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材料化学

功能材料概念及分类

概念：功能材料指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。

分类：从功能方面分：力学功能、高结晶材料、超高强度材料。化学功能：分离功能材料、应用功能材料。物理化学功能：电学功能材料、光学功能材料、能量转换功能材料。生物化学功能：医用功能材料、功能性药物、生物降解材料

功能材料与化学的关系？

答：到目前为止，化学科学家共发现了100多个元素，这些元素以不同的方式组成了不计其数具备微观结构和物理化学功能的化合物材料，各种晶体材料通过化学键如离子键、共价键、金属键等作用稳定存在；化学作为一门核心、实用、创造性科学，已经为人们认识物质世界和人类文明进步做出了巨大贡献，化学式功能材料专业的基础和工具。

高分子功能材料在所有的材料占比重是多少？60%

什么是分子筛？

答：狭义上讲，分子筛是具有均分的孔隙结构的晶态硅盐或硅铝酸盐。由硅氧四面体或吕氧四面体通过桥键相连接而形成。广义上讲，结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级。能将直径比孔大的分子排斥在外，从而实现筛分分子的作用，分子筛就由此得名。分子筛有哪些功能？

答：催化、吸附、分离、储能、离子交换、光电材料

分子筛结构？

答：结构特点，硅氧四面体与吕氧四面体构成骨架，相邻四面体氧桥成环，氧环通过氧桥连接，形成具有三维空间的多面体，不同结构的笼再通过氧桥相互换成不同结构的分子筛。金属阳离子，存在于晶穴，晶孔和孔道中，水分子充满整个空旷的骨架。

C60为什么叫富勒烯，他属于烯烃么？它的别名是什么？

答：Fullerene；其中前缀Fuller是建筑大师，BuckminsterFuller的姓，词尾ene代表原子族属于有机化学的烯类。C60等不含氢原子但有不少双键，习惯上称作烯。但实际上这类分子不属于有机化学中的烯烃。因其与足球结构类似，所以称为足球烯及巴基球。

富勒烯有什么功能？

答：物理性质：C60在脂肪烃中的溶解性随溶剂分子的碳原子数增大而增大，但一般溶解性较小。在苯和甲苯中有良好的溶解性，而在CS2中的溶解度较大。超导性，与氧化物超导性比较，C60具有完美的三维超导性，电流密度大，稳定性高，易于成线材等优点。光学性质：C60分子中存在的三维高度非定域电子共轭结构使得它具有良好的光学及非线性光学性能。化学性质：由于C60的共轭无键是非平面，环电流较小，显示不饱和烃的性质，易于发生加成、氧化反应。

请列举至少3个富勒烯的分子式（C28、C32、C50、C60、C70、C90）

C60的结构特点

答：C60由60个碳原子构成球形30面体，它含有12个正五边形面积和20个正六边形面，60个顶点全部由60个碳原子占据，每个碳原子都处在一个五边形和两个六边形的连接点上。碳纳米管是什么时候被哪位科学家发现的？日本、饭岛教授、1991年

举例出三种制备碳纳米管的方法？石墨电弧法、固相热解法、化学气相沉积法

碳纳米管有哪些独特性格？

答：碳纳米管作为一维纳米材料，重量级，六边形结构完美，具有许多异常的功能包括高比面积，力学、热学、光学和电磁学性能等。

为什么要对碳纳米管进行化学修饰？

答：碳纳米管的实际结构比理想模型复杂得多，它是由通心石墨片柱和卷曲石墨片结构混合

组成，结构中存在大量缺陷，且其横截面积多呈多变椭圆形。

碳纳米管在哪些领域表现出了应用前景？

答：超级电容器、锂离子电池、碳纳米管复合材料、导电塑材料、电磁干扰屏蔽及隐形材料、催化剂载体

什么是分子电子学器件？

答：由具有磁、光、热、离子、机械和化学反应性能的分子和超分子组装排列而成的有序结构，是在分子和超分子层次上完成信息和能量的检测、转换、传输、存储与处理等功能的化学及物理系统。简单的说，分子器件就是在分子水平上具有特定功能的超微型器件。

分子器件的优点是什么？

分子器件的优点是什么？

答：分子电子芯片的尺寸比目前的硅芯片小3个数量级；一个同样体积的分子芯片具有比通常芯片高出几百万倍的计算能力；计算机的设计概念也有较大的变化分子大小的电子线路的排列密度会导致真正的数据库计算机存储器的发展。

什么是分子开关、分子马达、分子导线、分子电子学？

答：分子导线是指所有由单分子或多分子构成的能够起到传导作用的体系，其传导的对象包括电子、光子和离子。分子马达：是一种能够像马达一样，在给予适当能量后，做出单向转动的化学分子。分子电子学是由小到大，由下到上组装逻辑电路，采用特殊的方法来构成新型集成电路乃至芯片，完全不同于半导体电路在硅片上做各种处理的方法。

人类历史上四次能源革命是什么？

答：茹毛饮血时代—薪火时代—化石能源时代—核能时代—新能源时代

燃料电池的定义是什么？燃料电池的优点是哪些？燃料电池的分类情况？

答：定义，燃料电池是不经过燃烧直接将材料中的化学能转变成电能的反应装置，是一种新型能源技术。优点：能量转换率高，零排放，燃料来源广泛，无机械运转部件，无噪音，维护方便。分类：根据所使用的电解质材料可将燃料电池分为：碱性燃料电池AFC、磷酸燃料电池PAFC、固体氧化燃料电池SOFC、熔融碳酸盐燃料电池MCFC、质子交换膜燃料电池PEMFC、包括（PEMFC氢氧质子交换膜燃料电池、DAFC直接醇燃料电池）

质子交换膜燃料电池中常用的电解质膜的材料是什么？其产生技术被哪个公司垄断？

答：目前广泛用于质子交换膜的电解质膜是以杜邦公司生产的Nafion为代表的全氟磺酸膜系列。

上世纪六十年代阿波罗飞船登陆上月球用的是哪种燃料电池？

答：碱性燃料电池

塑料都是绝缘体么？

答：不对，1997年美国科学家黑柱、麦克迪尔米德和日本科学家白川美树发现掺杂聚乙炔有导电性，颠覆了有机高分子不导电的概念。

按照电导率的大小，可以将材料分为几种，分别是什么？请列举出各自的电导率范围？

答：根据材料的电导率大小，可以将材料分为四大类，即：绝缘体、半导体、导体、超导体。绝缘体：≦10（-10）半导体10（-10）—10（2）导体10（2）—10（8）超导体＞10（8）

高分子化合物的定义？请列举至少三种高分子化合物的几何形状。

答：高分子化合物，简称高分子，是由成百上千的原子组成的大分子，通常情况下，相对分子量在一万以上的就称为高分子化合物，严格上说，由一种或多种结构单元重复链接而成的，相对分子量很大的物质。

按照高分子中基本链节的连接方式，高分子的几何形状可分为如下几种：线型、环状高分子、树枝型、星形高分子、网状高分子。

在二十一世纪，人脑能用医用高分子材料代替么？