最大挑戰(zhàn)是：這種但科學(xué)家表示，目前使用這種碳納米材料面臨的最大挑戰(zhàn)是：這種材料還沒有得到商業(yè)推廣，全世界只有美國和

6、日本幾家公司正在研材料還沒有得到商業(yè)推廣，全世界只有美國和日本幾家公司正在研制這種材料，而且第一批面市的材料最多只有幾噸。一位科學(xué)家預(yù)制這種材料，而且第一批面市的材料最多只有幾噸。一位科學(xué)家預(yù)測：測：“生產(chǎn)出足夠的碳納米材料至少需要生產(chǎn)出足夠的碳納米材料至少需要5年時間。年時間?！?管如此，科管如此，科學(xué)家們?nèi)匀粚W(xué)家們?nèi)匀粚?0年后建成上述太空天梯充滿信心。年后建成上述太空天梯充滿信心。1.實驗室診斷：及時發(fā)現(xiàn)人體中哪怕只有億萬分之一的各種實驗室診斷：及時發(fā)現(xiàn)人體中哪怕只有億萬分之一的各種致病或帶病游離分子致病或帶病游離分子 2.遺傳病診斷方面遺傳病診斷方面 ：為判斷胎兒是否具有遺傳缺陷，用

7、納：為判斷胎兒是否具有遺傳缺陷，用納米微粒很容易將這些胎兒細(xì)胞分離出來進(jìn)行診斷米微粒很容易將這些胎兒細(xì)胞分離出來進(jìn)行診斷 3.癌癥的早期診斷：可以發(fā)現(xiàn)直徑癌癥的早期診斷：可以發(fā)現(xiàn)直徑3毫米以下的肝腫瘤。這毫米以下的肝腫瘤。這對肝癌的早期診斷、早期治療有著十分重要的意義對肝癌的早期診斷、早期治療有著十分重要的意義 醫(yī)學(xué)方面醫(yī)學(xué)方面 新造的漂亮樓房，才一二年的功夫，外墻就開始泛黃或變得斑駁新造的漂亮樓房，才一二年的功夫，外墻就開始泛黃或變得斑駁陸離；剛裝修好的房子被小伢兒亂涂一氣，變得慘不忍睹陸離；剛裝修好的房子被小伢兒亂涂一氣，變得慘不忍睹今后，今后，如果你給房子穿件如果你給房子穿件“納米衣納米

8、衣”，就再也不用為這些事發(fā)愁了。，就再也不用為這些事發(fā)愁了。近日，中國科學(xué)院物理研究院納米研究專家方仁昌教授及有近日，中國科學(xué)院物理研究院納米研究專家方仁昌教授及有關(guān)納米技術(shù)專家來到杭州，向杭州市民宣傳納米知識，介紹納米關(guān)納米技術(shù)專家來到杭州，向杭州市民宣傳納米知識，介紹納米新產(chǎn)品。據(jù)了解，新產(chǎn)品。據(jù)了解，“穿穿”上這種上這種“納米衣納米衣”，任憑風(fēng)吹雨打建筑物的，任憑風(fēng)吹雨打建筑物的外墻可保持外墻可保持15年以上不發(fā)黃，內(nèi)墻污漬可輕易被洗掉。年以上不發(fā)黃，內(nèi)墻污漬可輕易被洗掉。除了耐洗刷、抗污染，用了這種納米涂料，還能不斷地產(chǎn)生除了耐洗刷、抗污染，用了這種納米涂料，還能不斷地產(chǎn)生大量的負(fù)離子

9、，就像生活在空氣清新的公園和森林里。目前，廣大量的負(fù)離子，就像生活在空氣清新的公園和森林里。目前，廣州、上海一些城市的大型建筑，已開始廣泛應(yīng)用新型的納米涂料州、上海一些城市的大型建筑，已開始廣泛應(yīng)用新型的納米涂料 。納米化工納米化工軍事方面軍事方面 納米材料具有獨特的納米晶粒和高濃度晶界等特征，由此產(chǎn)納米材料具有獨特的納米晶粒和高濃度晶界等特征，由此產(chǎn)生表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和晶界效應(yīng)等奇特的機生表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和晶界效應(yīng)等奇特的機制，使其力學(xué)、磁、光、電、聲、熱和化學(xué)活性等性能優(yōu)于傳制，使其力學(xué)、磁、光、電、聲、熱和化學(xué)活性等性能優(yōu)于傳統(tǒng)多晶體和非晶體材料。因此，納

10、米材料及其制造技術(shù)受到各統(tǒng)多晶體和非晶體材料。因此，納米材料及其制造技術(shù)受到各國普遍重視，成為目前材料科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點。國普遍重視，成為目前材料科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點。 2、超導(dǎo)磁浮列車、超導(dǎo)磁浮列車 我們先來做一個有趣的實驗：在一個鉛環(huán)上放一個鉛球，把它 們的溫度降低到超導(dǎo)臨界溫度（7.2K）以下，變成超導(dǎo)體。通過磁感應(yīng)，使鉛環(huán)中產(chǎn)生電流，這時鉛球像著了魔似地飄然升起，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定高度后便懸浮在鉛環(huán)上方不動了。這是怎么回事呢？原來，鉛環(huán)里通了電流，就在周圍產(chǎn)生了磁場，磁場在鉛球表面感應(yīng)出一股電流，這股電流產(chǎn)生的磁場與鉛環(huán)本身產(chǎn)生的磁場方向相反，使鉛球受到向上的斥力，這斥力與鉛球的重力平衡，鉛

11、球便懸浮在鉛環(huán)的上方。超導(dǎo)體的這種排斥外界磁力線，使自身變成磁力線無法通過的物體的性質(zhì)，稱為完全抗磁性。人們正是利用超導(dǎo)體的完全抗磁性，研制成功了高速超導(dǎo)磁懸浮列車。 1966年，美國首先提出制造超導(dǎo)磁懸浮列車的設(shè)想。此后，美國自己，以及英國、日本、德國、瑞典等國家都進(jìn)行了開發(fā)和研制。 目前日本、德國的超導(dǎo)磁懸浮列車已投入運行，車速高達(dá)500千米/小時。乘坐這種超導(dǎo)磁懸浮列車，從上海到北京，只需要2小時48分鐘。 3、形狀記憶合金、形狀記憶合金 1932年年,瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到“記憶記憶”效應(yīng)，效應(yīng)，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它又即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它