常識積累：前沿科技中的新材料技術(shù)

來源：永岸公考 2024-10-11 13:08:27

　　常識判斷考點范圍很廣，一般包括政治、法律、經(jīng)濟、人文、地理、科技、生活等方面，需要小伙伴們長時間不間斷的積累。今天給大家?guī)淼某ＷR相關(guān)考點是“前沿科技中的新材料技術(shù)”。

　　一、綜述

　　新材料是指新近發(fā)展或正在發(fā)展的具有優(yōu)異性能的結(jié)構(gòu)材料和有特殊性質(zhì)的功能材料。

　　新材料技術(shù)是按照人的意志，通過物理研究、材料設(shè)計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程，創(chuàng)造出能滿足各種需要的新型材料的技術(shù)。

　　二、類型

　　結(jié)構(gòu)材料主要是利用它們的強度、韌性、硬度、彈性等機械性能，如新型陶瓷材料、非晶態(tài)合金(金屬玻璃)等。功能材料主要是利用其所具有的電、光、聲、磁、熱等功能和物理效應(yīng)。近幾年，世界上研究、發(fā)展的新材料主要包括復(fù)合新材料、超導(dǎo)材料、能源材料、磁性材料、智能材料、納米材料等。

　　1、復(fù)合材料

　　復(fù)合材料按材料作用分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料。

　　復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。

　　由于樹脂基復(fù)合材料便于現(xiàn)場施工，已廣泛用于防腐工程。

　　2、超導(dǎo)材料

　　超導(dǎo)材料，又稱為超導(dǎo)體，由荷蘭物理學(xué)家昂尼斯發(fā)現(xiàn)。根據(jù)臨界溫度的不同，超導(dǎo)材料可以被分為高溫超導(dǎo)材料和低溫超導(dǎo)材料。

　　特點：一是處于超導(dǎo)態(tài)時電阻為零，利用超導(dǎo)體可最大限度地降低超高壓輸電的損耗;其次是抗磁性，即處于超導(dǎo)態(tài)時，外部磁場在一定范圍內(nèi)，超導(dǎo)材料內(nèi)的磁場恒為零。目前超導(dǎo)懸浮技術(shù)被應(yīng)用在無磨損軸承、磁懸浮列車，以及粒子加速器、核聚變反應(yīng)堆的研制上。

　　3、智能材料

　　智能材料是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當(dāng)處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料。智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐未來高技術(shù)的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界線逐漸消失，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化。

　　4、納米材料

　　世界上第一種納米材料是德國的格萊特首先研制出來。

　　納米結(jié)構(gòu)通常是指尺寸在100nm以下的微小結(jié)構(gòu)。一般情況下，對于固體粉末或纖維，當(dāng)其有一維尺寸小于100nm，即達(dá)到納米尺寸，即可稱為所謂納米材料。

　　特點：納米材料具有顆粒尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子所占比例大等特性，超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。

　　當(dāng)納米微粒尺寸與光波波長，傳導(dǎo)電子的德布羅意波長及超導(dǎo)態(tài)的相干長度、透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時，它的周期性邊界被破壞，非晶態(tài)納米粒子的顆粒表面層附近的原子密度減少，從而使其聲、光、電、磁，熱力學(xué)等性能呈現(xiàn)出新的物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。小尺寸效應(yīng)使銅顆粒達(dá)到納米尺寸時就變得不能導(dǎo)電。

　　石墨烯，是目前發(fā)現(xiàn)的厚度最薄、強度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強的一種新型納米材料。石墨烯電阻率極低，電子遷移的速度極快。作為一種良好的導(dǎo)體，石墨烯適用于新能源電池的制造。

　　5、半導(dǎo)體材料

　　半導(dǎo)體材料是指常溫下導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。其可以大致分為元素半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、無定形半導(dǎo)體材料、有機半導(dǎo)體材料等。其中元素半導(dǎo)體有硅、鍺、硒、硼、銻等;化合物半導(dǎo)體，重要的有砷化鎵、磷化錮、碳化硅等。

　　硅是一種產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料，可以用于二極管級、整流器件級、電路級以及太陽能電池級單晶產(chǎn)品的生產(chǎn)和深加工制造，其后續(xù)產(chǎn)品集成電路和半導(dǎo)體分離器件已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，在軍事電子設(shè)備中也占有重要地位，在半導(dǎo)體材料應(yīng)用中最具有影響力。

　　砷化鎵是一種重要的半導(dǎo)體材料，可以制成電阻率比硅、鍺高3個數(shù)量級以上的半絕緣高阻材料，用來制作集成電路襯底、紅外探測器等。

　　6、合成材料

　　高分子合成材料包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等，塑料、橡膠、纖維被稱為現(xiàn)代三大高分子材料，具有塑性良好、耐腐蝕性能強、絕緣性能優(yōu)越、質(zhì)量輕、強度較低等特點。

　　塑料合金是將幾種塑料基體以物理共混或化學(xué)接枝的方法而獲得的高性能、功能化、專用化的一類新材料，因此它是由塑料和塑料合成的。

　　汽車輪胎的主要成分為天然橡膠和合成橡膠，其中，合成橡膠是人工合成的高彈性聚合物，是一種典型有機合成材料。

　　刷題鞏固

　　【例1】塑料合金的合成材料是（）

　　A.塑料與金屬

　　B.塑料與木材

　　C.塑料與塑料

　　D.金屬與金屬

　　答案：C