2020年山東三支一扶公基備考人文知識：新材料技術

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一、知識點剖析

新材料技術

材料、能源和信息是人類文明的三大支柱。

新材料(或稱先進材料)是指那些新近發(fā)展或正在發(fā)展之中的具有比傳統(tǒng)材料的性能更為優(yōu)異的一類材料。

新材料技術被稱為“發(fā)明之母”和“產業(yè)糧食”。

一、分類

1.世界各國對材料的分類不盡相同，就大的類別來說，可以分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料及復合材料四大類。

2.如按照材料的使用性能來看，可分為結構材料與功能材料兩大類。結構材料的使用性能主要是力學性能，功能材料的使用性能主要是光、電、磁、熱、聲等功能性能。

二、當前主要的新材料

(一)石墨烯

石墨烯是一種由碳原子組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。實際上石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結構。

1.石墨烯的發(fā)現(xiàn)

海姆和諾沃肖洛夫于2004年制備出石墨烯，由此獲得2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯的出現(xiàn)為相對論量子力學的研究提供了很好的平臺，而在這之前科學家們只能在高能宇宙射線或高能加速器中對該理論進行驗證。

2.石墨烯的性質

(1)厚度：石墨烯是目前世界上最薄的材料。

(2)導熱性：作為熱導體，石墨烯比目前任何其他材料的導熱效果都好。

(3)強度：石墨烯是已知強度最高的材料之一，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲。

(4)光學特性：石墨烯具有非常良好的光學特性，其透光率大約是97.7%。

3.石墨烯的應用

石墨烯在傳感器、晶體管、柔性顯示屏、新能源電池、海水淡化、儲氫材料、航空航天、感光元件、復合材料生物等領域都廣泛應用。

(二)超導材料

1.超導現(xiàn)象

(1)超導現(xiàn)象：荷蘭物理學家昂尼斯發(fā)現(xiàn)，某些金屬、合金和化合物，在溫度降到絕對零度附近某一特定溫度時，它們的電阻率突然減小到無法測量，這一現(xiàn)象叫做超導現(xiàn)象。

(2)超導體：能夠發(fā)生超導現(xiàn)象的物質叫做超導體。

(3)超導臨界溫度：使超導體電阻為零的溫度，叫超導臨界溫度。

2.超導材料的特性

零電阻和抗磁性是超導體的兩個重要特性。

3.超導材料的分類

(1)超導材料按其化學成分可分為元素材料、合金材料、化合物材料和超導陶瓷。

(2)根據(jù)臨界溫度的不同，超導材料可以被分為：高溫超導材料和低溫超導材料。

知識鏈接——高溫超導體

高溫超導體，通常是指在液氮溫度(77K)以上超導的材料。因此這里所說的“高溫”，仍然遠低于冰點0℃。

4.超導材料的應用

高壓輸電：利用其零電阻性，超導體可最大限度地降低超高壓輸電的損耗。

磁懸浮列車：利用其磁懸浮性，超導懸浮技術現(xiàn)在被用在無磨損軸承、磁懸浮列車，以及粒子加速器、核聚變反應堆的研制上。

(三)納米材料

1.納米

納米，即毫微米(nm)，是一種長度單位，相當于10-9米。1納米相當于一根頭發(fā)直徑的萬分之一。

2.納米技術

納米科學是研究在1—100nm內，原子、分子和其他類型物質的運動和變化性質的學科。在這一尺度范圍內對原子、分子進行操縱和加工被稱為納米技術。

納米科學與技術主要包括：納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學等。

3.納米材料

納米材料是晶粒尺寸為納米級的超細材料。

納米材料的特殊結構導致材料的力學性能、磁性、介電性、超導性、光學乃至熱力學性能的改變。

納米材料還具有“荷葉表面”特性：不沾水、不沾油、不沾灰塵。

4.應用

目前，納米材料已開始被應用于服裝加工、建筑涂料等行業(yè)。

二、考點分析與例題展示

1.(單選)下列選項中說法有誤的一項是：( )

A.零電阻和抗磁性是超導體的兩個重要特性

B.納米是一種長度單位

C.納米材料具有不沾水、不沾油、不沾灰塵的特點

D.石墨烯的導熱性極差

【解析】D。本題考察的是新材料技術的相關特性。ABC選項是關于超導體和納米材料的特性，說法正確。D選項關于石墨烯的特性表述錯誤。石墨烯是一種由碳原子組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。實際上石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結構。石墨烯是目前世界上最薄的材料。作為熱導體，石墨烯比目前任何其他材料的導熱效果都好。故本題答案為選D。

2.(判斷題)當前超導材料主要應用于高壓輸電和磁懸浮列車。( )

【解析】A。本題考察的是超導材料的具體應用。高壓輸電：利用其零電阻性，超導體可最大限度地降低超高壓輸電的損耗。磁懸浮列車：利用其磁懸浮性，超導懸浮技術現(xiàn)在被用在無磨損軸承、磁懸浮列車，以及粒子加速器、核聚變反應堆的研制上。故本題說法正確。故本題答案為選A。

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