初中化学人教2011课标版九年级上册《走进化学世界》教学设计(7/9)

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　　2.纳米材料

　　20世纪80年代，诞生了一种新型材料，其体细小得只有借助高倍电子显微镜才能看见，这就是纳米材料。纳米是一米的十亿分之一，这么小的颗料只能在电子显微镜下才能看到。比

　　细菌小得多的病毒就可以用纳米来衡量了。纳米材料是纳米量级(10-9

　　m)的超细颗料构成的材料，它只是一根头发细度的千分之一到万分之一。纳米材料的问世，是材料科学从宏观世界向微观世界进军的重要里程碑。

　　自然界里就有纳米材料。比如我们人的骨头，特别是牙齿，就是由纳米颗粒、纳米纤维和胶体基质构成的。宇宙太空的天体碎石也含有纳米颗粒。1000年前我们的祖先使用的墨，也是一种纳米材料。古代人做的研墨用的墨棒，是用石蜡等材料燃烧的烟雾冷却，附着到陶瓷板上，得到很细的炭粉，这种炭粉的尺寸就是纳米的尺寸。

　　饭店用的磁性钥匙，银行用的磁性信用卡，磁性车票，这些产品的表面都附着了一层肉眼看不见的纳米氧化铁的颗粒。有的纳米材料是大的块体材料，是看得见的，但它的基本单元还是纳米颗粒组成的。如高强度的纳米合金材料;还有高韧性的纳米陶瓷材料。

　　纳米材料的加工，实际上是在一定条件下，把某种材料的原子和分子有规律地组装起来。例如，把金属融化，它的原子状态蒸汽，通过惰性气体保护后冷凝收集起来，就成为纳米尺度的晶体，即纳米微粒。

　　与传统的材料相比，纳米材料的性质已经发生了很大的变化。纳米材料有四大效应：小尺寸效应、量子效应、表面效应和界面效应。这使它具有传统材料所不具备的物理、化学特性。例如，常规的金属银的熔化温度是900℃，到纳米这么小的银微粒时，在100℃左右即可熔化。非金属硅是灰色的，到4nm以下会发出淡淡的红色，因为它吸收的光波不一样。又如TiO2纳米陶瓷在低温下具有奇特的韧性，在180℃温度下经受弯曲也不断裂;CaF2陶瓷纳米材料在80～180℃温度下塑性提高100%;纳米铁合金比同成分合金强度高10倍以上;纳米磁性材料的磁记录密度比普通磁性材料高10倍以上;纳米复合材料对光的反射率低，能吸收电磁波，可用作隐形飞机涂层。用纳米技术可制得无缺陷，或无有害缺陷的近乎理想的纳米陶瓷，使材料的原有性能得到极大的改善，甚至出现新的功能。如用纳米技术制成的AlO2O3复合材料的强度比纯

　　Al2O3陶瓷高两倍。纳米碳管有巨大的贮氢能力。每千克碳管可贮存至少100kg氢气。纳米碳管实际上像我们接触过的片状石墨的一层或多层，把它卷成一个圆的管子，然后把两端封闭起来。这种碳管的直径是零点几个纳米到几十个纳米。单个的纳米碳管肉眼是看不见的，只能在电子显微镜下才能看见。