2020年江蘇三支一扶公基備考人文知識(shí)：當(dāng)前主要的新材料

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一、知識(shí)點(diǎn)剖析

新材料技術(shù)

材料、能源和信息是人類(lèi)文明的三大支柱。

新材料(或稱(chēng)先進(jìn)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(lèi)材料。

新材料技術(shù)被稱(chēng)為“發(fā)明之母”和“產(chǎn)業(yè)糧食”。

一、分類(lèi)

1.世界各國(guó)對(duì)材料的分類(lèi)不盡相同，就大的類(lèi)別來(lái)說(shuō)，可以分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料及復(fù)合材料四大類(lèi)。

2.如按照材料的使用性能來(lái)看，可分為結(jié)構(gòu)材料與功能材料兩大類(lèi)。結(jié)構(gòu)材料的使用性能主要是力學(xué)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(dāng)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(shí)際上石墨烯本來(lái)就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。

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(xué)獎(jiǎng)。石墨烯的出現(xiàn)為相對(duì)論量子力學(xué)的研究提供了很好的平臺(tái)，而在這之前科學(xué)家們只能在高能宇宙射線(xiàn)或高能加速器中對(duì)該理論進(jìn)行驗(yàn)證。

2.石墨烯的性質(zhì)

(1)厚度：石墨烯是目前世界上最薄的材料。

(2)導(dǎo)熱性：作為熱導(dǎo)體，石墨烯比目前任何其他材料的導(dǎo)熱效果都好。

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

(4)光學(xué)特性：石墨烯具有非常良好的光學(xué)特性，其透光率大約是97.7%。

3.石墨烯的應(yīng)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(chǔ)氫材料、航空航天、感光元件、復(fù)合材料生物等領(lǐng)域都廣泛應(yīng)用。

(二)超導(dǎo)材料

1.超導(dǎo)現(xiàn)象

(1)超導(dǎo)現(xiàn)象：荷蘭物理學(xué)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(duì)零度附近某一特定溫度時(shí)，它們的電阻率突然減小到無(wú)法測(cè)量，這一現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。

(2)超導(dǎo)體：能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)叫做超導(dǎo)體。

(3)超導(dǎo)臨界溫度：使超導(dǎo)體電阻為零的溫度，叫超導(dǎo)臨界溫度。

2.超導(dǎo)材料的特性

零電阻和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個(gè)重要特性。

3.超導(dǎo)材料的分類(lèi)

(1)超導(dǎo)材料按其化學(xué)成分可分為元素材料、合金材料、化合物材料和超導(dǎo)陶瓷。

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

知識(shí)鏈接——高溫超導(dǎo)體

高溫超導(dǎo)體，通常是指在液氮溫度(77K)以上超導(dǎo)的材料。因此這里所說(shuō)的“高溫”，仍然遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)0℃。

4.超導(dǎo)材料的應(yīng)用

高壓輸電：利用其零電阻性，超導(dǎo)體可最大限度地降低超高壓輸電的損耗。

磁懸浮列車(chē)：利用其磁懸浮性，超導(dǎo)懸浮技術(shù)現(xiàn)在被用在無(wú)磨損軸承、磁懸浮列車(chē)，以及粒子加速器、核聚變反應(yīng)堆的研制上。

(三)納米材料

1.納米

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

2.納米技術(shù)

納米科學(xué)是研究在1—100nm內(nèi)，原子、分子和其他類(lèi)型物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和變化性質(zhì)的學(xué)科。在這一尺度范圍內(nèi)對(duì)原子、分子進(jìn)行操縱和加工被稱(chēng)為納米技術(shù)。

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

3.納米材料

納米材料是晶粒尺寸為納米級(jí)的超細(xì)材料。

納米材料的特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致材料的力學(xué)性能、磁性、介電性、超導(dǎo)性、光學(xué)乃至熱力學(xué)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(yīng)用

目前，納米材料已開(kāi)始被應(yīng)用于服裝加工、建筑涂料等行業(yè)。

二、考點(diǎn)分析與例題展示

1.(單選)下列選項(xiàng)中說(shuō)法有誤的一項(xiàng)是：( )

A.零電阻和抗磁性是超導(dǎo)體的兩個(gè)重要特性

B.納米是一種長(zhǎng)度單位

C.納米材料具有不沾水、不沾油、不沾灰塵的特點(diǎn)

D.石墨烯的導(dǎo)熱性極差

【解析】D。本題考察的是新材料技術(shù)的相關(guān)特性。ABC選項(xiàng)是關(guān)于超導(dǎo)體和納米材料的特性，說(shuō)法正確。D選項(xiàng)關(guān)于石墨烯的特性表述錯(cuò)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(shí)際上石墨烯本來(lái)就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。石墨烯是目前世界上最薄的材料。作為熱導(dǎo)體，石墨烯比目前任何其他材料的導(dǎo)熱效果都好。故本題答案為選D。

2.(判斷題)當(dāng)前超導(dǎo)材料主要應(yīng)用于高壓輸電和磁懸浮列車(chē)。( )

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

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