功能材料--绪论PPT文档格式.ppt

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PPTPPT形式，五人一组，上台汇报讲解形式，五人一组，上台汇报讲解（10（10分分钟以内钟以内）、回答问题、回答问题（约约55分钟分钟），同学们可相互提问。

，同学们可相互提问。

考查时间考查时间：

第十周（：

第十周（1111月份）开始月份）开始参参考考书书朱敏编，功能材料，机械工业出版社，2002年。

何开元编，功能材料导论，冶金工业出版社，2000年。

田莳编，功能材料，北京航空航天大学出版社，1994年。

第一章第一章绪论绪论功能材料功能材料发展概况发展概况功能材料功能材料在材料科在材料科学与工程学与工程中的地位中的地位1.11.21.3功能材料功能材料定义定义特点特点分类分类材料：

人类社会的物质基础和进步的里程碑材料：

人类社会的物质基础和进步的里程碑1.1功能材料在材料科学与工程中的地位功能材料在材料科学与工程中的地位YourTextYourTextYourTextYourTextYourTextYourTextYourTextYourText公元前公元前20002000年年公元公元400400年年2020世纪世纪前半期前半期20世纪世纪80年代年代石石器器时时代代青青铜铜器器时时代代铁铁器器时时代代信信息息时时代代后后半半期期三三大大材材料料并并存存因为材料的应用获得的益处：

因为材料的应用获得的益处：

秦帝国秦帝国青铜兵器性能的提高和兵器标准化制备。

青铜兵器性能的提高和兵器标准化制备。

大航海时代的开始大航海时代的开始指南针的使用（磁性材料）指南针的使用（磁性材料）工业革命工业革命钢铁材料的发展钢铁材料的发展信息时代信息时代半导体材料、单晶硅、光纤材料。

半导体材料、单晶硅、光纤材料。

航空航天航空航天有色轻金属合金、先进陶瓷材料有色轻金属合金、先进陶瓷材料1.1功能材料在材料科学与工程中的地位功能材料在材料科学与工程中的地位因为材料的失效导致的悲剧因为材料的失效导致的悲剧泰坦尼克号泰坦尼克号制造船体的钢铁材料缺乏韧性。

制造船体的钢铁材料缺乏韧性。

（金属材料）（金属材料）挑战者号航天飞机挑战者号航天飞机密封环在低温变脆。

（高分密封环在低温变脆。

（高分子材料）子材料）奋进号航天飞机奋进号航天飞机外层绝热瓦的破裂。

（外层绝热瓦的破裂。

（C/CC/C复复合材料陶瓷材料）合材料陶瓷材料）1.1功能材料在材料科学与工程中的地位功能材料在材料科学与工程中的地位现代文明的现代文明的四大支柱四大支柱材料材料信息信息能源能源生物生物结构材料结构材料功能材料功能材料1.1功能材料在材料科学与工程中的地位功能材料在材料科学与工程中的地位1.1功能材料在材料科学与工程中的地位功能材料在材料科学与工程中的地位结构材料占主导地位的时期结构材料占主导地位的时期结构材料曾经是材料科学的主要研究对象结构材料曾经是材料科学的主要研究对象工业经济工业经济（工业革命（工业革命机械机械动力）动力）机器机器力学性能（机械性能）力学性能（机械性能）结构材料结构材料钢铁能力钢铁能力曾经的国力的标志曾经的国力的标志1.1功能材料在材料科学与工程中的地位功能材料在材料科学与工程中的地位功能材料现代社会中起主导作用的材料功能材料现代社会中起主导作用的材料功功能能材材料料是是信信息息技技术术、生生物物技技术术、可可再再生生能能源源技术、空间技术等现代社会支柱产业的基础技术、空间技术等现代社会支柱产业的基础功能信息功能信息计算机计算机相关的材料相关的材料可再生能源可再生能源太阳能太阳能相关的材料相关的材料1.1功能材料在材料科学与工程中的地位功能材料在材料科学与工程中的地位功能材料与结构材料比较功能材料与结构材料比较结构材料结构材料功能材料功能材料传统材料传统材料新材料新材料产量大产量大品种多品种多附加值低附加值低附加值高附加值高技术成熟技术成熟技术发展快技术发展快劳动密集劳动密集技术密集技术密集转移出发达国家转移出发达国家集中在发达国家集中在发达国家1.1功能材料在材料科学与工程中的地位功能材料在材料科学与工程中的地位功能材料与结构材料关系功能材料与结构材料关系共同构成现代社会的物质基础共同构成现代社会的物质基础性能多样：

结构材料和功能材料可能转换性能多样：

结构材料和功能材料可能转换技术集成：

结构材料和功能材料紧密结合技术集成：

结构材料和功能材料紧密结合Fe:

钢铁材料的主要组成，也是磁性材料的主要组成钢铁材料的主要组成，也是磁性材料的主要组成Cu基形状记忆合金：

由基形状记忆合金：

由Cu合金发展而来合金发展而来智能材料：

结构材料与功能材料的复合智能材料：

结构材料与功能材料的复合1.2功能材料的发展概况功能材料的发展概况材料发展的基本进程材料发展的基本进程1.2功能材料的发展概况功能材料的发展概况功功能能材材料料的的发发展展现代现代中期中期初期初期第二次世界大战以前第二次世界大战以前二战前至二战前至2020世纪世纪6060年代年代2020世纪世纪6060年代年代至今至今1.2功能材料的发展概况功能材料的发展概况初期阶段初期阶段磁现象的认识：

天然磁石（公元前二世纪）、地球磁场等磁现象的认识：

天然磁石（公元前二世纪）、地球磁场等电的发现：

电的发现：

18世纪末世纪末（富兰克林、库仑富兰克林、库仑），电池电池（1800年年）电电磁磁现现象象和和理理论论：

磁磁针针被被电电流流偏偏转转（奥奥斯斯特特1820年年）；

欧欧姆姆定定律律（1826年年）；

电电磁磁感感应应（1833年年）；

法法拉拉第第提提出出“电介质电介质”和场的概念；

麦克斯韦方程（和场的概念；

麦克斯韦方程（1855年）。

年）。

电工材料电工材料：

导电材料、磁性材料：

导电材料、磁性材料光学材料：

光学玻璃光学材料：

光学玻璃1.2功能材料的发展概况功能材料的发展概况中期中期阶段阶段理论准备：

理论准备：

20世纪初期物理学的发展世纪初期物理学的发展量子力学、能带理论、半导体理论等量子力学、能带理论、半导体理论等需需求：

一次和二次世界大战的军事需求求：

一次和二次世界大战的军事需求声纳技术、无线电技术、雷达技术、原子能等声纳技术、无线电技术、雷达技术、原子能等空间竞赛：

传感器、特殊能源、信号记录等空间竞赛：

传感器、特殊能源、信号记录等计算机技术：

芯片材料、存储材料、显示材料等计算机技术：

芯片材料、存储材料、显示材料等1.2功能材料的发展概况功能材料的发展概况现代现代阶段阶段60年代半导体技术的兴起年代半导体技术的兴起信息技术与产业信息技术与产业始于始于60年代的空间竟赛年代的空间竟赛传感器、屏蔽材料传感器、屏蔽材料70年代爆发的能源危机年代爆发的能源危机各种新能源材料各种新能源材料医学技术的发展医学技术的发展生物医学材料生物医学材料环境保护意识的凸现环境保护意识的凸现环境友好材料环境友好材料追求材料的仿生性追求材料的仿生性仿生材料、智能材料仿生材料、智能材料基础理论的突破基础理论的突破超导、纳米材料、纳米碳管超导、纳米材料、纳米碳管1.2功能材料的发展概况功能材料的发展概况新材料的发现往往导新材料的发现往往导致新技术和产业的兴起致新技术和产业的兴起功能材料功能材料发展的动力发展的动力新的科学理论新的科学理论和现象的发现和现象的发现22331新的材料制备新的材料制备技术的出现技术的出现新的工程和技术要求新的工程和技术要求14040年代末年代末5050年代初研制年代初研制出出SiSi、GeGe半导体单晶，并半导体单晶，并以此制成晶体三极管，进以此制成晶体三极管，进而产生了半导体物理，导而产生了半导体物理，导致半导体器件及其它固体致半导体器件及其它固体器件的发展，使得半导体器件的发展，使得半导体技术得到广泛的应用，导技术得到广泛的应用，导致半导体材料的发展。

致半导体材料的发展。

2随着对计算机存储器记录密随着对计算机存储器记录密度的要求不断提高，计算机度的要求不断提高，计算机的记录介质材料不断发展。

的记录介质材料不断发展。

由磁性颗粒（如由磁性颗粒（如FeFe22OO33）涂覆）涂覆在高分子基片上发展到磁性在高分子基片上发展到磁性薄膜记录介质，磁性薄膜的薄膜记录介质，磁性薄膜的记录方式由纵向记录发展到记录方式由纵向记录发展到垂直垂直记录，记录，例子：

半导体材料的发展例子：

半导体材料的发展1.2功能材料的发展概况功能材料的发展概况1.2功能材料的发展概况功能材料的发展概况例例例例子子子子快快快快速速速速凝凝凝凝固固固固技技技技术术术术Duwez在在2020世纪世纪5050年年代发展了快速凝固技代发展了快速凝固技术，制备出非晶态合术，制备出非晶态合金。

其后的研究发现金。

其后的研究发现非晶态铁基合金具有非晶态铁基合金具有优异的软磁性能，从优异的软磁性能，从而导致了非晶软磁合而导致了非晶软磁合金的发展与应用。

金的发展与应用。

9090年代初又用该技术发年代初又用该技术发展了非晶展了非晶/纳米晶复合纳米晶复合软磁合金软磁合金视频短片视频短片美国美国F/A-22A隐身战机试验飞行精彩视频隐身战机试验飞行精彩视频22、飞机隐身的需求、飞机隐身的需求隐身材料隐身材料F/A-22AF/A-22A被认为是现今世界上最为先进的战斗被认为是现今世界上最为先进的战斗机机,也是世界上第一种真正意义上的第四代作也是世界上第一种真正意义上的第四代作战飞机战飞机.它集隐身它集隐身,高机动性高机动性,可维护性与短距可维护性与短距离起降四大优势于一身离起降四大优势于一身,单机造价高达单机造价高达1.31.3亿美亿美元元.美军计划装备美军计划装备192192架架.33、对材料两面要求不同的性能、对材料两面要求不同的性能梯度材料梯度材料1.2功能材料的发展概况功能材料的发展概况国家体育场国家体育场“鸟巢鸟巢”可以容纳观众人数是可以容纳观众人数是20042004年雅典奥年雅典奥林匹克综合体育场的林匹克综合体育场的22倍，达到倍，达到9.19.1万人！

万人！

为了追求更好的现场效果，为了追求更好的现场效果，“鸟巢鸟巢”的看台设计成的看台设计成“碗碗”状，同一圆周上观众与场地中心的视线距离都在状，同一圆周上观众与场地中心的视线距离都在140140米米左右。

左右。

广泛采用广泛采用吸声膜材料吸声膜材料，并配合其他构件上的吸声材料及，并配合其他构件上的吸声材料及场内电声扩音系统，确保每个角落的观众都能清晰地听场内电声扩音系统，确保每个角落的观众都能清晰地听到广播。

到广播。

木塑复合材料木塑复合材料是近年来出现的一种新型环保材料，被北是近年来出现的一种新型环保材料，被北京奥运会作为绿色建材用于奥运场馆建设，它将京奥运会作为绿色建材用于奥运场馆建设，它将70%70%至至80%80%的植物纤维粉和廉价填料与的植物纤维粉和廉价填料与20%20%至至30%30%的塑料混合，并的塑料混合，并添加少量的特殊添加剂，用挤出成型法制成类似于木材添加少量的特殊添加剂，用挤出成型法制成类似于木材外