資源簡介

(共51張PPT)
第3節 新型材料的研制
第2節 能源的綜合利用
化石燃料的合理使用
拓展視野
煤是成分復雜的固態混合物
天然氣——最主要的成分是甲烷
可燃冰——自然存在的天然氣水合物
生物質能 乙醇汽油 抗爆性能好
二、清潔能源的開發利用
太陽能——溫室、太陽能熱水器光伏發電
氫能——是理想的“綠色能源”
三、化學電池的廣泛應用
將化學能轉化為熱能、機械能,再轉化成電
化學電池有干電池、蓄電池、鋰離子電池
材料是人類賴以生存和發展的重要物質，
人們對材料的認識、制造和利用，經歷了從天然材料到人工合成材料，再到發特定需求設計材料的發展過程材料技術和應用的每一次重大進步,都與化學科學的發展密不可分。
無機材料更新換代
早在3000多年前,我國古代勞動人民已經能夠制造和使用青銅、鐵等屬材料。隨著近代工業的崛起,以鋼鐵為主體的金屬材料被廣泛應用于人們生產生活的各個領域。
青銅器時代
青銅（主要為銅Cu、錫Sn合金）
鐵器時代
鐵耙
兩漢時期　西漢農具
隨著冶煉技術進一步發展，人們用電解的方法生產鋁等較活潑的金屬，并研制各種具有優異性能的合金。
稀土材料指利用稀土元素及其化合物與其他元素的化合物結合形成的材料。稀土元素是指鈧(Sc)釔(Y),以及鑭系元素(從鑭到镥15 種元素)。稀土元素的化學性質較為活潑，若與其他元素結合，便可形成種類繁多、功能多樣、用途廣泛的新型材料，且性能會有較大提高，被稱作當代的“工業味精”。
無論過去、現在還是未來，無機非金屬材料在生產生活中有重要的地位。
玻璃、水泥、陶瓷都是人們熟悉的無機非金屬材料。
運用化學方法制成的具有特殊性能的特種玻璃，如光致變色玻璃、鋼化玻璃等,極大地提升了玻璃材料的性能和應用價值。
20世紀60年代以來,無機非金屬材料發展迅猛,多種具有優異性能的材料被相繼開發出來，如半導體材料、光導纖維等,為現代通信技術和信息化奠定了重要基礎。
陶瓷也是一種重要的無機非金屬材料。在古代,人們用陶土、瓷土燒制陶器、瓷器。隨著科學技術的發展,人們通過選擇新的原料,改變制造工藝，生產出許多結構、功能與傳統陶瓷截然不同的新型陶瓷材料。
例如,用氧化鋁等為原料生產的耐高溫、高強度的陶瓷,可用來制造發動機零件;
用羥基磷酸鈣Ca5(OH)(PO4)3]為原料生產的陶瓷甚至能夠用來制造假牙、人工骨、人工關節等。
合成材料層出不窮
在日常生活中，用化學方法合成的有機高分子材料(簡稱合成材料)得到廣泛的應用。合成材料主要包括塑料、合成纖維、合成橡膠等,被人們稱為三大有機合成材料。
合成材料的誕生,結束了人類只能依靠天然材料的歷史。
塑料是指由人工合成的有機高分子物質為基本成分,在一定條件下塑造成型的高分子材料。
聚乙烯(PE),聚氯乙烯(PVC)、聚茉乙烯(PS)、有機玻璃(PMMA)等都是目前大量使用的塑料，由它們制成的各種產品廣泛應用于生產生活中。
塑料有很多優點,如質輕、比較堅固和耐磨、不導電、容易加工、價格便宜等。通過一定的化學方法可以提高塑料的透光率、耐磨、耐壓和抗老化等性能,使其可以在更苛刻的環境中長期使用。
2008年北京奧運會主游泳館“水立方”，就使用了塑料作為外立面材料。
取聚乙烯塑料、聚氧乙烯塑料各一小塊，分別點燃,觀察燃燒情況，比較產生的氣味有什么不同。
聚乙烯組成中只含有C、H元素,而聚氣乙烯的組成中除含有C、H元素外，還含有Cl元素。
聚乙烯塑料薄膜無毒,可用于包裝食品;
聚氯乙烯塑料薄膜在使用時會分解出對健康有害的物質面污染食品,不宜用于包裝食品。
聚氯乙烯
利用塑料薄膜的燃燒現象和燃燒時放出氣體氣味的不同，可以簡易鑒別塑料薄膜是否可用于食品包裝。
塑料的應用和發展方便了人們的生活，但大多數塑料在自然條件下難以降解，長期堆積的塑料制品造成了新的環境污染--“白色污染”。不能焚燒廢棄塑料制品，避免釋放出含有二噁英等有害物質的氣體。
通過查閱文獻，調查并分析目前常見塑料使用中的利與弊
可降解塑料是指能滿足使用需求，且使用后在自然環境條件下能降解成對環境無害的物質的一類塑料，一般可分為光降解塑料、生物降解塑料、水降解塑料等。生活中，可降解塑料主要用于制作垃圾袋、購物袋、餐盒等。
可降解塑料
2022年6月1日，我國正式實施《生物降解塑料與制品降解性能及標識要求》《生物降解飲用吸管》兩項推薦性國家標準，這意味著可降解塑料制品在生活中得到更廣泛的應用，對于促進社會可持續發展有重要意義。
人類用棉、麻等植物纖維和動物的毛、蠶絲等動物纖維紡紗織布已有悠久的歷史。但天然纖維數量有限，遠不能滿足人們對紡織品的需求。
用化學方法制備的合成纖維,
為工業生產提供性能優越的材料
豐富了人們的日常生活
合成纖維是以石油產品、煤、石灰石、水和空氣等為原料，通過一系列化學反應制造的。
滌綸和棉綸布料、人造羊毛、降落傘繩、漁網等都是合成纖維制品。
滌綸和棉綸布料
取少許棉紗線、羊毛絨和化纖織物纖維(如尼龍絲線等)，分別在酒精燈火焰上灼燒，觀察各種材料的燃燒情況，辨別其產生的氣味。
棉花的主要成分是纖維素,燃燒時有燒紙氣味，并殘留有黑色灰燼。
羊毛、蠶絲的主要成分是動物蛋白質,燃燒時有燒焦羽毛氣味。
化纖布料燃燒時有特殊氣味，趁熱可以拉成絲。
棉花燃燒
一般來說,合成纖維強度高、耐磨、彈性好、耐化學腐蝕，但吸水性和透氣性不如天然纖維優良。
因此現代紡織業一般采用混紡的方式，即將天然纖維和合成纖維按一定比例混合在一起紡紗,使其顯示出各自的優點。
合成橡膠出現前，人們從橡膠樹、橡膠草等植物中獲得天然橡膠。隨工業的發展，對橡膠的需求不斷增長,人們采用化學方法人工合成橡膠。與天然橡膠相比,合成橡膠具有更優良的彈性、絕緣性和耐高溫性，廣泛應用生產生活中。
除上述三種合成材料外，隨著科學技術的發展,具有光、電、磁等特殊性能的功能高分子材料不斷地被研制出來,新材料的發展將進一步推動人類社會的進步。
復合材料異軍突起
復合材料是將兩種或兩種以上的材料復合成一體而形成的材料。復合材料集中了組成材料的優點,具有更優異的綜合性能。
復合材料的應用十分廣泛
如鋼筋混凝土是鋼筋和混凝土的復合材料
機動車的輪胎是用合金鋼與橡膠的復合材料制成的
現代高科技的發展離不開復合材料。
為滿足生產生活對特種材料的需求，科學家運用化學等科學知識，研究合成形形色色的具有特殊性能的復合材料。
如在塑料中嵌入玻璃纖維制成的玻璃纖維增強塑料,可用于制造船體、汽車車身等
碳纖維復合材料可用于制造飛機的機翼、飛行器頭錐等。
復合材料通常是由起搭建作用的集體材料和分散于其中的增強材料兩部分組成。
以金屬為基體的金屬基于全屬和增強材料的共同等性能，成為航天、航空作用，因而具有強度高、密度小、耐摩擦等尖端領域的常用材料之一。
復合材料的組成及應用
表 9-1 一些金屬基復合材料及其用途
2023年5月，我國自行研制、具有完全自主知識產權的神舟十六號載人飛船發射成功，3名航天員順利進駐中國空間站。載人飛船的眾多新型設備的制造都應用了多種具有特殊性能的復合材料。
解析：橡膠具有較好的彈，可以減輕汽車行駛過程中的震動和顛簸
D
纖維編號 ① ② ③
灼燒時的氣味 特殊氣味 燒紙氣味 燒毛發氣味
第3節 新型材料的研制
無機材料更新換代
合成材料層出不窮
稀土材料：稀土元素及其化合物
新型陶瓷材料、半導體材料、光導纖維
有機高分子材料簡稱合成材料
包括塑料、合成纖維、合成橡膠
復合材料異軍突起
將兩種或兩種以上的材料復合成一體的材料
碳纖維復合材料、玻璃纖維增強塑料
拓展視野
復合材料的組成及應用
應用：完全自主知識產權的神舟十六號

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