功能材料考试题 - 试卷答案

题号
一、 名
得分
一二三四五六七八九
词解释（每题 3，共计 15 分）
总分
1、 高温超导材料 具有高临界转变温度（Tc）能在液氮温度条件下工作的超导材料。
2、 形状记忆效应 形状记忆效应是指具有一定形状的固体材料，在某一低温状态下(处于马氏
体状态)进行一定限度的塑性变形后，通过加热到某一温度时，材料完全恢复到变形 前的初始形状的效应。 3、 光生伏特效应
当光量子的能量大于半导体禁带宽度的光照射到结区时，光照产生的电子空穴对在结电场作用下，电子推向 n 区，空穴推向 p 区；电子在 n 区积累和空穴在 p 区积累使 P-n 结两边的电位发生变化，p-n 结两端出现一个因光照而产生的电动势， 这一现象称为光生伏特效应。
4、气敏陶瓷： 气敏陶瓷对某一种或某几种气体特别敏感，其阻值将随该种气体的浓度(分压力) 作有规则的变化，检测灵敏度通常为百万分之一的量级，个别可达十亿分之一的量级， 故有“电子鼻”之称。
5、粒子数反转 为了形成足够的激发辐射，得到激光，就必须用一定的方法去激发电子群体，使亚 稳态上的电子数目超过基态上的。该过程称为粒子数的反转。
二、判断题（每题 1，共计 10 分） 1、光学材料主要是指光介质材料，还有光功能材料，光纤材料是光介质材料，而激
光材料是光功能材料。（√） 2、在一个原子体系中，在光和原子体系的相互作用中，自发辐射、受激辐射和受激
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(密封线外不要写姓名、学号、班级、密封线内不准答题，违者按零分计 ) …………………………………………密…………………………封……………………………………线…………………………………
吸收总是同时存在的。是否能得到光的放大就取决于高、低能级的原子数量之比。（×） 3、二能级的系统来做激活媒质实现粒子数反转是不可能的。要想获得粒子数反转，
必须使用多能级系统。在现代的激光器中，第一台激光器红宝石激光器是四能级系统 （×） 4、与超导合金材料相比，元素超导体具有塑性好、易于大量生产、成本低等优点。（×） 5、储氢合金不仅具有安全可靠、储氢能耗低、单位体积储氢密度高等优点，还有将氢
气纯化、压缩的功能，是目前最常用的储氢材料。（√） 6、非晶合金具有稳定的结构特性。(×) 7、只有平均粒径在 100nm 以下的材料才称为纳米材料。(×) 8、超导材料必须把磁场线完全排斥在体外才具有超导效应。(×) 9.铁氧体主要应用于高频技术，例如无线电、电视、自动控制等很多方面。 （√） 10. 压电晶体不一定具备热释电效应，但热释电晶体一定存在压电效应。 (√)
学号
姓名
系 专业班级
三、填空题（每空 1 分，共计 20 分） 1、介电陶瓷材料在电场下产生极化分为四种，即电子极化 、离子极
化 、 偶极子极化 和 空间电荷极化 。
2、精细陶瓷又称高性能陶瓷、高技术陶瓷，按其用途可分成精细结构
陶瓷_ 和_精细功能陶瓷______两大类。
3、当今世界上流行使用的新型电光源大都与 稀土 金属有关，其
中使用最多的电光源是稀土三基色荧光灯。
4、发光材料的发光原理是 辐射跃迁 和非辐射跃迁。
5、导电陶瓷按导电原理分为 电子导电陶瓷
和 离子导电陶
瓷
。6、最早的人工纳米材料是 碳黑 。
7、PTC 热敏半导体是一类具有正温度系数的半导体陶瓷，CTR 半导
体陶瓷是具有负温度系数临界电阻 的半导体陶瓷。
8、物资的磁性来源于原子的磁性，原子的磁性来源于电子的轨道运动
学院
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及自旋运动，它们都可以产生磁矩。 9、非晶合金的结构在热力学上是 亚稳 的，在一定温度下加热会向 晶态 结构转变。 10、制造透明陶瓷的关键是 消除气孔 和 控制晶粒异常长大 。
四、 简答题（每小题 6 分，共计 36 分）
1、超导现象与超导材料的基本特性？约束超导现象的临界条件是什么？ 答：超导电现象：材料在一定温度以下，其电阻为零的现象。 基本特性： 1）完全导电性，超导体进入超导态时，其电阻率实际上等于零。 2）完全抗磁性，不论开始时有无外磁场，超导体变为超导态后，体内的磁感应强度恒 为零，即超导体能把磁力线全部排斥到体外。 临界参数：1）临界转变温度 Tc：超导体必须冷却到临界温度以下才能保持其超导性。2） 临界磁场强度 Hc：施加给超导体的磁场必须小于某一临界磁场才能保持超导体的超导 性。3）临界电流密度 Jc：通过超导体内的电流密度必须小于某一临界电流密度才能保 持超导体的超导性。
2、试说明形状记忆效应有哪几种形式？并简要分析（画图说明）
答：单程记忆效应：将母相在高温下制成某种形状，再将母相冷却或加应力，使之发生 马氏体相变，然后对马氏体任意变形，再重新加热至 As 点以上，马氏体发生逆转变。 当温度升至 Af 点，马氏体完全消失，材料恢复母相形状，而重新冷却时却不能恢复低 温相时的形状。 双程记忆效应：若加热时，恢复高温相形状，冷却时恢复低温相形状，即通过温度升降 自发可逆地反复恢复高低温相形状的现象称为双程记忆效应，又称可逆记忆效应。 全程形状记忆效应：这是一种加热时恢复高温形状，冷却时变为形状相同而取向相反的 高温相的现象。
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3、试说明软磁材料、硬磁材料的区别与应用？
答：软磁与硬磁材料的最大区别是，硬磁材料在去掉外磁场之后可以在较长时间内保 持其强磁性，且有较高的矫顽力和较大面积的磁滞回线面积。而软磁材料一旦撤去外 磁场则失去大部分或全部磁性，矫顽力小，可以反复磁化。
软磁材料，包括纯铁，电工钢，合金及非晶态合金等，在通讯技术和电力技术中 应用广泛，可用于制造电感元件，如变压器，继电器，电磁铁，电机铁芯等。
硬磁材料应用较为普遍的有：铝镍钴系永磁合金，稀土永磁材料，可加工的水磁 合金，永磁铁氧体材料，复合(粘结)永磁材料，单畴微粉永磁合金及塑料永磁材料。
4、非晶态合金的形成条件与制备方法？
答：原则上，冷却速度足够快，使熔体中原子来不及作规则排列就完成凝固过程，就可 形成非晶态金属。实际上，还要考虑材料的成分和各组元的化学性质。组元间的电负性 及原子尺寸相差越大越容易形成非晶态合金。
制备方法：1）由气相直接凝聚成非晶态固体，如真空蒸发、溅射、气相沉积等；2） 由液态快速淬火获得非晶态固体，是目前应用最广泛的非晶态合金的制备方法；3）由 结晶材料通过辐照、离子注入、冲击波等方法制的非晶态材料，可在金属表面产生非晶 层。
5、压电陶瓷的基本原理和应用？ 答：晶体压电性产生原因：正压电效应的表现是晶体受力后在特定表面上产生束缚电荷， 但直接作用是力使晶体形变，即改变了原子相对位置，产生束缚电荷的现象表明出现了 净电偶极矩。当晶体具有对称中心时，只要作用力没有破坏其对称中心的结构，此时由
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