Những thành tựa chủ yếu và ý nghĩa của cuộc cách mạng khoa học công nghệ

TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ
NGUYỄN KHUYẾN

Lương Nguyễn Minh Châu
Phan Nguyễn Hoàng My
Nguyễn Lê Ngọc Châu
Phạm Bảo Nguyên
Nguyễn Vũ Minh Thư
Đà Nẵng, tháng 12 / 2014
TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU MỚI
I. Giới thiệu chung
1. Trong cuộc sống
2. Trong công nghiệp
II. Những vật liệu mới từ năm 1945 đến nay
1. Giới thiệu về vật liệu mới
2. Lịch sử hình thành
3. Tính chất hoá học của Polime
3.1. Phân loại Polime
3.1.1 Chất dẻo
3.1.2 Tơ
3.1.3 Cao su
3.2. Sơ đồ thành phần của Polime
3.3. Tìm hiểu về thành phần chung
3.4. Tìm hiểu về ứng dụng
3.4.1 Chất dẻo
3.4.1.1 Phân loại chất dẻo
3.4.1.2 Ưu điểm của chất dẻo
3.4.2 Tơ
3.4.2.1 Phân loại tơ
3.4.2.2 Ưu điểm của tơ hoá học

3.4.3 Cao su
3.4.3.1 Phân loại cao su
3.4.3.2 Ưu điểm của cao su
4. Tìm hiểu về kim loại Titan
5. Tìm hiểu về vật liệu Composite
5.1 Vật liệu Composite là gì?
5.2 Thành phần cấu tạo
5.3 Ứng dụng
6. Tìm hiểu về sợi Cacbon
6.1 Sợi Cacbon là gì ?
6.2 Cấu tạo
6.3 Ưu và nhược điểm của sợi Cacbon
6.4 Ứng dụng




I. Giới thiệu
- Trong tình hình các vật liệu tự nhiên đang cạn dần trong thiên
nhiên, con người đã sáng chế ra những vật liệu mới để đáp ứng
những nhu cầu trong đời sống hàng này cũng như trong công nghiệp.
- Đã có rất nhiều vật liệu mới được sử dụng rộng rãi từ những năm
40 của thế kỉ XX đến nay.
Trong cuộc sống:
Trong công nghiệp:
Đá nhân
Polycell
Polime
Đá nhân tạo
Trong công nghiệp:

Composite
Gỗ công nghiệp
Đá nhân tạo

Những vật liệu mới
từ năm 1940 đến nay
Vật liệu
Kim loại (Sắt, Nhôm, Thép, Titan)
Polyme (Cao su, Nhựa Polyme
Nanocomposite, Polyme Composite)
Composite
Vật liệu khác (Giấy, gốm, ngói, thuỷ
tinh, xi măng, đá, vải sợi, lụa, than, )
Vật liệu sinh học
Composite
Polyme
Kim loại Sắt
Vật liệu sinh học
Vật liệu Gốm
Vật liệu Ngói
Việc phát minh ra chất Polime (hay còn
được gọi là chất dẻo) là một bước ngoặt
lớn trong sự đóng góp vào thành tựu
khoa học kĩ thuật ngày nay.
1. Lịch sử hình thành:
 1938: polyamide đầu tiên tổng hợp
("nylon") được sản xuất bởi W. Carothers
(Of DuPont de Nemours).
 1942: P. Flory và M. Huggins đề xuất lý
thuyết đầu tiên về hành vi của polyme

trong dung dịch.
 1943: Gia đình polyurethan được phát
hiện bởi O. Bayer.
Polyurethan
Polyamide
 1947: T. Alfrey và C. Gia đề xuất lý
thuyết về chuỗi.
 1953: K. Ziegler polymer hóa ethylene
dưới áp suất thấp.
Ethylene
 1954: G. Natta phát hiện ra polypropene isotactic.
Polypropene isotactic
Polypropene isotactic
 1956: Phát hiện "sống" trùng hợp bởi M. Szwarc.
 1957: monocrystals polymer đầu tiên
thu được bởi A. Keller.
 1959: Phát triển sắc ký loại trừ kích
thước của J. Moore.
 1960: Phát hiện chất đàn hồi nhựa
nhiệt dẻo bắt đầu từ copolyme khối.
monocrystals polymer
Copolymer khối
 1970-1980: Phát triển về quy mô và khái niệm của các chuỗi
polymer trong trạng thái nóng chảy bởi PG. de Gennes, Maine-
et-Loire.
 1974: Các polyamit thermal được
phát triển bởi công ty DuPont de
Nemours.
 1975: Thành lập một mối quan hệ
giữa thời gian thư giãn của các chuỗi

polymer và các biến thể ở nhiệt độ
chuyển tiếp thủy tinh của M.
Williams, R. Landel và J. Ferry.
Polyamit thermal
 1980 : W. Kaminsky và H. Sinn sử dụng sự kết hợp
aluminoxanes / metallocenes cho trùng hợp olefin.
Aluminoxanes
 1982: T. Otsu giới thiệu các khái niệm về trùng hợp cực
đoan kiểm soát
 1986: Các dendrimer đầu tiên được
tổng hợp bởi D. Tomalia.
 1994: Trùng triệt để kiểm soát bằng
cách chuyển giao nguyên tử, được
phát triển bởi ông Sawamoto và K.
Matyjaszewski.
Dendrimer
 2000: H. Shirakawa, AJ. Heeger và AG. McDiarmid được
giải Nobel Hóa học cho công việc của họ trên polyme dẫn
điện bên trong.
H. Shirakawa, A.J Heeger và A.G McDiarmid
 2005: Giải thưởng Nobel Hóa học được trao cho Y.
Chauvin, R. Grubbs và R. Schrock, cho công việc của họ
về phản ứng của Hoán đổi và ứng dụng của polyme.
Y. Chauvin, R. Grubbs và R. Schrock
2. Tính chất hoá học của Polime
1. Thường là chất rắn, không
bay hơi.
2. Hầu hết Polime không tan
trong nước hoặc các dung
môi thông thường.

3. Có khả năng bị biến dạng
khi chịu tác dụng của
nhiệt, áp suất và vẫn giữ
được sự biến dạng đó khi
thôi tác dụng.

Polime
Theo hiệu ứng
với nhiệt độ
Nhựa nhiệt
dẻo
Nhựa nhiệt
rắn
Vật liệu đàn
hồi
Theo ứng
dụng
Nhựa chuyên
dụng
Nhựa kỹ thuật
Theo mạch
chính hoá học
Polime dị
mạch
Polime mạch C
Polime vô cơ
Phân
Sơ đồ thành phần của polime
Polime
Thành phần

cơ bản
Chất dẻo
Chất độn
Phụ gia
Thành phần
- Thành phần cơ bản: là 1 polyme
nào đó. Ví dụ thành phần chính của
êbônit là cao su, của xenluloit là
xenlulozơ nitrat, của bakelit là
phenolfomanđehit.
Bakelit
- Chất hoá dẻo: để tăng tính dẻo cho
polime, hạ nhiệt độ chảy và độ nhớt
của polime. Ví dụ đibutylphtalate,…
Chất hoá dẻo Phthalate
- Chất độn: để tiết kiệm nguyên liệu,
tăng cường một số tính chất. Ví dụ
amiăng để tăng tính chịu nhiệt.
Chất độn Amiang
- Chất phụ: chất tạo màu, chất chống
oxi hoá, chất gây mùi thơm.
Chất tạo màu
Ứng dụng
Polime
Polime được ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật dưới các dạng
khác nhau, phổ biến là chất dẻo, tơ, cao su.
1. Chất dẻo
- Là một loại vật liệu chế tạo từ polime và có tính dẻo.
- Chất dẻo được phân loại theo
thành phần hoá học mạch

chính:
• Polime mạch cacbon
• Polime dị mạch
• Polime vô cơ
- Chất dẻo được phân
loại theo hiệu ứng của
polime và nhiệt độ gồm:
• Nhựa nhiệt dẻo
• Nhựa nhiệt rắn
• Vật liệu đàn hồi
• Nhựa thông dụng
• Nhựa kỹ thuật
• Nhựa chuyên dụng
P
• Nhẹ (d = 1,05; 1,5). Có loại xốp, rất nhẹ.
• Phần lớn bền về mặt cơ học, có thể thay thế kim loại.
• Cách nhiệt, cách điện, cách âm tốt.
• Nguyên liệu rẻ.
Ưu điểm của chất dẻo
Chất dẻo đã và đang đóng một vai trò rất quan trọng trong
lĩnh vực Khoa học - Kĩ thuật và đời sống:
tự nhi
Làm dụng cụ gia đình
Sản xuất pin mặt trời
Làm dụng cụ kĩ thuật
2. Tơ
- Tơ là những polime thiên nhiên hay tổng hợp có cấu tạo mạch
thẳng và có thể kéo dài thành sợi.

Vd: Sợi bông, sợi đay, tơ tằm, tơ nilon,

- Sản phẩm làm từ tơ tằm rất được ưa chuộng bởi vẻ đẹp mềm
mại, sang trọng mà quý phái của chúng.
Dựa vào nguồn gốc và quá trình chế tạo, tơ được phân
loại theo sơ đồ sau:
TƠ
TƠ THIÊN NHIÊN
Có sẵn trong tự nhiên
Vd: Tơ tằm, sợi bông,
sợi đay,
TƠ HOÁ HỌC
P
TƠ TỔNG HỢP
Chế tạo từ các chất
đơn giản như tơ
nilon – 6,6; tơ
capron.
TƠ NHÂN TẠO
Chế biến hoá học
từ các polime thiên
nhiên như tơ
visco, tơ axetat.
+ Tơ tổng hợp: thu được từ các polime tổng hợp gồm:
• Tơ clorin
• Tơ capron
• Tơ nilon
• Tơ enan


Phân loại Tơ
Tơ clorin

Sợi nilon
- Tơ hóa học có nhiều ưu điểm hơn tơ thiên nhiên, chúng
thường bền, đẹp, khi giặt dễ sạch, phơi mau khô
3. Cao su
- Cao su là polime (thiên nhiên hay tổng
hợp) có tính đàn hồi.
- Cao su gồm 2 loại:
• Cao su thiên nhiên được lấy từ mủ
cao su
• Cao su tổng hợp được chế tạo từ
các chất đơn giản như rượu etylic,
sản phẩm công nghiệp chế biến dầu
mỏ.
Khai thác mủ cao su
Nệm cao su
Ứng dụng
- Ưu điểm của cao su:
• Tính đàn hồi
• Không thấm nước
• Không thấm khí
• Chịu mài mòn
• Cách điện
Cao su được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống.
Làm bánh máy bay
Sản xuất lốp xe
Vỏ bọc điện thoại
Thành phần áo mưa
Kim loại Titan
- Titan là một kim loại chuyển tiếp màu
trắng bạc. Titan được dùng trong các hợp

- Titan có tính chống ăn mòn tốt, có thể chịu
được sự mỏi kim loại nên được ứng dụng rộng
rãi trong cuộc sống:
Miếng Titan
trong lọ thuỷ tinh
P
Airbus A380 dùng hợp
kim của titan làm vỏ và
động cơ
Bảo tàng Guggenheim
được bao bọc bởi các
tấm titan
Đồng hồ mạ titan
Titan được sử dụng
làm răng giả
Tượng Yuri
Gagarin được
Xe bọc thép của Mĩ
có thành phần là
Titan
Vật liệu Composite
- Vật liệu composite là vật liệu tổng hơp từ
hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo lên vật
liệu mới có tính năng hơn hẳn các vật liệu
ban đầu.
- Những vật liệu composit đơn giản đã có từ rấ
t xa
xưa, khoảng 5000 năm trước Công nguyên.
Tượng đài cao 45m của

Yuri Gagarin được làm
từ titan
- Ngành khoa học về vật liệu composite
đã phát
triển trên toàn thế giới từ những năm 1950.
Composite
Thuật ngữ "Vật liệu mới" trong cuộc cải cách Khoa
học - Kĩ thuật chính là "Vật liệu Composite".
Thành phần cấu tạo
Sợi thuỷ tinh
Sợi Bazan
Sợi hữu cơ
Sợi Bor
Sợi Cacbon
Sợi Cacbua Silic
Sợi kim loại
Sợi ngắn và
các hạt phân tán
Cốt vải
Thành phần cốt
Sợi Bazan
Sợi Bor
Sợi thuỷ tinh
Sợi kim loại
Sợi hữu cơ
Sợi Cacbon
Một số sản phẩm từ vật liệu Composite
``````````````````````````````````````
Mô hình đồ chơi trẻ em
Trang trí nội thất

Thùng rác công cộng
Vỏ tên lửa, máy bay, tàu
vũ trụ
Bình chịu áp lực cao
Lốp xe ô tô, xe
TRONG VẬT LIỆU COMPOSITE, CHẤT LIỆU SỢI CACBON LÀ MỘT
TRONG NHỮNG CHẤT LIỆU TIỂU BIỂU.
Sợi
- Sợi carbon là một trong những vật liệu
nhân tạo vĩ đại nhất của nhân loại.
- Với đặc tính nhẹ, rất bền so với hầu hết
kim loại nên việc sử dụng sợi carbon trở
thành một cuộc cách mạng trong công
nghiệp như
hàng không vũ trụ,
Sợi Cacbon
chân tay giả
xe và siêu xe,

Chiếc siêu xe có vỏ
làm bằng sợi Cacbon
Máy bay có vỏ
làm từ sợi Cacbon
Bộ la-zăng làm từ sợi
Cacbon sẽ nhẹ hơn
40%-50%
Chân giả
làm từ sợi cacbon
- Edison chế tạo sợi cacbon dựa trên
chất xenlulozo, còn sợi cacbon ngày

nay làm từ dầu mỏ.
- Thomas Edison đã mất 40 giờ đốt
cháy liên tục vật chất nhằm loại bỏ
oxy, nitơ, hidro và chỉ giữ lại cacbon
để tạo ra những sợi cacbon đầu tiên
trên thế giới.
Phương pháp chế tạo trên được gọi
là “nhiệt phân”.
Cấu tạo
Cellulose
Sợi cacbon
C
arbon nhiệt phân
bay lên trên nam
Thomas Edison
- Đến tận những năm 1950 khả năng kéo
giãn của sợi carbon mới được khám phá.
Sợi polyacrylonitrile
- Sợi cacbon được sản xuất bởi một vật
liệu có tên là polyacrylonitrile (PAN)