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1、课题有机合成材料课题有机合成材料一、有机化合物一、有机化合物活活动动与与探探究究化合物化合物化学式化学式组成元素组成元素相对分子质量相对分子质量甲烷甲烷乙醇乙醇葡萄糖葡萄糖淀粉淀粉几万到几十万几万到几十万蛋白质蛋白质几万到几十万几万到几十万硫酸硫酸氢氧化钠氢氧化钠氯化钠氯化钠依据上表探讨：依据上表探讨：(1)甲烷甲烷,乙醇乙醇,葡萄糖葡萄糖,淀粉和蛋白质的组成元素有什么共同点？淀粉和蛋白质的组成元素有什么共同点？(2)甲烷，乙醇和葡萄糖的相对分子质量与淀粉和蛋白质的相对分子质甲烷，乙醇和葡萄糖的相对分子质量与淀粉和蛋白质的相对分子质量相比有什么不同量相比有什么不同?CH4C2H5OHC6H12
2、O6NaOHH2SO4NaCl(C6H10O5)nC、HC、H、OC、H、OC、H、OC、H、O、NH、S、ONa、O、HNa、Cl.有机化合物：有机化合物：无机化合物无机化合物:（含碳元素的化合物）（含碳元素的化合物）小分子：如小分子：如CHCH4 4、C C2 2H H5 5OHOH、C C6 6H H1212O O6 6等等高分子：蛋白质、淀粉等高分子：蛋白质、淀粉等但但CO、CO2、H2CO3、碳酸盐等除外碳酸盐等除外一般不含碳，如：一般不含碳，如：H H2 2SOSO4 4,NaOH,NaCl,NaOH,NaClFeFe2 2O O3 3，COCO、COCO2 2、H H2 2COC
3、O3 3、碳酸盐等、碳酸盐等化化合合物物 在有机物中，碳原子不但可以和氢、氧、氮等原子干脆结合，在有机物中，碳原子不但可以和氢、氧、氮等原子干脆结合，而且碳原子之间还可以相互连接起来，形成碳链或碳环。而且碳原子之间还可以相互连接起来，形成碳链或碳环。有机物种类异样浩大，目前已发觉逾有机物种类异样浩大，目前已发觉逾3000万种有机物。万种有机物。1.化合物的分类化合物的分类有机物与无机物的主要区分有机物与无机物的主要区分 性质和反应性质和反应有机物有机物无机物无机物溶解性溶解性 多数不溶于水，多数不溶于水，易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂有些溶于水，而不有些溶于水，而不溶于有机溶剂溶于有机溶剂耐热性
4、耐热性多数不耐热，熔点较多数不耐热，熔点较低，一般在低，一般在400400以下以下 多数耐热，难熔化，多数耐热，难熔化，熔点一般比较高熔点一般比较高可燃性可燃性多数可以燃烧多数可以燃烧多数不能燃烧多数不能燃烧电离性电离性多数是非电解质多数是非电解质多数是电解质多数是电解质化学反应化学反应 一般比较复杂，副反一般比较复杂，副反应多，反应速率较慢应多，反应速率较慢一般比较简单，副反一般比较简单，副反应少，反应速率较快应少，反应速率较快、生活中常见的有机物、生活中常见的有机物(1)最简洁的有机物最简洁的有机物CH4（甲烷）（甲烷）-自然气自然气(2)最常喝的有机物最常喝的有机物C2H5OH（乙醇）（
5、乙醇）-酒酒(3)醋酸醋酸CH3COOH-食醋食醋(4)蔗糖蔗糖C12H22O11-白糖、红糖、甘蔗白糖、红糖、甘蔗(5)蛋白质、淀粉、维生素等蛋白质、淀粉、维生素等-谷类、薯类谷类、薯类(6)塑料、纤维、橡胶等塑料、纤维、橡胶等-生活用品生活用品、有机物的共性、有机物的共性（1）大多数有机物）大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂；难溶于水，易溶于有机溶剂；（2）大多数有机物）大多数有机物熔沸点较低熔沸点较低；（3）绝大多数有机物绝大多数有机物受热易分解、易燃烧；受热易分解、易燃烧；（4）不易导电不易导电（绝缘）（绝缘）二、有机合成材料二、有机合成材料有机高分子化合物制成的材料有机高分子化合物
6、制成的材料o、有机高分子材料、有机高分子材料o （）自然有机高分子材料（）自然有机高分子材料棉棉花花，羊羊毛毛，蚕蚕丝丝和和自自然然橡橡胶胶等等都都属属于于自自然然有有机机高高分分子子材材料料塑塑料料儿儿童童水水壶壶(2)(2)合成高分子材料合成高分子材料塑塑料料瓶瓶(2)(2)合成高分子材料合成高分子材料尼尼龙龙的的分分子子结结构构模模型型 尼尼龙龙软软底底毛毛靴靴 历史上首先独创的一种合成纤维历史上首先独创的一种合成纤维尼龙：尼龙：（2 2）合成高分子材料）合成高分子材料合成橡胶合成橡胶（2 2）合成高分子材料）合成高分子材料二、有机合成材料二、有机合成材料有机高分子化合物制成的材料有机高
7、分子化合物制成的材料o、有机高分子材料、有机高分子材料o （1）自然有机高分）自然有机高分子材料子材料o （2）合成有机高分）合成有机高分子材料子材料o 塑料塑料o 合成纤维合成纤维o 合成橡胶合成橡胶三大合成材料三大合成材料、有机高分子材料的结构与性质由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常被称为所以也常被称为 。例如，聚乙烯分子是由。例如，聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。聚合物聚合物当小分子连接构成高分子时，有的形成很长当小分子连接构成高分子时，有的形成很长的链状，有的
8、由链状结成网状。的链状，有的由链状结成网状。（）链状结构的高分子材料（如聚乙烯塑料）加热时熔化，冷却后变成（）链状结构的高分子材料（如聚乙烯塑料）加热时熔化，冷却后变成固体，加热后又可以熔化，因而具有热塑性。这种高分子材料可以反复加固体，加热后又可以熔化，因而具有热塑性。这种高分子材料可以反复加工，多次运用，能制成薄膜、拉成丝或压制成所须要的各种形态，用于工工，多次运用，能制成薄膜、拉成丝或压制成所须要的各种形态，用于工业，农业和日常生活等。如：聚乙烯（业，农业和日常生活等。如：聚乙烯（PE），聚丙烯（），聚丙烯（PP）、聚苯乙）、聚苯乙烯（烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（）、聚甲基丙烯酸甲酯（
9、PMMA，俗称有机玻璃，俗称有机玻璃）、聚氯乙烯）、聚氯乙烯（PVC）（）网状结构的高分子材料（如酚醛塑料，俗称电木）具有热固性。一（）网状结构的高分子材料（如酚醛塑料，俗称电木）具有热固性。一经加工成型就不会受热熔化。经加工成型就不会受热熔化。热塑性的聚乙烯制成的塑料薄膜大棚热塑性的聚乙烯制成的塑料薄膜大棚、常见的有机合成材料的性质和用途、常见的有机合成材料的性质和用途 （）塑塑料料：塑塑料料的的品品种种很很多多，用用途途也也各各不不相相同同。运运用用最最多多的的是是聚聚乙乙烯烯塑塑料料和和聚聚氯氯乙乙烯烯塑塑料料。（）合成纤维：合成纤（）合成纤维：合成纤维的强度高、弹性好、耐维的强度高、弹
10、性好、耐磨和耐化学腐蚀，但它的磨和耐化学腐蚀，但它的吸水性和透气性较差。因吸水性和透气性较差。因此，合成纤维常常与棉纤此，合成纤维常常与棉纤维或羊毛纤维混合纺织，维或羊毛纤维混合纺织，使衣服穿起来既舒适又挺使衣服穿起来既舒适又挺括。常见的合成纤维有涤括。常见的合成纤维有涤纶（的确良）、锦纶（尼纶（的确良）、锦纶（尼龙）、腈纶等龙）、腈纶等 、常见的有机合成材料的性质和用途、常见的有机合成材料的性质和用途合成纤维制成的物品合成纤维制成的物品超超细细合合成成纤纤维维制制成成的的衣衣服服 （）合成橡胶：人（）合成橡胶：人们常用的合成橡胶有们常用的合成橡胶有丁苯橡胶，顺丁橡胶丁苯橡胶，顺丁橡胶和氯丁橡
11、胶等。合成和氯丁橡胶等。合成橡胶与自然橡胶相比，橡胶与自然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农因而广泛应用于工农业、国防、交通及日业、国防、交通及日常生活中。常生活中。、常见的有机合成材料的性质和用途、常见的有机合成材料的性质和用途合成橡胶表带合成橡胶表带合成橡胶鞋底合成橡胶鞋底危危 害害塑料垃圾对大自然的污染塑料垃圾对大自然的污染 白色污染白色污染三、合成材料带来的问题及解决问题的措施三、合成材料带来的问题及解决问题的措施“白色污染”的危害视觉污染：视觉污染：在城市、旅游区、水体在城市、旅游区、水体和道路旁散落的废旧塑料
12、包和道路旁散落的废旧塑料包装物给人们的视觉带来不良装物给人们的视觉带来不良刺激，影响城市、风景点的刺激，影响城市、风景点的整体美感，破坏市容、景观。整体美感，破坏市容、景观。潜在危害：潜在危害：混在土壤中，影响农作物吸取养分混在土壤中，影响农作物吸取养分 和水分，将导致农作物减产；和水分，将导致农作物减产；抛弃水中，被动物吞入，导致动物死抛弃水中，被动物吞入，导致动物死亡；亡；填埋处理长期占用土地，混有塑料的填埋处理长期占用土地，混有塑料的生活垃圾不适用于堆肥；生活垃圾不适用于堆肥；分拣出来的废塑料，因无法保证质量分拣出来的废塑料，因无法保证质量而很难回收利用。而很难回收利用。“白色污染”的危
13、害 削减运用不必要的塑料制品，如可削减运用不必要的塑料制品，如可用布袋代替塑料袋等；用布袋代替塑料袋等；重复运用某些塑料制品，如塑料袋、重复运用某些塑料制品，如塑料袋、塑料盒等；塑料盒等；运用一些新型的、可降解的塑料；运用一些新型的、可降解的塑料；回收各种废弃塑料。回收各种废弃塑料。如何解决如何解决“白色污染白色污染”这个问题？我这个问题？我们每个公民应当如何做？们每个公民应当如何做？可降解塑料可降解塑料、解决回收废弃塑料的障碍、解决回收废弃塑料的障碍分类分类我国制定的塑料包装我国制定的塑料包装制品的回收标记事例制品的回收标记事例三、合成材料带来的问题及解决问题的措施三、合成材料带来的问题及解
14、决问题的措施、合成材料废弃物对环境危害严峻、合成材料废弃物对环境危害严峻、解决、解决“白色污染白色污染”问题的措施：问题的措施：塑料回收不仅可以削减废弃塑料塑料回收不仅可以削减废弃塑料的数量，而且节约资源，由于合的数量，而且节约资源，由于合成塑料的材料种类繁多，造成塑成塑料的材料种类繁多，造成塑料的分类是回收和再利用的一大料的分类是回收和再利用的一大障碍。障碍。辩论：辩论：塑料制品对人类及大自然的影响塑料制品对人类及大自然的影响塑料的制造成本较低,而且耐用、防水。塑料简洁被塑制成不同的形态。有些塑料简洁燃烧，燃烧时产生有毒气体。大部分塑料的抗腐蚀实力强，不与酸或碱发生反应。大部分塑料不会腐烂，
15、也不会被细菌分解，简洁造成“白色污染”。塑料一般不导热、不导电，是良好的绝缘体。回收利用废弃塑料时，分类特别困难，而且经济上不划算。塑料是石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的。、新型合成材料、新型合成材料环境友好的新材料环境友好的新材料近年来，为了解决运用合成材料带来的环境问题，新型近年来，为了解决运用合成材料带来的环境问题，新型有机合成材料渐渐向环境友好的方向发展。此外为满足有机合成材料渐渐向环境友好的方向发展。此外为满足计算机、生物工程、海洋工程和航空航天工业等尖端技计算机、生物工程、海洋工程和航空航天工业等尖端技术发展的须要，人们还研制了很多新型有机合成材料如：术发展的须要，人们还研制
16、了很多新型有机合成材料如：功能材料功能材料隐身材料隐身材料复合材料复合材料学完本课题我们应当知道学完本课题我们应当知道有机化合物都含有碳元素，但含有碳元素的化合物并不有机化合物都含有碳元素，但含有碳元素的化合物并不都是有机化合物。都是有机化合物。有机高分子化合物是相对分子质量很大的有机化合物。有机高分子化合物是相对分子质量很大的有机化合物。塑料、合成纤维和合成橡胶等是重要的有机合成材料。塑料、合成纤维和合成橡胶等是重要的有机合成材料。有机合成材料的出现是对自然资源的一种补充，化学在有机合成材料的出现是对自然资源的一种补充，化学在有机合成材料的发展中起着重要的作用。新型有机合成有机合成材料的发展
17、中起着重要的作用。新型有机合成材料必将为人类创建更加奇妙的将来。材料必将为人类创建更加奇妙的将来。运用有机合成材料会对环境造成影响，如运用有机合成材料会对环境造成影响，如“白色污染白色污染”。课题3 有机合成材料一、有机化合物一、有机化合物 1.分类：分类：无机化合物：无机化合物：(一般不含碳元素一般不含碳元素)如：如：H2SO4,NaOH,NaCl,NaHCO3,CuO 有机化合物：含碳元素的化合物（如有机化合物：含碳元素的化合物（如:CH4,C2H5OH,CH3COOH,HCHO)2.生活中常见的有机物生活中常见的有机物 3.有机物的共性有机物的共性二、有机合成材料二、有机合成材料 1.有
18、机高分子材料有机高分子材料 （1）自然有机高分子材料：棉花，羊毛，蚕丝和自然橡胶等）自然有机高分子材料：棉花，羊毛，蚕丝和自然橡胶等 （2）合成有机高分子材料）合成有机高分子材料 a.塑料：塑料：热塑性塑料：加热可重新熔化，如：热塑性塑料：加热可重新熔化，如：PE、PVC、PP、PS、PMMA 热固性塑料：一旦成型就不再受热熔化，如：电木热固性塑料：一旦成型就不再受热熔化，如：电木,电玉电玉 b.合成纤维：如：涤纶合成纤维：如：涤纶(的确良的确良),锦纶锦纶(尼龙尼龙),腈纶腈纶 c.合成橡胶：如丁苯橡胶，顺丁橡胶，氯丁橡胶合成橡胶：如丁苯橡胶，顺丁橡胶，氯丁橡胶 2.合成材料带来的环境问题及
19、解决问题的措施合成材料带来的环境问题及解决问题的措施 3.新型合成材料新型合成材料-环境友好的新材料环境友好的新材料1.下列物质属于塑料的是下列物质属于塑料的是（）A、棉花、棉花 B、纤维、纤维 C、尼龙、尼龙 D、聚苯乙烯、聚苯乙烯课堂练习课堂练习2.下列物质中，属于合成纤维的是下列物质中，属于合成纤维的是（）A、的确良、的确良 B、棉花、棉花 C、聚乙烯、聚乙烯 D、羊毛、羊毛3.下列材料中属于合成高分子的是下列材料中属于合成高分子的是（）A、棉花、棉花 B、羊毛、羊毛 C、粘合剂、粘合剂 D、蚕丝、蚕丝DAC课堂练习课堂练习4.下列说法中正确的是下列说法中正确的是（）A、塑料都不导电、塑
20、料都不导电 B、将塑料袋焚烧就会削减白色污染，不会对空气造成污染、将塑料袋焚烧就会削减白色污染，不会对空气造成污染C、人们已经研制出了隐身材料等新型有机化合物、人们已经研制出了隐身材料等新型有机化合物D、自然橡胶与合成橡胶相比具有高弹性、绝缘性和耐高温性能、自然橡胶与合成橡胶相比具有高弹性、绝缘性和耐高温性能5.通常所说的白色污染是指通常所说的白色污染是指（）A、冶炼厂的白色烟尘、冶炼厂的白色烟尘 B、聚乙烯等白色塑料垃圾、聚乙烯等白色塑料垃圾C、石灰窑的白色粉末、石灰窑的白色粉末D、白色建筑废料、白色建筑废料CB 功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功
21、能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着特别广袤的市场前景和极为重要的战略意义。世界各国均特别重视功能材料的研发与应用，它已成为世界各国
22、新材料探讨发展的热点和重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。在全球新材料探讨领域中，功能材料约占 85%。我国高技术(863)支配、国家重大基础探讨973支配、国家自然科学基金项目中均支配了很多功能材料技术项目（约占新材料领域70%比例），并取得了大量探讨成果。功能材料功能材料超导材料超导材料生物医用材料生物医用材料生态环境材料生态环境材料智能材料智能材料 超导材料超导材料 以以NbTi、Nb3Sn为代表的好用超导材料已实现了商品化，在核磁共为代表的好用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体成像（振人体成像（NMRI）、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；）、超导磁体及大型加
23、速器磁体等多个领域获得了应用；SQUID作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用，作为超导体弱电应用的典范已在微弱电磁信号测量方面起到了重要作用，其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是，由于常规低温超导体的临界其灵敏度是其它任何非超导的装置无法达到的。但是，由于常规低温超导体的临界温度太低，必需在昂贵困难的液氦温度太低，必需在昂贵困难的液氦(4.2K)系统中运用，因而严峻地限制了低温超导系统中运用，因而严峻地限制了低温超导应用的发展。应用的发展。高温氧化物超导体的出现，突破了温度壁垒，把超导应用温度从液氦（高温氧化物超导体的出现，突破了温度壁垒，把超导应用温度从液
24、氦（4.2K）提高到液氮（）提高到液氮（77K）温区。同液氦相比，液氮是一种特别经济的冷媒，并）温区。同液氦相比，液氮是一种特别经济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程应用带来了极大的便利。另外，高温超导体都具有相且具有较高的热容量，给工程应用带来了极大的便利。另外，高温超导体都具有相当高的上临界场当高的上临界场H c2(4K)50T，能够用来产生，能够用来产生20T以上的强磁场，这正好克以上的强磁场，这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。正因为这些由本征特性服了常规低温超导材料的不足之处。正因为这些由本征特性Tc、Hc2所带来的在经所带来的在经济和技术上的巨大潜在实力，吸引了大量的科学工作
25、者接受最先进的技术装备，对济和技术上的巨大潜在实力，吸引了大量的科学工作者接受最先进的技术装备，对高高Tc超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深超导机制、材料的物理特性、化学性质、合成工艺及显微组织进行了广泛和深化的探讨。高温氧化物超导体是特别困难的多元体系，在探讨过程中遇到了涉及多化的探讨。高温氧化物超导体是特别困难的多元体系，在探讨过程中遇到了涉及多种领域的重要问题，这些领域包括凝合态物理、晶体化学、工艺技术及微结构分析种领域的重要问题，这些领域包括凝合态物理、晶体化学、工艺技术及微结构分析等。一些材料科学探讨领域最新的技术和手段，如非晶技术、纳米粉技术、磁光
26、技等。一些材料科学探讨领域最新的技术和手段，如非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来探讨高温超导体，其中很多探讨工术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来探讨高温超导体，其中很多探讨工作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的探讨工作已在单晶、薄膜、体材作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的探讨工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等方面取得了重要进展。料、线材和应用等方面取得了重要进展。超导材料超导材料生物医用材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和
27、自然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。生物医用材料（biomedicalmaterial）是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料。它是探讨人工器官和医疗器械的基础，己成为材料学科的重要分支，尤其是随着生物技术的莲勃发展和重大突破，生物材料己成为各国科学家竞相进行探讨和开发的热点。当代生物材料已处于实现重大突破的边缘，不远的将来，科学家有可能借助于生物材料设计和制造整个人体器官，生物医用材料和制品产业将发展成为本世纪世界经济的一个支柱产业.由生物分子构成生物材料，再由生物材料构成生物部
28、件。生物体内各种材料和部件有各自的生物功能。它们是“活”的，也是被整体生物限制的。生物材料中有的是结构材料，包括骨、牙等硬组织材料和肌肉、腱、皮肤等软组织；还有很多功能材料所构成的功能部件，如眼球晶状体是由晶状体蛋白包在上皮细胞组成的薄膜内而形成的无散射、无吸取、可连续变焦的广角透镜。在生物体内生长有不同功能的材料和部件，材料科学的发展方向之一是模拟这些生物材料制造人工材料。它们可以做生物部件的人工代替物，也可以在非医学领域中运用。前者如人工瓣膜、人工关节等；后者则有模拟生物黏合剂、模拟酶、模拟生物膜等生物医用材料生物医用材料生态环境材料探讨的主要方向生态环境材料探讨的主要方向生态环境材料探讨
29、的主要方向有：生态环境材料探讨的主要方向有：削减人均材料流量，削减材料集削减人均材料流量，削减材料集约化程度约化程度；削减寿命周期中的环境负荷，运用生态化的生产工艺削减寿命周期中的环境负荷，运用生态化的生产工艺；开开发自然能源，运用藏量丰富的矿物和自然材料；发自然能源，运用藏量丰富的矿物和自然材料；避开运用有害物质，运避开运用有害物质，运用用“清洁清洁”材料材料；运用长寿命材料，强化再生利用，强化生物降解性；运用长寿命材料，强化再生利用，强化生物降解性；修复环境，强调生态效率修复环境，强调生态效率(性能一环境负荷比性能一环境负荷比)；环境负荷小的高分子合环境负荷小的高分子合金设计；金设计；可再
30、生循环高分子材料的设计；可再生循环高分子材料的设计；完全降解高分子材料设计；完全降解高分子材料设计；高分子材料加工和运用过程中产生的有害物质无害化处理技术。高分子材料加工和运用过程中产生的有害物质无害化处理技术。生态环境材料的定义生态环境材料的定义生态环境材料是指那些具有良好的运用性能和优良的环境协调性的材生态环境材料是指那些具有良好的运用性能和优良的环境协调性的材料。良好的环境协调性是指资源、能源消耗少，环境污染小，再生循环利料。良好的环境协调性是指资源、能源消耗少，环境污染小，再生循环利用率高。生态环境材料是人类主动考虑材料对生态环境的影响而开发的材用率高。生态环境材料是人类主动考虑材料对
31、生态环境的影响而开发的材料，是充分考虑人类、社会、自然三者相互关系的前提下提出的新概念，料，是充分考虑人类、社会、自然三者相互关系的前提下提出的新概念，这一概念符合人与自然和谐发展的基本要求，是材料产业可持续发展的必这一概念符合人与自然和谐发展的基本要求，是材料产业可持续发展的必由之路。生态环境材料是由日本学者山本良一教授于由之路。生态环境材料是由日本学者山本良一教授于20 世纪世纪90 年头初提年头初提出的一个新的概念，它代表了出的一个新的概念，它代表了21 世纪材料科学的一个新的发展方向。世纪材料科学的一个新的发展方向。生态环境材料生态环境材料隐身材料隐身材料 隐身材料（隐身材料（stea
32、lth material）是实现武器隐身的物质基础。武器装备如飞机、）是实现武器隐身的物质基础。武器装备如飞机、舰船、导弹等运用隐身材料后，可大大减小自身的信号特征，提高生存实力。舰船、导弹等运用隐身材料后，可大大减小自身的信号特征，提高生存实力。隐身材料按频谱可分为声、雷达、红外、可见光、激光隐身材料、按材料用途可隐身材料按频谱可分为声、雷达、红外、可见光、激光隐身材料、按材料用途可分为隐身涂层材料和隐身结构材料。声隐身材料包分为隐身涂层材料和隐身结构材料。声隐身材料包 括消声材料，隔声材料，吸声材括消声材料，隔声材料，吸声材料及消声、隔声、吸声的复合体。主要用于新一代潜艇。雷达隐身材料能吸
33、取雷达波，料及消声、隔声、吸声的复合体。主要用于新一代潜艇。雷达隐身材料能吸取雷达波，使反射波减弱甚至不反射雷达波，从而达到隐身的目的。使反射波减弱甚至不反射雷达波，从而达到隐身的目的。另外，一些由硅、碳、硼、玻璃纤维，以及某些陶瓷与有机聚另外，一些由硅、碳、硼、玻璃纤维，以及某些陶瓷与有机聚 合物构成的复合材合物构成的复合材料，有很高的机械强度，可用于制作部分结构件，如飞机蒙皮、雷达天线罩等，同时料，有很高的机械强度，可用于制作部分结构件，如飞机蒙皮、雷达天线罩等，同时又具有隐身又具有隐身 功能，这类材料称为隐身结构材料。红外隐射材料主要用于车辆、舰艇、功能，这类材料称为隐身结构材料。红外隐
34、射材料主要用于车辆、舰艇、军用飞机及其他军用设施，使这些装军用飞机及其他军用设施，使这些装 备和设施的红外辐射与背景基本达到一样，敌备和设施的红外辐射与背景基本达到一样，敌人的红外探测器难以辨别。用铝粉及含有二价铁离子的材料作为人的红外探测器难以辨别。用铝粉及含有二价铁离子的材料作为 填充料，加到能透填充料，加到能透过红外线的粘结剂中，可构成红外隐身涂料。可见光隐身材料通常由铝粉、多属氧化过红外线的粘结剂中，可构成红外隐身涂料。可见光隐身材料通常由铝粉、多属氧化物粉和有物粉和有 机物复合而成，或由掺杂的半导体材料构成，可形成与背景颜色相匹配的机物复合而成，或由掺杂的半导体材料构成，可形成与背景
35、颜色相匹配的迷彩图案，满足可见光隐身的要求。激迷彩图案，满足可见光隐身的要求。激 光隐身材料用来对抗激光制导武器、激光雷光隐身材料用来对抗激光制导武器、激光雷达和激光测距机，要求这些材料对激光的反射率低可吸取率高。对达和激光测距机，要求这些材料对激光的反射率低可吸取率高。对 隐身材料来说，隐身材料来说，对某种探测手段的隐身性能好，往往对另一种探测手段的隐身性能就不好。例如，对对某种探测手段的隐身性能好，往往对另一种探测手段的隐身性能就不好。例如，对激光探测的激光探测的 隐身性能好，对红外探测就不能隐身。这就是隐身材料的相容性问题。隐身性能好，对红外探测就不能隐身。这就是隐身材料的相容性问题。为
36、解决这一问题，研制了兼容型隐身材为解决这一问题，研制了兼容型隐身材 料，如雷达波、红外兼容隐身材料，红外、料，如雷达波、红外兼容隐身材料，红外、激光兼容隐身材料，雷达波、红外、激光等多种兼容的隐身材料等。激光兼容隐身材料，雷达波、红外、激光等多种兼容的隐身材料等。这是当前隐身这是当前隐身材料的发展方向。材料的发展方向。复合材料复合材料 复合材料复合材料(Composite materials)，是以一种材料为基体，是以一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为增加体，另一种材料为增加体(reinforcement)组合而成的材料。各种材料在性能上相互取长补短，产生协同效应，使复合材组合而成的
37、材料。各种材料在性能上相互取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增加材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉瓷、石墨、碳等。增加材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。纤维、晶须、金属丝
38、和硬质细粒等。复合材料运用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增加粘土和已运用上百年的钢复合材料运用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增加粘土和已运用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪世纪40年头，因航空工业的须要，发展了玻璃纤维增加年头，因航空工业的须要，发展了玻璃纤维增加塑料（俗称玻璃钢），从今出现了复合材料这一名称。塑料（俗称玻璃钢），从今出现了复合材料这一名称。50年头以后，接连发展了碳纤维、石墨年头以后，接连发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年头出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这
39、些高强度、高年头出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。构成各具特色的复合材料。复合材料的主要应用领域有：复合材料的主要应用领域有：航空航天领域。由于复合材料热稳定性好，比强度、比刚度航空航天领域。由于复合材料热稳定性好，比强度、比刚度高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火高，可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳
40、体、发动机壳体、航天飞机结构件等。箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性，可减振和降低噪声、抗疲惫性能好，损伤后易修理，便于整体成形，故可用于制造汽车车身、性，可减振和降低噪声、抗疲惫性能好，损伤后易修理，便于整体成形，故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料，可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、纤维与树脂基体复合而成
41、的材料，可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。精密仪器等。医学领域。碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸取医学领域。碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸取X X射线特性，可用于制射线特性，可用于制造医用造医用X X光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性，生物环境下光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性，生物环境下稳定性好，也用作生物医学材料。此外，复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。稳定性好，也用作生物医学材料。此外，复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。智能材料（智能材料（Intelli
42、gent material)又可以称为敏感材料，由传感器或敏感又可以称为敏感材料，由传感器或敏感元件等与传统材料结合而成。智能材料就是指具有感知环境（包括内环境和外环境）元件等与传统材料结合而成。智能材料就是指具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激，对之进行分析、处理、推断，并实行确定的措施进行适度响应的智能特征的刺激，对之进行分析、处理、推断，并实行确定的措施进行适度响应的智能特征的材料。智能材料是继自然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，材料。智能材料是继自然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑将来高技术的发展，使
43、传统意义是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑将来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线渐渐消逝，实现结构功能化、功能多样化。下的功能材料和结构材料之间的界线渐渐消逝，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。国科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。国外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司在导线传感器，用于外在智能材料的研发方面取得很多技术突破，如英国宇航公司在导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度状况；英国开发出一种快速反应形态记忆合金，寿命测试飞机蒙皮上的应变与温
44、度状况；英国开发出一种快速反应形态记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间，仅为期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间，仅为10分钟；在分钟；在压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。智能材料智能材料 智能材料可分为两大类：智能材料可分为两大类：（1 1）嵌入式智能材料，又称智能材料结构或智能材料系统）嵌入式智能材料，又称智能材料结构或智能材料系统 在基体材料中，嵌
45、入具有传感、动作和处理功能的三种原始材料。传感元在基体材料中，嵌入具有传感、动作和处理功能的三种原始材料。传感元件采集和检测外界环境赐予的信息，限制处理器指挥和激励驱动元件，执行相应的件采集和检测外界环境赐予的信息，限制处理器指挥和激励驱动元件，执行相应的 动作。动作。（2 2）有些材料微观结构本身就具有智能功能，能够随着环境和时间的变更变更）有些材料微观结构本身就具有智能功能，能够随着环境和时间的变更变更自己的性能，如自滤玻璃、受辐射时性能自衰减的自己的性能，如自滤玻璃、受辐射时性能自衰减的InpInp半导体等。半导体等。人有了学问，就会具备各种分析实力，明辨是非的实力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富学问，培育逻辑思维实力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培育文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的学问面。有很多书籍还能培育我们的道德情操，给我们巨大的精神力气，鼓舞我们前进。