材料科学与人类文明课程复习资料(12)

材料科学与人类文明

在达到如此高强度的同时，这种材料还保持难以令人想象的韧性和塑性，所以可用来制造高压器和火箭等关键部位的零件。由于金属玻璃没有金属那样的晶粒边界，腐蚀剂无空子可钻，所以从根本上解决了金属晶界的腐蚀问题，能经受多种化学溶液的腐蚀，有良好的化学稳定性。它的抗腐蚀性要比不锈钢强100倍。

含铬金层玻璃由于耐腐蚀和点蚀，特别是在氯化物和硫酸盐中的抗腐蚀性大大超过不锈钢，获得了 “超不锈钢”的名称，可以用于海洋和医学等方面。例如制造海上军用飞机电缆、鱼雷、化学滤器、反应容器、刮胡刀及手术刀等。

金属玻璃用途包括高强度才能制成结构元件控制电缆、电缆和光缆护套、压力容器、储能飞机、机械传送带、轮胎帘布等。

目前正在研究将金属玻璃纤维用于飞机构架和发动机元件。

9.2 影响深远的光电子材料

光导纤维是光通信的传输材料。这种通信线路不是用一般的金属导线和电缆，而采用像头发丝那样细的透明玻璃纤维制成的电缆。玻璃纤维传导的不是电信号，而是光信号，所以玻璃纤维又叫光导纤维。利用光导纤维进行远距离通信的效率非常惊人，要比电缆的通信效率高十亿倍以上。

光纤通信不仅可以广泛应用在邮电部门，还可应用在军事、经济、科学技术、文化和人民生活等各个方面。由于它的容量极大，利用它可进行超高速数据传输，建立起灵活高速的大规模计算机网、四通八达的电视网，并可远距离传送全息图象。由于它的抗干扰能力极强，可以解决超高压输电网的通信联络，使自动化遥控装置最终摆脱高压电干扰。它应用在计算机、自动化系统和飞机、船舶、导弹等狭小空间的复杂控制系统中，可以避免大量电路之间的互相干扰而产生错误动作。

光导纤维除用于通信外，另一个重要用途是传能，即传输高强度的激光。

光纤还有一个重要应用，就是制作光纤传感器。

光电子材料除光纤外，还有光学功能晶体材料、光电存储与显示材料等。

9.3 面向未来的先进超级陶瓷材料

陶瓷的基本成分是铝硅酸盐，由于天然原料带有杂质，使陶瓷的一些性质受到损害。后来科学家用不含硅酸盐的天然原料，成功研制了性能更优越的陶瓷，从而出现了不含硅的崭新一代陶瓷，也叫现代陶瓷。常见的品种有二氧化物、氮化物、碳化物陶瓷及硼化物陶瓷等等。为了改善陶瓷的脆性和增加强度，人们又在陶瓷基体中添加金属纤维和无机纤维，组成复合材料，其中有的强度已经超过每平方厘米可承受一万公斤的力，成为陶瓷材料的佼佼者。

碳化硅和氮化硅又被称为精细陶瓷材料，它们克服了一般陶瓷的致命弱点脆性，有很高的韧性、塑性和耐磨性，并在高温下具有较高的耐热性，经几百次骤冷骤热试验不会产生破裂，抗冲击能力也比一般氧化物陶瓷强。目前，精陶瓷材料主要使用在尖端工业上，如微电子、核反应堆、航天、地热和磁流体发电、人工骨和人工关节等方面。

高铝陶瓷是有名的“硬骨头”，用它作机器上的耐磨器件，其耐磨性能比金属高2～3倍。至于刚玉瓷、氮化硼陶瓷制成的瓷刀，更能“削铁如泥”。

10.现代文明与陶瓷材料

人类的文明史从几千年前的石器时代经过铜器时代, 铁器时代进入到现代文明社会的时代。无论你如何来划分时代, 每一时代的形成都是由于新一代材料的出现才逐渐地构成了这个时代的社会特征和人类文明。

10.1 日常生活和陶瓷材料

建筑工地用钢骨架结构装配以轻质发泡混凝土预制板,。这种轻质材料不仅能隔热还有防火、阻燃、隔音、耐震等功能被称为 “ 浮在水面上的混凝土” “ 不嫩的木材” 。建筑采光用的玻璃也是千姿百态, 茶色玻璃、变色玻璃、节能玻璃层出不穷, 不仅给建筑物以