航天飞机陶瓷

研究问题:

• 陶瓷是什么?举出陶瓷材料的例子。
• 粘土是如何变成陶瓷的?
• 陶瓷有哪些非常有用的特性?
• 如何将一些有用的属性应用于有用的目的?
• 什么是陶瓷工程?
• NASA是如何在航天飞机项目中利用陶瓷的有用特性的?
• 丰田是如何尝试在汽车制造中使用陶瓷工程的?

在信息层面，学生将熟悉半导体和陶瓷工程领域。粘土和其他泥土材料在高温下成型并烧制成我们称之为陶瓷的材料。至于陶瓷的例子，我们可以列出精美的瓷器，陶瓷雕像和陶制花盆。由于这些材料的特殊性能，如良好的绝缘体，耐水和耐高温，在陶瓷工程领域得到了广泛的应用。具体来说，陶瓷具有耐热性，可以用于许多金属和聚合物等材料不适合的任务。

今天，陶瓷材料被用于采矿、航空航天、医药、食品和化工行业。航天飞机使用高科技陶瓷材料来承受航天飞机重新进入大气层时摩擦引起的极端温度变化。目前使用的是瓷砖，陶瓷发动机的研究仍在继续。我们认识到，鉴于我们对化石燃料的使用有限，我们将明智的做法是用陶瓷部件取代汽车上的许多金属部件，从而提高燃料效率。简而言之，许多学生对陶瓷工程产生了兴趣，并可能将其作为未来的职业选择。

这里提供的具体实验是安全的。不过，请戴上您的护目镜、围裙和手套。学生使用科学的方法并准备一份报告来演示该方法的使用。在这种情况下，可以拍照的过程。它们很有趣，可以作为一种戏剧性的展示。

材料:

• 大型陶瓷马蹄形磁铁
• 与陶瓷磁铁尺寸相同的大铁马蹄形磁铁
• 铁屑
• 一盒大回形针
• 相机

陶瓷磁铁可以从Radio Shack或xUmp Science Supplies购买。

实验过程:

1. 收集你需要做这个实验的所有材料。这些包括一个大的陶瓷马蹄形磁铁，一个同样大小的铁马蹄形磁铁，铁屑，一盒大回形针和一个相机。
2. 复制下面提供的数据图表，以便随时记录数据。准备好你的相机，用磁铁和铁屑和大回形针拍摄结果。
3. 戴上护目镜、围裙和手套。首先，把你常用的铁磁铁浸入铁屑中。把结果拍下来。在你的数据图表上记录你观察到的情况。
4. 现在，把这些碎屑去掉，按照步骤3操作，但这次用的是陶瓷磁铁。拍一张照片，把你的观察记录在你的图表上。
5. 这次用你的铁磁铁，看看你能捡到多少个大回形针。拍一张照片，把你的观察记录在你的图表上。
6. 使用陶瓷磁铁重复步骤5。拍照并记录在图表中。
7. 清理文件和夹子。不要用手碰脸和眼睛。铁屑容易移动。
8. 写出你的结论并完成你的报告。一定要包括所有对研究问题的回答。不要忘记你的参考书目。

数据图表

术语和概念:

• 陶瓷
• 玻璃陶瓷
• 半导体
• 超导体

引用:

• DiSpezio, M.， Skoog G.， Science Insights, Scott Foresman -Addson Wesley，门洛帕克，Ca 1999
• http://www.stevespanglerscience.com/experiment/superconductors-the-floating-magnet