审计学院走近材料科学

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1、新 能 源 与 材 料 科 学1.走 近 材 料 科 学 (c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning 新 能 源 及 材 料 科 学 基 础 与 进 展 2 I 从 2009年 世 界 游 泳 锦 标 赛 的 泳 衣 说 起 “罗马世锦赛高科技最后的疯狂：43人次打破世界纪录”详细：http:/ 3 据 悉 ， Jaked新 款 泳 衣 表 面 布 满 非 渗 透 性 材 料 之 一 的 聚 氨 酯 ，其 具 有 良 好 的 伸 缩 性 ， 在 专 业 泳 衣 中 普 遍 使 用 。 在 2008年 帮 助 选 手 创 造 了 73项

2、世 界 纪 录 的 Speedo LZR Racer (“鲨 鱼 皮 四 代 ” )正 是 拥 有 聚 氨 酯 的 尖 端 技 术 。 Speedo中 国 网 站 曾 分 析 说 ， Speedo LZR Racer表 面 多 加一 层 聚 氨 酯 ， 能 够 有 效 将 水 阻 力 降 低 10%， 减 少 5%的 耗 氧 量 ，泳 装 整 体 吃 水 量 得 以 减 少 约 69%， 菲 尔 普 斯 曾 形 容 自 己 穿 上 它 后就 “ 感 觉 自 己 像 一 支 被 发 射 的 火 箭 ” 。 构 成 “ 水 立 方 ” “ 皮 肤 ” 的 3000多 个 不 规 则 “ 泡 泡 ”

3、 ， 是 由 新 型 的 环 保 节 能材 料 四 氟 乙 烯 膜 （ ETFE） 制 成 的 。 ETFE膜 具 有 很 好 的 延 展 性 和 抗 压 性 ， 1米 长的 膜 可 被 拉 伸 至 3.5米 长 ， 熔 点 高 达 275摄 氏 度 ， 即 使 用 火 去 烧 都 不 会 点 燃 ，因 此 被 人 们 称 为 “ 塑 料 王 ” 。 “ 水 立 方 ” 使 用 了 ETFE膜 ， “ 水 立 方 ” 还 更 加 节 能 。 阳光 穿 过 “ 水 立 方 ” 表 面 透 明 的 ETFE膜 ， 可 以直 接 加 热 游 泳 池 水 温 和 室 温 。 这 使 得 “ 水 立方

4、” 整 体 节 能 9 左 右 。 另 外 ， 采 用 ETFE膜 结 构 ， 馆 内 透 光 性 大 大 提高 ， 可 保 证 90 的 自 然 光 进 入 场 馆 ， 夏 季 自然 光 照 明 平 均 每 天 近 10个 小 时 。 http:/ （ 3） 应 用 抗 静 电 涂 层 或 在 大 块 聚 合 物 中 加 入 离 子 ， 可 使 得 纺 织 纤 维 电 导 率 提 高 5个 数 量 级 ， 防 止 降 落 伞 打 不 开 这 样 严 重 的 静 态 放 电 问 题 。 281912年 4月 10日 ， 泰 坦 尼 克 号 从 英 国 南 安 普 敦 （ Southampton

5、） 出 发 ， 计 划 中 的目 的 地 为 美 国 纽 约 （ New York） 。 4月 14日 晚 11点 40分 ， 泰 坦 尼 克 号 在 北 大 西 洋撞 上 冰 山 （ 大 约 在 41 4355.66N 49 5645.02W附 近 ） ， 两 小 时 四 十 分 钟 后 ，4月 15日 凌 晨 2点 20分 沉 没 ， 由 于 只 有 20艘 救 生 艇 ， 1523人 葬 身 海 底 ， 造 成 了 当 时在 和 平 时 期 最 严 重 的 一 次 航 海 事 故 。 钢 铁 也 有 脆 弱 的 时 候V 重 大 事 故 中 的 材 料 科 学 29 1986年 1月 2

6、8日 ， 美 国 “ 挑 战 者 ” 号 航 天 飞 机 升空 后 爆 炸 ， 机 上 7名 宇 航 员 全 部 遇 难 。 根 据 调 查这 一 事 故 的 总 统 委 员 会 的 报 告 ， 爆 炸 是 一 个 O形橡 胶 封 环 失 效 所 致 。 这 个 封 环 位 于 右 侧 固 体 火箭 推 进 器 的 两 个 低 层 部 件 之 间 。 失 效 的 封 环 使炽 热 的 气 体 点 燃 了 外 部 燃 料 罐 中 的 燃 料柔 软 的 橡 胶 在 低 温 下 变 硬 30 1988-1989年 ， 阿 拉 斯 加 的 冬 季 异 常 寒 冷 ， 在 那 年 发 生 了 异 乎 寻

7、 常 的 大 量 汽 车 轴 断裂 事 故 。1988年 4月 28日 ， 一 架 阿 罗 哈 Aloha航 空 的 波 音 737-200型 客 机 在 飞 往 檀 香 山 国 际 机场 途 中 发 生 爆 裂 性 失 压 事 故 ， 导 致 约 头 等 舱 部 位 的 上 半 部 外 壳 完 全 破 损 ， 机 上 一 名 机 组 人 员 堕 海 失 踪 ， 飞 机 最 后 奇 迹 地 安 全 迫 降 茂 宜 岛 的 卡 富 鲁 伊 机 场 。舱 盖 的 强 度 因 严 重 腐 蚀 和 疲 劳 而 降 低 31 二 次 世 界 大 战 ， 德 国 军 队 所 供 应 的 食 物 是 装 在

8、 锡 罐 重 大 ，在 苏 联 冬 季 战 役 中 ， 德 国 士 兵 发 现 锡 罐 破 碎 并 且 他 们 的 食物 完 全 被 金 属 碎 片 随 污 染 。低 温 下 锡 由 体 心 四 方 向 钻 石 立 方 转 变 ， 体 积 增 大 27% 32 雪 花 的 形 状 VI 材 料 中 的 微 观 世 界 Hay 从 理 论 推 断 晶 体 具 有 规 则 的 几 何 外 形 ， 是 原 子 分 子 规 则 排 列 的 结果 ； 20世 纪 30年 代 ， Laue等 提 出 X射 线 衍 射 方 法 ； 1983年 ， Binning等 发明 了 STM， 直 接 观 察 晶 体

9、 表 面 的 原 子 (离 子 或 分 子 ) 的 规 则 排 列 33 Ni(110)surface，IBM 34 1989年 （ IBM Fellow） Don Eigler成 为 第 一 个 能 够 对 单个 原 子 表 面 进 行 操 作 的 人 ，通 过 用 一 台 “ 扫 描 隧 道 显 微镜 ” 操 控 35个 氙 原 子 的 位 置 ，拼 写 出 了 “ I-B-M”3个 字 母 。 IBM苏 黎 世 研 究 实 验 室 工 作 的 两 位 诺 贝 尔奖 得 主 Heinrich Rohrer(左 )和 Gerd Binning(右 )与 第 一 代 扫 描 隧 道 显微 镜

10、（ STM） 。 35 B Shear Band around the indentationnanoindentationNano-crystal AC DCrack along grain boundary of nc-Cu高 分 辨 扫 描 电 镜 应 用 (沈 阳 金 属 所 ) 36 纳 米 金 刚 石 的 高 分 辨 图 像 37 显 微 结 构 对 材 料 性 能 的 影 响 非 常 大 。下 面 的 照 片 是 光 学 显 微 镜 下 拍 摄 的 。 38（Al-Si）共晶组织（针状） 39共晶组织（点状Cu-Cu2O） 40（Zn-MgZn）共晶组织（螺旋状） 41共晶组织（蛛网状） 42（Cu-P）共晶组织（放射状） 43 亚共晶组织（ 50% Sn 的Pb-Sn合金）共晶()初生 44 亚共晶组织（亚共晶白口铁）共晶:(P+ Fe 3C ) Fe3C P Fe3C 45 过共晶平衡组织（70% Sn 的Pb-Sn合金）共晶()初生 46 过共晶平衡组织（过共晶白口铁）共晶:(P+ Fe 3C ) Fe3CFe3C 47