第三節(jié)材料的開發(fā)和利用第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)材料的開發(fā)和利用第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一當(dāng)今我們的生活中，可以說物質(zhì)極大豐富，我們周圍大大小小的物品都是由各種材料制成的。第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一一、材料與社會(huì)發(fā)展1、材料在人類發(fā)展的歷史進(jìn)程中有著極其重要的作用。原始人利用石材制造的工具。（1）舊、新石器時(shí)代：原始人利用不同性能的天然材料（木材、石頭、動(dòng)物的皮、骨做成工具或生活用品第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一鑄鐘。我國是世界上掌握青銅冶煉技術(shù)的國家之一。馬踏飛燕。我國東漢時(shí)期的藝術(shù)珍品。（2）青銅時(shí)代：人們學(xué)會(huì)冶煉人金屬銅，并用它來制造工具........第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一我國出土的鐵制工具。傳統(tǒng)拉索橋（3）鐵器時(shí)代：為制造機(jī)器提供了材料基礎(chǔ)，開創(chuàng)了人類的新紀(jì)元.第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一現(xiàn)代拉索橋第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一2、材料的使用與環(huán)保材料的發(fā)展及使用也帶來許多資源和環(huán)境問題，如何合理地利用資源主有效地保護(hù)環(huán)境？我們要用“可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)”和“環(huán)境保護(hù)的意識(shí)”來合理利用資源，有效地保護(hù)環(huán)境開發(fā)和利用材料的各種特性，第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一1、根據(jù)材料的導(dǎo)電性能：材料可分為導(dǎo)體、

絕緣體、半導(dǎo)體導(dǎo)體：容易導(dǎo)電的材料絕緣體：不容易導(dǎo)電的材料導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，而且電阻隨溫度的增加而減小，這種材料叫做半導(dǎo)體。常見的半導(dǎo)體材料有：硅、砷化鎵、銻化銦、鍺等．二、材料的導(dǎo)電性第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一2、材料導(dǎo)電性的實(shí)質(zhì)導(dǎo)電性是由材料內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)狀況決定的，導(dǎo)體的電阻小，絕緣體電阻大。第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一半導(dǎo)體可以制成二極管、三極管等半導(dǎo)體元件和集成電路3、半導(dǎo)體的用途：第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一各種半導(dǎo)體元件：半導(dǎo)體二極管、光電二極管、熱敏電阻、發(fā)光二極管、三極管及集成電路等半導(dǎo)體二極管光電二極管第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一集成電路第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一三極管第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一光敏電阻熱敏電阻第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一半導(dǎo)體二極管單向?qū)щ娞匦缘谑唔?，共三十五頁，編輯?023年，星期一第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一根據(jù)光電二極管的特性，光照射光電二極管時(shí)，光電二極管導(dǎo)通，被控制的燈泡發(fā)光，此時(shí)的光電二極管相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)．第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一當(dāng)光照到某些半導(dǎo)體時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)將會(huì)產(chǎn)生電流．太陽能電池就根據(jù)這個(gè)原理制成的．第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一最新的微處理器奔騰雙核酷睿處理器無人探測器內(nèi)部有大量半導(dǎo)體元件構(gòu)成的電路第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一半導(dǎo)體二極管又叫晶體二極管，有兩根引線，一正極，一負(fù)極，導(dǎo)電性能特殊，它，只允許電流從它的正極流向負(fù)極，不允許從負(fù)極流向正極。半導(dǎo)體二極管有單向?qū)щ娦园雽?dǎo)體三極管可以用來放大電信號(hào)第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一<一>、超導(dǎo)材料1911年，荷蘭萊頓大學(xué)的卡末林—昂內(nèi)斯意外地發(fā)現(xiàn)，將汞冷卻到-268.98℃時(shí)，汞的電阻突然消失；后來他又發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性，由于它的特殊導(dǎo)電性能，卡末林—昂內(nèi)斯稱之為超導(dǎo)態(tài)。卡茂林由于他的這一發(fā)現(xiàn)獲得了1913年諾貝爾獎(jiǎng)三、開發(fā)新材料第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一超導(dǎo)體：能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體．超導(dǎo)現(xiàn)象:當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)，某些材料的電阻突然變?yōu)榱?，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象導(dǎo)體沒有了電阻，電流流經(jīng)超導(dǎo)體時(shí)就不發(fā)生熱損耗，電流可以毫無阻力地在導(dǎo)線中形成強(qiáng)大的電流，從而產(chǎn)生超強(qiáng)磁場。超導(dǎo)體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失，被稱作零電阻效應(yīng)。第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一人們做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在一個(gè)淺平的錫盤中，放入一個(gè)體積很小磁性很強(qiáng)的永久磁鐵，然后把溫度降低，使錫出現(xiàn)超導(dǎo)性。這時(shí)可以看到，小磁鐵竟然離開錫盤表面，飄然升起，與錫盤保持一定距離后，便懸空不動(dòng)了。這是由于超導(dǎo)體的完全抗磁性.當(dāng)一個(gè)磁體和一個(gè)處于超導(dǎo)態(tài)的超導(dǎo)體相互靠近時(shí)，磁體的磁場會(huì)使超導(dǎo)體表面中出現(xiàn)超導(dǎo)電流。此超導(dǎo)電流形成的磁場，在超導(dǎo)體內(nèi)部，恰好和磁體的磁場大小相等，方向相反。這便產(chǎn)生了一個(gè)向上的浮力。第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一人們可以利用超導(dǎo)磁懸浮現(xiàn)象制造超導(dǎo)列車和超導(dǎo)船，由于這些交通工具將在懸浮無摩擦狀態(tài)下運(yùn)行，這將大大提高它們的速度和安靜性，并有效減少機(jī)械磨損。利用超導(dǎo)材料制造交通工具在技術(shù)上還存在一定的障礙，但它勢必會(huì)引發(fā)交通工具革命的一次浪潮。超導(dǎo)材料和超導(dǎo)技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景。超導(dǎo)材料的零電阻特性可以用來輸電和制造大型磁體。超高壓輸電會(huì)有很大的損耗，而利用超導(dǎo)體則可最大限度地降低損耗，但由于臨界溫度較高的超導(dǎo)體還未進(jìn)入實(shí)用階段，從而限制了超導(dǎo)輸電的采用。隨著技術(shù)的發(fā)展，新超導(dǎo)材料的不斷涌現(xiàn)，超導(dǎo)輸電的希望能在不久的將來得以實(shí)現(xiàn)。第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一<二>、納米材料１９５９年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、被認(rèn)為繼愛因斯坦之后最為睿智的理論物理學(xué)家—理查得·費(fèi)因曼教授提出：物理學(xué)的規(guī)律不排除根據(jù)人類意愿一個(gè)原子一個(gè)原子制造物品的可能。”第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一科學(xué)家在一小片鎳晶體上用35個(gè)氙原子寫出字母“IBM”在掃描隧道顯微鏡下，科學(xué)家將48個(gè)鐵原子排列在銅表面上，形成一個(gè)圓形圍欄第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一納米超晶格想象中的納米“機(jī)器人”計(jì)算機(jī)芯片中的納米導(dǎo)線第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一納米機(jī)械零件第三十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一藥物做成納米顆粒將來人們可以用納米技術(shù)一個(gè)一個(gè)地將原子組裝起來制成各種納米機(jī)器納米鏡面第三十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一納米(nm):納米是長度單位，1nm=10-9m相當(dāng)于萬分之一頭發(fā)的粗細(xì).納米技術(shù):是指通過直接操縱單個(gè)原子、分子來組裝和制造物質(zhì)的技術(shù)。納米材料:在納米量級(jí)內(nèi)調(diào)控物質(zhì)結(jié)構(gòu)制成的具有特異性能的材料.當(dāng)物質(zhì)顆粒小到納米量級(jí)后，這種物質(zhì)就可被稱為納米材料。神奇的是同一種物質(zhì)，因?yàn)闃?gòu)造上以納米為單位的變化，其物理性能與化學(xué)性質(zhì)便會(huì)產(chǎn)生意想不到的巨變。第三十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一

納米材料具有許多奇異的特性，比如，原來是導(dǎo)體的銅等金屬，在尺寸減小到幾個(gè)納米時(shí)就不導(dǎo)電了；而絕緣的二氧化硅等，當(dāng)尺寸減小到幾個(gè)納米或十幾個(gè)納米時(shí)，電阻會(huì)大大下降，失去絕緣體特性，變得能夠?qū)щ?。通常性況下陶瓷是脆性材料，因而限制了它的應(yīng)用范圍，而納米陶瓷卻變成了韌性材料，在常溫下能彎曲，不怕摔，堅(jiān)固無比。正因?yàn)榧{米材料具有獨(dú)特的性質(zhì)，因此它可能存在奇妙的應(yīng)用前景。第三十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期一我們每個(gè)人在脫衣服時(shí)都曾有過被靜電所擾的經(jīng)歷，而應(yīng)用納米技術(shù)，在化纖布料中加入少量的金屬納米微粒就可以使這一問題迎刃而解，而且將納米顆粒放到織物纖維中去，做成的衣服不沾水又防污。在食物中添加納米微粒，可以除味殺菌，聰明的廠家已利