形狀記憶合金的應用課件

形狀記憶合金的應用課件1專題一：新材料——美化我們的生活專題二：化學與能源專題三：健康和生命中的化學專題四：化學與環(huán)境：綠色化學——讓大自然遠離傷害專題五：合成化學的魅力化學詮釋美好生活

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專題一：新材料——美化我們的生活化學詮釋美好生活

Thec2專題一新材料——美化我們的生活Thenewmaterial——beautifiesourlife能源、材料、信息是現(xiàn)代科技的三大支柱，而材料是發(fā)展信息工程、新能源等高科技的重要物質(zhì)基礎，是當代前沿科學技術領域之一。材料主要包括金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料在內(nèi)的各種化學物質(zhì)，必須具有光、電、聲、磁、熱等特殊功能或復合多功能的新型材料。同時也從傳統(tǒng)的三維塊狀材料向二維的薄膜材料、一維材料和準零維的超細顆粒材料發(fā)展。盡管材料的性能各異、形式多樣，但從化學組成看幾乎無不涉及到元素周期表中的一百多種元素。決定材料使用性能的材料的組織結構和成分、合成和加工工藝以及性能，它們四者之間的關系如圖2。專題一新材料——美化我們的生活能源、材料、信息3形狀記憶合金——“永不忘本”的神奇功能材料形狀記憶效應可用圖1所示的簡單實驗演示，原本彎彎曲曲的形狀記憶合金絲（a）經(jīng)拉直后（b），只要放入盛有熱水的燒杯中，合金絲就會迅速恢復到和原來一摸一樣的彎彎曲曲的形狀（c）。

(a)原始形狀(b)拉直(c)加熱后恢復圖1形狀記憶效應簡易演示實驗形狀記憶合金享有“永不忘本”、“百折不撓”等美譽，被比作一個人應具有的永不變節(jié)、堅貞不屈的精神和氣節(jié)。形狀記憶合金——“永不忘本”的神奇功能材料形狀記憶效4

誰是名副其實的大力士？說明：如圖2所示，形狀記憶合金（a）能撐起自重100倍以上的重量，馬達（b）的驅(qū)動力可達自重的50倍，而螞蟻（c）和人（d）則分別是20倍和2倍。可見，形狀記憶合金才是名副其實的大力士。說明：如圖2所示，形狀記憶合金（a）能撐起自重105形狀記憶合金的應用科學家用當時剛剛發(fā)現(xiàn)不久的形狀記憶合金絲制成了如圖3（a）所示的拋物線形天線。在宇宙飛船發(fā)射之前，首先將拋物面天線折疊成一個小球，如圖3（b）所示，這樣很容易就能裝進宇宙飛船上的登月艙內(nèi)。當?shù)窃屡撛谠虑蛏铣晒χ懞螅恍枥锰柕妮椛淠軐π∏蚣訙?，折疊成球形的天線因具有形狀“記憶”功能便會自然展開，恢復到原始的拋物面形狀，如圖3（c）所示。美國就制定了雄心勃勃的“阿波羅”登月計劃1969年7月20日，乘坐“阿波羅-11號”登月艙的美國宇航員阿姆斯特朗在月球上踏下的第一個人類的腳印，諦聽著這位勇士從月宮里傳回的富于哲理的聲音：“

對我個人來說，這只是邁出的一小步；但對全人類來說，這是跨了一大步

”。阿姆斯特朗當時的圖像和聲音就是通過形狀記憶合金制成的天線從月球傳輸回地面的。

形狀記憶合金的應用科學家用當時剛剛發(fā)現(xiàn)不久的形狀記憶合金6形狀記憶合金在現(xiàn)代臨床醫(yī)療領域內(nèi)廣泛應用形狀記憶合金在現(xiàn)代臨床醫(yī)療領域內(nèi)廣泛應用7記憶合金同我們的日常生活休戚相關

記憶合金同我們的日常生活休戚相關8形狀記憶合金做管接頭1970年以來，美國海軍飛機上使用了幾十萬個這樣的管接頭，沒出現(xiàn)過一次失效的記錄。用形狀記憶合金做管接頭的辦法是：先在轉變溫度以上，把鎳鈦合金管接頭按密封要求尺寸進行加工，使它的內(nèi)徑比所要連接管子的外徑小4％；然后，在液氮低溫下將管接頭直徑擴大，使它的內(nèi)徑比所要連接管子的外徑稍大點（大4％），并把兩根要連接的管子從兩端對準插入接頭；最后，當管子處于工作狀態(tài)，溫度回升到轉變溫度以上，鎳鈦合金發(fā)揮形狀記憶效應，管接頭自動收縮，管徑變細，恢復到第一次加工的尺寸，它就把兩根管子緊緊地連到一起。形狀記憶合金做管接頭9不久的將來，汽車的外殼也可以用記憶合金制作。如果不小心碰癟了，只要用電吹風加加溫就可恢復原狀，既省錢又省力，實在方便。

不久的將來，汽車的外殼也可以用記憶合金制作。如果不小心10數(shù)字生活中的繽紛新材料數(shù)字生活已成為信息化時代的特征，它改變著人類生活的方方面面，在此背后，隱藏著新材料的巨大功勛，新材料是數(shù)字生活的“幕后英雄”。計算機是數(shù)字生活中的重要設備，計算機的核心部件是中央處理器（CPU）和存儲器（RAM），它們是以大規(guī)模集成電路為基礎建造起來的，而這些集成電路都是由半導體材料做成的，Si片是第一代半導體材料，集成電路中采用的Si片必須要有大的直徑、高的晶體完整性、高的幾何精度和高的潔凈度。數(shù)字生活中的繽紛新材料數(shù)字生活已成為信息化時代的特征，它11新材料是數(shù)字生活的“幕后英雄”

新材料是數(shù)字生活的“幕后英雄”12以數(shù)字化通信（DigitalCommunication）、數(shù)字化交換（DigitalSwitching）、數(shù)字化處理（DigitalProcessing）技術為主的數(shù)字化生活（DigitalLife）正在向我們招手，一步步地向我們走來——清晨，MP3音箱播放出悅耳的晨曲，催我們按時起床；上班途中，打開隨身攜帶的筆記本電腦，進行新一天的工作安排；上班以后，通過互聯(lián)網(wǎng)召開網(wǎng)絡會議、開展遠程教學和實時辦公；在下班之前，我們遠程啟動家里的空調(diào)和濕度調(diào)節(jié)器，保證家中室溫適宜；下班途中，打開手機，悠然自在觀看精彩的影視節(jié)目；進家門前，我們接收網(wǎng)上訂購的貨物；回到家中，和有線電視臺進行互動，觀看和下載喜歡的影視節(jié)目和歌曲，制作多媒體，也可進入社區(qū)互聯(lián)網(wǎng)，上網(wǎng)瀏覽新聞了解天氣……這一切看上去是不是很奇妙？似乎遙不可及。其實它正在和將要發(fā)生在我們身邊，隨著新一代家用電腦和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，如此美好數(shù)字生活將成為現(xiàn)實。當享受數(shù)字生活的同時，飲水思源，請不要忘記為此作出巨大貢獻的功臣——絢麗多彩的新材料世界！以數(shù)字化通信（DigitalCommunicati13為航空航天保駕護航的超高溫陶瓷材料為航空航天保駕護航的超高溫陶瓷材料14形狀記憶合金的應用課件15絢麗多彩的碳材料

絢麗多彩的碳材料16碳纖維碳纖維17富勒烯C60

C60作為新型非線性光學材料具有重要的研究價值，有望在光計算、光記憶、光信號處理及控制等方面有所應用。將具有特殊籠形結構及功能的C60作為新型功能團引入高分子體系，將得到具有優(yōu)異導電、光學性質(zhì)的新型功能高分子材料。富勒烯C60C60作為新型非線性光學材料具有重要的研究價值18碳納米管就結構而言，碳納米管可以看作是普通石墨的一個奇異變種。碳納米管的結構相當于把石墨的平面組織卷成管狀，于是黑色的丑小鴨馬上就化做美麗的白天鵝，石墨管搖身一變成為納米科技的新寵。純碳納米管每克售價1000元，價格為黃金的10倍。在科學家的手中，碳納米管就像是魔術棒，不斷變換出各種新花樣。

碳納米管就結構而言，碳納米管可以看作是普通石墨的一個奇異變種19專題二：化學與能源

氫能的開發(fā)利用首先必須解決氫源問題，大量廉價氫的生產(chǎn)是實現(xiàn)氫能利用的根本。氫是一種高密度能源，一般說來，生產(chǎn)氫要消耗大量的能量。因此，必須尋找一種低消耗，高效率的制氫方法。安全、高效、高密度、低成本的儲氫技術，是將氫能利用推向?qū)嵱没?、?guī)?；年P鍵。

1．我國的制氫技術氫作為能源利用應包括以下三個方面：1、利用氫和氧化劑發(fā)生反應放出的熱能；2、利用氫和氧化劑在催化劑作用下的電化學反應直接獲取電能；3

用氫的熱核反應釋放出的核能。專題二：化學與能源氫能的開發(fā)利用首先必須解決氫源問202．氫的儲存與運輸

1.高壓氣態(tài)貯存:為減小貯存體積，必須先將氫氣壓縮

2.低溫液氫貯存:將氫氣冷卻到-253℃，即可呈液態(tài)

3.金屬氫化物貯存:氫與氫化金屬之間可以進行可逆反應，當外界有熱量加給金屬氫化物時，它就分解為氫化金屬并放出氫氣。反之氫和氫化金

屬構成氫化物時，氫就以固態(tài)結合的形式儲于其中

2．氫的儲存與運輸213．氫的利用——氫汽車

氫是一種高效燃料，每公斤氫燃燒產(chǎn)生的能量為33.6kW.h，是汽油的2.8倍，而且氫氣燃燒具有著火界限寬，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤旌忘c火能量低等特性，故氫汽車的總燃料效率比汽油車高20%。另一方面，氫燃燒的產(chǎn)物主要是水和極少量氮氧化物，不會產(chǎn)生CO，CO2等含碳化物和硫化物。從能源和環(huán)境保護角度看，氫汽車將是今后城市和城市間理想的交通工具。3．氫的利用——氫汽車224．氫的來源與資源評估

在宇宙中氫是最豐富的物質(zhì)，氫在自然界多以化合物形態(tài)出現(xiàn)。在地殼十公里范圍內(nèi)（包括海洋和大氣）化合態(tài)氫的重量組成約占據(jù)1％，原子組成占據(jù)15．4％?；蠎B(tài)氫的最常見形式是水和有機物（如石油、煤炭、天然氣及生命體等）。然而，在地球上自然存在的氫的單質(zhì)（如氫氣）數(shù)量極少。因此，欲獲得大量的單質(zhì)氫只有依靠人工制取氫的最大來源是水工業(yè)副產(chǎn)氫也是向燃料電池提供燃料的有效途徑4．氫的來源與資源評估23專題三：健康和生命中的化學

健康和智慧是生命的兩大幸福?！狹enanderofGreece，

血液和尿的檢查是體檢項目中的常規(guī)項目，它就是由醫(yī)藥化學家所發(fā)明并經(jīng)其他化學家在分析實驗室中完成的。

專題三：健康和生命中的化學健康和智慧是生命的兩大幸福?！?4化學家利用X射線測定酶的三維結構，并顯示在計算機屏幕上。藥物化學家用計算機模擬各種可能的藥物，看看何者可以和計算機顯示的酶結構相匹配（圖2.3）

化學家利用X射線測定酶的三維結構，并顯示在計算機屏幕25合成化學在藥學中起著特殊的作用，它能制造出可用于解剖學的材料。骨骼的化學已經(jīng)了解，能夠代替骨骼和牙齒并被人體所接受的新材料將會制造出來（有些已經(jīng)用于臨床）。還有可以在車禍后需要用的暫時代替皮膚的材料。替代靜脈或動脈血管甚至人體器官的材料，要求與人體生物學具有相容性，這樣才不會引起過敏性反應。例如生物相容性對于隱形眼鏡也是非常重要的（圖2.4），這是化學今后將能做出更大貢獻的一個領域。

材料需要具有滿足其功能的物理性質(zhì)，但是它們也需要人體感到具有“生物性”的特殊表面層。

合成化學在藥學中起著特殊的作用，它能制造出可用于解剖學的材料26

專題四：化學與環(huán)境：綠色化學——讓大自然遠離傷害人類正深深地陷入當代環(huán)境問題的困擾之中。我們不要過分陶醉于我們對自然界的勝利。對于每一次這樣的勝利，自然界都報復了我們?！?恩格斯

專題四：化學與環(huán)境：綠色化學——讓大自然遠離傷27化學——環(huán)境污染的“替罪羊”

公眾對化學存在著一種很深的誤解，認為化學就是帶來環(huán)境污染的罪魁禍首，甚至歧視化學、厭惡化學，產(chǎn)生了“恐化學癥”(chemophobis)，似乎有化學就不會有“綠色”，“化學”已經(jīng)被許多人所誤解為“污染”同義詞.在日常生活中，某些所謂“綠色食品”的廣告經(jīng)常聲稱“本產(chǎn)品絕不含有任何化學元素(化學品)”，或許他們是一些“化學盲”[3]，可以原諒.即使在科技發(fā)達的美國，報刊也有類似荒唐的報道[1].然而，當眾口鑠金的威力使赫赫有名的杜邦公司也不得不讓步地從宣傳口號“BetterLifethroughChemistry”中把“Chemistry”去掉時[4]，不幸的“化學人”必須認識到：化學(化學人)已經(jīng)成為環(huán)境污染的“替罪羊”

化學——環(huán)境污染的“替罪羊”公眾對化學存在著一種很深的誤解28綠色化學---環(huán)境污染的“克星”要保護我們的環(huán)境需要充分的知識和合理的對策.我們必須能夠回答下列問題：（1）在我們的空氣、水、土壤和食品中，存在著哪些潛在的有害物質(zhì)？（2）這些物質(zhì)來自何方？（3）有什么方案（例如代用品和改變生產(chǎn)工藝）能緩解和消除存在的污染問題？（4）某種物質(zhì)的危險度與人們接觸它們的積度之間的依賴關系如何？在現(xiàn)有的改進方案中我們應如何作出選擇？綠色化學---環(huán)境污染的“克星”要保護我們的環(huán)境需要29

在“綠色化學”的新對策中，化學家們認為[5]：綠色化學是更高層次的化學，它的主要特點是原子經(jīng)濟性，即在獲取新物質(zhì)的化學過程中充分利用每個原料原子，實現(xiàn)“零排放”，使化學從“粗放型”向“集約型”轉變，既充分利用資源，又不產(chǎn)生污染.因此，綠色化學的根本目的是：面臨人類可持續(xù)發(fā)展要求的巨大挑戰(zhàn)，從節(jié)約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統(tǒng)化學，從而使我們對環(huán)境的治理從治標轉向治本在“綠色化學”的新對策中，化學家們認為[5]：綠色化30專題五合成化學的魅力展示最近科學家公布了新合成的一種烯烴，始祖鳥烯(Pterodactyladiene)，形狀宛如一只展翅飛翔的鳥，其鍵線式如右圖，其中R1、R2為烷烴基。

專題五合成化學的魅力展示最近科學家公布了新合成的一種烯31形狀記憶合金的應用課件32形狀記憶合金的應用課件33

圖4伊夫機制的形象描述圖圖4中，伊夫的機制可形象的描述成一對舞者（烯烴），在催化劑（金屬卡賓）作用下，和另一對舞者（另一烯烴）連成環(huán)狀，接著相互改變搭檔（形成兩個新的烯烴）

圖4伊夫機制的形象描述圖34

科學理論只是通過嚴密的邏輯體系對客觀世界描述了了具有一定精密度的對應，作為某個時期的思想產(chǎn)物，它只是人類漫長認識過程中的一個階段性成果，對它進行發(fā)展、懷疑、批評、糾正以及部分原理的否證等都是天經(jīng)地義的，甚至整個理論的否證都可能出現(xiàn)。創(chuàng)新就是要標新立異，做前人沒做過的事，敢于懷疑，善于懷疑，才會鉆研，才可能創(chuàng)新。中國要想實現(xiàn)諾貝爾獎零的突破，必須從塑科學精神開始。只要堅定信念、勇于創(chuàng)新、艱苦敬業(yè)，以諾貝爾獎精神，創(chuàng)科學人生，實現(xiàn)我們心中的目標?？茖W理論只是通過嚴密的邏輯體系對客觀世界描述了了具有一35謝謝大家！謝謝大家！36形狀記憶合金的應用課件37專題一：新材料——美化我們的生活專題二：化學與能源專題三：健康和生命中的化學專題四：化學與環(huán)境：綠色化學——讓大自然遠離傷害專題五：合成化學的魅力化學詮釋美好生活

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專題一：新材料——美化我們的生活化學詮釋美好生活

Thec38專題一新材料——美化我們的生活Thenewmaterial——beautifiesourlife能源、材料、信息是現(xiàn)代科技的三大支柱，而材料是發(fā)展信息工程、新能源等高科技的重要物質(zhì)基礎，是當代前沿科學技術領域之一。材料主要包括金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料在內(nèi)的各種化學物質(zhì)，必須具有光、電、聲、磁、熱等特殊功能或復合多功能的新型材料。同時也從傳統(tǒng)的三維塊狀材料向二維的薄膜材料、一維材料和準零維的超細顆粒材料發(fā)展。盡管材料的性能各異、形式多樣，但從化學組成看幾乎無不涉及到元素周期表中的一百多種元素。決定材料使用性能的材料的組織結構和成分、合成和加工工藝以及性能，它們四者之間的關系如圖2。專題一新材料——美化我們的生活能源、材料、信息39形狀記憶合金——“永不忘本”的神奇功能材料形狀記憶效應可用圖1所示的簡單實驗演示，原本彎彎曲曲的形狀記憶合金絲（a）經(jīng)拉直后（b），只要放入盛有熱水的燒杯中，合金絲就會迅速恢復到和原來一摸一樣的彎彎曲曲的形狀（c）。

(a)原始形狀(b)拉直(c)加熱后恢復圖1形狀記憶效應簡易演示實驗形狀記憶合金享有“永不忘本”、“百折不撓”等美譽，被比作一個人應具有的永不變節(jié)、堅貞不屈的精神和氣節(jié)。形狀記憶合金——“永不忘本”的神奇功能材料形狀記憶效40

誰是名副其實的大力士？說明：如圖2所示，形狀記憶合金（a）能撐起自重100倍以上的重量，馬達（b）的驅(qū)動力可達自重的50倍，而螞蟻（c）和人（d）則分別是20倍和2倍?？梢姡螤钣洃浐辖鸩攀敲逼鋵嵉拇罅κ?。說明：如圖2所示，形狀記憶合金（a）能撐起自重1041形狀記憶合金的應用科學家用當時剛剛發(fā)現(xiàn)不久的形狀記憶合金絲制成了如圖3（a）所示的拋物線形天線。在宇宙飛船發(fā)射之前，首先將拋物面天線折疊成一個小球，如圖3（b）所示，這樣很容易就能裝進宇宙飛船上的登月艙內(nèi)。當?shù)窃屡撛谠虑蛏铣晒χ懞?，只需利用太陽的輻射能對小球加溫，折疊成球形的天線因具有形狀“記憶”功能便會自然展開，恢復到原始的拋物面形狀，如圖3（c）所示。美國就制定了雄心勃勃的“阿波羅”登月計劃1969年7月20日，乘坐“阿波羅-11號”登月艙的美國宇航員阿姆斯特朗在月球上踏下的第一個人類的腳印，諦聽著這位勇士從月宮里傳回的富于哲理的聲音：“

對我個人來說，這只是邁出的一小步；但對全人類來說，這是跨了一大步

”。阿姆斯特朗當時的圖像和聲音就是通過形狀記憶合金制成的天線從月球傳輸回地面的。

形狀記憶合金的應用科學家用當時剛剛發(fā)現(xiàn)不久的形狀記憶合金42形狀記憶合金在現(xiàn)代臨床醫(yī)療領域內(nèi)廣泛應用形狀記憶合金在現(xiàn)代臨床醫(yī)療領域內(nèi)廣泛應用43記憶合金同我們的日常生活休戚相關

記憶合金同我們的日常生活休戚相關44形狀記憶合金做管接頭1970年以來，美國海軍飛機上使用了幾十萬個這樣的管接頭，沒出現(xiàn)過一次失效的記錄。用形狀記憶合金做管接頭的辦法是：先在轉變溫度以上，把鎳鈦合金管接頭按密封要求尺寸進行加工，使它的內(nèi)徑比所要連接管子的外徑小4％；然后，在液氮低溫下將管接頭直徑擴大，使它的內(nèi)徑比所要連接管子的外徑稍大點（大4％），并把兩根要連接的管子從兩端對準插入接頭；最后，當管子處于工作狀態(tài)，溫度回升到轉變溫度以上，鎳鈦合金發(fā)揮形狀記憶效應，管接頭自動收縮，管徑變細，恢復到第一次加工的尺寸，它就把兩根管子緊緊地連到一起。形狀記憶合金做管接頭45不久的將來，汽車的外殼也可以用記憶合金制作。如果不小心碰癟了，只要用電吹風加加溫就可恢復原狀，既省錢又省力，實在方便。

不久的將來，汽車的外殼也可以用記憶合金制作。如果不小心46數(shù)字生活中的繽紛新材料數(shù)字生活已成為信息化時代的特征，它改變著人類生活的方方面面，在此背后，隱藏著新材料的巨大功勛，新材料是數(shù)字生活的“幕后英雄”。計算機是數(shù)字生活中的重要設備，計算機的核心部件是中央處理器（CPU）和存儲器（RAM），它們是以大規(guī)模集成電路為基礎建造起來的，而這些集成電路都是由半導體材料做成的，Si片是第一代半導體材料，集成電路中采用的Si片必須要有大的直徑、高的晶體完整性、高的幾何精度和高的潔凈度。數(shù)字生活中的繽紛新材料數(shù)字生活已成為信息化時代的特征，它47新材料是數(shù)字生活的“幕后英雄”

新材料是數(shù)字生活的“幕后英雄”48以數(shù)字化通信（DigitalCommunication）、數(shù)字化交換（DigitalSwitching）、數(shù)字化處理（DigitalProcessing）技術為主的數(shù)字化生活（DigitalLife）正在向我們招手，一步步地向我們走來——清晨，MP3音箱播放出悅耳的晨曲，催我們按時起床；上班途中，打開隨身攜帶的筆記本電腦，進行新一天的工作安排；上班以后，通過互聯(lián)網(wǎng)召開網(wǎng)絡會議、開展遠程教學和實時辦公；在下班之前，我們遠程啟動家里的空調(diào)和濕度調(diào)節(jié)器，保證家中室溫適宜；下班途中，打開手機，悠然自在觀看精彩的影視節(jié)目；進家門前，我們接收網(wǎng)上訂購的貨物；回到家中，和有線電視臺進行互動，觀看和下載喜歡的影視節(jié)目和歌曲，制作多媒體，也可進入社區(qū)互聯(lián)網(wǎng)，上網(wǎng)瀏覽新聞了解天氣……這一切看上去是不是很奇妙？似乎遙不可及。其實它正在和將要發(fā)生在我們身邊，隨著新一代家用電腦和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，如此美好數(shù)字生活將成為現(xiàn)實。當享受數(shù)字生活的同時，飲水思源，請不要忘記為此作出巨大貢獻的功臣——絢麗多彩的新材料世界！以數(shù)字化通信（DigitalCommunicati49為航空航天保駕護航的超高溫陶瓷材料為航空航天保駕護航的超高溫陶瓷材料50形狀記憶合金的應用課件51絢麗多彩的碳材料

絢麗多彩的碳材料52碳纖維碳纖維53富勒烯C60

C60作為新型非線性光學材料具有重要的研究價值，有望在光計算、光記憶、光信號處理及控制等方面有所應用。將具有特殊籠形結構及功能的C60作為新型功能團引入高分子體系，將得到具有優(yōu)異導電、光學性質(zhì)的新型功能高分子材料。富勒烯C60C60作為新型非線性光學材料具有重要的研究價值54碳納米管就結構而言，碳納米管可以看作是普通石墨的一個奇異變種。碳納米管的結構相當于把石墨的平面組織卷成管狀，于是黑色的丑小鴨馬上就化做美麗的白天鵝，石墨管搖身一變成為納米科技的新寵。純碳納米管每克售價1000元，價格為黃金的10倍。在科學家的手中，碳納米管就像是魔術棒，不斷變換出各種新花樣。

碳納米管就結構而言，碳納米管可以看作是普通石墨的一個奇異變種55專題二：化學與能源

氫能的開發(fā)利用首先必須解決氫源問題，大量廉價氫的生產(chǎn)是實現(xiàn)氫能利用的根本。氫是一種高密度能源，一般說來，生產(chǎn)氫要消耗大量的能量。因此，必須尋找一種低消耗，高效率的制氫方法。安全、高效、高密度、低成本的儲氫技術，是將氫能利用推向?qū)嵱没?、?guī)?；年P鍵。

1．我國的制氫技術氫作為能源利用應包括以下三個方面：1、利用氫和氧化劑發(fā)生反應放出的熱能；2、利用氫和氧化劑在催化劑作用下的電化學反應直接獲取電能；3

用氫的熱核反應釋放出的核能。專題二：化學與能源氫能的開發(fā)利用首先必須解決氫源問562．氫的儲存與運輸

1.高壓氣態(tài)貯存:為減小貯存體積，必須先將氫氣壓縮

2.低溫液氫貯存:將氫氣冷卻到-253℃，即可呈液態(tài)

3.金屬氫化物貯存:氫與氫化金屬之間可以進行可逆反應，當外界有熱量加給金屬氫化物時，它就分解為氫化金屬并放出氫氣。反之氫和氫化金

屬構成氫化物時，氫就以固態(tài)結合的形式儲于其中

2．氫的儲存與運輸573．氫的利用——氫汽車

氫是一種高效燃料，每公斤氫燃燒產(chǎn)生的能量為33.6kW.h，是汽油的2.8倍，而且氫氣燃燒具有著火界限寬，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤旌忘c火能量低等特性，故氫汽車的總燃料效率比汽油車高20%。另一方面，氫燃燒的產(chǎn)物主要是水和極少量氮氧化物，不會產(chǎn)生CO，CO2等含碳化物和硫化物。從能源和環(huán)境保護角度看，氫汽車將是今后城市和城市間理想的交通工具。3．氫的利用——氫汽車584．氫的來源與資源評估

在宇宙中氫是最豐富的物質(zhì)，氫在自然界多以化合物形態(tài)出現(xiàn)。在地殼十公里范圍內(nèi)（包括海洋和大氣）化合態(tài)氫的重量組成約占據(jù)1％，原子組成占據(jù)15．4％?；蠎B(tài)氫的最常見形式是水和有機物（如石油、煤炭、天然氣及生命體等）。然而，在地球上自然存在的氫的單質(zhì)（如氫氣）數(shù)量極少。因此，欲獲得大量的單質(zhì)氫只有依靠人工制取氫的最大來源是水工業(yè)副產(chǎn)氫也是向燃料電池提供燃料的有效途徑4．氫的來源與資源評估59專題三：健康和生命中的化學

健康和智慧是生命的兩大幸福。——MenanderofGreece，

血液和尿的檢查是體檢項目中的常規(guī)項目，它就是由醫(yī)藥化學家所發(fā)明并經(jīng)其他化學家在分析實驗室中完成的。

專題三：健康和生命中的化學健康和智慧是生命的兩大幸福。—60化學家利用X射線測定酶的三維結構，并顯示在計算機屏幕上。藥物化學家用計算機模擬各種可能的藥物，看看何者可以和計算機顯示的酶結構相匹配（圖2.3）

化學家利用X射線測定酶的三維結構，并顯示在計算機屏幕61合成化學在藥學中起著特殊的作用，它能制造出可用于解剖學的材料。骨骼的化學已經(jīng)了解，能夠代替骨骼和牙齒并被人體所接受的新材料將會制造出來（有些已經(jīng)用于臨床）。還有可以在車禍后需要用的暫時代替皮膚的材料。替代靜脈或動脈血管甚至人體器官的材料，要求與人體生物學具有相容性，這樣才不會引起過敏性反應。例如生物相容性對于隱形眼鏡也是非常重要的（圖2.4），這是化學今后將能做出更大貢獻的一個領域。

材料需要具有滿足其功能的物理性質(zhì)，但是它們也需要人體感到具有“生物性”的特殊表面層。

合成化學在藥學中起著特殊的作用，它能制造出可用于解剖學的材料62

專題四：化學與環(huán)境：綠色化學——讓大自然遠離傷害人類正深深地陷入當代環(huán)境問題的困擾之中。我們不要過分陶醉于我們對自然界的勝利。對于每一次這樣的勝利，自然界都報復了我們?！?恩格斯

專題四：化學與環(huán)境：綠色化學——讓大自然遠離傷63化學——環(huán)境污染的“替罪羊”

公眾對化學存在著一種很深的誤解，認為化學就是帶來環(huán)境污染的罪魁禍首，甚至歧視化學、厭惡化學，產(chǎn)生了“恐化學癥”(chemophobis)，似乎有化學就不會有“綠色”，“化學”已經(jīng)被許多人所誤解為“污染”同義詞.在日常生活中，某些所謂“綠色食品”的廣告經(jīng)常聲稱“本產(chǎn)品絕不含有任何化學元素(化學品)”，或許他們是一些“化學盲”[3