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第二章 物质世界的尺度、质量和密度 第四节 新材料及其应用
新材料：是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些
材料，具有比传统材料更为优异的性能。
新材料
纳米材料
将某些物质的尺度加工到1～100 nm 时，它们的物理性
质或化学性质与较大尺度时相比，发生了异常的变化，这 种材料称为纳米材料
1nm=10°m
针 头
100万纳米
红血球
1000纳米
氢原子
0 . 1纳米
DNA
1纳米
纳米材料
荷叶的自洁效应
1. 防水防油
特点
防水
防油
一、纳米材料
1. 防水防油
应用
一、纳米材料
特点
纳米抗菌奶瓶
2.抗菌性
普通奶瓶
纳米奶瓶
一、纳米材料
应用
2.抗菌性
纳米材料
3.韧性大和强度高
纳米陶瓷刀摔不坏
纳米陶瓷杯
特点
一、纳米材料
3.韧性大和强度高
轴承和滚珠
AER
纳米陶瓷发动机
应用
特点
4. 吸收电磁波：隐形技术
2017年中国研制的第四代双发
重型隐形战斗机服役，标志着
中国成为第二个自主研发并装
备第五代战斗机的国家。
纳米材料
歼—20
纳米材料
纳米碳管、石墨烯
强度高，约为普通钢的100倍。
自重轻，是钢质量的1/6。
具有良好的柔韧性，可弯曲。
-
纳米防弹衣
纳米碳管
石墨烯
先在高温下将花瓣制成开放
→后在低温下将花瓣弯成闭合
结论：它具有记忆能力。
“花”开
开灯 ， “花”开
关灯， “花”谢
二、记忆合金
记忆合金花
<
主要成分： 镍和钛
原理：
高温
当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发
生变化，从而导致外形变化。
AAET
冷 却
加热
二、记忆合金
低温
二、记忆合金
应用
阿波罗11号天线体积大，如何带到月球上
用形状记忆合金丝
制成的天线
在加热时形状
开始恢复
形状完全恢复
将天线揉成团
冷却变形
AAEN
稳定性高
可实现智能安装
医用记忆合金材料环抱式接骨板
二、记忆合金
应用
当温度超
过某一温度 时弹簧自动 伸长，将阀 门关闭，避 免烫伤
形状记忆合金(简称SMA) 恒温原理图
二、记忆合金
应用
“绿色”能源
能源危机让人类一直在寻找各种高效和环保的“绿色”的
能源。新材料在这方面扮演了重要的角色。
干电池
不能重复使用
对环境有污染
AB
“绿色”能源
锂离子电池
体积小、质量轻、能多次充电、对环境污染小
锂离子电池的应用
3.7伏850毫安时锂离子充电电池 公
LABV
型号MS510014/77923
200401161CX0960
“绿色”能源
硅光电池
把太阳能直接转换成电能，不会造成污染
多晶硅、非晶硅材料能制造
大面积的太阳能电池，提高 供100多瓦。
AENA
“绿色”能源
天宫一号和神舟十一号
硅光电池
路灯
“绿色”能源
氢燃料电池
用氢制成、无污染、无噪声、高效率
燃料电池升压器
氢燃料电池堆栈
高压储氢罐
蓄电池组
驱动电机
课堂小结
1.记忆合金
特点：记忆高温或低温时的形状
原因：当温度达到某一数值时晶体结构发生变化
应用：太空天线运输、医学接骨、热水恒温阀门
2.纳米材料
原因：物质加工到纳米尺度，物理化学性质变化
特点及应用：抗菌、防水防油、韧性大强度高
3. “绿色”能源
电源发展：锂离子电池、硅光电池、氢燃料电池
AAKNA
课堂练习
1.关于记忆合金，下列说法正确的是( )
A. 将铁块烧红放入冷水中淬火，铁没有变成铝，因此铁是记
忆合金
B.记忆合金的主要成分是镍和钛
C. 记忆合金之所以可以“记忆”形状，原因是当温度达到某
一数值时晶体结构发生变化
D.如果用记忆合金制作汽车外壳，若车壳变形，只需拿电热
吹风对其加热就可恢复原状

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