反应工程的前沿之一.pdfVIP

反响工程的前沿之一

——对材料合成的综述

学院：化学与化工学院

专业：化学工程与工艺

班级：化工091

学号：

学生姓名：王闯＿

反响工程的前沿之一

——对材料合成的综述

【摘要】：化学反响工程所面临的重要挑战是开发一个科学的、可持续

进展的技术以满足将来世界能源、环境和材料的需求。材料的开发和

争论尤为重要。材料作为高技术的根底和先导，应用范围极其广泛

，它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具进展

潜力的领域。因此世界各国都加紧了材料的争论和开发，兴旺国家

的材料已经成为经济增长的助推力极大增加了生产的效率，使产品具

有更优异的性能。我国也在加紧研制材料，虽然我国的高技术的材料

还无法和世界先进水平相提并论，但是已经渐渐在赶上兴旺国家的步

伐，近几年更是进展迅猛，包括去年提出的规划也提到了材料的研发

，为材料的研发供给了强劲的动力。

【关键字】：材料；性能；进展

材料

材料〔或称先进材料〕是指那些近进展或正在进展之中的具有比

传统材料的性能更为优异的一类材料。材料技术是依据人的意志，通

过物理争论、材料设计、材料加工、试验评价等一系列争论过程，

制造出能满足各种需要的型材料的技术。材料按材料的属性划分，有

金属材料、无机非多属材料〔如陶瓷、砷化镓半导体等〕、有机高分子

材料、先进复合材料四大类。按材料的使用性能性能分，有构造材料

和功能材料。构造材料主要是利用材料的力学和理化性

能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐

照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等

效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热

敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。材料在国防建

设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大

规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒几十万次提高到现

在的每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，

推力可增大24％；隐身材料能吸取电磁波或降低武器装备的红外辐

射，使敌方探测系统难以觉察，等等。材料技术被称为“制造之母”和

材料作为高技术的根底和先导，应用范围极其广泛，它

同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具进展潜

力的领域。同传统材料一样，材料可以从构造组成、功能和应

用领域等多种不同角度对其进展分类，不同的分类之间相互穿插

和嵌套，目前，一般按应用领域和当今的争论热点把材料分为

以下的主要领域：电子信息材料、能源材料、纳米材料、先进

复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、型功能材料〔含高

温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等〕、生物

医用材料、高性能构造材料、智能材料、型建筑及化工材料

等。下面对几种材料作简介。

“产业粮食”。

一、纳米材料

纳米粒子即非微观粒子又非宏观物体，一种介观粒子有一系列不

同于宏观块体的特性：〔1〕、外表效应是指纳米粒子外表原子数与总

原子数之比随粒径的变小而急剧增大后引起的性质上的变化。随着颗

粒尺寸的减小，比外表大大增加，当粒径为5nm时，外表将占50%；

〔2〕、小尺寸效应当纳米粒子尺寸与德布罗意波以及超导态的相干长

度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，对于晶体其周期性的边

界条件将被破坏，对于非晶态纳米粒子其外表层四周原子密度减小，

这些都会导致电、磁、光、声、热力学等性质的变化，这称为小尺寸

效应；〔3〕、量子尺寸效应当粒子尺寸降低到某一值时，金属费米能

级四周的电子能级由准连续变为分立能级和纳米半导体微粒的能隙

变宽的现象均称为量子尺寸效应。〔4〕、宏观量子隧道效应微观粒子

具有穿越势垒的力量称为隧道效应。

（）、纳米材料的制备

机械粉碎法：球磨制粉机——利用磨球滚动摩擦粉碎金属或合金。

工艺简洁，效率高。适用范围广。对高熔点合金、陶瓷等均可。又称

作“机械合金化”。噪声、污染大，纯度不高，磨球本身材料成分掺杂

到粉末中，故不能用于功能材料。易氧化，得不到纯金