材料化学与物理考试题2013级

1.材料按其组成和结构可以分为哪几类？

答：材料按照化学组成，可以分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料，按结构可以分晶体结构，非晶体结构和准晶体结构。

2.给出所有的晶系和空间点阵类型。

答：根据布喇菲的研究，晶体的构造可分为七大晶系，包括三斜晶系、单斜晶系、正交晶系、三角晶系、四方晶系、六角晶系和立方晶系；共有14种不同的点阵，包括简单三斜、简单单斜、底心单斜、简单正交、底心正交、体心正交、面心正交、三角、简单四方、体心四方、六角、简单立方、体心立方和面心立方。

3.材料在不同使用场合所需要关注的性能有哪几种？

答：材料的性能可分为两类，一种是特征性能，属于材料本身固有的性质，包括热学性能（热容、热导率、熔化热、热膨胀、熔沸点等）、力学性能（弹性模量、拉伸强度、抗冲强度、屈服强度、耐疲劳强度等）、电学性能（电导率、电阻率、介电性能、击穿电压等）、磁学性能（顺磁性、反磁性、铁磁性）、光学性能（光的反射、折射、吸收、透射以及发光、荧光等性质）、化学性能（即材料参与化学反应的活泼性和能力，如耐腐蚀性、催化性能、离子交换性能等）。一种是功能物性，指在一定条件和一定限度内对材料施加某种作用时，通过材料将这种作用转化为另一形式功能的性质，包括热-电转换性能（热敏电阻、红外探测等）、光-热转换性能（如将太阳光转变为热的平板型集热器）、光-电转换性能（太阳能电池）、力-电转换性能、磁-光转换性能、电-光转换性能、声-光转换性能等。

4.简单解释埃灵罕姆图及其应用。

答：1944 年，埃灵罕姆通过实验测定了一系列金属在不同温度下的氧化过程的△G0，并发现，当反应过程中不存在物质状态变化时，可将不同温度下金属的△G0-T 关系近似为线性关系，其斜率与反应前后的气体分子数相关，△G0-T曲线越在下方，金属氧化物的△G0负值越大，其稳定性也就越高。利用埃灵罕姆图可在很宽的温度范围内研究各种材料的热力学性质及氧化还原性质，为材料的制备和使用，以及新材料的研究开发提供依据和参数，尤其是在氧化物生成平衡及控制、氧化物稳定性比较、还原能力的相互反转等方面有重大应用。5.简单介绍一下你正在开展或者即将开展的课题所涉及到的材料制备方法，并对以上材料

制备方法进行一定的介绍(三种以上)。

答：目前半导体Ag2S纳米球的合成方法主要有水热法，胶体法以及原位静电纺丝法等。水热法又称热液法，属液相化学法的范畴，是指在密封的压力容器中，以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应；溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米结构的材料；静电纺丝就是高分子流体静电雾化的特殊形式，此时雾化分裂出的物质不是微小液滴，而是聚合物微小射流，可以运行相当长的距离，最终固化成纤维。我们所采用的主要是水热法。

6.简单说明形状记忆合金的分类及工作模式。

答：（1）单程记忆效应：形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

（2）双程记忆效应：某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。

（3）全程记忆效应：加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。

7.简单说明超导现象。

答：超导现象是指材料在低于某一温度时，电阻变为零的现象，而这一温度称为超导转变温

度（Tc）。超导现象的特征是零电阻和完全抗磁性。由物理性质分类：可分成第一类超导体（若超导相变属于一阶相变）和第二类超导体（若超导相变属于二阶相变）。由超导理论来分类：可分成传统超导体（若超导机制可用BCS理论解释）和非传统超导体（若超导机制不能用BCS理论解释）。由超导相变温度来分类：可分成高温超导体（若可用液态氮冷却就形成超导体）和低温超导体（若需要其他技术来冷却）。由材料来分类：它们可以是化学元素（如汞和铅）、合金（如铌钛合金和铌锗合金）、陶瓷（如钇钡铜氧和二硼化镁）或有机超导体（如富勒烯和碳纳米管，这可能都包括在化学元素之内，因为它们是由碳组成）。

8.简单叙述高分子材料制备过程中的几种制备方法。

答：本体聚合是单体加有（或不加）少量引发剂的聚合，溶液聚合是单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合，包括淤浆聚合。悬浮聚合一般是单体以液滴状悬浮于水中的聚合，体系只要由单体、水、油溶性引发剂、分散剂四部分组成，反应机理与本体聚合相同；乳液聚合则是单体在水中分散成乳液状的聚合，一般体系由单体，水，水溶性引发剂和水溶性乳化剂组成，机理独特。

9.简单说明复合材料与杂化材料的区别，并举例说明生活中所能接触到的复合材料和杂化

材料(三种以上)。

答：两种以上、不同种类的有机、无机、金属材料在原子、分子水平上杂化，从而产生具有新型原子、分子集合结构的物质，含有这种结构要素的物质称为杂化材料，杂化材料可分为三类：（1）功能杂化材料，（2）结构杂化材料，（3）医用杂化材料；复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。

我们日常生活中所接触的复合材料有玻璃钢、碳纤维、合金等，常见的杂化材料有有机改性硅酸盐、PMMA/TiO2有机无机杂化材料、聚酰亚胺/SiO2等。

10.什么叫纳米材料，纳米材料有哪些特性。

答：纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的尺度。主要有以下特性：（1）表面与界面效应，这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化；（2）小尺寸效应，当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象；（3）量子尺寸效应，当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级，当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化；（4）宏观量子隧道效应，微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应，纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。

仅供参考