化工新材料.pptx

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化工新材料化工新材料杜正银杜正银西北师范大学化学化工学院西北师范大学化学化工学院石墨烯（Graphene）是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。

2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈盖姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

单层石墨烯（Graphene）：

指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。

一、石墨烯一、石墨烯2022/11/112022/11/1122/752022/11/112022/11/1133/752022/11/112022/11/1144/75特点：

特点：

非同寻常的导电性能、极低的电阻率极低和极快的电子迁移的速度、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性。

发展发展方向：

方向：

2010年诺贝尔物理学奖造就近年技术和资本市场石墨烯炙手可热，未来5年将在光电显示、半导体、触摸屏、电子器件、储能电池、显示器、传感器、半导体、航天、军工、复合材料、生物医药等领域呈爆发式增长。

2022/11/112022/11/1155/75“内嵌富勒烯”是牛津大学研发出的一种由碳原子组成的笼形结构，笼内装有氮原子。

富勒烯结构中最为特殊的性质是其碳笼内部为空腔结构，因此可以在其内部空腔内嵌某些特殊物种（原子、离子或原子簇），由此而形成的富勒烯被称为内嵌富勒烯。

二、内嵌富勒烯二、内嵌富勒烯2022/11/112022/11/1166/752022/11/112022/11/1177/752022/11/112022/11/1188/75特点：

特点：

用离子轰击C60制得内嵌富勒烯，并从富勒烯的其它混合物中纯化分离（难度极高）。

发展发展方向：

方向：

在医学抗HIV、酶活性抑制、切割DNA、光动力学治疗、抗氧化、美容化妆等领域有广阔的应用前景。

2022/11/112022/11/1199/75三、黑磷三、黑磷2022/11/112022/11/111010/752022/11/112022/11/111111/75特点：

特点：

与石墨烯相比黑磷具有能隙，使其更容易进行光探测，其能隙可通过在硅基板上堆叠的黑磷层数来调节，使其能吸收可见光范围以及通讯，用红外线范围的波长。

黑磷是一种直接能隙（direct-band）半导体，也能将电子信号转换成光。

发展发展方向：

方向：

未来在晶体管、传感器、太阳能电池、开关、电池电极等领域前景广泛。

替代硅超越石墨烯，黑磷将成下一个万亿市场替代硅超越石墨烯，黑磷将成下一个万亿市场？

2014年，有人通过剥离的方式得到了年，有人通过剥离的方式得到了10到到20个原个原子厚度的超薄黑磷薄膜，又称磷烯。

现在黑磷二维子厚度的超薄黑磷薄膜，又称磷烯。

现在黑磷二维材料已经成为了晶片界的新宠。

材料已经成为了晶片界的新宠。

2022/11/112022/11/111212/753D打印（3DP）即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。

常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。

该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

四、四、3D打印材料打印材料2022/11/112022/11/111313/752022/11/112022/11/111414/752022/11/112022/11/111515/75特点特点：

改变传统工业的加工方法，可快速实现复杂结构的成型等。

发展发展方向：

方向：

革命性成型方法，在复杂结构成型和快速加工成型领域，有很大前景。

2022/11/112022/11/111616/75“液态金属”，指的是一种不定型金属，液态金属可看作由正离子流体和自由电子气组成的混合物。

五、液态金属五、液态金属2022/11/112022/11/111717/752022/11/112022/11/111818/75特点特点：

高强韧性、优良的导磁性和低的磁损耗、优异的液态流动性。

发展发展方向：

方向：

在高频低损耗变压器、移动终端设备的结构件等。

2022/11/112022/11/111919/75英文aerogel，又称为干凝胶。

当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。

如明胶、阿拉伯胶、硅胶、毛发、指甲等。

气凝胶也具凝胶的性质，即具膨胀作用、触变作用、离浆作用。

六、气凝胶六、气凝胶2022/11/112022/11/112020/752022/11/112022/11/112121/752022/11/112022/11/112222/75特点：

特点：

高孔隙率、低密度质轻、低热导率，隔热保温特性优异。

发展发展方向：

方向：

极具潜力的新材料，在节能环保、保温隔热电子电器、建筑等领域有巨大潜力。

2022/11/112022/11/112323/75离子液体（或称离子性液体）是指全部由离子组成的液体，如高温下的KCI,KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。

在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体。

在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。

某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。

七、离子液体七、离子液体2022/11/112022/11/112424/752022/11/112022/11/112525/75特点：

具有高热稳定性、宽液态温度范围、可调酸碱性、极性、配位能力等。

发展方向：

在绿色化工领域，以及生物和催化领域具有广阔的应用前景。

2022/11/112022/11/112626/75量子点（quantumdot）是准零维（quasi-zero-dimensional）的纳米材料，由少量的原子所构成。

粗略地说，量子点三个维度的尺寸都在100纳米（nm）以下，外观恰似一极小的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子限域效应（quantumconfinementeffect）特别显著。

八、量子点八、量子点2022/11/112022/11/112727/752022/11/112022/11/112828/752022/11/112022/11/112929/75特点：

特点：

大小约为220nm的半导体晶体，由少数原子构成，活动局限于有限范围之内，丧失原有的半导体特性。

内部结构、大小不同，发出不同颜色的光，量子点尺寸足够精确时，可发出鲜艳的红绿蓝光（颜色可调），能够更精准的控制色彩显示。

发展发展方向：

方向：

未来在医学上（显影标记、基因组学、药物筛选等）、半导体器件（电子器件、存储等）、显示照明等领域前景巨大。

2022/11/112022/11/113030/75钙钛矿（Perovskite）CaTiO3概述：

钙钛矿一般为立方体或八面体形状，具有光泽，浅色到棕色。

它们可用于提炼钛、铌和稀土元素，但必须是大量聚集时才有开采价值。

九、纳米点钙钛矿九、纳米点钙钛矿一种具有独特物理性质和化学性一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料质的新型无机非金属材料2022/11/112022/11/113131/752022/11/112022/11/113232/752022/11/112022/11/113333/75特点：

特点：

纳米点钙钛矿具有巨磁阻、高离子导电性、对氧析出和还原等催化作用等。

发展发展方向：

方向：

未来在催化、存储、传感器、光吸收等领域具有巨大潜力。

2022/11/112022/11/113434/75一般认为超材料是具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。

迄今发展出的“超材料”包括：

“左手材料”、光子晶体、“超磁性材料”等。

“左手材料”是一类在一定的频段下同时具有负的磁导率和负的介电常数的材料系统（对电磁波的传播形成负的折射率）。

近一两年来“左手材料”引起了学术界的广泛关注，曾被美国科学杂志评为2003年的年度十大科学突破之一。

十、超材料十、超材料2022/11/112022/11/113535/752022/11/112022/11/113636/752022/11/112022/11/113737/752022/11/112022/11/113838/75特点：

特点：

具有常规材料不具有的物理特性，如负磁导率、负介电常数等。

发展发展方向：

方向：

改变传统根据材料的性质进行加工的理念，未来可根据需要来设计材料的特性，潜力无限、革命性。

2022/11/112022/11/113939/75柔性柔性玻璃：

玻璃：

WillowGlass，美国康宁公司研发，美国康宁公司研发，薄如名片，只有薄如名片，只有0.1mm厚，外面有一层层压塑料，厚，外面有一层层压塑料，人们可以轻松将玻璃压弯。

由于人们可以轻松将玻璃压弯。

由于WillowGlass还处还处于初步发展阶段，如果没有这一层层压塑料，于初步发展阶段，如果没有这一层层压塑料，WillowGlass没那么容易弯曲。

没那么容易弯曲。

WillowGlass柔性玻璃除了可以作为产品的内部柔性玻璃除了可以作为产品的内部或者基底材料之外，还可以保护产品的敏感电子元或者基底材料之外，还可以保护产品的敏感电子元件不会受潮，比如太阳能面板中的光伏太阳能电池。

件不会受潮，比如太阳能面板中的光伏太阳能电池。

WillowGlass可以高度弯曲，非常柔韧，过度了可以高度弯曲，非常柔韧，过度了它会断的。

它会断的。

WillowGlass将于将于2013年下半年进行量产，预年下半年进行量产，预计在计在2014年初会有商用产品面世年初会有商用产品面世。

十一、柔性玻璃十一、柔性玻璃2022/11/112022/11/114040/75有了有了WillowGlass，手机屏幕基地就不再是死板，手机屏幕基地就不再是死板一块了，你可以把它卷起来、也可以把它叠成一团一块了，你可以把它卷起来、也可以把它叠成一团就好像印刷报纸一样。

这种玻璃会首先用在智能手就好像印刷报纸一样。

这种玻璃会首先用在智能手机上，不过已经在开发其他用途，例如太阳能电池板机上，不过已经在开发其他用途，例如太阳能电池板以及照明。

以及照明。

2022/11/112022/11/114141/752022/11/112022/11/114242/752022/11/112022/11/114343/75特点特点：

改变传统玻璃刚性、易碎的特点，实现玻璃的柔性革命化创新。

发展发展方向：

方向：

未来柔性显示、可折叠设备领域，前景巨大。

2022/11/112022/11/114444/75人工晶体又称人工晶状体（intraocularlens）,是经手术植入眼睛里代替摘除的自身混浊晶体的精密光学部件。

十二、人工晶体十二、人工晶体2022/11/112022/11/114545/752022/11/112022/11/114646/75特点：

特点：

一种胶原聚合物材料制成软弹性医用凝胶，植入眼内，治疗视力异常。

发展发展方向：

方向：

非水溶性，高化学惰性，高稳定性，无致癌作用，高生物相容性，耐受性好、弹性强度稳定、无膨胀性等。

2022/11/112022/11/114747/75泡沫金属是指含有泡沫气孔的特种金属材料。

通过其独特的结构特点，泡沫金属拥有密度小、隔热性能好、隔音性能好以及能够吸收电磁波等一系列良好优点，是随着人类科技逐步发展起来的一类新型材料常用于航空航天、石油化工等一系列工业开发上。

十三、泡沫金属十三、泡沫金属泡沫金属的制备有泡沫金属的制备有粉末冶金法粉末冶金法和和电镀法电镀法，前者通过向熔