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高分子材料学 第一章 绪论 学时：1 要点：材料的基本概念，阐明一些容易混淆的名词，涉及到陶瓷材料、纳米材料时作一个简介，拓展同学们的知识面。有复习性质，本章课堂提问较多，启发性较强。 1、材料的定义：具有一定形态、一定物理化学性能、能满足某种用途的物质。 材料的重要性：材料是构成物品整体（人体、机器、商品等）的第一要素，材料与能源、信息构成现代文明的三大要素，三者的完美统一才能构成一个完整的物品。如动物、机器等。 举例说明：汉武帝到月氏国获得炼钢技术。十周年国庆50辆仿华沙小汽车，检阅前每辆车配1名司机、两名修理工，检阅完就报废，吉利自制发动机与日本丰田8A1.342升发动机的比较。航天器热融保护涂层。等等。飞机、坦克、舰船之外型结构等好仿，但是其材料的耐击穿、耐久性、耐高温、耐低温、沙漠地面高温，1万米以上高空低温。等极端恶劣环境的等难仿。 2、材料的分类： 按化学组成分类有金属材料、无机材料、有机材料；按状态分有气体、液体、固体；按作用分类有结构材料、功能材料。按使用领域分有建筑材料、耐火材料、医药用材料、化工材料、电子材料、含能材料…… 金属材料：强度高、延展性好、加工性好、可回收性最好、资源丰富、耐高低温、易锈蚀耐腐蚀性差、比重大、导电、导热性好。 黑色金属：以铁为基础的合金，分碳钢、合金钢、不锈钢、铸铁等。 有色金属：铁以外的金属，单质或合金，如铝、镁、铜、钛、铍、钴、镍。 无机材料（陶瓷材料）：由无机元素、金属氧化物、盐等构成的材料。如碳纤维、单晶硅（电子材料）、碳化硅（耐高温）、氧化铝、氧化硅（石英砂）、瓷土（氧化铝氧化硅的复合盐）、硅酸盐水泥。这类材料的通性是硬度高、脆性大、耐压强度高、耐大气腐蚀、耐磨、耐高温、半导体或绝缘体、传热慢、难加工、难回收……. 有机高分子材料：以聚合物（树脂）为基础的材料。 特点：原料丰富（石油、天然气、煤炭、农副渔业产品）；密度低（是钢的1/6），比强度高；耐腐蚀性好，不会生锈；加工性好，加工方式多，生产费用低，投资少，周期短。 分类：按来源分包括天然、人工、合成高分子材料（碳链、杂链、元素有机高分子材料）； 按用途分有塑料、橡胶、纤维、黏合剂、涂料、功能材料。 天然高分子材料：来源于动植物机体的材料，如木、棉、麻、骨胶、树胶、纤维素、蛋白质、氨基酸。 人造高分子材料：由天然高分子经物理或化学加工改性而得。如粘胶纤维、人造丝、硝化棉。 合成高分子材料：以石油和煤炭工业为主要来源的有机材料，是本课程主要研究的对象。 复合材料：由两种或两种以上的物化性能不同的材料，用适当的工艺方法组合起来，获得复合效应的多相固体材料。如钢筋混凝土、复合钢板、玻璃钢、橡胶轮胎、钙塑材料… 结构复合材料（力学复合材料）：以提高力学性能为目的的复合材料。 功能复合材料：以产生特殊功能为目的的复合材料。如以锆钛酸铅粉末与高分子树脂复合制成压电复合材料，成型加工性好，而且压电系数提高。 3、材料科学研究的范畴和任务：略 材料科学是以材料为研究对象，介于基础科学与应用科学之间、不同学科之间的边缘学科，其范畴是研究材料的化学组成、结构与性能的关系；阐述材料的组成原子、分子、及其运动状态与各种物质之间的关系；为材料的合成、加工、应用提供科学依据。 材料科学恰如一座桥梁将各门基础科学的结果与工程实际联系起来，其任务是以现代物理学、化学等基础科学为基础，从电子、原子、分子、晶体、非晶体、显微组织、结构缺陷等观点研究材料的性能及制造和使用过程中的行为，了解结构—工艺—性能—应用间的规律。 4、材料的性能：略 热学性能：热容、热膨胀、热导率、熔化热、熔点、蒸发热、沸点……. 力学性能：拉伸强度、弹性模量、压缩强度、冲击强度、屈服强度、疲劳强度 化学性能：反应性、耐腐蚀性、耐老化性等 电学性能：电导率、电阻率、介电性、击穿电压。 磁学性能：顺磁、反磁、铁磁 光学性能：反射、折射、吸收、透过、发光、荧光 5、 工艺、结构、性能的关系 从原料到成品需要经过一定的工艺过程，工艺包括合成工艺与加工工艺，前者涉及化学反应，后者涉及物理过程。 合成或加工工艺不同将显著影响材料的组织结构，因而影响材料性能。如采用定向催化剂制备的聚丙烯是一种强度较高的硬塑料，而用过氧化物引发的自由基聚合的聚丙烯是粘稠状液体。PP可制成管材、棒材、机械零件，也可拉伸成薄膜BOPP，拉伸成丙纶丝，纺织成布裁剪缝制成服装；可制得泡沫塑料，可加入玻璃纤维制成玻璃钢。 材料的强化机制：材料学的一个重要课题是要提高其力学性能，如用橡胶与塑料共混可以提高抗冲强度，橡胶中加入碳黑可以提高耐磨性、耐侯性、拉伸强度、撕裂强度。聚合物经过拉伸制得薄膜或纤维使强度提高。 6、高分子材料的名词解释： 塑料：在常温下(使用温度范围内