专题一：新材料.PPT

化学诠释美好生活The chemistry explains fine life 专题一：新材料——美化我们的生活 专题二：化学与能源 专题三：健康和生命中的化学　 专题四：化学与环境：绿色化学——让大 自然远离伤害 专题五：合成化学的魅力 2．氢的储存与运输 1.高压气态贮存 :为减小贮存体积，必须先将氢气压缩 2.低温液氢贮存 : 将氢气冷却到-253℃，即可呈液态 3.金属氢化物贮存:氢与氢化金属之间可以进行可逆反应，当外界有热量加给金属氢化物时，它就分解为氢化金属并放出氢气。反之氢和氢化金?属构成氢化物时，氢就以固态结合的形式储于其中 3．氢的利用——氢汽车 氢是一种高效燃料，每公斤氢燃烧产生的能量为33.6kW.h，是汽油的2.8倍，而且氢气燃烧具有着火界限宽，火焰传播速度快和点火能量低等特性，故氢汽车的总燃料效率比汽油车高20%。另一方面，氢燃烧的产物主要是水和极少量氮氧化物，不会产生CO，CO2等含碳化物和硫化物。从能源和环境保护角度看，氢汽车将是今后城市和城市间理想的交通工具。 4．氢的来源与资源评估 在宇宙中氢是最丰富的物质，氢在自然界多以化合物形态出现。在地壳十公里范围内（包括海洋和大气）化合态氢的重量组成约占据1％，原子组成占据15．4％。化合态氢的最常见形式是水和有机物（如石油、煤炭、天然气及生命体等）。然而，在地球上自然存在的氢的单质（如氢气）数量极少。因此，欲获得大量的单质氢只有依靠人工制取 氢的最大来源是水 工业副产氢也是向燃料电池提供燃料的有效途径 * 专题一 新材料——美化我们的生活 The new material —— beautifies our life 能源、材料、信息是现代科技的三大支柱，而材料是发展信息工程、新能源等高科技的重要物质基础，是当代前沿科学技术领域之一。材料主要包括金属材料、无机非金属材料和高分子材料在内的各种化学物质，必须具有光、电、声、磁、热等特殊功能或复合多功能的新型材料。同时也从传统的三维块状材料向二维的薄膜材料、一维材料和准零维的超细颗粒材料发展。尽管材料的性能各异、形式多样，但从化学组成看几乎无不涉及到元素周期表中的一百多种元素。决定材料使用性能的材料的组织结构和成分、合成和加工工艺以及性能，它们四者之间的关系如图2。 形状记忆合金——“永不忘本”的神奇功能材料 形状记忆效应可用图1所示的简单实验演示，原本弯弯曲曲的形状记忆合金丝（a）经拉直后（b），只要放入盛有热水的烧杯中，合金丝就会迅速恢复到和原来一摸一样的弯弯曲曲的形状（c）。 (a) 原始形状 (b) 拉 直 (c) 加热后恢复 图1 形状记忆效应简易演示实验 形状记忆合金享有“永不忘本”、“百折不挠”等美誉，被比作一个人应具有的永不变节、坚贞不屈的精神和气节。 谁是名副其实的大力士 ？ 说明：如图2所示，形状记忆合金（a）能撑起自重100倍以上的重量，马达（b）的驱动力可达自重的50倍，而蚂蚁（c）和人（d）则分别是20倍和2倍。可见，形状记忆合金才是名副其实的大力士。 形状记忆合金的应用 科学家用当时刚刚发现不久的形状记忆合金丝制成了如图3（a）所示的抛物线形天线。在宇宙飞船 发射之前，首先将抛物面天线折叠成一个小球，如图 3 （ b ）所示，这样很容易就能装进宇宙飞船上的登月舱内。当登月舱在月球上成功着陆后，只需利用太阳的辐射能对小球加温，折叠成球形的天线因具有形状 “ 记忆 ” 功能便会自然展开，恢复到原始的抛物面形状，如图 3 （ c ）所示 。 美国就制定了雄心勃勃的“阿波罗”登月计划 1969年7月20日，乘坐“阿波罗-11号”登月舱的美国宇航员阿姆斯特朗在月球上踏下的第一个人类的脚印，谛听着这位勇士从月宫里传回的富于哲理的声音：“ 对我个人来说，这只是迈出的一小步；但对全人类来说，这是跨了一大步 ”。阿姆斯特朗当时的图像和声音就是通过形状记忆合金制成的天线从月球传输回地面的。 形状记忆合金在现代临床医疗领域内广泛应用 记忆合金同我们的日常生活休戚相关 形状记忆合金做管接头 1970年以来，美国海军飞机上使用了几十万个这样的管接头，没出现过一次失效的记录。用形状记忆合金做管接头的办法是：先在转变温度以上，把镍钛合金管接头按密封要求尺寸进行加工，使它的内径比所要连接管子的外径小4％；然后，在液氮低温下将管接头直径扩大，使它的内径比所要连接管子的外径稍大点（大4％），并把两根要连接的管子从两端对准插入接头；最后，