5.3 材料的分类与性能 课件-2024-2025学年高中通用技术地质版（2019）必修《技术与设计1》

材料的分类与性能 从 你想做的某件物品 说起 1 石器时代 铁器时代 青铜时代 新型材料时代 人类社会发展的历史 人类社会的每次进步 都伴随着新材料的出现。 当你为你的设计选择材料时，首先会考虑什么材料适合做这个产品。 例如，雨伞伞面的布料需要有良好的防水性、延展性和弹性; 灯罩的面料需要有较好的光线穿透性，防触电并起到保护眼睛的作用。 除此之外，还要考虑美学特征。 2 我们生活在各种材料围绕的世界中，环顾四周：我们看见的材料都有什么？ 技术探究 我们生活在各种材料堆砌的世界中，我们的衣食住行等等都离不开材料。没有材料就没有今天丰富多彩的生活。材料的应用和发展印证了人类文明的进步。人类社会的划分也常常以材料为标志。 3 设计方案中的零部件需要由特定材料加工而成，每一种材料都有其功能及工艺特性，我们需要了解材料特性，并正确选择材料和加工工艺。材料和加工工艺将直接影响产品的性能、成本和外观等。 今天我们主要学习材料分类和性质。 一、天然材料 棉 麻 羊毛 尼龙 涤纶 锦纶 腈纶 合成纤维 蚕丝 天 然 纤 维 人造纤维 我们平常在生活中，大家可能会发现，一般我们穿的贴身衣物是由纯棉或者是毛制成的，而外套一般是合成纤维制成的。这样做的好处到底是什么呢？这是因为像棉、毛和各种各样的合成纤维，它们各自有给自的优缺点，有关系。 5 二、加工材料 —— 金属材料 青铜时代 铁器时代 铝、铝合金 及其它合金 近现代 金属 材料 生铁和钢 青铜 纯金属 合金 铜线 铝罐 黄金 6 几种新型合金 二、加工材料 —— 金属材料 高强度 高韧性 耐腐蚀 质地轻 与人体有很好的相容性 钛合金 储氢合金 更方便地储存和释放氢气 7 几种新型合金 一、无机材料 —— 智能材料 能引起记忆合金形状改变的条件是温度。 全程镍-钛合金花 镍-钛合金（又称NT合金）具有记忆功能。 形状记忆合金 终结者里面的液体人具有形状记忆功能的合金 8 二、合成材料 —— 无机合成材料 玻璃 水泥 传统无机合成材料 优点： 缺点： 陶瓷 秦 兵马俑 唐三彩 骆驼载乐俑 宋 白釉刻花梅瓶 元 萧何月下追韩信青花瓷瓶 新石器时代 彩陶人面纹钵 耐高温 脆性大 著名的青花瓷 萧何月下追韩信 8亿 鬼谷子下山2.3亿 现在除了有传统的无机非金属材料，人们通过选择新的原来，改变制作工艺，还研究除了与传统无机非金属材料结构、功能截然不同的新型无机非金属材料 9 二、合成材料 —— 无机合成材料 新型无机非金属材料——新型陶瓷 # 耐高温、强度高 # 新型氮化硅(Si3N4)陶瓷 在1200℃左右的高温下，仍具有很高的强度，可用来制造汽轮机叶片、轴承、永久性模具等。 陶瓷假肢 具有组织相容性和生物稳定性好等特点。 陶瓷刀 （氧化铝为原料） 压电陶瓷 一敲打即刻产生电火花 氧化铝属于金属材料中的合金吗？ 10 二、合成材料 —— 无机合成材料 新型无机非金属材料——光导纤维 光纤之父——高琨 （华裔科学家） 用来传输模拟信号和数字信号，带来一次通信技术上的一次革命。 氧化铝属于金属材料中的合金吗？ 11 一、无机材料 金属材料 无机非金属材料 纯金属 合金： 生铁、钢等。 特种合金、特殊功能合金。 陶瓷 玻璃 水泥 光导纤维 古代陶瓷：陶器、瓷器 新型陶瓷： 二氧化硅陶瓷 氮化硼陶瓷等 无机材料 无论是在过去、现在还是未来，无机材料都在材料当中占有着重要的地位。随着人们对元素和物质的进一步研究和认识，也将进一步拓宽金属材料和无机非金属材料的应用范围。 无论是在过去、现在还是未来，无机材料都在材料当中占有着重要的地位。 12 二、合成材料 塑料 合成橡胶 合成纤维 它们都是以石油化工产品为主要原料，通过化学合成方法制成的有机高分子化合物，合称“三大合成材料”。有机合成材料的诞生结束了人类只能依靠天然材料的历史。 现代人的生活，离不开合成材料。 在实际生活中应用最多的是有机合成高分子材料，简称合成材料。 13 二、合成材料——塑料 聚乙烯（PE） 聚氯乙烯（PVC） 聚苯乙烯（PS） 常见的塑料 有机玻璃 PE PVC PS 有机玻璃 电木塑料 电木塑料 有机玻璃 席置牌 微信支付牌子 有机玻璃奖杯 14 二、合成材料——塑料 聚乙烯( C、H ) PE保鲜膜 聚氯乙烯(C、H、Cl) PVC保鲜膜 无毒 可包装食品 有毒 15 二、合成材料——塑料 聚乙烯 聚氯乙烯的鉴别 燃烧法 边燃烧边熔化，无刺激性气味,无黑烟的是聚乙烯。 不易燃烧，有刺激性气味,有黑烟的是聚氯乙烯。 16 二、合成材料——塑料 塑料的应用和发展方便了人们的生活，但也带来了一个严重的问题…… 危害：破坏土壤结构，污染地下水，危害海洋生物，焚烧污染空气 塑料在自然条件下难以讲解，长期堆积就会破坏土壤结构、污染地下水 17 二、合成材料——合成纤维 分类 原料 加工方法 优点 缺点 实物 天然纤维 棉、麻 羊毛、蚕丝 天然 棉布、丝绸、羊毛等 合成纤维 石油、煤、石灰石、水等 一系列的化学反应合成 尼龙、涤纶、腈纶、腈纶等 吸水性、透气性较好 弹性较差、 不耐磨、 不耐化学腐蚀 强度高、耐磨、弹性好、耐化学腐蚀 吸水性、透气性差 18 二、合成材料——合成橡胶 橡胶也是人们生产生活中不可缺少的材料。随着工业的发展，橡胶的需求不断增加，人们开始研究化学方法，人工合成橡胶。合成橡胶就是科学家在研究了天然橡胶的的组成与结构后，通过化学方法合成的。 合成橡胶与天然橡胶相比，优点为良好的弹性、绝缘性及耐高温性。 天然橡胶 合成橡胶 19 二、合成材料——总结 天然高分子材料 合成高分子材料 天然纤维： 天然橡胶 棉、麻 塑料 合成纤维 合成橡胶 聚乙烯PE 聚氯乙烯PVC 有机高分子材料 毛、丝 简称：合成材料 聚苯乙烯 电木塑料 有机玻璃 尼龙、涤纶、腈纶、锦纶 除了知道分类，还得知道鉴别。 20 不同的材料具有不同的性质 航空、航天材料必须： 高强度、密度小、耐腐蚀、耐摩擦、耐高温等 强度大，但不耐化学腐蚀 金属材料 无机合成材料 耐高温，但脆性大 合成材料 强度大、密度小，但不耐高温 刚才我们所学习的材料，他们都不同的优点和缺点。单一的材料不可能同时满足这些优异的性能 21 三、复合材料 复合材料：将两种或两种以上材料复合成一体而形成的材料。 什么是复合材料？ 钢筋混凝土 机动车轮胎 玻璃钢 碳纤维…… 常见的复合材料 22 四大复合材料 钢筋混凝土 机动车轮胎 玻璃钢 碳纤维 钢筋 混凝土 （金属材料） （无机合成材料） 合金钢 合成橡胶 （金属材料） （合成材料） 塑料 玻璃纤维 （有机合成材料） （无机合成材料） 因原纤维种类、工艺及最终碳纤维性能等不同，又分成许多品种。 23 ？ 钢化玻璃（汽车玻璃） 由塑料（合成纤维）和玻璃纤维（无机非金属材料）的复合材料。 玻璃钢（头盔） ？ 有机玻璃（广告，展板） ？ 普通玻璃 交流与讨论 材料分类小结： 无机材料 材料 金属材料：纯金属 合金 无机非金属：玻璃 陶瓷 水泥 合成材料 合成纤维 : 腈纶 锦纶 涤纶 尼龙 合成塑料：聚乙烯 聚氯乙烯 合成橡胶 复合材料 玻璃钢 钢筋混凝土 机动车轮胎 碳纤维 通过今天这节课的学习，我们不难发现人们对材料的认识、制造和利用，经历了从天然材料到人工合成材料，为特定需求设计材料的发展过程。新材料的开发密切关系着社会的发展，化学在材料科学方面做出了重要贡献。 25 材料是制造业基础，决定着整个国家的富强与贫穷。强国梦，材料不可或缺。 ——师昌绪 2014年度感动中国中，有一座奖杯属于我们材料领域熟悉的泰斗——“忧国不谋生”的师昌绪先生。 26 THANKS Technology Changes Life 27 $$