主题式复习讲座4——《机器人走入化学试题》

人形机器人的全身都是黑科技：PEEK材料让机器人有了灵活的关节，碳纤维让机器人有了轻便的躯干，稀土永磁赋予了机器人的精准运动，电子皮肤使机器人有了触觉神经，传感器让机器人长了眼睛，各类电池给予了机器人无穷的力量。

一、PEEK材料

PEEK材料主要用于人形机器人的关节、躯体和四肢骨架，它是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料，其化学成分是聚醚醚酮，分子结构如下：

1．下列关于PEEK结构和官能团的说法正确的是 。

A．该高分子材料中含有醚键、酮羰基和碳碳双键

B．分子结构中只含有醚键和酮羰基两种官能团

C．该物质含有苯环，属于苯的同系物

D．PEEK材料属于纯净物，有固定的熔点

3．PEEK材料在医疗领域的重要应用之一是制作人工骨骼，其优势主要基于 。

A．导电性优异，可耐高温

B．可溶于体液，便于降解吸收

C．生物相容性好，且医学影像无伪影

D．成本低，且经久耐用

答案：1B

2．（1）略，别漏了2nHF

（2）sp³ 可能 1∶2∶2

3C

二、碳纤维复合材料

人形机器人关节和躯体的许多地方也使用碳纤维复合材料，这是一种由碳纤维（由石墨微晶构成）与树脂等基体材料复合而成的材料，具有高强度、低密度、耐腐蚀等特点。

1．以下关于碳纤维复合材料的描述正确的是 。（双选）

A. 碳纤维是一种有机高分子材料，具有规则的空间网状结构

B. 碳纤维通过氢键与树脂结合

C. 碳纤维复合材料的结构特点使其兼具了碳纤维和基体材料的优点

D. 碳纤维复合材料可以制作球拍、撑杆、赛车等体育用品

2．碳纤维复合材料中的碳纤维在一定条件下能与一些物质发生反应。

（1）在电解法冶炼金属时，石墨往往用作电极，是因为石墨具有 性，但在电解Al₂O₃冶炼铝时,作为阳极的石墨要定期更换，则该电极上的电极方程式为 ，石墨参与反应的化学方程式为 。

（2）基体材料中含铝合金（主要成分Al及少量Mg等），若将碳纤维复合材料浸泡在NaOH溶液中，铝元素将转化为 （写微粒的化学式），该反应中的氧化剂是 。

3．工业上以丙烯腈（CH₂=CHCN）为原料制备碳纤维的一种流程如下：

在预氧化过程中，聚丙烯腈分子链上的部分C−H键转化C−OH等。

（1）写出丙烯腈发生聚合反应生成聚丙烯腈的化学方程式 。

（2）在预氧化过程中， （双选）。

A．聚丙烯腈发生了氧化反应

B．聚丙烯腈发生了加成反应

C．有共价键的断开和形成

D．有离子键断开和形成

（3）碳化过程可理解为 “烧掉杂质，只剩碳原子搭积木”。某研究小组用含杂质a%（杂质不含碳元素）的丙烯腈制备碳纤维，若制备过程中碳元素的损失率为b%，最终得到含碳量为x%的碳纤维m g，则理论上需丙烯腈的质量为 g（列出计算式即可）。

三、稀土永磁材料

稀土永磁材料在人形机器人中主要应用于驱动系统、传动关节及感知控制核心部件，它的特性直接决定机器人的运动精度与效能。

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四、电子皮肤材料

导电高分子材料在人形机器人中主要用于触觉感知、运动监测及仿生交互的核心位置，凭借其高灵敏度、可拉伸性和轻量化特性，成为机器人 “触觉神经” 的关键载体。

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五、传感器材料

钙钛矿是指通式为ABO₃的一类化合物，最早发现钙钛矿石中的CaTiO₃，因此而得名。钙钛矿型化合物可用作人形机器人的传感器的功能材料。

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六、人形机器人的动力来源

人形机器人的动力主要来自于锂电池和固态电池。

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《范汝广说化学》：18101846096（微信同号）