材料

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材料是人類可以利用製作有用構件、器件或物品的物質。[1]


材料的發展標誌著社會的進步,比如石器的廣泛使用是“石器時代”,相似的還有“青銅時代”和“鐵器时代”等等。材料和資訊與能源被稱為現代文明的三大支柱。




目录





  • 1 非金属材料


  • 2 金屬材料


  • 3 半导体材料


  • 4 超导材料


  • 5 高分子材料

    • 5.1 纺织品


    • 5.2 合成材料



  • 6 复合材料

    • 6.1 树脂基


    • 6.2 金属基


    • 6.3 陶瓷基


    • 6.4 其他



  • 7 其他重要的材料


  • 8 相關條目


  • 9 参考文献

    • 9.1 书籍





非金属材料



  • 石器:旧石器时代的人类将石英石、燧石等天然石材打制而成。


  • 玉器:属于变质岩。


  • 陶器:新石器时代的人类用粘土(SiO2、Al2O3)烧制而成,有红陶、黑陶、白陶等。商朝发明了釉陶,炉窑的温度达到1200℃。


  • 瓷器:在东汉时期出现,中国是最早生产瓷器的国家。


  • 陶瓷材料:氧化铝可以耐高温、耐腐蚀,铌酸锂可以将电信号转变为光信号,氮化硅用于切削刀具,氧化钇具有高温超导性能。

  • 玻璃

  • 水泥


金屬材料



  • 銅:古埃及人在公元前4000年就掌握了炼铜技术,出现青铜(铜锡合金),是人类发明的第一种合金。


  • 鐵:美索不达米亚在公元前3000年就利用陨铁打制了铁器,在公元前2000年就知道了铸铁技艺。中国在春秋时期开始大量使用铁器,战国时期使用铁模铸造,西汉采用煤作燃料。15世纪初,欧洲发明了炼铁高炉。到了17世纪,出现了高达9米日产铁1吨的高粱。但铸铁在工业革命前只用来制作农具、兵器和祭器。


  • 鋼:中国古代有自然钢、百炼钢和灌钢三种炼钢方法。1755年蒸汽机提供强大的鼓风和动力推动了炼钢技术的发展,相继出现了酸性转炉炼钢(1856年)、平炉炼钢(1864年)、碱性转炉炼钢(1879年)、电弧炉炼钢(1899年)以及氧气顶吹法炼钢(1950年代)。


  • 铝:1866年发明了电解铝。铝的用量仅次于钢铁。


  • 钛:1910年用钠还原提炼出纯钛,广泛应用于航空工业。


  • 铀:应用于核工业。




半导体材料


半导体材料是导电能力介于导体和绝缘体之间的一类固体材料。



  • 单晶硅可用于制作半导体器件、太陽能電板和積體電路。


超导材料




  • 高温超导材料


高分子材料


高分子材料可以用作结构材料代替钢铁,甚至具有良好的导电性和耐高温等特性。



纺织品



  • 丝绸是一种天然高分子材料。


  • 天然纤维如棉花、麻等。

  • 合成纤维


合成材料


  • 橡胶

  • 塑料


复合材料


复合材料是以高分子材料、金属或陶瓷做基础与纤维、晶须、颗粒等增强剂复合而成的材料。



树脂基



  • 玻璃纤维树脂复合材料(玻璃钢)


  • 碳纤维树脂复合材料


金属基


  • 碳纤维增强铝、SiC纤维增强铝、粉末颗粒增强铝、硼纤维增强铝、碳化硅晶须增强铝

  • 石墨纤维增强镁

  • 粉末颗粒挤压(铸造)金属基复合材料、加压渗透金属基复合材料。


陶瓷基


  • 陶瓷纤维增强陶瓷和玻璃材料、金属纤维增强陶瓷和玻璃材料、晶须增强陶瓷和玻璃材料、纤维自增强陶瓷复合材料主要是为了提高断裂韧性。


其他


  • 碳复合材料

  • 纳米复合物

  • 混凝土


其他重要的材料



  • 半金屬
    • 木材

  • 生物材料
    • 皮革

    • 骨头




相關條目


  • 材料科學


参考文献




  1. ^ 王昆林 2003,材料工程基础



书籍



  • 王昆林, 材料工程基础, 清华大学出版社有限公司, 2003, ISBN 7302070644 

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