公共基礎(chǔ)知識(shí)考點(diǎn):“新材料”那些事兒

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公共基礎(chǔ)知識(shí)考點(diǎn):“新材料”那些事兒

提起2017年央視雞年春晚，最震撼人心的莫過(guò)于史上緯度最高、氣溫最低的哈爾濱分會(huì)場(chǎng)8分鐘的室外精彩表演。在接近零下30攝氏度的冰雪世界里，演員們穿著專為本次春晚研制的石墨烯新材料保暖衣在網(wǎng)絡(luò)上迅速躥紅，引來(lái)眾多網(wǎng)民刷屏點(diǎn)贊。一時(shí)間，“新材料”成為熱點(diǎn)話題，華圖教育專家就高新科技中的“新材料”為大家講解如下：

(一)新材料含義

新材料(或稱先進(jìn)材料)是指那些新近發(fā)展或正在發(fā)展之中的具有比傳統(tǒng)材料的性能更為優(yōu)異的一類材料，具有比傳統(tǒng)材料更為優(yōu)異的性能。在此基礎(chǔ)上，按照人的意志，通過(guò)物理研究、材料設(shè)計(jì)、材料加工、試驗(yàn)評(píng)價(jià)等一系列研究過(guò)程，運(yùn)用新材料技術(shù)創(chuàng)造出能滿足各種需要的新型材料。

(二)新材料的主要種類

1.石墨烯

石墨烯是由碳原子排布而成的碳單質(zhì)，與石墨、金剛石是同素異形體，它的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。優(yōu)點(diǎn)：最薄、最堅(jiān)硬;導(dǎo)電性能極佳，電子移動(dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電子在金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體中的移動(dòng)速度;導(dǎo)熱性能超過(guò)現(xiàn)有一切已知物質(zhì);透光率非常好，可用于觸摸顯示屏。石墨烯極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命，被稱為“黑金”，是“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)”。但同時(shí)，由于石墨烯的成本較高，成為開(kāi)發(fā)石墨烯路途中的一大障礙。

應(yīng)用領(lǐng)域：保暖衣;新能源電池;航天軍工領(lǐng)域;移動(dòng)設(shè)備等。

2.納米材料

納米是一個(gè)物理學(xué)上的度量單位，1納米是十億分之一米。當(dāng)物質(zhì)達(dá)到納米尺度后，物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。納米材料的“荷葉效應(yīng)”有不沾水、不沾油、不沾灰等特點(diǎn)。

應(yīng)用領(lǐng)域：醫(yī)學(xué)、航空航天、國(guó)防、交通、包裝領(lǐng)域等。

3.超導(dǎo)材料

1911年，荷蘭物理學(xué)家卡曼林·昂納斯在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象——某些金屬、合金和化合物，在溫度降到絕對(duì)零度附近某一特定溫度時(shí)，它們的電阻率突然減小到無(wú)法測(cè)量。因此，在一定的低溫條件下呈現(xiàn)出電阻等于零以及排斥磁力線的性質(zhì)的材料被稱為“超導(dǎo)材料”。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有28種元素和幾千種合金和化合物可以成為超導(dǎo)體。

1986年，高溫超導(dǎo)體的研究取得了重大的突破。物理學(xué)家麥克米蘭根據(jù)傳統(tǒng)理論計(jì)算推斷，超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度不能超過(guò)40K，這個(gè)溫度被稱為麥克米蘭極限溫度。掀起了以研究金屬氧化物陶瓷材料為對(duì)象，以尋找高臨界溫度超導(dǎo)體為目標(biāo)的“超導(dǎo)熱”。1986年，歐洲科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了35K銅氧化物超導(dǎo)體。很快，包括中國(guó)科學(xué)家在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)將銅氧化物超導(dǎo)體的臨界轉(zhuǎn)變溫度提升到液氮溫區(qū)以上，突破了麥克米蘭極限溫度，使其成為高溫超導(dǎo)體�；�于多年的積累，趙忠賢領(lǐng)銜的中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在20多年里通過(guò)堅(jiān)持與努力，產(chǎn)出鐵基超導(dǎo)一大批研究成果：首先發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變溫度40K以上的鐵基超導(dǎo)體;發(fā)現(xiàn)一系列轉(zhuǎn)變溫度在50K以上的鐵基超導(dǎo)體，并創(chuàng)造55K的世界紀(jì)錄。2017年1月9日，2016年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)“大榜”揭曉，趙忠賢院士、屠呦呦研究員獲得國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。

應(yīng)用領(lǐng)域：超導(dǎo)材料有超低的電阻率，可以極大的降低電流的熱效應(yīng)及相應(yīng)損耗，因此，可用于：磁懸浮;大功率小型化電器設(shè)備等領(lǐng)域。

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