材料化学导论第7章-新型功能材料ppt课件.ppt

《材料化学导论第7章-新型功能材料ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料化学新型功能材料功能材料具有特定的光学、电学、声学、磁学、热学、力学、化学、生物学功能及其相互转化功能，并应用于现代高新技术中的材料。新型功能材料具有特殊物理学、化学、力学、生物学功能。分类：按材料物质（金属、非金属……）按材料功能性质（光、电、声……）按材料应用的技术领域（传感器、电子、信息通讯、计算机……）1材料化学新型功能材料1.形状记忆合金2.减振材料3.贮氢材料4.液晶材料5.超导材料6.光导纤维7.分离膜8.医用聚合材料9.其他现代功能材料10.准晶体2材料化学新型功能材料1.形状记忆合金（1）形状记忆合金•形状记忆合金材料在某一温度下受外

2、力而变形，当外力去除后，仍保持其变形后的形状；再升温，则材料自动恢复到变形前原有的形状，似乎对以前的形状保持记忆的材料。3材料化学新型功能材料（2）形状记忆效应机理•热弹性马氏体相变机理——与钢的淬火相关在形状记忆合金中，马氏体相远比母相软得多（这与钢恰好相反），在受到外力作用时，能够很容易的通过马氏体相内部的双晶面的移动或马氏体相之间的移动而改变其形状，经加热而回复到原来的母相时，这种形状的改变会全部消失。4材料化学新型功能材料5材料化学新型功能材料•应力诱导马氏体相变机理研究成果：Fe-30Mn-1Si单晶合金形状记忆效应机理：应力诱导γ≒ε可逆马氏体

3、相变γ相——面心立方结构，沿（111）密排面逐层堆积，为ABCABC…堆积方式ε相——密排六方结构，沿（0001）密排面逐层堆积，为ABAB…堆积方式。从晶体学和能量角度来看，γ→ε相变极易进行6材料化学7（3）形状记忆合金材料材料化学新型功能材料8材料化学新型功能材料（4）形状记忆合金的应用•在一般工程上的应用制作管接口9材料化学新型功能材料•在军事和航天工业方面的应用美国国家航空和宇宙航行局用形状记忆合金做成大型月面天线10材料化学新型功能材料•在热致机构上的应用利用处于拉应力状态形状记忆合金丝的形状记忆效应，可供输入信号通过感应线圈而变成电流，使合金

4、丝长度发生变化。•在医疗方面的应用医用材料多用钛镍合金，有耐蚀性和符合生理反应。可用于脊柱侧弯的矫正，人工关节，人造心脏等。11材料化学新型功能材料7.2减振材料主要是防震合金，这是一种内耗能量非常大，振动能与热能的交换能力很强，因而使得振动能可以迅速衰减的一类合金材料。12材料化学新型功能材料根据作用机制可分为四类：1.复合型材料——铸铁2.铁磁性材料——12%铬钢3.位错性材料——Mg中加入6%Zr4.孪晶型材料——锰铜系合金137.3贮氢材料•贮氢材料在一定温度和氢气压力下，能多次吸收、贮存和释放氢气的材料。•贮氢合金金属间化合物（中间相）亦称氢海绵

5、。常温常压下比普通金属吸氢量高1000倍。材料化学新型功能材料14材料化学新型功能材料如：镁镍合金制成的氢燃料箱本身重量是100kg，所吸收的氢气的热能相当于40kg汽油；镧镍合金吸氢的密度能达到液氢的密度。15材料化学新型功能材料7.3.1贮氢原理金属-氢体系存在平衡反应：M(s)+x/2H2(g)≒MHx(s)+△H7.3.2贮氢合金的开发贮氢金属要求必须具有如下性能：(1)单位质量或单位体积的贮氢量尽可能地多，吸氢操作的温度、压力条件不高，易于实施，设备简单。16材料化学新型功能材料(2)氢化物生成热少，具有适于常温适用的氢的平衡分解压力，而且可根据

6、需要能容易地释放出氢。(3)可供反复使用，历经吸氢释氢的反复循环其性能维持不变，也不致因受工业氢气燃料中所含杂质的污染而使吸氢释氢性能下降。(4)贮氢合金造价低廉、稳定、轻质、便于贮运。17材料化学新型功能材料7.3.3贮氢合金的其他应用（1）贮存氢燃料，回收废氢气（2）制作贮氢气瓶（3）分离、贮存氢同位素（4）作空调机、热压缩机、热泵以及用来回收热能和利用太阳能等18材料化学新型功能材料7.5超导材料（超导体）•超导材料：临界条件下具有超导性的物质。•形成超导状态的条件（1）T

7、下的导体没有电阻，电流通过导体不发生热损耗，电流可以无损耗地在导线中流动。20材料化学新型功能材料•超导体（1）高临界温度的氧化物超导体Ba-La-Cu-O系氧化物材料，Tc=30K，到达13K时电阻下降至零。钡-钇-铜-氧体系，Tc=93K。Bi,Sr,Ca,Cu和O；Tl,Ba,Ca,Cu和O；Bi,Pb,Sb,Sr,Ca,Cu和O的超导体，Tc=132K21材料化学新型功能材料超导材料的工作机制——电子—声子的弱耦合理论超导体中的电子不同于一般导体中的单个电子，在临界温度以下，在构成超导体晶体结构的原子振动的帮助下，电子形成所谓库珀对，即具有相反旋转

8、动量的两个电子结成一对互相牵制的电子对成对运动。因为库珀对中的电子