材料制备与技术——题库

材料的制备与技术题库
1、为什么成型技术是复合材料研发的重要内容？
2、简述树脂传递模塑（RTM）工艺的工艺概要以及工艺的优缺点。

CO
N 3C(O)N 2/6+−−→−∆νh
1、 什么是二维晶体材料？以一个例子说明二维晶体材料与块体材料相比有什么特殊性质？
二维晶体材料指的是以石墨烯为代表的单原子层及少数原子层厚度的晶体材料。

2、 如何获得二维晶体材料及其有什么用途？
1、 MOF-74是一例经典的金属有机框架材料（Metal-Organic Framework ）。

以下三个问题均基于此材料。

（1）简要介绍此材料的命名历程、基本组成、和结构特点；（2）列举2015-2016年间，在知名化学或材料期刊上有关MOF-74材料功能化研究的实例报道，不少于两例（明确阐明该材料的后
处理方式以及在新功能方面所起的关键作用，即MOF-74材料与其新功能之间的必然联系）；（3）结合自己所在课题组的研究方向，给出一个能把MOF-74材料结合进去的合理设想。

2、 ZIF-8是一例经典的金属咪唑类分子筛材料（Zeolitic Imidazolate Framework），也属于一类金属有机框架材料（Metal-Organic Framework）。

以下三个问题均基于此材料。

（1）简要介绍此材料的命名历程、基本组成、和结构特点；（2）列举2015-2016年间，在知名化学或材料期刊上有关ZIF-8材料功能化研究的实例报道，不少于两例（明确阐明该材料的后处理方式以及在新功能方面所起的关键作用，即ZIF-8材料与其新功能之间的必然联系）；（3）结合自己所在课题组的研究方向，给出一个能把ZIF-8材料结合进去的合理设想。

1、请论述纳米材料应用于传感器所产生的效益
纳米材料具有独特的气敏、压敏、湿敏、热敏等功能。

将纳米技术应用于传感器上，可制成性能更为优异的传感器，并会引发一场传感器工业的变革。

纳米材料应用于生物传感器领域后，不但提高了生物传感器的检测性能，而且促发了新型的生物传感器，使生物传感器的化学和物理性质以及它对生物分子或者细胞的检测灵敏度大幅提高，检测时间也得以缩短，并且可实现高通量的实时分析检测。

应用于生物传感器的纳米材料有纳米金属、纳米碳材料和纳米硅材料。

碳纳米材料中的碳纳米管有极好的抗拉强度、极高的化学稳定性、优良的导电性、极高的纵横比以及催化活性的表面，使得基于碳纳米管制作的生物传感
器具有灵敏度高、反应速度快、性能稳定等特点，是制作生物传感器的理想材料。

用碳纳米管制作的生物传感器除对单独存在的生物分子有极好的检测性能外，在混合体系测定中也显示了广泛的应用前景，能够对共存的生物分子选择性地检测其中某一物质，而不受其他共存物质的干扰。

纳米技术的介入为生物传感器的发展提供了丰富的素材，纳米电化学生物传感器在十多年发展中已经显示出了优异的性能，具有巨大的生命力。

纳米电化学生物传感器具有选择性好、灵敏度高及适于联机化的优点，并具有电分析化学不破坏测试体系、不受颜色影响和操作简便的优势。

可以预料，纳米电化学生物传感器将在疾病诊断、环境污染物在线监测、食品安全和卫生保健等诸多方面发挥重要作用。

纳米电化学生物传感器的发展需要不同学科背景的研究者通过相互交流来达到不断创新，最终发展出技术上能规模化生产、成本优势大、集检测和分析等多种功能于一体的实用高效生物传感器。

2、利用纳米材料进行表面功能化，会给电化学电极/电化学传感器/生物传感器的性能带来哪些优势
增强反应信号
提高检测通量
提高的灵敏度
缩短生化反应时间
具有选择性好
适于联机化的优点
不破坏测试体系
不受颜色影响
操作简便
1、请举例说明现有哪些方法可以合成有机/无机杂化聚合
物材料？
1溶胶-凝胶法，通过溶胶- 凝胶过程形成溶剂溶胀的分枝状三维无机网络，
经过干燥、陈化得到无机氧化物。

2单体聚合法，将多孔结构的SiO2 干凝胶浸入单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)中，使单体在无机网络中聚合。

聚合完成后，除去外表面包着的聚合物即可得到杂化聚合物材料
3以弱相互作用结合的杂化聚合物材料，所以带有羰基、羟基等可与Si02
网络上末反应的Si一OH间形成氢键的基团的聚合物常被选为有机相
4以共价键结合的杂化聚合物材料，使高分子链上带有可参与水解、缩合过程的基团( 如三烷氧基硅基一Si(OR)3 ；) ，通过这些功能性官能团与无机前驱体( 如Si(OR)4 等) 一起水解缩合，就可形成有机聚合物与无机相间以共价键结合的杂化聚合物材料。

5高分子链上引入烷氧基硅基的方法，
2、请举例说明纳米材料在哪些应用方面可以发挥其特有的
性能？至少列举5种不同的应用实例。

1催化领域，金属纳米粒子十分活泼，可以作为助燃剂在燃料中使用。

目前，纳米Ag和Ni粉已被用在火箭燃料作助燃剂。

2光学方面，人们用纳米SiO2 和纳米TiO2微粒制成了多层干涉膜，总厚度为微米级，衬在有灯丝的灯泡罩的内壁，结果不但透光率好，而且有很强的红外线反射能力。

有人估计这种灯泡亮度与传统的卤素灯相同时，可节省约15 ％的电。

3环境保护方面，新的一种纳米技术可以将污水中的贵金属如金、钌、钯、铂等完全提炼出来，变害为宝并且具有很强的吸附能力。

它的吸附能力和絮凝能力是普通净水剂三氯化铝的10~20 倍。

4生物工程上，科学家用DNA制造出了一种纳米级的镊子。

利用DNA基本元件碱基的配对机制，可以用DNA为“燃料”控制这种镊子反复开合。

5陶瓷增韧，陶瓷材料在通常情况下呈脆性，由纳米粒子压制成的纳米陶瓷材料有很好的韧性。

因为纳米材料具有较大的界面，界面的原子排列是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳的韧性与延展性。

1、什么是物质的第四态？请例举4种属于第四态的物质。

什么是液晶？按照分子排列的形式和有序性，其可以分为哪四类？
物质的第四态：不同于常规气态、液态和固态的独立的物质状态（这一条是百度的）
属于物质第四态的物质：液晶、超临界流体、等离子体、超固态、塑晶、黑洞液晶是介于晶态和液态之间的介晶相态，既具有晶体的有序性又具有液体的连续性和流动性，其分子排列的有序度介于无序的液体和有序的晶体之间。

按照分子排列的形式和有序性可以分为：向列相、近晶相、胆甾相、柱状相
2、请简要介绍侧链型液晶设计中的Finkleman去偶合原理。

请介绍甲壳型液晶的设计原理。

请例举3种表征液晶相结构的方法。

Finkleman去偶合原理：高分子主链和液晶基元之间必须有一定数目的柔性间隔基，以尽量减少主链分子热运动对侧链的液晶基元排列的影响。

甲壳型液晶设计原理：高分子主链和庞大的液晶基元之间以极短的的柔性间隔基或者直接相连，以庞大的侧基迫使主链以伸直链或螺旋链构型存在，从而使整个分子的形状类似于刚棒分子，主链和侧基协同作用构成液晶相的基本结构单元，即使不采用柔性间隔基也能形成液晶。

表征液晶相结构的方法：偏光显微镜（含热台）：观察液晶织构
X光衍射方法（小角X射线散射SAXS）
DSC示差扫描量热法
1、请列举出已知的清洁能源器件，并简述其中一个器件的工作原理
锂电池、锂离子电池、锂空电池、锌空电池、燃料电池、太阳能电池
锂离子电池：是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。

在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

（电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。

而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。

同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。

回正极的锂离子越多，放电容量越高。

）
2、简述聚合物电解质与液体电解质在电池应用中的优缺点
液体电解质中易长枝晶，漏液，安全性差，但是相对于聚合物电解质更易得
而聚合物电解质无漏液，形状可设计，安全性较液体电解质高，但是在大规模的合成技术上较为复杂。

（后面两个“但是”为自己总结的）。