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1、1上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院1材料化学材料化学材料化学材料化学上海应用技术学院郑玉丽上海应用技术学院郑玉丽上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院2教材：教材：材料化学材料化学，李松林，化学工业出版社，李松林，化学工业出版社有机化学简明教程有机化学简明教程，高鸿宾，天津大学出版社，高鸿宾，天津大学出版社参考书：参考书：材料化学导论，唐小真主编，高等教育出版社材料化学导论，唐小真主编，高等教育出版社材料化学，曾兆华，化学工业出版社材料化学，曾兆华，化学工业出版社现代材料化学，刘光华编著，上海科学技术出版社现代材料化学，刘光华编
2、著，上海科学技术出版社材料科学基础，王章忠编，机械工业大学出版社材料科学基础，王章忠编，机械工业大学出版社材料化学原理，王恩信编著，东南大学出版社材料化学原理，王恩信编著，东南大学出版社有机化学，古练权等，中山大学出版社有机化学，古练权等，中山大学出版社教材与参考书教材与参考书2上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院3课程内容设置与学时分配课程内容设置与学时分配材料化学学时材料化学学时32有机化学学时有机化学学时32与本课程相配套的有材料化学实验课程，共24小时。主要以实验为主，共6个实验。实验时间安排：第实验时间安排：第2，3，4，5，6，7周二下午周二下午上海
3、应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院4材料与化学内涵的区别材料与化学内涵的区别材料关注的是宏观，关注物质的性能和功能；化学关注的是分子与原子的相互作用两者结合材料化学第一章 绪论第一章 绪论3上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院51.1 材料发展的历史材料发展的历史1.2 材料的分类材料的分类1.3 材料科学及材料化学的由来材料科学及材料化学的由来1.4 本门课的研究内容本门课的研究内容上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院61.1 材料发展的历史1.1 材料发展的历史标志社会进步的里程碑。石器青铜器铁器
4、时代钢标志社会进步的里程碑。石器青铜器铁器时代钢公元前5000公元前1200公元前5000公元前1200聚合物时代半导体时代先进陶瓷时代复合材料时代聚合物时代半导体时代先进陶瓷时代复合材料时代4上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院71.2 材料的分类1.2 材料的分类按材料的组成和结构特点金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料按材料的组成和结构特点金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料按材料的使用性能结构材料和功能材料按材料的使用性能结构材料和功能材料按用途建筑材料、能源材料、航空材料和电子材料、生物材料等等。按用途建筑材料、能源材料、航空材料和
5、电子材料、生物材料等等。能源材料能源材料金属材料金属材料无机非金属材料无机非金属材料光电材料光电材料有机高分子材料有机高分子材料智能材料智能材料生物材料生物材料生态环境材料生态环境材料复合材料复合材料单晶单晶多晶多晶非晶非晶准晶准晶液晶液晶建筑材料建筑材料航空航天材料航空航天材料结构材料结构材料功能材料功能材料信息材料信息材料材料种类繁多材料种类繁多5传感器件传感器件半导体芯片半导体芯片半导体技术半导体技术液晶材料液晶材料光学材料光学材料金属材料金属材料磁性材料磁性材料移动通讯移动通讯数码拍照数码拍照拍照功能拍照功能显示功能显示功能金属外壳金属外壳信号接受信号接受对话功能对话功能电子线路电子线
6、路照片存储照片存储功能材料功能材料介电材料介电材料材料无处不在材料无处不在上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院10（1）金属材料（1）金属材料是以金属元素为基础的材料。是以金属元素为基础的材料。分类：钢铁材料和有色金属材料，绝大部分都是合金。分类：钢铁材料和有色金属材料，绝大部分都是合金。共性：高强度、高塑性、优良的加工性能和力学性能。共性：高强度、高塑性、优良的加工性能和力学性能。主要还是主要还是“钢铁材料钢铁材料”占主体地位。有色金属材料中，铝合金占主体地位。占主体地位。有色金属材料中，铝合金占主体地位。6上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材
7、料科学与工程学院11（2）无机非金属材料组成：组成：主要有陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、砖瓦等以硅酸盐化合物为主要成分制成的传统无机材料，以及由氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等制成的新型无机材料。主要有陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、砖瓦等以硅酸盐化合物为主要成分制成的传统无机材料，以及由氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等制成的新型无机材料。共性共性：耐高温、高硬度、质量轻、抗腐蚀、优良的介电、压电、光学、电磁学以及功能转换等性能。：耐高温、高硬度、质量轻、抗腐蚀、优良的介电、压电、光学、电磁学以及功能转换等性能。应用应用：非常广，如航天、航空领域，尤其在现代电子工业领域，具有突出的重要地位。：非常广
8、，如航天、航空领域，尤其在现代电子工业领域，具有突出的重要地位。上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院12人造关节人造关节7上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院13（3）高分子材料（高聚物材料）（3）高分子材料（高聚物材料）定义：定义：一种或几种分子或分子团以共价键结合成的具有多个重复单体或单元的大分子，其相对分子质量高达104106。有热塑性和热固性高分子。一种或几种分子或分子团以共价键结合成的具有多个重复单体或单元的大分子，其相对分子质量高达104106。有热塑性和热固性高分子。组成：组成：一般是由C、H、O、N、Si、S等元素
9、组成的有机高分子化合物。一般是由C、H、O、N、Si、S等元素组成的有机高分子化合物。共性：共性：具有一定的强度、密度小、良好的电绝缘性、耐腐蚀性好、加工容易等。具有一定的强度、密度小、良好的电绝缘性、耐腐蚀性好、加工容易等。上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院14分类：天然和合成高分子材料。分类：天然和合成高分子材料。天然天然：纤维素、蛋白质、天然橡胶、树脂等：纤维素、蛋白质、天然橡胶、树脂等合成合成：种类繁多，如聚氯乙烯、聚四氟乙烯、环氧树脂等，它们可被制成塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂等。：种类繁多，如聚氯乙烯、聚四氟乙烯、环氧树脂等，它们可被制成塑料、橡
10、胶、纤维、涂料、黏合剂等。8上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院15（4）复合材料（4）复合材料定义定义定义定义：两种或两种以上材料结合在一起（使之充分发挥特长而避开各自的缺点），也就是既保留原组成材料的主要特点，另外通过复合效应获得原组分所不具备的性能的新材料。：两种或两种以上材料结合在一起（使之充分发挥特长而避开各自的缺点），也就是既保留原组成材料的主要特点，另外通过复合效应获得原组分所不具备的性能的新材料。上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院16分类分类：1）聚合物基复合材料1）聚合物基复合材料工业上应用最广。第一代：玻璃钢
11、第二代：碳纤维工业上应用最广。第一代：玻璃钢第二代：碳纤维2）金属基复合材料2）金属基复合材料如：硼增强铝基体复合材料SiC短纤维+Al2O3颗粒增强铝基体如：硼增强铝基体复合材料SiC短纤维+Al2O3颗粒增强铝基体3）陶瓷基复合材料3）陶瓷基复合材料如：将石墨、SiC或聚合物纤维包埋在陶瓷中改善其脆性。如：将石墨、SiC或聚合物纤维包埋在陶瓷中改善其脆性。4）碳-碳复合材料4）碳-碳复合材料9上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院17共性共性：复合材料实现了材料性能的最佳组合，在高技术领域具有重要的用途，是重点开发领域。：复合材料实现了材料性能的最佳组合，在高
12、技术领域具有重要的用途，是重点开发领域。（最常见的基本都是纤维增强型的复合材料）（最常见的基本都是纤维增强型的复合材料）上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院18（5）现代新型（先进）材料（5）现代新型（先进）材料当前最为人们关注的重点：当前最为人们关注的重点：光电子信息材料和超导材料光电子信息材料和超导材料新型金属材料新型金属材料先进无机材料先进无机材料新型高分子材料新型高分子材料与其他材料相比：与其他材料相比：既有联系又有区别，与常规材料无明显界限。既有联系又有区别，与常规材料无明显界限。10上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院
13、191.3 材料科学及材料化学的由来1.3 材料科学及材料化学的由来（1）材料科学的定义（1）材料科学的定义材料科学就是以物理、化学及相关理论为基础，根据工程对材料的需要，设计一定的工艺过程，把原材料制备成可以实际应用的材料科学就是以物理、化学及相关理论为基础，根据工程对材料的需要，设计一定的工艺过程，把原材料制备成可以实际应用的材料和元器件，材料和元器件，多学科交叉又相互渗透的学科。多学科交叉又相互渗透的学科。使之具有规定的形态和形貌，如多晶，单晶，纤维，薄膜，陶瓷等，同时具备光声电磁，热学、化学等功能，甚至具备机敏性和智能性。使之具有规定的形态和形貌，如多晶，单晶，纤维，薄膜，陶瓷等，同时
14、具备光声电磁，热学、化学等功能，甚至具备机敏性和智能性。上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院20材料科学的研究内容：材料科学的研究内容：四四要素要素结构结构（成分）、（成分）、合成合成（工艺流程）、（工艺流程）、性质性质（性能）、（性能）、效能效能。其中材料的合成与制备是首要任务，而任何新材料的获得都离不开化学。其中材料的合成与制备是首要任务，而任何新材料的获得都离不开化学。材料物理材料物理和材料化学和材料化学。什么是材料化学？什么是材料化学？就是以现代材料为研究对象，研究材料的化学组成、结构、材料性能和效能之间关系及其合成方法，检测表征，材料与环境协调等问题的
15、科学。就是以现代材料为研究对象，研究材料的化学组成、结构、材料性能和效能之间关系及其合成方法，检测表征，材料与环境协调等问题的科学。11上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院21（2）材料化学的特点：）材料化学的特点：1 跨学科性2 实践性上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院221.4 材料化学的主要内容1.4 材料化学的主要内容（一）材料化学的研究对象（一）材料化学的研究对象以材料为主要研究对象，研究材料的化学组成、结构（电子结构、晶体结构和显微结构）、材料性能和效能之间关系及其合成（制备）方法、检测表征、材料与环境协调等问题的科
16、学。以材料为主要研究对象，研究材料的化学组成、结构（电子结构、晶体结构和显微结构）、材料性能和效能之间关系及其合成（制备）方法、检测表征、材料与环境协调等问题的科学。（二）材料化学的主要内容（二）材料化学的主要内容1）结构）结构2）性能）性能3）制备）制备12上海应用技术学院材料科学与工程学院上海应用技术学院材料科学与工程学院23（二）研究内容（二）研究内容用结构理论、化学动力学与热力学基本原理研究固体，特别是研究材料的化学反应性。（这些内容包括材料组成元素的电子结构，材料的晶体结构，缺陷结构，从能量和过程的观点研究组织结构等。用结构理论、化学动力学与热力学基本原理研究固体，特别是研究材料的化学反应性。（这些内容包括材料组成元素的电子结构，材料的晶体结构，缺陷结构，从能量和过程的观点研究组织结构等。现代材料制备原理和合成方法的研究现代材料制备原理和合成方法的研究核心内容核心内容表面化学表面化学胶体化学胶体化学有机化学有机化学