材料的发展史.答案.ppt
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现代新型材料与纳米材料现代新型材料与纳米材料NewMaterialsandNanometer-Materials
(1)材料科学与工程学院材料科学与工程学院刘刘颖颖教教授授/博士导师博士导师唐正华唐正华副教授副教授/硕士导师硕士导师李李军军副教授副教授/硕士导师硕士导师2拓宽拓宽学习纳米材料和新材料的学习纳米材料和新材料的知识面知识面达到提高达到提高文化素质文化素质教育的目的教育的目的迎接迎接知识经济和国际竞争知识经济和国际竞争的挑战的挑战揭示材料揭示材料成分成分-组织组织(结构结构)-)-性能性能之间的关系之间的关系为为工工程程结结构构,机机器器零零件件和和产产品品使使用用提提供供正正确确选选择择材材料料和和合理用材合理用材的的基本原则和方法基本原则和方法课程的研究对象和主要任务课程的研究对象和主要任务3刘颖刘颖教授教授/博士生导师博士生导师19651965年生,年生,9999年博士生毕业并获博士学位年博士生毕业并获博士学位二级教授二级教授/材料学院副院长材料学院副院长主要研究领域:
金属功能材料和纳米材料主要研究领域:
金属功能材料和纳米材料主持国家主持国家863863计划和国家攻关计划等课题三十余项计划和国家攻关计划等课题三十余项主要荣誉和奖励:
主要荣誉和奖励:
宝钢优秀教师宝钢优秀教师/国务院政府特殊津贴专家国务院政府特殊津贴专家/四川省学术带头四川省学术带头人人/教育部新世纪优秀人才教育部新世纪优秀人才四川杰出青年科技基金获得者四川杰出青年科技基金获得者/四川省青年科技奖四川省青年科技奖四川省有突出贡献博士学位获得者四川省有突出贡献博士学位获得者国家科技进步二等奖(国家科技进步二等奖(20062006年)年)四川省科技进步奖一等奖(四川省科技进步奖一等奖(20042004年)和二等奖(年)和二等奖(20002000年)年)四川省教学成果奖二等奖和三等奖(四川省教学成果奖二等奖和三等奖(20042004年度)年度)4唐正华唐正华1979-19831979-1983成都科技大学本科学习成都科技大学本科学习1983-19851983-1985重庆仪表材料所工作重庆仪表材料所工作1985-19881985-1988成都科技大学硕士学习成都科技大学硕士学习1988-20021988-2002四川大学讲师,副教授四川大学讲师,副教授2002-20062002-2006南非南非universityofpretoria博士博士科研经历:
一直从事钢的质量与加工方面的研究,曾经担科研经历:
一直从事钢的质量与加工方面的研究,曾经担任两届中国金属学会夹杂物委员会理事兼秘书任两届中国金属学会夹杂物委员会理事兼秘书5第一讲第一讲材料发展历史材料发展历史6什么是材料?
其重要作用是什么?
什么是材料?
其重要作用是什么?
材材料料是是人人们们用用来来制制成成各各种种物物品品、器器件件和和构构件件等等具具有有某种特性的某种特性的物质实体物质实体。
材材料料是是人人类类社社会会生生活活的的物物质质基基础础,材材料料的的发发展展引引起起时代的变迁,推动人类文明的发展和社会的进步。
时代的变迁,推动人类文明的发展和社会的进步。
在在知知识识经经济济时时代代,材材料料、能能源源和和信信息息并并列列为为现现代代科科学技术的三大支柱,其作用和意义尤为突出。
学技术的三大支柱,其作用和意义尤为突出。
7材料与人类社会的关系如何?
材料与人类社会的关系如何?
人类社会和材料的关系人类社会和材料的关系非常广泛、非常密切,非常非常广泛、非常密切,非常重要重要,在这点上很少有其他领域能与之相比。
,在这点上很少有其他领域能与之相比。
人类文明的发展史是一部人类文明的发展史是一部利用材料、制造材料和创造利用材料、制造材料和创造材料材料的历史。
的历史。
材料是材料是生产力的标志,生产力的标志,是人类社会进步的是人类社会进步的里程碑里程碑。
对材料认识和利用的能力决定社会形态和生活质量对材料认识和利用的能力决定社会形态和生活质量人类人类从未中断过从未中断过追求更好的材料,或使材料具有更优追求更好的材料,或使材料具有更优异的性质或新的功能。
异的性质或新的功能。
8一部人类文明史,从某种意义上说,也是世界材料的一部人类文明史,从某种意义上说,也是世界材料的发展史。
发展史。
陶瓷、青铜和铁陶瓷、青铜和铁等材料的兴起和广泛应用等材料的兴起和广泛应用对社会进步对社会进步起到关键性推动作用起到关键性推动作用,这些材料成为划分一个时代的重这些材料成为划分一个时代的重要标志,要标志,如如石器时代、青铜时代、铁器时代石器时代、青铜时代、铁器时代等。
等。
9每每种种新新材材料料的的发发现现和和应应用用,都都会会给给人人类类社社会会带带来来巨巨大大改改变变,满满足足人人类类社社会会发发展展中中层层出出不不穷穷的的新新需需要要,推推动动人类社会向前发展人类社会向前发展。
没有没有半导体单晶硅半导体单晶硅,不可能有当今发达的微电子工业;,不可能有当今发达的微电子工业;没有没有低损耗光纤低损耗光纤,不可能有当今蓬勃发展的网络社会;,不可能有当今蓬勃发展的网络社会;没有没有高分子复合材料高分子复合材料,不可能有当今竞争的太空开发;,不可能有当今竞争的太空开发;单晶硅棒单晶硅片单晶芯片电子元件1011天然材料天然材料陶陶-瓷瓷青铜青铜铁铁钢钢有色金属有色金属高分子材料高分子材料新型材料新型材料材料发展的历史演进材料发展的历史演进12(11)天然材料)天然材料大约大约25000年前,人类就学会使用材料。
年前,人类就学会使用材料。
自然界中大量存在,人类从自然中可直接获取,经过自然界中大量存在,人类从自然中可直接获取,经过简单的加工就可为人类所用。
简单的加工就可为人类所用。
主要是骨、牙、皮、毛、竹、木、主要是骨、牙、皮、毛、竹、木、石石等天然材料,等天然材料,并并进行粗糙加工,除此之外别无他物进行粗糙加工,除此之外别无他物。
竹筷骨针石制品皮毛制品13典型的天然材料典型的天然材料石器石器区别、选用各种石头,创造出刀、斧、针各种器具,区别、选用各种石头,创造出刀、斧、针各种器具,用于用于生产、生活和战争。
生产、生活和战争。
从挖掘的人类当年所使用的各种用途的锋利石片,可从挖掘的人类当年所使用的各种用途的锋利石片,可以想象人类远祖的艰苦。
以想象人类远祖的艰苦。
石刀石刀石斧石斧石针石针14旧石器时代的生产工具极其落后,人类社会的生产旧石器时代的生产工具极其落后,人类社会的生产力也极端低下,社会发展极其缓慢,人类文明也是力也极端低下,社会发展极其缓慢,人类文明也是相当简单和粗俗的。
相当简单和粗俗的。
旧石器工具旧石器工具简单的人类文明简单的人类文明15据考古学家分析,距今约一万年前陶器开始出现,据考古学家分析,距今约一万年前陶器开始出现,人们人们用粘土或以粘土、长石、石英为主的混合物,用粘土或以粘土、长石、石英为主的混合物,经成型、干燥、烧制(烧制温度低于经成型、干燥、烧制(烧制温度低于1200),),得得到坚硬的陶器。
到坚硬的陶器。
陶是人类陶是人类制造制造的第一种的第一种“人造材料人造材料”,由于高温烧,由于高温烧制产生制产生化学变化化学变化,得到和粘土不一样的,得到和粘土不一样的新物质新物质。
新石器时代晚期新石器时代晚期(公元前公元前3000一前一前2800年年)黑陶黑陶陶体的黑色是因为碳的渗入陶体的黑色是因为碳的渗入
(2)陶器(无机非金属材料)陶器(无机非金属材料)16我国陶器大约我国陶器大约出现在出现在8000年年前,具有悠久前,具有悠久的历史。
的历史。
半坡村半坡村出土的出土的碗、钵、釜、碗、钵、釜、罐、瓶等,甚罐、瓶等,甚至还有能吹气至还有能吹气发声的陶埙。
发声的陶埙。
半坡变体鸟纹盆半坡变体鸟纹盆半坡小口尖底瓶半坡小口尖底瓶半坡陶盆半坡陶盆陶埙陶埙17从著名的从著名的仰韶和龙山仰韶和龙山文化遗址出土的陶器中,文化遗址出土的陶器中,人们发现当时祖先已经掌握了烧制黑色陶器人们发现当时祖先已经掌握了烧制黑色陶器和白色陶器的配方和技术。
和白色陶器的配方和技术。
仰韶白陶瓶仰韶白陶瓶龙山黑陶瓶龙山黑陶瓶18闻名于世的闻名于世的秦始皇兵马俑秦始皇兵马俑是典型的陶制品;是典型的陶制品;著名的著名的唐三彩唐三彩创始于唐高宗时期,用创始于唐高宗时期,用白粘土作胎白粘土作胎,以,以Cu、Fe、Co等矿物作釉等矿物作釉的着色剂,两次烧制后成为的着色剂,两次烧制后成为绚丽多彩的陶器精品;绚丽多彩的陶器精品;江苏宜兴江苏宜兴紫砂壶紫砂壶(紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等组紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等组成,其中成,其中Fe2O3含量约含量约7-10,TiO21)制造技制造技术精湛,色泽淳朴,造型独特,别具一格。
术精湛,色泽淳朴,造型独特,别具一格。
兵马俑兵马俑唐三彩马唐三彩马方韵紫砂壶方韵紫砂壶19商陶酒尊唐三彩俑陶的出现,陶的出现,人类可长时间储存食物人类可长时间储存食物,可吃煮熟的谷可吃煮熟的谷物,喝煮开的水,物,喝煮开的水,促进人类进化促进人类进化。
陶器也是最初的耐火材料,陶器也是最初的耐火材料,为以后的铜、铁冶炼提为以后的铜、铁冶炼提供物质条件供物质条件。
猪纹陶盆陶器的现实意义陶器的现实意义20陶器是陶器是人类第一次人类第一次有意识地制造有意识地制造出自然界没有的,出自然界没有的,并且具有并且具有全新性能全新性能的的“新新”材料材料,标志着人类能离标志着人类能离开上天的赐予,开始进入开上天的赐予,开始进入自力创造自力创造材料的时代。
材料的时代。
恩格斯论述恩格斯论述:
人类从低级阶段向文明阶段的发展就:
人类从低级阶段向文明阶段的发展就是从学会是从学会制陶制陶开始的。
开始的。
陶器的出现成为陶器的出现成为新石器时代开始的标志之一新石器时代开始的标志之一。
陶器的理论意义陶器的理论意义磨制石器磨制石器养畜业养畜业21陶器不致密、易渗漏、强度也陶器不致密、易渗漏、强度也不高。
不高。
3000多年前多年前的殷、周时期,发的殷、周时期,发明了明了釉瓷。
釉瓷。
炉窑温度达到炉窑温度达到1200,能将金能将金属氧化物烧制成釉瓷,标志着属氧化物烧制成釉瓷,标志着人类改造自然的能力增强。
人类改造自然的能力增强。
瓷的质地比陶更细腻,外观更瓷的质地比陶更细腻,外观更美观,用途更广泛,美观,用途更广泛,陶向瓷的过渡陶向瓷的过渡商朝釉瓷商朝釉瓷22什么是瓷器?
什么是瓷器?
瓷土与陶土相比,瓷土与陶土相比,CaO、MgO等助熔剂明显减少,等助熔剂明显减少,SiO2含量降至含量降至70以下,以下,Al2O3含量显著增加含量显著增加。
釉料釉料是用矿物是用矿物(长石、方解石、石英等长石、方解石、石英等)和颜料按一定比例和颜料按一定比例配制而成,高温下釉料熔融并均匀覆盖在瓷器表面,冷却配制而成,高温下釉料熔融并均匀覆盖在瓷器表面,冷却后后质地坚硬、光滑、不粘污,质地坚硬、光滑、不粘污,并可调配成各种颜色。
并可调配成各种颜色。
纵有家财万贯不如纵有家财万贯不如钧瓷钧瓷一片一片汝瓷汝瓷莲花碗莲花碗定瓷定瓷刻花碗刻花碗官瓷官瓷弦文瓶弦文瓶23瓷器瓷器中的材料知识中的材料知识宋五大名窑(官、哥、汝、宋五大名窑(官、哥、汝、定、钧窑)之一:
哥窑瓷器定、钧窑)之一:
哥窑瓷器开片即是瓷器釉面出现裂纹的现象开片即是瓷器釉面出现裂纹的现象金丝铁线金丝铁线。
开片原因:
胎、釉材料的开片原因:
胎、釉材料的膨胀系数不膨胀系数不同同,在冷却过程中收缩率也有差异,在冷却过程中收缩率也有差异,形成开片。
形成开片。
掌握开片规律,宋代开始将开片作为掌握开片规律,宋代开始将开片作为装饰。
装饰。
青花瓷青花瓷青花瓷器以钴的化合物为发色剂,绘制在烧制青花瓷器以钴的化合物为发色剂,绘制在烧制胎体上,挂釉后再经过一次烧制而完成。
胎体上,挂釉后再经过一次烧制而完成。
哥瓷哥瓷八方碗八方碗哥瓷哥瓷瓶瓶元元青花瓷瓶青花瓷瓶24江西景德镇的江西景德镇的薄胎薄胎瓷器瓷器被赞为被赞为洁如玉、明如镜、薄如洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磐纸、声如磐。
瓷器作为中华文明象征,大量流传:
瓷器作为中华文明象征,大量流传:
9世