材料的开发和利用

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1、第三节材料的开发和利用1.知道材料对人类社会发展的促进作用。2.知道导体、绝缘体、半导体导电性能的差异，知道半导体二极管的单向导电性。3.知道超导材料是一种电阻为零的材料，知道超导材料具有超导磁浮的特性。4.了解纳米材料的有关知识。我们周围的材料材料与社会发展人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用密切相关，人类发展过程中先后经历了石器时代、青铜器时代和钢铁材料时代。实物图材料灯的亮暗结论塑料铜铁竹条铅笔芯（石墨）亮不亮不亮亮亮根据材料的导电性能：材料可分为1.导体：容易导电的材料2.绝缘体：不容易导电的材料

2、3.半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的材料容易导电的材料是导体不容易导电的材料是绝缘体半导体可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路半导体二极管有单向导电性，半导体三极管可以用来放大电信号半导体1.半导体材料的导电性能介于导体与绝缘体之间，具有一些特殊的物理性质。2.半导体材料有硅、锗和砷化镓等。实物图操作现象结论发光二极管A接正B接负A接负B接正实验探究：发光二极管的独特功能二极管发光二极管不发光发光二极管具有单向导电性其中有一种性能较好的材料叫超导材料为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正在不断地研

3、究性能更好、更容易制造的材料。1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在测试温度降低到4.2K时，汞的电阻值突然降低到测量不到的微小值。从而发现超导现象。一、超导材料探索新材料超导体1.超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫作超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。2.转变温度TC：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫作超导材料的转变温度。3.超导体的两个基本特性：零电阻性、抗磁性超导材料出现以后，人们首先想

4、到的是利用超导体的零电阻性实现远距离大功率输电。很细的超导丝就可以输送强大的电流超导材料不仅电阻为零，而且还有其他令人注目的特性。超导磁浮现象使人们想到可以利用超导体来实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工具的安全性能和运行速度。2.1nm小到什么程度？(10个原子紧密排布的长度，大约是一根头发直径的1%)3.纳米材料除了其基本单元空间尺度小外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能。二、纳米材料1.纳米是一个长度单位：1nm=10-9m4.纳米材料纳米颗粒材料碳纳米管纳米超晶格想象中的纳米“机器

5、人”计算机芯片中的纳米导线纳米机械零件药物做成纳米颗粒将来人们可以用纳米技术一个一个地将原子组装起来制成各种纳米机器纳米镜面纳米衣服不用洗、“纳米水”喝出健康……从20世纪90年代起，实验室里的尖端科技纳米技术一下子被媒体推到了市民面前，它神秘又令人憧憬：纳米究竟是种什么“米”？怎么“种”出来的？对我们的生活将产生怎样的影响？武汉“种植纳米”的水平如何？带着这些问题，本报记者探访了武汉的一些高校和科研机构，请科学家来揭开“纳米”的面纱。纳米是种什么“米”？近日，中国地质大学（武汉）材料科学与化学工程学院的纳米研究

6、课题组再次接到了深圳某美容机构传真的“纳米硫”订单。去年，地大在世界上首次研制出“纳米硫磺”，在面膜、膏霜等化妆品中应用纳米硫材料，对治疗脂溢性皮炎、螨虫、青春痘等有奇效。“纳米”译自英文“nanometer”，它并不是什么特殊的物质，而是一种度量单位。1纳米等于十亿分之一米，相当于针尖大小的百万分之一，约相当于45个原子串起来那么长。纳米技术就是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。当物质颗粒小到100纳米以下，这种物质就可被称为纳米材料。其物理性能与化学性质就会较原来

7、有意想不到的巨变，这些“巨变”正在生物学、材料学、信息技术等各个领域展开，它们将对人类未来的生活产生重大影响。专家预言，借助纳米技术，未来我们有可能用基因芯片、蛋白质芯片组装成“纳米机器人”，通过血管送入人体去侦察疾病；携带DNA去更换或修复有缺陷的基因片段。有可能用纳米药物来阻断血管饿死癌细胞。使用纳米诊断仪只需检测微量血液就可从蛋白质和DNA上诊断出各种疾病。利用碳纳米管，我们可以搭建强度比钢高一百倍，但重量只有钢的六分之一的新型建筑，摩天大楼将修得更高。而用碳纳米材料替代硅芯片，将引发电脑行业的革命……未来

8、会出现很多自然界并不存在的强度高、对环境友好、节省能源和资源的新型材料，这一影响不会低于现在的计算机、微米技术给人类带来的影响。纳米，有时也会带来伤害。不少专家对纳米概念的炒作表示出担心。纳米技术可能出现负效果，纳米材料是非常小的微粒，如果应用不得当，比如在一些药物中任意应用，也可能突破人体内的一些屏障，对人类的健康造成伤害。课题组曾在一项中药研究项目中提出纳米的方向，但