浅谈新材料的应用
浅谈新材料的应用
事业单位笔试

近年来公基和常识考试中,关于新材料相关的考察越来越频繁且深入,其大致可以分为金属和非金属两大类,涉及到很多物理和化学的知识点。接下来小粉笔就带着大家一起来分类了解一下新材料相关的考点。

金属

近年考察较多的金属材料主要有以下几种。

1.钛合金

钛合金是指以钛为主,添加铝、镍、钒等其他金属的合金材料。钛及钛合金被称为 “21世纪金属”。因为钛合金具有良好的生物亲和性,可作为骨关节或者矫正器材植入人体内。比如,过去使用的人工膝关节,多采用不锈钢制造,植入人体后容易引发排异反应。免疫系统持续攻击该部位,导致炎症反应,患者不得不服用免疫抑制药来降低炎症带来的痛苦。钛合金人工膝关节则不会引发人体排异反应,在采用了3D打印技术制造后,形状和大小也更为接近患者原有膝关节。此外,钛合金也被称为“航天金属”。钛的密度为4.5g/cc,约为铁的一半,而其强度远胜于钢铁,再加上钛的耐腐蚀性能和热稳定性良好,用作飞机结构件、火箭的进气匣、航空发动机的机匣和初级叶片非常合适。限制钛合金应用的主要障碍是价格较高,一方面是大的钛合金结构件加工困难,几乎不可锻造,只能切削加工,另一方面是钛合金的冶炼成本较高。


2.记忆合金

记忆合金是一种神奇的金属,其形状在加工完成后是基本固定的。如果将其弯折改变了形状,只需进行加热,就能自动恢复到原来的形状。记忆合金有多重组分,比如镍钛合金、铜镍合金、铜铝合金等。记忆合金最著名的应用例子则是阿波罗11号登月车上的雷达天线。现在记忆合金多被用于卫星零件、管道接合器、牙齿和脊柱矫形等领域。


3.高温合金

高温合金也叫超合金,因为其在高温下仍能保持优良的力学性能和抗腐蚀性,是制造燃气轮机高温核心部件的唯一材料,比如燃烧室叶片、涡轮盘等。高温合金主要分为铁基、钴基、镍基三类,分别适用于不同的场景。提高高温合金的研发、冶炼、加工水平对于研发制造高端航空发动机、重型舰用燃气轮机和地面重型燃气轮机有重要意义。

非金属

近年考察较多的非金属材料主要有以下几种。

1.碳纤维

碳纤维是利用化纤经过碳化工艺制成,主要的组成元素为碳,属于一种高分子材料。其特点是强度极高且极轻,最大的缺点是脆,可以说是“宁折不弯”。碳纤维的耐高温性能在化纤中最好,但是仍不能应用于高温场景。碳纤维的应用多在追求轻量化而对耐高温没有要求的情况下,比如高端汽车和摩托车的主体结构件和覆盖件,网球拍和羽毛球拍等,又因为其颇具质感的表面,在一些需要装饰的场景下也有应用。


2.纳米陶瓷

纳米陶瓷是指将纳米尺度的陶瓷颗粒加入传统陶瓷部件,改善其固有性能的材料。此时会使得陶瓷的性能发生极大改变,本来坚硬且脆的陶瓷,变得软而柔韧。氮化硅是一种坚硬的陶瓷材料,其耐热性很好,但缺点是容易在反复的高温热冲击下破碎。将纳米颗粒引入氮化硅陶瓷后,可以提升其韧性,在多次的热冲击下不会破碎,科学家据此试验制造了氮化硅陶瓷发动机,其燃烧室温度非常高,可大大提高热效率。后期如何降低其成本,进一步推广,还有待继续研究。


新材料是当代科学技术的热门领域,也是公基和常识考试出题的极佳背景,希望小伙伴们能够对此保持关注,将来做题时能够“手中有粮,心中不慌”。



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