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1、8.5综合与实践,纳米材料的奇异特性,纳米材料是指用结构尺寸在1-100nm的 范围内的纳米颗粒制成的。它有许多奇异的特性,1纳米= m,具有很高的活性,在空气中，纳米金属颗粒会迅速氧化而燃烧。利用其表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂、火箭燃料、炸药等。,特殊的光学性质,所有的金属在超微颗粒状态时都呈现为黑色。尺寸越小，颜色越黑。金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l%，大约几微米厚度的膜就能起到完全消光的作用。光吸收能力强，利用这个特性可以制造隐身材料等。,特殊的热学性质,大尺寸的固态物质其熔点往往是固定的，超细微化的固态物质其熔点却显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为突
2、出。,特殊的力学性质,陶瓷材料在通常情况下一般呈现脆性，由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料具有良好的韧性。呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬35倍。金属-陶瓷复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质。,超塑延展性,纳米铜在室温下可延伸50多倍，强度比常规铜高5倍,成纳米材料这些奇异特性的原因是纳米材料颗粒的表面积之和与同体积的常规材料之比成倍增长，从而使得位于颗粒表面的活性很强的原子数占总原子数的比也随之成倍的上升。,问题1,在下图中，分别将边长1cm的正方体，切割成222个边长为0.5cm和555个边长为0.2的小正方体，在图中划出切割线，分别求各个小正方体的表面积之和与原来正方
3、体的表面积之比。,边长为1的正方体表面积为：611=6,边长为0.5的正方体表面积为： 22260.50.5=12,所以：表面积之比为 2：1,请同学们说出另一个表面积之比,边长为1cm的正方体表面积为：611=6, 边长为0.2cm的正方体总表面积为： 5556 0.2 0.2 =30,所以，表面积之比为,5：1,问题2,n:1,将一个边长为1cm的正方体，切割成nnn个边长 cm 的小长方体，求各个小正方体分表面积与原来正方体的表面积之比,边长为1cm的正方体总表为,3将一个边长为1cm的正方体，切割成101010个边长0.1 cm 的小长方体，求各个小正方体分表面积与原来正方体的表面积之
4、比,请同学们计算出来：,10：1, 边长为0.1cm的正方体总表面积为： 10101060.10.1=60,4 将一个边长为1cm的正方体，切割成nnn个边长1/n cm 的小长方体，求各个小正方体分表面积与原来正方体的表面积之比,你能计算出它们的表面积之比吗？,n：1,将边长为a的正方形，切割成nnn个边长a/n cm 的小长方体，求各个小正方体分表面积与原来正方体的表面积之比,n：1, 边长为a/ncm的正方体总表面积为：,通过以上分析： 将边长为1的正方形，分割成边长0.5的222的小正方体的表面积之比与原来正方体的表面积之比为2:1，,将边长为1的正方形，分割成边长为 0.2 的555
5、的小正方体的表面积之比与原来正方体的表面积之比为5:1，,将边长为1的正方形，分割成边长为 0.1的101010的小正方体的表面积之比与原来正方体的表面积之比为10:1,将边长为1的正方形，分割成边长为1/n 的nnn的小正方体的表面积之比与原来正方体的表面积之比为n:1.,请同学们继续探究.,随着n 的增大，小正方体的边长缩小，各个小正方体的表面积之和与原来正方体的表面积之和之比的变化趋势.,归纳总结：,随着n值的增大，小正方体的边长缩小，各小正方体的表面积之和逐渐增大，各小正方体的表面积之和与原来正方体的表面积之比增大。,军事：,纳米技术潜在应用,这是一种看似小草的微型探测器，其内装有敏感
6、的超微电子侦察仪器、照相机和感应器，可侦测出百米以外的坦克、车辆等出动时产生的震动和声音，能自动定位、定向和进行移动，绕过各种障碍物。,“间谍草”,“机器苍蝇”,它既能被飞机、火炮和步兵武器投放，也可以人工放置在敌军信息系统和武器系统附近，大批“机器苍蝇”可在某地区形成高效侦察监视网，大大提高战场信息获取量。如果再在它们身上安装某种极小的弹头，“苍蝇”无疑会变成“马蜂”。,“麻雀卫星”,质量不足10千克，各种部件全部用纳米材料制造，一枚小型火箭一次就可以发射数百颗。若在太阳同步轨道上等间隔地部署648颗功能不同的“麻雀卫星”，就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视，即使少数失灵，整个
7、卫星网络的工作也不会受影响。,家居生活,摔不碎的纳米陶瓷,普通陶瓷 坚硬、质脆、易于破碎 纳米陶瓷 坚硬、耐磨、永不生锈 做发电机的轮子，将广泛用于汽车、高速列车,具有易洁纳米涂层的陶瓷,描述的是一个纳米机器人在清理血管中的有害堆积物。由于纳米机器人可以小到在人的血管中自由的游动，对于象脑血栓、动脉硬化等病灶，它们可以非常容易的予以清理，而不用再进行危险的开颅、开胸手术。,医疗：清理人体垃圾及其手术,莫斯科大学的研究人员为了弄清纳米管的受压强度，将少量纳米管置于29Kpa的水压下（相当于水下18000千米深的压力）做实验。不料未加到预定压力的1/3，纳米管就被压扁了。他们马上卸去压力，它却像弹簧一样立即恢复了原来形状。应用：科学家得到启发，发明了用碳纳米管制成像纸一样薄的弹簧，用作汽车或火车的减震装置，可大大减轻车辆的重量。,用碳纳米管制成像纸一样薄的弹簧,同学们，未知世界等待你们去探索，中华民族的复兴重担将来会落在你们肩上，我希望在座的你们中会走出一些国家的栋梁来的！,布置作业 请同学们上网查阅纳米材料的实际应用，并互相交流.,
