固体浮力材料

深海浮力材料研究现状

1.概述

随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加，人类消耗的自然资源越来越多，陆地及近海资源正日益减少。与此同时，人们把更多的目光转向了海洋尤其是深海。在世界各个大洋4000—6000 m深的海底深处，广泛分布着含有锰、铜、钴、镍、铁等70多种元素的大洋多金属结核，还有富钴结壳资源、热液硫化物资源、天然气水合物和深海生物基因资源等丰富的资源，具有很好的科研与商业应用前景。最为现实的是深海石油资源，海底石油和天然气储量约占世界总量的45％。为了开发深海这个人类生存的最后的资源宝库，深海勘探开发已成为21世纪世界海洋科技发展的重要前沿和关注的重点。

我国地处亚洲大陆，面临太平洋。在长达1．8万公里海岸线外有五千多个岛屿和一个世界最大的陆棚地带(约450万平方公里，相当于我国面积的二分之一，浩瀚的海洋，尤其是深海，正越来越受到我国海洋科技人员的关注。我国“十一五”大洋工作的主要目标就是以寻求和占有战略资源为核心，大力发展深海技术，持续开展深海勘查，适时建立深海产业，增强我国发现、圈定和开发深海资源的国际竞争力。

深海海洋开发离不开深海装备，对于深海装备来讲，最重要的通用性材料有两类，一是耐压性好的结构材料，一是深潜器上大量

固体氧化物燃料电池材料

【内容摘要】：燃料电池在运行过程中具有良好的安全可靠性、环

境友好性、可操作性和灵活性，这些优点赋予了燃料电池极强的生命力和长远的发展潜力。本文就固体氧化燃料电池的研究现状阐述烟花燃料电池的结构、原理、特点及电池材料的研究进展。 【关键词】：固体氧化物燃料电池 材料制备 电池材料

引言

固体氧化物燃料电池是一种新型绿色能源装置，比质子交换膜燃料电池有更高的转换效率和节能效果，可减少二氧化碳排放50%，不产生NOx，已成为发达国家重点研究开放的新能源技术。但目前研究的固体氧化物燃料电池的工作温度达800-900℃，其关键部件的材料的制备总是成为制约固体氧化物燃料电池发展的瓶颈。

一、固体氧化物燃料电池的结构

固体氧化物燃料电池单体主要组成部分由电解质、阳极或燃料极、阴极或空气极和连接体或双极板组成。其单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成，阳极为燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。

在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气，例如：氢气(H2)、甲烷(CH4)、城市煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体，并通过

实验11 动态法测量固体材料的杨氏模量

（一）讲课提纲

【教学目的】

1．理解动态法测量杨氏模量的基本原理。

2．掌握动态法测量杨氏模量的基本方法，学会用动态法测量杨氏模量。 3．了解压电陶瓷换能器的功能，熟悉信号源和示波器的使用。 4．培养综合运用知识和使用常用实验仪器的能力。

【教学要求】

1．了解测量杨氏模量的主要方法，理解动态法测量杨氏模量的基本原理。 2．掌握动态法测量杨氏模量的基本方法，学会用动态法测量杨氏模量。 3．了解压电换能器的功能，学习信号源和数字存储示波器的使用。 4．理解共振频率的基本概念，掌握利用示波器观测共振频率的基本方法。 5．了解基频共振的基本概念，学会判断基频共振的基本方法。

6．理解外延法测量物理量的基本思想，掌握外延法测量基频共振频率的基本原理和实现方法。 7．学会直接测量量和间接测量量不确定度的估算，完整表示实验结果。

【实验设计思想与实现方法】

1．杨氏模量

杨氏模量的定义与物理意义，测量杨氏模量的理论研究和工程应用意义，测量杨氏模量的基本方法――静态法和动态法。

静态法的基本原理，拉伸法测量钢材的杨氏模量，压缩法测量金属材料的杨氏模量。静态法的优缺点，为什么要用动态法？

2．动态法的基本思想

动态

固体材料性质定量分析新方法

王昌益

蓬莱市国土资源局，蓬莱市265600

摘要：固体材料性质定量分析的传统方法不科学。固体材料的性质特征值、检测力和抗变能力三者之间存在直接关系规律，这种关系规律直接确定了定量分析固体材料性质的客观方法。这种方法完全消除了传统方法的缺陷，完善了应用力学理论体系。 关键词：固体材料性质；定量分析；客观方法

1. 引言

材料力学[1]对材料性质的认识是模糊的，弹性系数和弹性模量等等参量根本不是度量材料性质的科学量。所以，在材料力学中不存在能够确切表达材料性质的科学量。材料力学对材料性质认识的模糊性不仅降低了材料力学理论的科学性，而且构成了科学应用和科学预测的障碍。材料性质概念和其量值都具有客观性和统一性。即，概念含义和科学量的取值范围都由自然规律来确定，不可以存在丝毫的人为规定性。然而，在材料力学中，关于度量材料性质的概念和其取值范围都具有人为规定性，如弹性系数概念及其取值范围具有人为规定性。这标志着探索能够确切表达材料性质的概念和量值的基本科学任务长期没有得到完成。根据作用学[2]，真正能够度量材料性质特征的参量是作用学引入的虚度和实度两种无量纲参数，这两个参数分别与实验检测作用力和抗变能力之间的关系公式[3]是

Fmax

第2章 材料中的晶体结构 章晶体中原子排列的作用

原子排列

组织 性能研究固态物质的内部结构，即原子排列和分布规律是 了解掌握材料性能的基础，只有这样，才能从内部找 到改善和发展新材料的途径。

2.1 晶体学基础晶体结构的基本特征：原子(或分子) 在三维空间呈周期性重复排列，即存在 长程有序

晶体和非晶体的两大性能区别 非晶体 熔点： 方向性： 原子排列 熔化范围 各向同性 短程有序 晶体 固定熔点 各向异性 长程有序

2.1.1 空间点阵和晶胞

阵点

为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性， 可先将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶 体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列 于空间的几何点，称之为阵点。 这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全 相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则 排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。

空间点阵

空间格子

采用许多平行的直线将所有 的阵点连接起来,形成一个三 维的几何格架,称为空间格子

晶胞

具有代表性的基本单元(最小平行六面体)作 为点阵的组成单元，称为晶胞。将晶胞作三维 的重复堆砌就构成了空间点阵。

简单晶胞

晶胞中的阵点数为一

复杂晶胞

晶胞中的阵点数大于一

晶胞选取的原则同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的 晶胞

晶胞选

最轻的固体材料

王姣/文

①世界上最轻的固态物质是什么？棉花？头发？实际上都不是，而是科学家们发明的新材料——气凝胶。世界上最轻的气凝胶1立方厘米仅重0.16毫克，不到空气密度的1/8，这种物质如此之轻，以至于16立方厘米的气凝胶可以平稳地放置在一片叶子、一朵花的花蕊或者蒲公英的种子上，而不会将这些脆弱的东西压坏。

②这怎么可能呢？不妨让我们了解一下气凝胶是怎么做成的。首先，准备一点凝胶粉，随后将其与热水搅拌，放在冰箱里冷却后，你会得到一块固体凝胶。但是，如果将这块凝胶放置在烤箱中烘干，去掉其水分后，一般情况下，这块凝胶会失去稳定的结构，破碎成一堆粉末。但是假如凝胶的水分全去除了，仍能保持固定的形状，这时凝胶会非常轻。

③而科学家们可以在不破坏凝胶结构的基础上，去除其水分,这样凝胶体积中99.98%的成分是空气，固体很少，就制造出了气凝胶，这种新材料看上去就像一缕凝固的烟。

④虽然看上去弱不禁风，但气凝胶实际上非常牢固，一些气凝胶能承受大于自身体重几千倍的压力，而且由于空气本身是热的不良导体，所以气凝胶可以用作隔热与防火材料，俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器上，都用到了气凝胶材料。

⑤而在实际生活中，不同材料制成的气凝胶还会有

2011年中考物理试题分类汇编：浮力及应用

一、选择题

1．将一半径为R的实心金属球，用细线拉着，匀速缓慢地放入水深为2R的盛水容器中，直至容器底部，水未溢出。下图能反映金属球从水面刚接触处开始至容器底部过程中，所受浮力的大小F与金属球浸入水中深度h的关系的是( )

2.在两个相同的薄壁塑料瓶（质量忽略不计）内分别装入体积相等、密度为和

乙

甲

的两种液体后密封，再把它们放入两个装有水的容器中，处于如图所示状

态。下列判断正确的是( ) A.

甲

>

乙

B.

甲

=

乙

C.

甲

<

乙

D.无法判断

3．小明在课外活动中用三块大小相同的橡皮泥做成小船，把它们放在盛有水的水槽中，然后往小船内放入不同重量的物体，它们均能漂浮在水面上，如图5所示。针对此现象，下列说法正确的是（ ）

A．三只小船受到的浮力相等 B．三只小船底面受到的压力相等 C．小船所装物体越重，受到的浮力越大

D．小船所装物体越轻，受到的浮力越大 4．下列事件中，不是利用浮力工作的是：（ ）

A．磁悬浮列车 B．轮船 C．热气球 D．密度计

5. “海宝”是2010年世博会的吉祥物，其

　　浮力是力学教学中的重点，也是中考的必考内容，为了能让学生更好的理解本节课的教学内容，我主要采用学生实验、教师演示实验、学生探究实验、教师讲解分析等教学手段进行教学。具体教学过程如下：

　　一、引课：

　　由于本节涉及的知识点较多，课堂容量大，为了节省时间，我采用直接点题的引课方式，通过把梨、木块、泡沫等物体放入水中，让学生分析这些物体为什么会漂浮在水面上，自然引出本节要讲的知识——浮力。

　　二、新授：

　　通过上面的实验得出什么是浮力后，教师板书浮力的概念。(为了节省时间，处理本节的重难点。)浮力的方向学生不好理解，所以我先让学生结合生活实际猜想浮力的方向，有的学生列举出放飞的氢气球是竖直向天空飞的，有的列举出把乒乓球按入水中松手后乒乓球竖直向上升起而不是斜着上升。看到学生能根据这样的生活现象想到浮力的方向是竖直向上的，我感到非常高兴。

　　探究浮力的大小与什么因素有关是本节课的重点也是难点。为了突出重点突破难点，我先给学生做了一个演示实验，把一个铝块放入水中，让学生观察所看到的现象，学生看到铝块在水中下沉，根据这一现象，我提出问题，下沉的物体受不受浮力?你们能不能用你身边的器材进行研究，并叙述你的实验过程及看

浮力周末练习A 姓名_______________ 一、知识梳理

1.浮力概念：施力物体____________,方向__________________. 例1.下列说法中正确的是( )

A.浮在液面上的物体受到了浮力；而下沉的物体不受浮力

B.浮在液面上的物体受到的浮力大，而下沉的物体受到的浮力小 C.凡是沉到液体底部的物体都不受浮力 D.以上说法都不对 2.浮力计算方法

①称重法____________________

乙 例2.如图甲所示，实心物体 A所受的重力为 牛，方向是 。 甲

把物体A浸没在水中时弹簧秤的示数如图乙所示，则所受浮力的大小为____N

3

物体A的体积是 米。 （g取10牛/千克）

②平衡法_______________________________________

例3.如图所示，将重为2N的木块放入烧杯中，静止时木块所受浮力的大小为

3

____N，浮力的方向 ．木块排开水的体积为 m；放入木块后， 烧杯底部所受水的压强 （变大／变小／不变）．(g=10N/Kg) ③原理法___

第五节 浮力

教材分析

浮力这一节内容的学习是在前几节所学知识的基础上综合地应用液体的压强、压力、二力平衡和二力合成等知识来了解浮力产生的原因而展开的。这一节是本章的重点和关键，其中探究影响浮力的大小因素（即阿基米德原理），能为下一单元物体的浮沉，浮力的利用奠定理论基础。浮力知识的另一方面作用：由于浮力知识在工业、农业、国防等各方面都有广泛的应用，如船舶工业、农业上的盐水选种，气象上的探空气球、军事上的潜水艇等等，体现了它的实用性，所以浮力知识对人们的日常生活，生产技术和科学研究有着广泛的现实意义。同时也是理论联系实际的好教材，是中学生走向社会的必备知识。 教学目标 1．知识与技能

了解浮力的产生及其方向。 理解浮力的大小等于什么。 知道浮力的应用。 2．过程与方法

通过观察，了解浮力的产生及方向。 经历探究“阿基米德原理”的过程

通过收集、交流关于浮力应用的资料，了解浮力应用的社会价值。 3．情感态度与价值观

初步认识科学技术对社会发展的影响。 初步建立应用科学知识的意识。 教学重点与难点

重点：浮力的概念、探究浮力的大小。 难点：影响浮力大小的因素 课前准备