沪科版九年级物理203材料的开发和利用课件（40张）.ppt

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1、第三节 材料的开发和利用1.1.知道材料对人类社会发展的促进作用。知道材料对人类社会发展的促进作用。2.2.知道导体、绝缘体、半导体导电性能的差异，知道半导知道导体、绝缘体、半导体导电性能的差异，知道半导体二极管的单向导电性。体二极管的单向导电性。3.3.知道超导材料是一种电阻为零的材料，知道超导材料具知道超导材料是一种电阻为零的材料，知道超导材料具有超导磁悬浮的特性。有超导磁悬浮的特性。4.4.了解纳米材料的有关知识。了解纳米材料的有关知识。我们周围的材料我们周围的材料材料与社会发展材料与社会发展人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用密切相关，人

2、类发展过程中先后经历了石利用密切相关，人类发展过程中先后经历了石器时代、青铜时代和钢铁材料时代。器时代、青铜时代和钢铁材料时代。材料的导电性材料的导电性根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体及绝缘体三大类。体及绝缘体三大类。容易导电的材料是导体容易导电的材料是导体不容易导电的材料是绝缘体不容易导电的材料是绝缘体半导体可以制成二极管、三极管等半导体元件半导体可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路和集成电路半导体二极管有单向导电性，半导体三极管可以半导体二极管有单向导电性，半导体三极管可以用来放大电信号用来放大电信号其中有一种性能较好的材料叫超导材

3、料其中有一种性能较好的材料叫超导材料 为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正在不断为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正在不断地研究性能更好、更容易制造的材料。地研究性能更好、更容易制造的材料。19111911年，昂内斯在研究汞电阻年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在测随温度的变化时，观察到在测试温度降低到试温度降低到4.2K4.2K时，汞的电时，汞的电阻突然降低到测量不到的微小阻突然降低到测量不到的微小值。从而发现超导现象。值。从而发现超导现象。一、超导材料一、超导材料探索新材料探索新材料超超 导导 体体1.1.超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某超导现象和超导体：

4、当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫做电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象超导现象，能够发生超，能够发生超导现象的物质称为导现象的物质称为超导体超导体。2.2.转变温度转变温度T TC C ：材料由正常状态转变为超导状态的温度，：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度。叫做超导材料的转变温度。3.3.超导体的两个基本特性：超导体的两个基本特性：零电阻性、抗磁性零电阻性、抗磁性超导材料出现以后，人超导材料出现以后，人们首先想到的是利用超导体们首先想到的是

5、利用超导体的零电阻性实现远距离大功的零电阻性实现远距离大功率输电。率输电。很细的超导丝就可以很细的超导丝就可以输送强大的电流输送强大的电流超导材料不仅超导材料不仅电阻为零，而电阻为零，而且还有其他令且还有其他令人注目的特性。人注目的特性。超导磁悬浮现象使人们想到可超导磁悬浮现象使人们想到可以利用超导体来实现交通工具的无以利用超导体来实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工具的安摩擦运行，大大提高交通工具的安全性能和运行速度。全性能和运行速度。1.1.纳米是一个长度单位：纳米是一个长度单位：1nm=101nm=10-9-9m m2.1nm2.1nm小到什么程度？小到什么程度？(10(10个分子紧

6、密排布的长度，大个分子紧密排布的长度，大 约是一根头发丝的约是一根头发丝的1%)1%)3.3.纳米材料除了其基本单元空间尺度小外，在力、热、声纳米材料除了其基本单元空间尺度小外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能。、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能。二、纳米材料二、纳米材料4.4.纳米材料纳米材料纳米颗粒材料纳米颗粒材料碳纳米管碳纳米管纳米超晶格纳米超晶格想象中的纳米想象中的纳米“机器人机器人”计算机芯片中的纳米导线计算机芯片中的纳米导线纳纳 米米 机机 械械 零零 件件药物做成纳米颗粒药物做成纳米颗粒将来人们可以用纳米技术将来人们可以用纳米技术一个一个地将原子组装起一

7、个一个地将原子组装起来制成各种纳米机器来制成各种纳米机器 纳纳米米镜镜面面 纳米衣服不用洗、纳米衣服不用洗、“纳米水纳米水”喝出健康喝出健康从上世纪从上世纪9090年代起，实验室里的尖端科技纳米技术一下子被媒体推年代起，实验室里的尖端科技纳米技术一下子被媒体推到了市民面前，它神秘又令人憧憬：纳米究竟是种什么到了市民面前，它神秘又令人憧憬：纳米究竟是种什么“米米”？怎么？怎么“种种”出来的？对我们的生活将产生怎样的影出来的？对我们的生活将产生怎样的影响？武汉响？武汉“种植纳米种植纳米”的水平如何？带着这些问题，本报的水平如何？带着这些问题，本报记者探访了武汉的一些高校和科研机构，请科学家来揭开记

8、者探访了武汉的一些高校和科研机构，请科学家来揭开“纳米纳米”的面纱。的面纱。纳米带来美好生活纳米带来美好生活 最近，新加坡科学家在利用纳米技术治疗裂骨方面最近，新加坡科学家在利用纳米技术治疗裂骨方面取得突破。实验中，专家在大鼠脚骨上制造了大约取得突破。实验中，专家在大鼠脚骨上制造了大约3 3毫米毫米的裂缝，然后把用纳米材料制成的骨头构架植入裂缝中，的裂缝，然后把用纳米材料制成的骨头构架植入裂缝中，结果结果5 5个月后成功让骨头完全愈合。这是纳米技术在医学个月后成功让骨头完全愈合。这是纳米技术在医学领域的又一次成功应用，但领域的又一次成功应用，但“纳米纳米”究竟会给我们带来究竟会给我们带来怎样的

9、新生活呢？怎样的新生活呢？专家预言，借助纳米技术，未来我们有可能用基因芯专家预言，借助纳米技术，未来我们有可能用基因芯片、蛋白质芯片组装成片、蛋白质芯片组装成“纳米机器人纳米机器人”，通过血管送入人，通过血管送入人体去侦察疾病；携带体去侦察疾病；携带DNADNA去更换或修复有缺陷的基因片段。去更换或修复有缺陷的基因片段。有可能用纳米药物来阻断血管饿死癌细胞。使用纳米诊断有可能用纳米药物来阻断血管饿死癌细胞。使用纳米诊断仪只需检测微量血液就可从蛋白质和仪只需检测微量血液就可从蛋白质和DNADNA上诊断出各种疾上诊断出各种疾病。利用碳纳米管，我们可以搭建强度比钢高一百倍，但病。利用碳纳米管，我们可

10、以搭建强度比钢高一百倍，但重量只有钢的六分之一的新型建筑，摩天大楼将修得更高。重量只有钢的六分之一的新型建筑，摩天大楼将修得更高。而用碳纳米材料替代硅芯片，将引发电脑行业的革命而用碳纳米材料替代硅芯片，将引发电脑行业的革命电阻电阻超导转变超导转变超导临界超导临界T TC C超导磁悬浮超导磁悬浮1 1100nm100nm.电阻为零电阻为零电能电能超导磁悬浮超导磁悬浮.延展性延展性 硬度硬度 弹性弹性绝缘体绝缘体半导体半导体 导体导体三极管三极管二极管二极管材材 料料常见材料常见材料半导体材料半导体材料探索新材料探索新材料应用应用超超导导材材料料纳纳米米 材材料料聪明出于勤奋，天才在于积累。华罗庚