2020年山西三支一扶备考人文知识：新材料技术

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　　一、知识点剖析

　　新材料技术

　　材料、能源和信息是人类文明的三大支柱。

　　新材料(或称先进材料)是指那些新近发展或正在发展之中的具有比传统材料的性能更为优异的一类材料。

　　新材料技术被称为“发明之母”和“产业粮食”。

　　一、分类

　　1.世界各国对材料的分类不尽相同，就大的类别来说，可以分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料及复合材料四大类。

　　2.如按照材料的使用性能来看，可分为结构材料与功能材料两大类。结构材料的使用性能主要是力学性能，功能材料的使用性能主要是光、电、磁、热、声等功能性能。

　　二、当前主要的新材料

　　(一)石墨烯

　　石墨烯是一种由碳原子组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。

　　1.石墨烯的发现

　　海姆和诺沃肖洛夫于2004年制备出石墨烯，由此获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯的出现为相对论量子力学的研究提供了很好的平台，而在这之前科学家们只能在高能宇宙射线或高能加速器中对该理论进行验证。

　　2.石墨烯的性质

　　(1)厚度：石墨烯是目前世界上最薄的材料。

　　(2)导热性：作为热导体，石墨烯比目前任何其他材料的导热效果都好。

　　(3)强度：石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲。

　　(4)光学特性：石墨烯具有非常良好的光学特性，其透光率大约是97.7%。

　　3.石墨烯的应用

　　石墨烯在传感器、晶体管、柔性显示屏、新能源电池、海水淡化、储氢材料、航空航天、感光元件、复合材料生物等领域都广泛应用。

　　(二)超导材料

　　1.超导现象

　　(1)超导现象：荷兰物理学家昂尼斯发现，某些金属、合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某一特定温度时，它们的电阻率突然减小到无法测量，这一现象叫做超导现象。

　　(2)超导体：能够发生超导现象的物质叫做超导体。

　　(3)超导临界温度：使超导体电阻为零的温度，叫超导临界温度。

　　2.超导材料的特性

　　零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性。

　　3.超导材料的分类

　　(1)超导材料按其化学成分可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。

　　(2)根据临界温度的不同，超导材料可以被分为：高温超导材料和低温超导材料。

　　知识链接——高温超导体

　　高温超导体，通常是指在液氮温度(77K)以上超导的材料。因此这里所说的“高温”，仍然远低于冰点0℃。

　　4.超导材料的应用

　　高压输电：利用其零电阻性，超导体可最大限度地降低超高压输电的损耗。

　　磁悬浮列车：利用其磁悬浮性，超导悬浮技术现在被用在无磨损轴承、磁悬浮列车，以及粒子加速器、核聚变反应堆的研制上。

　　(三)纳米材料

　　1.纳米

　　纳米，即毫微米(nm)，是一种长度单位，相当于10-9米。1纳米相当于一根头发直径的万分之一。

　　2.纳米技术

　　纳米科学是研究在1—100nm内，原子、分子和其他类型物质的运动和变化性质的学科。在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工被称为纳米技术。

　　纳米科学与技术主要包括：纳米体系物理学、纳米化学、纳米材料学、纳米生物学、纳米电子学、纳米加工学、纳米力学等。

　　3.纳米材料

　　纳米材料是晶粒尺寸为纳米级的超细材料。

　　纳米材料的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。

　　纳米材料还具有“荷叶表面”特性：不沾水、不沾油、不沾灰尘。

　　4.应用

　　目前，纳米材料已开始被应用于服装加工、建筑涂料等行业。

　　二、考点分析与例题展示

　　1.(单选)下列选项中说法有误的一项是：( )

　　A.零电阻和抗磁性是超导体的两个重要特性

　　B.纳米是一种长度单位

　　C.纳米材料具有不沾水、不沾油、不沾灰尘的特点

　　D.石墨烯的导热性极差

　　【解析】D。本题考察的是新材料技术的相关特性。ABC选项是关于超导体和纳米材料的特性，说法正确。D选项关于石墨烯的特性表述错误。石墨烯是一种由碳原子组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯是目前世界上最薄的材料。作为热导体，石墨烯比目前任何其他材料的导热效果都好。故本题答案为选D。

　　2.(判断题)当前超导材料主要应用于高压输电和磁悬浮列车。( )

　　【解析】A。本题考察的是超导材料的具体应用。高压输电：利用其零电阻性，超导体可最大限度地降低超高压输电的损耗。磁悬浮列车：利用其磁悬浮性，超导悬浮技术现在被用在无磨损轴承、磁悬浮列车，以及粒子加速器、核聚变反应堆的研制上。故本题说法正确。故本题答案为选A。