功能材料概论复习要点及试题
功能材料学2011-2013复习提纲及答案
《功能材料学》复习提纲题型及分值：填空题（21分）、名词解释（20分）、简答题（满分59分)基本概念：功能材料：功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。
生物相容性：生物相容性是指材料与生物体之间相互作用后产生的各种生物、物理、化学等反应的一种概念。
一般地讲，就是材料植入人体后与人体相容程度，也就是说是否会对人体组织造成毒害作用液晶：液晶是介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的过渡中间相态，它既具有晶态的各向异性，又具有液态的流动性阻尼合金：阻尼合金是一种阻尼(内耗)大，能使振动迅速衰减的特种金属材料，也称减振合金、防振合金、消声合金、哑巴金属等。
弹性反常：一般金属及合金的弹性模量随温度升高而降低，即βE<0,这是弹性模量―温度关系的正常变化。
但是某些铁磁性材料在一定温度范围内弹性模量随温度的变化很小（βE 0），甚至增加(βE >0)。
这是弹性模量―温度关系的反常变化，称为弹性反常。
功能高分子：是指高分子主链和侧链上带有反应性功能基团，并具有可逆或不可逆物理功能或化学活性的一类新型高分子。
弹性后效：理想的弹性材料在弹性变形范围内，应力和应变的关系服从虎克定律。
但在实际弹性材料发生弹性变形时，会产生应变落后于应力，且与时间有关。
这个现象称为弹性后效。
链节：链节指组成聚合物的每一基本重复结构单元。
热双金属：热双金属（thermobimetal）是指由两个（或多个）具有不同热膨胀系数的金属或合金组元层牢固地结合在一起的复合材料。
药物控制释放：药物控制释放就是将天然的或合成的高分子化合物作为药物的载体或介质制成一定的剂型，控制药物在人体内的释放速度，使药物按设计的剂量，在要求的时间范围内以一定的速度在体内缓慢释放，以达到治疗某种疾病的目的。
功能材料复习题
第一章1晶面指数与面间距关系，根据晶面指数大小判断距离？密勒指数简单的晶面，如(100)\(110)，晶面上原子聚集密度较大，晶面之间的距离较大，结合力较弱，易分裂，这样的晶面为解离面。
2晶体成键方式？归纳饱和性与方向性？离子键：产生于正、负电荷之间的静电引力。
共价键：一对为两个原子所共有的自旋相反、配对的电子结构称为共价键。
共价键基本特点:饱和性和方向性。
饱和性: ⅣA-ⅥA族元素是共价键结合，共价键的最大数目符合8-N定则(N为原子的价电子数目).方向性: 原子总是在其价电子波函数最大的方向上形成共价键。
共价键特点：强结合，晶体有很高的熔点和硬度，导电性很弱，一般属于绝缘体或半导体。
金属键：电子为晶体共有，即原属于各原子的价电子不再束缚在原子上，可在整个晶体内运动(可视为离域的共价键).分子晶体的结合是依靠分子之间的作用力，这种作用力称为范德华力，其作用范围为0.2-0.5nm，一般不具有方向性和饱和性。
3晶体缺陷?点缺陷线缺陷面缺陷4金属导体，半导体，绝缘体，电性质与能带结构关系（用能带理论解释)？当大量原子构成固体时，电子能级结构发生很大变化，能级会极端密集，形成能带。
金属：①周期表中第一族元素的价电子都处于未被充满的带中，它们都是金属，这种能带称为导带。
②碱土金属由于其:s能带和较高的能带有交迭，价电子仍在不满的能带中参与导电，使其晶体具有金属的性质。
绝缘体: 价电子把价带填满，空带与价带之间存在一个较宽的禁带。
在非强电场作用下不会产生电流.半导体: 能带结构与绝缘体的能带相似，只是禁带较窄。
禁带宽度在2eV以下，通过热激发，把满带的电子激发到空带而具有导电能力。
由于热激发的电子数目随温度按指数规律变化，所以半导体的电导率随温度的变化也是呈指数的。
这是半导体的主要特征。
5 n型p型半导体概念？n型半导体: 在四价的硅单晶中掺人五价的原子，成键后，多余一个电子，其能级离导带很近，易激发。
功能材料复习资料
功能材料复习资料⼀、简答题1、功能材料是指具有⼀种或⼏种特定功能的材料，如磁性材料、光学材料等，它具有优良的物理、化学和⽣物功能，在物件中起着“功能”的作⽤。
2、红外材料是指与红外线的辐射、吸收、透射和探测等相关的⼀些材料。
红外线的辐射起源于分⼦的振动和转动，⽽分⼦振动和转动起源于温度。
它本质上和可见光⼀样是⼀种电磁波，波长在0.76~1000um 之间。
3、热平衡辐射体是当⼀个物体向周围发射辐射时，同时也吸收周围物体所发射的辐射能量，当物体与外界进⾏能量交换慢到使物体在任何短时间内仍保持确定温度时，该过程可以看作是平衡。
4、全发射率、单⾊发射率、灰体、选择性辐射体实际物体发射辐射性能没有⿊体理想，受到外界辐射源照射时，它并不能全部吸收⼀定波长的能量，在给定温度下，从表⾯发射的辐射出射度⽐同⼀温度下⿊体的辐射出射度⼩。
因此，把实际物体发射的辐射出射度和同⼀温度下⿊体发射的辐射出射度之⽐定义为发射率ε，也称全发射率。
把各个波长的辐射出射度与同温度、同波长下⿊体的辐射出射度之⽐定义为光谱发射率ε（λ），也称为单⾊发射率。
⿊体：ε=1，ε（λ）=1；实际物体：ε<1，ε（λ）<1；灰体的发射率与波长⽆关，ε=ε（λ），也可以说发射率与波长⽆关的物体称为灰体；随波产变化⽽改变发射率的物体称为选择性辐射体。
5、全息成像过程是利⽤光的⼲涉和衍射现象，在照相⼲板或胶⽚上以⼲涉条纹形式把图像记录下来，然后以光照射这种⼲板，就能以⽴体形式再现物体的原来图像。
由于它记录了物体的全部信息(振幅和相位)，所以称为全息照相术。
6、隐⾝技术凡是能使军事⽬标的各种可探测的⽬标特征减少或迷盲的技术均可称为隐⾝技术。
隐⾝技术可分为两⼤类：主动隐⾝技术和被动隐⾝技术。
主动隐⾝技术是采取各种主动措施如⼲扰、假⽬标、烟幕、地形匹配等使敌⽅的探测⼿段受到迷惑⽽⽆法识别⽬标。
被动隐⾝技术是指在武器系统的设计和使⽤过程中，降低其作为⽬标特征的技术。
功能材料概论知识点总结
功能材料概论知识点总结一、功能材料的概念功能材料是指那些具有特殊功能和性能的材料，可以通过改变其组成、结构或制备工艺来实现特定的功能要求。
功能材料具有响应外部环境、传感检测、转换能量、存储信息等多种功能，广泛应用于各种工程和应用中。
功能材料的研究和开发，对于推动科学技术的发展和提升生活质量具有重要意义。
二、功能材料的分类功能材料可以根据其功能和性能特点进行分类，常见的功能材料包括以下几类：1. 传感材料：具有对物理、化学或生物信号进行感知和检测的能力，用于传感器和检测技术领域。
2. 光电材料：具有光电转换和传输性能的材料，用于光伏发电、光电器件和光通信等领域。
3. 催化材料：具有催化反应活性和选择性的材料，用于化学反应、环保和能源转化等领域。
4. 能源材料：具有储能、转换和传输能量的特性，用于电池、超级电容器和储能设备等领域。
5. 智能材料：具有响应外部刺激和调控性能的材料，用于智能传感、致动器和智能结构等领域。
6. 生物材料：具有与生物体相容性和生物活性的材料，用于医用材料、生物医学和组织工程等领域。
以上是功能材料按照其功能和应用特点进行的大致分类，不同的功能材料类别具有不同的特性和应用领域，有助于满足特定的工程需求和应用要求。
三、功能材料的特点功能材料具有以下几个特点：1. 多功能性：功能材料可以同时具有多种功能和性能，如传感、光电、催化和能源等功能，具有多种应用潜力。
2. 高性能：功能材料往往具有优异的性能指标，如高灵敏度、高效率、高稳定性和高可靠性，能够满足工程需求和应用要求。
3. 可调控性：功能材料的组成、结构和性能可以通过调控技术进行设计和调整，实现特定功能和性能的要求。
4. 多学科交叉：功能材料的研究和开发涉及物理、化学、材料、电子、生物等多个学科领域的交叉，需要综合利用各种学科知识和技术手段。
5. 应用前景：功能材料在电子、能源、信息、医疗、环境等领域具有广阔的应用前景，可以推动相关产业的发展和进步。
功能材料概论
功能材料1.如何辨别常用的塑料用具“买饮料时送了一个杯子，可杯子底部没有标号，这种杯子能不能用？”“早上买包子和馒头，用的也是没标号的白色塑料袋包装，热腾腾的东西装进塑料袋，会不会有害？”类似的问题是大家比较关心的问题【辨别】清水中浮起来就是2、4、5号打一盆清水，将塑料样品浸没在水中，浮起来的基本可以判断是2（高密度聚乙烯）、4（低密度聚乙烯）、5号（聚丙烯）塑料中的一种了。
（相对安全）对于这些浮起来的样品，接下来用指甲就可以简单地做进一步辨别。
如果不易出现划痕，则是2号塑料；如果样品上很容易出现划痕，是4号塑料；无法划出痕迹的，那就是5号塑料了。
需要注意的是，塑料薄膜因为有张力，所以清水的方法对它不管用——不过，用指甲划来辨别，仍然是可以的。
用火烧一烧辨别1、3、6、7号清水测试之后，沉入水底的就是1（的确良的原料）、3（聚氯乙烯）、6（聚苯乙烯）、7号（聚碳酸酯）塑料，接下来，用火烧一烧，就能做进一步辨别。
倘若试样燃烧没有滴落物、离开火源后不自熄、燃烧时没有醋的气味、火焰呈黄色且有烟产生的为1号塑料；3号塑料有软制品和硬制品两类，燃烧情形也不相同——燃烧后产生滴落物，并且离开火源后会自熄，燃烧的同时产生了辛辣气味，火焰呈绿色，有烟，即可判断其为3号塑料的软制品；3号塑料的硬制品（常不透明）燃烧时有烟、但不产生滴落物，且离开火源后会自熄，有辛辣气味。
燃烧时产生滴落物，但离开火源后并不自熄，而且产生大量黑烟的（苯环不易充分燃烧），是6号塑料；7号塑料燃烧时有烟、不产生滴落物且离开火源后会自熄，伴随有消毒水味。
【提醒】洗洁用品容器别用来装食品7类塑料制品中除了3号（PVC）是明确有毒以外，其余几类的塑料制品，只要使用时不超过生产厂家规定初始用途的使用范围，还是比较安全的。
比如那些专门生产用来盛放食物的2号容器或塑料袋，都是无害的。
因此，使用塑料制品时不要超过原本的使用范围，比如原本用来装洗洁用品的容器就不适合用来装食品，适合常温使用的一些塑料制品不宜用来装热水，更不能放进微波炉等加热。
功能材料复习题
功能材料复习题功能材料是指具有特定功能或性能的材料，可以应用于各种领域。
它们广泛应用于电子、光电、储能、传感、生物医药等领域。
本文将介绍功能材料的概念及其相关知识，并提供一些复习题帮助读者巩固所学知识。
一、功能材料的概念和分类功能材料是指那些在特定条件下可以表现出特定功能或性能的材料。
根据功能材料的特性和应用，可以将其分为以下几类：1. 电子材料：主要用于电子器件中，例如半导体材料、导电材料、绝缘材料等。
2. 光电材料：主要用于光电器件和光电应用领域，例如光电导材料、光电转换材料等。
3. 储能材料：主要用于电池、超级电容器和储能设备中，例如锂离子电池材料、超级电容器材料等。
4. 传感材料：主要用于传感器和探测器中，例如压力传感材料、温度传感材料等。
5. 生物材料：主要用于生物医药领域，例如生物陶瓷材料、生物高分子材料等。
二、功能材料的特性和应用功能材料具有独特的性能和特性，使它们在各个领域有广泛的应用。
以下是一些常见的功能材料的特性和应用：1. 半导体材料：具有电导率介于导电材料和绝缘材料之间的特性，主要用于电子器件中，如二极管、晶体管等。
2. 导电材料：具有良好的导电性能，主要用于导线、电极等电子器件中。
3. 铁电材料：具有特殊的电场诱导极化特性，主要用于电子存储器和传感器中。
4. 热敏材料：具有对温度变化敏感的特性，主要用于温度传感器和热保护器中。
5. 发光材料：具有发光性能，主要用于LED器件、发光二极管等光电器件中。
6. 高温超导材料：在极低温下具有零电阻的特性，主要用于超导器件和磁悬浮等领域。
7. 固态电解质材料：具有良好的离子导电性能，主要用于固态电池和储能设备中。
三、功能材料的制备和表征方法功能材料的制备和表征方法对于其性能和应用具有重要影响。
以下是一些常见的功能材料制备和表征方法：1. 溶液法制备：将溶解的前驱物通过溶剂蒸发或反应生成功能材料，例如溶胶-凝胶法、沉淀法等。
2. 气相法制备：通过气体相反应或沉积形成功能材料，例如化学气相沉积、物理气相沉积等。
功能材料复习题
功能材料复习题功能材料复习题功能材料是指能够通过改变其结构和组成，以实现特定功能的材料。
它们在现代科技中扮演着重要的角色，广泛应用于电子、能源、医疗等领域。
本文将通过一系列复习题来回顾和巩固对功能材料的理解和知识。
1. 什么是功能材料？功能材料是指通过改变其结构和组成，使其具有特定的物理、化学或生物学性质，以实现特定功能的材料。
功能材料可以具有诸如导电、光学、磁性、催化等特性，用于满足不同领域的需求。
2. 请列举几种常见的功能材料及其应用领域。
- 导电材料：如金属和导电聚合物，广泛用于电子器件、电路板等领域。
- 光学材料：如光纤和半导体材料，用于激光器、光通信等领域。
- 磁性材料：如铁、钴和镍等，应用于电动机、磁存储器等领域。
- 催化材料：如催化剂，用于加速化学反应，广泛应用于化工、环保等领域。
- 生物材料：如生物陶瓷和生物可降解聚合物，用于医疗器械、组织工程等领域。
3. 请简要介绍一下纳米材料的特点和应用。
纳米材料具有尺寸在纳米级别的特点，其表面积大、界面效应显著，具有优异的物理、化学和生物学性质。
纳米材料广泛应用于电子、能源、医疗等领域。
例如，纳米颗粒可以用于药物传递系统，通过调控颗粒的大小和表面修饰，实现药物的靶向输送和控释；纳米材料在太阳能电池中的应用可以提高光电转换效率；纳米材料还可以用于传感器、催化剂等领域，发挥其特殊的性能。
4. 请解释一下形状记忆材料的工作原理。
形状记忆材料是一种能够在外界刺激下恢复其原始形状的材料。
其工作原理基于材料内部的相变过程。
形状记忆材料通常具有两种不同的相，即高温相和低温相。
在高温相时，材料可以被加工成所需的形状；而在低温相时，材料会发生相变，恢复其原始形状。
通过控制温度或应力，可以实现形状记忆材料的形状变化和恢复。
5. 请举例说明一种利用功能材料实现特定功能的应用。
一个例子是利用磁性材料实现磁性储存器。
磁性储存器是一种用于存储和读取数据的设备，其中磁性材料被用作信息的存储介质。
功能材料复习要点
1.能带:满带：被电子填满的能带。
空带：没有被电子填充的能带。
价带：被价电子占据的能量最高的能带。
导带：价带以上的空带。
2.本征半导体：本征半导体是不含有任何杂质的半导体，它表示半导体本身固有的特性。
3.迈斯纳效应（B＝0）:处于超导态的物体完全排斥磁场，即磁力线不能进入超导体内部，这一特征叫完全抗磁性或迈斯纳效应。
4.超导隧道效应（约瑟夫森效应）:两超导体中间的绝缘层能让超导电流通过的现象，称为超导隧道效应。
5.介电损耗:电介质在交变电场作用下，以发热的形式而耗散能量的现象称为介电损耗。
6.光电导效应:半导体在受到光照射时，其电导率发生变化的现象称为光电导效应。
7.光生伏特效应 :光照射到半导体的p-n结上时，在p-n结的两端会出现电势差，p区为正极，n区为负极。
这一电势差可以用高内阻的电压表测量出来，这种效应称为光生伏特效应，简称光伏效应。
8.光电发射效应:当金属或半导体受到光照射时，其表面和体内的电子因吸收光子能量而被激发，如果被激发的电子具有足够的能量，足以克服表面势垒而从表面离开，即产生光电发射效应。
9.施主耗尽：10.磁滞现象:磁滞现象是磁化的不可逆性的表现，是铁磁体在磁化时，B 值的减小滞后于H 值减小的现象。
11.磁致伸缩效应：在磁场中磁化状态改变时，铁磁和亚铁磁材料引起尺寸或体积微小的变化，称为磁致伸缩。
12.电致发光：电致发光是指在直流或交流电场作用下，依靠电流和电场的激发使材料发光的现象。
又称场致发光。
这种发光材料称为电致发光材料或场致发光材料。
13.压电效应：1、正压电效应：当外加应力T作用于某些单晶或多晶介电体并使它们发生应变S时，介电体内的正负电荷中心会产生相对位移，并在某两个相对的表面产生异号束缚电荷。
这种由应力作用使材料发生电极化(即带电)或电极化的变化的现象称为正压电效应。
2、逆压电效应：与正压电效应产生的过程相反，当对这类介电体施加外电场并使其中的正负电荷中心产生位移时，该介电体要随之发生变形。
功能材料概论期末复习
第8章、半导体材料
①
②
③
④
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1、硅和锗的性质 灰色金属光泽的固体，硬而脆。 常温下化学性质稳定；高温，同氧、氯等反 应，故自然界没有游离状态的硅和锗存在。 锗不溶于盐酸或稀硫酸，但能溶于热的浓硫 酸、浓硝酸、王水及HF-HNO3混合酸中。 硅不溶于盐酸、硫酸、硝酸及王水，易被 HF-HNO3混合酸所溶解，工业中常用此酸作 为硅的腐蚀液。硅与金属作用生成的硅化物 具有导电性良好、耐高温、抗电迁移等特性。
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第3章、超导材料
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1、定义 具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥 磁力线的性质的材料 。 2、超导体的临界参数 ①临界温度Tc 临界温度越高越好。 ②临界磁场Hc 破坏超导态的最小磁场强度。 ③临界电流Ic 超导态允许流动的最大电流。
第3章、超导材料
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3、低温超导材料 ①元素超导体 目前已发现具有超导电性的金属元素有28种。 过渡族元素18种，非过渡元素10种。 ②合金超导体 Nb-Zr、Nb-Ti ③化合物超导材料 按晶格类型分为B1型（NaCl型），A15型 （最受重视），C15（拉威斯型），菱面晶型 （肖布莱尔型）。
第8章、半导体材料
⑤ ⑥ ⑦
金刚石结构，化学键为共价键。 间隙带半导体。 在锗、硅的杂质可分为两类，一类是ⅢA族 或ⅤA族元素， ⅢA族起受主作用使材料呈p 型导电， ⅤA族杂质起施主作用，使材料呈n 型导电。另一类是除ⅢA、ⅤA族以外的杂质。
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第8章、半导体材料
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8、硅和锗晶体的制备 锗：直拉法；硅：直拉法、悬浮区熔法 CZ法（直拉法）：它是生长元素和ⅢA-ⅤA族化合物 半导体单晶的主要方法。该法是在盛有熔硅或锗的坩 埚内，引入籽晶作为非均匀晶核，然后控制温度场， 将籽晶旋转并缓慢向上提拉，晶体便在籽晶下按籽晶 的方向长大。 区熔法：工业上将区域提纯与晶体生长结合起来，可 制取高纯单晶。在高纯石墨舟前端放上籽晶，后面放 上原料锭。建立熔区，将原料锭与籽晶一端熔合后， 移动溶区，单晶便在舟内生长。
材料概论复习题及答案
材料概论复习题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，下列哪一项不是材料的基本性能？A. 力学性能B. 热学性能C. 光学性能D. 经济性能答案：D2. 材料的微观结构对其宏观性能的影响主要体现在哪些方面？A. 力学性能B. 热学性能C. 电学性能D. 所有以上选项答案：D3. 以下哪种材料不属于金属材料？A. 钢铁B. 铝合金C. 陶瓷D. 铜合金答案：C4. 材料的断裂韧性通常用来描述材料的哪种特性？A. 硬度B. 韧性C. 脆性D. 弹性答案：B5. 材料的疲劳寿命主要受哪些因素的影响？A. 材料的强度B. 材料的硬度C. 应力集中D. 所有以上选项答案：D6. 材料的热处理过程中，淬火的主要目的是？A. 提高硬度B. 提高韧性C. 提高耐腐蚀性D. 提高导电性答案：A7. 以下哪种材料具有最好的导电性能？A. 塑料B. 橡胶C. 玻璃D. 银答案：D8. 材料的塑性变形通常发生在哪个温度区间？A. 低于玻璃化转变温度B. 在玻璃化转变温度附近C. 高于玻璃化转变温度D. 以上都不对答案：C9. 材料的断裂模式主要分为哪两种？A. 拉伸断裂和压缩断裂B. 剪切断裂和拉伸断裂C. 脆性断裂和韧性断裂D. 疲劳断裂和蠕变断裂答案：C10. 材料的硬度通常通过哪种测试来测量？A. 拉伸测试B. 压缩测试C. 硬度测试D. 冲击测试答案：C二、填空题（每空1分，共20分）1. 材料的_______性能是指材料在受到外力作用时，抵抗变形和破坏的能力。
答案：力学2. 材料的热膨胀系数是指材料在单位温度变化下长度变化的_______。
答案：比例3. 金属材料的强化机制主要包括_______强化、_______强化和_______强化。
答案：固溶，加工，沉淀4. 陶瓷材料的主要特点是_______、_______和_______。
答案：高硬度，高熔点，低热导率5. 聚合物材料的玻璃化转变温度是指聚合物从_______状态转变为_______状态的温度。
功能材料概论总复习
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（e） 物理吸附储氢 利用吸附储氢材料对氢分子的吸附作用而储氢。吸 附储氢材料主要有分子筛、活性炭、高比表面积活性炭、新型吸附剂 （碳纳米管、碳纳米纤维和纳米石墨等碳纳米材料 ）等。
Ⅰ 碳纳米管
1997.3 单壁碳纳米管中的储氢 ——《nature》 1999.7 碱掺杂的碳纳米管在常压常温下的高吸氢量——《science》 1999.11 室温下在单壁碳纳米管上的储氢——《science》 5wt%~20wt% 2010.2 回顾碳纳米管储氢——《carbon》 1998~2010，CNTS储氢量逐年下降
库柏认为，只要两个电子之间有净的吸引作用，不管这种作用力多么 微弱，它们都能形成束缚态。
这种吸引作用有可能超过电子之间的库仑排斥作用，而表现为净的相 互吸引作用，这样的两个电子被称为库柏电子对。
从能量上看，组成库柏对的两个电子由于相互作用将导致势能降低。
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、
如右图所示：
电子在晶格点阵中运动，它对周围的正离子有吸引作用，从而 造成局部正离子的相对集中，导致对另外电子的吸引作用。这
物理因素：热、光、幅射、机械力
物理－化学因素：热氧、光氧
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高聚物的分类
天然高分子材料 合成高分子材料
1、按来源
改性的天然高分子材料 改性合成高分子材料 为了获得具有各种实用性能或改善其成型加工性能，除 基本组分聚合物之外，还要添加各种添加剂，因此严格 地说，高分子化合物与高分子材料的涵义是不同的。 LOGO
当 T<Tc 时，金属内的库柏对开始形成（形成后体系能量下降），这时所有 的库柏对都以大小和方向均相同的动量运动，库柏对在能量上比单个电子运 动要稳定，因此，体系中仅有库柏对的运动，库柏对电子与周围其它电子没 有能量交换，也就没有电阻，金属导体就具有了超导电性 。库柏对的数量 十分巨大 , 当它们向同一方向运动时, 就形成了超导电流 。 由于库柏对引力并不大，当温度较高时，库柏对被热运动打乱而不能成对。 同时，离子在晶格上强烈地不规则振动，使形成库柏对的作用大大减弱。 LOGO
功能材料试题及参考答案
功能材料试题及参考答案功能材料试题及参考答案篇一：功能材料试题参考答案一、名词解释（共24分，每个3分）居里温度：铁电体失去自发极化使电畴结构消失的最低温度（或晶体由顺电相到铁电相的转变温度）。
铁电畴：铁电晶体中许许多多晶胞组成的具有相同自发极化方向的小区域称为铁电畴。
电致伸缩：在电场作用下，陶瓷外形上的伸缩（或应变）叫电致伸缩。
介质损耗：陶瓷介质在电导和极化过程中有能量消耗，一部分电场能转变成热能。
单位时间内消耗的电能叫介质损耗。
n型半导体：主要由电子导电的半导体材料叫n型半导体。
电导率：电导率是指面积为1cm2，厚度为1cm的试样所具有的电导（或电阻率的倒数或它是表征材料导电能力大小的特征参数）。
压敏电压：一般取I=1mA时所对应的电压作为I随V陡峭上升的电压大小的标志称压敏电压。
施主受主相互补偿：在同时有施主和受主杂质存在的半导体中，两种杂质要相互补偿，施主提供电子的能力和受主提供空状态的能力因相互抵消而减弱。
二、简答（共42分，每小题6分）1.化学镀镍的原理是什么？答：化学镀镍是利用镍盐溶液在强还原剂（次磷酸盐）的作用下，在具有催化性质的瓷件表面上，使镍离子还原成金属、次磷酸盐分解出磷，获得沉积在瓷件表面的镍磷合金层。
由于镍磷合金具有催化活性，能构成催化自镀，使得镀镍反应得以不断进行。
2.干压成型所用的粉料为什么要造粒？造粒有哪几种方式？各有什么特点？答：为了烧结和固相反应的进行，干压成型所用粉料颗粒越细越好，但是粉料越细流动性越差；同时比表面积增大，粉料占的体积也大。
干压成型时就不能均匀地填充模型的每一个角落常造成空洞、边角不致密、层裂、弹性后效等问题。
为了解决以上问题常采用造粒的方法。
造粒方式有两种方式：加压造粒法和喷雾干燥法。
加压造粒法的特点是造出的颗粒体积密度大、机械强度高、能满足大型和异型制品的成型要求。
但是这种方法生产效率低、自动化程度不高。
喷雾干燥法可得到流动性好的球状团粒，产量大、可连续生产，适合于自动化成型工艺。
功能材料概论个人考试专用
第一章功能材料概论功能材料的定义功能材料指以特殊的电、磁、声、光、热、力、化学及生物学等性能作为主要性能指标的一类材料。
功能材料的特征1）功能材料的功能对应于材料的微观结构和微观物体的运动，是最本质的特征。
2）功能材料的聚集态和形态非常多样化，除晶态外，还有气态、液态、液晶态、非晶态、混合态和等离子态。
除三维材料外，还有二维、一维和零维材料。
3）结构材料常以材料形式为最终产品，而功能材料有相当一部分是以元件形式为最终产品，即材料元件一体化。
4）功能材料是利用现代科学技术，多学科交叉的知识密集型产物。
5）功能材料的制备技术不同于结构材料用的传统技术，而是采用许多先进的新工艺和新技术，如急冷、超净、超微、超纯、薄膜化、集成化、微型化、智能化以及精细控制和检测技术。
功能材料的分类功能材料种类繁多，涉及面广，有多种分类方法。
目前主要是根据材料的化学组成、应用领域、使用性能进行分类。
按化学组成：金属功能材料、陶瓷功能材料、高分子功能材料、复合功能材料按应用领域: 电子材料、能源材料、信息材料、光学材料、仪器仪表材料、航空航天材料、生物医学材料、传感器用敏感材料。
按使用性能：电功能材料、磁功能材料、光功能材料、热功能材料、化学功能材料、生物功能材料、声功能材料、隐形功能材料。
功能材料的现状近几年来，功能材料迅速发展，已有几十大类，10万多品种，且每年都有大量新品种问世。
现已开发的以物理功能材料最多，主要有：1）单功能材料，如：导电材料、介电材料、铁电材料、磁性材料、磁信息材料、发热材料、热控材料、光学材料、激光材料、红外材料等。
2）功能转换材料，如：压电材料、光电材料、热电材料、磁光材料、声光材料、电流变材料、磁敏材料、磁致伸缩材料、电色材料等。
3）多功能材料：如防振降噪材料、三防材料（防热、防激光和防核）、电磁材料等。
4）复合和综合功能材料，如：形状记忆材料、隐身材料、传感材料、智能材料、显示材料、分离功能材料、环境材料、电磁屏蔽材料等。
功能材料概论复习要点及试题
功能材料概论复习资料第三章超导材料一。
概念1.超过临界磁场便立即转变为正常态的超导体，称为第一类超导体.2.在绝对零度下，处于能隙下边缘以下的各能态全被占据,而能隙上边缘以上的各能态全空着。
这种状态就是超导基态。
3.引进声子的概念后，可将声子看成一种准粒子，它像真实粒子一样和电子发生相互作用。
通常把电子与晶格点阵的相互作用,称为电子-声子相互作用.4.产生临界磁场的电流，即超导态允许流动的最大电流，称为临界电流。
5.在处理与热振动能量相关的一类问题时，往往把晶格点阵的集体振动，等效成若干个不同频率的互相独立的简正振动的叠加。
而每一种频率的简正振动的能量都是量子化的，其能量量子 (q)就称为声子。
6.只要两个电子之间有净的吸引作用，不管这种作用多么微弱，它们都能形成束缚态，两个电子的总能量将低于2E F。
此时，这种吸引作用有可能超过电子之间的库仑排斥作用，而表现为净的相互吸引作用，这样的两个电子被称为库柏电子对。
7.库柏对有一定的尺寸，反映了组成库柏对的两个电子，不像两个正常电于那样，完全互不相关的独立运动,而是存在着一种关联性．库柏对的尺寸正是这种关联效应的空间尺度．称为BCS相于长度。
8.对处于超导态的超导体施加一个磁场，当磁场强度高于H C时,磁力线将穿人超导体,超导态被破坏。
一般把可以破坏超导态的最小磁场强度称为临界磁场。
二 .填空1.（电子）与（晶格点阵之间）的相互作用,可能是导致超导电性产生的根源。
2.超导体的三个临界参数为:（临界温度）、（临界磁场)（临界电流）。
3.超导材料按其化学组成可分为：（元素超导体）、（合金超导体)、（化合物超导体)。
三。
简答1.请简述第一类超导体与第二类超导体的区别H C0为0K时的临界磁场.当T＝T C时，＝0；随温度的降低，H C增加，至0K时达到最大值H C0。
H C与材料性质也有关系，上述在临界磁场以下显示超导性，超过临界磁场便立即转变为正常态的超导体,称为第一类超导体。
功能材料概论复习资料
功能材料概论复习资料第一章晶体学基础及材料性能一．概念1. 在晶体中，原子和原子集团在三维空间中有规律分布。
如果将每一个可重复的单位用一个点来表示，就能形成一个有规则的三维点阵，称为空间点阵。
2. 便于分析各种晶体中原于排列的规律，空间点阵常用空间格子来表示，这种空间格子称为晶格。
3. 由于晶格具有用期性，可取一单位体积（平行六面体）作为重复单元，来概括整个晶格的特征。
这样选取的重复单元称为原胞。
4. 基本的对称操作为旋转与反映，对称操作所依赖的几何要素，如点、线、面，称为对称元素。
5. 同位素相对原子质量越小，Tc越高，这种现象称为同位素效应。
6.同素异构体：有些元素具有一种以上的结构形式，称其为同素异构体。
7. 密勒指数:在晶体中，为了表达与晶轴相关的晶面方向或晶向，常使用三个整数，称为密勒指数，假设一晶面与a，b，c轴交于M1，M2，M3三点，通过求出三个截距值倒数的最小整数比，即可得到该晶面的米勒指数。
8. 晶体的对称性是指晶体经过某些对称操作后仍然能回复原状的特性。
9. 在晶体中，一对为两个原子所共有的自旋相反、配对的电子结构称为共价键。
10. 分子晶体的结合是依靠分子之间的作用力，这种作用力称为范德华力。
11. 多晶体中各晶粒的取向各不相同，不同取向晶粒之间的接触面为晶界。
12. 导带中的电子导电和价带中的空穴导电同时存在的情况，称为本征电导。
这类半导体称为本征半导体。
13. 有些金属材料在外磁场作用下产生很强的磁化强度，外磁场除去后仍能保持相当大的永久磁性，这种特性叫铁磁性。
14. 抗磁性是一种很弱、非永久性的磁性，只有在外磁场存在时才能维持，磁矩方向与外磁场相反。
15. 在有些非铁磁性材料中，相邻原子或离子的磁矩作反方向平行排列，总磁矩为零，这种性质为反铁磁性。
16.亚铁磁性是某些陶瓷材料表现的永久磁性，其饱和磁化强度比铁磁性材料低。
17. 吸收光谱是指物质在光谱范围里的吸收系数按光频率分布的总体。
功能材料复习题
功能材料复习题导语：功能材料是指具有特定功能的材料，常常应用于各种领域，如医学、电子、能源等。
对功能材料的学习和掌握对于进一步提高自己的专业能力具有重要意义。
下面是一些关于功能材料的复习题，请试着回答这些问题，巩固你对功能材料的理解。
一、单项选择题1. 功能材料的特点不包括哪项？A. 具有特定的物理、化学性能。
B. 可以用于制备功能器件。
C. 通常具有一定的结构拓扑。
D. 只能应用在电子领域。
2. 下列哪种材料不属于功能材料？A. 纳米材料。
B. 高分子材料。
C. 金属材料。
D. 无机材料。
3. 以下哪种功能材料可以实现超导现象？A. 超薄金属薄膜。
B. 半导体材料。
C. 铁磁材料。
D. 金属材料。
4. 下列哪种功能材料可以应用于太阳能电池板？A. 光敏材料。
B. 磁性材料。
C. 铝合金材料。
D. 陶瓷材料。
5. 荧光材料可以通过什么方式激发发光？A. 电流。
B. 光照。
C. 磁场。
D. 水分子。
二、填空题1. 通过控制材料的___________，可以调节材料的电导率。
2. 金刚石是一种具有___________性能的材料。
3. 纳米材料通常具有比传统材料更高的___________比表面积。
4. 发光二极管的荧光层通常采用___________荧光材料。
三、简答题1. 简述功能材料在医学领域的应用及其意义。
2. 请举例说明能源领域中的功能材料及其应用。
3. 功能材料的制备方法有哪些？请简要描述其中的一种方法。
四、论述题功能材料在现代科技中扮演着重要角色，请论述其为人类社会发展带来的意义和挑战。
结束语：通过回答以上问题，希望能够帮助你加深对功能材料的理解和应用。
功能材料作为现代科技的重要组成部分，其研究和创新对于推动社会进步和经济发展具有重要意义。
希望你能够不断学习和探索，在功能材料领域有所突破和贡献。
功能材料复习题
1、膨胀合金按用途和特征可以分为________________、___________ 、________________和。
2、一切光纤的工作基础都是光的_______ 现象。
3、根据随温度改变材料形状变化不同，形状记忆效应可以分为_________、________和_________。
4、按照制造工艺，湿敏陶瓷可以分为_________、________和_________。
5、根据磁化率的大小及其变化规律，物质的磁性可以分为___________、___________、__________、__________、和______________。
6、功能复合材料的复合效应中的线性效应可以分为_______、__________、和______________。
7、热弹性马氏体相变是马氏体随着可以长大或缩小。
8、纳米材料的基本特性包括________________、________________、________________和。
9、导电材料按照导电机理可分为____________和两大类。
10、约束超导现象的三大条件是、和。
1、梯度功能材料属于以下哪一种材料：（）（A）复合材料（B）合金材料（C）结构材料（D）形状记忆材料2、形状记忆材料不属于下列材料中的哪一种：（）（A）复合材料（B）合金材料（C）功能材料（D）智能材料3、磁性材料：（）（A）在任何条件下都有磁性（B）仅在居里温度以下才有磁性（C）仅在居里温度以上才有磁性（D）在居里温度和熔点之间有磁性4、纳米尺度的物质，其熔点显著减小，这种效应被称为：（）（A）表面效应（B）小尺寸效应（C）量子尺寸效应（D）宏观隧道效应5、下列哪种玻璃不属于光电子功能玻璃（）（A）激光玻璃（B）声光玻璃（C）磁光玻璃（D）半导体玻璃6、复合材料按使用目的可分为下面哪两类:（）（A）结构复合材料和梯度功能材料（B）结构复合材料和功能复合材料（C）无机复合材料和有机复合材料（D）梯度功能材料和功能复合材料7、复合材料按基体可分为下面哪两类:（）（A）结构复合材料和梯度功能材料（B）结构复合材料和功能复合材料（C）无机复合材料和有机复合材料（D）梯度功能材料和功能复合材料8、下面不属于复合效应中的非线性效应的是：（）（A）平行效应（B）诱导效应（C）系统效应（D）乘积效应9、塞贝克效应属于半导体中的（）效应。
功能材料学复习题
功能材料学复习题1.功能材料是指具有特殊的电、磁、光、热、声、力、化学性能和生物性能及其转化的功能，用以实现对信息和能量的感受、计测、显示控制和转化为主要的非结构性高新材料。
2.从材料学角度仿生材料可分为成分和结构仿生、功能和性能仿生、过程和加工制备仿生。
3.嵌入化合物的结构特征是主体材料要有一定程度的结构开放性，能允许外来的原子或离子易于扩散进或逸出晶体。
4.在高温高压的水热条件下，水的性质会产生蒸汽压变高、密度变低、表面张力降低、黏度降低、离子积增加等变化。
5.自组装是指在无人为干涉条件下，基本结构单元(分子、纳米材料、微米或更大尺度的物质)通过非共价键自发地缔结成热力学上稳定、结构上确定、性能上特殊的聚集体（如有序结构）的过程。
自组装过程一旦开始，将自动进行到某个预期终点。
6.形成自组装或超分子体系有两个重要条件：一是有足够量的非共价键或氢键；二是自组装的体系能量较低。
7.根据纳米结构体组装系构筑过程中的驱动力是靠外因还是内因，可以分为人工纳米结构组装体系和纳米结构自组装体系。
8.晶体生长过程主要分为成核控制和扩散控制。
9.C60由32个面构成，其中20个六边形，12个五边形，C60 的直径为0.7nm。
10.10. 生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料，它应该具有、和等特征。
11.材料按其组成可以分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。
材料的性能不同都是由其内部结构决定的，即原子结构，结合键，原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微组织。
12.结构材料是指用于制造各种结构，通俗地说就是要受力，因此对它的要求主要是机械性能，如强度、延伸率(达到极限强度断裂时伸长了多少，延伸率小的材料便容易脆断)、硬度、韧性( 受冲击力时容不容易断裂)、刚性(容不容易保持形状不变)等等。
有时不要求其能经受住严峻的环境条件，如要求耐热性、抗腐蚀性等等。
13.功能材料的分类：电功能材料、磁功能材料、光功能材料、热功能材料、能源功能材料、功能高分子、精细复合功能材料、纳米化功能材料、软凝聚态功能材料、超级材料与智能材料等等。
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功能材料概论复习资料
第三章超导材料
一 .概念
1.超过临界磁场便立即转变为正常态的超导体，称为第一类超导体。
2.在绝对零度下，处于能隙下边缘以下的各能态全被占据，而能隙上边缘以上的各能态全
空着。
这种状态就是超导基态。
3.引进声子的概念后，可将声子看成一种准粒子，它像真实粒子一样和电子发生相互作用。
通常把电子与晶格点阵的相互作用，称为电子-声子相互作用。
4.产生临界磁场的电流，即超导态允许流动的最大电流，称为临界电流。
5.在处理与热振动能量相关的一类问题时，往往把晶格点阵的集体振动，等效成若干个不
同频率的互相独立的简正振动的叠加。
而每一种频率的简正振动的能量都是量子化的，其能量量子 (q)就称为声子。
6.只要两个电子之间有净的吸引作用，不管这种作用多么微弱，它们都能形成束缚态，两
个电子的总能量将低于2E F。
此时，这种吸引作用有可能超过电子之间的库仑排斥作用，而表现为净的相互吸引作用，这样的两个电子被称为库柏电子对。
7.库柏对有一定的尺寸，反映了组成库柏对的两个电子，不像两个正常电于那样，完全互
不相关的独立运动，而是存在着一种关联性．库柏对的尺寸正是这种关联效应的空间尺度．称为BCS相于长度。
8.对处于超导态的超导体施加一个磁场，当磁场强度高于H C时，磁力线将穿人超导体，
超导态被破坏。
一般把可以破坏超导态的最小磁场强度称为临界磁场。
二 .填空
1.（电子）与（晶格点阵之间）的相互作用，可能是导致超导电性产生的根源。
2.超导体的三个临界参数为：（临界温度）、（临界磁场）（临界电流）。
3.超导材料按其化学组成可分为：（元素超导体）、（合金超导体）、（化合物超导体）。
三 .简答
1.请简述第一类超导体与第二类超导体的区别
H C0为0K时的临界磁场。
当T＝T C时，＝0;随温度的降低，H C增加，至0K时达到最大值H C0。
H C与材料性质也有关系，上述在临界磁场以下显示超导性，超过临界磁场便立即转变为正常态的超导体，称为第一类超导体。
与第一类超导体相反，第二类超导体有两个临界磁场。
一个是下临界磁场(H C1)另一个是上临界磁场(H c2)。
下临界磁场值较小，上临界磁场比下临界磁场高一个数最级，而且，大部分第二类超导体的上临界磁场比第一类超导体的临界磁场要高得多。
在温度低于H c条件下，外磁场小于H C时，第二类超导体与第一类超导体相同，处于完全抗磁性状态。
当外磁场介于
H c1与H c2之间时，第二类超导体处于超导态与正常态的混合状态，磁场部分进入超导体内部
2.请列举超导材料的应用。
（一）开发新能源
1．超导受控热核反应堆
2超导磁流体发电
（二）节能方面
I．超导输电
2．超导发电机和电动机
3．超导变压器
（三）超导磁悬浮列车
（四）超导贮能
（五）研究领域
（六）其他应用
第四章贮氢合金
一 .概念
滞后：金属氢化物在吸氢与释氢时，虽在同一温度，但压力不同，这种现象称为滞后。
二 .填空
1.氢化物氢贮运装置分两类：（固定式）和（移动式）。
2.氢能源开发中的难题是（制氢工艺）和（氢的贮存）。
3.金属与氢的反应，是一个可逆过程。
正向反应，（吸氢、放热）；逆向反应，（释氢、吸
热）。
4.改变（温度）与（压力）条件可使反应按正向、逆向反复进行，实现材料的吸释氢功能。
5.作为贮氢材料，滞后越（小）越好。
6.（机械合金化技术）应用于贮氢合金的制备，是改善贮氢合金性能的有效途径。
三.简答
1.请简述金属的贮氢原理，并写出简单的反应式。
许多金属(或合金)可固溶氢气形成含氢的固溶体(MH x)，固溶体的溶解度[H]M与其平衡氢压P H2的平方根成正比。
在一定温度和压力条件下，固溶相(MH x)与氢反应生成金属氢化物．反应式如下
式中MH y是金属氢化物，为生成热。
贮
氢合金正是靠其与氢起化学反应生成金属氢化物来贮氢的。
2.非晶态贮氢合金的优点
非晶态贮氨合金比同组份的晶态合金在相同的温度和氢压下有更大的贮氢量；具有较高的耐磨性；即使经过几百次吸、放氢循环也不致破碎；吸氢后体积膨胀小。
但非晶态贮氢合金往往由于吸氢过程中的放热而晶化。
3.机械合金化技术应用于贮氢合金的制备的优缺点
机械合金化技术应用于贮氢合金的制备，是改善贮氢合金性能的有效途径。
该技术成本低、工艺简单、生产周期短；制备的贮氢合金具有贮氢量大、活化容易、吸释氢速度快、电催化活性好等优点。
美中不足的是用MA制备贮氢合金尚处于实验室研究阶段，理论模型，工艺参数，工艺条件还有待于进一步优化。
4.作为氢化物电极的贮氢合金必须满足的基本要求：
(1)在碱性电解质溶液中良好的化学稳定性；(2)高的阴极贮氢容量；(3)合适的室温平台压力；(4)良好的电催化活性和抗阴极氧化能力；(5)良好的电极反应动力学特性。
5.贮氢合金在应用时存在的主要问题：
贮氢能力低；对气体杂质的高度敏感性；初始活化困难；氢化物在空气中自燃；反复吸释氢时氢化物产生岐化。
6.简述贮氢合金的应用
1）作为贮运氢气的容器
2）氢能汽车
3）分离、回收氢
4）制取高纯度氢气
5）氢气静压机
6）氢化物电极
第五章形状记忆合金
一 .概念
1.有些形状记忆合金在加热发生马氏体逆转变时，对母相有记忆效应；当从相再次冷却为
马氏体时，还回复原马氏体的形状，这种现象称为双向形状记忆效应，又称可逆形状记忆效应。
2.具有马氏体逆转变，且M s与A s相差很小的合金，将其冷却到M s点以下，马氏体晶核随
温度下降逐渐长大，温度回升时马氏体片又反过来同步地随温度上升而缩小，这种马氏体叫热弹性马氏体。
3.在M s以上某一温度对合金施加外力也可引起马氏体转变，形成的马氏体叫应力诱发马
氏体。
4.有些应力诱发马氏体也属弹性马氏体，应力增加时马氏体长大，反之马氏体缩小，应力
消除后马氏体消失，这种马氏体叫应力弹性马氏体。
5.应力弹性马氏体形成时会使合金产生附加应变，当除去应力时，这种附加应变也随之消
失，这种现象称为超弹性(伪弹性)。
二 .填空
1.根据马氏体相变的定义，在相变过程中，只要形成单变体马氏体并排除其他阻力，材料
经过（马氏体相变）及其逆相变，就会表现出（形状记忆效应）。
2.己发现的形状记忆舍金种类很多，可以分为（镍-钛系）、（铜系）、（铁系）合金三大类。
3.每片马氏体形成时都伴有形状的变化。
这种合金在单向外力作用下，其中马氏体顺应力
方向发生再取向，即造成马氏体的（择优取向）。
4.（Shockley不全位错）的可逆移动是形状恢复的关键。
5.通常的形状记忆合金根据马氏体与母相的晶体学关系，共有（六）个这样的片群，形成
（24）种马氏体变体
6.应力弹性马氏体形成时会使合金产生附加应变，去除应力后，马氏体消失，应变也随之
回复，这种现象称为（伪弹性）或超弹性。
7.母相（γ）奥氏体为（面心立方）结构，ε马氏体为密排六方结构。
8.形状记忆合金材料的应用主要体现在（工程应用）、（医学应用）和（智能应用）三个方
面
三 .简答
1.简述形状记忆的三种形式
形状记忆效应有三种形式。
第一种称为单向形状记忆效应，即将母相冷却或加应力．使之发生马氏体相变，然后使马氏体发生塑性变形，改变其形状，再重新加热到A s以上，马氏体发生逆转变，温度升至A f点，马氏体完全消失，材料完全恢复母相形状。
一般没有特殊说明，形状记忆效应都是指这种单向形状记忆效应。
有些形状记忆合金在加热发生马氏体逆转变时，对母相有记忆效应；当从相再次冷却为马氏体时，还回复原马氏体的形状，这种现象称为双向形状记忆效应，又称可逆形状记忆效应。
第三种情况是在Ti-Ni合金系中发现的，在冷热循环过程中，形状回复到与母体完全相反的形状，称为全方位形状记忆效应。