功能材料

第一章绪论（2' 选择）

1.问题：下列哪种材料属于二次功能材料？

功能材料按显示分为：

一次功能材料：能量传输

二次功能材料：能量转换(压电陶瓷)

第二章超导材料

1.同位素效应：同位素效应是指超导体的临界温度依赖于同位素质量的现象。

2.超导能隙：超导态时，费米能EF

叫做超导能隙。

3.超导临界参数：①超导临界温度Tc ②超导临界电流Ic ③超导临界磁场Hc

4.超导体根据临界磁场不同还可以分为：I类超导体和II超导体

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。

第二类类超导体有两个临界磁场。一个是下临界磁场( Hc1),另一是上临界磁场(Hc2)，当外加磁场＜较低的一个(Hc1)时，处于完全抗磁性状态，当介于HC1和HC2之间时处于超导态与正常态的混合状态，当＞HC2时，为正常态。

5.低温超导材料分为元素超导体(Nb)、合金超导体(Nb-Ti系合金)、

化合物超导体（Nb3 Sn 和V3 Ga ）

6.超导材料应用：交流超导发电机、磁流体发电机、超导磁悬浮。

第三章贮氢材料

1. 绘画p-c-T平衡图，并能够根据图解释吸氢放氢过程，并且每个点的含义都要说明

从O点开始，金属形成含氢固溶体，A点为固溶体溶解度极限。从A点氢化反应开始，金属中氢浓度显著增加，氢压几乎不变，至B点，氢化反应结束，B点对应氢浓度为氢化物中氢的极限溶解度。图中AB段为氢气、固溶体、金属氢化物三相共存区，其对应的压力位氢的平衡压力，氢浓度（H╱M）为金属氢化物在相应温度的有效氢容量。显然，高温生成的氢化物具有高的平衡压力，同时，有效氢容量减少，由图中还可以看出，金属氢化物在吸氢与释氢时，虽在同一温度，但压力不同，这种现象叫滞后。作为贮氢材料，滞后越小越好。

2.贮氢合金的经验法则和重要条件

贮氢合金材料都服从的经验法则是：贮氢合金是氢的吸收元素(IA —IVA族金属)和氢的非吸收元素(VIA-VIII族金属)所形成的合金。重要条件：

①易活化，氢的吸贮能力大；

②用于贮氢时生成热尽量小，而用于蓄热时生成热尽量大；

③在一个很宽的组成范围内，应具有稳定合适的平衡分解压(室温分解压2~3atm)；

④氢吸收和分解过程中的平衡压差(滞后)小；

⑤氢的俘获和释放速度快；

⑥金属氢化物传热性好，有效热导率要大；

⑦在反复吸、放氢的循环过程中，合金的粉化小，同时，化学性能稳定性好，经久耐用；

⑧对不纯物如氧、氮、CO、CO2、水分等的耐中毒能力强；

⑨贮氢材料价廉，用时安全、可靠、无害。

3.记住贮氢合金每一种系的例子

镁系合金－Mg2Ni可以形成氢化物Mg2NiH4

稀土系合金－LaNi5

钛系合金－铁钛金属间化合物（Ti和Fe可以形成TiFe2和TiFe，TiFe2基本上不与氢反应，TiFe与氢反应可在室温下与氢反应）

第四章磁性材料

1.绘画软磁材料和硬磁材料的磁滞回线（图形中心对称）

2.软磁材料和硬磁材料的特点：

软磁材料：磁滞回线细长、磁导率高、矫顽力低、铁芯损耗低、容易磁化、也容易去磁

硬磁材料：剩余磁感应强度高、矫顽力高、最大磁能积高

3.软磁材料硅钢片的四个种类：

①热轧非织构（无取向）②冷轧非织构（无取向）③冷轧高斯织构（单取向）④冷轧立方织构（双取向)

4.磁记录原理：

在记录信息过程中，输入信息先转变为相应的电信号输送到磁头线圈中，使记录磁头中产生与输入电信号相应的变化磁场；此时紧靠近气隙并以恒定速度移动的磁带上的磁记录介质受到变化磁场的作用，从原来的退磁状态转变为磁化状态，即将随时间变化的磁场转变为按空间变化的磁化强度分布；磁带通过磁头后转变到相应的剩磁状态，从而记录下与气隙磁场、磁头电流和输入信号相应的信息。当需要输出信息时，正好与上述记录过程相反。

5. Nd-Fe-B系合金是迄今为止磁性能最高的永磁材料，被誉为“磁王”

6.常用的合金磁头材料Fe-Ni合金是坡莫合金，常用的非晶态磁头材料是Co基

第五章半导体材料

1.半导体能带结构（晶态和非晶态密度函数比较）及特点

特点：能态密度存在着尾部：

在导带中，E>Ec是扩展态，EA

在价带中，E

EC 和EV分别表示导带和价带中扩展态和定域态的分界。

2.第一代半导体：硅锗能带结构类型是间接，硅的禁带宽度是1.12ev，锗的禁带宽度0.66ev

第二代半导体：GaAs能带结构类型是直接，禁带宽度1.43ev 第三代半导体：GaN 能带结构类型是直接，禁带宽度3.4ev 3.半导体微结构材料定义：

半导体异质结、量子阱和超晶格材料统称为半导体微结构材料。

4.四种类型的超晶格：组分超晶格、掺杂超晶格、多维超晶格、应变超晶格

5.半导体光电子材料定义：

光电子材料是应用于光电子技术的材料的总称，是指具有光子和电子的产生、转换和传输功能的材料。

6.PTC半导体陶瓷BaTiO3机理：

BaTiO3半导体陶瓷存在PTC效应是材料的铁电性和陶瓷的多晶性共同作用所产生的现象。其机理是BaTiO3在室温下是铁电体，存在着自发极化，对晶界层势垒起屏蔽作用，石垒高度越低，PTC 材料的室温电阻率主要由晶粒的电阻率决定，为低阻的n型半导体。当温度达到居里温度附近时，自发极化迅速减小，并在材料由铁电体转变为顺电体时完全消失，晶界势垒阻碍晶粒中电子的流通，材料的电阻率由晶界电阻率所决定，呈现高电阻特性。所以在材料的温度由室温向高温连续变化过程中，将在居里温度附近出现低电阻到高电阻的突变，即PTC效应。

第六章：

1.受激辐射定义：

处于高能级的原子不仅可以自发发射，而且可以在入射频率为ν21的光子感应下受激发射，跃迁到E1能级上。

2.粒子数反转分布定义：

正常状态下低能级上的粒子密度N1＞高能级上的N2，要想使受激辐射占优势或者说占主导地位，就必须使高能级上的粒子密