第四节 新材料及其应用【温故互查】1 质量的概念及计算公式。2 密度的概念及计算公式。【设问导读】1纳米材料（1）某些物质的尺度加工到 nm，它的物理性质或者化学性能与较大尺度时相比，发生了异常变化，这些物质组成的材料为 材料；（2）纳米技术的应用：纳米技术在工业、农业、能源、环保、医疗、国家安全等各个方面都有广泛的应用。2.“绿色”能源新材料能制成各种高效的“绿色”能源。以电源为例，长期以来使用的干电池较轻便，但只能用一次，丢弃后会污染环境；铅蓄电池能反复使用，但又太笨重；而新材料做成的锂电池是有 等特点，已经被广泛地用于移动通信、小型摄像机等设备上；硅光电池能够把太阳能直接转换成电能，并且完全 ，它广泛应用于人造卫星和照明；氢燃料电池是使用化学元素氢制造成的储存能量的电池，氢燃料电池具有 的优点，是汽车等动力设备名副其实的“绿色动力”。3记忆合金（1）有些合金在加热时能像弹簧一样被拉长和扭曲，冷却后可以保持这个形状不变；当再次加热时，它们又恢复到被拉长或扭曲前的形状.这种合金叫做形状 ；（2）主要成分是： ；（3）物理特性：当温度达到某一数值时，材料内部的 ，从而导致了外形的变化；（4）应用：如将记忆合金制成的弹簧安装在热水器的出水阀门内，当水温超过某一温度（例如80）时，弹簧自动伸长，将阀门关闭而停止出水，避免发生烫伤人的事故。【自学检测】1在我国“三星堆遗址”的出土文物中，发现了用极薄的金箔贴饰的精美“金器”.黄金可以被做成极薄的金箔，主要是因为黄金的 （ ） A.延展性好B.硬度大C.弹性好D.密度大2光电池是一种把能转化为 能的电池.硅光电池是一种典型的光电池，它主要用制成，这种电池性能、使用寿命，已广泛用到电子计算器、收音机、玩具等方面，在人造卫星和其他太空仪器上也用它做电源.3锂是密度最小的一种金属，为 kg/cm3.一个锂电池的体积为8.5cm3，它的质量为g.锂电池的特点是小、 轻、能够多次 、对环境污染 等特点，已经被广泛应用于、 等设备上.4科普展览会上有一种神奇的金属花，它的花瓣是用一种特殊的金属片记忆合金制成的。它具有记忆能力，灯光一照它会 ，如 图（填“左”或“右”），关上灯又会 ，如 图（填“左”或“右”）.【巩固练习】1某班同学进行“使用塑料的利与弊”的辩论.甲方认为“利大于弊”，理由是：大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸或碱反应等；乙方认为“弊大于利”，理由是：回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算等，你愿意加入方（填“甲”或“乙”），并写出另一条理由.3观察热水瓶使用了哪些材料，采取了哪些保温措施？4海南有着得天独厚的地理和气候优势，盛产反季节瓜菜和海产品.在北运海产品的包装箱中，一般都选用泡沫塑料制作.据你认为，在利用该材料的过程中：优点是 缺点是 【拓展延伸】1不同的材料具有不同的物理性质，如导热性、导电性、磁性、密度、弹性、硬度、延展性等等.下面探究材料的硬度.探究器材 自选若干待测材料，如肥皂、泥块、塑料、铝片、陶瓷片等.探究过程 组成如图所示的装置；将被测材料置于一个空心竖直管的底部，从管的顶部释放一只钢钉，钢钉作用在该材料上会产生一个小小的凹痕；从凹痕的大小和深度，判断材料的硬度并排序.分析与结论 材料有软有硬，较硬的材料能使较软的材料产生，材料的硬度不同，不一样。2阅读材料俗话说得好，“人各有所长”世界上所有的材料跟人一样，不可能十全十美，每一种材料都有自己的优点和缺点，科学家就研制出各种新型的复合材料，就是把两种或两种以上的材料结合在一起，使它们各自发挥自身的特长，避开各自的缺点.目前最重要的复合材料分为两类：一类是纤维增强复合材料，主要是长纤维铺层复合材料，如玻璃钢（如图甲）；另一类是粒子增强复合材料，如建筑工程中广泛应用的混凝土.因为它们都是优势互补的产品，所以它们有许多别的材料所没有的优点.复合材料又轻又结实，它的比强度和比刚度较高.这两个参量是衡量材料承载能力的重要指标.比强度和比刚度较高说明材料重量轻，而强度和刚度大，这是结构设计，特别是航空、航天结构设计对材料的重要要求.现代飞机、导弹和卫星等机体结构正逐渐扩大使用纤维增强复合材料的比例（如图乙）.复合材料不知疲劳，它的抗疲劳性能良好。一般金属的疲劳强度为抗拉强度的40%50%，而某些复合材料可高达70%80%，用复合材料制成的直升机旋翼，其疲劳寿命比用金属制成的长数倍.复合材料的安全性好.在纤维增强复合材料的基体中有成千上万根独立的纤维，当用这种材料制成的构件超载，并有少量纤维断裂时，载荷会迅速重新分配并传递到未破坏的纤维上，因此整个构件不至于在短时间内丧失承载能力.此外，复合材料还具有减振性能良好、能耐高温、成型工艺简单等许多的优点.请回答下列问题：（1）目前的复合材料分成哪几类？（2）复合材料有哪些优点？（3）你知道哪些物体是由复合材料制成的吗？请举一例.【小资料】纳米材料的应用非常广泛，具体概括为以下几点：1.在陶瓷领域的应用.随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，它在1600高温下能像橡皮泥那样柔软，在室温下也能自由弯曲.因而克服了陶瓷的脆性，使陶瓷具有像金属一样的柔软性和可加工性.2.用纳米技术可以实现天梯.2002年3月中央电视台新闻联播曾做过报道：科学家能够造出天梯，地点选在太平洋上.用来做天梯的材料就是碳纳米管.这种材料从1991年被发现以来，就一直被誉为未来的材料.碳纳米管在强度上大约比钢强 100倍，其传热性能优于所有已知的其他材料.它有良好的导电性，在常温下导电时，几乎不产生电阻，科学家合成的碳纳米材料在室温下能储存和凝聚大量的氢气，用于燃料电池以驱动汽车等.它为“清洁能源”氢能的开发、利用提供了良好条件.3.在医学上的应用.用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可立即搜索并攻击癌细胞或修补受伤组织：在人体器官表面涂上某些纳米粒子可防止器官移植后的排异反应.在生物医学方面，纳米科技更是潜力巨大.纳米技术可以在微小尺度里重新排列遗传密码，基因生物制作技术就是典型的纳米和基因生物学结合的产物.人类可以利用基因芯片迅速查出自己基因密码中的错误，并迅速利用纳米技术进行修正，使人类消灭各种遗传缺陷的理想得以真正实现.仿生学将是纳米技术大展宏图的领域，人类可以制造出细胞内工作的机器人。并将其放入人体内，它可以在血液和细胞中工作，帮助我们清除垃圾和病兆，还我们一个健康的身体.4.在化工领域的应用.把纳米技术运用到涂料中，使外墙涂料的洗刷性由原来约1000多次提高到10 000多次，老化时间也延长了两倍多.轮胎通常是“一统天下”的黑色，原因是生产橡胶过程中需要加入炭黑末提高强度、耐磨性和抗老化性，但运用纳米材料生产的轮胎不仅色彩鲜艳，性能也大大提高，轮胎侧面胶的抗折性能由10万次提高到50万次。纳米级的氧化锌用于橡胶制品，可防止老化，提高耐磨性、抗摩擦起火，用于高级轿车轮胎、飞机轮胎上可提高安全系数.添加了纳米氧化锌的陶瓷釉面，具有不擦洗而自清洁的特性，在高层建筑和公路隧道中不便清洗的地方，这种自洁功能格外受欢迎.有些纳米材料制成纤维布料.不仅可以杀菌、防臭也可摆脱在脱衣服时因摩擦而引起烦人的静电现象.5.在军事上的应用. 主要是在三个方面：一是在信息领域，使信息传输更快捷；二是用纳米隐身材料，让那些飞机、坦克成为隐形飞机、隐形坦克，让敌方的雷达看不见它.三是用纳米材料做成微小的纳米机器，组成神通广大的纳米微型军备.可以制成像针尖一样大小的炸弹，像苍蝇一样大小的飞机.总之，一个崭新的0.1100nm的世界提供给人类的将是不同于以往任何经验的东西，它不仅会给人类生活带来一场革命，还会使我们再一次地感受到：科学与技术正以日新月异的速度向前飞行发展