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第3节　材料及其应用
[学习目标]　1.了解材料对人类社会的影响。2.了解材料的种类(重点)。3.了解半导体、纳米材料、石墨烯等几种新型材料的应用前景(重点)。
一、材料对人类社会的影响
时代 工具 材料 特点 对生产力 的影响 产生 年代
石器 时代 石头 石器虽硬却　　断裂，　　　加工 效率低下，生产力发展极其缓慢。 原始 社会
青铜 时代 青铜 合金材料，制作成本较　　　，硬度偏低 给农业和手工业生产以更强大的力量 夏、商、 西周 时期
铁器 时代 铁 坚硬、韧性高、锋利，胜过石器和青铜器 带来了相对发达的生产力，促进了中华文明的发展 战国 晚期
信息 时代 新材 料 举例：(1)　　　　材料促进了计算机技术的发展 (2)耐高温　　　　　的结构材料推动了航天技术的发展 (3)低消耗的　　　　　引领了光纤通信技术的发展 材料已经与信息、能源一起，被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱 现代
二、材料的种类
1.按照材料的特性，可将材料分为结构材料和功能材料两类。
(1)结构材料主要利用材料的　　　　特性
(2)功能材料主要利用材料的　　　　　　等特性。
2.按照材料的应用领域，又可将材料分为　　　材料、　　　　材料、建筑材料、　　　　材料、________材料等。
3.习惯上，人们把材料分为　　　　材料、　　　　　　　　材料、　　　　　　　　材料和　　　　材料。
(1)金属材料
金属材料一般包括金属与　　　　。合金是由两种或两种以上的金属，或者　　　　　　　　结合而成的具有金属特性的材料。
(2)无机非金属材料：主要有　　　　和　　　　等。
陶瓷新材料有惊人的　　　　性能，能耐受强碱氢氧化钠、几乎所有的无机酸及有机酸的腐蚀，同时它又是一种高性能的　　　　材料，在现代工业和航空航天领域得到了广泛的应用。
(3)有机高分子材料是由含碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的　　　　　　构成的材料。　　　　、___________和　　　　　　这三大合成高分子材料，已经成为生产和生活中必不可少的重要材料。
(4)复合材料
复合材料是由以上几类不同材料通过　　　　　　组合而成的新型材料。可通过材料设计使各组合成分的性能　　　　　　　　　　　　，从而获得新的优越性能。
例1　(多选)习惯上，人们把材料分为(　　)
A.金属材料 B.无机非金属材料
C.生物材料 D.有机高分子材料
例2　(多选)下列说法中正确的是(　　)
A.不锈钢具有很强的耐腐蚀性，广泛应用于制造餐具、外科手术器械及化工设备
B.有机高分子材料是碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的有机化合物构成的材料
C.复合材料则是由几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料
D.玻璃钢不是复合材料
针对训练1　(多选)下列关于材料的说法正确的是(　　)
A.金属材料是指金属及其合金，通常合金的性能优于纯金属
B.合成橡胶、合金都属于复合材料
C.塑料属于有机高分子材料
D.玻璃是无机非金属材料
三、材料的应用
1.半导体
(1)半导体是具有优异特性的微电子材料。从导电性能上看，半导体的电阻率介于　　　　　　(电阻率<10-3 Ω·m)和　　　　(电阻率>1012 Ω·m)之间。
(2)微电子工业中使用的半导体材料主要是　　　和　　　　。硅的机械强度高，结晶性好，在自然界中储量　　　　，成本　　　　，是制造晶体管和集成电路的主要材料。
2.纳米材料
(1)纳米是　　　　，1 nm=　　　　 m。粒度在　　　　　　的材料称为纳米材料。
(2)碳纳米管是目前纳米材料研究领域的热点之一。碳纳米管是由碳原子层卷曲而成的碳管，管直径一般为　　　　　　　　，管壁厚度仅为　　　　。它的成分和石墨一样，但韧性　　　　，导电性　　　　，兼具金属和半导体的特性。
3.石墨烯
(1)石墨烯：由　　　　　　构成的材料，碳原子之间相互连接成　　　　　　。
(2)石墨烯的特性：优异的　　　、　　　、　　　　特性，是已知强度　　　　的材料之一，并且能　　　　，有很好的　　　　。
(3)用途：①制作传感器；②制作晶体管；③作为柔性显示屏的基础材料。
例3　(多选)下列认识正确的是(　　)
A.纳米是一种尺寸很小的材料，是纳米材料的简称
B.粒度在1~100 nm的材料称为纳米材料
C.纳米是一个长度单位
D.纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能
例4　如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，石墨烯是单层的石墨，可以通过剥离石墨而获得，是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。下列说法正确的是(　　)
A.单层石墨烯的厚度约在厘米数量级
B.石墨烯可以通过物理方法获得
C.石墨和石墨烯中的碳原子都固定在六边形的顶点不动
D.石墨烯熔化过程中吸热，碳原子的平均动能增加
针对训练2　(多选)石墨烯是从石墨中分离出来的单原子层石墨，它具有超强导电、导热的性能。下列关于石墨烯的说法正确的是(　　)
A.石墨烯属于一种新型化合物
B.石墨烯的碳原子之间存在间隔
C.石墨烯可作散热材料
D.石墨烯可作为电池的电极
答案精析
一、
容易　不易　高　半导体　高强度　光导纤维
二、
1.(1)力学　(2)声、光、热、电、磁
2.信息　能源　生物　航空航天
3.金属　无机非金属　有机高分子　复合　(1)合金
金属与非金属　(2)陶瓷　玻璃　耐腐蚀　电绝缘
(3)有机化合物　塑料　合成纤维　合成橡胶
(4)复合工艺　互相补充并彼此关联
例1　ABD
例2　ABC　[玻璃钢、碳纤维和陶瓷复合材料等都是新型的复合材料，D错误，A、B、C正确。]
针对训练1　ACD　[金属材料主要是指金属及其合金，一般来讲，合金的性能优于金属单质，所以日常的应用中，合金比金属单质使用得更广泛，选项A正确；合金属于金属材料，而塑料、橡胶都属于有机高分子材料，选项B错误，C正确；玻璃属于无机非金属材料，选项D正确。]
三、
1.(1)金属导体　绝缘体　(2)硅　砷化镓　丰富　低
2.(1)长度单位　10-9　1~100 nm
(2)几纳米到几十纳米　几纳米　很高　极强
3.(1)单层原子　六角网格
(2)光学　电学　力学　最高　弯曲　韧性
例3　BCD
例4　B　[单层石墨烯的厚度为纳米数量级，故A错误；由题意可知，可以通过剥离石墨而获得石墨烯，所以石墨烯可以通过物理方法获得，故B正确；石墨和石墨烯中的碳原子是运动的，故C错误；石墨烯是晶体，熔化过程中吸热，温度不变，碳原子的平均动能不变，故D错误。]
针对训练2　BCD　[石墨烯是从碳中分离出来的单原子层石墨，是一种碳单质，A错误；构成石墨烯的碳原子之间存在间隔，B正确；石墨烯具有超强导电、导热的性能，可用作散热材料和电池的电极，C、D正确。](共23张PPT)
DIERZHANG
第2章
第3节　材料及其应用
1.了解材料对人类社会的影响。
2.了解材料的种类(重点)。
3.了解半导体、纳米材料、石墨烯等几种新型材料的应用前景(重点)。
学习目标
一、材料对人类社会的影响
二、材料的种类
三、材料的应用
内容索引
材料对人类社会的影响
一
时代 工具 材料 特点 对生产力的影响 产生
年代
石器 时代 石头 石器虽硬却　　　断裂，　　　加工 效率低下，生产力发展极其缓慢。 原始社会
青铜 时代 青铜 合金材料，制作成本较　　，硬度偏低 给农业和手工业生产以更强大的力量 夏、商、
西周时期
铁器 时代 铁 坚硬、韧性高、锋利，胜过石器和青铜器 带来了相对发达的生产力，促进了中华文明的发展 战国晚期
容易
不易
高
时代 工具 材料 特点 对生产力的影响 产生
年代
信息 时代 新材料 举例：(1)　　　　材料促进了计算机技术的发展 (2)耐高温　　　　的结构材料推动了航天技术的发展 (3)低消耗的　　　　　引领了光纤通信技术的发展 材料已经与信息、能源一起，被当今国际社会公认为现代文明的三大支柱 现代
半导体
高强度
光导纤维
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材料的种类
二
1.按照材料的特性，可将材料分为结构材料和功能材料两类。
(1)结构材料主要利用材料的　　　特性
(2)功能材料主要利用材料的　　　　　　　　　　等特性。
2.按照材料的应用领域，又可将材料分为　　　材料、　　　材料、建筑材料、　　　材料、　　　　　材料等。
力学
声、光、热、电、磁
信息
能源
生物
航空航天
3.习惯上，人们把材料分为　　材料、　　　　　材料、　　　　　材料和　　　材料。
(1)金属材料
金属材料一般包括金属与　　　。合金是由两种或两种以上的金属，或者　　　　　　　结合而成的具有金属特性的材料。
(2)无机非金属材料：主要有　　　和　　　等。
陶瓷新材料有惊人的　　　　性能，能耐受强碱氢氧化钠、几乎所有的无机酸及有机酸的腐蚀，同时它又是一种高性能的　　　　材料，在现代工业和航空航天领域得到了广泛的应用。
金属
无机非金属
有机高分子
复合
合金
金属与非金属
陶瓷
玻璃
耐腐蚀
电绝缘
(3)有机高分子材料是由含碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的____________
构成的材料。　　　、　　　　　和　　　　　这三大合成高分子材料，已经成为生产和生活中必不可少的重要材料。
(4)复合材料
复合材料是由以上几类不同材料通过　　　　　组合而成的新型材料。可通过材料设计使各组合成分的性能　　　　　　　　　　，从而获得新的优越性能。
有机化合物
塑料
合成纤维
合成橡胶
复合工艺
互相补充并彼此关联
　 (多选)习惯上，人们把材料分为
A.金属材料
B.无机非金属材料
C.生物材料
D.有机高分子材料
例1
√
√
√
　 (多选)下列说法中正确的是
A.不锈钢具有很强的耐腐蚀性，广泛应用于制造餐具、外科手术器械及
　化工设备
B.有机高分子材料是碳、氢、氧、氮、硅、硫等元素的有机化合物构成
　的材料
C.复合材料则是由几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料
D.玻璃钢不是复合材料
例2
√
√
√
玻璃钢、碳纤维和陶瓷复合材料等都是新型的复合材料，D错误，A、B、C正确。
　 　(多选)下列关于材料的说法正确的是
A.金属材料是指金属及其合金，通常合金的性能优于纯金属
B.合成橡胶、合金都属于复合材料
C.塑料属于有机高分子材料
D.玻璃是无机非金属材料
√
针对训练1
√
√
金属材料主要是指金属及其合金，一般来讲，合金的性能优于金属单质，所以日常的应用中，合金比金属单质使用得更广泛，选项A正确；
合金属于金属材料，而塑料、橡胶都属于有机高分子材料，选项B错误，C正确；
玻璃属于无机非金属材料，选项D正确。
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材料的应用
三
1.半导体
(1)半导体是具有优异特性的微电子材料。从导电性能上看，半导体的电阻率介于　　　　 (电阻率<10-3 Ω·m)和　　　　(电阻率>1012 Ω·m)之间。
(2)微电子工业中使用的半导体材料主要是　　和　　　　。硅的机械强度高，结晶性好，在自然界中储量　　　，成本　　，是制造晶体管和集成电路的主要材料。
金属导体
绝缘体
硅
砷化镓
丰富
低
2.纳米材料
(1)纳米是　　　　　，1 nm=　　 m。粒度在　　　　　的材料称为纳米材料。
(2)碳纳米管是目前纳米材料研究领域的热点之一。碳纳米管是由碳原子层卷曲而成的碳管，管直径一般为　　　　　　　　　，管壁厚度仅为
　　　　。它的成分和石墨一样，但韧性　　　，导电性　　　，兼具金属和半导体的特性。
长度单位
10-9
1~100 nm
几纳米到几十纳米
几纳米
很高
极强
3.石墨烯
(1)石墨烯：由　　　　 构成的材料，碳原子之间相互连接成 　　　　。
(2)石墨烯的特性：优异的　　 、　　 、 　　特性，是已知强度_____
的材料之一，并且能　　　，有很好的　　　。
(3)用途：①制作传感器；②制作晶体管；③作为柔性显示屏的基础材料。
单层原子
六角网格
光学
电学
力学
最高
弯曲
韧性
　 (多选)下列认识正确的是
A.纳米是一种尺寸很小的材料，是纳米材料的简称
B.粒度在1~100 nm的材料称为纳米材料
C.纳米是一个长度单位
D.纳米材料的奇特效应使纳米材料表现出不同于传统材料的良好性能
例3
√
√
√
　如图所示为石墨、石墨烯的微观结构，石墨烯是单层的石墨，可以通过剥离石墨而获得，是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型材料。下列说法正确的是
A.单层石墨烯的厚度约在厘米数量级
B.石墨烯可以通过物理方法获得
C.石墨和石墨烯中的碳原子都固定在六边形的顶点不动
D.石墨烯熔化过程中吸热，碳原子的平均动能增加
例4
√
单层石墨烯的厚度为纳米数量级，故A错误；
由题意可知，可以通过剥离石墨而获得石墨烯，
所以石墨烯可以通过物理方法获得，故B正确；
石墨和石墨烯中的碳原子是运动的，故C错误；
石墨烯是晶体，熔化过程中吸热，温度不变，碳原子的平均动能不变，故D错误。
　 　(多选)石墨烯是从石墨中分离出来的单原子层石墨，它具有超强导电、导热的性能。下列关于石墨烯的说法正确的是
A.石墨烯属于一种新型化合物
B.石墨烯的碳原子之间存在间隔
C.石墨烯可作散热材料
D.石墨烯可作为电池的电极
√
针对训练2
√
√
石墨烯是从碳中分离出来的单原子层石墨，是一种碳单质，A错误；
构成石墨烯的碳原子之间存在间隔，B正确；
石墨烯具有超强导电、导热的性能，可用作散热材料和电池的电极，C、D正确。
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