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1、新新材料及其应用材料及其应用 第二章第二章 物质世界的尺度、质量和密度物质世界的尺度、质量和密度【体验体验】生活中的新材料生活中的新材料活动活动1:1:到商场实际查看有自洁功能的衣服到商场实际查看有自洁功能的衣服,或者从网络上查找或者从网络上查找一些有自洁功能衣服的资料。一些有自洁功能衣服的资料。活动活动2:2:从网络上查找一些从网络上查找一些“绿色绿色”能源、记忆合金的资料。能源、记忆合金的资料。1.1.纳米是什么单位纳米是什么单位?这个单位大小如何这个单位大小如何?2.2.纳米材料有什么特点纳米材料有什么特点?3.3.常见常见“绿色绿色”能源有哪些能源有哪些?它们各有什么特点它们各有什么特
2、点?4.4.记忆合金的主要成分是什么记忆合金的主要成分是什么?记忆合金有什么特点记忆合金有什么特点?探究探究 纳米材料新材料及其应用纳米材料新材料及其应用结合结合“体验体验”,思考下列问题思考下列问题:1.1.纳米材料的界定范围是纳米材料的界定范围是,1nm=,1nm=m m。提示提示:纳米材料指制成材料的基本单元大小限制在纳米材料指制成材料的基本单元大小限制在1 1100nm100nm范范围内的材料围内的材料,这大约相当于这大约相当于1010100100个分子紧密排列在一起的尺个分子紧密排列在一起的尺度。纳米是一个长度单位度。纳米是一个长度单位,即即1nm=101nm=10-9-9m m。参
3、考答案参考答案:1 1100nm100nm1010-9-92.2.纳米材料在哪些方面表现出与普通材料不同的特殊性能纳米材料在哪些方面表现出与普通材料不同的特殊性能?提示提示:纳米材料颗粒尺度的变小纳米材料颗粒尺度的变小,引起了物质很多性质的改变引起了物质很多性质的改变,出现了一些奇异和反常的性质。例如出现了一些奇异和反常的性质。例如,可以除味、杀菌、不沾可以除味、杀菌、不沾水、不沾油等水、不沾油等,物质的强度、硬度及韧性都发生质的变化物质的强度、硬度及韧性都发生质的变化,并具并具有了奇异的光学、热学、力学等奇异特性。有了奇异的光学、热学、力学等奇异特性。参考答案参考答案:可以抑制细菌生长、有自
4、洁性能、可以增强韧性等。可以抑制细菌生长、有自洁性能、可以增强韧性等。3.“3.“绿色绿色”能源举例能源举例绿色绿色能源能源优点优点应用的方面应用的方面锂离锂离子电池子电池体积体积,质量质量_、小型摄像机、小型摄像机硅光硅光电池电池、效率、效率、成本、成本将太阳能转化为将太阳能转化为能能,应用于人造卫星、家庭生应用于人造卫星、家庭生活和照明活和照明氢燃料氢燃料电池电池无无、无、无、效率效率汽车等汽车等设备设备参考答案参考答案:绿色绿色能源能源优点优点应用的方面应用的方面锂离子锂离子电池电池体积体积小小,质量质量轻轻、环保环保 移动通信移动通信、小型摄像机、小型摄像机硅光硅光电池电池环保环保、效
5、率、效率高高、成本、成本低低将太阳能转化为将太阳能转化为电电能能,应应用于人造卫星、家庭生用于人造卫星、家庭生活和照明活和照明氢燃料氢燃料电池电池无无污染污染、无、无噪声噪声、高高效率效率汽车等汽车等动力动力设备设备4.4.记忆合金的物理特性是什么记忆合金的物理特性是什么?应用在哪些方面应用在哪些方面?参考答案参考答案:温度达到某一数值时温度达到某一数值时,材料内部的晶体结构会发生变材料内部的晶体结构会发生变化化,从而导致外形变化。应用在医学方面从而导致外形变化。应用在医学方面,如制造记忆合金医用如制造记忆合金医用支架支架,记忆合金制成弹簧等。记忆合金制成弹簧等。一、纳米材料一、纳米材料1.1
6、.概念概念:将物质的尺度加工到将物质的尺度加工到_范围的材料范围的材料,1m=_nm,1m=_nm。2.2.特点特点:(1)(1)抑制抑制_生长生长,如抗菌奶瓶等。如抗菌奶瓶等。(2)_(2)_性能性能,如不沾如不沾_、油的衣服等。、油的衣服等。(3)(3)增强增强_,_,如纳米陶瓷发动机的缸体等。如纳米陶瓷发动机的缸体等。1 1100nm100nm10109 9细菌细菌自洁自洁水水韧性韧性二、二、“绿色绿色”能源能源1.1.锂离子电池锂离子电池:体积体积_,_,质量质量_,_,能能_充电充电,对环境污染对环境污染_。2.2.硅光电池硅光电池:把把_能直接转换为能直接转换为_能能,且无且无_。
7、有。有_、多晶和非、多晶和非晶硅几种材料的硅光电池。晶硅几种材料的硅光电池。3.3.氢燃料电池氢燃料电池:使用化学元素使用化学元素_制造成的储存能量的电池制造成的储存能量的电池,具有具有_、_、高效率的优点。、高效率的优点。小小轻轻多次多次小小太阳太阳电电污染污染单晶单晶氢氢无污染无污染无噪声无噪声三、记忆合金三、记忆合金1.1.主要成分主要成分:_和和_。2.2.特点特点:当温度达到某一数值时当温度达到某一数值时,材料内部的材料内部的_会发生变化会发生变化,从从而导致而导致_的变化。的变化。镍镍钛钛晶体结构晶体结构外形外形考点考点 纳米材料的应用纳米材料的应用【典例典例】(2011(2011
8、陕西中考陕西中考)纳米是长纳米是长度单位度单位,1nm=,1nm=m m。图示为世界。图示为世界上最小的发电机上最小的发电机纳米发电机。纳纳米发电机。纳米发电机主要依靠氧化锌等晶体材料米发电机主要依靠氧化锌等晶体材料在机械压力作用下产生电压在机械压力作用下产生电压,实现将实现将能转化为能转化为能能,为纳米器件提供电力。为纳米器件提供电力。【思路导引思路导引】解答本题抓住以下关键点解答本题抓住以下关键点:(1)nm(1)nm和和m m之间的进度为之间的进度为1010-9-9。(2)(2)分清原来具有的能分清原来具有的能,最后得到了什么能。最后得到了什么能。【精讲精析精讲精析】本题主要考查对纳米单
9、位的掌握及能的转化形式本题主要考查对纳米单位的掌握及能的转化形式的了解。的了解。1m=101m=109 9nmnm。所以。所以1nm=101nm=10-9-9m m。纳米发电机需要机械压力。纳米发电机需要机械压力才会产生电压才会产生电压,所以它是将机械能转化为电能。所以它是将机械能转化为电能。答案答案:1010-9-9机械电机械电【方法归纳方法归纳】熟记各种新材料的特点熟记各种新材料的特点(1)(1)纳米材料具有自洁、抑制细菌生长等特点纳米材料具有自洁、抑制细菌生长等特点;(2)(2)绿色能源具有高效、环保的特性绿色能源具有高效、环保的特性;(3)(3)记忆合金具有超强的记忆合金具有超强的“记
10、忆记忆”能力。能力。1.1.丰富多彩的材料具有各种各样的性质丰富多彩的材料具有各种各样的性质,下列关于材料的性质及其应下列关于材料的性质及其应用的说法中正确的是用的说法中正确的是()A.A.用钢铁做建筑材料用钢铁做建筑材料,主要应用其导电性主要应用其导电性B.B.用橡胶做汽车轮胎用橡胶做汽车轮胎,主要应用其硬度大主要应用其硬度大C.C.机械表中的发条机械表中的发条,主要应用其弹性主要应用其弹性D.D.玻璃能按照需要分割成不同的大小和形状玻璃能按照需要分割成不同的大小和形状,主要应用其延展性主要应用其延展性【解析解析】选选C C。针对不同材料的性质并结合所制作的物体的要。针对不同材料的性质并结合
11、所制作的物体的要求进行思考作答求进行思考作答.用钢铁做建筑材料用钢铁做建筑材料,不是应用其导电性不是应用其导电性,而是而是应用其硬度大、抗拉等特性应用其硬度大、抗拉等特性;用橡胶做汽车轮胎用橡胶做汽车轮胎,因为橡胶是一因为橡胶是一种很好的弹性材料种很好的弹性材料,可以大大减轻汽车的震动与颠簸可以大大减轻汽车的震动与颠簸;机械表中机械表中的发条的发条,主要应用其弹性主要应用其弹性,可以储存手表转动所需要的能量可以储存手表转动所需要的能量;玻玻璃能按照需要分割成不同的大小和形状璃能按照需要分割成不同的大小和形状,是应用其脆性。是应用其脆性。2.2.关于纳米技术关于纳米技术,下列说法错误的是下列说法
12、错误的是()A.A.纳米是一个长度单位纳米是一个长度单位,符号是符号是nmnmB.B.所有的高科技产品都与纳米技术有关所有的高科技产品都与纳米技术有关C.C.纳米技术是现代科学技术的前沿纳米技术是现代科学技术的前沿,我国在这方面的研究具有世我国在这方面的研究具有世界先进水平界先进水平D.D.人们在纳米尺度内发现很多新的现象人们在纳米尺度内发现很多新的现象,给技术带来很多新进展给技术带来很多新进展【解析解析】选选B B。纳米是一个长度单位。纳米是一个长度单位,符号是符号是nm,nm,自从发明了扫自从发明了扫描隧道显微镜后描隧道显微镜后,世界上便诞生了一门以世界上便诞生了一门以1 1100nm10
13、0nm这样的尺度这样的尺度为研究对象的新学科为研究对象的新学科,这就是纳米科技。纳米技术是现代科学这就是纳米科技。纳米技术是现代科学技术的前沿技术的前沿,对我们认识和改造世界带来了新的现象对我们认识和改造世界带来了新的现象,但并非所但并非所有的高科技产品都与纳米技术有关。有的高科技产品都与纳米技术有关。3.3.纳米陶瓷作为高科技材料应用广泛纳米陶瓷作为高科技材料应用广泛,它具有耐磨、耐腐蚀、它具有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防浸透、完全无磁性等特点。但它不可用于下列哪项耐高温、防浸透、完全无磁性等特点。但它不可用于下列哪项技术中技术中()A.A.公交公交ICIC卡卡B.B.纳米陶瓷刀纳米陶瓷刀C.C
14、.“嫦娥二号嫦娥二号”外表涂层外表涂层D.D.装浓硫酸的容器装浓硫酸的容器【解析解析】选选A A。本题考查纳米材料的应用和发展前景。本题考查纳米材料的应用和发展前景。ICIC卡是卡是一种磁性材料一种磁性材料,所以不能用纳米陶瓷来做所以不能用纳米陶瓷来做;纳米陶瓷刀利用耐磨纳米陶瓷刀利用耐磨的特性的特性;“嫦娥二号嫦娥二号”外表涂层利用耐高温的特性外表涂层利用耐高温的特性;装浓硫酸的装浓硫酸的容器利用耐腐蚀的特性。故选容器利用耐腐蚀的特性。故选A A。4.4.绿色能源不会产生或残留对环境造成污染的物质绿色能源不会产生或残留对环境造成污染的物质,下列利用下列利用能源中不能称为绿色能源的是能源中不能
15、称为绿色能源的是()【解析解析】选选A A。本题考查绿色能源的含义。煤燃烧也会产生大。本题考查绿色能源的含义。煤燃烧也会产生大量空气污染物及大量温室气体二氧化碳量空气污染物及大量温室气体二氧化碳,不是绿色能源。氢能不是绿色能源。氢能是绿色能源是绿色能源,氢气燃烧的产物是不污染环境的水氢气燃烧的产物是不污染环境的水,属于绿色能源。属于绿色能源。风能的使用不产生环境污染物风能的使用不产生环境污染物,属于绿色能源。太阳能的使用属于绿色能源。太阳能的使用不产生环境污染物不产生环境污染物,属于绿色能源。属于绿色能源。5.5.用用制作的眼镜架制作的眼镜架,当这种眼镜架弯曲时当这种眼镜架弯曲时,只要将它放入
16、只要将它放入5555的环境中即可恢复到原来的形状的环境中即可恢复到原来的形状,如图所示。如图所示。【解析解析】本题考查对记忆合金特点的了解。记忆合金的主要组本题考查对记忆合金特点的了解。记忆合金的主要组成部分是镍和钛成部分是镍和钛,它的独有的物理特性和化学特性是随着温度它的独有的物理特性和化学特性是随着温度的变化的变化,材料的晶体结构会发生变化材料的晶体结构会发生变化,从而导致外形的变化。从而导致外形的变化。答案答案:记忆合金记忆合金6.6.发挥你的想象力发挥你的想象力,提出一个巧妙应用形状记忆合金的设想提出一个巧妙应用形状记忆合金的设想(参参照示例照示例,另举另举1 1例例)。例例:用记忆合
17、金制作记忆合金花朵用记忆合金制作记忆合金花朵,当达到一定温度时当达到一定温度时,花开花开;当当温度降低时温度降低时,花谢。花谢。【解析解析】本题考查记忆合金的应用。根据形状记忆可用于设计本题考查记忆合金的应用。根据形状记忆可用于设计因温度的高低变化而引起的现象。因温度的高低变化而引起的现象。答案答案:(1)(1)用记忆合金制作一个用记忆合金制作一个“窗帘开关窗帘开关”,白天温度升高时白天温度升高时,记忆合金就恢复高温时的形状记忆合金就恢复高温时的形状,拉开窗帘拉开窗帘;夜晚温度降低时恢复夜晚温度降低时恢复低温时的形状低温时的形状,关闭窗帘。关闭窗帘。(2)(2)用记忆合金制作餐饮热力发动机用记忆合金制作餐饮热力发动机,当达到一定温度时当达到一定温度时,电动电动机停止工作机停止工作;当温度降低时当温度降低时,电动机开始工作。电动机开始工作。(3)(3)用记忆合金制作记忆合金弹簧用记忆合金制作记忆合金弹簧,把弹簧安装在热水器阀门上把弹簧安装在热水器阀门上,控制阀门的开与闭控制阀门的开与闭。