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1、8.58.5综合与实践综合与实践纳米材料的奇异特性纳米材料的奇异特性 纳米材料纳米材料是指用结构尺寸在是指用结构尺寸在1-100nm1-100nm的的范围内的纳米颗粒制成的。它有许多奇异范围内的纳米颗粒制成的。它有许多奇异的特性的特性1 1纳米纳米= m= m什么是纳米？什么是纳米？具有很高的活性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。催化剂、火箭燃料、炸药等。特殊的光学性质特殊的光学性质 所有的金属在超微颗粒状态时都呈
2、现为黑色。尺寸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，越小，颜色越黑。金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于通常可低于l%l%，大约几微米厚度的膜就能起到完全，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。造隐身材料等。纳米材料的奇异特性纳米材料的奇异特性 特殊的热学性质特殊的热学性质 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，当颗粒小于化的固态物质其熔点却显著降低，当颗粒小于1010纳
3、米量级时尤为突出。纳米量级时尤为突出。特殊的力学性质特殊的力学性质 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。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呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3 35 5倍。金属倍。金属- -陶瓷复合纳米材料则可在更大的范围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。内改变材料的力学性质。形成纳米材料这些奇异特性的原因是纳米形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材料颗粒的表面积之和与同体积的常规材料
4、之比料之比成倍增长成倍增长，从而使得位于颗粒表面，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的活性很强的原子数占总原子数的比也随之成倍的上升。之成倍的上升。形成纳米材料的奇异特性的原因形成纳米材料的奇异特性的原因形成纳米材料的奇异特性的原因的探究形成纳米材料的奇异特性的原因的探究1.在下图中，分别将棱长1cm的正方体，切割成222个棱长为cm，在图中划出切割线，求各个小正方体的表面积之和与原来正方体的表面积之比棱长为棱长为1的正方体表面积为的正方体表面积为：6 61 11=61=6所以：表面积之比为所以：表面积之比为2 2 ：1 1棱长为棱长为0.50.5的正方体总表面积为：的正
5、方体总表面积为： 2 22 22 26 6 =12=12表面积变大了是原正方体表面积的2倍2.在下图中，分别将棱长1cm的正方体，切割成555个棱长为cm的小正方体，在图中划出切割线，求各个小正方体的表面积之和与原来正方体的表面积之比棱长为棱长为1的正方体表面积为的正方体表面积为：6 61 11=61=6所以：表面积之比为所以：表面积之比为5 5：1 1棱长为棱长为0.20.2的正方体总表面积为：的正方体总表面积为： 5 55 55 56 6 =30=30表面积变大了是原正方体表面积的5倍 3 3 将一个棱长为将一个棱长为1cm1cm的正方体，切割成的正方体，切割成101010101010个棱
6、长个棱长 cm cm 的小长方体，求的小长方体，求各个小正方体分表面积与原来正方体的表各个小正方体分表面积与原来正方体的表面积之比面积之比请同学们计算出来：请同学们计算出来：1010：1 1 4 4 将一个棱长为将一个棱长为1cm1cm的正方体，切割成的正方体，切割成n nn nn n个棱长个棱长 cm cm 的小长方体，求各个的小长方体，求各个小正方体分表面积与原来正方体的表面积小正方体分表面积与原来正方体的表面积之比之比你能计算出它们的表面积之比吗？大正方体的棱长大正方体的棱长分成的小正方体分成的小正方体的棱长的棱长分成的小正方体分成的小正方体的个数的个数所有小正方体的所有小正方体的表面积
7、之和表面积之和小正方体的表面小正方体的表面积与大正方体的积与大正方体的表面积的比表面积的比1练一练：练一练：根据前面学习的内容填写下表：根据前面学习的内容填写下表： 请同学们讨论：请同学们讨论： 随着随着n n 的增大的增大 ，小正方体的边长缩小，各个小正方体，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和之比的变化趋势 继续探究：继续探究： 随着随着n值的增大，小正方体的边长缩值的增大，小正方体的边长缩小，各小正方体的表面积之和与原来正方小，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。体的表面积之比增大。师生共同
8、归纳总结：师生共同归纳总结： 纳米材料的奇异特性的广泛应用纳米材料的奇异特性的广泛应用“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，整个卫星网络的工作也不会受影响。民用生活民用生活摔不碎的纳米
9、陶瓷摔不碎的纳米陶瓷 普通陶瓷普通陶瓷 坚硬、质脆、易于破碎坚硬、质脆、易于破碎 纳米陶瓷纳米陶瓷 坚硬、耐磨、永不生锈坚硬、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：清理人体医疗：清理人体垃圾及其手术垃圾及其手术同学们，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！努力学习吧！莫等闲，白了少年头，空悲切！小结小结通过本节课的学习请大家谈谈自己的收获通过本节课的学习请大家谈谈自己的收获作业作业 请同学们上网查阅纳米材料的实际应请同学们上网查阅纳米材料的实际应用，并互相交流。用，并互相交流。
