化学与新型材料

《化学与新型材料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、化学与新型材料摘要：本文介绍了与化学学科息息相关的材料科学方面的最新发展趋势，从新型金属材料，新型高分子材料，超导材料，储氢材料，纳米材料和有机电致发光材料等方面介绍了化学学科在材料方面的最新研究成果。关键词：化学；新型材料；科技发展。材料是人类进行生产最根本的物质基础，也是人类衣、食、住、行及日常生活用品的原料，是社会进步的先导，它与信息、能源构成现代文明的三大支柱。翻开人类文明史册，我们就会发现每一次材料科学的重大突破都引起生产技术的革命，给社会和人类生活带来巨大变化。化学是新材料发展的源泉，20世纪高分子化学的发展导致了塑料、合成

2、橡胶、合成纤维、涂料、胶黏剂和各种功能高分子材料的发明。世界上传统材料已有几十万种，而化学家合成的新材料正以每年5%的速度在增长，化学元素周期表中已有90多个元素应用在各种各样的材料中。下面将介绍近些年化学材料研究方面的一些最新成果和趋势。一、新型金属材料随着科技的发展，传统的金属工业在冶炼铸造加工和热处理方面不断出现新工艺，一系列从结构到物理力学性质均有特色的新材料相继出现。1.超耐热合金一般金属的机械性能会随着温度的升高而下降。我们把在高于700℃的高温下工作的金属统称为超耐热合金或高温合金。超耐热合金出现于20世纪30年代，其发展

3、和使用温度的提高与航天航空技术的发展紧密相关。现在它的应用领域已涉及舰艇、火车、汽车、火箭发动机、核反应堆和石油化工等高技术技术领域。随着人类飞向太空，核动力火箭、光子火箭的研制对超耐热合金的要求不断提高，有的甚至要求材料在高温下能连续工作几万个小时以上。2.超低温合金在特定的低温领域内，随着对材料要求的提高，就必须相应的开发出新的超低温合金材料。（1）超低温材料的特性要求：①防止低温脆性。一般合金在低温下强度会增加，但延伸率、断面收缩率、抗冲击性能等都会下降，从而产生脆性破坏。解决办法一般是加入金属镍或采用面心立方结构的金属，如铝合金

4、、奥氏体系不锈钢等。②在低温下具备一定的热稳定性能。为了防止构建在经历多次低温和室温之间反复多次变化后的热变形，要求低温合金的热膨胀系数尽可能小，因此，低膨胀合金，如铁镍合金、钛合金的开发研究开始越来越多地受到关注。（2）常见超低温材料①低温铝合金②低温铜合金③低温钛合金3.超塑性合金金属的超塑性现象是在适当的温度下和较小的应变速度条件下金属产生300%以上的延伸率的现象。超塑性合金的应用相当广泛，在车床制造、模具塑性、消音减震等方面均有广泛应用。（1）提高变形能力的应用超塑性合金适用于像热塑性材料板的真空成型或气压成型那样的加工方式。

5、在温度和变形速率得到充分控制时可在密封模具内挤压或锻造，可以得到相当高的加工精度，能大幅降低加工压力，并减少加工工序。由于其晶粒细微，尤适于制造极薄板和极薄管，也非常适用于加工有极微小凹凸表面的制品。（2）固相结合能力的应用晶粒的超细化，即晶界体积比的增加使得低压下的的固相结合易于进行。利用这一特性，超塑合金已经在轧制粘合多层材料、包覆材料、复合材料等方面得到应用，也在箔材或粉粒形式的粘合材料方面开发了一些性用途。（3）减震能力的应用超塑合金可以单独，也可以与其他材料复合制成不同形状、不同尺寸的部件，用于需要减震的地方，也可以作为消音材

6、料和部件使用。4.形状记忆合金形状记忆合金的开发迄今不过二十余年，但由于其在各领域内的特效应用，正广为世人瞩目，被誉为“神奇的功能材料”。形状记忆合金的两大优异性能：弯曲量大，塑性高；在记忆温度以上恢复以前形状。（1）形状记忆合金的分类单程记忆效应，双程记忆效应，全程记忆效应（2）形状记忆合金应用形状记忆合金由于其具有许多优异的性能,因而被广泛应用于航空航天、电子机械、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。一、新型高分子材料自古以来，人类的生活与生存就与高分子材料密切相关。几千年以前，人类就自发的使用棉、麻、丝、毛等天然高分

7、子材料作织物材料，使用竹木做建筑材料。现代传统高分子材料主要用于制造塑料橡胶和纤维，随着材料应用领域的不断扩大，高分子材料在功能高分子、医用高分子、涂料等方面也有了很大发展。1.功能高分子材料功能高分子材料以有机化学、无机化学、高分子物理、高分子材料学为基础，并与物理学、医用电学、光学、生物学仿生学等多门学科紧密结合。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。2.医用高分子材料目前医用高分子材料的应用已经遍及整个医学领域。世界各国已成功研制出了用高分子材料制造的人工

8、心脏瓣膜、人工肺、人工肾、人工血管、人工皮肤、人工骨骼、人工关节等。二、超导材料超导材料是指具有临界转变温度（Tc），能在液氮温度条件下工作的材料。超导体做成的导线，存在零电阻现象，成为超导现象。超导技术的