化學(xué)與新材料

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1、李 侃 社 趙 世 永西 安 科 技 大 學(xué) 化 學(xué) 化 工 學(xué) 院 2021-8-9 2 主 要 內(nèi) 容1. 化學(xué)與材料科學(xué)技術(shù)2. 金屬材料3. 無機非金屬材料4. 有機高分子材料5. 復(fù)合材料6. 納米材料與納米科技 2021-8-9 3 現(xiàn) 代 高 科 技 (modern high-tech) 信 息 、 材 料 、 能 源 、 生 物 技 術(shù) ： 社 會 文 明 支 柱 ， 科 技 創(chuàng) 新 的 重 要 標(biāo) 志 材 料 人 類 社 會 發(fā) 展 的 里 程 碑 ！ 新 材 料 現(xiàn) 代 科 學(xué) 技 術(shù) 和 社 會 發(fā) 展 的基 礎(chǔ) 和 支 柱 ！ 化 學(xué) 材 料 科 學(xué) 技 術(shù) 的 理 論

2、 基 礎(chǔ) . 2021-8-9 4 1. 材 料 科 學(xué) 與 工 程(materials science and engineering)研 究 材 料 的 合 成 與 制 備 、 組 成 與 結(jié) 構(gòu) 、 性 能 及 使 用 效能 各 組 元 本 身 及 四 者 之 間 的 相 互 依 賴 關(guān) 系 的 規(guī) 律 材料 科 學(xué) . 研 究 如 何 利 用 這 些 規(guī) 律 性 的 研 究 成 果 以 新 的 或 更 有 效的 方 式 開 發(fā) 并 生 產(chǎn) 出 材 料 ,提 高 材 料 的 使 用 效 能 , 以 滿 足社 會 的 需 要 , 設(shè) 汁 與 制 造 材 料 制 備 與 表 征 所 需 的

3、儀 器 、設(shè) 備 材 料 工 程科 學(xué) 與 工 程 彼 此 密 切 結(jié) 合 , 構(gòu) 成 個 學(xué) 科 整 體 . 2021-8-9 5性能(properties) 使用效能(performance)合成與制備(synthesis and processing)組成與結(jié)構(gòu)(components and structure) 構(gòu) 成 材 料 科 學(xué) 與 工 程 的 四 組 元 四 面 體 關(guān) 系 2021-8-9 6 合 成 與 制 備 合 成 主 要 指 促 使 原 子 、 分 子 結(jié) 合 而 構(gòu) 成 材 料 的 化 學(xué) 與物 理 過 程 . 既 包 括 有 關(guān) 尋 找 新 合 成 方 法 的 科

4、 學(xué) 可 題 、 也包 括 以 適 用 的 數(shù) 量 和 形 態(tài) 合 成 材 料 的 技 術(shù) 問 題 ； 既 包 括新 材 料 的 合 成 , 也 應(yīng) 包 括 已 有 材 料 的 新 合 成 方 法 (加 溶膠 凝 被 法 )及 其 新 形 態(tài) (如 纖 維 、 薄 膜 )的 合 成 . 制 備 主 要 指 材 料 在 宏 觀 遲 到 上 加 工 、 處 理 、 裝 配 和 制造 等 一 系 列 過 程 ， 使 之 具 有 所 需 的 性 質(zhì) 和 使 用 效 能 . 合 成 與 制 備 是 提 高 材 料 質(zhì) 量 、 降 低 牛 產(chǎn) 成 本 和 提 高 經(jīng)濟 效 益 的 關(guān) 鍵 , 也 是 開

5、發(fā) 新 材 料 、 新 器 件 的 小 心 環(huán) 節(jié) . 2021-8-9 7 組 成 和 結(jié) 構(gòu) 組 成 指 構(gòu) 成 材 料 物 質(zhì) 的 原 子 、 分 子 及 其 分 布 ; 除 主 要 組成 以 外 , 雜 質(zhì) 及 對 材 料 結(jié) 構(gòu) 與 性 能 有 重 要 影 響 的 微 量 添 加物 亦 不 能 忽 略 . 結(jié) 構(gòu) 則 指 組 成 原 干 、 分 子 在 不 同 層 次 上 彼 此 結(jié) 合 的 形 式 、狀 態(tài) 和 空 間 分 布 ， 包 括 原 子 與 電 子 結(jié) 構(gòu) 、 分 子 結(jié) 構(gòu) 、 晶 體結(jié) 構(gòu) 、 相 結(jié) 構(gòu) 、 晶 粒 結(jié) 構(gòu) 、 表 面 與 品 界 結(jié) 構(gòu) 、 缺 陷

6、 結(jié) 構(gòu) 等 ；在 尺 度 上 則 包 括 納 米 以 下 、 紋 米 、 微 米 、 色 米 及 更 宏 觀 的結(jié) 構(gòu) 層 次 . 材 料 的 組 成 與 結(jié) 構(gòu) 是 材 料 科 學(xué) 與 工 程 的 基 本 研 究 內(nèi) 容 , 它 們 指 導(dǎo) 材 料 的 合 成 與 制 備 , 決 定 材 料 的 性 能 和 使 用 效 能 . 2021-8-9 8 性 能 性 能 指 材 料 固 有 的 物 理 、 化 學(xué) 特 性 , 也 是 確定 材 料 用 途 的 依 據(jù) . 廣 義 地 說 , 性 能 是 材 料 在 一定 的 條 件 下 對 外 部 作 用 的 反 應(yīng) 的 定 量 表 述 . 例如

7、 , 對 外 力 作 用 的 反 應(yīng) 為 力 學(xué) 性 能 , 對 外 電 場 作用 的 反 應(yīng) 為 電 學(xué) 性 能 , 對 光 波 作 用 的 反 應(yīng) 為 光學(xué) 性 能 等 等 . 2021-8-9 9 使 用 效 能 使 用 效 能 是 材 料 以 持 定 產(chǎn) 品 形 式 在 使 用 條 件 下 所 表 現(xiàn) 的 效 能 . 它 是 材 料 的 固 有 性 能 、 產(chǎn) 品 設(shè) 計 、 工 程 持 性 、 使 用 環(huán) 境 和 效 益的 綜 合 表 現(xiàn) , 通 常 以 壽 命 、 效 率 、 可 靠 性 、 效 益 及 成 本 等 指 標(biāo)衡 量 . 因 此 , 與 工 程 設(shè) 計 及 生 產(chǎn) 制

8、造 過 程 密 切 相 關(guān) , 不 僅 有 宏 觀的 工 程 問 題 , 還 包 括 復(fù) 雜 的 材 料 科 學(xué) 問 題 . 例 如 , 材 料 部 件 的 損毀 過 程 和 可 靠 性 往 往 涉 及 在 特 定 的 溫 度 、 氣 氛 、 應(yīng) 力 和 疲 勞 環(huán)境 廠 材 料 中 的 缺 陷 形 成 和 裂 紋 擴 展 的 微 觀 機 理 . 材 料 的 使 用 效 能 是 材 料 科 學(xué) 與 工 程 所 追 求 的 最 終 目 標(biāo) 、 而且 在 很 大 程 度 上 代 表 這 一 學(xué) 科 的 發(fā) 展 水 平 . 2021-8-9 10 材 料 科 學(xué) 與 工 程 是 多 學(xué) 科 交 叉

9、2021-8-9 11 材 料 的 選 擇 ( materials selection)n性質(zhì)機 械 性 能 + 物 理 性 能n失效性環(huán) 境 因 素 : 氧 化 耐蝕性優(yōu)異; 低損耗, 高磁導(dǎo); 一定的催化性能和貯氫能力. 2021-8-9 27 3. 無 機 非 金 屬 材 料 (inorganic nonmetal materials)除 金 屬 以 外 的 無 機 材 料 統(tǒng) 稱 無 機 非 金 屬 材 料 . 傳 統(tǒng) 的 無 機 非 金 屬 材 料 主 要 有 陶 瓷 、 玻 璃 、 水 泥 和 耐火 材 料 四 種 , 化 學(xué) 組 成 均 為 硅 酸 鹽 類 , 因 此 無 機 非

10、 金 屬材 料 亦 稱 硅 酸 鹽 材 料 ; 又 因 其 中 陶 瓷 材 料 歷 史 最 悠 久 ,應(yīng) 用 甚 為 廣 泛 , 故 國 際 上 常 稱 之 為 陶 瓷 材 料 .先 進 無 機 非 金 屬 材 料 , 亦 稱 無 機 新 材 料 . 包 括 結(jié) 構(gòu) 陶 瓷 , 復(fù) 合 材 料 , 功 能 陶 瓷 , 半 導(dǎo) 體 , 新 型 玻 璃 , 非 晶 態(tài) 材 料 和人 工 晶 體 等 . 2021-8-9 28 無 機 非 金 屬 材 料 的 特 點晶 體 結(jié) 構(gòu) : 結(jié) 合 力 主 要 為 離 子 健 、 共 價 鍵 或 離 子 -共 價 混 合 鍵 . 賦 于這 類 材 料 以

11、高 熔 點 、 高 強 度 、 耐 磨 損 、 高 硬 度 、 耐 腐 蝕 和 抗 氧 化的 基 本 屬 性 , 以 及 新 近 發(fā) 現(xiàn) 的 寬 廣 的 導(dǎo) 電 、 導(dǎo) 熱 性 和 透 光 性 以 及 良好 的 鐵 電 性 、 鐵 磁 性 和 壓 電 性 , 高 溫 超 導(dǎo) 性 等 .化 學(xué) 組 成 : 無 機 非 金 屬 材 料 已 不 局 限 于 硅 酸 鹽 , 還 包 括 其 他 含 氧 酸鹽 、 氧 化 物 、 氯 化 物 、 碳 與 碳 化 物 、 硼 化 物 、 氟 化 物 、 硫 系 化 合物 、 硅 、 鍺 、 IIIV族 及 IIVI族 化 合 物 等 . 其 形 態(tài) 初 形

12、 狀 也 趨 于 多樣 化 , 復(fù) 合 材 料 、 薄 膜 、 纖 維 、 單 晶 和 非 晶 材 料 占 有 越 來 越 重 要 的地 應(yīng) . 制 備 : 高 純 度 、 高 細 度 的 原 料 , 并 精 確 控 制 化 學(xué) 組 成 、 添 加 物 的 數(shù) 量 和 分 布 、 晶 體 結(jié) 構(gòu) 和 材 料 微 觀 結(jié) 構(gòu) 等 . 2021-8-9 29 傳 統(tǒng) 的 無 機 非 金 屬 材 料n 天 然 硅 酸 鹽 : 其 基 本 結(jié) 構(gòu) 單 元 為 硅 氧 四 面 體 (SiO4)4-, 即 硅 位 于 四 面 體 的 中 心 , 四 個 氧 原子 位 于 四 面 體 的 四 個 頂 點 .

13、 (SiO4)4-四 面 體 相互 結(jié) 合 , 或 與 金 屬 離 子 形 成 : 具 有 單 個 陰 離子 , 鏈 狀 和 層 狀 陰 離 子 以 及 骨 架 狀 結(jié) 構(gòu) 等 四大 類 硅 酸 鹽 . 2021-8-9 30 硅 氧 骨 架 結(jié) 構(gòu)島 狀 三 方 環(huán) 四 方 環(huán) 六 方 環(huán) 2021-8-9 31 硅 氧 骨 架 結(jié) 構(gòu)單 鏈 雙 鏈 2021-8-9 32 硅 氧 骨 架 結(jié) 構(gòu) 長 石 架 狀 石 英 架 狀 層 狀 2021-8-9 33 層 狀 硅 酸 鹽 礦 物滑 石 高 嶺 土 白 云 母蛇 紋 石 2021-8-9 34 架 狀 硅 酸 鹽 礦 物長 石 沸 石

14、 2021-8-9 35 鏈 狀 、 環(huán) 狀 硅 酸 鹽 礦 物碌 簾石 電 氣 石 輝 石硅 灰 石硅 線 石 2021-8-9 36 水 泥 (cement)v水 泥 : 是 一 種 水 硬 性 膠 凝 材 料 , 加 入 適 量 水 后 稱 為 塑 性 漿 體 , 可 將 砂 、 石 纖 維 等 材 料 黏 結(jié) 起 來 , 硬 化 后 形 成 一 個 整 體 . v 硅 酸 鹽 水 泥 : 以 粘 土 和 石 灰 石 (有 時 加 入 少 量 氧 化 鐵 粉 )為 原料 , 經(jīng) 煅 燒 成 熟 料 , 磨 細 后 混 入 適 量 石 膏 而 成 . v 組成為質(zhì)量分?jǐn)?shù): 6267%CaO

15、+2024%SiO2+47%Al2O3+25%Fe2O3.v 水泥標(biāo)號: 標(biāo)準(zhǔn)試樣在標(biāo)準(zhǔn)條件下, 28天后的強度kg/cm2.v 特種水泥: 礬土水泥, 快凝快硬“雙快水泥”, 防裂防滲的“低溫水泥”, 能耐1250的“耐火水泥”, 用于化工生產(chǎn)和特殊場合的“耐酸水泥”. 2021-8-9 37 玻 璃 （ glass)n 廣 義 上 說 , 凡 熔 體 通 過 一 定 方 式 冷 卻 ， 因 粘 度 逐 漸 增 大 而 具 有 固 體 性 質(zhì) 和 結(jié)構(gòu) 特 征 的 非 晶 態(tài) 物 質(zhì) 都 稱 為 玻 璃 . n 普 通 硅 酸 鹽 玻 璃 : 主 要 成 分 是 SiO2, Na2O和 Ca

16、O等 , 硬 而 脆 .n 硅 酸 鹽 玻 璃 中 的 Na2O被 B2O3取 代 , 可 得 到 硬 而 耐 熱 的 硅 硼 酸 鹽 玻 璃 , 最 高 耐溫 可 達 1600 , 稱 為 耐 熱 玻 璃 . n 硅 酸 鹽 玻 璃 中 加 入 Li2O等 成 核 劑 , 紫 外 線 照 射 或 特 殊 熱 處 理 , 在 體 系 中 形 成SiO2和 Li2O微 晶 , 得 到 微 晶 玻 璃 . 強 度 提 高 6倍 , 比 高 碳 鋼 硬 , 比 鋁 輕 , 900 入 冷 水 而 不 碎 .n 石 英 玻 璃 : 熱 膨 脹 系 數(shù) 極 小 , 11001200 可 長 期 使 用

17、.n 鋼 化 玻 璃 : 高 強 而 安 全 , 碎 塊 不 尖 , 不 傷 人 .n 新 玻 璃 品 種 : 半 導(dǎo) 體 玻 璃 , 激 光 玻 璃 , 電 光 玻 璃 , 透 紅 外 線 玻 璃 等 . 2021-8-9 38 陶 瓷 (ceramics) 陶 瓷 : 指 以 粘 土 為 原 料 , 調(diào) 制 成 型 , 經(jīng) 高 溫 燒 結(jié) 而 制 得 的 硬 而 脆 , 耐 水 的 人 工 硅 酸 鹽 材 料 . 以 粘 土 為 原 料 , 調(diào) 制 成 型 , 低 于 1000燒結(jié)得到的多孔燒結(jié)體, 稱陶 ; 以 更 純 粘 土 與 幾 乎 等 量 的 石 英 和 長 石 , 調(diào) 制 成

18、型 后 , 1200煅燒, 在經(jīng)涂釉, 升至1400煅燒, 得到帶有細釉的“瓷器”. 傳統(tǒng)的陶瓷材料是復(fù)雜的多晶體, 是晶粒、晶界、氣孔和玻璃包裹物的集合體. 細化晶粒, 提高致密程度, 減小氣孔率, 增加附加能量消耗材料相, 可提高陶瓷的強度和韌性. 2021-8-9 39 精 細 陶 瓷 (advanced ceramics) 結(jié) 構(gòu) 陶 瓷 : 指 具 有 高 硬 、 高 強 、 耐 磨 耐 蝕 、 耐 高 溫 和 潤 滑 性 好 等 性 能 , 用 做 機 械 結(jié) 構(gòu) 零 部 件 的 陶 瓷 材 料 . 氧化鋁: 高純超細氧化鋁經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而得. 使用溫度高達1980 ,用途極廣. 高純

19、氧化鋁加入少量Y2O3和MgO等, 特殊燒結(jié), 可得透明陶瓷. 少量Cr2O3與Al2O3形成固溶體, 稱紅寶石, 是激光材料. 氧化鋯: 離子鍵結(jié)合, 性脆. 加入少量Y2O3和CaO等可實現(xiàn)增韌, 得到“陶瓷綱”. 氮化硅: 硬度為9. 低膨脹, 高熱導(dǎo), 可適應(yīng)溫度的急劇變化. Si 3N4可與Al2O3形成固溶體, 制得新材料“塞龍(sialon)”. 碳化硅: SiC, 俗稱“金剛砂”, 原子晶體. 高溫強度極高, 摻雜可制得半導(dǎo)體材料, 制作發(fā)熱元件. 已用于制造無冷卻式陶瓷發(fā)動機. 2021-8-9 40 精 細 陶 瓷 (advanced ceramics) 功 能 陶 瓷 :

20、 指 以 其 固 有 的 特 性 或 通 過 各 種 物 理 因 素 作 用 而 顯 示 某 種 新 性 能的 陶 瓷 材 料 . 壓電陶瓷: 具有壓電效應(yīng)的陶瓷材料. 主要有: 鈦酸鋇系、鈦酸鉛系和鋯鈦酸鉛系. 用于制造各種換能器和傳感器. 晶體受外力作用而形變, 同時在對應(yīng)兩個面上產(chǎn)生電荷, 晶體帶電的大小與外力成正比; 相反, 在外加電場作用下, 在晶體相應(yīng)面上會產(chǎn)生形變, 該現(xiàn)象稱“壓電效應(yīng)”. 光導(dǎo)纖維: 光通信的關(guān)鍵. SiO 2和LaF3已實用化. 固體電解質(zhì): AgI離子晶體,Y2O3和CaO穩(wěn)定的ZrO2,Na-b-Al2O3等. 傳感材料 2021-8-9 41 半 導(dǎo) 體

21、 材 料 (semiconducting material) 半 導(dǎo) 體 材 料 :室 溫 電 阻 率 為 10-41010cm, 依 靠 電 子 和 孔 穴 這 兩 類 載 流子 的 遷 移 實 現(xiàn) 導(dǎo) 電 的 材 料 . 半 導(dǎo) 體 材 料 類 型 : 元 素 半 導(dǎo) 體 ： 包 括 Si,Ge,Sn,P,As,Se等 , 但 實 用 的 純 單 質(zhì) 只 有 Si和 Ge. 均 使用 其 高 純 單 質(zhì) , 如 大 規(guī) 模 集 成 電 路 使 用 的 硅 純 度 超 過 99.9999999, 現(xiàn) 已 能 制 得14個 9的 單 晶 硅 . 摻 雜 半 導(dǎo) 體 : 適 當(dāng) 摻 雜 大 幅

22、度 提 高 電 導(dǎo) 率 , 通 過 調(diào) 整 雜 質(zhì) 含 量 控 制 電 導(dǎo) 率 , 包 括 p-型 如 Si(B,Al), Ge(Ga)和 n-型 半 導(dǎo) 體 如 Si(P,As), Ge(As). 化 合 物 半 導(dǎo) 體 : A xB8-x(x=1,2,3), 即 I-VII, II-VI, III-V族 元 素 的 組 合 , 具 有 金剛 石 型 或 ZnS型 晶 體 結(jié) 構(gòu) , 以 共 價 鍵 為 主 . 實 用 化 最 多 的 是 III-V型 , 性 能 最 好的 是 GaAs, 亮 灰 , 硬 而 脆 , 摻 Te, 得 n-型 , 摻 Zn或 Cd得 p-型 . 缺 陷 半 導(dǎo)

23、 體 : 氧 化 物 和 硫 化 物 , 結(jié) 構(gòu) 中 存 在 陰 離 子 或 陽 離 子 空 位 . 2021-8-9 42 超 導(dǎo) 材 料 (superconducting materials) 超 導(dǎo) 電 性 : 某 些 材 料 隨 溫 度 降 低 , 電 阻 率 下 降 , 在 某 一 特 定 溫 度 附 近 , 電 阻 突 然 消失 的 現(xiàn) 象 . 具 有 超 導(dǎo) 電 性 的 材 料 稱 超 導(dǎo) 材 料 . 荷蘭物理學(xué)家H.K.Onnes:1911年首次發(fā)現(xiàn)Hg在4.15K時出現(xiàn)0電阻.1973年得到Tc為23.2K的Nb3Ge超導(dǎo)體.20世紀(jì)80年代中期, 世界超導(dǎo)研究出現(xiàn)高潮, 取

24、得巨大突破: 1986年瑞士貝德諾茲和繆勒發(fā)現(xiàn)了Tc=35K的La-Ba-Cu-O混合氧化物. 1987年美籍華人朱經(jīng)武發(fā)現(xiàn)了Tc=90K的超導(dǎo)氧化物. 我國趙中賢研究組制得了Tc=93K的Y-Ba-Cu-O混合氧化物, 并測定了晶體結(jié)構(gòu). 超導(dǎo)溫度已高于液氮沸點77K, 進入實用化階段. 科大研究組已制得了Tc=132K的Bi-Pb-Sb-Sr-Ca-Cu-O超導(dǎo)體.以C60為基礎(chǔ)的有機超導(dǎo)體研究也取得了突破性進展. 超導(dǎo)材料在能源輸送, 磁懸浮列車, 醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景. 2021-8-9 43 高 分 子 材 料 學(xué) 科 的 基 本 任 務(wù) 是 ： 研 究 高 分 子 材 料

25、的 合 成 、結(jié) 構(gòu) 和 組 成 與 材 料 的 性 質(zhì) 、 性 能 之 間 的 相 互 關(guān) 系 ; 探 索加 工 工 藝 和 各 種 環(huán) 境 因 素 對 高 分 子 材 料 性 能 的 影 響 ; 為改 進 工 藝 , 提 高 高 分 子 材 料 的 質(zhì) 量 , 合 理 使 用 高 分 子 材 料 , 開 發(fā) 新 材 料 、 新 工 藝 和 新 的 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 提 供 理 論 依 據(jù) 和 基礎(chǔ) 數(shù) 據(jù) . 高 分 子 材 料 學(xué) 科 是 一 門 年 輕 而 新 興 的 學(xué) 科 , 它 的發(fā) 展 要 求 科 學(xué) 和 工 程 技 術(shù) 最 為 密 切 的 配 合 , 它 的 進 步 需要 跨

26、部 門 、 多 學(xué) 科 的 最 佳 協(xié) 調(diào) 和 共 同 參 與 . 2021-8-9 44 （ Nomenclatures ）Macromolecule (大 分 子 ): 由 大 量 原 子 組 成 , 具 有 高 的相 對 分 子 質(zhì) 量 或 分 子 重 量 .Polymer molecule (聚 合 物 分 子 , 簡 稱 高 分 子 ): 由 許 多(poly)部 分 (mer, 單 體 單 元 或 鏈 節(jié) )組 成 的 多 重 重 復(fù) 的 分子 . 一 個 高 分 子 總 是 一 個 大 分 子 , 但 一 個 大 分 子 不 一 定 是 高 分 子 .Polymer (聚 合 物

27、 ): 是 由 許 多 聚 合 物 分 子 組 成 的 一 種 物質(zhì) , 它 是 一 種 聚 合 的 物 質(zhì) . 2021-8-9 45 2021-8-9 46 結(jié) 構(gòu) 決 定 性 能 ， 性 能 反 映 結(jié) 構(gòu) .根 據(jù) 需 要 選 擇 性 能 ， 根 據(jù) 性 能 設(shè) 計 結(jié) 構(gòu) ， 進而 合 成 高 分 子 材 料 ， 改 性 高 分 子 材 料 .高 分 子 結(jié) 構(gòu) 與 性 能 的 關(guān) 系 及 其 變 化 規(guī) 律 ,是高 分 子 分 子 設(shè) 計 的 基 礎(chǔ) ,同 時 也 是 確 定 高 分子 加 工 成 型 工 藝 的 依 據(jù) . 2021-8-9 47 聚 合 物 結(jié) 構(gòu) 的 主 要

28、特 點 鏈 式 結(jié) 構(gòu)鏈 的 柔 性多 分 散 性 凝 聚 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 的 復(fù) 雜 性 高 分 子 鏈 依 靠 分 子 內(nèi) 和 分 子 間 的 范 德 華 力 相 互 作 用培 砌 在 一 起 ， 可 呈 現(xiàn) 為 晶 態(tài) 和 非 晶 態(tài) 交 聯(lián) 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) 2021-8-9 48 線 形 非 晶 態(tài) 聚 合 物 的 物 理 形 態(tài) 線 形 非 晶 態(tài) 聚 合 物 無 一 定 的 熔 點 , 隨 溫 度 的 變 化 , 呈 現(xiàn) 三 種 物 理 形 態(tài) : 當(dāng) TTf時 , 聚 合 物 呈 粘 流 態(tài) (能流 動 的 粘 稠 液 體 ), 如 常 溫 下 的 膠粘 劑 或 涂 料 ; 當(dāng) TT

29、g時 , 聚 合 物 呈 玻 璃 態(tài) (玻璃 狀 堅 硬 固 體 ), 如 常 溫 下 的 塑 料 ; 當(dāng) T gTTf時 , 聚 合 物 呈 高 彈 態(tài) (受 力 形 變 , 除 力 回 復(fù) 的 高 彈 體 ),如 常 溫 下 的 橡 膠 . 玻 璃 態(tài) 高 彈 態(tài) 粘 流 態(tài)Tg Tf玻 璃 態(tài) 高 彈 態(tài) 粘 流 態(tài) 2021-8-9 49 物質(zhì)的結(jié)構(gòu)是指物質(zhì)的組成單元(原于或分子)之間在相互吸引和排斥作用達到平衡時的空間誹布因此為了認(rèn)識高聚物的結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)了解存在于高聚物分子內(nèi)和分子間的相互作用 化學(xué)鍵 構(gòu)成分子的原子間的作用力有吸引力和斥力，吸引力是原子形成分于的結(jié)合力，叫作主價力，

30、或稱鍵合力斥力是各原子的電子之間的相互排斥力當(dāng)吸引力和斥力達到平衡時，便形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵共價鍵: 離子鍵: ( CH2CH )n COO - H+ ( CH2CH )n NH+ OH-聚丙烯酸聚丙烯胺 2021-8-9 50 離子型聚合物(ionomer)中也有離子鍵存在，例如以乙烯和10%左右的丙烯酸的共聚物為主鏈，以金屬離子Mg2+為交聯(lián)劑的高聚物：常溫下成鍵, 高溫下解離.高溫加工, 冷卻交聯(lián).結(jié)晶度低, 透明性好, 沖擊和拉伸強度高. 金屬鍵 是由金屬原子的價電子和金屬離子晶格之間的相互作用而形成的，無方向性和飽和性，賦予高導(dǎo)電性在所謂的“金屬螯合高聚”(metallocene po1

31、ymer)中可以說存在金屬鍵 2021-8-9 51 作用能: 28kJ/mol是 存 在 于 分 子 間 或 分 子 內(nèi) 非 鍵 合 原 于 間 的 相 互 作 用 力 兩 分 子 間 的范 德 華 力 F(r)及 相 互 作 用 能 E(r)是 分 子 之 間 距 離 r的 函 數(shù) 如 圖 所 示 . drrdErF - 0dr rdE當(dāng)r=r0時, F(r) =0靜電力: 極性分子之間, 溫度T成反比, 與距離的7次方成反比;誘導(dǎo)力: 極性分子與非極性分子之間, 與溫度有關(guān), 與距離的7次方成反比;色散力: 非極性分子之間, 與溫度無關(guān),與距離的7次方成反比;r 2021-8-9 52

32、氫鍵是與電負(fù)性較強的原子相結(jié)合的氫原子(如XH)同時與另一個電負(fù)性較強的原子(如Y)之間的相互作用，即(XHY)這些電負(fù)性鉸強的原子一般是氮、氧或鹵素原子一般認(rèn)為在氫鍵中，XH基本上是共價鍵，而HY則是一種強而有方向性的范德華力這里把氫鍵歸入范德華力是因為氫鍵本質(zhì)上是帶有部分負(fù)電荷的Y與電偶極矩很大的極性鍵XH間的靜電吸引相互作用. 氫鍵的鍵能: 1329 kJ/mol. 氫鍵鍵長: 0.240.32 nm. 氫鍵可以存在于分子內(nèi)和分子問，在聚酰胺、聚氨酯和生物大分子中起著重要的作用 2021-8-9 53 聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯CH=CH-CH=CH n 聚乙炔 鏈 結(jié)

33、 構(gòu) 單 元 : 2021-8-9 54 CF2CF2n 聚四氟乙烯CH2CH=CHCH2n 聚丁二烯CH2CH=CCH2n 聚異戊二烯 CH3尼龍-6,6聚丙烯氰聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酰亞胺 2021-8-9 55 聚合物分子單體必須是雙官能團的小分子具 有 兩 個 (或 多 個 )官 能 的 末 端 基 團 . 二 元 醇 , 二 元 酸 , 二 元 胺 羥 基 羧 酸 , 氨 基 酸 硫 化 鈉 Na2S 三 元 胺 , 四 羧 酸 等 .具 有 重 鍵 的 單 體 : 碳 碳 雙 鍵 , 碳 碳 三 鍵 ; 碳 氮 三 鍵 和 碳 氧雙 鍵 等 .在 環(huán) 中 含 有 雜 原 子 的 環(huán)

34、 狀 單 體 : 如 環(huán) 氧 乙 烷 , 四 氫 呋 喃 , 六 甲 基 環(huán) 三 硅 氧 烷 , 己 內(nèi) 酰 胺 等 . 2021-8-9 56 均 鏈 高 分 子 (homochain polymer） 一種鏈原子. 元 素 高 分 子 : 主鏈中含有: Si, S, P, Al, Sb等 雜 鏈 高 分 子 : 如PEO, POM, PA等 2021-8-9 57 鏈 結(jié) 構(gòu) 單 元 的 鍵 接 方 式 頭 -頭 尾 -尾 頭 -尾 通 過 裂 解 方 法 檢 測 鏈 結(jié) 構(gòu) 單 元 鍵 接 方 式 . 2021-8-9 58 交 聯(lián) 和 枝 化 HDPELDPELLDPE 高分于鏈之間通

35、過化學(xué)鍵鍵接而形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，稱為交聯(lián)熱固性塑料、硫化橡皮，羊毛、頭發(fā)等都是交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚合物它們具有不溶不熔的特點，因此，可交聯(lián)的高聚物的成型只能在形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)以前，一經(jīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，形狀就不能再改變交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高聚吻具有更優(yōu)越的性能，例如耐 熱、耐溶劑、尺寸穩(wěn)定等交聯(lián)聚乙烯的性能相對線形和支化聚乙烯具有更高的抗張強度和耐熱性橡膠只有經(jīng)過硫化才能形成真正的彈性體橡皮 2021-8-9 59 Important Properties of Polymersw 低 密 度 (Density: Low lightweight)w 良 好 絕 緣 (Good electrical 延 長 反 應(yīng) 時

36、間 不 增 加 Mr, 但可 提 高 單 體 轉(zhuǎn) 化 率 . 2021-8-9 62 縮 聚 反 應(yīng) : 低 分 子 單 體 通 過 縮 合 反 應(yīng) 形 成 聚 合 物 的 過 程 , 產(chǎn) 物稱 縮 聚 物 , 同 時 有 水 , 醇 , 氨 , 或 鹵 化 氫 等 析 出 , 所 以 縮 聚 物 的 組成 與 單 體 不 同 . 如 聚 酰 胺 (PA) , PA66是 HOOC-(CH2)4-COOH與NH2CH2(CH2)4CH2NH2的 縮 聚 產(chǎn) 物 : nH2N(CH2)6NH2 + n HOOC-(CH2)4COOH HO C(CH2)4-C-NH- (CH2)6-NH n H

37、+(n-1)H2O O O單 體 必 須 有 兩 個 或 兩 個 以 上 官 能 團 ; 逐 步 完 成 , 可 逆 反 應(yīng) ; 延 長反 應(yīng) 時 間 不 提 高 單 體 轉(zhuǎn) 化 率 , 但 可 提 高 Mr. 2021-8-9 63 合 成 樹 脂 和 塑 料 : 填 充 增 強 增 韌 ,降 低 成 本 . 教材 P332表 7.4 通 用 塑 料 : 應(yīng) 用 廣 , 產(chǎn) 量 大 , 價 格 廉 的 塑 料 . 如 聚 烯 烴 : PE, PP, PS等 ; PVC; 酚 醛 , 環(huán) 氧 , 聚 酯 , 尿 醛 等 . 工 程 塑 料 : 綜 合 性 能 好 , 可 代 替 金 屬 作 工

38、 程 材 料 , 制造 機 器 零 部 件 的 塑 料 . 最 重 要 的 有 :n 聚 甲 醛 n 聚 酰 胺n 聚 碳 酸 酯n 聚 四 氟 乙 烯n ABS塑 料n 耐 熱 工 程 塑 料 2021-8-9 64 n 橡 膠 : 使 用 溫 度 范 圍 內(nèi) 處 于 高 彈 態(tài) 的 線 性 聚 合 物 . 在 較小 的 外 力 作 用 下 , 能 產(chǎn) 生 很 大 的 形 變 , 外 力 除 去 后 又 能 恢復(fù) 到 原 始 狀 態(tài) . 工 業(yè) 上 用 做 彈 性 , 密 封 , 防 震 和 傳 動 材 料 . n 韌 性 好 , 強 度 低 . 填 充 增 強 非 常 重 要 . 天 然

39、橡 膠 : 橡 膠 樹 上 流 出 的 膠 乳 , 其 主 要 成 分 是 異 戊 二 烯 的 聚合 體 , 經(jīng) 凝 固 , 干 燥 變 成 彈 性 固 體 , 稱 生 膠 , 經(jīng) 硫 化 , 成 型 得 橡 膠制 品 . 合 成 橡 膠 : 最 重 要 的 有 : n 丁 苯 橡 膠 : 丁 二 烯 與 苯 乙 烯 的 線 性 共 聚 物 .n 順 丁 橡 膠 : 1,3-丁 二 烯 經(jīng) 1,4加 成 聚 合 而 得 .n 乙 丙 橡 膠 : 乙 烯 與 丙 烯 共 聚 物 .n 氯 丁 橡 膠 : 2-氯 -1,3-丁 二 烯 的 聚 合 物 .n 特 種 合 成 橡 膠 : n 丁 腈

40、橡 膠 : 丁 二 烯 , 丙 烯 腈 共 聚 物 .n 丁 基 橡 膠 : 異 丁 烯 與 少 量 異 戊 二 烯 的 共 聚 物 . n 氟 橡 膠 : 分 子 鏈 或 側(cè) 鏈 上 有 氟 的 線 性 聚 合 物 . 2021-8-9 65 n 粘 結(jié) 劑 : 能 將 兩 種 固 體 材 料 連 接 起 來 , 具 有 良 好的 粘 結(jié) 性 能 的 物 質(zhì) . 天 然 粘 結(jié) 劑 : 淀 粉 , 蟲 膠 , 松 香 等 . 合 成 粘 結(jié) 劑 : 合 成 樹 脂 .n 粘 度 適 當(dāng) , 流 動 性 好 ;n 能 重 復(fù) 潤 濕 被 粘 結(jié) 物 的 表 面 , 填 補 其 凹 凸 不 平

41、處 ; n 通 過 物 理 -化 學(xué) 作 用 , 經(jīng) 固 化 處 理 , 將 被 粘 物 粘 結(jié) 起 來 , 具 有較 強 的 附 著 力 和 內(nèi) 聚 力 . 分 子 鏈 中 具 有 極 性 基 團 -OH, -NH2, -CN, -COOH, 等 的 聚 合 物 一 般 具 有 較 強 的 粘 結(jié) 力 . 性 能 優(yōu) 良 的 有 聚 氰 基 丙 烯 酸 酯 環(huán) 氧 樹 脂 (萬 能 膠 ). 三 種 類 型 : 反 應(yīng) 固 化 型 溶 液 -乳 液 型 熱 熔 膠O CH2CH2 2021-8-9 66 導(dǎo) 電 高 分 子 材 料 Electrically Conductive Polyme

42、r Materials有 機 高 分 子 磁 性 材 料 Organic Polymeric Magnetic Materials介 電 高 分 子 材 料 （ 高 分 子 電 絕 緣 材 料 ） Dielectric Polymer Materials高 分 子 光 導(dǎo) 材 料 Photoconductive Polymers 2021-8-9 67 高 分 子 太 陽 能 轉(zhuǎn) 換 材 料Polymeric Solar Energy Conversion Materials高 分 子 駐 極 體 Polymeric Electrets 高 分 子 壓 電 材 料 Polymeric Piez

43、oelectric Materials高 分 子 透 明 材 料Polymeric Transparent Materials高 分 子 非 線 性 光 學(xué) 材 料Polymeric Nonlinear Optical Materials 2021-8-9 68 高 分 子 光 導(dǎo) 纖 維 Polymeric Optical Fibers高 分 子 固 體 電 解 質(zhì) Solid Polymer Electrolytes高 分 子 燒 蝕 材 料 Ablative Polymer Materials高 吸 水 高 分 子 材 料 Polymeric Super-Absorbents of Wa

44、ter高 分 子 液 晶 材 料 Liquid Crystalline Polymers 2021-8-9 69 緩 釋 高 分 子 材 料 Polymeric Materials for Controlled Release高 分 子 減 阻 劑 Polymer Drag Reducers 酶 固 定 高 分 子 材 料 Enzyme Immobilized Polymeric Materials高 分 子 模 擬 酶 Polymeric Mimic Enzyme生 物 降 解 高 分 子 材 料 Biodegradable Polymeric Materials 2021-8-9 70 生

45、 物 醫(yī) 學(xué) 高 分 子 材 料 Biomedical Polymers離 子 交 換 樹 脂 Ion Exchange Resin高 分 子 分 離 膜 Polymeric Membrane for Separation高 分 子 屏 蔽 材 料 Polymeric Shielding Materials高 分 子 阻 尼 材 料 Polymeric Damping Materials高 分 子 密 封 材 料 Polymeric Sealing Materials 2021-8-9 71 高 分 子 摩 擦 材 料 Polymeric Friction Materials高 分 子 形 狀

46、 記 憶 材 料 Polymeric Shape Memory Materials高 分 子 隱 身 材 料 Polymeric Stealth Materials高 分 子 催 化 劑 Polymer Catalysts高 分 子 封 裝 材 料 Potting Polymer Materials 2021-8-9 72 高 分 子 材 料 改 性 是 指 通 過 各 種 方 法 改 進 已 有 材 料 的 結(jié)構(gòu) 、 組 成 , 以 達 到 改 善 性 能 , 擴 大 品 種 和 應(yīng) 用 范 圍 的 目的 . 通 常 包 括 化 學(xué) 改 性 和 物 理 改 性 兩 類 方 法 . 化 學(xué) 改

47、 性 : 借 助 于 化 學(xué) 反 應(yīng) , 改 變 高 分 子 分 子 結(jié) 構(gòu) 和 組成 , 控 制 聚 集 態(tài) 結(jié) 構(gòu) , 提 高 綜 合 性 能 . 交 聯(lián) 反 應(yīng) : 借 助 化 學(xué) 鍵 的 形 成 , 使 線 性 聚 合 物 結(jié) 合 成 體 型 聚 合物 . 如 橡 膠 硫 化 . 可 提 高 材 料 的 機 械 強 度 , 耐 溶 劑 性 和 耐 熱 性 等 . 共 聚 反 應(yīng) : 由 兩 種 或 兩 種 以 上 單 體 通 過 共 聚 生 成 共 聚 物 , 實 現(xiàn)在 性 能 上 取 長 補 短 . 如 ABS, SBS, 乙 丙 共 聚 物 等 . 官 能 化 反 應(yīng) : 在 聚

48、合 物 鏈 上 , 引 入 其 他 官 能 團 , 賦 予 聚 合 物 材 料某 種 功 能 或 提 高 材 料 綜 合 性 能 . 如 苯 乙 烯 -二 乙 烯 苯 共 聚 物 磺 化在 分 子 鏈 上 引 入 磺 酸 基 制 備 離 子 交 換 樹 脂 . 馬 來 酸 酐 接 枝 PP或PE等 . 2021-8-9 73 聚 合 物 改 性 物 理 改 性 : 通 過 加 入 其 他 組 分 , 借 助 于 組 分 間 的 物 理相 互 作 用 ,改 善 原 有 聚 合 物 的 性 能 . 填 充 改 性 : 通 過 一 定 加 工 途 徑 , 向 聚 合 物 樹 脂 基 體 中 填 充各

49、 種 填 料 如 CaCO3, 高 嶺 土 , 滑 石 粉 , 木 粉 等 . 提 高 聚 合 物 的強 度 , 降 低 成 本 . 共 混 改 性 : 不 同 聚 合 物 混 合 , 形 成 “ 合 金 ” , 揚 長 避 短 , 增強 增 韌 , 提 高 性 能 , 降 低 成 本 . n 橡 -塑 共 混 可 使 橡 膠 增 強 , 成 本 大 幅 度 降 低 .n 塑 -橡 共 混 可 使 塑 料 增 韌 . 復(fù) 合 改 性 : 由 兩 種 或 兩 種 以 上 性 質(zhì) 不 同 的 材 料 合 理 組 合 制得 的 多 相 材 料 . 如 玻 璃 纖 維 增 強 聚 合 物 : 玻 璃

50、鋼 , 聚 合 物 /無機 物 復(fù) 合 材 料 等 . 2021-8-9 74 5. 復(fù) 合 材 料 金 屬 材 料 易 腐 蝕 ; 高 分 子 材 料 易 老 化 , 不 耐 高 溫 ; 無 機非 金 屬 材 料 韌 性 差 , 易 碎 裂 . 三 者 優(yōu) 化 組 合 , 制 備 性 能 優(yōu)異 的 復(fù) 合 材 料 . 復(fù) 合 材 料 大 多 是 以 連 續(xù) 相 存 在 的 基 體 材 料 和 分 散 于 基體 中 的 增 強 材 料 組 成 . 增 強 材 料 : 能 提 高 材 料 基 本 力 學(xué) 性 能 的 物 質(zhì) .包 括 粒 子 和 纖 維 . 無 機 納 米 粒 子 具 有 更 高

51、 的 增 強 增 韌 效 應(yīng) ; 纖 維 具 有 良 好 的 剛 性和 抗 張 強 度 . 在 體 系 中 構(gòu) 成 復(fù) 合 材 料 的 骨 架 , 決 定 材 料 的 剛 性和 強 度 . 基 體 材 料 : 使 增 強 材 料 粘 合 成 型 , 且 對 承 受 的 外 力 起 傳 導(dǎo) 和 分散 作 用 . 21世 紀(jì) 是 復(fù) 合 材 料 的 世 紀(jì) . 2021-8-9 75 聚 合 物 基 復(fù) 合 材 料 主 要 指 纖 維 增 強 聚 合 物 材 料 . 環(huán) 氧 樹 脂 包 埋 碳 纖 維 復(fù) 合 材 料 . 網(wǎng) 球 拍 , 高爾 夫 球 棍 和 滑 雪 撬 等 . 玻 璃 纖 維 增

52、 強 聚 酯 復(fù) 合 材 料 玻 璃 鋼 . 應(yīng) 用極 端 廣 泛 . 玻 璃 纖 維 增 強 聚 酰 胺 , 可 大 幅 度 提 高 聚 酰 胺的 機 械 強 度 , 耐 水 性 , 尺 寸 穩(wěn) 定 性 和 使 用 溫 度 . 碳 纖 維 增 強 聚 酰 亞 胺 已 用 于 制 備 汽 車 發(fā) 電機 .和 飛 機 零 配 件 . 2021-8-9 76 金 屬 基 復(fù) 合 材 料 鋁 基 (碳 纖 維 增 強 )復(fù) 合 材 料 . 鎳 基 (鎢 絲 增 強 )復(fù) 合 材 料 . 提 高 耐 溫性 能 . 鈦 基 復(fù) 合 材 料 2021-8-9 77 陶 瓷 基 復(fù) 合 材 料 陶 瓷 包

53、埋 纖 維 或 晶 須 復(fù) 合 材 料 可 大 幅 度 提高 材 料 的 韌 性 . 法 國 長 纖 維 增 強 碳 化 硅 : 應(yīng) 用 于 制 造 高 速 列 車的 制 動 件 . 美 國 陶 瓷 基 復(fù) 合 材 料 應(yīng) 用 于 制 造 渦 輪 發(fā) 動 機 . 我 國 碳 纖 維 增 強 石 英 復(fù) 合 材 料 , 為 我 國 航 天 事業(yè) “ 再 返 大 氣 層 的 超 高 溫 防 熱 問 題 ” , 提 供 了關(guān) 鍵 材 料 . 2021-8-9 78 納 米 科 學(xué) 技 術(shù) :20世 紀(jì) 80年 代 末 誕 生 并 在 蓬 勃 發(fā) 展 的 一中 高 新 科 技 . 是 在 納 米 尺

54、寸 范 圍 內(nèi) 認(rèn) 識 和 改 造 自 然 通 過直 接 操 縱 原 子 和 分 子 而 創(chuàng) 造 新 物 質(zhì) (包 括 材 料 、 器 件 、性 能 和 使 用 效 能 等 )， 探 索 在 納 米 尺 度 范 圍 內(nèi) 物 質(zhì) 運 動的 新 現(xiàn) 象 和 新 規(guī) 律 . 它 的 出 現(xiàn) 標(biāo) 志 著 人 類 改 造 自 然 的 能力 已 延 伸 到 原 子 和 分 子 水 平 , 標(biāo) 志 著 人 類 科 學(xué) 技 術(shù) 水 平已 進 入 到 個 新 時 代 納 米 科 技 時 代 .納米科學(xué)技術(shù)是多學(xué)科交叉, 基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)緊密聯(lián)系的集成高新科技.包括: 納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米物理學(xué)、納米化

55、學(xué)、納米材料學(xué)、納米機械學(xué)等新學(xué)科領(lǐng)域, 已經(jīng)并繼續(xù)對相關(guān)各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生強烈的影響和滲透。 2021-8-9 79納 米 科 學(xué)技 術(shù) 宇 航 、 交 通傳 統(tǒng) 產(chǎn) 業(yè)環(huán) 境 、 能 源醫(yī) 療 和 藥 物 新 材 料電 子 器 件計 算 機國 家 安 全 生 物 、 農(nóng) 業(yè)納 米 科 技 向 不 同 領(lǐng) 域 的 滲 透 2021-8-9 80 納 米 材 料 科 學(xué) 技 術(shù)納 米 材 料 即 是 由 納 米 結(jié) 構(gòu) 形 成 的 材 料 , 包 括 納 米 粒 子 、 納米 管 以 及 納 米 結(jié) 構(gòu) 按 一 定 方 式 堆 積 或 在 一 定 基 體 中 分 散形 成 的 宏 觀 材 料 ,

56、如 納 米 塊 體 材 料 和 納 米 復(fù) 合 材 料 等 .納 米 材 料 學(xué) (nanomaterial science)是研究納米材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系及其應(yīng)用的科學(xué), 是物理學(xué)、化學(xué)和材料學(xué)的交叉研究領(lǐng)域, 是納米科技的重要組成部分和中心環(huán)節(jié).納米材料學(xué)是原子物理、凝聚態(tài)物理、膠體化學(xué)、固體化學(xué)、配位化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)和表面、界面科學(xué)交叉匯合而出現(xiàn)的新學(xué)科生長點. 2021-8-9 81Nanoscale functional unit.Nanoscale building blocks NanomachineBulk materialsNanocompositesGrindi

57、ng Ultrasound Sol-gelMolecules STM, AFMSelf-assemblyVapor deposition Microemulsion Dendrimer 納 米 材 料 科 學(xué) 技 術(shù) 2021-8-9 82 把 組 成 相 或 晶 粒 結(jié) 構(gòu) 控 制 在 100nm以 下 長 度 尺 寸 的 材 料稱 為 納 米 材 料 . 分 為 兩 個 層 次 : 即 納 米 超 微 粒 子 和 納 米 固體 材 料 (具 有 納 米 孔 、 納 米 通 道 等 納 米 相 結(jié) 構(gòu) ). 2021-8-9 83 Two pathways to nanostructures

58、 2021-8-9 84 白春禮等研制成功STM, 并用其進行石墨表面刻蝕，刻出線寬為10nm的“中國”字樣. “碳納米管和其它納米材料” 研究方面取得了具有國際影響的創(chuàng)新性成果.該項目是“中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程”實施項目，由物理所、化學(xué)所、感光所、沈陽金屬所、上海硅酸鹽所、合肥固體物理所和中國科大等單位的科技工作者共同參與，聯(lián)合攻關(guān)。物理研究所解思深研究員帶領(lǐng)的課題組、香港科技大學(xué)相關(guān)課題組，物理所研究員彭練矛課題組先后制備或合成出直徑為0.5nm 的碳納米管，使碳納米管的制備和研究處于國際領(lǐng)先水平。他們發(fā)表SCI論文190多篇，申請國家發(fā)明專利8項。其中，最出色的成果是：“Creating

59、 the narrowest carbon nanotubes”. Nature, 2000, 403:384.“Very long carbon nanotubes”. Nature, 1998,394:631.“Large-scale synthesis of aligned carbon nanotubes”. Science, 1996, 274:1701-1703. 2021-8-9 85 2021-8-9 86 vSome new nanostructures obtained recentlyNanobelts 2021-8-9 87 2021-8-9 88 2021-8-9 89 未 來 材 料 發(fā) 展 的 趨 勢 未 來 的 材 料 : 智 能 化 仿 生 化 復(fù) 合 化 納 米 化 輕 量 化 高 功 能 化 應(yīng) 用 已 有 的 系 統(tǒng) 化 的 分 子 結(jié) 構(gòu) 和 性 能 等 知 識 和信 息 , 進 行 分 子 設(shè) 計 和 材 料 設(shè) 計 , 并 指 導(dǎo) 合 成 和制 備 具 有 預(yù) 期 性 能 和 使 用 效 能 的 材 料 . 2021-8-9 90 2021-8-9 91