“新型材料”分类探析，本文主要内容关键词为：探析论文,新型材料论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
人类对材料的认识、制造与应用，经历了从天然材料到合成材料、设计材料的发展过程，当今，新型材料在我们的生活中占据着越来越重要的位置，对科技发展起着巨大的促进作用，而理科综合测试也对此青睐有加。为此，笔者就“新型材料”分类小结如下。
一、纳米材料
1nm是1m的十亿分之一，一个基本的碳纳米管只有1.4nm。因此，科学家又把它们称为“超微粒”材料和21世纪新材料。在纳米尺度上重新认识和改造客观世界，这将会使人类建立一种崭新的思维方式，即人类将利用越来越小、越来越精确的物质和越来越精细的技术生产成品来满足人类更高层次的要求。
例1：纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料，纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管，下列说法错误的是（ ）
A 纳米碳管是一种新型有机化合物。
B.纳米碳管材料如果完全燃烧，生成物是二氧化碳。
C.纳米碳管材料管道多，表面积大，吸附能力强。
D.纳米碳管在常温下化学性质稳定。
二、硬耐高温材料
高温结构陶瓷是超硬耐高温材料的典型代表，例如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等。这类陶瓷具有能经受高温，不怕氧化，耐腐蚀，硬度大，耐磨损，密度小等优点，往往还具有声、电、光、热、磁等其它材料无法替代的多方面的特殊功能，广泛应用于切削刀具、高速磨损器械、航天材料等。
例2：我国及美国、日本等国家都已研制出了一种陶瓷柴油机。这种柴油机的发动机部件的受热面是用一种耐高温且不易传热的材料制造的，这种材料是（ ）
A.氧化铝陶瓷B.氮化硅陶瓷
C.光导纤维 D.玻璃钢
三、光电材料
与光的应用和光电转化有关的材料制造工业已成为许多尖端技术的基础。在这些技术中，光的应用和光电转化大致可分为两个方面：即信息处理（包括信息的生产、检测、贮存、再生、变换、显示与编辑等内容）和能量注入。
例3：VCD光盘上的光记录材料有多种，其光记录原理为：在激光照射下发生物理变化或化学变化，从而记录储存信号，碲的某种化合物是常见的一种VCD光记录材料，关于碲及化合物的叙述不正确的是（ ）
A.Te元素位于元素周期表中第四周期IVA族。
B.Te元素位于元素周期表中第五周期IVA族。
C.H[，2]TeO[，4]的酸性比H[，2]SO[，4]强。
D.H[，2]S比H[，2]Te稳定。
四、工程材料
新型工程材料是具有传统工程材料所没有的特性的一类工程材料，具有高密封性、良好导电性和优良的吸附性。广泛用于高级密封材料、新型导电材料和新型吸附材料。
例4：作为新一代工程材料，膨胀石墨有着广泛的新用途，如可作高级密封材料，也可作为新型的导电材料应用于电池生产中，还可作为新型的吸附剂用于环保上。它可由石墨在浓硫酸介质中被氧化而制得：
3n H[，2]SO[，4]+n graphite+n/2[O]=
n/2H[，2]O+[graphite+·HSO[，4]·2H[，2]SO[，4]]n（石墨硫酸盐）
石墨硫酸盐经水洗、过滤、干燥、高温加热后即得膨胀石墨产品。
（1）在实际生产工艺中是什么原因造成石墨膨胀而制成膨胀石墨产品。
（2）题给反应中的还原剂是（ ），反应中转移的电子总数为（ ）。
（3）石墨硫酸盐中可能存在的化学键包括（ ）。
五、能源材料
国际上日益重视具有战略意义的新能源的开发，包括太阳能、生物能、核能以及次级能源（氢能和燃料电池）等。新型光—电和光—化学能转换材料和结构器件的研制，提高转换效率，降低成本，以及研究光解水的催化剂，燃料电池中的固体电解质等都是材料科学所应承担的重要任务。
例5：金属锂是一种在工业上有多种用途的轻金属，尤其在核工业上有重要用途，试回答下列问题：
（1）锂的密度为为0.53g·cm[-1]，是自然界中最轻的金属。1kg锂燃烧可释放出42998KJ的热量。而1kg锂通过热核反应放出的能量，相当于2.0×10[4]万吨优质煤的燃烧。写出金属锂燃烧的化学方程式（ ）。根据锂的性质，请你设想出锂可能有哪方面的主要用途？
（2）锂的一种同位素[6]Li捕捉低速中子能力很强，因此，可用于控制（ ）的速度。已知1mol[6]Li在原子核反应堆中用中子照射后可以得到等物质的量的氘，写出该热核反应方程式（ ）。
六、超导材料
由于超导材料可荷载大电流并产生强磁场和零电阻的特性，因此超导材料可用来制造大功率发电机、超导电动机、超导电缆、超导加速器、超导贮能器、超导磁流体发电机、超导磁悬浮列车、超导核磁共振诊断仪等，随着低温甚至常温下超导物质的发现，超导材料的应用必将成为可以给人类社会的持续发展注入无限生机的高新科学技术。
例6：2001年，日本科学家发现了便于应用、可把阻抗为零的由硼和镁两种元素组成的超导材料，这是27年来首次更新了金属超导材料的记录，是目前金属化合物超导材料的记录。是目前金属化合物超导体的最高温度。该化合物也因此被美国《科学》杂志评为2001年十大科技突破之一。右图为该化合物的晶体结构单元示意图：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底面还各有一个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化合物的化学式可表示为（ ）
A.MgBB.MgB[，2]C.Mg[，2]BD.Mg[，3]B[，2]
七、磁性材料
多年来，磁性材料都是由铁族过渡元素或稀土元素的合金和氧化物组成。近20年来，分子铁磁体技术有了一定发展。所谓分子铁磁体是指使用制备分子化合物的方法合成具有磁铁一样性质的化合物，远远优于以往的合金类铁磁体，如体积小、比重轻、结构多样化、易于复合和加工成型等，非常适于作航天材料、微波吸收隐形材料、电磁屏蔽材料、光磁开关材料、生物兼容材料和信息储存材料。
例7：微型音像磁带中的磁性材料的化学组成相当于Co[，x]Fe[，3-x]O[，4+x]，若x的值为0.5，则下列有关说法中不正确的是（ ）
A.只含Co[3+]、Fe[3+]
B.含有Co[3+]、Fe[2+]、Fe[3+]
C.其中Co[3+]与Fe[3+]的物质的量之比为1∶1
D.其中Co[3+]与Fe[3+]的物质的量之比为1∶4
八、生物材料
为了保障人类的健康和长寿，生物材料的发展尤为人们所注意。生物材料的目标是对人体组织矫形、修复、再造、充填以维持其原有功能。它要求材料除具有相适应的性能外，还必须有与人体组织的相容性以及一定的生物活性。
例8：人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质和结构。人造骨可以依靠从人体液中补充某些离子形成新骨。可以骨骼接合界面产生分解、吸收、析出等反应；实现与骨骼牢固结合。人造骨植入人体内需要吸收人体中（ ）离子形成新骨。
A.Ca[2+]B.Cl[-]C.Na[+]D.PO[3-][，4]、Cl[-]
九、金属材料
在浩瀚的材料世界里，金属王国地盘最大，历史最久。已发现的116种元素中，金属占了93种，真可谓“五分天下占其四”。数千年来，金属材料的发现和应用，开创了人类物质文明的新纪元，加速了人类社会的发展。种类繁多的新型合金因其优异的物理、化学、机械、结构等功能，续写了金属材料的新篇章。
例9：因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，常温下钛不与非金属、强酸反应，红热时，却可与常见的非金属单质反应，钛是航空、军工、电力等方面的必需原料，地壳中含钛铁矿石之一是金红石（TiO[，2]），目前大规模生产钛的方法是：
第一步：金红石、炭粉混合在高温条件下通入Cl[，2]制得TiCl[，4]和一种可燃性气体。该反应的方程式为（ ），该反应的还原剂是（ ）。
第二步：在氩气的气氛中，用过量的镁在加热的条件下与TiCl[，4]反应制得金属钛。
（1）写出此反应的化学方程式（ ）。（2）简述从上述所得产物中获得金属钛的步骤。
十、复合材料
多相复合材料具有一定的综合性能并能弥补单一组成材料的不足，因而它成为当前材料研究的重要对象。多相复合材料的内涵已经拓宽，它可以包括：纤维（或晶须）增强或补强的复合材料、第二相颗粒弥散的复合材料、两（多）相复合材料、无机物和有机物复合材料、无机物和金属复合材料、梯度功能复合材料以及纳米复合材料等。
例10：β一羧酸乙基锗倍半氧化物（即Ce-132）是与人体健康有关的重要的有机锗化合物。其片层结构如右图，每个结构相同的基团都是由6个氧原子构成的十二元环，每个锗原子还同时与3个氧原子相连接，形成可以任意延伸的片层，每个锗原子连接一个羧乙基（- CH[，2]CH[，2]COOH），各片层间存在相互作用，连接成三维网状结构。
1.每个正六边形拥有（ ）个锗原子，（ ）个氧原子。
2.试写出Ge-132的化学式：（ ）。
例题参考答案
一、A 二、B 三、A，C 四、（1）高温加热；（2）石墨、nN[，A]；（3）离子健、共价键 五、（1）Li（s）+1/4O[，2]（s）=1/2Li[，2]O；（2）△H=-30KJ/mol作为火箭燃料；（3）用锂或锂的化合物制成固体燃料来代替固体推进剂，用作航天、航空的燃料或辅助燃料；（4）铀及反应堆中核反应
