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重金属原义是指密度大于4.5g/cm3的金属,包括金、银、铜、铁、汞、铅、镉等,重金属在人体中累积达到一定程度,会造成慢性中毒。但就环境污染方面所说的重金属主要是指汞()、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性**的重元素。重金属非常难以被生物降解,相反却能在食物链的生物放大作用下,成千百倍地富集,后进入人体。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能在人体的某些器官中累积,造成慢性中毒。而其中重金属对人体的伤害常见的有:
汞:食入后直接沉入肝脏,对大脑视力神经破坏较大。天然水每升水中含0.1毫升,就会强烈中毒。含有微量的汞饮用水,长期食用会引起蓄积性中毒。
铬:会造成四肢麻木,精神异常。
镉:导致,引起心脑血管疾病;破坏骨钙,引起肾功能失调。
铅:是重金属污染中毒性较大的一种,一旦进入人体很难排除。直接伤害人的脑细胞,特别是胎儿的神经板,可造成先天大脑沟回浅,智力低下;对老年人造成痴呆、脑死亡等。
钴:对皮肤有放射性损伤。
钒:伤人的心、肺,导致胆固醇代谢异常。
锑:与砷能使银手饰变成砖红色,对皮肤有强损伤。
:会使人得多发性神经炎。
锰:**量时会使人甲状腺机能亢进。
锡:与铅是古代剧毒药‘鸩’中的重要成分,入腹后凝固成块,使人致死。
锌:过量时会得锌中毒。
这些重金属中任何一种都能引起人的、头晕、、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、(如肝、胃、肠、膀胱、乳腺、**腺及乌脚病和畸形儿)等;建议平常注意饮食,不然一旦在体内沉淀会给身体带来很多危害。
非晶态金属,也称金属玻璃。金属玻璃又称非晶态合金, 它既有金属和玻璃的优点, 又克服了它们各自的弊病.如玻璃易碎, 没有延展性。金属玻璃的强度**钢, 硬度**过高硬工具钢, 且具有一定的韧性和刚性, 所以, 人们赞扬金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃”。
对科学家来讲,玻璃是任何能从液体冷却成固体而无结晶的材料。大多数金属冷却时就结晶,原子排列成有规则的形式称作晶格。如果不发生结晶并且原子依然排列不规则,就形成金属玻璃。不像玻璃板,金属玻璃不透明或者不发脆,它们**的原子结构使它们有着特殊的机械特性及磁力特性。普通金属由于它们晶格的缺陷而容易变形或弯曲导致*性地失形。对比之下,金属玻璃在变形后更容易弹回至它的初始形状。缺乏结晶的缺陷使得原铁水的金属玻璃成为有效的磁性材料。
金属玻璃是 1960 年被发明的新材料,多年以来被各国科学家广泛而深入地研究。与相应的晶态合金相比,这种材料展现出非常*特的力学与物理性能,使之在多个领域都有广阔的应用前景。同时,金属玻璃作为结构无序材料中一类相对简单的代表体系,是研究非晶态物理的一个比较理想的材料模型。解决金属玻璃中的基本科学问题,比如它的结构表征、形变机理、玻璃转变、玻璃形成能力等,不仅可以促进金属玻璃本身的应用,而且也将推动整个凝聚态物理学的发展。
纳米金属材料是形成纳米晶粒的金属与合金。具有晶界比例,比表面能,表面原子比例大等特点。粒径由100nm降至5nm,颗粒表面能与总能量之比由0.8%增至14%,晶界比例由3%增至50%,表面原子的比例增至40%,2nm时增至80%。具有特异性能:纳米可提高燃烧效率;含1.8%C的钢,纳米晶断裂强度可达4800MPa。
纳米固体中的原子排列既不同于长程有序的晶体,也不同于长程无序、短程有序的“气体状”固体结构,是一种介于固体与分子间的亚稳中间态物质。因此,一些研究人员把纳米材料称之为晶态、非晶态之外的“*三态晶体材料”。正是由于纳米材料这种特殊的结构,使纳米材料科学与技术之产生四大效应,即小尺寸效应、**效应(含宏观**隧道效应)、表面效应和界面效应,从而具有传统材料所不具备的物理、化学性能,表现出*特的光学、电学、磁学、催化、化学特性和**导性能等特性,使纳米材料在*、电子、化工、冶金、轻工、航空、陶瓷、核技术、催化剂、医药等领域具有重要的应用价值。
由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对纳米颗粒而言,尺寸变小同时其比表面积**增加,从而产生一系列新奇的性质。例如米颗粒对光吸收**增加,与大尺寸固态物质相比纳米颗粒的熔点会**下降,例如,2nm的金属颗粒熔点为600K,随着粒径增加,熔点迅速上升,块状金属为1337K。还有,小尺寸的纳米颗粒磁性与大块材料有明显的区别。一般固体的热运动于晶格振动,固体本身并不运动。而对于纳米金属粒子,除了晶格振动以外,颗粒整体也振动,结果使纳米金属粒子比导体中的电子自由程小,其磁畴比强磁性物质的磁畴小,有时甚至小于磁畴,从而呈单磁畴结构。
合金,是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目,可分为二元合金、三元合金和多元合金。
合金是宏观均匀,含有金属元素的多元化学物质,一般具有金属特性.任何元素均可采用作合金元素,但大量加入的仍是金属.组成合金的基本的、独立的物质称组元,或简称为元.由两个组元组成的合金称为二元合金,由三个组元组成的合金称为三元合金,由三个以上组元组成的合金称为多元合金.固态下,合金可能呈单相亦可能呈复相的混合物;可能呈晶态、亦可能呈现准晶状态或非晶状态.晶态合金中依其组成元素的原子半径、负电性以及电子浓度等等差异情况不同,可能出现的相有保持与基底纯元素相同结构的固溶体(solid solution)以及不和任何组成元素结构相同的中间相(inter-mediate phases).中间相包括正常价化合物、电子化合物、laves相、σ相、间隙相和复杂结构的间隙式化合物等等.合金在平衡状态下可能出现的相可以从相平衡图得知.
合金中组成相的结构和性质对合金的性能起决定性的作用.同时,合金组织的变化即合金中相的相对数量、各相的晶粒大小,形状和分布的变化,对合金的性能也发生很大的影响.因此,利用各种元素的结合以形成各种不同的合金相,再经过合适的处理可能满足各种不同的性能要求.
高分子化学中现也借用合金一词,它指在 一定条件下把聚合物或共聚物与另一种聚合物或弹性物掺合而成的复合材料,如苯乙烯-丙稀腈共聚物树脂与丁二烯-丙稀腈橡胶掺合。
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