17.
閱讀以下材料,回答相關(guān)問題.
納米材料的小尺寸效應(yīng)物質(zhì)的尺度加工到1~100nm,它的物理性質(zhì)或者化學(xué)性能與較大尺度時相比,會發(fā)生變化,這些物質(zhì)組成的材料稱為“納米材料”.
納米材料在聲、光、電、磁、熱、力學(xué)等性能呈現(xiàn)出“新奇”的現(xiàn)象.隨著顆粒尺寸變小,在一定條件下會引起顆粒性質(zhì)改變.由此引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為“小尺
寸效應(yīng)”.納米材料小尺寸效應(yīng)主要表現(xiàn)在如下方面:
(1)特殊光學(xué)性質(zhì):所有金屬在納米狀態(tài)時都呈現(xiàn)黑色.尺寸越小顏色愈黑,銀白色的鉑變成鉑黑,金屬“金屬鉻變成鉻黑.金屬超微顆粒對光的反射率很低,通常低于l%,約幾微米厚度就能完全消光.利用此特性可制造高效率光熱、光電轉(zhuǎn)換材料“光電轉(zhuǎn)換材料,以很高效率將太陽能“太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋㈦娔堋半娔埽可用于紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)等.
(2)特殊熱學(xué)性質(zhì):通常晶體具有固定的熔點,當(dāng)晶體達到納米尺寸時卻截然不同.例如:金的熔點為1064℃,而直徑為10nm的金粉熔點降低到940℃,直徑為5nm的金粉熔點降低到830℃.此特性可應(yīng)用于粉末冶金“冶金工業(yè).
(3)特殊電學(xué)、磁學(xué)性質(zhì):納米材料的導(dǎo)電性有所改變.例如:銅顆粒達到納米尺寸就變得不能導(dǎo)電;通常絕緣的二氧化硅顆粒在20nm時卻開始導(dǎo)電.此外,納米材料呈現(xiàn)出超順磁性,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌“趨磁細菌等生物體中都存在超微磁性顆粒,使這類生物在地磁場導(dǎo)航下能辨別方向,具有回歸的本領(lǐng).
(4)特殊力學(xué)性質(zhì):氟化鈣納米材料在室溫下可大幅度彎曲而不斷裂.研究表明,人的牙齒具有高強度,是因為它由磷酸鈣“磷酸鈣等納米材料構(gòu)成.呈納“納米金屬要比傳統(tǒng)金屬硬3~5倍.金屬陶瓷復(fù)合納米材料不但強度高且韌性好,制成的刀具比金鋼石制品還要堅硬.
納米材料小尺寸效應(yīng)還表現(xiàn)在超導(dǎo)電性“導(dǎo)電性,介電性能、聲學(xué)特性以及化學(xué)性能等方面.
納米技術(shù)目前已成功應(yīng)用于許多領(lǐng)域,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)保、醫(yī)療、國家安全等都有廣泛應(yīng)用,圖21是1993年中國科學(xué) 院北京真空物理實驗室自行操縱原子寫出的“中國”二字,標志著我國開始在世界納米領(lǐng)域占有一席之地.
請回答下列問題:
(1)銅顆粒達到納米尺寸就可以變成絕緣體.(選填:“導(dǎo)體”或“絕緣體”)
(2)金屬陶瓷復(fù)合納米材料強度高且韌性好,請對此種材料提出一項可以應(yīng)用于人體的設(shè)想:人造牙齒.
(3)小東針對納米材料的“特殊光學(xué)性質(zhì)”,提出了一個問題:金屬的顏色會變黑嗎?
請你判斷這是不是一個可以探究的科學(xué)問題.答:不是.
(4)請你針對納米材料“特殊熱學(xué)性質(zhì)”,提出一個可以探究的科學(xué)問題:納米晶體的熔點與其直徑有關(guān)嗎.