ノートテキスト
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*根據主鍵和次鍵分類材料,可將材料分類成三大類 1.金属材料(Metal materias) 2. 陶瓷材料(Ceramic materials) 3. 聚合物或高分子材料(Polymer or high molecule materials) 金属(Metals)←都屋無機材料 陶瓷(Ceramics) 各原子利用無方向性之金屈鍵 各原子利用具有方向性之共價鍵 結合而成之長程有序之固体 或不見方向性之離子鍵 結合成無機之非金属材料 在一般的配方和製程下 一部分陶瓷為晶体(Crystals) 非晶体(amorphous glass) 1. 結構(Structure) 金屈(包含合金)全是100%結晶 同一種陶瓷液体透過控制冷卻速率 稍慢一些就可固化成晶体 稍快一些就無法結晶,变成玻璃 (ⅰ)熱和電之良導体未定域化e) ()大部分陶瓷為熱和電的不良導体, 2、性質(property) (ii)不透明(opaque),反光,之特性 具有金属光澤(大部分為銀白色) 2-1 物理性質 (physical property) (ii)大部分金属只具中等耐熱性質 (尤其是A族金属,熔點≤1000℃) (iv) 大部分金属在大氣中易腐蝕 (pH5~6之弱酸性環境) n M+ nH+ → M+ + 2H2 (V)低、中、高熔點都有可能 金屈鍵中共價性越明顯 (vi)中高密度 即半導体或絕緣体 e.g. Si. Gee.g. MgD, Alz Dz 但若有未定域化之兀e一 e.g. 奈米碳管或石墨烯 絕對是熱和電的良導体 e.g. 鑽石為電之絕緣体, 但因可用聲子導熱 絕對是熱的良導體
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2-1 物理性質 (physical property) (ii)無孔之陶瓷很透明(transparent) 的1% 孔隙度少孔之陶瓷半透明(translucent) 孔隙度多孔之陶瓷不透明(opaque) 同一陶瓷,孔隙度相同, 結晶質的密度稍大,較不透明 玻璃質的密度稍小,較透明 (iii)大部分陶瓷因具共價鍵,離子鍵 (強於金屈鍵),會比較耐熱 ((iv) 陶瓷在大氣中不易腐蝕(弱酸環境) 但較怕鹼(尤其是氧化物陶瓷) Alz D3 + 20H|¯ + 3H₂ D→> 2 Al(OH); (V)大部分陶瓷為中高熔點 Al2O3 Mgo 鑽石或石墨 Tm 2000°C 2800°C >4000°C BN 99 Tm "J EX II 4000°C IS (∵∵為極性共價鍵) (vi)中高密度(金屈和陶瓷誰高不一定 eg. Al之密度2.70 <A&DB之密度40/60 Fe 2** 7.8% m² >> Fez Oz z 》
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中高強度,延性佳, (硬度,指表面强度) 可發生大量塑性变型, 2-2 機械強度 容易加工成各種形狀 (mechanical property) 一般具高強度,很耐磨 硬而脆,不耐震,幾乎無延性 不容易發生塑性变形 (面積小) ⇒韌性差 面積大 ⇒韌性大 E Mohs硬度=10 鑽石 E 9 Zr Oz, Alz Oz 熔點低的金屬適合用鑄造 陶瓷類大部分熔點都很高 LS注入模中 適合用粉末冶金製造 (A族金属,Tm<1000℃) 熔點高的金属 有些低熔點之陶瓷, (B族金属,Tr>Fe之金屈), 適合用粉末冶金之方式製造 造粒→成型 3. 製程(Process) →於Tm~3m燒結 商業上結合上述之方式為MIM 也可用 casting L→S 注入模中
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高分子(或聚合物) (Polymers)蛋有機材料(Drganic materials) 許多小而簡單之有機分子(主要元素為C,次為HDN或鹵素) ☆全為C的為陶瓷材料 e.g鑽石和石墨 利用具有方向性之共價鍵結合而成之有機材料 若三度空間全是共價鍵之聚合物 稱為熱固性聚合物(thermo setting polymers) 若相鄰二條鏈之間,只有微弱之次鍵形成之聚合物, 稱為熱塑性聚合物(thermoplastic polymers) 即俗稱之塑膠(plastic)加熱會軟化,冷卻又变硬,成型 C÷C - C-C - C - C - C - C -C 共價鍵只在兩度空間之長鏈上 - - 1. 結構(Structure) 次建(vander waals force) C - C - C - C - C - C - C - C -C | C-C-C-C-C-C-C-C-c 相鄰兩條鏈有大量共價鍵 | C C-C-C-C-C-C-C-C 加熱不會軟化也不會液化,更高溫時直接裂解或汽化, 無法再生利用,並產生有毒之氣氛eng, SD2,C,多氯聯苯 只有少數聚合物可高度結晶(結晶度≥95%) 但不會有100%結晶之聚合物 大部分的聚合物為非晶ㄉ晶-
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(i)大部分之聚合物都是熱和電的不良導体,但若C長鏈上有 共軛(C-C和C=C交互排列)之兀鍵,將变熱和電的良導体 e.g聚乙炔(PolyAcetylene) C = 只要施加微小電壓, 將可使e-沿長鏈快速傳導 也可畫成 C=C 88888 (ii)大部分聚合物很薄時(1mm~1cm) 2层軌域 都比金属和陶瓷在同一厚度有更高透明度 (iii) 熱塑性聚合物不耐熱 2-1 物理性質 APS只能耐熱到80℃ (physical property) QPP也只能耐熱到130℃ (iv) 聚合物在大氣中不易腐蝕∵大部分都是非極性分子(M分子→0) 不太會發生電荷分離↔和酸H+或鹼OH作用 聚合物怕的是有機溶劑(尤其是高溫有機溶劑) e.g. APS保麗龍易溶於丙酮中 (V) 非晶質聚合物不討論熔點 部分結晶和結晶質聚合物,只具中低熔點 熱固性聚合物因不會熔化(断鍵裂解汽化), 也不討論熔點 (vi)無論是熱固性或熱塑性聚合物, 只要不含Cl,Br.I之原子量大的元素通常密度<1/
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2-2 機械强度 (mechanical property) 3. 製程(process) 熱塑性聚合物:軟,强度弱,但韌性佳 ⇒ 耐震,加工成型性佳 1:鏈間為弱之 vander waals force C-C -C-C -C-C-C c-c-c- -C. 次鍵 →小的拉應力拉伸 只要克服弱之次鍵,使鏈間相對滑移, 發生”黏性流動(viscous flow)"之永久塑性变形 熱固性聚合物:三度空間都是共價鍵,將類似陶瓷, 硬而脆,不耐震,耐磨,延性差,韌性不好,不易加工成型 熱塑性聚合物因易熔化成液体, 最常見製造方式為射出成型(Injection Modeling) 熱固性聚合物因不易熔化 通常使用“壓模成型”(Compression Modeling) V 或“移模成型(transfer Modeling) 現在精密加工形狀,利用3D列印(FDM) E 若不惜成本,都可用選擇性雷射燒結(Selective Laser Sintering)
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<Note> 塑膠環保回收符號 △PET寶特瓶 ② HDPE (High Density Poly Ethylene) 高密度聚乙烯,可用於製作防彈背心 Pvc (Polyvinyl Chloride) 聚氯乙烯微波加熱時會釋放出Cl2 賣 By ALDPE (Low Density poly Ethylene)低密度聚乙烯 鮮 膜 今PP(Polypropylene)聚丙烯 APS (Polystyrene) 聚苯乙烯 .其他類塑膠
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