2020-04-30 18:21:23 三支一扶招聘網(wǎng) http://yflching.cn/ 文章來(lái)源:華圖教育
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一、知識(shí)點(diǎn)剖析
新材料技術(shù)
材料、能源和信息是人類文明的三大支柱。
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。
新材料技術(shù)被稱為“發(fā)明之母”和“產(chǎn)業(yè)糧食”。
一、分類
1.世界各國(guó)對(duì)材料的分類不盡相同,就大的類別來(lái)說(shuō),可以分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料及復(fù)合材料四大類。
2.如按照材料的使用性能來(lái)看,可分為結(jié)構(gòu)材料與功能材料兩大類。結(jié)構(gòu)材料的使用性能主要是力學(xué)性能,功能材料的使用性能主要是光、電、磁、熱、聲等功能性能。
二、當(dāng)前主要的新材料
(一)石墨烯
石墨烯是一種由碳原子組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。實(shí)際上石墨烯本來(lái)就存在于自然界,只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。
1.石墨烯的發(fā)現(xiàn)
海姆和諾沃肖洛夫于2004年制備出石墨烯,由此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯的出現(xiàn)為相對(duì)論量子力學(xué)的研究提供了很好的平臺(tái),而在這之前科學(xué)家們只能在高能宇宙射線或高能加速器中對(duì)該理論進(jìn)行驗(yàn)證。
2.石墨烯的性質(zhì)
(1)厚度:石墨烯是目前世界上最薄的材料。
(2)導(dǎo)熱性:作為熱導(dǎo)體,石墨烯比目前任何其他材料的導(dǎo)熱效果都好。
(3)強(qiáng)度:石墨烯是已知強(qiáng)度最高的材料之一,同時(shí)還具有很好的韌性,且可以彎曲。
(4)光學(xué)特性:石墨烯具有非常良好的光學(xué)特性,其透光率大約是97.7%。
3.石墨烯的應(yīng)用
石墨烯在傳感器、晶體管、柔性顯示屏、新能源電池、海水淡化、儲(chǔ)氫材料、航空航天、感光元件、復(fù)合材料生物等領(lǐng)域都廣泛應(yīng)用。
(二)超導(dǎo)材料
1.超導(dǎo)現(xiàn)象
(1)超導(dǎo)現(xiàn)象:荷蘭物理學(xué)家昂尼斯發(fā)現(xiàn),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,這一現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。
(2)超導(dǎo)體:能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)叫做超導(dǎo)體。
(3)超導(dǎo)臨界溫度:使超導(dǎo)體電阻為零的溫度,叫超導(dǎo)臨界溫度。
2.超導(dǎo)材料的特性
零電阻和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個(gè)重要特性。
3.超導(dǎo)材料的分類
(1)超導(dǎo)材料按其化學(xué)成分可分為元素材料、合金材料、化合物材料和超導(dǎo)陶瓷。
(2)根據(jù)臨界溫度的不同,超導(dǎo)材料可以被分為:高溫超導(dǎo)材料和低溫超導(dǎo)材料。
知識(shí)鏈接——高溫超導(dǎo)體
高溫超導(dǎo)體,通常是指在液氮溫度(77K)以上超導(dǎo)的材料。因此這里所說(shuō)的“高溫”,仍然遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)0℃。
4.超導(dǎo)材料的應(yīng)用
高壓輸電:利用其零電阻性,超導(dǎo)體可最大限度地降低超高壓輸電的損耗。
磁懸浮列車:利用其磁懸浮性,超導(dǎo)懸浮技術(shù)現(xiàn)在被用在無(wú)磨損軸承、磁懸浮列車,以及粒子加速器、核聚變反應(yīng)堆的研制上。
(三)納米材料
1.納米
納米,即毫微米(nm),是一種長(zhǎng)度單位,相當(dāng)于10-9米。1納米相當(dāng)于一根頭發(fā)直徑的萬(wàn)分之一。
2.納米技術(shù)
納米科學(xué)是研究在1—100nm內(nèi),原子、分子和其他類型物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化性質(zhì)的學(xué)科。在這一尺度范圍內(nèi)對(duì)原子、分子進(jìn)行操縱和加工被稱為納米技術(shù)。
納米科學(xué)與技術(shù)主要包括:納米體系物理學(xué)、納米化學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工學(xué)、納米力學(xué)等。
3.納米材料
納米材料是晶粒尺寸為納米級(jí)的超細(xì)材料。
納米材料的特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致材料的力學(xué)性能、磁性、介電性、超導(dǎo)性、光學(xué)乃至熱力學(xué)性能的改變。
納米材料還具有“荷葉表面”特性:不沾水、不沾油、不沾灰塵。
4.應(yīng)用
目前,納米材料已開(kāi)始被應(yīng)用于服裝加工、建筑涂料等行業(yè)。
二、考點(diǎn)分析與例題展示
1.(單選)下列選項(xiàng)中說(shuō)法有誤的一項(xiàng)是:( )
A.零電阻和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個(gè)重要特性
B.納米是一種長(zhǎng)度單位
C.納米材料具有不沾水、不沾油、不沾灰塵的特點(diǎn)
D.石墨烯的導(dǎo)熱性極差
【解析】D。本題考察的是新材料技術(shù)的相關(guān)特性。ABC選項(xiàng)是關(guān)于超導(dǎo)體和納米材料的特性,說(shuō)法正確。D選項(xiàng)關(guān)于石墨烯的特性表述錯(cuò)誤。石墨烯是一種由碳原子組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。實(shí)際上石墨烯本來(lái)就存在于自然界,只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。石墨烯是目前世界上最薄的材料。作為熱導(dǎo)體,石墨烯比目前任何其他材料的導(dǎo)熱效果都好。故本題答案為選D。
2.(判斷題)當(dāng)前超導(dǎo)材料主要應(yīng)用于高壓輸電和磁懸浮列車。( )
【解析】A。本題考察的是超導(dǎo)材料的具體應(yīng)用。高壓輸電:利用其零電阻性,超導(dǎo)體可最大限度地降低超高壓輸電的損耗。磁懸浮列車:利用其磁懸浮性,超導(dǎo)懸浮技術(shù)現(xiàn)在被用在無(wú)磨損軸承、磁懸浮列車,以及粒子加速器、核聚變反應(yīng)堆的研制上。故本題說(shuō)法正確。故本題答案為選A。
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