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神奇的記憶合金輪胎

NASA神奇的記憶合金輪胎科技充氣式輪胎發(fā)明至今已經(jīng)大約有170年之久，但是除了在內(nèi)里結(jié)構(gòu)以及橡膠化學成分不斷更新之外，基本上并沒有太多的改變。在一次機緣之下，NASA開始與登月任務(wù)模擬實驗室的材料工程師SantoPadula合作，研發(fā)使用記憶合金制成的免充氣輪胎，用以取代舊型的探測車輪胎。所謂記憶金屬，是一種鎳鈦合金(Nickeltitanium)。一般金屬在受到外力負荷之下，會不斷延展直到斷裂，但是這種鎳鈦合金在負載之下，其組成的原子結(jié)構(gòu)會重新排列，讓外型產(chǎn)生形變，當負載減輕或者消失之后，其原子結(jié)構(gòu)會再次重新排列，恢復原本的外型，因而得名「記憶合金」。01納米材料02半導體材料03超導材料04隱形材料CONTENT01納米材料一、納米材料

1.納米是一個長度單位1nm=10-9m2.納米材料尺度:1～100個納米

中國“無心”之痛在數(shù)碼領(lǐng)域集成電路超大規(guī)模集成電路，一直是我們的弱項，前階段美國卡了中興的脖子就是因為我們不能生產(chǎn)自己的芯片。華為發(fā)奮圖強研發(fā)出了手機處理器“麒麟芯片”，現(xiàn)在麒麟980采用的是7納米的工藝制成,達到了世界主流水平，終于揚我國威！1、特點當材料的微粒小到納米尺寸時，材料的性能就會發(fā)生顯著變化。黃金黃金的納米顆粒2、應(yīng)用工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)境保護、醫(yī)療、國家安全等方面將煤炭中的原子重新排列鉆石向沙子中加入一些微量元素，并將原子重新排列電腦芯片土壤、水和空氣的原子重新排列馬鈴薯細胞老化時一個分子一個分子地制造出來新細胞生命無限延長02半導體材料半導體:介于導體和絕緣體之間的物體

鍺、硅、砷化鎵等都是半導體材料半導體應(yīng)用廣泛：小到電子表、收錄機、數(shù)碼照相機、電視機；大到汽車、火車、飛機、宇宙飛船半導體收音機03超導材料三、超導材料1、特點當溫度降到一定時，材料的電阻變?yōu)榱愕奶匦苑Q為超導體2、應(yīng)用前景廣大，若用來輸電可節(jié)約能源和材料。磁懸浮列車超導材料導體在電流流過時都會發(fā)熱，這些熱大部分是在浪費資源，還會造成危害。產(chǎn)生熱量的多少和導體的電阻大小有關(guān)，那么如果導體電阻非常小，成為超導體時材料上就不會發(fā)熱，也就減少了浪費，比如變壓器上用上了它，你認為會有哪些好處？04隱形材料四、隱性材料1、特點能將雷達發(fā)射出的電磁波大部分吸收掉，反射回去很少2、應(yīng)用飛機、坦克等重要軍事目標或武器上三、形狀記憶金屬(a)原始形狀(b)拉直(c)加熱后恢復1、特點有些合金在加熱時能像彈簧一樣拉長和扭曲，冷卻后保持這個形狀不變；當再次加熱時，他們又恢復到被拉長或扭曲的形狀。1、特點有些合金在加熱時能像彈簧一樣拉長和扭曲，冷卻后保持這個形狀不變；當再次加熱時，他們又恢復到被拉長或扭曲的形狀。（1）單程記憶（2）雙程記憶（3）全程記憶形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱后可恢復變形前的形狀，這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現(xiàn)象稱為單程記憶。某合金加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時又能恢復低溫相形狀加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹牡蜏叵嘈螤?、應(yīng)用THANKYOU點擊新材料

物理◆

預(yù)習檢測

◆1.納米是

單位,大小為十億分之一米(10-9m)。當材料的微粒小到

尺寸時,材料的

就會發(fā)生顯著變化。

2.導電性能介于導體與絕緣體之間的材料稱為

材料。晶體二極管具有

的屬性。

3.隱形材料的隱形原理是能將大部分的電磁波

,反射回去的卻很少,雷達就變成了“睜眼瞎”。

長度納米性能半導體單向?qū)щ娢瘴锢?.當溫度降低到一定程度,導體的電阻突然接近于

,電流幾乎通行無阻,材料的這種特性稱為

,具有這種特性的材料叫超導材料。

5.納米陶瓷材料可在室溫下任意

;納米碳管的

是鋼的100倍;納米磁性材料的

比普通磁性材料高10倍以上;納米復合材料對光的反射率低,能吸收

,可用作隱形飛機的涂層;氣體通過納米材料的

比通過一般材料的

大幾千倍。

零超導性彎曲強度磁記錄密度

電磁波擴散速度擴散速度物理◆

課堂基礎(chǔ)訓練

◆返回目錄一、填空題1.硅、鍺等半導體材料的導電能力比銅、鐵等金屬的導電能力

(選填“強”或“弱”)。某些物質(zhì)在溫度很低時,電阻變?yōu)榱?這是

現(xiàn)象。

2.1911年,荷蘭物理學家昂內(nèi)斯在做冷凍汞的實驗中發(fā)現(xiàn):當溫度降至4.2K(相當于-269℃)時,汞的電阻會突然變成

。材料的這種特性稱為超導性。若用它來輸電可大大節(jié)約

和

。

弱超導零能源材料物理3.如圖甲所示,電池有正負極,當開關(guān)閉合時,電流從電池的正極開始通過導線,流過開關(guān)和燈泡,最后回到電池的負極。圖乙中接上二極管后,燈泡發(fā)光,圖丙中,二極管對調(diào)之后,燈泡不發(fā)光,說明二極管具有

的特性。

單向?qū)щ?/p>

物理二、選擇題1.下列對材料的認識,正確的是(

)A.塑料和銅都是很好的絕緣材料B.各種材料中鐵的導電性能最好C.硅是應(yīng)用較多的半導體材料D.碳是應(yīng)用較多的半導體材料C物理2.下列設(shè)備中,沒有用到半導體材料的是(

)A.太陽能電池B.電腦內(nèi)的微處理器C.錄音磁帶

D.收錄機C物理3.在電廠發(fā)電、輸送電力等方面要大大降低由于電阻引起的電能損耗,下列可作為最理想的輸電材料的是(

)A.超導體材料

B.絕緣體材料C.半導體材料

D.導體材料A物理4.納米陶瓷作為高新科技材料應(yīng)用廣泛。采用氧化鋯材料精制而成的納米陶瓷刀,刀刃鋒利,能劃開鋼鐵,割斷玻璃等物質(zhì)。其體現(xiàn)的物質(zhì)特性主要是(

)A.延展性 B.導電性

C.硬度 D.導熱性C物理5.下列說法中,利用納米材料特殊作用的是(

)A.為了裝飾,在墻壁涂刷了漆,漆能吸附在墻上B.用膠水可以把兩張紙粘在一起C.用納米陶瓷粉制成的陶瓷不易撞碎,具有一定的韌性D.小雨天氣,羽絨服裝不易被雨水淋濕C物理6.當溫度降到一定程度時,某些物質(zhì)的電阻會變?yōu)榱?這種物質(zhì)叫超導體。當電流通過超導體時不發(fā)熱,故超導體的應(yīng)用具有十分誘人的前景,假如科學家已研制出室溫下的超導體,你準備用它來制作(

)A.輸電導線 B.白熾燈泡的燈絲C.電爐的電熱絲 D.滑動變阻器中的電阻絲A物理◆

培優(yōu)提高訓練

◆返回目錄一、填空題1.不是所有材料達到納米尺度時就一定是納米材料,只有當材料到了納米尺度時

發(fā)生突變,才能稱為納米材料。只有產(chǎn)品的主導技術(shù)或主要材料是由

構(gòu)成的,才是真正的納米產(chǎn)品。

2.2014年諾貝爾物理學獎頒發(fā)給藍色發(fā)光二極管發(fā)明者。二極管是用

(選填“導體”

“半導體”或“絕緣體”)材料制成的。正是因為集齊

、綠、藍三原色的LED光,才能產(chǎn)生照亮世界的LED白色光源。

性能納米結(jié)構(gòu)單元

半導體紅物理3.利用超導體的

特性可以實現(xiàn)遠距離的大功率輸電,因為超導輸電線可以

地輸送極大的電流,這意味著用很細的電線就可以輸送強電流。

4.當材料的微粒小到納米尺寸時,材料的性能就會發(fā)生顯著的變化,這就是

的特性。黃金在正常情況下呈金黃色,而它的納米顆粒卻變成了黑色,尺寸越小,顏色越深,且

顯著下降。還有銀白色的鉑(白金)在納米尺寸下變成了鉑黑,金屬鉻變成鉻黑。利用納米的這種特殊的光學性質(zhì)可以制成高效率的光熱、光電轉(zhuǎn)換材料,將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

能、

能。

零電阻

無損耗納米材料熔點熱電物理5.超導材料是一種

為零的材料。因此,人們想到既能用它來實現(xiàn)遠距離輸送極大的電流,又不會因為導線存在電阻而損失電能。但目前還沒有研制出常溫下的超導材料,因為一般物質(zhì)都是當其溫度

.

(選填“升高”或“降低”)到一定值時,才出現(xiàn)超導現(xiàn)象。

6.納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸(0.1~100nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料,1nm=

m。半導體的導電性比導體

(選填“強”或“弱”),一般用于制作電腦芯片。

電阻降低10-9弱物理二、選擇題1.納米陶瓷作為高科技材料應(yīng)用廣泛,它具有耐磨、耐腐蝕、耐高溫、防浸透、完全無磁性等特點,但它不可用于下列哪項技術(shù)中(

)A.納米陶瓷刀

B.磁性IC卡C.“嫦娥二號”外表涂層

D.裝濃硫酸的容器B物理2.下列用電器中可以利用超導體工作的是(

)A.電熱水器

B.電飯鍋C.電風扇

D.電暖器C物理3.自動照相機能夠根據(jù)光的強弱自動調(diào)整曝光量,所用的感光元件是一個光敏電阻。制成光敏電阻的主要材料是(

)A.超導材料

B.導體材料C.半導體材料

D.絕緣材料C物理4.我國新研制的殲20飛機具有一定的隱身功能,主要是由于飛機的機身(

)A.對電磁波有吸收作用B.對電磁波有反射作用C.對超聲波有吸收作用D.對超聲波有反射作用A物理5.關(guān)于納米材料,下列說法正確的是(

)①納米材料可大大提高材料的強度和硬度②納米材料可提高材料的磁性③納米材料能制作高貯存密度的量子磁盤④納米機器人“醫(yī)生”能進入人體殺死癌細胞⑤納米是長度單位A.①②③④⑤

B.②③④C.②③④⑤

D.①②③④A物理三、綜合能力題1.閱讀短文,回答問題。石墨烯——改變世界的神奇新材料一片碳,看似普通,厚度為單個原子,卻使兩位科學家獲得諾貝爾獎,這種全新材料名為“石墨烯”。

石墨烯是目前世上最薄、最堅硬的納米材料,作為電導體,它有著和銅一樣出色的導電性;作為熱導體,它比目前任何其他材料的導熱效果都好,而且它幾乎是完全透明的,利用石墨烯,科學家能夠研發(fā)一系列具有特殊性質(zhì)的新材料。比如,石墨烯晶體管的傳輸速度遠遠超過目前的物理硅晶體管,因此有希望應(yīng)用于全新超級計算機的研發(fā);石墨烯還可以用于制造觸摸屏、發(fā)光板,甚至太陽能電池。如果和其他材料混合,石墨烯還可用于制造更耐熱、更結(jié)實的電導體,從而使新材料更薄、更輕、更富有彈性,從柔性電子產(chǎn)品到智能服裝,從超輕型飛機材料到防彈衣,甚至未來的太空電梯都可以以石墨烯為原料。因此,其應(yīng)用前景十分廣闊。(1)最近國外研究人員通過引入由多層石墨烯制成的交替散熱通道,解決了交通信號和電動汽車中使用半導體材料散熱的難題,這是利用石墨烯的

。

A.透光性好 B.硬度大 C.導熱性好 D.導電性強C物理(2)石墨烯有希望應(yīng)用于全新超級計算機的研發(fā),是因為

.

。(3)石墨烯是目前世上發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅硬的納米材料。針對這一發(fā)現(xiàn)同學們提出了以下幾個問題,你認為最有價值且可探究的問題是

。

A.“石墨烯的硬度與石墨烯的厚度、面積有什么關(guān)系?”B.“如何提取石墨烯這種物質(zhì)?”C.“石墨烯在生活中有什么用處?”D.“石墨烯為什么很薄?”

石墨烯晶體管的傳輸速度遠遠超過目前的硅晶體管A物理2.閱讀下列材料,回答問題。超導材料1911年,荷蘭科學家昂內(nèi)斯用液氦冷卻水銀時發(fā)現(xiàn),當溫度下降到4.2

K(-268.98

℃)時,水銀的電阻完全消失。1913年昂內(nèi)斯在諾貝爾領(lǐng)獎演說中指出:低溫下金屬電阻的消失“不是逐漸的,而是突然的”,水銀在4.2

K進入了一種新狀態(tài),由于它的特殊導電性能,可以稱為超導態(tài)。后來他發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述水銀相類似的低溫下失去電阻的特性,這種現(xiàn)象稱為超導電性,達到超導時的溫度稱為臨界溫度,具有超導電性的材料稱為超導材料或超導體。物理1933年,邁斯納和奧克森爾德兩位科學家發(fā)現(xiàn),如果把超導材料放在磁場中冷卻,則在材料電阻消失的同時,外加磁場也無法進入超導體內(nèi),形象地來說,就是磁感線將從超導體內(nèi)被排出,不能通過超導體,這種抗磁性現(xiàn)象稱為“邁斯納效應(yīng)”。根據(jù)臨界溫度的不同,超導材料可以被分為:高溫超導材料和低溫超導材料。但這里所說的“高溫”只是相對的,其實仍然遠低于冰點0

℃,對常溫而言仍是極低的溫度。高溫超導材料的用途非常廣闊,由于其具有零電阻和抗磁性,用途大致可分為三類:大電流應(yīng)用(強電應(yīng)用)、電子學應(yīng)用(弱電應(yīng)用)和抗磁性應(yīng)用。大電流應(yīng)用即超導發(fā)電、輸電和儲能等;物理電子學應(yīng)用包括超導計算機、超導天線、超導微波器件等;抗磁性主要應(yīng)用于磁懸浮列車和熱核聚變反應(yīng)堆。(1)許多金屬和合金具有在低溫下會失去電阻的特性,這種現(xiàn)象稱為

現(xiàn)象,達到這一現(xiàn)象