试题-全国-2006_初三自然科学材料的发展知识精讲 浙江版.rar

用心爱心专心119号编辑1初三自然科学材料的发展知识精讲【同步教育信息】一.本周教学内容：第4节材料的发展二.重点、难点：材料的发展与人类文明的关系，新型材料的性能和使用及制造过程中产生的污染与防治。【教学过程】一、先进材料的历史地位人们通常把材料、信息和能源并列为现代科学技术的三大支柱，这三大支柱是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一，而材料科学显得尤为重要。从古至今，材料一直在扮演着划分时代的主角，可以说，材料是人类社会进步的里程碑，整个人类社会的物质文明史也就是一部材料发展的历史，从石器时代、青铜器时代到铁器时代，就是以每个时代出现的代表性材料而命名的。人类利用的材料的历史，说来源远流长。人类最早使用的工具——石器，就是一种最早的天然陶瓷材料，大约在公元前5000年，人类发明用粘土烧成陶器，同时在烧陶过程中又还原出金属铜，创造了炼铜技术，从而进入青铜器时代，5000年前发明炼铜技术。而现在被认为是材料的重要发展方向的复合材料，其实在很久以前就已经出现，人类在6000年前就知道用稻草和泥巴混和垒墙，这是早期人工制备的复合材料；5000年前中东地区曾用芦苇增强沥青造船；我国越王剑是古老金属复合材料的代表，它采用金属包层复合材料，不仅光亮锋利，且韧性和耐蚀性优异，在地下埋藏几千年，出土时仍然寒光夺目，锋利无比。如果说19世纪是机械时代，20世纪是电子时代，那么21世纪将是光子时代。也有人认为21世纪将是生物、信息和材料的时代，不管怎样，材料工业都将成为未来社会发展的重要组成部分。现代的材料按化学组成可分为金属材料、有机材料和无机非金属材料，也可分为金属材料、高分子材料和无机材料。一般而言，材料可分为传统材料和新型材料两大类，新型材料是指那些新出现或正在发展中的、具有优异特性和功能并能满足技术进步所需要的材料，当前最引人关注的新型材料有：光电子信息材料、先进复合材料、超级陶瓷材料、新型金属材料、新型高分子材料、超导材料等。新型材料对高科技和技术具有非常关键的作用，没有新型材料就没有发展高科技的物质基础，掌握新型材料是一国在科技上处于领先地位的标志之一。二、新型材料研究与应用现状纳米材料。八十年代以来，一个新型的纳米材料科学领域，越来越引起人们的兴趣。由于纳米材料的晶粒尺寸、晶界尺寸均处在100nm以下，且晶界数量大幅度增加，使得材料的强度和韧性、超塑性大为提高，对材料的电学、磁学、光学等性能产生重要影响。纳米材料有四个基本的效应，即小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，因而出现常规材料没有的特别性能，如高强度和高韧性、高热膨胀系数、高比热和低熔点、奇特的磁性、极强的吸波性等，从而使纳米材料得到了广泛的应用。用纳米碳化物、氮化物、氧化物弥散到基体中去可以显著改善陶瓷的韧性；用纳米级的羰基铁粉、镍粉、铁氧体粉末配制的涂料涂到飞机、导弹、军舰等武器装备上，使该装备具有隐身性能；因为纳米超细粉末不仅能吸收雷达波，也能吸收可见光和红外线，由它制成的材料在很宽的频带范围内可以逃避雷达的侦察，同时也有红外隐身的作用。1991年的海湾战争中，美国的战斗机之所以能够成功躲过伊拉克严密的雷达监视，一个重要的原因就是美国的战斗机机身上包覆了红外和微波吸收材料，这种蒙皮就是含有多种超微粒子的隐身材料。因为超微粒子具有很大的比表面积，能吸收电磁波，同时纳米粒子尺寸远小于红外及雷达波波长，对波的透过率很大，相应的传递给雷达的反射信号就很弱。纳米材料还可以用作高性能磁性材料、催化剂、纳米级微粒传感器。如ZnO、TiO2等氧化物体系可制成气体传感器，且具有选择性强、灵敏度高等特点。纳米材料在其它方面也有应用，如制成纳米抛光液，可使晶体的表面抛出更高的光洁度；纳米静电屏蔽材料用于家电及其它电器的静电屏蔽；化纤制品和纺织品中添加纳米微粒还有除味杀菌的作用，如Ag纳米级微粒加入到袜中可以去脚臭，医用纱布中加入纳米Ag粒子有消毒杀菌的作用。对纳米材料的研究，只是近几十年的事，但由于它所表现出的性能，可以相信它将有着巨大的应用前景。智能材料。智能材料是高技术新材料发展的一个重要方向，有人认为它是继天然材料、人造材料和精细材料之后的第四代材料。如果将仿生功能引入材料，智能材料就能适时地感知与响应外界环境的变化，具有自检测、自诊断、自适应、自修复、自指令等功能。如在复合材料中埋入形状记忆合金丝，可以改变内部应力情况，提高结构件的承载能力，与传感器配合，可以进行自适应控制。有人就曾设想过在球拍中安置微型的智能材料和传感受器，使之能根据来球的方面及力度而自动调整，并使打出去的球在方向和力度上变幻莫测，令对手无所适从。将传感元件埋入基体材料中，采集结构中的信息（应变、振动等），利用现代数据处理方法，自行诊断损伤的位置、类型、程度，这