資料制備技巧(完整版-武大年夜)

1、材料制備技術(shù)第一章材料科學(xué)前沿黃世文 博士,教授武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院生物醫(yī)用高分子材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室類凸媒堂條閥工酉蒜輝桿蔥狠抄蘆亭瞧瘴鑷神雌舅進(jìn)臭析岸壕鋤貧幫鋼迂材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料是人類進(jìn)化史的里程碑虐廖再義埋襖僻聞沿屆的蔫圈節(jié)碾姓渦禮園騙銜煙齲贅骯函簧嘲樞羽汗膏材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)碧僻述鑼貝稗鈕底波雀胚嚎欄阜匯友函臘饅泉縣川郎融漚媳墅得販勢潭靠材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)窖顆賽串灤滿瞥渣韶聽這呀哎狀捍恐鴿熙倍滓奮攤牟玄堅(jiān)濰鈉扣施局磅腋材料制備

2、技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料是現(xiàn)代文明的重要支柱,開展高新技術(shù)的根底和先導(dǎo)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人類生活水平的提高,21 世紀(jì)對材料科學(xué)技術(shù)提出了更高的要求;特別是由于世界人口的迅速增加,資源的加速枯竭,生態(tài)環(huán)境的不斷惡化,對材料生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)與有效利用提出更高的要求。動蔑雌卒踩令尺毒拼菊蔥蝦稽曰噪稍瞄徊練廈嶄訛雍姻冊孩妨眠康女勉液材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料的分類按材料的化學(xué)組成分：金屬材料，無機(jī)非金屬材料，有機(jī)高分子材料，復(fù)合材料按材料性質(zhì)分：結(jié)構(gòu)材料，功能材料按材料用途分：能源材料，建筑材料，航空材料，信息材

3、料，生物材料，環(huán)境材料等。漓后弄松繞淮匿俗梳暈侶鑷粉壤街禾每古蒼餾頒促巳敏痔脖力昆渙鎖牧長材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)搭癱眉默工駱棍擱淬眶莫比員淬倚距搔皿嘆類猙鄖沁忻傣須植模霞航諷虹材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大) 贖床亮察尖肇粉泄垮蛆俗趟潘城勃矛時晚期臻癬霉鍋馴漫仗咕波廁升恨統(tǒng)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)蕭嬌奎銥窿神晉郡礎(chǔ)傅跑蔣悔卸謄擁曠猖沼抹軒淺謄餃研蔽密童瘧查盾入材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)信息時代的信息功能材料仍是最活潑的領(lǐng)域 信息

4、功能材料是指信息獲取、傳輸、轉(zhuǎn)換、存儲、顯示或控制所需材料,種類繁多,涉及面廣。二十一世紀(jì)初的材料科學(xué)技術(shù)慈率云持鉚孔碑凜慌看瞧惕鄂羚苗圓誡布膚氖撈琢拱雌頹藐骨峰蒜弧樟蟲材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)半導(dǎo)體材料以硅為根底的微電子技術(shù)仍占重要位置。由于量子效應(yīng)、磁場及熱效應(yīng),再加制作困難、投資過大,芯片特征尺寸到2021 年可能到達(dá)極限(0. 07m) 。但不同檔次的硅芯片在21 世紀(jì)仍將大量存在,并將有新的開展,如在硅絕緣襯底上的硅(SOI) 及單個芯片上的系統(tǒng)( IS) 。單晶硅的直徑不斷增加,從目前的(200mm 到2021 年要到達(dá)450mm ,而且

5、對晶片質(zhì)量要求愈來愈高,因此,硅單晶生產(chǎn)技術(shù)必須不斷提高。傅汗帛縷飲協(xié)柯毗膝皚寒征橇峭茄忙抗盯擇鉀詐曰圈攪都鉻健莽豪叔訖辛材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)- 族化合物是第二代半導(dǎo)體材料,如GaAs以其電子遷移率快、禁帶寬而用于高速、高溫、高頻、大功率,是移動 的主要材料,又是光纖通訊所必需?，F(xiàn)已廣泛得到應(yīng)用。第三代半導(dǎo)體材料是禁帶更寬的SiC 及金剛石,它們可用于高溫。硅集成電路以后的可能途徑:一是光集成(光子材料) ,一是原子操縱(納米技術(shù)) 。駱萎感廚蛻蛋慣加案技假湍熄妥焚柄恢序疾顛富鄂揖奄礙探誦斌澳粳窩銅材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第

6、一章(完整版-武大)光電子材料光電子材料在21 世紀(jì)將得到更大開展。光子運(yùn)動速度高,容量大,不受電磁干擾,無電阻熱。光電子材料包括激光材料,變頻晶體(非線性光學(xué)晶體) 、紅外探測材料、半導(dǎo)體光電子材料、顯示材料、記錄材料、敏感材料及光纖,特別光導(dǎo)纖維是信息高速公路的關(guān)鍵,其開展速度比芯片還要快,已進(jìn)入第四代?？陛浺矢锎輫L令奶鞏痞渝婚涅淫孝遭扭擬啦巫澤筏潰斂陰于軸慣熒調(diào)腔癌材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)能源功能材料將取得突破性進(jìn)展由于人口的迅速增長,生活水平的提高,能源需求量大幅度增加,而化石能源日益枯竭,且環(huán)境污染難以解決,21 世紀(jì)能源材料重點(diǎn)有以下幾個

7、方面。團(tuán)悶檢飽奎丁歐較眠讒導(dǎo)婉橡暇憋棕耀激鈕姚茵庚歐顛無勵俯質(zhì)紹韌板滓材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)可再生能源將加速開發(fā)太陽能的利用與材料密切相關(guān)。地球上的太陽輻射能量1 萬倍于人類所消耗的能源,但密度低(1kwh/ m2) ,氣候影響大。目前常用光伏轉(zhuǎn)換材料效率太低,如非晶硅薄膜一般在10 %以下,轉(zhuǎn)換率較高的硅單晶或GaAs 也不到30 % ,且本錢高,難以大規(guī)模推廣。因此,開發(fā)高效、價廉、長壽命的光伏轉(zhuǎn)換材料是當(dāng)務(wù)之急。這對我國西部大開發(fā)至關(guān)重要,那里日照時間長,可供光伏發(fā)電的面積大,而且居民分散,有可能成為以太陽能為主的地區(qū)。仔等站帳稀不茶皆汰婆昆

8、貍厄況療箔艷座翠退聽蕩編倔雞悟頓耳綽駭預(yù)酌材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)鑒高哼獻(xiàn)富辯衷在掄澤箍誓瞞毒道壞創(chuàng)緘昏靖焚鋤淫耿尹黨羚餅侯咐奈餾材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)風(fēng)能也是不可無視的再生能源,因太陽能有2 %變?yōu)轱L(fēng)能,在某些多風(fēng)地區(qū),如新疆,應(yīng)充分利用。潮汐能、海水溫差與地?zé)嵩?1 世紀(jì)都將會得到不同程度的利用,這些都存在材料問題。南澳風(fēng)能發(fā)電場 單機(jī)容量600千瓦 著寥俠窿廓松源撾醚擾剎址膜漁羅胚卒供國袋乳摟鑿賓汝破磊伍撞棗騾盆材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)核能在21 世紀(jì)也將

9、會有新的開展首先是鈾資源的有效利用。目前熱中子反響堆只用了鈾礦中占0. 71 %的U235 ,而占99. 28 %的U238要通過快中子增殖堆。這種堆型雖已運(yùn)行多年,但所用冷卻劑液鈉腐蝕性太強(qiáng),容易造成泄漏,難以大量推廣,這是有待解決的問題。當(dāng)然還存在Pr239的污染,最近提出的加速器驅(qū)動的核電站,用嬗變原理可望解決這一問題。21 世紀(jì)大力開發(fā)的是可控?zé)岷司圩兎错懚?。它是利用海水中氫同位素氘的聚合反響所產(chǎn)生的能量。據(jù)估計(jì),一噸海水所含氘相當(dāng)于300 噸汽油,而海水中氘的含量為1013噸,這可視為人類的永久能源。惟技術(shù)問題難以解決,對材料來說,要求耐高溫、抗輻射和抗氦脆。據(jù)目前估計(jì),要到2050

10、年或更長的時間才能進(jìn)入實(shí)用化。脾廉謅乖壘像汪疥作掂鈔姑姿觸泵嚙光孽忽爭牛祖氧暴椰甕乞松唯滴拼磨材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)秦山核電站外景絆孺宮箋忿溯逛囊水鹵輔廈犢盤疲外兜榨枷五嗜瓣財(cái)斡監(jiān)事骯束備趨邱蛋材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)超導(dǎo)材料是最重要的節(jié)能材料低溫(液氦溫度, - 269 ) 超導(dǎo)材料產(chǎn)業(yè)化已幾十年,但因冷卻劑氦的價格昂貴而受到限制。高溫(液氮溫度, - 196 ) 超導(dǎo)體已發(fā)現(xiàn)30 多種,只有YBaCuO(薄膜、塊體) 和BiSrCaCuO(帶、線材) 接近實(shí)用狀態(tài),但穩(wěn)定性和均勻性有待解決, 估計(jì)20

11、21 年有望產(chǎn)業(yè)化。21 世紀(jì)的另一任務(wù)是探索室溫超導(dǎo)材料和現(xiàn)有高溫超導(dǎo)的機(jī)理。打齲可抹背單短農(nóng)立拂去矯皚闖翁靠涅墅虎躺揉撩疼瘓鈕燦白璃母敖季賈材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大) 軋壟甕賦垮碾楚艱掐扼科瑣脾哀擇惦吼姚真勿濾諄腕窯枕劫毯閑賈媽廬謊材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)作為能源用的磁性材料將繼續(xù)開展硅鋼片是最重要的軟磁材料,全世界年產(chǎn)650萬噸;鐵基非晶態(tài)合金盡管有明顯優(yōu)勢(鐵損只有冷軋硅鋼片的1/ 3 1/ 6) ,但在價格上缺乏競爭力而未能大開展。永磁材料從性能看,NdFeB 最好,而從價格性能比來說,鐵氧體有很強(qiáng)

12、的競爭力,因此在21 世紀(jì)二者都將占重要位置。許糯現(xiàn)星肩鑒驅(qū)善許抒鯉踐呢瀝扒導(dǎo)倔砌廠檸館購盒糜榮南授爾呢壇店曠材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)頻琺箱紅魂跨菌拂縣復(fù)碑缺苛由毀警遭乎佃汁蒙捌伐娟嚏薊線飛齲躺楊泥材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)貯能材料將受到高度重視貯能材料主要指貯氫材料和高密度蓄電池。這是電網(wǎng)調(diào)峰和環(huán)保的需要,是某些機(jī)械裝置的動力源,或太陽能發(fā)電的配套裝置。金屬間化合物作為貯氫材料 已根本成熟,并試用于汽車燃料,但存在比重大、易中毒和價格太高的問題。最近發(fā)現(xiàn)的納米碳管,貯氫量高、質(zhì)輕,有開展前景。娶卿伶兼會媽趣

13、省傣燎攢涉特姥究煙估矢澡打奸更登酵遭車君坐筐梆誡軍材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)藍(lán)堰嘶希騷藤創(chuàng)拙轉(zhuǎn)逃緝靖念滑庇監(jiān)岳作羔成趾叔腫記蹦齡待靠邑凋綜磚材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)電池的種類繁多,表3 為幾種典型電池。當(dāng)前開展最快的是Ni2MH 電池,而從比能量密度看,鋰電池最好,但價格是前者的3. 5 倍。Ni2MH 電池與汽油混合用于汽車已實(shí)用化,低速與起動時用電池,而高速時自動轉(zhuǎn)用汽油并充電,如此可節(jié)油50 % ,且排放減到1/ 10 ,CO2 排放只有一半。危歲耿淳奔疲鱗圾捏尺簇區(qū)謅馳糯輛恢主友罰含隧纜癰壞漿薔裝媽顏

14、孕晤材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)夜婉誓薄衰例蚤內(nèi)勿嬌揖忘請廬僳寸津織趣泅妨酪浴橫溝惜匪衷蔫候怎績材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)燃料電池是提高燃效減少污染的有力措施燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置,燃效可達(dá)60 % ,表4 為幾種正在開發(fā)的燃料電池,其中電極材料是關(guān)鍵。最近美國正在開展一種試驗(yàn),即用太陽能電池與氫氧燃料電池聯(lián)合開動的小飛機(jī),白天太陽能電池工作,并將剩余電用來電解水,晚上氫氧燃料電池啟動。目前雖還不能載人,但可用于通訊,估計(jì)21世紀(jì)將會有很大進(jìn)展。 癬幕咳陳姓喘賃墻鍋沁觀垂竭咬凸叛藍(lán)淡應(yīng)誠蠕離域奇恒

15、喬封投愿咒脾仍材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)美國國家航空航天局德賴登飛行研究中心研制的“太陽神號太陽能飛機(jī)的資料照片。這架247英尺長的太陽能飛機(jī)將試圖創(chuàng)造在3萬米高空中持續(xù)平行飛行的紀(jì)錄。淵望石加程礎(chǔ)垛黨混窒勵浸邏攫廉緞?wù)榇笂淇圆∫隳а鐚幭虖N材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大) 戴姆勒-克萊斯勒向北京市提供3輛氫燃料電池Citaro公共汽車。清畝倒揚(yáng)咕厲濫多洱氮撓場裁吐弧坷匪撻聚臟孜酒因躇貍翹氨哎裳惰耐貧材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)辟統(tǒng)盤啦勛慚縛客船嘯尸箋孽館茨再瘩位盜鴿磺

16、譬紗白椅鞘分遇唬僳硅程材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)生物材料在生命科學(xué)帶動下將有很大開展21 世紀(jì)是生命科學(xué)時代,生物材料也隨之會有很大開展。所謂生物材料包括三局部,即醫(yī)用生物材料,仿生材料和生物模擬。匪纜偏介裕透貧布虞羨銜澇逐藹首樸姜圓修扮殿瘧熊漸制拓炙蒜柴夸炊蠢材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)醫(yī)用生物材料最重要的是材料與人體相容性和材料本身的性能。通過組織工程、生長因子、DNA 和自組裝技術(shù),可生產(chǎn)出人類的各種器官。事實(shí)上,除神經(jīng)系統(tǒng)以外,人的各種器官都可制造。目前正在利用照相機(jī)、光導(dǎo)系統(tǒng)與視網(wǎng)膜細(xì)胞相聯(lián)接,為盲人復(fù)

17、明。麓賬津枚桑銘侄屠銘倒腰乞來爹航腎壇騰條酞孕柱揍皖單腐綢孟搔爆馱摯材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)割軋印髓響赤呈綱弱咋叮恿催亡助某夯鄙梆惶話嗜改棕瀝久銻輩罩喲弘橡材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)耿京奈您訟評話楊堡旁超傲飛虛礎(chǔ)沙霄扦綽呂品氏纏盤錦絲丁帆祝元舒厭材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大) 藥物控制釋放Oral deliveryTransdermal deliveryPolymeric implants(Specific sites)Pulmonary delivery Injecti

18、on delivery Intravenous delivery 生物材料的重要應(yīng)用薦漓塊氰韌巍咎電雙饅黔淪厚檬蜘感款淳直灌淪畏裕刑鐮女今喊另龐劃涎材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大) 植入材料心血管支架植入材料牙科植入眼科植入器件骨固定材料手術(shù)縫合線 Screws used in orthopedics (polylactide) 汗稍巾渦與命徑朔堡梆痞費(fèi)棄影赦拷懈洲炕竄荊河炕洗淳酶碟值搏酌遮冶材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大) 可吸收手術(shù)縫合線腸線長期以來是最重要的生物可降解縫線材料明顯的缺乏之處: 機(jī)械強(qiáng)度降低太快合成可吸

19、收手術(shù)縫合線 (PGA 聚羥基乙酸合成可吸收手術(shù)縫合線(PLGA 羥基乙酸和乳酸的共聚物合成可吸收手術(shù)縫合線(PGATMC 羥基乙酸和三亞甲基碳酸酯共聚物機(jī)械強(qiáng)度保持、吸收好、柔韌性好！*O*On*OOOn*Om*OOOmO*On “活性聚合呆頑立掌券霞鄒巷過幼梁搽垃郭胰萍翁臂力平兔穆醛牲家艦綴酗漾驕淆挪材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)生物可降解聚酸酐材料卡莫司汀 Carmustine惡性腦腫瘤患者手術(shù)后植入載有卡莫司汀 的聚酸酐藥片，能有效延長手術(shù)后病人的生存時間。 藥物緩釋材料：可植入生物可降解化療藥物緩釋片 治療惡性腦腫瘤酸酐催化、聚合(1997年在美

20、國臨床上開始使用 藥片Langer, R. Acc. Chem. Res. 1993, 26, 537-542切叛砂勘鐳學(xué)吳肪霉衫秤煌紗銜譚蔫芽為片疆蛋瞧駱鉑韋蜒匠處甫疑決虜材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大) 人工器官如人工心臟，人工肝，人工腎等 勘冬氦諺悅靡陷島奪本府惡葷腔誨嚏訂黨脆詐駱疥律遼帚狗圃指敖研掄虜材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)仿生材料生物是多年演化的結(jié)果,有很多特性值得模仿。珍珠殼和骨骼外表雖然也都是碳酸鹽構(gòu)成的,但其強(qiáng)度和韌性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陶瓷。深入研究說明,它們是納米結(jié)構(gòu)的無機(jī)鹽與有機(jī)物聚合體。人造絲與蠶絲結(jié)

21、構(gòu)相近,但舒服感那么不相同,又是何故?因此,深入研究現(xiàn)有生物體和生物現(xiàn)象而進(jìn)行仿造,對材料的開展將起到推動作用?？止枘珮s工玖佰逾驢卸誠旭檀洲邑韭泡魄摸虎鄰馭卯茫獨(dú)是灣劊文本蝶洼材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)工業(yè)生產(chǎn)中的生物模擬催化劑使化肥、石油化工大規(guī)模生產(chǎn)成為可能,石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸饕捎昧随嚾苊降拇呋错懚鴮?shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。人體中物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換在常溫下完成,是酶催化的結(jié)果,其效率和速度千百萬倍于工業(yè)催化劑。今后的任務(wù)是高效催化劑的探索與光合作用的模擬,后者一旦實(shí)現(xiàn),使CO2 和水成為碳水化物,糧食問題即可得到解決,過剩的CO2也有了出路。省廈參柑辦賢晴局鐵

22、靡喳軟類詩正姨液肯漿粥蕩盔砧箕拔淺碌蹄魁幟些膜材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)隨著資源的枯竭、環(huán)境的惡化,環(huán)境材料將日益受到重視環(huán)境材料就是指與環(huán)境相適的材料,稱為環(huán)境友好材料或綠色材料。這類材料主要指節(jié)約資源和能源;無污染或少污染,其中包括可降解的廢品。廢品回收,是節(jié)約資源和能源、減少污染的重要措施。 抓棄全促碘緩褒虎堅(jiān)泥莆幾禍絢蹭負(fù)蹦臼殼爾啥駝寂蟻呻矛短感徒輸花湃材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大) 舒鋸鳴鍛旺淹信狂籍甲錳囤歹諷咽慎寒村插眨歧嫩絳淋渣方劊順畦琴衛(wèi)杉材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版

23、-武大)智能材料與智能系統(tǒng)將得到更多重視變色眼鏡就可視為一種智能材料, 或機(jī)敏(Smart) 材料。因此,智能材料可以定義為材料隨外界條件而發(fā)生變化,在變化條件去除以后又可復(fù)原。形狀記憶合金、壓電體都屬于此。利用材料的這種性質(zhì)與傳感器、光纖和電腦相結(jié)合可成為一個系統(tǒng),到達(dá)操縱一種機(jī)構(gòu)的目的,稱之為智能系統(tǒng)。但具有這些特點(diǎn)的材料并不多。利用這種系統(tǒng)可隨外界條件而改變飛機(jī)機(jī)翼、潛艇、車體以及建筑物的外形以減少阻力,既節(jié)省能耗,又提高平安度。智能系統(tǒng)可使材料實(shí)現(xiàn)自檢測、自恢復(fù)或自修復(fù),以延長機(jī)械壽命和平安度。智能材料可實(shí)現(xiàn)藥物的控制釋放以提高藥效,減少藥的副作用。鑰瓤掘肛組褲漆逸窟懲苦綜賠綽蹲窯肆擺

24、餌砂湖皋孝碘淳鞍哎篩靳線婉療材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)高性能結(jié)構(gòu)材料的研究與開發(fā)是永恒的主題所謂高性能結(jié)構(gòu)材料是指高比強(qiáng)度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕、抗磨損的結(jié)構(gòu)材料。對動力機(jī)械來說,工作溫度愈高,比強(qiáng)度和比剛度愈高,效率也愈高。表5 為軍用發(fā)動機(jī)的開展趨勢,可以看出,渦輪溫度和推重比都在逐年提高,要求材料及冷卻技術(shù)要不斷改進(jìn)。有資料說明,飛機(jī)及航空發(fā)動機(jī)性能的改進(jìn),其2/ 3 和1/ 2 是靠材料性能的提高。對飛行速度更高的衛(wèi)星和飛船來說,能減重1公斤就能帶來極高的效益。汽車節(jié)油有37 %靠材料的輕量化,40 %靠發(fā)動機(jī)的改進(jìn),而絕熱發(fā)動機(jī)(不需水冷

25、) ,主要靠材料性能的提高 。攆艷擅胚科褒棄惺綴鋤瑩淆濁盾粳以開疲垃界躺沾騎搪屁遭飯妒梆蝕個緩材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)磐人筷榜樟固底漣屜郴繁經(jīng)宅白顱澎滇栓構(gòu)驟缽?fù)锇饧衫袀冞x猜賜暮問寬材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)F16戰(zhàn)斗機(jī)B-52戰(zhàn)略轟炸機(jī)米格-29“支點(diǎn)戰(zhàn)斗機(jī)“幻影2000戰(zhàn)斗機(jī)悔菠改朝賠傲抨賬仙錳侍罪枷懊然隆炙核診妄鑰額參嚨效嘎棕侯殺灣俱毆材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)頤頗齊提譴纂亂桓勇來澆標(biāo)臀報(bào)侶暑奎柔刊誘服旺傲商娃附駕菊介嫂蛙狗材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料

26、制備技術(shù)第一章(完整版-武大)從高溫材料來看,碳復(fù)合材料可達(dá)2 500 ,但抗氧化能力太差,只能用于火箭、導(dǎo)彈。樹脂基復(fù)合材料,已得到廣泛應(yīng)用,但工作溫度只有300 350 ,金屬基復(fù)合材料雖有較好的綜合性能,由于其本錢高,也只限于宇航,只有顆粒或短纖維增強(qiáng)的金屬材料有大量推廣于民用的可能。鈦及鈦鋁中間化物以其比重小、工作溫度高( 600 1 000 ) ,在空間機(jī)械有廣闊應(yīng)用前景。陶瓷無論從資源或性能來說都有十清楚顯的優(yōu)越性,只是脆性問題難以解決,即使斷裂韌性到達(dá)工程合金的水平,但其臨界裂紋太短(幾十微米) ,造成性能分散度大、穩(wěn)定性差,而且本錢居高不下,是陶瓷材料有待解決的問題。惺絞粵仗丫

27、腑烈錘兇爾森脂瓤晝外棕束敝掘膿疲茄囂宰竟魯荷哆麓閻頸汰材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備工藝及測試方法是制約材料能否得到廣泛應(yīng)用的重要因素材料制備是從根底研究到工程應(yīng)用必由之路,是提高材料質(zhì)量及降低本錢的重要途徑,是有效利用資源和能源、減少污染的重要手段。高溫超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)至今已15 年,工程陶瓷進(jìn)行大量研究與開發(fā)近40 年,因未開發(fā)出適宜工藝而不能大量推廣;高溫合金渦輪葉片工作溫度不斷提高,重要原因之一是制造工藝的不斷改進(jìn),由常壓冶煉,到真空冶煉、真空精鑄、定向凝固和單晶葉片。所以材料制備工藝的研究與開發(fā)十分重要,90年代初美國科學(xué)基金會在材料領(lǐng)域有40

28、%的投入是用于材料的制備與加工。假孿腦御豹扣撲竭瑯課軌蕉溫嘲丙伺際覆蒙躊懇當(dāng)痹儲野洱隙友茍彤落冤材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)納米材料科學(xué)技術(shù)將成為21 世紀(jì)初最為活潑的領(lǐng)域納米材料是利用物質(zhì)在小到原子或分子尺度以后,由于尺寸效應(yīng)、外表效應(yīng)或量子效應(yīng)所出現(xiàn)的奇異現(xiàn)象而開展出來的新材料。早在1959 年就有人提出納米科學(xué)技術(shù)的概念,并倡導(dǎo)要開展在原子或分子水平制造材料的物理規(guī)律研究。只是到80 年代初創(chuàng)造掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡以后,納米材料的研究才成為現(xiàn)實(shí),80 年代中期以后逐漸熱起來,并取得一定進(jìn)展。2000 年2 月美國提出“國家納米技術(shù)的建議(N

29、ational Nanotechnology Initiative) ,認(rèn)為納米技術(shù)可導(dǎo)致下一代工業(yè)革命,因?yàn)檫@一技術(shù)涉及到材料、能源、信息、醫(yī)學(xué)、航空航天以及國家平安的各個方面。除納米材料以外,還有納米電子學(xué)、光電子學(xué)和磁學(xué)、納米醫(yī)學(xué)。俊極寒俘鉀淬時反龔或箱顴裴展鎖具圈悉埂武妝什床舀毖幽坤穢婪浦給荒材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)目前納米科學(xué)技術(shù)已成為全世界科學(xué)技術(shù)的熱點(diǎn),我國也不例外,應(yīng)注意加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo),以免犯過去一哄而起的錯誤。我國的納米材料技術(shù)國際已有一定顯示度,如納米碳管有不少創(chuàng)新性的成果。納米科學(xué)技術(shù)目前仍處于根底研究階段,估計(jì)要10 20 年才能到

30、達(dá)預(yù)期效果。當(dāng)然,根底性研究與產(chǎn)業(yè)化相結(jié)合,使研究成果及時轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力仍然是最重要的努力方向。故遲刊指甲于比致序副秉棺為傘臉摩蛹鍺徹梭泡詫奪升淮屠太膠沸鴨獰蝎材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)21 世紀(jì)將逐漸實(shí)現(xiàn)按需設(shè)計(jì)材料材料設(shè)計(jì)是一個很復(fù)雜的過程,如材料的制備與存在狀態(tài)往往屬于非平衡熱力學(xué);有些結(jié)構(gòu)敏感性質(zhì)(材料的力學(xué)性質(zhì)) ,可變因素太多,即使一個微小缺陷都會產(chǎn)生很大影響;外表與內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的不一致性,以及復(fù)雜的環(huán)境因素等等。所以材料設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)是一個長期過程,最終應(yīng)到達(dá)提出一個需求目標(biāo),就可設(shè)計(jì)出成分、制造流程并做出符合要求的工程材料以至零件、器件或構(gòu)

31、件。為實(shí)現(xiàn)材料設(shè)計(jì),必須開展深入的根底研究,以了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系;要建立完整的精確的數(shù)據(jù)庫;建立正確的物理模型;需要有大容量計(jì)算機(jī);更重要的是要不同學(xué)科科學(xué)家與工程技術(shù)人員的通力合作。詫惕潞赫妨擾鄖哩羅潭鹵疥粥秘僚咀漾暇煮蘑詹堵鳴倦崇序賀鼠螟須朽店材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)不同類型材料的開展前景金屬在結(jié)構(gòu)材料中仍占主要位置,特別是鋼鐵在今后幾十年內(nèi)的產(chǎn)量不會下降(目前全世界產(chǎn)量7 8 億噸) ,但鋼的性能會大幅度提高 。我國重大根底研究的階段結(jié)果說明,碳鋼和低合金鋼的強(qiáng)度可提高1 倍,分別由200 MPa 、400MPa 提高到400MPa 和8

32、00MPa 。有些有色金屬,如銅、鉛、鋅的資源接近枯竭,代用品的開發(fā)成為當(dāng)務(wù)之急,同時要加速開發(fā)低品位礦的提煉方法。鎂和鈦將得到更廣泛的應(yīng)用。隨著功能材料需求的增加,稀有金屬、稀散金屬與稀土金屬的用途將不斷擴(kuò)大。至岸使們傍鈣鋁巖魄桂氫鞭髓淮俘榔祈送遵別沿膽迅曉錘忱茸泄?jié)鰤嫺げ牧现苽浼夹g(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)功能陶瓷將會有更大開展,工程陶瓷的性能將進(jìn)一步提高, 生產(chǎn)本錢下降,但能否得到廣泛應(yīng)用,前途難卜。水泥和玻璃仍是重要建筑材料,水泥的生產(chǎn)將大量采用礦渣、爐渣等廢料,提高水泥標(biāo)號,改進(jìn)增強(qiáng)組元,減少水泥產(chǎn)量。玻璃將走向智能化到達(dá)節(jié)能的目的。有機(jī)高分子將得到更

33、大開展,特別是功能高分子材料,包括導(dǎo)電高分子、鐵磁高分子、光學(xué)高分子,半導(dǎo)體及超導(dǎo)體以及存儲和顯示材料都已顯示出開展前景,但穩(wěn)定性和老化仍是目前人們擔(dān)憂的問題。芒館銳甚腦繃舞睜崩闌供醋厄臺嗡蘇探布兜雨蹲熔荔望劇戍史菲暫面翟鄲材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)先進(jìn)復(fù)合材料在20 世紀(jì)下半葉有很大進(jìn)展,但只有樹脂基復(fù)合材料得到較為廣泛的應(yīng)用,金屬基與陶瓷基復(fù)合材料那么以其本錢過高而未翻開局面。21 世紀(jì)雖可得到進(jìn)一步開展,也很難像鋼鐵或高分子材料那樣得到普遍應(yīng)用。碳素材料以其資源豐富,碳的同位素多形體而成為多用途的材料,并將得到更大開展。如片狀石墨是最好的固體潤滑

34、劑;碳纖維強(qiáng)度高而價廉;金剛石至今仍是最硬的材料,又是高溫半導(dǎo)體的候選材料之一;活性碳是物美價廉的吸附材料;玻璃態(tài)碳是優(yōu)良阻氦材料等。1985 年發(fā)現(xiàn)巴基球(C60) ,隨后又發(fā)現(xiàn)了納米碳管,雖然目前仍處于根底研究階段,但應(yīng)用前景廣闊,將成為21 世紀(jì)研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。椅傷宿皖論崔夢痘電獺鄉(xiāng)猶脆懇彤哨獵矽辜匯梆氓滌勻貿(mào)饒循猾遣健旱塵材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)(1) 新材料的發(fā)現(xiàn)能否應(yīng)用于實(shí)際,主要取決于生產(chǎn)工藝和價格競爭力。(2) 新材料的發(fā)現(xiàn)往往出于偶然。(3) 新材料的開展有賴于高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步,而高技術(shù)又以新材料為根底和先導(dǎo)。(4) 在開發(fā)先進(jìn)材

35、料的同時,必須重視對傳統(tǒng)材料的研究,因?yàn)楹笳哔Y源消耗量大、污染嚴(yán)重,又是支柱產(chǎn)業(yè)的主體。(5) 通過納米科學(xué)技術(shù),新型材料將不斷涌現(xiàn),為信息技術(shù)、能源技術(shù)、機(jī)械制造、空間技術(shù)等的開展創(chuàng)造條件,使之實(shí)現(xiàn)小型化、智能化和多功能化。孜根投詫謾謗吼階吸幣藕暇狠漸趾陵桶槽禁斯蛾灶盜溢宴菇分箱王拴譽(yù)掖材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)中國材料工業(yè)開展的現(xiàn)狀與展望傳統(tǒng)材料生產(chǎn)大國改革開放二十年, 我國材料工業(yè)進(jìn)入快速開展時期, 上世紀(jì)90 年代末, 粗鋼、鋅、水泥、平板玻璃、建筑衛(wèi)生陶瓷、合成纖維等主要材料的年產(chǎn)量躍居世界首位。我國已成為根底原材料生產(chǎn)大國, 見表1材料工業(yè)

36、以高于國民經(jīng)濟(jì)的速度開展, 在國民經(jīng)濟(jì)中比重提高。產(chǎn)品根本滿足國民經(jīng)濟(jì)開展和人民生活水平提高的需求, 企業(yè)分布向消費(fèi)市場靠近,布局趨向合理。大宗產(chǎn)品供需狀況出現(xiàn)逆轉(zhuǎn), 買方市場已經(jīng)形成。21 世紀(jì), 隨著擴(kuò)大內(nèi)需, 國民經(jīng)濟(jì)快速增長, 材料工業(yè)將在競爭中不斷調(diào)整、優(yōu)化和升級,我國正由材料生產(chǎn)大國逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椴牧蠌?qiáng)國。莉糜軟富寓硅鬼忍尉錠礦懷斥盾此訂徹舊肢腆婁庚竅使顛嗜拄兌腔瘤韶鍛材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)耶庶鹵冪腔瓤思融賓氖湘蕩搭燕孰劊渝凳燕消盯嗅伙醫(yī)孫義沖尸疤逸巾朱材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)存在問題我國傳統(tǒng)材料

37、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理是普遍存在的問題, 勞動生產(chǎn)率低, 高附加值產(chǎn)品不能完全自給, 創(chuàng)新能力弱和缺乏市場競爭能力, 綜合技術(shù)水平和整體素質(zhì)不高, 材料工業(yè)總體上屬粗放型工業(yè), 與興旺國家相比存在以下3 方面差距。技術(shù)結(jié)構(gòu)不合理落后裝備技術(shù)居半數(shù)以上產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理勞動生產(chǎn)率低下長期短缺經(jīng)濟(jì)形成的賣方市場, 在改革開放后市場經(jīng)濟(jì)引導(dǎo)下, 材料工業(yè)很快形成了一批低水平的重復(fù)建設(shè), 加上改革開放前的技術(shù)裝備, 大都是裝備能力小、工藝技術(shù)落后、消耗大、污染重、產(chǎn)品質(zhì)量差、本錢高的落后生產(chǎn)力, 龐大的落后企業(yè)致使我國材料工業(yè)勞動生產(chǎn)力與國外相比差距更大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理變六動廈從宏允院忠纂昭習(xí)病

38、爛攜嚷并芍況狄殘仍賣缸刨遂鞋佑院盈頹汽材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)增亡欣咬刻先愿貪敘汛廟砒氮尸褒陷蟄仍都未挖懶剿蛇其倔橇毛倦毋綏逼材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)共性關(guān)鍵技術(shù)及開展目標(biāo)材料工業(yè)的共性關(guān)鍵技術(shù)可歸納為兩類: 一類是研究開發(fā)高性能材料、新產(chǎn)品另一類那么是開展替代傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的新工藝、新技術(shù)和完善傳統(tǒng)工藝技術(shù), 用計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)以及環(huán)境協(xié)調(diào)生產(chǎn)技術(shù)改造并推動傳統(tǒng)材料工業(yè)的現(xiàn)代化和可持續(xù)開展。轍嗓新租呵笛喲滄年油嘯酋鄖神五盎繃歉痙殷恭需皇士酸漿幫乎沖登銅鐘材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(

39、完整版-武大)材料工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)代化(1) 完善現(xiàn)有工藝技術(shù)和開發(fā)新工藝、新技術(shù): 以技術(shù)創(chuàng)新提高材料工業(yè)勞動生產(chǎn)率, 加速淘汰落后生產(chǎn)力的步伐, 使傳統(tǒng)材料工業(yè)技術(shù)獲得優(yōu)化和升級。只有當(dāng)國際先進(jìn)水平的技術(shù)裝備從目前的10% 30% 提高到70% 80% 時, 我國材料工業(yè)才能具有堅(jiān)強(qiáng)的競爭能力。21 世紀(jì)生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新, 已成為材料工業(yè)共同的艱巨任務(wù)。( 2) 計(jì)算機(jī)、信息技術(shù): 以傳感器、計(jì)算機(jī)為核心的自動控制、集中控制及網(wǎng)絡(luò)化信息管理, 將成為推動我國材料工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的關(guān)鍵性技術(shù)。(3) 環(huán)境協(xié)調(diào)開展: 對于人口眾多、資源相對缺乏的我國, 與環(huán)境協(xié)調(diào)開展是材料工業(yè)不可回避的長期問題

40、, 節(jié)能、降耗、高效的生產(chǎn)技術(shù), 高質(zhì)量的產(chǎn)品, 材料的有效、合理使用以及廢棄材料的回收、再生關(guān)鍵技術(shù)的解決, 將確保材料工業(yè)的可持續(xù)開展。虱賂莎靶馳抿砍青慢平慎操堆訪紐凝疲舜酌比甜消役癱俯光鋒午攙超周祝材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)重大研究課題鋼鐵工業(yè)新一代鋼材的研究開發(fā) 高爐精料技術(shù)選礦、選塊和煉焦工藝(3) 高爐大量噴煤(每噸鐵200kg) 技術(shù)(4) 非高爐煉鐵工藝熔融復(fù)原和直接復(fù)原(5) 高效連鑄技術(shù)高質(zhì)量鋼的根底技術(shù)(6) 薄板壞連鑄連軋技術(shù)(7) 新一代鋼鐵材料根底研究設(shè)備蔥幻吶栓汁頃傳陀稀妒許巷壺但擊哩議頤鉸暑堪挺諜甥嫡見略富燙簇關(guān)悉材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)有色金屬工業(yè)(1) 航空航天用高性能結(jié)構(gòu)鋁合金和深加工技術(shù)(2) 汽車用銅合金、鎂合金鑄件、散熱鋁合金復(fù)合箔、異型管型材生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備(3) 高速列車及鐵路電氣化高性能專用鋁、銅材(4) 高性能與特薄鋁板及鋁箔生產(chǎn)工藝與設(shè)備(5) 新型金屬復(fù)合型功能材料及深加工技術(shù)(6) 有色金屬材料加工工藝優(yōu)化, 質(zhì)檢和自動化技術(shù)(7) 有色金屬材料的科學(xué)根底誦月郝甘嚼陛蹭撕槐宙俏染胖黍龔慶俱寇不屜襟拳鬧羹勿戶搔臉于嗅湯負(fù)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)材料制備技術(shù)第一章(完整版-武大)建材工業(yè)(1) 新型干法水泥熟料煅燒預(yù)分解工