2019-2020年高中化學 第四章第三節(jié) 《復(fù)合材料》教案 魯科版必修1.doc

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2019-2020年高中化學 第四章第三節(jié) 《復(fù)合材料》教案 魯科版必修1 一. 教學內(nèi)容： 第4章 第3節(jié) 復(fù)合材料 二. 教學目的 1、了解復(fù)合材料的形成和組成部分 2、體會物質(zhì)的元素組成與材料性能的關(guān)系 3、能列舉幾種常見的復(fù)合材料及其在生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用…… 三. 教學重點、難點 復(fù)合材料的組成 四. 知識分析 科學技術(shù)是人類文明進步的基本推動力。20世紀的歷史表明：科學技術(shù)的發(fā)展常常會超乎我們的想像，但科學技術(shù)的發(fā)展又離不開我們的想像。人類正面臨著新科技革命的挑戰(zhàn)。而新材料技術(shù)是技術(shù)的基礎(chǔ)，它是文明大廈的基石，它包括對超導(dǎo)材料、高溫材料、人工合成材料、陶瓷材料、非晶態(tài)材料、單晶材料、纖維材料、高性能材料等的開發(fā)和利用。 運動員在登山時用的保險繩、滑雪時用的滑雪板及釣魚竿上的漁線等這些小巧、靈活而強度高的東西是用什么材料構(gòu)成的呢？ （一）認識復(fù)合材料 1、材料科學的發(fā)展過程 材料科學的發(fā)展經(jīng)歷了天然材料、無機非金屬材料、金屬材料、有機合成材料、復(fù)合材料這五個過程。 其中，無機非金屬材料主要包括陶瓷材料、玻璃材料、無機非金屬涂層材料等。此類材料一般耐高溫、抗腐蝕，有些材料還有獨特的光電特性。硅酸鹽材料主要指水泥、玻璃、陶瓷等，是傳統(tǒng)的無機非金屬材料。而半導(dǎo)體材料、超硬耐高溫材料、發(fā)光材料等是新型無機非金屬材料。 2、復(fù)合材料的定義及組成 復(fù)合材料是將兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料經(jīng)特殊加工而制成的。 復(fù)合材料由兩部分組成，一部分稱為基體，在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；另一部分稱為增強體，在復(fù)合材料中起骨架作用。 3、復(fù)合材料的分類 按基體分類，可分為樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。 按增強體分，可分為顆粒增強復(fù)合材料、夾層增強復(fù)合材料和纖維增強復(fù)合材料。 發(fā)展較快、應(yīng)用較廣的是纖維做增強體的復(fù)合材料。 4、復(fù)合材料的特點 單一材料的優(yōu)缺點如下： 材料 實例 優(yōu)點 缺點 金屬材料 鋼鐵 硬度大、機械性能好 易被腐蝕 無機非金屬材料 普通玻璃 性質(zhì)穩(wěn)定、熔點高 易破碎 有機合成材料 塑料 強度大、電絕緣，良好的熱塑性、熱固性 易燃燒、易老化，廢棄后不易分解 復(fù)合材料既保持了原有材料的特點，又使各組分之間協(xié)同作用，形成了優(yōu)于原材料的特性。單一材料的缺點都可以通過復(fù)合的方法予以改善和克服。 （二）形形色色的復(fù)合材料 1、生產(chǎn)、生活中的復(fù)合材料 （1）玻璃鋼 玻璃鋼是一種以玻璃纖維做增強體、合成樹脂做基體的復(fù)合材料。 在制造玻璃鋼時，可以將玻璃纖維制成紗或織物加到合成樹脂中，也可以把玻璃纖維切成短纖維加到合成樹脂中。除了普通玻璃纖維外，還可以根據(jù)需要選用耐化學腐蝕、耐高溫或強度高的特種玻璃纖維做玻璃鋼的增強體。 玻璃鋼的強度可以達到甚至超過合金鋼的強度，而密度只有鋼鐵的1/5左右，同時，這種材料保持著較好的耐化學腐蝕、電絕緣性和機械加工性能，而且又不像普通玻璃那樣硬、脆。玻璃鋼目前以大量用于游樂車、水上滑梯、運輸罐、電話亭、餐桌椅等產(chǎn)品的生產(chǎn)。這些產(chǎn)品充分發(fā)揮了玻璃鋼重量輕、強度高、耐水、耐磨、耐撞、產(chǎn)品美觀及制造方便等特點。此外，玻璃鋼在排水管道工程中也得到了廣泛的應(yīng)用。 （2）碳纖維增強復(fù)合材料 在合成樹脂中加入碳纖維做增強體的復(fù)合材料叫做碳纖維增強復(fù)合材料。其特點是韌性好，強度高，質(zhì)輕。碳纖維增強復(fù)合材料被廣泛用于制造高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、釣魚竿、賽車、賽艇、滑雪板和沖浪板等體育用品，也廣泛用在紡織機械和化工機械的制造，以及醫(yī)學上人體組織中韌帶的制作等。 2、航空、航天領(lǐng)域中的復(fù)合材料 飛機、火箭的機翼和機身以及導(dǎo)彈的殼體、尾翼中的復(fù)合材料大多以纖維為增強體、金屬為基體的復(fù)合材料作為增強體的纖維是碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維和氧化鋁纖維等耐熱性好的纖維，作為基體的金屬用得較多的是鋁、鎂、鈦等密度小的輕金屬。這類材料的特點是耐高溫、強度高、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好，不吸濕，不易老化。 航天飛機機身上使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復(fù)合而成的材料制成，其增強體多為碳纖維、碳化硅纖維和氧化硅纖維；基體的主要成分是各種陶瓷。這種纖維增強陶瓷保持了陶瓷耐高溫的特性，又增強了陶瓷的韌性，使航天飛機能安全地穿越大氣層返回地球。