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1、第四章第四章 物质的形态及其变化物质的形态及其变化第第5 5节节 点击新材料点击新材料课堂讲解课堂讲解课时流程课时流程纳米材料纳米材料半导体材料半导体材料超导材料超导材料课后课后作业作业逐点逐点导讲练导讲练课堂课堂小结小结当堂当堂作业作业12随着物理属性研究的不断深入，各种新材料层随着物理属性研究的不断深入，各种新材料层出不穷，它们越来越多地进入我们的学习、工出不穷，它们越来越多地进入我们的学习、工作和生活的方方面面，并正在改变我们的生活作和生活的方方面面，并正在改变我们的生活方式，提高我们的生活质量，促进社会的进步方式，提高我们的生活质量，促进社会的进步和发展。和发展。1知识点知识点纳米材料
2、纳米材料知知1 1讲讲1、纳米是一个米是一个长度度单位：位：1nm=10-9m。2、1nm小到什么程度？小到什么程度？(10个分子个分子紧密排布的尺度，密排布的尺度， 大大约是一根是一根头发丝的的1%)。3、纳米材料除了其基本米材料除了其基本单元空元空间尺度小尺度小 外，在力、外，在力、热、声、光、声、光、电、磁等方面、磁等方面还表表现出出许多特殊的性能。多特殊的性能。知知1 1讲讲当材料的微粒小到当材料的微粒小到纳米尺寸米尺寸时，材料的性能就会，材料的性能就会发生生显著著变化。化。黄金黄金黄金的纳米颗粒黄金的纳米颗粒知知1 1讲讲将煤炭中的原子重新排列将煤炭中的原子重新排列钻石钻石向沙子中加
3、入一些微量元素，向沙子中加入一些微量元素，并将原子重新并将原子重新 排列排列土壤、水和空气的原子重新排列土壤、水和空气的原子重新排列电脑芯片电脑芯片马铃薯马铃薯知知1 1讲讲纳米机械零件纳米机械零件知知1 1讲讲下列关于下列关于纳米材料的米材料的说法中，正确的是法中，正确的是()A很小的材料就是很小的材料就是纳米材料米材料B纳米材料就是一种叫米材料就是一种叫“纳米米”的物的物质做成的材料做成的材料C纳米材料只是近几年才开始被人米材料只是近几年才开始被人们利用的，不存利用的，不存 在天然的在天然的纳米材料米材料D纳米材料的基本米材料的基本单元很小元很小【例例1】 D（来自（来自点拨点拨）知知1
4、1讲讲【导引引】纳米是米是长度度单位，位，1 nm 1109 m，当材料的微粒，当材料的微粒小到小到纳米尺寸米尺寸时，材料的性能会，材料的性能会发生生显著著变化，在力、化，在力、热、磁等方面表、磁等方面表现出出许多特殊性能，如可以大大提高多特殊性能，如可以大大提高材料的材料的强强度和硬度，降低度和硬度，降低烧结温度，提高材料的磁性。温度，提高材料的磁性。纳米材料是采用化学、物理甚至生物方法将物米材料是采用化学、物理甚至生物方法将物质变成成纳米米级的的细微微颗粒后形成的材料，粒后形成的材料，知知1 1讲讲它的基本它的基本单元很小，但它的本身不一定小，元很小，但它的本身不一定小，纳米米材料其材料其
5、实并不神秘，自然界中广泛存在着天然形并不神秘，自然界中广泛存在着天然形成的成的纳米材料，如膨米材料，如膨润土土(以蒙脱石以蒙脱石为主主)，是，是亿万年前天然形成的。万年前天然形成的。知知1 1讲讲总总 结结纳米材料是指材料的微粒小到纳米尺寸，而不是纳米材料是指材料的微粒小到纳米尺寸，而不是材料制成的物体小到纳米尺寸。新材料和旧材料材料制成的物体小到纳米尺寸。新材料和旧材料总是相对而言的，不是所有的材料达到纳米尺寸总是相对而言的，不是所有的材料达到纳米尺寸时就一定是纳米材料，只有当材料的微粒到了纳时就一定是纳米材料，只有当材料的微粒到了纳米尺寸时性能发生显著变化，才能称为纳米材料。米尺寸时性能发
6、生显著变化，才能称为纳米材料。知知1 1练练1（来自（来自典中点典中点）【中考中考无无锡】纳米陶瓷作米陶瓷作为高新科技材料高新科技材料应用广泛，用广泛，它具有它具有坚硬、耐磨、耐腐硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、完全无磁性、耐高温、完全无磁性等特点，它不能等特点，它不能应用于用于()A公交公交IC卡卡 B切割硬物的刀具切割硬物的刀具C“嫦娥二号嫦娥二号”外表涂外表涂层 D装装浓硫酸的容器硫酸的容器A2知识点知识点半导体材料半导体材料知知2 2讲讲半导体半导体: :介于导体和绝缘体之间的物体。介于导体和绝缘体之间的物体。锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。半半导体体应用广泛
7、：用广泛：小到小到电子表、收子表、收录机、数机、数码照相照相机、机、电视机；大到汽机；大到汽车、火、火车、飞机、宇宙机、宇宙飞船船 。知知2 2讲讲计算机的心算机的心脏微微处理器理器知知2 2讲讲 半导体元件半导体元件知知2 2讲讲知知2 2讲讲知知2 2讲讲（来自（来自点拨点拨）下列材料中不属于半下列材料中不属于半导体材料的是体材料的是()A锗B硅硅C铅D砷化砷化镓【例例2】 C【解析解析】半导体材料导电能力在导体和绝缘体之间，有半导体材料导电能力在导体和绝缘体之间，有的还有一定的特性。常见的半导体材料有锗、的还有一定的特性。常见的半导体材料有锗、硅、砷化镓等。硅、砷化镓等。知知2 2讲讲总
8、总 结结 解答此类题要熟悉常见的半导体材料有哪些，解答此类题要熟悉常见的半导体材料有哪些，锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。它们的导电锗、硅、砷化镓等都是半导体材料。它们的导电性能介于导体和绝缘体之间。性能介于导体和绝缘体之间。知知2 2练练1（来自（来自典中点典中点）下列关于半下列关于半导体的体的说法，正确的是法，正确的是()A常温下半常温下半导体的体的电阻阻为零零B半半导体广泛体广泛应用于各种用于各种电子子设备C半半导体就是超体就是超导体体D任何情况下半任何情况下半导体都是不体都是不导电的的B知知2 2练练2（来自（来自典中点典中点）【中考中考株洲株洲】2014年年诺贝尔尔物理学物理学奖颁给
9、了了发明明蓝色色发光二极管的三位科学家，他光二极管的三位科学家，他们的的这项发明明实现了利用二极管呈了利用二极管呈现白光，且白光，且发光效率高。光效率高。LED灯灯(即即发光二极管光二极管)不具有的特点是不具有的特点是()A亮度高亮度高 B能耗低能耗低C寿命寿命长 D发热多多D3知识点知识点超导材料超导材料知知3 3讲讲思考：你知道有没有电阻为零的材料？思考：你知道有没有电阻为零的材料？超超导现象和超象和超导体：体： 当温度降低到当温度降低到绝对零度附近零度附近时，某些材料的，某些材料的电阻率阻率突然减小到无法突然减小到无法测量的程度，可以量的程度，可以认为其其电阻率突然阻率突然变为零，零，这
10、种种现象叫做象叫做超超导现象象，能，能够发生超生超导现象的物象的物质称称为超超导体体。知知3 3讲讲超导材料是一种电阻为零的材料超导材料是一种电阻为零的材料当温度降到一定当温度降到一定时，材，材料的料的电阻阻变为零零的特性的特性称称为超超导体。体。知知3 3讲讲前景广大，若用来前景广大，若用来输电可可节约能源和材料。能源和材料。超导材料的应用超导材料的应用NbTi 超超导材料材料Bi系高温超系高温超导线、带材材知知3 3讲讲YBaCuO高温超高温超导材料材料知知3 3讲讲超导磁悬浮列车：用超导实现交通工具的无摩擦运行。超导磁悬浮列车：用超导实现交通工具的无摩擦运行。知知3 3讲讲（来自（来自点
11、拨点拨）【例例3】 超超导材料是一种材料是一种_为零的材料。因此，人零的材料。因此，人们想到用它来想到用它来实现既能既能远距离距离输送极大的送极大的电流，又流，又不会因不会因为导线存在存在电阻而阻而损失失电能，但目前能，但目前还没没有研制成常温下的超有研制成常温下的超导材料，因材料，因为一般物一般物质都是都是当其温度当其温度_(填填“升高升高”或或“降低降低”)到一定到一定值时，才出，才出现超超导现象。象。电阻电阻降低降低知知3 3讲讲【解解】超超导材料在低温下会表材料在低温下会表现出超出超导性，也就是性，也就是电阻阻在低温下会在低温下会变为零，利用超零，利用超导材料可以材料可以实现大功大功率
12、率输电，而不会在，而不会在电路上路上损耗耗电能。一般物能。一般物质都都是当其温度降低到一定是当其温度降低到一定值时，才会表，才会表现出超出超导性，性，而成而成为超超导材料。材料。知知3 3讲讲总总 结结 超导材料是一种新型的特殊材料，物质必须超导材料是一种新型的特殊材料，物质必须温度降低到一定值时，才会出现超导性，成为超温度降低到一定值时，才会出现超导性，成为超导材料。导材料。知知3 3练练1当温度降到很低当温度降到很低时，某些金属，某些金属导体如体如铝在在271.76 以下，以下，铅在在265.95 以下以下时，电阻就阻就变成零，成零，这种种现象称象称为超超导现象。假如白象。假如白炽灯的灯灯
13、的灯丝、电动车内内线圈、圈、电饭锅及及电熨斗内部熨斗内部电热丝都都用超用超导材料制作，当用材料制作，当用电器通器通电时，假，假设这些些导体体的的电阻都阻都变为零，下列零，下列说法正确的是法正确的是()知知3 3练练（来自（来自典中点典中点）A白白炽灯仍能灯仍能发光且更省光且更省电B电动机仍能机仍能转动且效率更高且效率更高C电饭锅仍能煮仍能煮饭且效率更高且效率更高D电熨斗仍能熨衣服且更省熨斗仍能熨衣服且更省电1、纳米材料：米材料：以以纳米米为尺寸的材料。尺寸的材料。2、半、半导体材料：体材料：导电性能介于性能介于导体和体和绝 缘体之体之间的的 材料。材料。3、超、超导材料：材料：电阻阻为零的材料
14、。零的材料。4、隐性材料：性材料： 能吸收能吸收电磁波。磁波。1. 纳米是长度单位，大小是十亿分之一米纳米是长度单位，大小是十亿分之一米(109m)。 将某些物质的尺度加工到将某些物质的尺度加工到1100 nm时，它们的物时，它们的物 理性质或化学性能与较大尺度相比，发生了异常的理性质或化学性能与较大尺度相比，发生了异常的 变化，这种材料叫做纳米材料。变化，这种材料叫做纳米材料。2. 导电性能介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。导电性能介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。 如硅、砷化镓等都是半导体材料。如硅、砷化镓等都是半导体材料。3. 用半导体材料制成的晶体二极管具有单向导电的属用半导体
15、材料制成的晶体二极管具有单向导电的属 性，即允许电流从一个方向通过，绝不允许电流从性，即允许电流从一个方向通过，绝不允许电流从 反方向通过。反方向通过。4. 半导体元件应用比较广泛，如：电子表、收音机、半导体元件应用比较广泛，如：电子表、收音机、数码相机、电视机、电脑等，都用了大量的半导体数码相机、电视机、电脑等，都用了大量的半导体元件。元件。（来自（来自典中点典中点）5. 超导材料是一种当温度降至一定程度时电阻会突超导材料是一种当温度降至一定程度时电阻会突然接近于零的材料。可以制作超导导线和超导变然接近于零的材料。可以制作超导导线和超导变压器用于输电，能把电几乎无损耗地输送给用户；压器用于输
16、电，能把电几乎无损耗地输送给用户；也可以制作超导计算机和变速超导磁悬浮列车等。也可以制作超导计算机和变速超导磁悬浮列车等。1（来自（来自典中点典中点）纳米是极小的米是极小的长度度单位，若一个原子的直径位，若一个原子的直径为1010 m，把，把_个原子一个挨一个个原子一个挨一个地排列起来，地排列起来，长度是度是1 nm。102（来自（来自典中点典中点）条形条形码扫描器广泛描器广泛应用在商用在商业、邮政、交通等政、交通等领域，域，条形条形码扫描器中的光敏二极管的主要材料是描器中的光敏二极管的主要材料是()A有机高分子材料有机高分子材料 B超超导材料材料C半半导体材料体材料 D纳米材料米材料C（来自（来自典中点典中点）3二极管是用二极管是用_(填填“导体体”“半半导体体”或或“绝缘体体”)材料制成的，正是因材料制成的，正是因为集集齐_、绿、蓝三原色的三原色的LED光，才能光，才能产生照亮世界的生照亮世界的LED白白色光源。色光源。半半导体体红（来自（来自典中点典中点）4在在电厂厂发电、输送送电力等方面要大大降低由于力等方面要大大降低由于电阻引起的阻引起的电能能损耗，最理想的情况是使用以耗，最理想的情况是使用以下材料中的下材料中的()A超超导体材料体材料 B绝缘体材料体材料C半半导体材料体材料 D导体材料体材料A请完成完成点点拨训练P71-P72对应习题。
