資源簡介

(共32張PPT)
9.3 新型材料的研制
1.結(jié)合實(shí)例，能從物質(zhì)的性質(zhì)及其變化的視角，認(rèn)識材料的科學(xué)利用與新材料的研發(fā)。
2.感受無機(jī)材料、有機(jī)高分子材料、復(fù)合材料等在社會生活中的廣泛應(yīng)用。
艙外航天服作為宇航員在太空中執(zhí)行任務(wù)時的生命安全保障裝備，在一定程度上體現(xiàn)了一個國家的最高科技水平。那么，被網(wǎng)友稱為“黃金圣衣”的飛天艙外航天服到底用了多少高科技？
頭盔
外保護(hù)層
保溫層
氣密層
貼身舒適層
水冷降溫層
頭盔及外保護(hù)層主要用于反射宇宙輻射，噴有鋁膜，用于隔熱，也噴涂有黃金涂層，用作最外層的反射層
鋁和黃金屬于化學(xué)材料中的金屬材料
石 器時 代
青 銅時 代
鐵 器時 代
材料開發(fā)和應(yīng)用技
術(shù)迅猛發(fā)展的時代
1.材料的應(yīng)用和發(fā)展
2.材料技術(shù)和應(yīng)用與化學(xué)等科學(xué)的關(guān)系
天 然材 料
人 工 合
成 材 料
為 特 定 需 求
設(shè) 計 材 料
一、無機(jī)材料更新?lián)Q代
3000多年前,古代勞動人民已經(jīng)能夠制造和使用青銅、鐵等金屬材料。近代工業(yè)崛起，以鋼鐵為主體的金屬材料被廣泛應(yīng)用。隨著冶煉技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，研制出各種具有優(yōu)異性能的合金。
金屬材料
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(jié)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(xué)性質(zhì)較為活潑，若與其他元素結(jié)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(dāng)代的工業(yè)味精”。請查閱文獻(xiàn)，說明稀土元素在當(dāng)代高新科技中的具體應(yīng)用。
調(diào)查研究
稀土元素在當(dāng)代高新科技中有眾多重要應(yīng)用：
1. 永磁材料：用于制造高性能的永磁體，廣泛應(yīng)用于新能源汽車的驅(qū)動電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、節(jié)能家電等領(lǐng)域，提高了能源利用效率。
2. 激光材料：制造固體激光器，在醫(yī)療、科研、工業(yè)加工等方面。
3. 儲氫材料：可用于制作高效的儲氫裝置，新能源汽車的氫能源存儲。
4. 超導(dǎo)材料：有助于提高超導(dǎo)材料的性能，在磁懸浮列車、核磁共振等領(lǐng)域具有重要意義。
5. 玻璃陶瓷：用于制造高質(zhì)量的光學(xué)鏡片、特種陶瓷等。
6. 電子信息：在芯片制造、顯示屏等電子產(chǎn)品中提高性能。
無機(jī)非金屬材料
包括玻璃、水泥、陶瓷
光致變色玻璃制成的變色鏡
汽車的鋼化玻璃
運(yùn)用化學(xué)方法制成的具有特殊性能的特種玻璃，極大提升了玻璃材料的性能和應(yīng)用價值。
無機(jī)非金屬材料
包括玻璃、水泥、陶瓷
唐三彩
陶瓷髖關(guān)節(jié)
陶瓷人造牙
通過選擇新的原料，改變制造工藝，生產(chǎn)出許多結(jié)構(gòu)、功能與傳統(tǒng)陶瓷截然不同的新型陶瓷材料。
半導(dǎo)體
光 導(dǎo) 纖 維
無機(jī)非金屬材料發(fā)展迅猛，多種具有優(yōu)異性能的材料相繼開發(fā)出來，為現(xiàn)代通信技術(shù)和信息化奠定了重要基礎(chǔ)。
無機(jī)非金屬材料
它們都是以石油化工產(chǎn)品為主要原料，用化學(xué)方法合成的有機(jī)高分子材料，合稱“三大有機(jī)合成材料”。合成材料的誕生，結(jié)束了人類只能依靠天然材料的歷史。
日常生活中，離不開合成材料。
塑料
合成橡膠
合成纖維
二、合成材料層出不窮
1. 塑料：
PE
PVC
PMMA
質(zhì)輕
較堅(jiān)固和耐磨
不導(dǎo)電
易加工
價格便宜
聚乙烯薄膜
聚氯乙烯薄膜
聚乙烯 ( C、H )
聚氯乙烯 ( C、H、Cl )
無毒，可包裝食品
有毒，不宜包裝食品
塑料薄膜
1. 塑料：
取聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料各一小塊，分別點(diǎn)燃，觀察燃燒情況，比較產(chǎn)生的氣味有什么不同。
實(shí)驗(yàn)探究
現(xiàn)象和結(jié)論
邊燃燒邊熔化，無刺激性氣味，無黑煙的是聚乙烯。
不易燃燒，有刺激性氣味，有黑煙的是聚氯乙烯。
1. 塑料：
塑料的應(yīng)用和發(fā)展方便了人們的生活，但大多數(shù)塑料在自然條件下難以降解，帶來了一個嚴(yán)重的環(huán)境問題……
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(zhì)的氣體。
促進(jìn)廢棄塑料的回收和利用，大力研制在自然條件下容易降解的新型塑料
可降解塑料
可降解塑料是指能滿足使用需求，且使用后在自然環(huán)境條件下能降解成對環(huán)境無害的物質(zhì)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。2022年6月1日我國正式實(shí)施《生物降解塑料與制品降解性能及標(biāo)識要求》《生物降解飲用吸管》兩項(xiàng)推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，這意味著可降解塑料制品在生活中得到更廣泛的應(yīng)用，對于促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展有重要意義。
拓展視野
棉
麻
羊毛
尼龍
滌綸
錦綸
腈綸
合成纖維
蠶絲
天
然
纖
維
天然纖維
吸水性和透氣性較好，
不耐磨、不耐化學(xué)腐蝕
合成纖維
強(qiáng)度高、耐磨、彈性好、耐化學(xué)腐蝕，吸水性和透氣性較差
現(xiàn)代紡織業(yè)一般采用混紡的方式，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(yōu)點(diǎn)。
2. 合成纖維：
取少許棉紗線、羊毛線和化纖織物纖維（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(chǎn)生的氣味。
實(shí)驗(yàn)探究
現(xiàn)象和結(jié)論
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(zhì)，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。
3. 合成橡膠：
隨著工業(yè)的發(fā)展,對橡膠的需求不斷增長,人們采用化學(xué)方法人工合成橡膠。與天然橡膠相比,合成橡膠具有更優(yōu)良的彈性、絕緣性和耐高溫性。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)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(fā)展將進(jìn)一步推動人類社會的進(jìn)步。
三、復(fù)合材料異軍突起
復(fù)合材料：
概念：將兩種或兩種以上的材料復(fù)合成一體而形成的材料
優(yōu)點(diǎn)：復(fù)合材料集中了組成材料的優(yōu)點(diǎn),具有更優(yōu)異的綜合性能
應(yīng)用：現(xiàn)代高科技的發(fā)展離不開復(fù)合材料。為滿足生產(chǎn)生活對特種材料的需求，科學(xué)家運(yùn)用化學(xué)等科學(xué)知識，研究合成形形色色的具有特殊性能的復(fù)合材料。
鋼筋混凝土是鋼筋和混凝土的復(fù)合材料
機(jī)動車的輪胎是用合金鋼與橡膠的復(fù)合材料制成的
塑料中嵌入玻璃纖維制成的玻璃纖維增強(qiáng)塑料
用于制造船體、汽車車身等
碳纖維復(fù)合材料可用于制造飛機(jī)的機(jī)翼、飛行器頭錐等
基體材料 增強(qiáng)材料 應(yīng)用
鋁、鎂 石墨 衛(wèi)星、導(dǎo)彈、飛機(jī)的結(jié)構(gòu)部件
鎂、鈦 硼 天線結(jié)構(gòu)、發(fā)動機(jī)葉片
鋁、鉆合金 碳化硅 高溫發(fā)動機(jī)零件
一些金屬基復(fù)合材料及其用途
材料是制造業(yè)基礎(chǔ)，決定著整個國家的富強(qiáng)與貧窮。強(qiáng)國夢，材料不可或缺。
1.廚房中的下列物品所使用的主要材料屬于金屬材料的是（ ）
A.陶瓷碗
B.不銹鋼炊具
C.橡膠手套
D.銅質(zhì)水龍頭
D
2.下列有關(guān)塑料的說法正確的是（ ）
A.聚氯乙烯可用來制作餐具或食品袋
B.通過焚燒塑料減少“白色污染”
C.塑料制品屬于不可再回收利用產(chǎn)品
D.聚氯乙烯燃燒時有刺激性氣味;聚乙烯燃燒時無刺激性氣味
D
3.下列材料分類錯誤的是（ ）
A.氮化硼陶瓷——有機(jī)高分子材料
B.儲氫材料鑭鎳合金——金屬材料
C.機(jī)動車輪胎——復(fù)合材料
D.普通玻璃——無機(jī)非金屬材料
A
無機(jī)材料
新型材料的研制
合成材料
復(fù)合材料
金屬材料：純金屬和合金
無機(jī)非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥
合成塑料：聚乙烯、聚氯乙烯
合成纖維 : 腈綸、錦綸、滌綸、尼龍
合成橡膠
鋼筋混凝土、機(jī)動車輪胎、玻璃鋼、碳纖維

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