第三节__材料的开发和利用.ppt

我们周围的材料 材料与社会发展 一、超导材料 超导体 二、纳米材料 1.纳米是一个长度单位：1nm=10-9m 4.纳米材料 纳米科技·历程 ·1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想。 ·20世纪70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。 ·1982年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜，揭示了一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了促进作用。 ·1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的100倍，成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，碳纳米管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。 ·1993年，继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文名字、1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地。 ·1999年，巴西和美国科学家在进行碳纳米管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量；此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。 ·到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年纳米产品的营业额达到500亿美元。近年来，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地。 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悬浮的特性。 4.了解纳米材料的有关知识。 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、青铜时代和钢铁材料时代。 材料的导电性 根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体及绝缘体三大类。 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 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，汞的电阻突然降低到测量不到的微小值。从而发现超导现象。 探索新材料 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，这种现象叫做超导现象，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，叫做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。 　　超导磁悬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个分子紧密排布的长度，大 约是一根头发丝的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。 纳米颗粒材料 碳纳米管 纳米超晶格 想象中的纳米“机器人” 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……从上世纪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