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《新材料及其应用》讲义在当今科技飞速发展的时代，新材料的不断涌现正以前所未有的方式改变着我们的生活和社会。
从医疗保健到航空航天，从能源领域到电子通讯，新材料的应用无处不在，为人类解决了许多难题，也开启了无数新的可能。
一、什么是新材料新材料是指那些新出现或正在发展中的、具有优异性能和特殊功能的材料。
与传统材料相比，它们往往在性能、用途或制备方法上有显著的创新和突破。
比如说，纳米材料就是一种典型的新材料。
由于其在纳米尺度下具有独特的物理、化学和生物学性质，因此在许多领域都展现出了巨大的应用潜力。
再比如超导材料，能在特定条件下实现零电阻导电，这一特性为能源传输和磁悬浮技术等带来了革命性的变化。
二、新材料的分类新材料的种类繁多，为了更好地理解和研究它们，我们可以将其大致分为以下几类：1、高性能金属材料这类材料具有高强度、高韧性、耐高温等优异性能。
比如钛合金，广泛应用于航空航天领域，因为它既轻便又坚固，能够承受极端的环境条件。
2、新型无机非金属材料包括陶瓷材料、玻璃材料等。
新型陶瓷具有耐高温、耐磨、耐腐蚀等优点，在发动机部件、刀具制造等方面发挥着重要作用。
3、高分子材料如塑料、橡胶、纤维等。
其中，特种工程塑料具有高强度、耐高温、耐腐蚀等特性，被用于制造高性能的机械零件和电子器件。
4、复合材料由两种或两种以上不同性质的材料通过复合工艺组合而成，兼具各组成材料的优点。
碳纤维复合材料在汽车、航空航天领域应用广泛，能够减轻重量同时提高强度。
5、电子信息材料包括半导体材料、磁性材料、光电子材料等。
半导体材料是制造芯片的关键，直接推动了电子信息技术的发展。
三、新材料的性能特点新材料之所以能够引起广泛关注并得到迅速发展，是因为它们具备了一些独特的性能特点：1、优异的力学性能许多新材料具有超高的强度、硬度和韧性，能够承受更复杂和苛刻的工作条件。
2、良好的物理性能比如优异的导电性、导热性、磁性、光学性能等，为电子、能源、通讯等领域的发展提供了支持。
《新材料及其应用》教案教材分析本节内容的安排主要是让学生感受到时代科技发展的脉搏，形成并保持积极向上的精神状态，初步认识科技发展对人类社会发展所产生的影响，激发学生的学习兴趣，增强学生的科技意识，鼓励学生努力学习，力争将来能在新材料的开发和应用上做贡献，有对国家和人民的使命感和责任感，对于知识方面不做具体的要求．教材上所涉及到的知识也只是起到一个抛砖引玉的作用，对新材料的认识还给同学和老师留了很广阔的空间，搜集资料的过程和同学们交流的过程是本节课的关键．在内容的实施过程中，老师对学生的活动过程的监控就显得非常重要，及时发现学生准备过程中的问题，既保证了交流活动的顺利进行，也在过程培养了学生有计划完成调查研究的科学素养．教师在这节课中重点突出了引导者的角色和参与者的角色．教学案例教学目标：知识与技能了解纳米材料、“绿色能源”和记忆合金等新材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用．了解其它新材料的有关应用，培养收集整理信息的能力过程与方法通过利用不同的渠道收集信息，体验收集整理信息的过程．尝试一种新的学习方法．通过研究小组交流调查、研究结果，了解新材料的广泛应用和未来发展前景．情感、态度和价值观通过了解新材料的应用，初步认识科技对现代社会生活的影响，引导学生关心社会发展．通过学习新材料的有关知识，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣．培养学生乐于参加调查、收集资料等社会实践活动的品质．在合作中培养协作精神教学重点：对学生收集、整理信息的过程的指导教学难点：对学生整理信息、加工信息的指导以及交流过程的指导教学方式：教师指导下学生自主学习课前准备：课前布置学生上网查询有关资料提出问题：提前两周向学生提供如下的调查研究的问题，要求学生完成调查报告．问题如下：１.纳米技术、２.记忆合金、３.单晶硅、多晶硅（太阳能电池），太阳能电池；４.钕铁硼材料；液晶材料；５.防弹衣、贫铀弹、不锈钢；６.高温超导陶瓷、航天飞机、宇航服、合成材料、稀土材料；７.交通标志和反光涂料、光导纤维、光缆以下此表格可作为参考，但又不拘一格，从以下几个方面来了解新材分工合作：由于内容太多，对所有的同学来说，不可能在有限的时间内把所有的以上涉及的材料都查找清楚，为避免学生在自由组合过程中将一些比较内向的同学遗漏，采取按教室里的座位分成6组可7组，由学生自己选出组长，每组认领课题可以是上面的问题，也可以是与新材料有关的其李课题．指导学生利用互联网、图书馆、音像、报刊杂志等各种渠道收集与研究问题有关的资料．选出全班总活动的主持人．教学过程：在课堂上每组派一名代表向同学汇报．可以借助幻灯片等软件的方式汇报，可以用实物演示，可以演讲．每组成员汇报完毕，下面的同学可以提问、质疑．评价的标准：评价可有教师评价和学生评价两种方式．可以设单项评奖，也可综合评奖．或以学生选票的方式评出以下几种奖项．例如：材料最详实的，讲解最深入浅出的（能让同学听懂的），讲解最清楚的……交流、学习学生做主持，各组选派代表汇报本组的调查情况．最后教师对整个活动做简要概括．资料的内容见媒体素材．为了更充分地调动全体学生的参与意识，特设置以下表格，使学生更太阳能的利用人类生存和发展基本上依赖于太阳能，地球上除了核能以外，其他各种形式的能源，包括化石燃料（煤、石油、天然气等）能、生物质能（柴草、树木等）、风能、水力能、潮汐能和海洋能等都起源于太阳能．地球表面上每年所接受的太阳辐射能，大约是目前人类全年所消耗能量的1—2万倍．太阳能起源于太阳内部物质在高温、高压状态下的聚变反应．据推算，太阳这个巨型聚变反应球还可能维持100亿年以上．地球上常规能源的储量被大量开发而迅速减少，促使人们更加重视太阳能的利用．二十世纪五十年代中期，各国政府和广大科技工作者开始有计划有组织进行太阳能利用的研究工作，目前，很多方面已经得到实际应用并且已经形成产业，不仅且有巨大的社会效益，同时也具有很大的经济效益．太阳能的优越性还在于它不需要开采和运输，干净清洁，不会造成污染．太阳能必将逐步取代常规能源，同核能一起成为未来人类社会两大主要能源．我国的太阳能利用起步于二十世纪七十年代，主要是光热、光电转换方面的利用．在光热转换方面，全国拥有太阳灶十几万台，居世界第一位，转换器的性能和使用效果居发展中国家前列．热水器超过了150万平方米，被动式太阳房已建成上千幢．在光电转换方面，近年来主攻方向是研制各种太阳能电池，通过自身开发和引进生产线，目前已开成（3．5～4．0）兆瓦的生产能力，转换效率达到10％．纳米塑料所谓“纳米塑料”是指无机填充物以纳米尺寸分散在有机聚合物基体中形成的有机／无机纳米复合材料．在纳米复合材料中，分散相的尺寸至少在一维方向小于100nm．由于分散性的纳米尺寸效应、大比表面积和强界面结合，纳米复合材料具有一般工程塑料所不具备的优异性能，因此是一种全新的高技术新材料．具有广阔的商业开发和应用前景．经济实用的制备工艺纳米塑料中用作纳米无机相材料的蒙脱土(MMT)，是我国丰产的一类天然粘土矿物，是一种层状硅酸盐．其结构片层是纳米尺度的，包含有三个亚层，在两个硅氧四面体亚层中间夹含一个铝氧八面体亚层．亚层之问通过共用氧原子以共价键连接、结合极为牢固．整个结构片层约厚1nm，长宽约100nm，由于铝氧八面体亚层中的部分铝原子被低价原子取代，片层带有负电荷．过剩的负电荷靠游离于层间的Na、Ca和Mg等阳离子平衡，因此容易与烷基季铵盐或其它有机阳离子进行离子交换反应生成有机化蒙脱土，交换后的蒙税土成亲油性，并且层间的距离增大．有机蒙脱土能进一步与单体或聚合物熔体反应，在单体聚合或聚合物熔体混合的过程中剥离为纳米尺度的结构片层，均匀分散到聚合物基体中，从而形成纳米塑料．这种插层复合技术是基于在传统工艺基础上的技术革新，不需要新的高昂设备投资，工艺简单，操作方便，环境友好，特别适合于聚合物改性，容易实现工业化生产．可以根据要求提供多种规格的纳米土和设计、制造纳米塑料生产线．优异的物理力学性能高强度和耐热性插层复合技术能够实现有机物基体与天机物分散相在纳米尺度上的复合，所得的纳米塑料能够将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、可加工性及介电性完美地结合起来．纳米塑料中含蒙脱土量较少，一般在10wt．％以下，通常仅3－5wt．但其刚性、强度、耐热性等性能与常规玻纤或矿物填充增强复合材料(填充量30wt．％左右甚至更高)相当，因而纳米塑料的比重较低，比强度和比模量高而又不损失其抗冲击强度．能够有效地降低制品重量．方便运输．同时，由于纳米粒子尺寸小于可见光波长，纳米塑料具有高的光泽和良好的透明度．高阻隔及自熄灭性纳米技术在医学上的应用随着纳米技术的发展，在医学上该技术也开始崭露头脚．研究人员发现，生物体内的RNA蛋白质复合体，其线度在15~20nm之间，并且生物体内的多种病毒，也是纳米粒子．10nm以下的粒子比血液中的红血球还要小，因而可以在血管中自由流动．如果将超微粒子注入到血液中，输送到人体的各个部位，作为监测和诊断疾病的手段．科研人员已经成功利用纳米SiO2微粒进行了细胞分离，用金的纳米粒子进行定位病变治疗，以减少副作用等．另外，利用纳米颗粒作为载体的病毒诱导物已经取得了突破性进展，现在已用于临床动物实验，估计不久的将来即可服务于人类．研究纳米技术在生命医学上的应用，可以在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的关系，获取生命信息．科学家们设想利用纳米技术制造出分子机器人，在血液中循环，对身体各部位进行检测、诊断，并实施特殊治疗，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物，甚至可以用其吞噬病毒，杀死癌细胞．这样，在不久的将来，被视为当今疑难病症的爱滋病、高血压、癌症等都将迎刃而解，从而将使医学研究发生一次革命．纳米技术在陶瓷领域方面的应用陶瓷材料作为材料的三大支柱之一，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用．但是，由于传统陶瓷材料质地较脆，韧性、强度较差，因而使其应用受到了较大的限制．随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，希望以此来克服陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性．英国材料学家Cahn指出纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径．所谓纳米陶瓷，是指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料，也就是说晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上．要制备纳米陶瓷，这就需要解决：粉体尺寸形貌和粒径分布的控制，团聚体的控制和分散．块体形态、缺陷、粗糙度以及成分的控制．Gleiter指出，如果多晶陶瓷是由大小为几个纳米的晶粒组成，则能够在低温下变为延性的，能够发生100%的范性形变．并且发现，纳米TiO2陶瓷材料在室温下具有优良的韧性，在180℃经受弯曲而不产生裂纹．许多专家认为，如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题，从而控制陶瓷晶粒尺寸在50nm以下的纳米陶瓷，则它将具有的高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等传统陶瓷无与伦比的优点．上海硅酸盐研究所在纳米陶瓷的制备方面起步较早，他们研究发现，纳米3Y-TZP陶瓷(100nm左右)在经室温循环拉伸试验后，在纳米3Y-TZP样品的断口区域发生了局部超塑性形变，形变量高达380%，并从断口侧面观察到了大量通常出现在金属断口的滑移线． Tatsuki等人对制得的Al2O3-SiC纳米复相陶瓷进行拉伸蠕变实验，结果发现伴随晶界的滑移，Al2O3晶界处的纳米SiC粒子发生旋转并嵌入Al2O3晶粒之中，从而增强了晶界滑动的阻力，也即提高了Al2O3-SiC纳米复相陶瓷的蠕变能力．虽然纳米陶瓷还有许多关键技术需要解决，但其优良的室温和高温力学性能、抗弯强度、断裂韧性，使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等诸多方面都有广泛的应用，并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用，具有广阔的应用前景．纳米材料的特性1 纳米材料的表面效应纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化．粒径在10nm以下，将迅速增加表面原子的比例．当粒径降到1nm时，表面原子数比例达到约90%以上，原子几乎全部集中到纳米粒子的表面．由于纳米粒子表面原子数增多，表面原子配位数不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很高的化学活性．2 纳米材料的体积效应由于纳米粒子体积极小，所包含的原子数很少，相应的质量极小．因此，许多现象就不能用通常有无限个原子的块状物质的性质加以说明，这种特殊的现象通常称之为体积效应．其中有名的久保理论就是体积效应的典型例子．久保理论是针对金属纳米粒子费米面附近电子能级状态分布而提出的．久保把金属纳米粒子靠近费米面附近的电子状态看作是受尺寸限制的简并电子态，并进一步假设它们的能级为准粒子态的不连续能级，并认为相邻电子能级间距δ和金属纳米粒子的直径d的关系为：δ=4EF/3N ∞ V-1 ∞ 1/d3其中 N为一个金属纳米粒子的总导电电子数，V为纳米粒子的体积；EF为费米能级随着纳米粒子的直径减小，能级间隔增大，电子移动困难，电阻率增大，从而使能隙变宽，金属导体将变为绝缘体．3 纳米材料的量子尺寸效应当纳米粒子的尺寸下降到某一值时，金属粒子费米面附近电子能级由准连续变为离散能级；并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道能级和最低未被占据的分子轨道能级，使得能隙变宽的现象，被称为纳米材料的量子尺寸效应．在纳米粒子中处于分立的量子化能级中的电子的波动性带来了纳米粒子的一系列特殊性质，如高的光学非线性，特异的催化和光催化性质等．当纳米粒子的尺寸与光波波长，德布罗意波长，超导态的相干长度或与磁场穿透深度相当或更小时，晶体周期性边界条件将被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近的原子密度减小，导致声、光、电、磁、热力学等特性出现异常．如光吸收显著增加，超导相向正常相转变，金属熔点降低，增强微波吸收等．利用等离子共振频移随颗粒尺寸变化的性质，可以改变颗粒尺寸，控制吸收边的位移，制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料，用于电磁波屏蔽、隐型飞机等．由于纳米粒子细化，晶界数量大幅度的增加，可使材料的强度、韧性和超塑性大为提高．其结构颗粒对光，机械应力和电的反应完全不同于微米或毫米级的结构颗粒，使得纳米材料在宏观上显示出许多奇妙的特性，例如：纳米相铜强度比普通铜高5倍；纳米相陶瓷是摔不碎的，这与大颗粒组成的普通陶瓷完全不一样．纳米材料从根本上改变了材料的结构，可望得到诸如高强度金属和合金、塑性陶瓷、金属间化合物以及性能特异的原子规模复合材料等新一代材料，为克服材料科学研究领域中长期未能解决的问题开拓了新的途径．载人航天与太空碎片太空碎片是指人类的太空活动过程中遗留在太空的废弃物．从航天飞机的飞行实践和国际空间站为时不长的飞行记录来看，太空碎片的问题已经不容忽视了，特别是载人航天，随着我国载人航天技术的突破，长期的载人航天势在必行，太空碎片的防护研究也应及早进行．太空碎片对所有的航天器都有破坏作用，载人航天器更需要防护，原因如下：“人”是最宝贵的，也是最脆弱的载人航天器的最大特点就是有“人”，而“人”是最宝贵的，也是最脆弱的，其价值是所有其他航天器所无法比拟的，它需要的环境条件也远远超过其他航天器，载人航天需要有更高的可靠性，这是无庸置疑的．如果说目前的太空碎片对一般航天器造成的威胁还能承受的话，对载人航天来说就已经是必须采取措施了．载人航天器是大型航天器因为宇航员必须带有生命保障系统，宇航员还需要有一定的活动空间，所以载人航天器的体积一般都比较大，现在航天飞机的尺度在数十米，空间站的尺度在数百米的量级．而我们知道太空碎片造成的风险是与航天器的面积（尺度的平方）成正比的，面积越大，受太空碎片碰撞的概率也越大．载人航天器是复杂和易损的载人航天器除了要具备一般航天器所具备的功能以外，它还需要保证宇航员的生命和健康，为宇航员的工作提供必要的条件．因此载人航天器比一般的卫星更为复杂，需要采用更多的新技术，这不可避免地使它更容易受到损坏．载人航天器有密封加压舱在宇航员生活、居住的舱段里，需要为宇航员营造一个与地面相近的舒适的环境，必定要有一个大气环境，气压接近一个大气压．而太空碎片打在舱壁上造成的直接后果是穿孔，它将立即造成舱内大气迅速向外泄漏，直接威胁宇航员的生命安全．它比不充加压气体的航天器更容易受到太空碎片的损伤．载人航天器需要及时抢修随着航天技术的发展，在太空对航天器进行维修将越来越普遍，但往往需要较长的等候时间，这对一般的应用卫星来说是不成问题的，但是对载人航天器来说，一旦受到损伤就必须立即抢救，时间就是生命，给抢救工作带来很大的困难，事后抢救的困难转嫁到事前防范工作的加强上，更需要周密细致的防范．载人航天器在低高度上运行为了避开地球辐射带对航天器的辐射效应，载人航天的轨道一般选择在低地球轨道上，虽然它不是太空碎片最密集的区域，但是太空碎片的密度仍然很大．而且由于大气的作用，所有轨道比它高的碎片最后都要通过它飞行的高度并最后陨落．最近在考虑减少太空碎片影响的措施时，还有人提出工作任务完毕的航天器要“离轨”，方向之一就是将这些航天器的轨道降低到寿命较短的轨道上来，就是说将它们移到低高度轨道上来，这必然要增加低高度上的太空碎片密度，增加在这个轨道上运行的载人航天器的风险．载人航天器将在太空长期飞行空间站是今后载人航天的重要形式，它的特点是将在太空长时间运行，在轨道上运行的时间将在十余年到数十年之间．航天飞机每次飞行的时间虽然都不长，但多次反复使用的结果，一艘航天飞机总的飞行时间积累也将很长．而太空碎片的威胁是和运行时间成正比的，这也是载人航天更需要考虑太空碎片防护的重要原因．太空碎片的研究工作是十分广泛的，与载人航天项目关系最密切，需要载人航天项目支持的有：1、载人航天器运行轨道附近的太空碎片模式；2、太空碎片模式必须能给出运行轨道．。
新材料研发与应用技术报告第1章引言 (3)1.1 新材料发展概况 (3)1.2 新材料研发与应用的意义 (4)1.3 报告结构安排 (4)第1章引言：介绍新材料发展概况、研发与应用的意义，以及报告的结构安排。
(4)第2章新材料分类及特性：概述各类新材料的定义、特点及主要应用领域。
(4)第3章新材料研发技术：分析国内外新材料研发技术现状、发展趋势及面临的挑战。
(4)第4章新材料应用案例：列举典型新材料在新能源、环保、生物医药等领域的应用实例。
4 第5章我国新材料产业现状与政策：分析我国新材料产业规模、区域分布、政策环境等。
4 第6章发展趋势与建议：探讨新材料产业的发展趋势，提出相关政策建议，以期为我国新材料产业的发展提供参考。
(4)第2章新材料分类及特点 (4)2.1 金属新材料 (4)2.2 无机非金属新材料 (4)2.3 有机高分子新材料 (5)2.4 复合新材料 (5)第3章新材料制备技术 (5)3.1 物理制备方法 (5)3.1.1 气相沉积法 (5)3.1.2 粉末冶金法 (6)3.1.3 熔融盐电解法 (6)3.2 化学制备方法 (6)3.2.1 溶液法 (6)3.2.2 水热法 (6)3.2.3 热分解法 (6)3.3 生物制备方法 (6)3.3.1 生物模板法 (6)3.3.2 生物矿化法 (6)3.3.3 酶催化法 (7)3.4 复合制备方法 (7)3.4.1 磁控溅射化学气相沉积法 (7)3.4.2 粉末冶金热处理法 (7)3.4.3 溶胶凝胶法水热法 (7)第4章新材料功能表征与测试 (7)4.1 力学功能表征 (7)4.2 热学功能表征 (8)4.3 电学功能表征 (8)4.4 光学功能表征 (8)第5章新材料在新能源领域的应用 (8)5.1 太阳能电池 (8)5.1.1 概述 (8)5.1.2 新材料在太阳能电池中的应用 (8)5.2 燃料电池 (9)5.2.1 概述 (9)5.2.2 新材料在燃料电池中的应用 (9)5.3 超级电容器 (9)5.3.1 概述 (9)5.3.2 新材料在超级电容器中的应用 (9)5.4 能量存储与转换材料 (9)5.4.1 概述 (9)5.4.2 新材料在能量存储与转换领域的应用 (10)第6章新材料在环保领域的应用 (10)6.1 空气净化材料 (10)6.1.1 负氧离子材料 (10)6.1.2 纳米光触媒材料 (10)6.1.3 活性炭纤维材料 (10)6.2 水处理材料 (10)6.2.1 膜分离材料 (10)6.2.2 吸附材料 (10)6.2.3 纳米絮凝剂 (11)6.3 固废处理材料 (11)6.3.1 生物降解材料 (11)6.3.2 热塑性复合材料 (11)6.3.3 无机胶凝材料 (11)6.4 环境监测材料 (11)6.4.1 传感器材料 (11)6.4.2 光学传感器材料 (11)6.4.3 电化学传感器材料 (11)第7章新材料在生物医学领域的应用 (11)7.1 生物医用材料 (11)7.1.1 生物可降解材料 (12)7.1.2 生物活性材料 (12)7.2 组织工程支架材料 (12)7.2.1 天然支架材料 (12)7.2.2 合成支架材料 (12)7.2.3 复合支架材料 (12)7.3 靶向药物载体材料 (12)7.3.1 纳米药物载体 (12)7.3.2 基因载体 (13)7.4 诊断与检测材料 (13)7.4.1 生物传感器材料 (13)7.4.2 分子探针材料 (13)7.4.3 免疫诊断材料 (13)第8章新材料在信息技术领域的应用 (13)8.1 光电子材料 (13)8.1.1 光通信材料 (13)8.1.2 光电器件材料 (14)8.2 纳电子材料 (14)8.2.1 纳米电子器件材料 (14)8.2.2 纳米传感器材料 (14)8.3 量子信息材料 (14)8.3.1 量子计算材料 (14)8.3.2 量子通信材料 (14)8.4 信息存储与传输材料 (14)8.4.1 信息存储材料 (15)8.4.2 信息传输材料 (15)第9章新材料在航空航天领域的应用 (15)9.1 高功能结构材料 (15)9.1.1 碳纤维复合材料 (15)9.1.2 钛合金 (15)9.1.3 特种合金 (15)9.2 热防护材料 (16)9.2.1 高温陶瓷 (16)9.2.2 热障涂层 (16)9.2.3 烧蚀材料 (16)9.3 动力系统材料 (16)9.3.1 高温合金 (16)9.3.2 陶瓷基复合材料 (16)9.4 航空航天用功能材料 (16)9.4.1 形状记忆合金 (17)9.4.2 智能材料 (17)9.4.3 纳米材料 (17)第10章新材料产业发展现状与展望 (17)10.1 国际新材料产业发展现状 (17)10.2 我国新材料产业发展现状 (17)10.3 新材料产业发展趋势与挑战 (17)10.4 新材料产业政策与发展建议 (18)第1章引言1.1 新材料发展概况新材料作为科技创新的重要领域，其发展水平直接影响国家经济、国防、科技竞争力。
物理八年级上北师大版第二章第四节《新材料及其应用》教学设计陕西省神木县第五中学王慧课题：新材料及其应用一、教材义务教育教科书物理八年级上册北师大版P55- P57，第二章第四节《新材料及其应用》。
二、教学目标【知识与技能】：1．了解纳米材料的特点及应用；2．了解绿色能源的特点及应用；3．知道记忆合金的成分及特点。
【过程与方法】：尝试从实例和活动中掌握新知识。
【情感态度与价值观】：养成1.自己动手；2.积极参与课堂讨论；3.注意倾听；4.相信自己、表现自己的习惯。
三、课型：新授课四、课时：第1课时（总1课时）五、教学重难点:1.教学重点：尝试从实例和活动中收集、加工信息掌握新知识2.教学难点：如何正确提炼和应用新材料的知识六、教学方法1.教学方法：讲授法、谈话法、讨论法、演示法2.学法指导：合作探究法、归纳总结法七、教具：导学案、多媒体辅助教学、视频教学内容教师活动学生活动教学说明（一）引入播放歌曲——《越来越好》片段问：什么越来越好？（其中提到穿的好）出示——不渗水裤子图片问：为什么呢？要知道其中的奥妙，就要走进《新材料及其应用》的知识殿堂。
引入课题：(板书)四、新材料及其应用倾听歌曲，回答问题观看图片，思考问题有梯度的设立问题情景，二重递进导入，激发学习动机。
（二）纳米材料提问学生，检查预习情况，梳理简单的基础知识：纳米材料的定义、单位换算。
概念回顾：将某些物质的尺度加工到时，它们的或与较大尺度时相比，发生了异常的变化，这种材料称为纳米材料。
1.纳米是单位,1nm=m；2.一张纸的厚度约为0.1mm,合nm。
组织活动，探究“纳米材料”的特点及应用。
活动一：1.播放视频，出示图片，让学生小组合作总结纳米材料的特点及应用：纳米镜子纳米领带纳米布活动二：2.出示图片，组织学生交流分享纳米材料的特点及应用：纳米口罩纳米水杯纳米机器人活动三：3.出示图片，鼓励学生展示分享纳米材料的特点及应用：纳米手机纳米陶瓷盆纳米防弹衣每个环节，老师做必要的讲解和补充。
四、新材料及其应用教材分析本节内容的安排主要是让学生感受到时代科技发展的脉搏，形成并保持积极向上的精神状态，初步认识科技发展对人类社会发展所产生的影响，激发学生的学习兴趣，增强学生的科技意识，鼓励学生努力学习，力争将来能在新材料的开发和应用上做贡献，有对国家和人民的使命感和责任感，对于知识方面不做具体的要求。
教材上所涉及到的知识也只是起到一个抛砖引玉的作用，对新材料的认识还给同学和老师留了很广阔的空间，搜集资料的过程和同学们交流的过程是本节课的关键．在内容的实施过程中，老师对学生的活动过程的监控就显得非常重要，及时发现学生准备过程中的问题，既保证了交流活动的顺利进行，也在过程培养了学生有计划完成调查研究的科学素养．教师在这节课中重点突出了引导者的角色和参与者的角色。
教学目标：知识与技能1、了解纳米材料、“绿色能源”和记忆合金等新材料在现代科技、工农业生产和日常生活中的应用。
2、了解其它新材料的有关应用，培养收集整理信息的能力。
过程与方法1、通过利用不同的渠道收集信息，体验收集整理信息的过程．尝试一种新的学习方法。
2、通过研究小组交流调查、研究结果，了解新材料的广泛应用和未来发展前景。
情感、态度和价值观1、通过了解新材料的应用，初步认识科技对现代社会生活的影响，引导学生关心社会发展。
2、通过学习新材料的有关知识，了解科技为人类带来的便利，提高学生学习科学的兴趣。
3、培养学生乐于参加调查、收集资料等社会实践活动的品质．在合作中培养协作精神。
教学重点：对学生收集、整理信息的过程的指导教学难点：对学生整理信息、加工信息的指导以及交流过程的指导教学方式：教师指导下学生自主学习课前准备：课前布置学生上网查询有关资料提出问题：提前两周向学生提供如下的调查研究的问题，要求学生完成调查报告．问题如下：1.纳米技术、2.记忆合金、3.单晶硅、多晶硅（太阳能电池），太阳能电池；4.钕铁硼材料；液晶材料；5.防弹衣、贫铀弹、不锈钢；6.高温超导陶瓷、航天飞机、宇航服、合成材料、稀土材料；7.交通标志和反光涂料、光导纤维、光缆；以下此表格可作为参考，但又不拘一格，从以下几个方面来了解新材料材料的名称起源性质特点属性应用发展方向前景展望分工合作：由于内容太多，对所有的同学来说，不可能在有限的时间内把所有的以上涉及的材料都查找清楚，为避免学生在自由组合过程中将一些比较内向的同学遗漏，采取按教室里的座位分成6组可7组，由学生自己选出组长，每组认领课题可以是上面的问题，也可以是与新材料有关的其李课题。
