1、 第三节 探索新材料 第十九章 材料世界 一、超导材料 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 正在不断地研究性能更好、更容易制造的材料。 1911年，昂尼斯在研究汞电阻随温 度的变化时，观察到在温度降低到 4.2K时，汞的电阻突然降低到测量 不到的微小值。从而发现超导电性 。 2 超导体 1超导现象和超导体：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，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫 做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导 体 2转变温度TC ：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 3、超导体
2、的两个基本特性：零电阻性、抗磁性 3 超导材料出现以后，人们首 先想到的是利用超导体的零电阻 性实现远距离大功率输电。 4 超导材料不仅电阻为零 ，而且还有其它令人注 目的特性。 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摩擦运行，大大提高交 通工具的安全性能和运行速度。 5 二、纳米材料 1、纳米是一个长度单位：1nm=10-9m 2、1nm小到什么程度？(10个分子紧密排布 的尺度，大约是一根头发丝的1%) 3、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。 6 4、纳米材料 7 8 纳米机械零件 9 药物做成纳米颗粒 将来人
3、们可以用纳米技术一个一个地 将原子组装起来 制成各种纳米机器 纳 米 镜 面 10 “纳米”译自英文“nanometer”，它并不是什么特殊的物质 ，而是一种度量单位。1纳米等于十亿分之一米，相当于 针尖大小的百万分之一，约相当于45个原子串起来那么长 。纳米技术就是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵单个 原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。当物质 颗粒小到100纳米以下，这种物质就可被称为纳米材料。 其物理性能与化学性质就会较原来有意想不到的巨变，这 些“巨变”正在生物学、材料学、信息技术等各个领域展开 ，它们对人类未来的生活产生重大影响。 纳米带来美好生活 最近，新加坡科学家在利用纳
4、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3毫米的裂缝 ，然后把以纳米材料制成的骨头构架植入裂缝中，结果5 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“纳米”究竟会给我们带来怎样的新生 活呢？ 11 纳米虽是一个尺度单位，但却成为近年来最时髦的商业“ 亮点”“纳米家电”、“纳米水”、“纳米服装”等概念 盛行一时。它们都是真纳米吗？目前市场上的纳米产品， 往往给人们带来一些误解。比如纳米冰箱，通常是添加了 氧化钛的纳米无机物，具备了一定的抗菌性能；所谓纳米 洗衣机，也只能说是添加了纳米材料的洗衣机，而且纳米 材料还只是应用在滚筒洗衣机外桶的内壁上
5、，对于最容易 产生污垢的内桶的外壁还没有很好的解决办法。 在目前我国相关行业、产品技术标准还是空缺的情况下， 这些产品能否被称之为“纳米产品”还是一个问题，而炒作 相关的纳米概念显然不是科学和负责任的态度。 从世界范围看，纳米研究正在向应用和产业化努力，这也 从侧面说明“纳米技术”离大规模的应用还有一个过程。比 如美国前总统克林顿曾提出用一个方糖大小的存储器可存 下国家图书馆的资料，这就是“纳米晶体管”技术，但其目 前还仅是实验室产品，不能用于大规模生产，原因在于改 造的成本过于昂贵、产品的可靠性和耐久性难以验证，“ 纳米科技展示的前景非常美好，但要想使纳米材料真正大 批量应用在现实生活中，还
6、需要科学家和政府的不断努力 。” 12 练习一 电阻 超导转变超导临界 TC 超导磁悬浮 1100nm 电阻为零 电能 超导磁悬浮 13 练习二 1、关于超导材料的下列说法中错误的是（ ） A、超导材料是一种电阻为零的材料 B、用很细的超导丝可以输送强大的电流 C、超导材料电阻只能接近零，不可能等于零 D、用超导材料输电时，输送电路中无损耗 2、下列关于纳米的叙述错误的是 （ ） 、纳米是一个长度单位，符号是nm B、人们在纳米尺度内发现了很多的新现象，给技术上带 来很多新发展 C、纳米技术是现代化科学的前沿，我国在这方面的研究具有世界 先进水平 D、所有的高分子科技产品都与纳米技术有关 C D 14
