高中物理沪科版 选修第三册 材料及其应用简介 课件2.pptVIP

11.6材料及其应用简介知识回顾物体气体液体固体晶体盖—吕萨克定律气体实验定律理想气体状态方程玻意耳定律查理定律毛细现象表面张力浸润与不浸润非晶体单晶体多晶体热气球打气泵测定肺活量等防水布料酒精灯等液晶显示屏气态、液态和固态是最常见的三种物质形态，这些不同形态物理材料的应用，对人类社会的发展起到了重大的推动作用。历史学家们曾经根据人类使用的材料把古代史划分为石器时代、陶器时代、铜器时代和铁器时代。每一次新材料的发现与利用都极大地推动了人类社会的发展。直到今天各种新材料的涌现，每一次进步都标志着人类社会生产水平的一大跨越。每一次新材料的开发和使用，都推动人类社会迈上新的台阶。ENIAC(电子数字积分计算机）世界上第一台通用计算机长30.48m，宽6m，高2.4m占地面积约170平方米有30个操作台，造价48万美元17468根真空管（电子管)7200根晶体二极管计算速度为每秒5000次加法华为公司2019年推出的麒麟9905G手机芯片，在手指甲盖大小的地方，集成了103亿个晶体管，运算速度达到每秒万亿次。基础知识三、材料的应用随着材料科学与技术的飞速发展，各种具有独特性能的材料层出不穷，使人类生活和社会发展对材料的新需求不断得到满足。半导体是具有优异特性的微电子材料。从导电性能上看，半导体的电阻率介于金属导体（电阻率＜10-3Ω·m）和绝缘体（电阻率＞10Ω·m）之间。微电子工业中使用的半导体材料主要是硅和砷化镓。硅的机械强度高，结晶性好，在自然界中储量丰富，成本低，是制造晶体管和集成电路的主要材料。在微电子工业中，集成块是利用集成工艺将晶体管、电阻、电容及它们之间的连线集成在一块半导体芯片上制成的（图2-32）。集成电路是电子设备最重要的元件之一。三、材料的应用随着半导体器件的特性尺寸越来越接近原子极限，越来越多的新器件概念被提出，如自旋器件、铁磁存储器、量子晶体管等。半导体是电子信息产业的基础，是许多工业整机设备的核心，作为芯片、存储器等应用在计算机、通信、军事、工业医疗等各个领域。半导体技术在各个领域的应用大大提高了生产效率，为人们带来各种便利，同时极大地推动着社会的文明和进步三、材料的应用发光二极管，通常也简称为LED,由含镓（Ga)、砷（As)、磷（P)、氮（N)等的化合物制成。发光二极管是半导体二极管的一种，可把电能转化成光能，发光效率高。与白炽灯泡和氖灯相比，由发光二极管组成的LED灯的工作电压低，工作电流小，抗震性能好，寿命长，使用方便，因此得到广泛应用（图2-33).随着LED技术的发展、新型光学设计的突破、新灯种的开发等，LED显示屏和LED照明将会更加广泛地应用于生产生活实际。发光二极管与LED灯三、材料的应用纳米是长度单位，1nm＝10-9m。粒度在1～100nm的材料称为纳米材料。人们发现，当材料小到纳米尺度时，其力、热、声、光、磁等方面的某些性能会突变。碳纳米管（图2-34）是目前纳米材料研究领域的热点之一。碳纳米管是由碳原子层卷曲而成的碳管，管直径一般为几纳米到几十纳米，管壁厚度仅为几纳米，五万根碳纳米管集中起来也只有人的一根头发丝粗。它的成分和石墨一样，但韧性很高，导电性极强，兼具金属和半导体的特性。纳米材料在短短的十几年中发展十分迅速，填补了一个曾被忽略了的小尺度材料科学研究的空白，使人们对物质世界的认识又向前迈进了一大步；同时，它也为新型材料的发明开辟了一个崭新的天地，显示出强大的生命力。纳米材料的应用范围十分广泛，如在文物保护方面，利用溶胶与凝胶相结合的方法，把新研制的纳米材料制成一种透明的胶体，涂在文物表面，可形成一种“无机膜”，使文物完全与外界隔离，有利于文物的长期保护。三、材料的应用石墨烯是人们发现的第一种由单层原子构成的材料，碳原子之间相互连接成六角网格。石墨烯存在于自然界中，但难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，铅笔里用的石墨就相当于无数层石墨烯叠在一起。2004年，英国曼彻斯特大学的科学家盖姆和诺沃肖洛夫从石墨中剥离出仅由一层碳原子构成的薄片，即石墨烯。碳原子组成的六边形结构示意图问题1：液晶是如何被发现的？阅读教材内容，回答下列问题问题2：液晶有些什么特性？问题3：液晶为什么可以用来做显示器或显示屏？三、液晶三、液晶1、液晶：由固态向液态转化的中间态液体具有与晶体相似的性质，称为液态晶体，简称液晶。2、液晶的特点：既有液体的流动性，又具有晶体的某些各向异性。