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(共32张PPT)
9.3 新型材料的研制
1.结合实例，能从物质的性质及其变化的视角，认识材料的科学利用与新材料的研发。
2.感受无机材料、有机高分子材料、复合材料等在社会生活中的广泛应用。
舱外航天服作为宇航员在太空中执行任务时的生命安全保障装备，在一定程度上体现了一个国家的最高科技水平。那么，被网友称为“黄金圣衣”的飞天舱外航天服到底用了多少高科技？
头盔
外保护层
保温层
气密层
贴身舒适层
水冷降温层
头盔及外保护层主要用于反射宇宙辐射，喷有铝膜，用于隔热，也喷涂有黄金涂层，用作最外层的反射层
铝和黄金属于化学材料中的金属材料
石 器时 代
青 铜时 代
铁 器时 代
材料开发和应用技
术迅猛发展的时代
1.材料的应用和发展
2.材料技术和应用与化学等科学的关系
天 然材 料
人 工 合
成 材 料
为 特 定 需 求
设 计 材 料
一、无机材料更新换代
3000多年前,古代劳动人民已经能够制造和使用青铜、铁等金属材料。近代工业崛起，以钢铁为主体的金属材料被广泛应用。随着冶炼技术进一步发展，研制出各种具有优异性能的合金。
金属材料
稀土材料指利用稀土元素及其化合物与其他元素的化合物结合形成的材料。稀土元素是指钪(Sc)钇(Y),以及镧系元素(从镧到镥15种元素)。稀土元素的化学性质较为活泼，若与其他元素结合，便可形成种类繁多、功能多样、用途广泛的新型材料，且性能会有较大提高，被称作当代的工业味精”。请查阅文献，说明稀土元素在当代高新科技中的具体应用。
调查研究
稀土元素在当代高新科技中有众多重要应用：
1. 永磁材料：用于制造高性能的永磁体，广泛应用于新能源汽车的驱动电机、风力发电设备、节能家电等领域，提高了能源利用效率。
2. 激光材料：制造固体激光器，在医疗、科研、工业加工等方面。
3. 储氢材料：可用于制作高效的储氢装置，新能源汽车的氢能源存储。
4. 超导材料：有助于提高超导材料的性能，在磁悬浮列车、核磁共振等领域具有重要意义。
5. 玻璃陶瓷：用于制造高质量的光学镜片、特种陶瓷等。
6. 电子信息：在芯片制造、显示屏等电子产品中提高性能。
无机非金属材料
包括玻璃、水泥、陶瓷
光致变色玻璃制成的变色镜
汽车的钢化玻璃
运用化学方法制成的具有特殊性能的特种玻璃，极大提升了玻璃材料的性能和应用价值。
无机非金属材料
包括玻璃、水泥、陶瓷
唐三彩
陶瓷髋关节
陶瓷人造牙
通过选择新的原料，改变制造工艺，生产出许多结构、功能与传统陶瓷截然不同的新型陶瓷材料。
半导体
光 导 纤 维
无机非金属材料发展迅猛，多种具有优异性能的材料相继开发出来，为现代通信技术和信息化奠定了重要基础。
无机非金属材料
它们都是以石油化工产品为主要原料，用化学方法合成的有机高分子材料，合称“三大有机合成材料”。合成材料的诞生，结束了人类只能依靠天然材料的历史。
日常生活中，离不开合成材料。
塑料
合成橡胶
合成纤维
二、合成材料层出不穷
1. 塑料：
PE
PVC
PMMA
质轻
较坚固和耐磨
不导电
易加工
价格便宜
聚乙烯薄膜
聚氯乙烯薄膜
聚乙烯 ( C、H )
聚氯乙烯 ( C、H、Cl )
无毒，可包装食品
有毒，不宜包装食品
塑料薄膜
1. 塑料：
取聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料各一小块，分别点燃，观察燃烧情况，比较产生的气味有什么不同。
实验探究
现象和结论
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。
1. 塑料：
塑料的应用和发展方便了人们的生活，但大多数塑料在自然条件下难以降解，带来了一个严重的环境问题……
不能焚烧废弃塑料制品，避免释放出含有二噁英等有害物质的气体。
促进废弃塑料的回收和利用，大力研制在自然条件下容易降解的新型塑料
可降解塑料
可降解塑料是指能满足使用需求，且使用后在自然环境条件下能降解成对环境无害的物质的一类塑料，一般可分为光降解塑料、生物降解塑料、水降解塑料等。
生活中，可降解塑料主要用于制作垃圾袋、购物袋、餐盒等。2022年6月1日我国正式实施《生物降解塑料与制品降解性能及标识要求》《生物降解饮用吸管》两项推荐性国家标准，这意味着可降解塑料制品在生活中得到更广泛的应用，对于促进社会可持续发展有重要意义。
拓展视野
棉
麻
羊毛
尼龙
涤纶
锦纶
腈纶
合成纤维
蚕丝
天
然
纤
维
天然纤维
吸水性和透气性较好，
不耐磨、不耐化学腐蚀
合成纤维
强度高、耐磨、弹性好、耐化学腐蚀，吸水性和透气性较差
现代纺织业一般采用混纺的方式，将天然纤维和合成纤维按一定比例混合在一起纺纱，使其显示出各自的优点。
2. 合成纤维：
取少许棉纱线、羊毛线和化纤织物纤维（如尼龙丝线等），分别在酒精灯火焰上灼烧，观察各种材料的燃烧情况，辨别其产生的气味。
实验探究
现象和结论
棉花的主要成分是纤维素，燃烧时有烧纸气味，并残留有黑色灰烬。
羊毛、蚕丝的主要成分是动物蛋白质，燃烧时有烧焦羽毛气味。
化纤布料燃烧时有特殊气味，趁热可以拉成丝。
3. 合成橡胶：
随着工业的发展,对橡胶的需求不断增长,人们采用化学方法人工合成橡胶。与天然橡胶相比,合成橡胶具有更优良的弹性、绝缘性和耐高温性。
随着科学技术的发展,具有光、电、磁等特殊性能的功能高分子材料不断地被研制出来,新材料的发展将进一步推动人类社会的进步。
三、复合材料异军突起
复合材料：
概念：将两种或两种以上的材料复合成一体而形成的材料
优点：复合材料集中了组成材料的优点,具有更优异的综合性能
应用：现代高科技的发展离不开复合材料。为满足生产生活对特种材料的需求，科学家运用化学等科学知识，研究合成形形色色的具有特殊性能的复合材料。
钢筋混凝土是钢筋和混凝土的复合材料
机动车的轮胎是用合金钢与橡胶的复合材料制成的
塑料中嵌入玻璃纤维制成的玻璃纤维增强塑料
用于制造船体、汽车车身等
碳纤维复合材料可用于制造飞机的机翼、飞行器头锥等
基体材料 增强材料 应用
铝、镁 石墨 卫星、导弹、飞机的结构部件
镁、钛 硼 天线结构、发动机叶片
铝、钻合金 碳化硅 高温发动机零件
一些金属基复合材料及其用途
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。
1.厨房中的下列物品所使用的主要材料属于金属材料的是（ ）
A.陶瓷碗
B.不锈钢炊具
C.橡胶手套
D.铜质水龙头
D
2.下列有关塑料的说法正确的是（ ）
A.聚氯乙烯可用来制作餐具或食品袋
B.通过焚烧塑料减少“白色污染”
C.塑料制品属于不可再回收利用产品
D.聚氯乙烯燃烧时有刺激性气味;聚乙烯燃烧时无刺激性气味
D
3.下列材料分类错误的是（ ）
A.氮化硼陶瓷——有机高分子材料
B.储氢材料镧镍合金——金属材料
C.机动车轮胎——复合材料
D.普通玻璃——无机非金属材料
A
无机材料
新型材料的研制
合成材料
复合材料
金属材料：纯金属和合金
无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥
合成塑料：聚乙烯、聚氯乙烯
合成纤维 : 腈纶、锦纶、涤纶、尼龙
合成橡胶
钢筋混凝土、机动车轮胎、玻璃钢、碳纤维

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