四、新材料及其應(yīng)用

1、第四節(jié)新材料及其應(yīng)用李旺中學(xué)穆世虎第二章物質(zhì)世界的尺度、質(zhì)量和密度新材料新材料：是指新近發(fā)展的或正在研發(fā)的、性能超群的一些材料，具有比傳統(tǒng)材料更為優(yōu)異的性能。一、記憶合金記憶合金花開(kāi)燈，“花”開(kāi)關(guān)燈，“花”謝結(jié)論：它具有記憶能力?！盎ā遍_(kāi)先在高溫下將花瓣制成開(kāi)放原狀演示實(shí)驗(yàn)后在低溫下將花瓣彎成閉合一、記憶合金學(xué)生實(shí)驗(yàn)原狀1. 將金屬絲彎成你喜歡的形狀2. 將金屬絲泡在熱水中，觀察金屬絲的形狀一、記憶合金主要成分：當(dāng)溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，材料內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致外形變化。鎳和鈦原理：低溫高溫冷卻加熱一、記憶合金應(yīng)用阿波羅11號(hào)天線體積大，如何帶到月球上？一、記憶合金應(yīng)用醫(yī)用記憶合金材

2、料環(huán)抱式接骨板穩(wěn)定性高可實(shí)現(xiàn)智能安裝一、記憶合金應(yīng)用演示實(shí)驗(yàn)：記憶合金彈簧放在熱水中一、記憶合金應(yīng)用當(dāng)溫度超過(guò)某一溫度時(shí)彈簧自動(dòng)伸長(zhǎng)，將閥門(mén)關(guān)閉，避免燙傷形狀記憶合金（簡(jiǎn)稱(chēng)SMA）恒溫原理圖二、納米材料只有一個(gè)原子厚，約為 0.335 nm 的二維碳膜。最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料。石墨烯2010 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)石墨烯被稱(chēng)為“黑金”、“新材料之王”，科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變 21 世紀(jì)”。石墨烯二、納米材料將某些物質(zhì)的尺度加工到 1100 nm 時(shí)，它們的物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)與較大尺度時(shí)相比，發(fā)生了異常的變化，具有一些特殊的用途，這種材料稱(chēng)為納米材料1 nm10-

3、9 m納米尺度二、納米材料1. 防水防油防水防油特點(diǎn)荷葉的自潔效應(yīng)荷葉的自潔效應(yīng)二、納米材料1. 防水防油應(yīng)用二、納米材料特點(diǎn)2. 抗菌性將銀納米化，使銀的殺菌能力飛躍納米奶瓶普通奶瓶納米抗菌奶瓶二、納米材料應(yīng)用2. 抗菌性二、納米材料特點(diǎn)3. 韌性大和強(qiáng)度高納米陶瓷刀摔不壞普通陶瓷盤(pán)納米陶瓷粉制成二、納米材料應(yīng)用3. 韌性大和強(qiáng)度高軸承和滾珠二、納米材料特點(diǎn)4. 熔點(diǎn)低：金的熔點(diǎn)是 1 064 ，納米尺度可降低到 33 5. 吸收電磁波：隱形技術(shù)殲20 2017 年中國(guó)研制的第四代雙發(fā)重型隱形戰(zhàn)斗機(jī)服役，標(biāo)志著中國(guó)成為第二個(gè)自主研發(fā)并裝備第五代戰(zhàn)斗機(jī)的國(guó)家。二、納米材料根據(jù)預(yù)習(xí)，納米材料有哪

4、些優(yōu)點(diǎn)？親手試一試。分組實(shí)驗(yàn)納米領(lǐng)帶、納米手套、納米鞋墊、納米海綿擦、納米瓷磚、水、油、未洗的鍋。二、納米材料強(qiáng)度高，約為普通鋼的100倍。自重輕，是鋼質(zhì)量的1/6。具有良好的柔韌性，可彎曲。納米防彈衣納米碳管納米碳管、石墨烯石墨烯三、“綠色”能源能源危機(jī)讓人類(lèi)一直在尋找各種高效和環(huán)保的“綠色”的能源。新材料在這方面扮演了重要的角色。不能重復(fù)使用對(duì)環(huán)境有污染 干電池三、“綠色”能源體積小、質(zhì)量輕、能多次充電、對(duì)環(huán)境污染小鋰離子電池鋰離子電池的應(yīng)用三、“綠色”能源把太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，不會(huì)造成污染硅光電池多晶硅、非晶硅材料能制造大面積的太陽(yáng)能電池，提高效率、降低成本。1 m2 可提供 100

5、多瓦。三、“綠色”能源硅光電池路燈天宮一號(hào)和神舟十一號(hào)三、“綠色”能源氫燃料電池用氫制成、無(wú)污染、無(wú)噪聲、高效率課堂小結(jié)1. 記憶合金特點(diǎn)：記憶高溫或低溫時(shí)的形狀原因：當(dāng)溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化應(yīng)用：太空天線運(yùn)輸、醫(yī)學(xué)接骨、熱水恒溫閥門(mén)2. 納米材料原因：物質(zhì)加工到納米尺度，物理化學(xué)性質(zhì)變化特點(diǎn)及應(yīng)用：抗菌、防水防油、韌性大強(qiáng)度高3. “綠色”能源電源發(fā)展：鋰離子電池、硅光電池、氫燃料電池 課堂練習(xí)1. 關(guān)于記憶合金，下列說(shuō)法正確的是（）A. 將鐵塊燒紅放入冷水中淬火，鐵沒(méi)有變成鋁，因此鐵是記憶合金B(yǎng). 記憶合金的主要成分是鎳和鈦C. 記憶合金之所以可以“記憶”形狀，原因是當(dāng)溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化D. 如果用記憶合金制作汽車(chē)外殼，若車(chē)殼變形，只需拿電熱吹風(fēng)對(duì)其加熱就可恢復(fù)原狀課堂練習(xí)2. 關(guān)于納米材料，下列說(shuō)法正確的是（）A. 三維尺度中至少有一維處于納米量級(jí)B. 廚師穿的工作服用納米材料制成會(huì)易清洗C. 納米陶瓷更易破碎D. 隱形技術(shù)用到