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第五章 質(zhì)量與密度
5.5 新材料及其應(yīng)用
1.初步了解納米材料、半導(dǎo)體材料、超導(dǎo)材料和隱形材料的一些特點、應(yīng)用及其發(fā)展前景。
2.了解新材料的發(fā)展給人類生活和社會發(fā)展帶來的影響。
新材料越來越多地進(jìn)入我們的學(xué)習(xí)、工作和生活，并正在改變我們的生活 方式，提高我們的生活質(zhì)量，促進(jìn)社會的進(jìn)步和發(fā)展。目前，各種新材料層出不窮，這里主要研究納米材料、半導(dǎo)體材料和超導(dǎo)材料等。它們有哪些特性？在生產(chǎn)與生活中有哪些應(yīng)用？
知識點一：納米材料的特性及其應(yīng)用
1.納米
納米是長度單位，符號是“”， .
2.納米材料
納米材料通常是指制成材料的基本單元大小介于 的材料.
碳納米管
當(dāng)材料的微粒小到納米尺寸時，材料的性能就會發(fā)生顯著變化。
①黃金在正常情況下呈金黃色，而它的納米顆粒卻變成了黑色，且熔點顯著下降。
黃金
金納米顆粒
3.納米材料的特點
②碳納米管的強(qiáng)度是鋼的上百倍；納米磁性材料的磁記錄密度比普通磁性材料高十倍以上。
碳納米管
納米磁性材料
③納米復(fù)合材料對光的反射率低，能吸收電磁波，可用作隱形飛機(jī)的涂層；氣體通過納米材料的擴(kuò)散速度比通過一般材料的擴(kuò)散速度大幾千倍等等。
4.納米材料的應(yīng)用
納米顆粒具有優(yōu)異的光、力、電、熱、磁等性質(zhì)，應(yīng)用前景極為廣闊.
（1）現(xiàn)在研究納米材料的有納米電子學(xué)、納米生物學(xué)、納米機(jī)械
學(xué)、納米化學(xué)、納米地質(zhì)學(xué)等.
（2）“文房四寶”中的墨就是納米材料，當(dāng)我們讓桐油或松油不完全
燃燒，并將黑煙生成的大量超微粒炭收集起來，便可以制成墨.墨的
黑色是因為它主要吸收光或有些電磁波的能量，而反射率非常低.
知識點二：半導(dǎo)體材料的特性及其應(yīng)用
1.半導(dǎo)體：導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體，如鍺、硅、砷化鎵等。
半導(dǎo)體常用來制造各種電路元件。
發(fā)光二極管
熱敏電阻
集成電路
參照下圖，用導(dǎo)線把電池、開關(guān)、燈泡和一個由半導(dǎo)體材料制成的晶 體二極管連接起來進(jìn)行實驗，就會知道半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性有多奇特了。
活動
研究半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性
（a）此時接通電路，小燈泡不亮
（b）將晶體二極管反接，小燈泡亮了
半導(dǎo)體材料制成的晶體二極管具有單向?qū)щ娦裕?即只允許電流從一個方向通過，不允許電流反方向通過。
2.半導(dǎo)體元件的功能
半導(dǎo)體元件具有許多獨特的功能.例如，用半導(dǎo)體材料制成的晶體二極管具有單向?qū)щ娦?，它只允許電流從一個方向通過，不允許電流反方向通過；晶體三極管可以用來放大信號.
3.半導(dǎo)體材料的應(yīng)用
在日常生活中，電子表、收錄機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、電視機(jī)、計算機(jī)，以及現(xiàn)代化機(jī)床、汽車、火車、輪船、飛機(jī)等，都要應(yīng)用各種半導(dǎo)體元器件。
計算機(jī)的心臟——微處理器，含有成千上萬個半導(dǎo)體元件。
知識點三：超導(dǎo)材料的特性及其應(yīng)用
1911年，荷蘭物理學(xué)家昂內(nèi)斯在做冷凍汞的實驗中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)溫度降至4.2K(-269℃)時，汞的電阻會突然接近于零，電流幾乎通行無阻。
1.超導(dǎo)性、超導(dǎo)材料和超導(dǎo)態(tài)
當(dāng)溫度降低到一定程度時，某些物體的電阻突然接近于零，我們把材料的這種特性稱為超導(dǎo)性；具有這種性質(zhì)的材料稱為超導(dǎo)材料（也稱為超導(dǎo)體）；超導(dǎo)體在電阻變?yōu)榱阒暗臓顟B(tài)稱為正常態(tài)，電阻變?yōu)榱阒蟮臓顟B(tài)稱為超導(dǎo)態(tài).
2.超導(dǎo)材料的應(yīng)用
超導(dǎo)材料的應(yīng)用前景非常廣闊，若用它來輸電可大大節(jié)約能源和材料.
新材料及其應(yīng)用
納米材料
半導(dǎo)體材料
超導(dǎo)材料
特性：材料微小到納米尺寸
應(yīng)用：碳納米管、納米陶瓷材料等
特性：導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間
應(yīng)用：超導(dǎo)輸電燈
特性：溫度降到一定時，電阻變?yōu)榱?br/>1．關(guān)于半導(dǎo)體和超導(dǎo)體，下列說法錯誤的是（　　）
A．導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料，常常被稱做半導(dǎo)體
B．利用半導(dǎo)體材料制成的發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦?，可以根?jù)其發(fā)光與否判斷電路中是否有電流以及電流的方向
C．各種金屬導(dǎo)體中，銀的導(dǎo)電性能是最好的，是迄今為止制作超導(dǎo)材料的最佳選擇
D．如果用超導(dǎo)材料來制造電子元件，可以進(jìn)一步實現(xiàn)電子設(shè)備的微型化
C
2.“銀納米線”的直徑為10～200 nm,除具有銀的相關(guān)屬性之外，還具有優(yōu)異的透光性、耐曲撓性(可反復(fù)折疊不留折痕),被視為新的透明電極材料。關(guān)于這種材料的說法中正確的是( )
A.“銀納米線”最大直徑約為2×10- m
B.“銀納米線”可應(yīng)用于手機(jī)折疊屏
C.“銀納米線”的硬度比銅線的更大
D. 利用這種材料不能制成導(dǎo)線
B
3．如圖是LED高效節(jié)能燈，其核心元件是發(fā)光二極管。二極管是由下列哪種材料制成（　?。?br/>A．超導(dǎo)材料
B．半導(dǎo)體材料
C．合金材料
D．絕緣材料
B

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