[精品]浅谈材料化学及其应用

浅谈材料化学及其应用材料化学，顾名思义，是与材料相关的化学学科的一个分支。材料是具有使 其能够用于机械、结构、设备和产品的性质的物质。材料与化学试剂不同，后者 在使用过程中通常被消耗并转化成别的物质，

浅谈材料化学及其应用 材料化学，顾名思义，是与材料相关的化学学科的一个分支。材料是具有使其能 够用于机械、结构、设备和产品的性质的物质。材料与化学试剂不同，后者在使用过 程中通常被消耗并转化成别的物质，而材料则一般可重复持续使用，除了正常消耗以 外，它不会不可逆的转变为别的物质。化学则是关于物质的组成，结构和性质以及物 质相互转变的研究。显然，材料科学和化学的对象都是物质，前者注重的是宏观方面， 而后者则关注原子和分子水平的相互作用。材料化学正是这两者结合的产物，它是关 于材料的结构、性能，制备和应用的化学。 材料一般按其化学组成，结构进行分类。通常可把材料分成金属材料，无机非金 属材料，聚合物材料和复合材料四大类。此外，随着材料科学的迅猛发展，各种不同 功能和用途的新材料层出不穷，因此，材料也可以按功能或用途划分为导电材料，绝 缘材料，生物医用材料，航空航天材料，能源材料，电子信息材料。感光材料等。 金属材料是人类认识和利用较早的材料之一，金属材料最为常见的结构形态为晶 （） BBC 型结构，金属原子在一定介观空间内按一定周期排列，比较典型的有体心立方、 （）（） FCCHCP 面心立方和六方密堆晶型。 由于纯金属性能的局限性，不能满足各种使用要求。所以目前使用的金属材料绝 大多数是合金。例如，最普通的碳钢和铸铁就是由铁和碳所组成的铁碳合金。合金在 固态下可以形成均匀的单相合金，也可以是由几种不同的相组成的多相合金，合金中 的相识多样的，但它们可以归纳为混合物合金、固溶金合金和金属化合物合金等基本 类型。 多数工业合金均为固溶体和少量化合物构成的混合物，通过调整固溶体的溶解度 和其中化合物的形态、数量、大小及分布，可使合金的力学性能在一个相当大的范围 内变动，从而满足不同的性能要求。 随着金属材料在各个领域的延伸应用，以及金属材料与其他学科的日益交叉渗透， 金属作为一类较为基础的材料，其粗重的形象正在逐步发生改变，越来越多特殊 ”” 结构或特定功能的金属材料得到研究发展，其应用价值也逐步提升。 无机非金属材料一般定义为以某种元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫 系化合物和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐我为主要组成的无机材料。 天然石材、陶器制品等均属无机非金属材料。无机非金属材料的定义目前尚不严密， 概念的外延不断扩大，可以近似理解为除了有机高分子、金属材料以外的所有材料。 大致包括陶瓷、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等，通常分为传统 （普通）无机非金属材料和新型（特种）无机非金属材料两大类。 普通无机非金属材料是以硅酸盐为主要成分的材料，包括一些生产工艺相近的非 硅酸盐材料，如碳化硅、氧化铝陶瓷、硼酸盐、硫化物玻璃、镁质耐火材料和碳素材 料等。这一类材料通常生产历史悠长、产量较高、用途也很广。普通无机非金属材料 大多具有耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀的特点。此外，水泥在胶凝性能上， 玻璃在光能性能上，陶瓷在耐蚀、介电性能上，耐火材料在防热隔热性能上都有其优 异的特性，为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比，其抗断强度低、缺 少延展性，属于脆性材料。与高分子材料相比，密度较大，制造工艺较复杂。 20 新型（特种）无机非金属材料主要是指近世纪以来发展起来的、具有特殊性质 和用途的材料，如压电、导体、半导体、磁性、超硬、高强度、超高温、生物工程材 料以及无机复合材料等。 高分子材料也称为聚合物材料，它是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂