化学与材料

化学与材料材料的分类1.按成分和特性分类:金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料、液晶材料2.材料按用途分类：结构材料（利用材料的力学、理化性能）、功能材料（利用材料的电、光、声、磁等效应用于电子，激光，通讯，能源和生物工程等领域）3、按开发生产的先后顺序分类：传统材料、新型材料常用工程材料在周期系中的分布：s区金属特点：价电子数少、原子半径大、密度小、硬度低、熔点低（Be除外）s区金属的应用：(1)优良的光电材料(2)轻质合金材料d区+IB族元素（(n-1)d电子参与形成金属键）特点：半径比s区元素小、硬度大、密度大、熔点高d区+IB族元素的应用：是耐高温和硬质合金材料的重要组成元素；易作为配合物的中心原子，用于做催化剂；IB族金属是优良的导电性材料。p区+IIB元素组成的工程材料：1.IIB族+p区金属：d亚层电子全满，不参与形成金属键，所以，金属为低熔点金属、合金为低熔点合金。伍德合金——保险丝，Al：p区较活泼的金属，易钝化，是一种轻质合金材料。2、p区非金属元素：1.超低温材料，液He（可产生0.001K超低温）；2.高硬度，耐高温材料，SiCSi3N4BN硬质材料；3.p区对角线上的B、Si、Ge、As及化合物是优良的半导体材料。硬度最大的金属：Cr；熔点最高的金属：W；导电性最好的金属：Ag；熔点最低的单质：He；熔点最高的单质，硬度最大的单质：金刚石。金属材料：合金：由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的有金属特性的物质。人类历史上使用最早的青铜是由铜、锡等元素形成的合金钢:铁、碳等元素形成的合金几种新型的金属材料：(1)轻质合金：以轻金属为主要成分的合金铝及铝合金；铝合金：密度小，强度高。硬铝合金（Al,Cu,Mg,Mn)：强度与钢接近，质量为其1/4，耐蚀性差铝：2.7g/cm3,机械性能差,用于电器工业钛及钛合金钛：密度不大（4.5g/cm-3)，强度很高（比铝大三倍），抗蚀性好钛合金(Al,Sn等）：高比强度（强度与密度之比）、耐高温（500℃）、耐低温（-252℃，不脆，具有韧性）。“空间金属”：火箭，导弹，航天飞机(2)硬质合金：IVB,VB,VIB族金属的碳化物（熔点3273K以上）、氮化物，硼化物（TiN、TiC、WC、SiC）。具有高硬度、高熔点，耐磨、强度、韧性。(3)形状记忆合金（利用一些材料的晶体结构的相互转变来开发其形状记忆功能。）：50%Ni+50%Ti（镍钛诺)特性：有确定的转变温度，镍-钛40℃；超弹性（外力作用下形变）、抗疲劳、耐腐蚀。(4)储氢合金：贮氢合金要求:贮氢量大；金属氢化物容易形成，稍加热又容易分解；室温下吸、放氢的速度快；使用寿命长；成本低。陶瓷材料：传统陶瓷、新型（精细）陶瓷高聚物的特点：（高聚物无气态）1.具有多分散性2.其相对分子质量是一平均值聚合物的命名：（1）天然高分子，一般按来源和性质有专有名词。如纤维素、蛋白质等。（2）合成高分子，是在单体名称前冠以“聚”字。（3）由两种单体合成的聚合物：两种单体的简名+“树脂”二字高分子的结构：1.链结构：线型高分子（链之间的结合力是分子间力，例如：聚乙烯、尼龙）、支链型高分子、体型高分子（链之间由共价键连接，许多橡胶具有这种结构）2、高聚物的聚集态结构：晶态（晶区和非晶区）和非晶态两个重要的转变温度：玻璃化温度（Tg）：由玻璃态向高弹态的转变温度（Tg是塑料使用的最高温度,橡胶使用的最低温度）粘流化温度（Tf）：由高弹态向粘流态的转变温度塑料：Tg高于室温的高聚物橡胶：Tg低于室温的高聚物溶解性能：线型高分子先溶胀后溶解；体型高分子只溶胀不溶解复合材料：由两种或两种以上的组份材料组成的新材料。液晶：既具有液体的流动性,又具有晶体的各向异性的一类物质。液晶的分子结构：一般具有细长棒状结构热致液晶：加热固体时形成的各向异性的熔体，如胆甾醇苯甲酸酯。溶致液晶：当某些溶质和溶剂混合时，在某浓度范围内液晶态存在。