无机功能材料习题
无机材料物理性能试题及答案
无机材料物理性能试题及答案Happy First, written on the morning of August 16, 2022无机材料物理性能试题及答案无机材料物理性能试题及答案一、填空题每题2分;共36分1、电子电导时;载流子的主要散射机构有中性杂质的散射、位错散射、电离杂质的散射、晶格振动的散射..2、无机材料的热容与材料结构的关系不大 ;CaO和SiO2的混合物与CaSiO3的热容-温度曲线基本一致 ..3、离子晶体中的电导主要为离子电导 ..可以分为两类：固有离子电导本征电导和杂质电导..在高温下本征电导特别显着;在低温下杂质电导最为显着..4、固体材料质点间结合力越强;热膨胀系数越小 ..5、电流吸收现象主要发生在离子电导为主的陶瓷材料中..电子电导为主的陶瓷材料;因电子迁移率很高;所以不存在空间电荷和吸收电流现象..6、导电材料中载流子是离子、电子和空位..7. 电子电导具有霍尔效应;离子电导具有电解效应;从而可以通过这两种效应检查材料中载流子的类型..8. 非晶体的导热率不考虑光子导热的贡献在所有温度下都比晶体的小 ..在高温下;二者的导热率比较接近 ..9. 固体材料的热膨胀的本质为：点阵结构中的质点间平均距离随着温度升高而增大 ..10. 电导率的一般表达式为∑=∑=iiiiiqnμσσ..其各参数ni、qi和i的含义分别是载流子的浓度、载流子的电荷量、载流子的迁移率 ..11. 晶体结构愈复杂;晶格振动的非线性程度愈大 ..格波受到的散射大 ; 因此声子的平均自由程小 ;热导率低 ..12、波矢和频率之间的关系为色散关系..13、对于热射线高度透明的材料;它们的光子传导效应较大;但是在有微小气孔存在时;由于气孔与固体间折射率有很大的差异;使这些微气孔形成了散射中心;导致透明度强烈降低..14、大多数烧结陶瓷材料的光子传导率要比单晶和玻璃小1～3数量级;其原因是前者有微量的气孔存在;从而显着地降低射线的传播;导致光子自由程显着减小..15、当光照射到光滑材料表面时;发生镜面反射 ；当光照射到粗糙的材料表面时;发生 漫反射 ..16、作为乳浊剂必须满足：具有与基体显着不同的折射率;能够形成小颗粒..用高反射率;厚釉层和高的散射系数;可以得到良好的乳浊效果..17、材料的折射随着入射光的频率的减少或波长的增加而减少的性质;称为折射率的色散..二、 问答题每题8分;共48分1、简述以下概念：顺磁体、铁磁体、软磁材料..答：1顺磁体：原子内部存在永久磁矩;无外磁场;材料无规则的热运动使得材料没有磁性..当外磁场作用;每个原子的磁矩比较规则取向;物质显示弱磁场..2铁磁体：在较弱的磁场内;材料也能够获得强的磁化强度;而且在外磁场移去;材料保留强的磁性..3软磁材料：容易退磁和磁化磁滞回线瘦长;具有磁导率高;饱和磁感应强度大;矫顽力小;稳定型好等特性..2、简述以下概念：亚铁磁体、反磁体、磁致伸缩效应答：1亚铁磁体：铁氧体：含铁酸盐的陶瓷磁性材料..它和铁磁体的相同是有自发磁化强度和磁畴;不同是：铁氧体包含多种金属氧化物;有二种不同的磁矩;自发磁化;也称亚铁磁体..2反磁体：由于“交换能”是负值;电子自旋反向平行..3磁致伸缩效应：使消磁状态的铁磁体磁化;一般情况下其尺寸、形状会发生变化;这种现象称为磁致伸缩效应..3、简述以下概念：热应力、柯普定律、光的双折射..答：1由于材料热膨胀或收缩引起的内应力称为热应力..2柯普定律：化合物分子热容等于构成该化合物各元素原子热容之和..理论解释：i i c n C ∑=..3光进入非均质介质时;一般要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波;它们构成两条折射光线;这个现象称为双折射..4、什么是铁氧体 铁氧体按结构分有哪六种主要结构答：以氧化铁Fe3+2O3为主要成分的强磁性氧化物叫做铁氧体..铁氧体按结构：尖晶石型、石榴石型、磁铅石型、钙钛矿型、钛铁矿型和钨青铜型..5、影响材料透光性的主要因素是什么提高无机材料透光性的措施有哪些答：影响透光性的因素：1吸收系数可见光范围内;吸收系数低1分2反射系数材料对周围环境的相对折射率大;反射损失也大..1分3散射系数材料宏观及微观缺陷；晶体排列方向；气孔..1分提高无机材料透光性的措施： 1提高原材料纯度减少反射和散射损失2分.. 2掺外加剂降低材料的气孔率2分..3采用热压法便于排除气孔2分6、影响离子电导率的因素有哪些并简述之..答：1温度..随着温度的升高;离子电导按指数规律增加..低温下杂质电导占主要地位..这是由于杂质活化能比基本点阵离子的活化能小许多的缘故..高温下;固有电导起主要作用..2分2晶体结构..电导率随活化能按指数规律变化;而活化能反映离子的固定程度;它与晶体结构有关..熔点高的晶体;晶体结合力大;相应活化能也高;电导率就低..2分结构紧密的离子晶体;由于可供移动的间隙小;则间隙离子迁移困难;即活化能高;因而可获得较低的电导率..2分3晶格缺陷..离子晶格缺陷浓度大并参与电导..因此离子性晶格缺陷的生成及其浓度大小是决定离子电导的关键..2分7、比较爱因斯坦模型和德拜比热模型的热容理论;并说明哪种模型更符合实际..答：1爱因斯坦模型Einstein model他提出的假设是：每个原子都是一个独立的振子;原子之间彼此无关;并且都是以相同的角频w振动2分;即在高温时;爱因斯坦的简化模型与杜隆—珀替公式相一致..但在低温时;说明CV值按指数规律随温度T而变化;而不是从实验中得出的按T 3变化的规律..这样在低温区域;爱斯斯坦模型与实验值相差较大;这是因为原子振动间有耦合作用的结果2分..2德拜比热模型德拜考虑了晶体中原子的相互作用;把晶体近似为连续介质2分..当温度较高时;与实验值相符合;当温度很低时;这表明当T →0时;C V 与T 3成正比并趋于0;这就是德拜T 3定律;它与实验结果十分吻合;温度越低;近似越好2分..8、晶态固体热容的量子理论有哪两个模型 它们分别说明了什么问题答：爱因斯坦模型在高温时;爱因斯坦的简化模型与杜隆—珀替公式相一致..2分但在低温时;V C 值按指数规律随温度T 而变化;而不是从实验中得出的按T 3变化的规律..这样在低温区域;爱斯斯坦模型与实验值相差较大;这是因为原子振动间有耦合作用的结果..2分德拜比热模型1） 当温度较高时;即D T θ>>;R Nk C V 33==;即杜隆—珀替定律..2分2） 当温度很低时;表明当T →0时;C V 与T 3成正比并趋于0;这就是德拜T 3定律;它与实验结果十分吻合;温度越低;近似越好..2分9、如何判断材料的电导是离子电导或是电子电导 试说明其理论依据..答：1材料的电子电导和离子电导具有不同的物理效应;由此可以确定材料的电导性质..2分利用霍尔效应可检验材料是否存在电子电导；1分利用电解效应可检验材料是否存在离子电导..1分2霍尔效应的产生是由于电子在磁场作用下;产生横向移动的结果;离子的质量比电子大得多;磁场作用力不足以使它产生横向位移;因而纯离子电导不呈现霍尔效应..2分3电解效应离子电导特征离子的迁移伴随着一定的物质变化;离子在电极附近发生电子得失;产生新的物质..由此可以检验材料是否存在离子电导..2分三、 计算题共16分1、一陶瓷零件上有一垂直于拉应力的边裂;如边裂长度为：12 mm20.049mm32 m ;分别求上述三种情况下的临界应力..设此材料的断裂韧性为162Mpa·m 1/2; 讨论诸结果.. c K c c πσ=I 2分MPa c c K 4.20310262.1=-I ⨯⨯=ππσ＝ 2分 MPa c c K 5.646610262.1=-I ⨯⨯=ππσ＝ 2分3 c =577.19Gpa2分2c 为4mm 的陶瓷零件容易断裂；说明裂纹尺寸越大;材料的断裂强度越低..2分2、光通过厚度为X 厘米的透明陶瓷片;入射光的强度为I 0;该陶瓷片的反射系数和散射系数分别为m 、 cm -1和scm -1..请在如下图示中用以上参数表达各种光能的损失..当X=1;m=0.04;透光率I/I 0=50%;计算吸收系数和散射系数之和..图中标识每个1分;计算5分。
无机材料物理性能题库（2）
名词解释1.1.应变：用来描述物体内部各质点之间的相对位移。
应变：用来描述物体内部各质点之间的相对位移。
2.2.弹性模量：表征材料抵抗变形的能力。
弹性模量：表征材料抵抗变形的能力。
3.3.剪切应变：物体内部一体积元上的二个面元之间的夹角变化。
剪切应变：物体内部一体积元上的二个面元之间的夹角变化。
4.4.滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动，就叫滑移滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动，就叫滑移滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动，就叫滑移. .5.5.屈服应力：屈服应力：屈服应力：当外力超过物理弹性极限，当外力超过物理弹性极限，当外力超过物理弹性极限，达到某一点后，达到某一点后，达到某一点后，在外力几乎不增加的情在外力几乎不增加的情况下，变形骤然加快，此点为屈服点，达到屈服点的应力叫屈服应力。
6.6.塑性：塑性：塑性：使固体产生变形的力，使固体产生变形的力，使固体产生变形的力，在超过该固体的屈服应力后，在超过该固体的屈服应力后，在超过该固体的屈服应力后，出现能使该固体长出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸，即非可逆性。
7.7.塑性形变：塑性形变：塑性形变：在超过材料的屈服应力作用下，在超过材料的屈服应力作用下，在超过材料的屈服应力作用下，产生变形，产生变形，产生变形，外力移去后不能恢复的外力移去后不能恢复的形变。
形变。
8.8.粘弹性：粘弹性：一些非晶体和多晶体在比较小的应力时一些非晶体和多晶体在比较小的应力时,,可以同时变现出弹性和粘性，称为粘弹性称为粘弹性. .9.9.滞弹性：滞弹性：弹性行为与时间有关，表征材料的形变在应力移去后能够恢复但不能立即恢复的能力。
立即恢复的能力。
10.10.弛豫弛豫弛豫::施加恒定应变，则应力将随时间而减小，弹性模量也随时间而降低。
11.11.蠕变——当对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加，弹性模量也随蠕变——当对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加，弹性模量也随时间而减小。
无机材料物理性能习题解答
目录1 材料的力学性能 (1)2 材料的热学性能 (11)3 材料的光学性能 (16)4 材料的电导性能 (19)5 材料的磁学性能 (28)6 材料的功能转换性能 (36)1材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：根据题意可得下表由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ，受到应力为1000N 拉力，其杨氏模量为3.5×109 N/m 2，能伸长多少厘米?解：拉伸前后圆杆相关参数表)(0114.0105.310101401000940000cm E A l F l El l =⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⋅=∆-σε0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l lε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力1-3一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。
解：根据可知：1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。
证：1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。
则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。
无机材料物理性能学习题和答案
无机材料物理性能学习题和答案力学的习题1、阐述以下概念：弹性弹性模量切变模量体积模量滞弹性未弛豫模量弛豫模量断裂强度应力强度因子断裂韧性断裂功塑性蠕变相变增韧弥散增韧2、试用图示比较典型的无机材料、金属材料和高分子材料在常温常条件下的变形行为有何异同？3、材料的3种弹性模量E 、G 和K 之间有何数值关系。
4、结合原子结合力示意图分析说明弹性模量随原子间距变化的规律。
5、弹性模量与熔点和原子体积之间存在何种关系？为什么？.6、如何解释弹性模量随温度的变化关系？7、一含有球形封闭气孔的陶瓷材料，气孔率为多少时，其弹性模量会降至其完全致密状态时的一半？8、采用Si 3N 4和h-BN 粉体为原料，热压烧结制备出层厚均匀致密的三明治结构的复合陶瓷材料。
其中，h-BN 层的体积含量为30%，试分别计算该复合陶瓷材料沿平行方向和垂直于层面方向的弹性模量（Si 3N 4和h-BN 陶瓷的弹性模量分别为300GPa 和80GPa ）9、分析滞弹性产生的机制及其影响因素。
10、解释陶瓷材料的实际强度为何只有其理论强度的1/100~1/10？13、分析材料的组织结构因素如何影响陶瓷材料的断裂强度。
14、根据联合强度理论，举列说明在设计和使用陶瓷材料时，应该怎样使用才能杨长避短？15、从显微组织结构角度分析改善陶瓷材料断裂韧性的可行措施。
16、说明ZrO2相变增韧陶瓷的原理，并指出该种韧化措施的利弊。
17、给出常见的材料的裂纹起源种类，并说明在无机材料构件的使用过程中需要注意的问题。
18、动用塑性变形的位错运动理论来解释无机材料的脆性特征。
19、分析影响无机材料塑性变形能力的影响因素。
21、给出陶瓷材料典型的蠕变曲线，并阐述其特征。
22、说出无机材料的蠕变机制，并分析陶瓷材料蠕变的影响因素。
23、分析亚临界裂纹扩展的几种机制。
24、对Si 3N 4陶瓷，其弹性模量E 为300GPa ，断裂表面能γs 为1J/m2，若其中存在有长度为2μm的微裂纹，计算其临界断裂应力。
2021年无机材料物理性能习题库
2、材料热学性能2-1 计算室温（298K ）及高温（1273K ）时莫来石瓷摩尔热容值，并请和按杜龙-伯蒂规律计算成果比较。
（1） 当T=298K ，Cp=a+bT+cT -2=87.55+14.96⨯10-3⨯298-26.68⨯105/2982=87.55+4.46-30.04=61.97⨯4.18 J/mol ⋅K=259.0346 J/mol ⋅K（2） 当T=1273K ，Cp=a+bT+cT -2=87.55+14.96⨯10-3⨯1273-26.68⨯105/12732=87.55+19.04-1.65=104.94⨯4.18 J/mol ⋅K=438.65 J/mol ⋅K据杜隆-珀替定律：(3Al 2O 3⋅2SiO 4) Cp=21*24.94=523.74 J/mol ⋅K2-2 康宁玻璃（硅酸铝玻璃）具备下列性能参数：λ=0.021J/(cm ⋅s ⋅℃)；α=4.6⨯/℃;σp =7.0Kg/mm 2，E=6700Kg/mm 2，μ=0.25。
求其第一及第二热冲击断裂抵抗因子。
第一冲击断裂抵抗因子：E R f αμσ)1(-==66679.8100.754.61067009.810-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=170℃第二冲击断裂抵抗因子：ER f αμλσ)1(-='=170⨯0.021=3.57 J/(cm ⋅s)2-3 一陶瓷件由反映烧结氮化硅制成，其热导率λ=0.184J/(cm ⋅s ⋅℃)，最大厚度=120mm 。
如果表面热传递系数h=0.05 J/(cm 2⋅s ⋅℃)，假定形状因子S=1，估算可安定律所得的计算值。
趋近按，可见，随着温度的升高Petit Dulong C m P -,全应用热冲击最大容许温差。
h r S R T m m 31.01⨯'=∆=226*0.18405.0*6*31.01=447℃2-4、系统自由能增长量TS E F -∆=∆，又有!ln ln()!!N N N n n =-，若在肖特基缺陷中将一种原子从晶格内移到晶体表面能量0.48s E eV =，求在0℃产生缺陷比例（即Nn）是多少？ ,!ln ln[]()!![ln !ln()!ln !]ln !ln ,[ln ()ln()ln ]()0ln0exp(),T P S N S K W K N n n F E T S E KT N N n n N N N N N F E KT N N N n N n n n Fn nN n n EE KT n N n KTn n N n N ∆==-⋅∆=∆-∆=∆----=-∆=∆-----∂∆=∂-⇒-=⇒=---≈解：当很大时，将上式整理得平衡时，自由能具有最小值，由于热缺陷引起的自由焓的变化当不大时，则199230.48 1.610exp() 1.42101.3810273.15N ---⨯⨯=-=⨯⨯⨯2-5在室温中kT=0.024 eV ，有一比费米能级高0.24 eV 状态，采用玻尔兹曼记录分布函数计算时，相对于费米-狄拉克记录分布函数计算误差有多少？/()/()/()/()/()/33311111116.73810 6.693100.00670.67%6.69310F F F F F E kT E E kTE E kT E E kTE E kT E E kT Boltzman f A e e f e e e e ---------=⋅=-=+-++⨯-⨯===⨯根据分布有同时费米狄拉克统计分布函数为因而相对误差为2-6 NaCl 和KCl 具备相似晶体构造，它们在低温下Debye 温度θD 分别为310K 和230K ，KCl 在5K 定容摩尔热容为3.8⨯10-2J/(K ⋅mol)，试计算NaCl 在5K 和KCl 在2K 时定容摩尔热容。
无机材料习题答案汇总
第一章习题答案（二）6. 从结合键的角度分析金属、陶瓷、高分子材料的主要性能特点。
答案（要点）：金属材料：以金属键为主；大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。
陶瓷材料：以共价键和离子键为主(对于玻璃材料而言,更常见的是兼有共价键和离子键的“混合键”)；强度、硬度和熔点一般比金属材料高；但比金属材料脆性大，不易变形。
高分子材料：分子内部价键以共价键为主，分子间为分子间力和氢键为主。
高分子材料的主要性能特点：硬度、熔点都比陶瓷材料和金属低一些，某些高分子材料韧性好、塑性好，成型较容易；耐热比较差，高温易分解挥发。
7.请从颗粒（晶粒）尺寸的角度，讨论普通（传统）陶瓷和精细陶瓷的主要区别是什么？（注：最好再从陶瓷材料的化学组成，所使用的原料、制备方法和主要设备，材料的性质等方面，进行较全面的讨论）。
答案（要点）: 普通陶瓷颗粒尺寸一般为100微米以上；精细陶瓷颗粒尺寸一般为亚微米至几十微米之间。
其他：（1）化学组成上，突破了传统陶瓷为硅酸盐的界限，精细陶瓷一般是氧化物、氮化物、碳化物，等。
（2）在原料上，传统陶瓷以天然粘土为主要原料、与产地关系极大；精细陶瓷一般以化工原料为主要，原料的成分与产地关系不大。
（3）在制备方法上，传统陶瓷常采用液相烧结，以模压和炉窑为主要生产手段；而精细陶瓷常采用固相烧结，广泛采用冷等静压，真空烧结，气氛烧结、热（等静压）压等手段。
（4）在性能上，特种陶瓷有比传统陶瓷优越的高强度、高硬度、高韧性、耐高温、耐腐蚀性等，还有磁、电、光、声、生物等方面具有的特殊性质。
8. 参考本章正文和所列出的相关文献，试简答:（1）一次颗粒的概念和英文名称；（2）二次颗粒的概念；（3）粉末团聚的概念和英文名称；（4）团聚参数的概念；（5）硬团聚和软团聚的基本概念；（6）粉末团聚所带来的危害。
（1）一次颗粒是指粉末团聚前的颗粒。
一次颗粒的英文名称：primary particles（2）二次顆粒是指粉末团聚后的颗粒。
无机材料科学基础习题与解答.
3-6叙述硅酸盐晶体结构分类原则及各种类型的特点，并举一例说明之。
解：硅酸盐矿物按照硅氧四面体的连接方式进行分类，具体类型见表3-1。
表3-1 硅酸盐矿物的结构类型结构类型共用氧数形状络阴离子氧硅比实例岛状0 四面体[SiO4]4- 4 镁橄榄石Mg2[SiO4]组群状1～2 六节环[Si6O18]12- 3.5～3 绿宝石Be3Al2[Si6O18]链状2～3 单链[Si2O6]4-3～2.5 透辉石CaMg[Si2O6]层状 3 平面层[Si4O10]4- 2.5 滑石Mg3[Si4O10](OH)2架状 4 骨架[SiO2] 2 石英SiO23-7 堇青石与绿宝石有相同结构，分析其有显著的离子电导，较小的热膨胀系数的原因。
答：堇青石Mg2Al3[AlSi5O18]具有绿宝石结构，以（3Al3++2Mg2+）置换绿宝石中的（3Be2++2Al3+）。
6个[SiO4]通过顶角相连形成六节环，沿c轴方向上下迭置的六节环内形成了一个空腔，成为离子迁移的通道，因而具有显著的离子电导；另外离子受热后，振幅增大，但由于能够向结构空隙中膨胀，所以不发生明显的体积膨胀，因而热膨胀系数较小。
3-8 （a）什么叫阳离子交换？（b）从结构上说明高岭石、蒙脱石阳离子交换容量差异的原因。
（c）比较蒙脱石、伊利石同晶取代的不同，说明在平衡负电荷时为什么前者以水化阳离子形式进入结构单元层，而后者以配位阳离子形式进入结构单元层。
答：（a）在粘土矿物中，如果[AlO6]层中部分Al3+被Mg2+、Fe2+代替时，一些水化阳离子（如Na+、Ca2+等）进入层间，来平衡多余的负电荷，在一定条件下这些阳离子可以被其它阳离子交换，这种现象称为阳离子交换。
（b）高岭石的阳离子交换容量较小，而蒙脱石的阳离子交换容量较大。
因为高岭石是1:1型结构，单网层与单网层之间以氢键相连，氢键强于范氏键，水化阳离子不易进入层间，因此阳离子交换容量较小。
无机功能材料复习题
第二章发光材料第四章超硬材料一，选择题：1、下列拿一个不是属于影响发光强度的因素（）A 晶体结构B 激活剂、敏化剂浓度C 激发源类型D 环境的压力答案：D2、下列哪个不是影响发光材料的发光强度的因素（）A.晶体结构B.激活剂C.大气压D.温度答案：C影响发光材料的发光强度：晶体结构、激活剂、敏化剂浓度、激发源类型、温度杂质种类3、下列不属于超硬材料中碳及其相关化合物的的是：（）A：金刚砂B：金刚石C：刚玉D：氮化硼答案：C4.Stokes 发光与Anti-stokes 发光中吸收光能量与发射光能量的比较分别是（C）A Stokes 发光中E发>E吸，Anti-stokes 发光中E发>E吸B Stokes 发光中E发>E吸，Anti-stokes 发光中E发<E吸C Stokes 发光中E发<E吸，Anti-stokes 发光中E发>E吸D Stokes 发光中E发<E吸，Anti-stokes 发光中E发<E吸5.下面那种物质不是超硬材料？（D）A天然金刚石B人造金刚石C立方氮化硼 D 二氧化硅6.、在合成工艺过程中保持氧化气氛的作用是（A）A、维持金属元素的高价态B、维持金属元素的低价态C、保持原来价态7. 下列选项中，不属于超硬材料应用的是（D ）A．切割压膜 B. 研磨抛光 C. 轴承 D. 装饰品8.下面不属于超硬材料的特点的是（B）A.强金属键B.强配位键C.强共价键D.强离子键9.下列哪种物质吸入人体内会成为“尘肺”杀手（D）A.水泥B.金刚砂C.刚玉D.石英粉10.下面不是超硬材料的类型有（D）A硬质合金B氧化物C碳及其相关化合物D氟化物玻璃11.现在一般电脑的显示器的灯光是什么灯光呢（A）A LED灯B钨丝灯C紫外灯D钠灯12.什么颜色的防晒霜好？（B）A.越白越好B.奶黄色的C.透明的D.什么颜色都无所谓13. 下列哪个不是超硬材料的结构特点?（D）A 强金属键B 强共价键C强离子键D强氢键14.下面哪一种物质不是超硬材料？（D）A.刚玉B.ZrO2C.碳化硼D.Fe2O3二，填空题1.超硬材料是金刚石和立方氮化硼硼两种材料的统称。
(仅供参考)无机材料例题分析
图2-1 MgO在（111）、（110）和（100）晶面上的原子排布
① （111）晶面上排布的全是O2－，个数为
每个O2－的截面积
nm2
∵
nm
（111）晶面面积
nm2
则：（111）晶面离子的面排列密度
②（110）面上离子排列个数为：
，
4
复材0802复习资料
每个Mg2＋的截面积为 （110）晶面面积
【解】（1）滑石，白云母及叶蜡石均属2∶1复网层结构，它们的结构式分别为：
滑石
白云母
叶腊石
可看出：滑石是2∶1层状结构三八面体型；叶腊石是2∶1层状结构二八面体型；白云母可视为原叶腊石结 构中硅氧四面体层中有四分之一Si4＋被Al3＋取代（产生多余的负电荷），而铝氢氧八面体层中 有1/2的OH－被F－取代，为保持电中性，层间进入K＋。
8
复材0802复习资料
第三章 晶体结构缺陷 【例3-1】 写出MgO形成肖特基缺陷的反应方程式。 【解】 MgO形成肖特基缺陷时，表面的Mg2+和O2－离子迁到表面新位置上，在晶体内部留下空位，用方程 式表示为：
该方程式中的表面位置与新表面位置无本质区别，故可以从方程两边消掉，以零O（naught）代表无缺陷 状态，则肖特基缺陷方程式可简化为：
此时附加压力与大气压相比已减小到可忽略的程度因此熔体中气泡就能够形例531g石英在粉碎机中轧成粘度为1的粉末时重量增加102g若这是吸附了空气中水份的结果复材0802复习资料23试求吸附水膜的厚度假定破碎后颗粒为立方体解已知石英颗粒为1时密度d2445gcmwd12445cm立方体颗粒边长a1104cm1041012cm设吸附水膜的厚度为x吸附水量1021002g水的密度1gcm吸附水膜厚度为例54在等温等压条件下将边长为4cm的立方体材料变成边长为10cm的立方体消耗了000578焦耳的能量求该材料的表面张力
无机材料物理性能试卷及答案
无机材料物理性能试卷一．填空（１×２０＝２０分）1．CsCl结构中，Ｃs+与Cl-分别构成＿＿＿＿格子。
２．影响黏度的因素有＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿.３.影响蠕变的因素有温度、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿.４．在＿＿＿＿、＿＿＿＿的情况下，室温时绝缘体转化为半导体。
５．一般材料的＿＿＿＿远大于＿＿＿＿。
６．裂纹尖端出高度的＿＿＿＿导致了较大的裂纹扩展力。
７．多组分玻璃中的介质损耗主要包括三个部分：＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿。
８．介电常数显著变化是在＿＿＿＿处。
９．裂纹有三种扩展方式：＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。
１０．电子电导的特征是具有＿＿＿＿。
二．判断正误。
（２×１０=２０分）１．正应力正负号规定是拉应力为负，压应力正。
（）２．Ａl2Ｏ3结构简单，室温下易产生滑动。
（）３．断裂表面能比自由表面能大。
（）４．一般折射率小，结构紧密的电介质材料以电子松弛极化性为主。
（）５．金红石瓷是离子位移极化为主的电介质材料。
（）６．自发磁化是铁磁物质的基本特征，是铁磁物质和顺磁物质的区别之处。
（）７．随着频率的升高，击穿电压也升高。
（）８．磁滞回线可以说明晶体磁学各向异性。
（）９．材料弹性模量越大越不易发生应变松弛。
（）１０．大多数陶瓷材料的强度和弹性模量都随气孔率的减小而增加。
（）三.名词解释（4×4分=16分）1.电解效应2.热膨胀3.塑性形变4.磁畴四.问答题（3×8分=24分）1.简述晶体的结合类型和主要特征：2.什么叫晶体的热缺陷？有几种类型？写出其浓度表达式?晶体中离子电导分为哪几类？3.无机材料的蠕变曲线分为哪几个阶段，分析各阶段的特点。
4.下图为氧化铝单晶的热导率与温度的关系图，试解释图像先增后减的原因。
五，计算题（共20分）1.求熔融石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm，弹性模量值从60到75GPa。
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③ O
O @ Fe3O4 O
改变外加磁场方向及强度控制药物到达靶位，③被DHLA还原， 酰胺键打开，药物被释放出来
3.为什么要对碳纳米管纯化？纯化的方法有哪些？ 答:利用电弧放电法、激光蒸发法和催化热裂解法制得的碳纳 米管外往往含有无定形碳、碳纳米粒子及催化剂颗粒等杂质, 影响了碳纳米管的性能测试及其应用，因此要对碳纳米管进 行纯化。
纯化方法： ①物理法:根据碳纳米管与杂质物理性质(如粒度、 形状、比重、电性能等)的不同而进行分离.如：离心分离、 电泳纯化、过滤纯化； ②化学法碳纳米管具有很高的结构稳 定性,耐强酸、强碱腐蚀,而其它的杂质,如石墨微粒、碳纳米 粒子、富勒烯,它们的稳定性都远不如碳纳米管。可用酸去除 金属催化剂颗粒，用氧化剂把其它碳成分除掉；③综合法。
答：优点： ①有一定大小、形状的孔道，孔径可调，可择形催化； ②比表面大； ③一 般有强酸中心，孔内有强库伦场起极化作用。
5.什么是沸石的硅铝比？
答：分子筛骨架的硅原子与铝原子的摩尔比例常常被简称为硅铝比
6.常用的表示沸石硅铝比的方法是哪几种?
答： 用Si／Al表示，有时也用SiO2／Al2O3表示
4.简述表面带有Si/\/\SO3H基团的MCM41合成方法
答：采用后嫁接法合成 ①合成MCM41 ：
5 mol/L硫酸 调pH8-9
6.4g CTAB
5g硅酸钠 50ml 水
40-50 ℃ 溶解
搅拌10min 溶胶
搅拌30min 凝胶
540℃焙烧 2h
260℃焙烧 2h
冷却、抽滤水 洗
130℃晶化 72 h
答：生物陶瓷（如磷酸钙、生物玻璃、氧化铝等）主要用于制 造人工骨、骨螺钉、人工齿、牙种；纳米微孔玻璃，介孔硅可 以用作微孔反应器、生化分离基质、生物酶催化剂载体、药物 控制释放体系的载体等；碳材料主要用于人工肌腱和韧带 （PLA-碳纤维复合材料）、人工心脏瓣膜（热解碳涂层）等。
5，生物陶瓷作为生物医用材料的特点（优点）？ 答：①具有良好的机械强度、硬度、抗拉强度低；②高熔点、 低电导性和导热性 ③陶瓷的组成范围比较宽④陶瓷成形容易。
7.为什么含铝沸石骨架是负电性的？
答：因为[AlO4]带负电而[SiO4]呈中性，故含铝沸石骨架是负电性
8.沸石表示式的通式。
答：通常表示为：Mx/n[AlO2) x(SiO2)y]•wH2O
9.写出沸石硅铝比的上限与下限，为什么会有此限制？
答：上限：无穷大，下限：1。 因为根据Lowenstein规则沸石中不能出现Al-O-Al连接。
2. 简述Fe3O4/介孔硅纳米胶囊药物缓释机理 答：将载体Fe3O4/介孔硅浸渍到药物溶液中（B2、 DOX、布洛 芬等），经过毛细吸收药物被装进空腔，经酰胺化对胶囊封口:
_ O
Fe3O4 @ MCM 41 (CH3O)3 Si(CH2 )3 NH2 CH3OH Fe3O4 @ O Si(CH2 )3 NH2
10. 沸石硅铝比由低到高，其性能变化规律
答：热稳定性增加，酸性降低
11.提高沸石的硅铝比主要有哪几种方法？
答：①直接合成②后处理（改性）：酸处理；水蒸汽处理；高温 气相同晶取代等
12.沸石分子筛的酸性种类、来源。
答：L酸中心，来源：硅羟基； B酸中心，来源：三配位铝。
13.与液体酸相比，固体酸的好处有哪些？
答：易分离，易回收，对设备腐蚀小，污染小
简答题（测验） 1.什么是骨传导和骨诱导？骨诱导需要满足那些条件？ 答：生物活性材料植入骨环境中，骨组织将沿植人体表面或内 部孔隙攀附生长--传导成骨性
材料诱导间充质细胞分化为骨原细胞、成骨细胞，进而形 成骨组织的性能--骨诱导性
骨诱导三个条件： ①存在可分化为成骨细胞的间充质细胞(即靶细胞) ②存在引导间充质细胞向成骨细胞分化的生物化学信号 ③适当的成骨环境
①
O
O
② Fe3O4 @ MCM 41 (CH3O)3 Si(CH2 )3 S2 (CH2 )3COOH CH3OH Fe3O4 @ O Si(CH2 )3 S2 (CH2 )3COOH
O
O
①+② _ H2O Fe3O4 @ O Si(CH2 )3 S2 (CH2 )3CONH (CH2 )3 Si
2-2
1. 名词解释： ①主动靶向药物②被动靶向药物 答：主动靶向药物：利用抗体、细胞膜表面受体或特定基因片段的专
一性作用，将配位子结合在载体上，在启动子的作用下与目标细胞 表面的抗原性识别器进行特异性结合，实现靶向给药的药物。
被动靶向药物：利用药物载体的H敏、热敏、磁性、光等特点在 外部环境的作用下实现靶向给药的药物。
2-3
1. IUPAC如何定义孔的分类。
答：孔径<2nm,微孔；2nm <孔径< 50nm ，介孔； 孔径>50nm，大孔
2.举出几种常见的多孔材料。
答：沸石，介孔氧化硅，多孔陶瓷，硅藻土,活性炭等
3.沸石的定义和特点是什么？
答：沸石---多孔硅铝酸盐晶体材料。特点（略）
4.沸石分子筛作为催化剂或催化剂载体有哪些优良性能？
答：用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、
组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或
人工合成的特殊功能材料，又称生物医用材料。
2，生物医学对材料的要求？
答：①生物相容性②化学稳定性③力学条件稳定性④其它要求 ，
如良好的空隙度、易加工成型、热稳定性等。
3，举例说明生物医用材料在实际中的应用。
2.纳米药物载体的优越性？
答：①具有高比表面，药物担载量大； ②将药物包封于亚微粒中，降低输送过程中药物损失，调节释药 的速度； ③药物颗粒为亚微米级， 增加生物膜的透过性、改变在体内的分 布、提高生物利用度等； ④通过载体表面改性，引入基因片段或光敏、热敏等基团， 实现药物靶向释放。
3. 简述Fe3O4/介孔硅纳米胶囊药物缓释机理（略）
摩尔比 SiO2∶CTAB∶H2O = 1∶0. 2∶40
O
② _\ MCM 41 (CH3O)3 Si(CH2 )3 SH CH3OH O Si(CH2 )3 SH O/
O
_\O Si(CH2 )3 SH H2O2，0.2MH2SO4
/O
OO_\ O/
Si(CH
2
)3
SO3
H
2-1
1，生物医用材料的定义？