材料概论试题

1.何为材料，为何材料是人类社会生活的物质基础？
材料是人类用于制造物品、器件或其他产品的物质。

是人类要生存需要的最基本的物质生活资料。

物质生产活动是人类从事其他各种社会活动的先决条件。

2.材料科学与工程的四个基本要素是什么？请说明他们之间的关系。

材料的四个基本要素：结构与成分、性质、合成与制备、用途与性能
3. 复合材料设计的基本思想是什么？举一例说明。

达到功能复合，能保留原组成原料的特性，并通过复合效应得到原来所不具有的更为优越的新性能。

碳纤维复合材料制造大飞机；轮胎是由橡胶、碳黑、帘子线等材料构成的。

4. 从燕子造窝到人用草拌泥造房、再到我们用碳纤维复合材料制造大飞机的过程，你得到了哪些启示？
这些复合材料的制备都还停留在经验的层面上，而碳纤维复合材料制造大飞机虽然使用了一贯的复合思想，但相比之下更具有系统性、科学性。

如今我们创造新的复合材料不再需要像过去一样完全依靠试错法，而有相关的理论指导，所以我们在探索新领域时可以从一些已有的思想中获取灵感，再用理论化地手段将其转化为材料科学。

5．绿色建筑的基本涵义？
绿色建筑指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源，保护环境和减少污染，为人们提供健康、舒适和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑物。

6.建筑生态环境材料的基本涵义？
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
7.看《终结者2》推测那个人材料的性能与特点，并推测由什么方法合成。

(描述电影中未来人材料的特点和性能，并设想可由什么方式合成?
终结者2中的机器人由液态金属构成，具有流动性和高强度性，韧性好，可再组合。

合成方法: 合金合成法，置于电解液中的镓基液态合金在和铝合金结合后，能长期高速运转。

8.试说明金属材料在民航飞机中的应用情况
铝合金用作承力件，钛合金用于具有一定耐热性和耐腐蚀性的板材结构件，高强度结构钢，用于前后起落架；不锈钢，用于发动机的一些装置。

高温合金用于耐高温的板材结构件和螺栓，螺母等固件和排气孔的蜂窝结构
9.说明燃料电池的工作原理及其特点。

燃料电池的工作原理是通过氧化还原反应将化学能直接转化为电能。

燃料范围广，不受卡诺循环限制、能量转换效率高、超低污染、运行噪声低、可靠性高、维护方便等
10.说明质子交换膜燃料电池的特性
a．可低温运行。

b．比能量和比功率高；c．结构紧凑、质量小，水易排出。

d．采用固态电解质不会出现变形、迁移或从燃料电池中气化，无电解液流失。

e．可靠性高，寿命长。

f．因唯一的液体是水，本质上可避免腐蚀。

11.什么是有机半导体？
具有半导体性质的有机材料，即导电能力介于金属和绝缘体之间
12.导电机理是什么，为什么有机物能导电？
含有共轭基团的有机分子之间形成连续共轭的大pai结构，用来传导电子和空穴，然后在电场的作用下,载流子可以沿聚合物链作定向运动,从而使高分子材料导电
13.有机导体的优点和缺点是什么？
优点：成膜技术更多、器件尺寸更小，集成度更高、有机物易于获得、柔韧性好，质量轻、可修饰性强。

缺点：电阻率的变化受杂质含量的影响极大.电阻率受外界条件（如热、光等）的影响很大
14.有机导体有哪些应用方向？
光盘、有机发光二极管、传感器、有机太阳能电池等。

15.生物医用材料的定义及其主要性能特征
用来对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的材料。

特征：可以单独或与药物一起制成部件、器械用于组织或器官的治疗、增强或替代，并在有效试用期内不会对宿主引起急性或慢性危害
16.再生医学概念及组织工程三要素
利用生物学及工程学的理论方法创造丢失或功能损害的组织和器官，使其具备正常组织和器官的机构和功能。

三要素：种子细胞、生物材料、细胞与生物材料的整合以及植入物与体内微环境的整合
17.了解纳米生物医用材料的研究现状与发展趋势
对生物医用材料的需求增加，所以纳米生物医用材料的研究呈蓬勃态势发展。

发展前景：（1）药物的纳米化。

（2）纳米生物材料作为药物的控释系统（3）纳米生物材料将会使介入性诊断和治疗向微型、微量、微创或无创、快速、功能性和智能化
18.以治疗骨质疏松为目标，设计一项新颖智能型的药物释放系统
该药物释放系统需要进行修饰使其与羟基磷灰石发生特异性结合，作为骨靶向导向物。

此外，该系统应具有不被降解或过早释放；毒副作用低；可按预期的速率释药；可在体内降解而不蓄积；具有生化稳定性而无免疫原性等药物释放系统共有的特性。

19.举例说明生物材料对改善人类生活质量的重要性
（1）移植人工心脏瓣膜可治疗某些心脏病。

（2）羟基磷灰石与聚合物复合用于人造骨可治疗骨质疏松。

（3）金属生物材料可用于畸齿整形、脊柱矫形、断骨接合、颅骨修补、新血管支撑。

20.高分子的主要特点？与小分子的区别？
特点：（1）有很大的分子量（2）由特定结构单元通过共价键重复连接而成（3）通常都处于固体或凝胶状态与小分子的区别：
高分子都是由一种或几种单体聚合而成。

高分子的相对原子至少是上万。

高分子材料较小分子材料有高弹性、高黏度、结晶度低、无气态的特点。

高分子材料占据了主流，主要是合成塑料、橡胶、涂料、粘合剂等，而小分子材料则是被用来添加或合成到某些东西里面的。

21.高分子材料的主要品种、性能及用途及与科技和经济发展的关系？
塑料，橡胶，纤维，黏合剂，涂料，特种高分子材料。

农用塑料薄膜大量应用，促进信息行业的发展，生物医用材料人造器官，高分子材料是组织工程的支架材料。

22.高分子材料与日常生活的联系？
纯棉越穿越短，化纤越穿越长塑料的软硬取决于增塑剂，有的增塑剂不耐寒，所以就变硬。

人造革是塑料制品支数是纺织面料中纱线的粗细程度塑料管材（燃气管、冷热水管）、塑钢门窗
1963：纳塔和齐格勒发明了齐格勒-纳塔催化剂（乙烯、丙烯聚合的催化剂）。

1974：保尔·约翰·弗洛里由于在天然高分子化学领域，高分子物理性质与结构的研究 2000: 艾伦黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树，以表彰他们有关导电聚合物的发现（聚乙炔在1000摄氏度时导电）
Materials Science：Nature, Science, Advance Materials,
Chemistry：Chemical Communications, Chemistry of Materials, Journal of the American Chemical Society
Polymer science：Chemistry of Materials, Biomacromolecules, Biomacromolecules 23. 可再生能源的主要缺陷是什么？如何克服？
波动性和间断性；采用储能技术克服。

24. 储能包括哪两大类？储电与储热
25.它们又可细分为哪些小类？
物理储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、化学储能（如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池）和电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器储能等）
26.与显热储热材料相比，相变材料有什么优点？恒定温度、储热密度高
27.相变材料的缺点是什么，如何克服？放热时可能存在过冷问题：成核剂克服；某些相变材料在长期使用过程中分层，相变性能下降：增稠剂
28..化学储热的基本原理和优点？
基本原理：利用化学反应中的吸热放热实现热量的储存和释放。

化学蓄热具有蓄热密度高、可长时间存储能量和蓄热温度高等特点。

29..混凝土的强度来源于什么？混凝土用水泥的强度，水泥与水灰比。

30.混凝土可以分为哪几类？无机凝胶/有机凝胶；重混凝土/普通~/轻质~
31.土木工程材料的重大作用，种类和性能的局限性？
土木工程材料是直接构成各种工程实体的所有材料。

按材料来源，可分为天然材料和人造材料；按使用功能，可分为结构材料和功能材料。

按组成材料的物质和化学成分，可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类
各种材料都存在自身的局限性，如功能单一，不够节能环保等。

强度不够高、持久性差、耐腐蚀性弱、不够智能、
32.n型与p型半导体内的载流子分别是什么？自由电子和空穴N:多子为自由电子、少子为
空穴；P反之 N型半导体中载流子是空穴，p型半导体中载流子是自由电子
33.什么是Seebeck效应？
由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。

一般规定热电势方向为：在热端电流由负流向正。

34.材料热电性能（zT）的表达公式及如何提升热电性能？
ZT =α^2Tσ /κ（α为Seebeck 系数,σ为电导率, κ为热导率, T 为温度）。