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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
Кой е най-използваният полупроводник в електрониката?
- Силиций
- Мед
- Злато
- Алуминий
Отговор: Силиций
Силицият е основа на транзисторите, чиповете и слънчевите клетки.
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.
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.
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.
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.
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.
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.