1、综述
新材料是指新近进步或正在进步的具备优秀性能的结构材料和有特殊性质的功能材料。
新材料技术是根据人的意志,通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程,创造出能满足各种需要的新型材料的技术。
2、种类
结构材料主如果借助它们的强度、韧性、硬度、弹性等机械性能,如新型陶瓷材料、非晶态合金等。功能材料主如果借助其所具备的电、光、声、磁、热等功能和物理效应。近几年,世界上研究、进步的新材料主要包含复合新材料、超导材料、能源材料、磁性材料、智能材料、纳米材料等。
1、复合材料
复合材料按材料用途分为结构复合材料和功能复合材料。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。
因为树脂基复合材料便于现场施工,已广泛用于防腐工程。
2、超导材料
超导材料,又称为超导体,由荷兰物理学家昂尼斯发现。依据临界温度的不同,超导材料可以被分为高温超导材料和低温超导材料。
特征:一是处于超导态时电阻为零,借助超导体可最大限度地减少超高压输电的损耗;第二是抗磁性,即处于超导态时,外部磁场在肯定范围内,超导材料内的磁场恒为零。现在超导悬浮技术被应用在无磨损轴承、磁悬浮列车,与粒子加速器、核聚变反应堆的研制上。
3、智能材料
智能材料是一种能感知外部刺激,可以判断并适合处置且本身可实行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料,是现代高技术新材料进步的要紧方向之一,将支撑将来高技术的进步,使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线渐渐消失,达成结构功能化、功能多元化。
4、纳米材料
世界上第一种纳米材料是德国的格莱特第一研制出来。
纳米结构一般是指尺寸在100nm以下的微小结构。通常情况下,对于固体粉末或纤维,当其有一维尺寸小于100nm,即达到纳米尺寸,即可称为所谓纳米材料。
特征:纳米材料具备颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比率大等特质,超微颗粒的表面具备非常高的活性,在空气中金属颗粒会飞速氧化而燃烧。
当纳米微粒尺寸与光波波长,传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特点尺寸相当或更小时,它的周期性边界被破坏,非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度降低,从而使其声、光、电、磁,热力学等性能呈现出新的物理性质的变化称为小尺寸效应。小尺寸效应使铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不可以导电。
石墨烯,是现在发现的厚度最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯电阻率极低,电子迁移的速度极快。作为一种好的导体,石墨烯适用于新能源电池的制造。
5、半导体材料
半导体材料是指常温下导电性介于导体与绝缘体之间的材料。其可以大致分为元素半导体、化合物半导体、无定形半导体材料、有机半导体材料等。其中元素半导体有硅、锗、硒、硼、锑等;化合物半导体,关键的有砷化镓、磷化锢、碳化硅等。
硅是一种产量最大、应用最广的半导体材料,可以用于二极管级、整流器件级、电路级与太阳能电池级单晶商品的生产和深加工制造,其后续商品集成电路和半导体离别器件已广泛应用于每个范围,在军事电子设施中也占有要紧地位,在半导体材料应用中最具备影响力。
砷化镓是一种关键的半导体材料,可以制成电阻率比硅、锗高3个数目级以上的半绝缘高阻材料,用来制作集成电路衬底、红外探测器等。
6、合成材料
高分子合成材料包含塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等,塑料、橡胶、纤维被叫做现代三大高分子材料,具备塑性好、耐腐蚀性能强、绝缘性能优越、水平轻、强度较低等特征。
塑料合金是将几种塑料基体以物理共混或化学接枝的办法而获得的高性能、功能化、专用化的一类新材料,因此它是由塑料和塑料合成的。
车胎的主要成分为天然橡胶和合成橡胶,其中,合成橡胶是人工合成的高弹性聚合物,是一种典型有机合成材料。
刷题巩固
【例1】塑料合金的合成材料是( )
A.塑料与金属
B.塑料与木材
C.塑料与塑料
D.金属与金属
答案:C
【例2】磁悬浮列行车速度度快、无噪声、无污染、无振动,它所用的材料主如果( )。
A.信息材料
B.纳米材料
C.智能材料
D.超导材料
答案:D
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