现代科技概论重点
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现代科技概论重点
现代科技概论
第⼀章现代科学技术发展引论
第⼀节现代科学技术的含义
⼀、现代科学技术的概念
社会上俗称⾼新技术,诞⽣于20世纪40年代的⼀个⾼新技术群。
是以材料、能源和信息科学技术为三⼤⽀柱,在20世纪40年代以后兴起的世界新技术⾰命发展过程中,逐渐形成的⼀个⾼新科学技术群。
⼆、现代科学技术的特点
1.⾼新技术群
2.发展创新速度快:如:1904年发明真空⼆极管到发明晶体⼆极管⽤了44年。
3.科学和技术之间互相渗透、互相促进的关系明显加强,各种新技术之间相互联系、相互影响,出现了众多边缘学科或交叉技术。
如:计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造促进了集成电路的发展,⽽集成电路⼜促进了计算机的发展。
4.影响⼤
三、现代科学技术发展⼤事记
1.能源科学技术领域
2.信息科学技术领域
3.空间科学技术领域
4.⽣物⼯程领域
5.其它领域
第⼆节现代科学技术的影响
⼀、现代科学技术⾰命对⼈们,社会的影响。
⼆、现代科学技术⾰命的主要特点、⽅向和研究⽅法
1. 主要特点:带头技术是电⼦科学技术、带头产业是信息产业,以知识和技术⾼度密集形态
出现,不只出现在企业⽽且出现在⾼等学校、研究所与企业协同作战,对世界、国民经济的影响⾯⼴。
2. 主要⽅向
3. 研究⽅式
三、各国对现代科学技术⾰命的反响
1. 制定发展⾼科技计划:863⾼科技发展计划、“⽕炬”计划
2. 制定各种发展现代科学技术的优惠政策和措施
3. 增设科研机构,⼤⼒培养和吸引⼈才,加强国际合作与交流
4.创造良好的投资环境,⿎励风险投资,吸引外资
四、⾼新技术产业
⾼新技术的实⽤化和商品化。
特征:⾼风险、⾼难度、⾼速度、⾼知识、⾼资⾦、⾼竞争、⾼效益、⾼功效。
⾼新技术产业开发区:科研机构、⼤专院校与企业三位⼀体的新型组织形式。
以开发⾼新技术、开拓新产业为⽬标,促进科研、教育和⽣产相结合,推动科技经济、社会协调发展的综合基地。
我国⼤陆最早1985年的深圳科技⼯业园。
第⼆章⾃然科学基础学科
⾃然科学分段
古代⾃然科学(16世纪以前)
近代⾃然科学(16—19世纪)
现代⾃然科学(20世纪以后)
六⼤分⽀学科:数学、物理学、化学、天⽂学、地球科学、⽣物学
第三章材料科学技术
第⼀节基础知识
⼀、材料科学技术中的⼀些基础名词:晶体与⾮晶体;机械性能(强度,硬度,刚度,塑性等);热处理(淬⽕,回⽕等);化学热处理;相及相变等.
⼆、材料科学技术基础研究的发展:显微结构的研究,热⼒学的研究等
三、研制材料的新⽅法、新⼯艺
1、新⽅法:宏观性能和微观结构的研究;表⾯处理的研究;破坏过程的研究;计算机的介⼊
凑试法
2、新⼯艺:快速凝固、离⼦注⼊
四、材料的发展
第⼀代天然材料:存在于⾃然界的动物,植物和矿物物质
第⼆代烧炼材料:烧结材料和冶炼材料
第三代合成材料:化⼯合成,特种合⾦和超铀元素(原⼦序数⼤于92的元素的统称)
第四代可设计材料:如复合材料
第五代智能材料:如记忆合⾦
五、材料的分类
1的来源分类:天然材料(矿物,动物和植物材料)和⼈⼯材料(陶瓷、玻璃、合⾦)2:结构材料(利⽤⼒学性能承受⼀定负荷的材料)和功能材料(利⽤物理和化学特性的材料)
3:传统材料和新兴材料
4:⾦属材料,⽆机⾮⾦属材料和有机⾼分⼦材料
注意:⾦属陶瓷属于复合材料
第⼆节材料科学技术的地位
⼀、材料科学技术的概念
材料:专指⼀些有⽤的物质.
材料科学技术:是以⼒学、固体物理学、热⼒学、化学、晶体学等为基础,结合冶⾦、化⼯等技术科学,从总体上研究材料的种类、功能、基本结构和性能之间的关系以及新材料的研制和应⽤的科学。
⼆、材料科学技术的重要性(查资料)
1.材料是⽣活、⽣产的物质基础,新材料往往是现代科学技术的物质基础。
2.新材料是⼯业产品升级换代的的关键。
3.新材料是克服能源短缺的重要途径之⼀。
第三节⾦属材料
⼀、概念及其分类
⾦属材料是指⾦属单质及合⾦构成的材料.
⾦属特性:良好的导电导热性、⾦属光泽、⼤多具有超导性、良好的反射性和塑性变形能⼒、不透明等。
⾦属分为⿊⾊⾦属和有⾊⾦属
⼆、⿊⾊⾦属
⿊⾊⾦属是指铁,锰,铬及其合⾦材料.
纯铁:含碳低于0.04%,强度低、硬度低、塑性好。
⼜叫熟铁。
铸铁:⼤于2.0%为铸铁,⼜称⽣铁。
历史悠久,我国春秋时期以发明了⽣铁冶铸技术。
钢:含碳0.04-2%.碳钢、合⾦钢。
转炉炼钢(英国贝塞麦1854年试射炮弹时担⼼铸铁承受不了爆炸⼒,导致他研究新炼钢⽅法,1.22⽶容器下部有6个进风⼝,温度上升到1600℃,30分钟就可以炼1炉钢,
后改为向⼀侧倾倒,即“转炉”,1857年获专利。
电炉炼钢:可以冶炼各种性能的合⾦钢。
平炉炼钢:钢质稳定,⼀直沿⽤⾄今
近年新钢铁种类:低合⾦超⾼强度钢(飞机起落架、⽕箭外壳、常规武器的承⼒零件)超低温奥⽒体钢(-269摄⽒度下具有良好的⼒学性能)
三、有⾊⾦属
1、普通有⾊⾦属
铜及其合⾦:电⽓、仪表、造船、机械制造等⼯业⼴泛应⽤。
铝及其合⾦:资源丰富,成本较低,塑性好,可冷拔成细丝。
钛及其合⾦:强度⾼、耐⾼温、耐腐蚀,资源丰富,加⼯复杂,成本⾼。
锂:1817年瑞典化学家阿尔费德松发现。
密度⽐⽔⼩⼀半。
镍:1715年由瑞典化学家克朗斯塔特在“铜怪”的矿⽯中发现。
(因与铜⾊泽相同,但⽆法提炼出铜,以为⼭神作怪)
2、稀有⾦属:稀⼟⾦属:钪,钇,镧和锕系17种元素。
被称为冶⾦⼯业的维⽣素。
四、⼏种新兴⾦属材料简介
1P55
2、⾦属玻璃(⾮晶态合⾦)106℃/秒的冷却速度,刚柔并济,但不透明。
耐腐蚀性⽐最好
的不锈钢⾼100倍。
第四节⽆机⾮⾦属材料
分类:天然⽆机⾮⾦属材料,硅酸盐材料,新型硅酸盐材料
⼀、天然⽆机⾮⾦属材料
天然⽯料(⽯灰⽯,长⽯,⽯膏),天然矿⼟(粘⼟,⾼岭⼟),天然纤维(⽯棉)
⼆、硅酸盐材料
1、陶瓷:陶和瓷的总称.分为传统陶瓷和先进陶瓷(⾼性能陶瓷,精细陶瓷等)
应⽤:汽车发动机等打不破的陶瓷,能透光的陶瓷,压电陶瓷
2、玻璃:⽯英⽯加⼊纯碱和⽯灰⽯在1500摄⽒度烧制⽽成.钢化玻璃,光导纤维,玻璃幕墙
3、⽔泥
4、耐⽕材料
三、新型硅酸盐材料:氧化铝陶瓷(刚⽟),碳化硅陶瓷等
第五节⾼分⼦合成材料
⼀、⾼分⼦的概念及分类
由结构相同的单体聚合⽽成,分⼦量通常⼗⼏万或⼏⼗万.⼜称⾼聚合物.
根据来源可分为:⾼分⼦材料天然⾼分⼦材料:棉、⿇、⽊材、橡胶等
合成⾼分⼦材料:合成橡胶、塑料、合成纤维等
⼆、合成纤维,合成橡胶,塑料发展最快,应⽤最⼴,被称为传统的三⼤有机合成材料.
三、传统的三⼤合成材料
1、合成橡胶
普通合成橡胶:丁苯橡胶、顺丁橡胶等
特种合成橡胶:⽤于飞机宇宙飞船的硅橡胶
2、合成纤维
涤纶、腈纶、锦纶、丙纶—四⼤纶
3、塑料
“塑料王”聚四氟⼄烯:轴承、⼈体器官替代品
聚⼄炔:导电材料
聚⼄烯:电缆的绝缘材料
四、新型有机⾼分⼦材料------功能⾼分⼦材料
功能⾼分⼦材料是指既有传统⾼分⼦材料的机械性能,⼜有某些特殊功能的⾼分⼦材料。
(1)⾼分⼦分离膜
组成:是⽤具有特殊分离功能的⾼分⼦材料制成的薄膜。
特点:有选择的通过
应⽤:物质分离
(2)医⽤⾼分⼦材料
性能:优异的⽣物相容性,很⾼的机械性能
应⽤:制作⼈体的⽪肤、⾻骼、⼼、肺等各种⼈⼯器官。
五、有机⾼分⼦材料的发展趋势
⼀⽅⾯,对重要的通⽤有机⾼分⼦材料继续进⾏改进和推⼴,使性能不断提⾼,应⽤范围不断扩⼤。
例如,近年来,研制出具有优良导电性能的导电塑料,并在电⼦计算机外壳、罩、传输带等⽅⾯得到应⽤,成为最年轻、最有发展前途的新型导电和电磁屏蔽材料。
另⼀⽅⾯,与⼈类⾃⾝密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强,并取得了⼀定的进展。
如仿⽣⾼分⼦材料、⾼分⼦智能材料等。
应⽤于宇航、建筑、机器⼈、仿⽣和医药等领域。
第六节复合材料
⼀、复合材料
1什么是复合材料
⼀般说法:由2种或2种以上不同材料⽤特殊的⼯艺⽅法组合在⼀起⽽形成的新材料。
如:钢筋混凝⼟、玻璃钢、碳纤维复合材料、陶瓷复合材料
⼟坯、张飞的丈⼋长⽭、蒙古⼸、混凝⼟
⽊材、⼈体⾻骼、⽵⼦
2 复合材料的特征
⾄少包括2种以上的独⽴化学相(组元)
是按性能要求⼈为设计和制造的(有别于⼀般天然材料)
具有各单⼀组元所没有的综合优良性能(有别于⼀般混合物)
3 发展简史
从古⾄今沿⽤的稻草增强粘⼟和已使⽤上百年的钢筋混凝⼟均由两种材料复合⽽成。
20世纪40年代,因航空⼯业的需要,发展了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢),从此出现了复合材料这⼀名称。
50年代以后,陆续发展了碳纤维、⽯墨纤维和硼纤维等⾼强度和⾼模量纤维。
70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。
这些⾼强度、⾼模量纤维能与合成树脂、碳、⽯墨、陶瓷、橡胶等⾮⾦属基体或铝、镁、钛等⾦属基体复合,构成各具特⾊的复合材料。
4 复合材料举例
玻璃钢(印刷电路板),轮胎(纤维增强橡胶)
雷达罩(玻璃纤维增强树脂)
⽕箭⿐锥(碳纤维/树脂)(碳/碳复合材料)
⼈造卫星天线(碳纤维/镁合⾦)
航天飞机框架(硼纤维/铝合⾦)
⽹球拍、⽻⽑球拍、⾼尔夫球杆、钓鱼杆、雪橇——休闲
汽车活塞、连杆、⾃⾏车飞轮等——民⽤⼯业。