Физика и астрономия · 12 клас · урок 13 от 13

Нови материали в нашия живот

Съвременните технологии разчитат на нови материали с необичайни свойства. Графенът е слой въглеродни атоми с дебелина един атом, много здрав и добър проводник. Композитите като карбона съчетават лекота и здравина, свръхпроводниците провеждат ток без съпротивление, а наноматериалите имат свойства, различни от тези на същото вещество в обичайни размери. Сплавите с памет на формата, течните кристали и полупроводниците са в основата на медицината, екраните и електрониката.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Графен: един атомен слой въглерод, здрав, лек и проводящ.
  • Свръхпроводници: R = 0 под критичната температура (ЯМР, маглев влакове).
  • Композити (карбон, фибростъкло): лекота и здравина.
  • Наноматериали: структура с размери 1-100 nm; 1 nm = 10−9 m.
  • Сплави с памет на формата (нитинол) се връщат към първоначалната си форма при нагряване.

Пример

Течните кристали в LCD екраните завъртат поляризацията на светлината под действие на напрежение и така пропускат или спират светлината.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Какво е графенът?
    • Слой въглеродни атоми с дебелина един атом
    • Вид пластмаса
    • Сплав на желязо и мед
    • Течен кристал

    Отговор: Слой въглеродни атоми с дебелина един атом

    Графенът е двумерна решетка от въглеродни атоми, подредени в шестоъгълници.

  2. Какво е характерно за свръхпроводниците?
    • Имат много голямо съпротивление
    • Под критичната температура съпротивлението им е нула
    • Светят при нагряване
    • Не се влияят от магнитно поле

    Отговор: Под критичната температура съпротивлението им е нула

    При охлаждане под критичната температура токът тече без загуби.

  3. Какво са композитните материали (например карбонът)?
    • Чисти химични елементи
    • Течности с голям вискозитет
    • Материали от два или повече компонента с по-добри общи свойства
    • Радиоактивни материали

    Отговор: Материали от два или повече компонента

    Например въглеродни влакна в смола дават лек и много здрав материал.

  4. Какво е наноматериал?
    • Материал, по-лек от въздуха
    • Материал, който се топи при стайна температура
    • Всеки синтетичен материал
    • Материал със структура с размери от порядъка на 1-100 nm

    Отговор: Материал със структура с размери 1-100 nm

    При такива размери свойствата на веществото се променят (цвят, здравина, проводимост).

  5. Какво свойство имат сплавите с памет на формата, например нитинолът?
    • Възстановяват първоначалната си форма при нагряване
    • Светят в тъмното
    • Не провеждат топлина
    • Стават прозрачни при натиск

    Отговор: Възстановяват първоначалната си форма при нагряване

    След деформация и нагряване кристалната им структура се връща и с нея формата.

  6. Какви вещества се използват в LCD екраните?
    • Графен
    • Карбон
    • Нитинол
    • Течни кристали

    Отговор: Течни кристали

    LCD означава екран с течни кристали; те завъртат поляризацията на светлината.

  7. Къде се използват свръхпроводящи магнити в медицината?
    • В термометрите
    • В слушалките за прегледи
    • В ЯМР апаратите
    • В очилата

    Отговор: В ЯМР апаратите

    Апаратите за ядрено-магнитен резонанс използват силни свръхпроводящи електромагнити.

  8. На колко метра е равен 1 nm?
    • 10−6 m
    • 10−9 m
    • 10−3 m
    • 10−12 m

    Отговор: 10−9 m

    Представката нано означава 10−9.

  9. Кой е най-използваният полупроводник в електрониката?
    • Силиций
    • Мед
    • Злато
    • Алуминий

    Отговор: Силиций

    Силицият е основа на транзисторите, чиповете и слънчевите клетки.

  10. Защо карбонът се използва в рамки на велосипеди и в самолети?
    • Евтин и мек
    • Провежда добре ток
    • Прозрачен е
    • Лек и здрав

    Отговор: Лек и здрав

    Композитът от въглеродни влакна и смола съчетава ниска маса и голяма здравина.

  11. Как се нарича температурата, под която материалът става свръхпроводник?
    • Точка на кипене
    • Точка на топене
    • Критична температура
    • Цветна температура

    Отговор: Критична температура

    Под критичната температура съпротивлението става нула.

  12. Какво явление позволява на маглев влака със свръхпроводящи магнити да се носи над релсите?
    • Повърхностно напрежение
    • Магнитна левитация
    • Триене
    • Фотоефект

    Отговор: Магнитна левитация

    Силните магнитни полета повдигат влака, затова няма триене между колела и релси.

  13. Защо наночастиците имат различни свойства от същото вещество в големи парчета?
    • Много атоми са на повърхността
    • Имат различни атоми
    • Те са радиоактивни
    • Те са течни

    Отговор: Много атоми са на повърхността

    При размери 1-100 nm голяма част от атомите са на повърхността и квантовите ефекти стават важни.

  14. Един слой графен е с дебелина около 0,34 nm. Колко слоя се съдържат приблизително в графитна пластинка с дебелина 1 mm?
    • ≈ 3000
    • ≈ 3 милиарда
    • ≈ 300
    • ≈ 3 милиона

    Отговор: ≈ 3 милиона

    N = 10−3/0,34·10−9 ≈ 2,9·106.

  15. Кой материал е почти прозрачен и много добър проводник, затова се изследва за гъвкави екрани?
    • Стъклото
    • Каучукът
    • Графенът
    • Керамиката

    Отговор: Графенът

    Графенът пропуска около 97% от светлината и провежда отлично ток.