产品造型设计材料与工艺教学课件作者赵占西10新材料新技术与新工艺课件

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1、机械工业出版社第十章新材料新技术与新工艺产品造型材料与工艺第十章新材料新技术与新工艺310.1新材料新材料是指那些新出现或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料。新材料与传统材料之间并没有截然的分界，新材料是在传统材料基础上发展而成的，传统材料经过组成、结构、设计和工艺上的改进从而提高材料性能或出现新的性能都可发展成为新材料。新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域。目前，一般按应用领域和当今的研究热点把新材料进行分类如：电子信息材料、新能源材料、

2、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料（含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等）、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新型材料等。第十章新材料新技术与新工艺41.电子信息材料电子信息材料是指在微电子、光电子技术和新型元器件基础产品领域中所用的材料，主要包括单晶硅为代表的半导体微电子材料，图10-1所示为制造集成电路用的硅晶圆片；激光晶体为代表的光电子材料；介质陶瓷和热敏陶瓷为代表的电子陶瓷材料；钕铁硼（NdFeB）永磁材料为代表的磁性材料；光纤通信材料；磁存储和光盘存储为主的数据存储材

3、料；压电晶体与薄膜材料；贮氢材料和锂离子嵌入材料为代表的绿色电池材料等。总体发展趋势是向着大尺寸、高均匀性、高完整性、以及薄膜化、多功能化和集成化方向发展。第十章新材料新技术与新工艺图10-1硅晶圆片52.新能源材料新能源和可再生清洁能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一，新能源包括太阳能、生物能、核能、风能、地热、海洋能等一次能源以及二次电源中的氢能等。新能源材料则是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料。主要包括储氢电极合金材料为代表的镍氢电池材料、嵌锂碳负极和LiCoO2正极为代表的锂离

4、子电池材料、燃料电池材料、硅半导体材料为代表的太阳能电池材料以及铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。当前的研究热点和技术前沿包括高能储氢材料、聚合物电池材料、中温固体氧化物燃料电池电解质材料、燃料电池材料、多晶薄膜材料等。图10-2所示为安装在建筑物上的太阳能电池板。第十章新材料新技术与新工艺6第十章新材料新技术与新工艺图10-2安装在建筑物上的太阳能电池板纳米材料纳米材料是指由尺寸小于100nm（0.1～100nm）的超细颗粒构成的具有小尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。按物理形态分，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳

5、米块体和纳米相分离液体等五类。当前的研究热点和技术前沿包括：以碳纳米管为代表的纳米组装材料；纳米陶瓷和纳米复合材料等高性能纳米结构材料；纳米涂层材料的设计与合成；单电子晶体管、纳米激光器和纳米开关等纳米电子器件的研制、超高密度信息存贮材料等。7先进复合材料复合材料按用途主要可分为结构复合材料和功能复合材料两类。结构复合材料主要作为承力结构使用的材料，由能承受载荷的增强体组元（如玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金属、天然纤维、织物、晶须、片材和颗粒等）与能联结增强体成为整体材料，同时又起传力作用的基体组元（如树脂、金属、陶瓷、玻璃、碳和水泥等）构成。图

6、10-3所示为采用复合材料制造的风力发电机桨叶。第十章新材料新技术与新工艺图10-3采用复合材料制造的风力发电机桨叶8功能材料是指除力学性能以外还提供其它物理、化学、生物等性能的复合材料。包括压电、导电、雷达隐身、永磁、光致变色、吸声、阻燃、生物自吸收等种类繁多的复合材料，具有广阔的发展前途。未来的功能复合材料比重将超过结构复合材料，成为复合材料发展的主流。未来复合材料的研究方向主要集中在纳米复合材料、仿生复合材料和发展多功能、机敏、智然复合材料等领域。5.生态环境材料生态环境材料是在人类认识到生态环境保护的重要战略意义和世界各国纷纷走可持续发

7、展道路的背景下提出来的，是国内外材料科学与工程研究发展的必然趋势。这类材料的特点是消耗的资源和能源少，对生态和环境污染小，再生利用率高，而且从材料制造、使用、废弃直到再生循环利用的整个寿命过程，都与生态环境相协调。第十章新材料新技术与新工艺9主要包括：环境相容材料，如纯天然材料（木材、石材等）、仿生物材料（人工骨、人工器脏等）、绿色包装材料（绿色包装袋、包装容器）、生态建材（无毒装饰材料等）；环境降解材料（生物降解塑料等）；环境工程材料，如环境修复材料、环境净化材料（分子筛、离子筛材料）、环境替代材料（无磷洗衣粉助剂）等。生物医用材料生物医用材

8、料是一类用于诊断、治疗或替换人体组织、器官或增进其功能的新型高技术材料，是材料科学技术中的一个正在发展的新领域，不仅技术含量和经济价值高，而且与患者生