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题文
材料科学已成为当今世界上最热门的前沿学科之一.材料一般分为金属材料、无机非金属材料、合成材料和复合材料等.2005年3月28日,连续空缺6年的国家技术发明一等奖被授予中国工程院院士、中南大学校长黄伯云所领导的课题组,因为他们发明了“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”.黄伯云是益阳市南县人,他和他的创新团队历经20年、7 000多个日日夜夜的拼搏,在经过无数次失败之后,终于获得成功,不仅打破了欧美的垄断和技术封锁、而且性能更优.
(1)“炭,炭航空制动材料”中的两个“炭”字代表两种不同的含碳材料,由此制得的这种航空制动材料属于______材料.
(2)合成材料的大量使用有优点也有缺点,请你任意写出其中的优、缺点各一种.优点______,缺点______.
(3)从黄伯云的事迹中,对于科学探究,你有什么感想?______.
题型:问答题难度:中档来源:益阳
答案
(1)将不同功能和性能的多种材料用化学方法使其结合成一体,将产生具有某些特殊性能并优点互补的材料称为复合材料.根据题中信息,航空动力材料有两种材料组合而成,所以属于复合材料.
(2)合成材料由于具有强度大、电绝缘性好、耐腐蚀性好等优点而被人类广泛应用和发展,使人类摆脱了依靠天然材料的依赖,但是其废弃物的急剧增加也带来了环境问题,如白色污染等.
(3)从发明的成功历程及团队的精神等方面有好多我们值得学习的地方.
故填:(1)复合
(2)优点:轻便;难腐蚀;成本低;强度较高;绝缘性好.缺点:白色污染;有害健康.
(3)失败是成功之母;坚持就是胜利;要有创新精神;要发扬团队精神;艰苦拼搏,才能成功;迎难而上,勇攀科技高峰.
据魔方格专家权威分析,试题“材料科学已成为当今世界上最热门的前沿学科之一.材料一般分为金属..”主要考查你对  复合材料合成有机高分子材料纳米材料  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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复合材料合成有机高分子材料纳米材料
考点名称:复合材料
  • 定义:
    人们将两种或两种以上的不同材料复合起来,使各种材料在性能上取长补短,制成了比原来单一材料的性能优越得多的复合材料。如钢筋混凝土、玻璃钢。
  • 优点:
    复合材料集中了组成材料的优点,具有更优异的综合性能。复合材料既能充分利用资源,又能节约能源。如钢筋混凝土就是钢筋和混凝土的复合材料,机动车的轮胎是用合金钢与橡胶的复合材料制成的,快艇的船身、餐厅的桌椅是由塑料中嵌入玻璃纤维制成的玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)制作的,飞机的机翼、火箭的发动机壳体是用碳纤维复合材料制成的。因此复合材料成为大有发展前途的一类新型材料。
  • 复合材料的应用前景:
    由于复合材料一般具有强度高、质量小、耐高温、耐腐蚀等优异性能,在综合性能上超过了单一材料,因此宇航工业就成了复合材料的重要应用领域。我们知道,质量对飞机、导弹、火箭、人造卫星、宇宙飞船来说是一个非常重要的冈素。例如:有的导弹的质量每减少1kg,它的射程就可以增加几千米。航天飞行器还要经受超高温、超高强度和温度剧烈变化等特殊条件的考验,所以,复合材料就成为理想的宇航材料,它的发展趋势从小部件扩大到大部件,从简单部件扩大到复杂部件,成为宇宙航空业发展的关键所在。另外,复合材料在机械工业、体育用品甚至人类健康方面的应用前景也十分广阔。
  • 复合材料的类别:
    (1)聚合物复合材料主要是指纤维增强聚合物材料。如将碳纤维包埋在环氧树脂中使复合材料强度增加,用于制造网球拍、高尔夫球杆和雪橇等。玻璃纤维复合材料是玻璃纤维与聚酯的复合体,可以用于制作结构材料,如汽车和飞机中的某些部件、桥体的结构材料和船体等,其强度可与钢材相比。增强的聚酰亚胺树脂可用于制作汽车的塑料发动机,使发动机质量减小,节约燃料。
    (2)陶瓷基复合材料为改变陶瓷的脆性,将石墨或聚合物纤维包埋在陶瓷中,制成的复合材料有一定的韧性,不易碎裂。而且可以在极高的温度下使用。这类陶瓷基复合材料有望成为汽车、火箭发动机的新型结构材料。金属网陶瓷基材料具有超强刚性,可作为防弹衣的材料。
    (3)金属基复合材料在金属表面涂层,可以保护金属表面或赋予金属表面某种特殊功能,如金属表面涂油漆可以抗腐蚀;金属表面作搪瓷内衬可制作化学反应釜;金属表面镀铬可使表面光亮;金属表面涂以高分子弹性体赋予表面韧性,可作为抗气蚀材料用于水轮机、汽轮机的不锈钢叶片上,延长其使用年限;在纯的硅晶片上复合多层有专门功能的物质可用于计算机的集成电路片。近年来出现的铝一硼纤维,其比强度为铝合金的2倍。
    一些金属基复合材料及其用途
    基体 增强体 应用
    铝,镁 石墨 卫星,导弹,飞机的结构部件
    镁,钛 天线结构,发动机叶片
    铝,钴 碳化硅 高温发动机零件
  • 其他新材料:
    1.纳米材料
    纳米材料是指纳米尺度的粉末、纤维、膜或块状材料,这些材料具备一般材料所没有的优越性能。经过纳米材料增强的复合材料,不仅坚韧、质轻、耐高温、耐腐蚀,而且具有很高的吸波性能,可作为雷达吸收材料,可用于制造雷达无法发现的隐形战斗机。
    2.超导材料
    超导材料具有在特定温度下电阻等于零的特性。 1987年中国科学院赵忠贤发现的超导体钇钡铜氧化物体系(Y—Ba—Cu一O)在温度达到-183℃时,电阻值为零。后来其他科学家研究发现铋锶钙铜氧化物体系 (Bi—sr—Ca—Cu一O)也具有超导性,温度为一153℃ 时,其电阻值为零。这些研究成果使超导体应用的研究向前大大迈进了一步。
    3.医用高分子材料
    生物医学高分子简称医用高分子,是一类令人瞩目的功能高分子材料。医用高分子材料制品种类繁多,可以粗略地分为三类:软性即橡胶状聚合物,如人工心脏;半结晶聚合物,如肾渗析膜;其他有关聚合物,如血管扩张剂。新材料不仅对环境无害,而且这些新材料在宇航、建筑、机器人、仿生和医药等领域已显示出潜在的应用前景,它们的发展必将对人类的生活和社会的进步产生深远的影响。
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