材料化學(xué)導(dǎo)論

1、材料化學(xué)導(dǎo)論材料化學(xué)導(dǎo)論納米熱！超導(dǎo)熱！新材料熱！化學(xué)學(xué)生學(xué)點(diǎn)材料知識(shí)有好處！本科程從材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用的關(guān)聯(lián)角度介紹材料，化學(xué)味濃！結(jié)構(gòu)味濃！本課程在專(zhuān)業(yè)指定選修課程設(shè)立，學(xué)時(shí)40，學(xué)分2。指定選修必修！好好聽(tīng)完每一節(jié)課，課后做做習(xí)題，隨即點(diǎn)名，3次不到取消考試資格。課程結(jié)束考試采用筆試方式，占8070。開(kāi)場(chǎng)白材料化學(xué)導(dǎo)論教材下載：我的電腦網(wǎng)上鄰居化學(xué)系服務(wù)器化學(xué)課件：材料化學(xué)導(dǎo)論講義，word文檔材料化學(xué)導(dǎo)論教案，ppt課件材料化學(xué)導(dǎo)論第1章 材料化學(xué)緒論材料化學(xué)導(dǎo)論什么叫材料？國(guó)外2部大型辭書(shū)對(duì)材料的定義： 1 材料的定義、分類(lèi)和作用Longman Dictionary： an

2、ything from which something is or may be made。 Oxford Advanced LearnerEnglish-Chinese Dictionary：that of which something is can be made or which something is done。牛津高級(jí)英漢學(xué)習(xí)詞典說(shuō)：用來(lái)制作某種物件或完成某種事情的東西稱(chēng)作材料Langman詞典說(shuō)：能夠或可以用來(lái)制作某種物件東西稱(chēng)作材料材料化學(xué)導(dǎo)論國(guó)內(nèi)大型辭書(shū)辭海：人們把自然界經(jīng)過(guò)開(kāi)采而獲得人們把自然界經(jīng)過(guò)開(kāi)采而獲得的勞動(dòng)對(duì)象稱(chēng)為原料。自然界自然存在而未經(jīng)過(guò)人類(lèi)任的勞動(dòng)對(duì)象稱(chēng)為原

3、料。自然界自然存在而未經(jīng)過(guò)人類(lèi)任何勞動(dòng)輸入的就不能稱(chēng)為原料。例如，開(kāi)采出來(lái)的礦物何勞動(dòng)輸入的就不能稱(chēng)為原料。例如，開(kāi)采出來(lái)的礦物是冶金的原料，種植出來(lái)的小麥?zhǔn)侵圃烀娣鄣脑?，單是冶金的原料，種植出來(lái)的小麥?zhǔn)侵圃烀娣鄣脑?，單采掘工業(yè)中就沒(méi)有原料。在加工工業(yè)中，一般把來(lái)自采采掘工業(yè)中就沒(méi)有原料。在加工工業(yè)中，一般把來(lái)自采掘工業(yè)和農(nóng)業(yè)的勞動(dòng)對(duì)象稱(chēng)為原料，把經(jīng)過(guò)工業(yè)加工的掘工業(yè)和農(nóng)業(yè)的勞動(dòng)對(duì)象稱(chēng)為原料，把經(jīng)過(guò)工業(yè)加工的原料（如鋼鐵、水泥）稱(chēng)為材料。材料和原料合成為原原料（如鋼鐵、水泥）稱(chēng)為材料。材料和原料合成為原材料材料。 辭海定義可以總結(jié)為：經(jīng)過(guò)人類(lèi)勞動(dòng)而取得的經(jīng)過(guò)人類(lèi)勞動(dòng)而取得的勞動(dòng)對(duì)象稱(chēng)為原料

4、，經(jīng)過(guò)二次加工的原料稱(chēng)為材料。勞動(dòng)對(duì)象稱(chēng)為原料，經(jīng)過(guò)二次加工的原料稱(chēng)為材料。材料化學(xué)導(dǎo)論上述定義的欠缺及使用不便共性 3個(gè)定義都指出了：材料是用來(lái)制作某種物件或完成事情。差異 兩種英文定義均未能指出材料使用過(guò)程中本質(zhì)方面的變化。 辭海的定義雖然闡明了原料和材料之間的聯(lián)系和區(qū)別闡明了原料和材料之間的聯(lián)系和區(qū)別，但也沒(méi)有指出材料在使用中本質(zhì)的變化。 使用這些定義在實(shí)際中帶來(lái)不便： 化工品燒堿(NaOH)？ 按定義應(yīng)是材料，但類(lèi)似不勝枚舉的化工產(chǎn)品都是原料。 來(lái)自采掘工業(yè)的沙石、木材等等？ 按定義似乎應(yīng)是原料，習(xí)慣上將其歸入建筑材料。 思考？食鹽在加工中失去了其原質(zhì)。 燒堿在應(yīng)用于其它化工加工過(guò)程時(shí)

5、，也要失去原質(zhì)。所以，食鹽和燒堿一般都看作是化工原料。原料在加工中一般均失去了原質(zhì)。 材料化學(xué)導(dǎo)論怎樣定義材料？借助兩個(gè)英語(yǔ)詞組來(lái)說(shuō)明材料的含義：“ made of ” 指構(gòu)成或制成物品后，其物質(zhì)的原質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化； “ made from ” 指構(gòu)成或制成物品后，其物質(zhì)的原質(zhì)已經(jīng)發(fā)生變化，即失去了原質(zhì)。定義材料：經(jīng)過(guò)人類(lèi)勞動(dòng)獲得的、在進(jìn)一步的加工經(jīng)過(guò)人類(lèi)勞動(dòng)獲得的、在進(jìn)一步的加工過(guò)程中仍然保持原質(zhì)的勞動(dòng)對(duì)象稱(chēng)為材料。過(guò)程中仍然保持原質(zhì)的勞動(dòng)對(duì)象稱(chēng)為材料。 材料化學(xué)導(dǎo)論材料的分類(lèi)按照材料的化學(xué)屬性可以分為4類(lèi)：無(wú)機(jī)非金無(wú)機(jī)非金屬材料屬材料有機(jī)高分有機(jī)高分子材料子材料黑金屬，黑金屬，有色金屬，合

6、金，鋼鐵，輕質(zhì)合金有色金屬，合金，鋼鐵，輕質(zhì)合金金屬材料金屬材料單晶形態(tài)，單晶形態(tài)，多晶形態(tài)。燒結(jié)成型，制陶工藝。多晶形態(tài)。燒結(jié)成型，制陶工藝。新型陶瓷材料（新型陶瓷材料（New Ceramics）或精細(xì)陶瓷）或精細(xì)陶瓷（Fine Ceramics）。）。以脂肪族或芳香族的以脂肪族或芳香族的C-C共價(jià)鍵為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的共價(jià)鍵為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的大分子組成。一般又分為塑料、橡膠和纖維。大分子組成。一般又分為塑料、橡膠和纖維。復(fù)合材料復(fù)合材料金屬、無(wú)機(jī)非金屬和有機(jī)高分子材料有機(jī)金屬、無(wú)機(jī)非金屬和有機(jī)高分子材料有機(jī)結(jié)合，分子態(tài)材料，雜化材料結(jié)合，分子態(tài)材料，雜化材料材料化學(xué)導(dǎo)論 結(jié)構(gòu)材料（Structural

7、material）：以力學(xué)性能，如受力形變、脆性斷裂和強(qiáng)度等作為應(yīng)用性能，如制造工具、機(jī)器、車(chē)輛用的鋼鐵材料，建筑房屋、橋梁和鐵路用的混凝土材料。這些材料都具有抵抗外力作用而保持自己的形狀、結(jié)構(gòu)不變的優(yōu)良力學(xué)性能。 功能材料（Functional material）：此概念1965年由美國(guó)貝爾研究所的博士提出，現(xiàn)已被各國(guó)材料界重視和接受。其定義是：具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)功能及相互轉(zhuǎn)化的性能，被用于非結(jié)構(gòu)目的的高技術(shù)材料。 對(duì)于功能材料，在我國(guó)材料界，也有一個(gè)普遍使用的名詞，就是新技術(shù)材料新技術(shù)材料。功能材料大都是新材料，又都是應(yīng)用在新的科技領(lǐng)域，因此冠以新技

8、術(shù)材料的頭銜，也是當(dāng)之無(wú)愧和眾望所歸的。按材料的性能分類(lèi)材料化學(xué)導(dǎo)論材料的功能及其示例熱學(xué)性能熱容、熱傳導(dǎo)、熱穩(wěn)定；光學(xué)性能與光的作用、吸光、發(fā)光和透光性；電學(xué)性能導(dǎo)電、介電和壓電性等；磁學(xué)性能永磁、硬磁、軟磁等；化學(xué)性能反應(yīng)性、催化等；生物功能人造器官、骨骼和牙齒等。舉例：彈性材料應(yīng)用力學(xué)性能用于非結(jié)構(gòu)目的屬于功能材料；結(jié)構(gòu)陶瓷應(yīng)用力學(xué)性能用于結(jié)構(gòu)目的 屬于結(jié)構(gòu)材料；普通玻璃應(yīng)用光學(xué)性能用于結(jié)構(gòu)目的 屬于結(jié)構(gòu)材料；耐 火 磚應(yīng)用熱學(xué)性能用于結(jié)構(gòu)目的 屬于結(jié)構(gòu)材料。材料化學(xué)導(dǎo)論固體材料的宏觀和微觀形態(tài)固體材料一般說(shuō)存在單相材料，所謂相就是組成和結(jié)固體材料一般說(shuō)存在單相材料，所謂相就是組成和結(jié)構(gòu)

9、完全均勻的部分，相與相之間存在相界。相可以分為構(gòu)完全均勻的部分，相與相之間存在相界。相可以分為化合物（包括單質(zhì)）相，屬于單組分；對(duì)于多組分單相化合物（包括單質(zhì)）相，屬于單組分；對(duì)于多組分單相材料，固熔體是最基本的相。所以，單相單組分材料也材料，固熔體是最基本的相。所以，單相單組分材料也不完全等同于化學(xué)上的化合物！不完全等同于化學(xué)上的化合物！多相材料 非金屬陶瓷材料由不同的相組成。有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料，增韌高分子材料等。材料化學(xué)導(dǎo)論無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料陶瓷材料陶瓷材料 多相材料多相材料氮化硅軸承氮化硅軸承壓電陶瓷壓電陶瓷氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷礦礦物物瑪瑪瑙瑙飾飾品品材料化學(xué)導(dǎo)論納米材料，由數(shù)

10、百個(gè)乃至上千個(gè)原子組成的至少在一納米材料，由數(shù)百個(gè)乃至上千個(gè)原子組成的至少在一維方向的尺度在維方向的尺度在020nm。因此它屬于微觀和宏觀之間的。因此它屬于微觀和宏觀之間的介觀范疇，具有不同于宏觀材料的諸多特殊性質(zhì)！介觀范疇，具有不同于宏觀材料的諸多特殊性質(zhì)！ 納米技術(shù)采用納米技術(shù)采用“自下而上自下而上”（bottom up）的思路，）的思路，以超分子化學(xué)（組裝技術(shù)）和分子電子學(xué)（功能分子）以超分子化學(xué)（組裝技術(shù)）和分子電子學(xué)（功能分子）為基礎(chǔ)正在發(fā)展分子器件，而我國(guó)科學(xué)家的研究走在國(guó)為基礎(chǔ)正在發(fā)展分子器件，而我國(guó)科學(xué)家的研究走在國(guó)際的前端。際的前端。材料化學(xué)導(dǎo)論分子馬分子馬達(dá)達(dá)Molecul

11、ar motor分子導(dǎo)分子導(dǎo)線線Molecular wires分子開(kāi)分子開(kāi)關(guān)關(guān)Molecular switches分子整流器Molecular rectifirs分子晶分子晶體管體管Molecular transistors分子分子二極二極管管Molecular diodes分子存分子存儲(chǔ)器儲(chǔ)器Molecular memorizer分子電分子電路路Molecular circuit納米計(jì)納米計(jì)算機(jī)算機(jī)納米納米機(jī)器機(jī)器納米線體系納米線體系 碳納米管碳納米管體系體系 有機(jī)分子體系有機(jī)分子體系材料化學(xué)導(dǎo)論雜化材料 與復(fù)合材料存在多相組成不同，有機(jī)-無(wú)機(jī)組分間是在原子分子水平上的復(fù)合，結(jié)合方式自然是強(qiáng)

12、化學(xué)鍵和弱化學(xué)鍵，已構(gòu)成了功能雜化材料領(lǐng)域。從80年代開(kāi)始，日本理部化學(xué)研究所山田瑛、雀部博之等人，應(yīng)用化學(xué)中應(yīng)用化學(xué)中“雜化雜化”（hydridhydrid）概念而提出。指兩種）概念而提出。指兩種以上不同種類(lèi)的有機(jī)、無(wú)機(jī)、金屬材料在原子、分子水平上雜化，從以上不同種類(lèi)的有機(jī)、無(wú)機(jī)、金屬材料在原子、分子水平上雜化，從而產(chǎn)生具有新型原子、分子集合結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。這種材料具有許多新性而產(chǎn)生具有新型原子、分子集合結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。這種材料具有許多新性能和用途。能和用途。 無(wú)機(jī)材料無(wú)機(jī)材料高分子絡(luò)合物高分子絡(luò)合物高分子材料高分子材料金屬材料金屬材料0維：超維：超微粒子微粒子二維：超薄膜化二維：超薄膜化三維：疊層

13、化三維：疊層化多維、多孔化多維、多孔化一維：朝取向化一維：朝取向化 各向異性各向異性構(gòu)造機(jī)制：離子界面消失，完全結(jié)晶化構(gòu)造機(jī)制：離子界面消失，完全結(jié)晶化高分子復(fù)體高分子復(fù)體雜化雜化高分子構(gòu)成高分子構(gòu)成材料化學(xué)導(dǎo)論超微?；?D）超薄膜化（2D）多孔化（多D）疊層化（3D）超取向化各向異性 （1D）無(wú)機(jī)材料 高分子材料 金屬材料雜雜化化高分子復(fù)合體高分子 絡(luò)合物場(chǎng)調(diào)場(chǎng)調(diào)制元制元件件存貯存貯元件元件新分新分子構(gòu)子構(gòu)成太成太陽(yáng)能陽(yáng)能電池電池開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)元件元件光電光電元件元件光集光集成電成電路路導(dǎo)電材料導(dǎo)電材料磁體磁體液晶液晶非線性光非線性光學(xué)元件學(xué)元件熱敏材料熱敏材料高分高分子催子催化劑化劑全息全息照

14、相照相存貯存貯器器有機(jī)電池有機(jī)電池 電極材料電極材料 分離膜分離膜材料化學(xué)導(dǎo)論金屬材料非金屬材料高分子材料復(fù)合材料金屬結(jié)構(gòu)材料金屬功能材料新型陶瓷材料特種玻璃塑料塑料橡膠橡膠纖維纖維涂料涂料粘合劑粘合劑工程高分子工程高分子功能高分子功能高分子液晶材料液晶材料纖維爭(zhēng)強(qiáng)材料纖維爭(zhēng)強(qiáng)材料聚合物基復(fù)合聚合物基復(fù)合材料材料金屬基復(fù)合材金屬基復(fù)合材料料無(wú)機(jī)基復(fù)合材無(wú)機(jī)基復(fù)合材料料分子雜化材料分子雜化材料超耐熱合金超耐熱合金非晶合金非晶合金輕質(zhì)合金輕質(zhì)合金導(dǎo)電金屬導(dǎo)電金屬形狀記形狀記憶合金憶合金貯氫合金貯氫合金超導(dǎo)合金超導(dǎo)合金電氣陶瓷電氣陶瓷工程陶瓷工程陶瓷超硬陶瓷超硬陶瓷敏感元件陶瓷敏感元件陶瓷快離子導(dǎo)體

15、快離子導(dǎo)體納米陶瓷納米陶瓷磁性陶瓷磁性陶瓷優(yōu)異機(jī)械性能優(yōu)異機(jī)械性能 特種玻璃特種玻璃導(dǎo)電性能玻璃導(dǎo)電性能玻璃光學(xué)性能玻璃光學(xué)性能玻璃耐輻射性能玻璃耐輻射性能玻璃集成電路材料集成電路材料磁記錄材料磁記錄材料人工單晶材料人工單晶材料（3）混合分類(lèi)法）混合分類(lèi)法 先以屬性分類(lèi)，再依功能劃分先以屬性分類(lèi)，再依功能劃分材料化學(xué)導(dǎo)論復(fù)合材料鐵器材料銅器材料石器材料1.3.材料在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用 材料是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展、征服自然和改造自然的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，材料是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的里程碑?？v觀人們利用材料的歷史，可以清楚地看到，每一種重要的新材料的發(fā)展和應(yīng)用，都把人類(lèi)支配自然

16、的能力提高到一個(gè)新水平。材料科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破都會(huì)引起生產(chǎn)技術(shù)的革命，大大加速社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程，給社會(huì)生產(chǎn)和人們生活帶來(lái)巨大的變化，把人類(lèi)物質(zhì)文明推向前進(jìn)。材料化學(xué)導(dǎo)論 以石頭制造工具?？梢詣澐譃榕f石器時(shí)代（公元前23百萬(wàn)年至約1萬(wàn)年），從原始部落到母系社會(huì)；中石器時(shí)代（公元前約1萬(wàn)年至78千年）；新石器時(shí)代（公元前78千年至6千年）。這期間，我們的祖先以石器為主要工具，在尋找石器的過(guò)程中認(rèn)識(shí)了礦石，發(fā)明了火，制造了第1種人造材料陶，并在燒陶過(guò)程中發(fā)展了冶銅術(shù)，開(kāi)創(chuàng)了冶金技術(shù)。 材料的使用程度是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的里程碑 石器時(shí)代材料化學(xué)導(dǎo)論人類(lèi)制造和使用第3種人造材料鑄鐵，嗣后是鋼鐵工業(yè)的迅猛

17、發(fā)展,成為18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。人類(lèi)社會(huì)發(fā)展到20世紀(jì)中葉以來(lái)，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，日新月異，作為發(fā)明之母和產(chǎn)業(yè)糧食的新材料研制更是異常活躍，出現(xiàn)了稱(chēng)之為聚合物時(shí)代、半導(dǎo)體時(shí)代、先進(jìn)陶瓷時(shí)代和復(fù)合材料時(shí)代等種種提法。在當(dāng)前新技術(shù)革命涉及整個(gè)國(guó)際社會(huì)的浪潮沖擊下，人類(lèi)進(jìn)入了一個(gè)材料革命的新時(shí)代。銅器時(shí)代人類(lèi)大量制造和使用第2種人造材料“紅銅”和“青銅”。 “紅銅”時(shí)代約在公元前45前年，即原始社會(huì)到奴隸社會(huì)初期；“青銅”時(shí)代約在我國(guó)商周時(shí)代和私有制建立的前夜。鐵器時(shí)代材料化學(xué)導(dǎo)論 第一代為天然材料 在原始社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)水平低下，人類(lèi)使用的材料只能是自然界的動(dòng)物、植物和礦物，主要的工具

18、是棍棒，用石料加工的磨制石器； 第二代為燒煉材料 燒煉材料是燒結(jié)材料和冶煉材料的總稱(chēng)。人類(lèi)用天然的礦土燒結(jié)磚瓦和陶瓷，制出了玻璃和水泥，這些都屬于燒結(jié)材料；從各種天然的礦石中提煉銅、鐵等金屬，則屬于冶煉材料； 材料的發(fā)展過(guò)程材料化學(xué)導(dǎo)論 第三代材料為合成材料 在20世紀(jì)初期出現(xiàn)了化工合成產(chǎn)品，其中合成塑料、合成橡膠和合成纖維已廣泛地是用于生產(chǎn)和生活中。從1907年第一個(gè)小型酚醛樹(shù)脂廠建立，到1927年第一個(gè)熱塑性聚氯乙烯塑料的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)商品化，1930年建立了聚合物概念后，聚合物工業(yè)迅猛發(fā)展起來(lái)，這一領(lǐng)域的進(jìn)展經(jīng)歷了新型塑料和合成纖維的深入研究（1950-1970年）、工程塑料、聚合物合金、功能

19、聚合物材料的工業(yè)化（1970-1980年）、分子設(shè)計(jì)、高性能、高功能聚合物的合成（1990年）等幾個(gè)發(fā)展進(jìn)程；材料化學(xué)導(dǎo)論 第四代為可設(shè)計(jì)的材料 該技術(shù)發(fā)展并不滿(mǎn)足于現(xiàn)有的材料，近代出現(xiàn)了根據(jù)實(shí)際需要去設(shè)計(jì)特殊性能的材料，金屬陶瓷、鋁塑薄膜等復(fù)合材料屬于這一類(lèi)。 第五代為智能材料 智能材料是近三四十年來(lái)研制的一類(lèi)新型功能材料，它們隨時(shí)間、環(huán)境的變化改變自己的性能或形狀，好像具有智能。例如形狀記憶合金就屬于這一類(lèi)。 新一代未來(lái)材料 從尺度上由宏觀進(jìn)入到微觀、介觀的單分子、納米材料，從功能上由一般理化功能進(jìn)入到智能化，從材料屬性由合成化合物進(jìn)入到天然和合成的生物物質(zhì)。材料化學(xué)導(dǎo)論 新材料的每次使用

20、都引起人類(lèi)社會(huì)的巨大變革和生產(chǎn)力革命。18世紀(jì)以來(lái)世界范圍內(nèi)的生產(chǎn)力變革和技術(shù)革命都以新材料使用為龍頭： 第一次技術(shù)革命產(chǎn)業(yè)革命 始于18世紀(jì)的英國(guó)產(chǎn)業(yè)革命，使得以手工技術(shù)為基礎(chǔ)的資本主義工場(chǎng)手工業(yè)過(guò)渡到采用機(jī)器大生產(chǎn)的資本主義工廠制度。這場(chǎng)工業(yè)革命的物質(zhì)基礎(chǔ)是鋼鐵材料，而伴隨的新技術(shù)則是蒸汽機(jī)的發(fā)明；材料與新技術(shù)革命材料化學(xué)導(dǎo)論 第二次技術(shù)革命電氣革命 1879年愛(ài)迪生發(fā)明了電燈，把電力革命的曙光帶給了人類(lèi)，一系列電氣材料相繼誕生與廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的生產(chǎn)力變革； 第三次技術(shù)革命電子革命 20世紀(jì)中葉，新導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料和半導(dǎo)體材料的發(fā)明和應(yīng)用，使大規(guī)模集成塊問(wèn)世，帶來(lái)了計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，以

21、及原子能的利用，大大發(fā)展了生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)； 第四次技術(shù)革命 有人說(shuō)目前正處在第四次技術(shù)革命的前夜。這次技術(shù)革命以信息技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)和生物工程技術(shù)為基礎(chǔ)。亦有人把材料、能源和信息科學(xué)看作是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱，而材料科學(xué)技術(shù)稱(chēng)為三大科學(xué)技術(shù)支柱之首。材料化學(xué)導(dǎo)論項(xiàng)目項(xiàng)目產(chǎn)值產(chǎn)值/億美元億美元所占比例所占比例/分類(lèi)分類(lèi)先進(jìn)材料先進(jìn)材料超導(dǎo)材料超導(dǎo)材料15005042.11.4新興材料新興材料先進(jìn)半導(dǎo)體器件先進(jìn)半導(dǎo)體器件數(shù)字圖象技術(shù)數(shù)字圖象技術(shù)高密度數(shù)字存儲(chǔ)器高密度數(shù)字存儲(chǔ)器高功能計(jì)算機(jī)高功能計(jì)算機(jī)光電子光電子750401505004021.11.14.214.01.1新型電子與信

22、息新型電子與信息技術(shù)技術(shù)人工智能人工智能柔性集成加工柔性集成加工傳感技術(shù)傳感技術(shù)50200501.45.61.4新型生產(chǎn)系統(tǒng)新型生產(chǎn)系統(tǒng)生物技術(shù)生物技術(shù)醫(yī)療與診斷裝置醫(yī)療與診斷裝置150804.22.3新型生命科學(xué)技新型生命科學(xué)技術(shù)術(shù)合計(jì)合計(jì)3560100先進(jìn)材料包括特種陶瓷，陶瓷基和金屬基復(fù)合先進(jìn)材料包括特種陶瓷，陶瓷基和金屬基復(fù)合材料，金屬間化合物與輕合金，先進(jìn)塑料，表面材料，金屬間化合物與輕合金，先進(jìn)塑料，表面改性材料，金剛石薄膜，膜材料及生物材料等。改性材料，金剛石薄膜，膜材料及生物材料等。材料化學(xué)導(dǎo)論 材料，包括結(jié)構(gòu)材料和功能材料，絕大多數(shù)屬于固體狀態(tài)，因而材料科學(xué)也就是固體科學(xué)。它

23、是研究材料的成分、結(jié)構(gòu)、加工成性和性能及其轉(zhuǎn)化之間相互關(guān)系的一門(mén)科學(xué)。材料的推出過(guò)程如下： 送至 送至 送至 材料制備 品質(zhì)鑒定 性能測(cè)試 應(yīng)用 為工藝控制提供數(shù)據(jù)為工藝控制提供數(shù)據(jù) 為品質(zhì)鑒定提供數(shù)據(jù)為品質(zhì)鑒定提供數(shù)據(jù) 提供性能的要求提供性能的要求2 材料科學(xué)與材料化學(xué)材料科學(xué)與材料化學(xué)材料化學(xué)導(dǎo)論 材料科學(xué)門(mén)類(lèi) 固體物理學(xué)：研究構(gòu)成材料的固體的原子、離子及電子運(yùn)動(dòng)和相互作用的一般共性規(guī)律，提出各種模型和理論，以闡明固體的結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系； 固體化學(xué)：研究固體材料中具體的各類(lèi)固體物質(zhì)的合成方法、結(jié)構(gòu)和表征、性質(zhì)測(cè)定和應(yīng)用及其相互關(guān)聯(lián)； 材料工程學(xué)：解決如何將固體物質(zhì)制成可以使用的結(jié)構(gòu)材料

24、和器件，使之具有指定的形態(tài)(如纖維、薄膜、陶瓷體、集成塊等)和規(guī)定各種結(jié)構(gòu)和性能，如具有特定的熱、力、光、電、聲、磁、化(學(xué))和生(物)功能。材料化學(xué)導(dǎo)論 固體化學(xué)或材料化學(xué)是新材料誕生的搖籃，是材料科學(xué)中的中間鏈節(jié)。化學(xué)是自然科學(xué)中唯一一門(mén)創(chuàng)造新物質(zhì)的科學(xué)。在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)之中，化學(xué)家以結(jié)構(gòu)功能關(guān)系研究為主線，設(shè)計(jì)、合成了許多具有各種功能的分子和物質(zhì)。隨著化學(xué)的發(fā)展，較為完備的合成化學(xué)理論和方法、精確的定性和定量分析，尤其是各類(lèi)結(jié)構(gòu)分析儀器的發(fā)展和應(yīng)用，使得材料化學(xué)科學(xué)發(fā)展到一個(gè)新的水平，對(duì)新材料的研制和推出起到重要的作用。 材料化學(xué)導(dǎo)論用化學(xué)理論和方法研究功能分子以及由功能分子構(gòu)筑的材料的

25、結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系，使人們能夠設(shè)計(jì)新型材料。合成化學(xué)提供的各種化學(xué)合成反應(yīng)和方法使人們可以獲得具有所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的材料。在20世紀(jì)后期有兩個(gè)動(dòng)向：一是具有特定功能的先進(jìn)材料變得越來(lái)越重要；一是高級(jí)材料對(duì)于特殊物理性質(zhì)和材料的高級(jí)結(jié)構(gòu)的依賴(lài)性增加。材料化學(xué)中的基本內(nèi)容材料化學(xué)導(dǎo)論 分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)分子聚集體高級(jí)結(jié)構(gòu)分子聚集體高級(jí)結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)理化性理化性能能功能之間的關(guān)系功能之間的關(guān)系 掌握這些關(guān)系便可以減少盲目性，增加命中率。還需要建立測(cè)定高級(jí)結(jié)構(gòu)的方法，研究理化性能和功能與高級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 合成功能分子與構(gòu)筑高級(jí)結(jié)構(gòu)的理論與方法的研究合成功能分子與構(gòu)筑高級(jí)結(jié)構(gòu)的理論與方法的研究 如何構(gòu)筑有序的

26、高級(jí)結(jié)構(gòu)是一個(gè)新的合成化學(xué)問(wèn)題?；蚴窃诤铣山Y(jié)構(gòu)單元的時(shí)候如何時(shí)期能夠自組裝成為所需的高級(jí)結(jié)構(gòu)；或是在獲得功能分子之后，再組裝為材料。材料科學(xué)發(fā)展的化學(xué)基本問(wèn)題材料化學(xué)導(dǎo)論本課程的講授特點(diǎn)始終把握材料的組成（結(jié)構(gòu)）-性能-制備-應(yīng)用的四面體關(guān)聯(lián)。材料材料結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)性能性能應(yīng)用應(yīng)用制備制備結(jié)構(gòu)從理想晶體結(jié)構(gòu)出發(fā)，突出材料缺陷化學(xué)。材料的性能側(cè)重電性能、光性能和磁性能，注重性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)。了解分子材料、雜化材料和納米材料的發(fā)展現(xiàn)狀。材料化學(xué)導(dǎo)論2008年材料化學(xué)研究最新進(jìn)展成果展模擬光合作用產(chǎn)生石油替代能源模擬光合作用產(chǎn)生石油替代能源美國(guó)麻省理工大學(xué)的科學(xué)家日前在實(shí)驗(yàn)室美國(guó)麻省理工大學(xué)的科學(xué)家日前在

27、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)再現(xiàn)了光合作用的過(guò)程，在整個(gè)過(guò)程中內(nèi)再現(xiàn)了光合作用的過(guò)程，在整個(gè)過(guò)程中光合作用將水分解成氫和氧，并產(chǎn)生了可光合作用將水分解成氫和氧，并產(chǎn)生了可供燃燒的氫氣和氧氣。該實(shí)驗(yàn)的意義在于供燃燒的氫氣和氧氣。該實(shí)驗(yàn)的意義在于光合作用產(chǎn)生的能量能夠被人類(lèi)利用，這光合作用產(chǎn)生的能量能夠被人類(lèi)利用，這種技術(shù)將引發(fā)一場(chǎng)太陽(yáng)能使用革命，并補(bǔ)種技術(shù)將引發(fā)一場(chǎng)太陽(yáng)能使用革命，并補(bǔ)償煤炭，石油等不可再生資源的損耗。這償煤炭，石油等不可再生資源的損耗。這兩名科學(xué)家名叫諾塞拉（兩名科學(xué)家名叫諾塞拉（Daniel Nocera）和卡南（和卡南（Matthew Kanan），他們找到了），他們找到了一種簡(jiǎn)單實(shí)惠的方法將

28、水分解成氫氣和氧一種簡(jiǎn)單實(shí)惠的方法將水分解成氫氣和氧氣，這種方法的原理和光合作用差不多，氣，這種方法的原理和光合作用差不多，只是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化了可燃燒的氫氣和氧氣。只是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化了可燃燒的氫氣和氧氣。 材料化學(xué)導(dǎo)論2008年材料化學(xué)研究最新進(jìn)展成果展研發(fā)出具超級(jí)伸展性可導(dǎo)電物質(zhì) 日本的研究人員Tsuyoshi Sekitani及其同事設(shè)計(jì)出了一種具有超級(jí)伸展性的橡膠樣物質(zhì)，一種碳納米管-彈性體復(fù)合材料，它還有極佳的導(dǎo)電性質(zhì)，因此它可用來(lái)制造可以安裝在任何地方的電子裝置，包括在彎曲的表面或是可移動(dòng)的部位，如機(jī)器人手臂的關(guān)節(jié)處。材料化學(xué)導(dǎo)論2008年材料化學(xué)研究最新進(jìn)展成果展類(lèi)似碳納米管風(fēng)車(chē)的納米

29、馬達(dá) 左上圖中左上圖中a為納米馬達(dá)，為納米馬達(dá)，b為納米風(fēng)車(chē)，紅為納米風(fēng)車(chē)，紅色的內(nèi)部碳納米管基于電子風(fēng)旋轉(zhuǎn)。納米色的內(nèi)部碳納米管基于電子風(fēng)旋轉(zhuǎn)。納米馬達(dá)與金電極接觸，扮演電子存儲(chǔ)器的作馬達(dá)與金電極接觸，扮演電子存儲(chǔ)器的作用，與此同時(shí)納米風(fēng)車(chē)一端與汞電極接觸。用，與此同時(shí)納米風(fēng)車(chē)一端與汞電極接觸。 英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)的理論物英國(guó)蘭卡斯特大學(xué)的理論物理學(xué)家史蒂芬理學(xué)家史蒂芬貝利等設(shè)計(jì)貝利等設(shè)計(jì)出一款納米馬達(dá)，以一種新出一款納米馬達(dá)，以一種新奇的機(jī)制奇的機(jī)制電子風(fēng)來(lái)運(yùn)行。電子風(fēng)來(lái)運(yùn)行。這個(gè)以電子風(fēng)為動(dòng)力的納米這個(gè)以電子風(fēng)為動(dòng)力的納米馬達(dá)將有廣泛的用途。例如，馬達(dá)將有廣泛的用途。例如，通過(guò)使用一種電壓

30、脈沖使內(nèi)通過(guò)使用一種電壓脈沖使內(nèi)管以某一特定角度旋轉(zhuǎn)，就管以某一特定角度旋轉(zhuǎn)，就能把該納米馬達(dá)當(dāng)作一種開(kāi)能把該納米馬達(dá)當(dāng)作一種開(kāi)關(guān)或納米尺度磁性?xún)?nèi)存器件關(guān)或納米尺度磁性?xún)?nèi)存器件中的記憶元件來(lái)使用；或者中的記憶元件來(lái)使用；或者讓碳納米管與一個(gè)原子或分讓碳納米管與一個(gè)原子或分子存儲(chǔ)器連接，該納米馬達(dá)子存儲(chǔ)器連接，該納米馬達(dá)就能成為一種納米流體泵。就能成為一種納米流體泵。 材料化學(xué)導(dǎo)論2008年材料化學(xué)研究最新進(jìn)展成果展一種新型儲(chǔ)氫材料C60+Ca 中科院物理所博士生楊身園中科院物理所博士生楊身園等人，利用第一性原理計(jì)算等人，利用第一性原理計(jì)算研究了輕堿土金屬覆蓋的富研究了輕堿土金屬覆蓋的富勒烯的儲(chǔ)

31、氫性質(zhì)。他們將鈣勒烯的儲(chǔ)氫性質(zhì)。他們將鈣和鍶在和鍶在C60上均勻地覆蓋，形上均勻地覆蓋，形成成M32C60。在。在Ca32C60上可吸上可吸附至少附至少92個(gè)氫分子，由于鈣個(gè)氫分子，由于鈣質(zhì)量較輕，最后的儲(chǔ)氫質(zhì)量質(zhì)量較輕，最后的儲(chǔ)氫質(zhì)量百分比達(dá)到百分比達(dá)到8.04 wt%。材料化學(xué)導(dǎo)論2008年材料化學(xué)研究最新進(jìn)展成果展硅納米管儲(chǔ)氫率或高于碳納米管 美國(guó)能源部（DOE）關(guān)于氫能汽車(chē)技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)的儲(chǔ)氫材料系統(tǒng)應(yīng)該在室溫下提供6%的儲(chǔ)氫質(zhì)量密度。世界各國(guó)的研究小組都在尋找和試驗(yàn)?zāi)芸赡嫖鸥呷萘康臍錃獾牟牧稀Ｆ渲?，一種有效的儲(chǔ)氫介質(zhì)就是單壁碳納米管。然而，碳納米管目前還不能滿(mǎn)足DOE的儲(chǔ)氫目標(biāo)。DO

32、E作出放棄不摻雜金屬原子的單壁碳納米管在未來(lái)儲(chǔ)氫車(chē)輛上的應(yīng)用研究的一項(xiàng)決定。中國(guó)科學(xué)家北京化工大學(xué)分子與材料模擬研究室負(fù)責(zé)人曹達(dá)鵬的理論研究表明，中國(guó)科學(xué)家北京化工大學(xué)分子與材料模擬研究室負(fù)責(zé)人曹達(dá)鵬的理論研究表明，硅納米管能夠比同結(jié)構(gòu)的碳納米管具有更高效的儲(chǔ)氫率。這將極可能讓硅在引發(fā)硅納米管能夠比同結(jié)構(gòu)的碳納米管具有更高效的儲(chǔ)氫率。這將極可能讓硅在引發(fā)微電子革命后，又成為氫能源領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。微電子革命后，又成為氫能源領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。 材料化學(xué)導(dǎo)論2008年材料化學(xué)研究最新進(jìn)展成果展染料敏化太陽(yáng)電池研究重要進(jìn)展中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所王鵬研究員領(lǐng)導(dǎo)的中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所王鵬研究員領(lǐng)導(dǎo)的“染料敏化太陽(yáng)電池染料敏化太陽(yáng)電池”研究組，首次將二并研究組，首次將二并噻吩單元與連吡啶共軛偶連，并以該配體為基礎(chǔ)制備出光電子級(jí)純度的高摩爾消噻吩單元與連吡啶共軛偶連，并以該配體為基礎(chǔ)制備出光電子級(jí)純度的高摩爾消光系數(shù)混配染料光系數(shù)混配染料C104(C是中國(guó)英文的首字母是中國(guó)英文的首字母)。C104的帶隙大約為電子伏特，吸的帶