材料化学

新型聚(甲基)丙烯酸酯/盐透明材料的制备及其性能研究

班级:化学1001 姓名:邱俊秀学号:100900038

【摘要】聚(甲基)丙烯酸酯具有优异的透光性、耐光性和耐候性，广泛用作光学塑料。研制高折射率、高耐热性、低吸湿性的透明高分子材料是近年来光学塑料研究和开发的重点之一。本文介绍了新型聚(甲基)丙烯酸酯，盐透明高分子材料的主要制备方法，即新型单体合成—聚合法、共聚法、共混一聚合法和有机—无机纳米杂化法，并系统地总结了各方法的特点以及所制备的材料的性能，展示了目前应用最为广泛的新型单体合成—聚合法和有机—无机纳米杂化法的潜在的

应用前景。

关键词：(甲基)丙烯酸酯/盐聚合物；透明高分于；折射率

引言:

透明材料是指对可见光(波长400—750 11111)无吸收或吸收可忽略(可见光的透光率≥80％)、并具有一定的光、热和机械稳定性的材料。它包括无机光学玻璃、有机聚合物透明材料和复合透明材料三类。传统有机聚合物透明材料【1】有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(Pc)、聚烯丙基二甘醇碳酸酯(CR．39)等。然而，这些传统聚合物透明材料的种类和性能远远不能满足现代社会信息业、通讯业等领域对光学材料的要求，研制高折射率、高耐热、低吸湿的新型有机聚合物透明材料是光学材料研究的重点。以材料的化学组成和结构划分，近年来研究开发的新型有机聚合物透明材料主要包括(甲基)丙烯酸酯类【2-5】环氧／环硫类【6-8】聚氨酯类【9-10】和硅氧烷类【12】。

PMMA在光学材料中应用最广，使用量也最大。其优点是【13】(1)优异的透光性(对可见光透过率为92％～94％)、较低的色散(阿贝数为57．8)和双折射；(2)优异的耐候性；(3)优异的抗冲击性(冲击强度为2．0—3.0 kJ/m2)；(4)简单的制备工艺和优异的加工性能。正是这些优点使PMMA成为设计和制备新型有机聚合物透明材料最重要的基体。然而，PMMA作为光学材料使用也有其不足之处，主要有：(1)折射率仅为1．492，与Pc、Ps等的1. 59相比较低，从而使得制作相同屈光度的镜片及透镜等光学元件时会较厚，不适应光学器件小型化轻量化的发展要

)仅105℃，热变形温度为95℃，故耐热性较差，不求；(2)其玻璃化转变温度(T

能在较高温度下使用，极大地限制了 PMMA在光学领域的应用；(3)20℃、24 h

的平均吸水率达2．1％，表现出较高的吸湿性．使材料在使用过程中因吸湿而性能下降．尺寸稳定性变差，难以达到制备高精度光学仪器的要求；(4)其布氏硬度为15．3，表面硬度低，耐磨性差，仅为CR-39透明材料的1／40，故不耐刮擦、易起毛。因此，新型聚(甲基)丙烯酸酯／盐类透明材料的设计和制备主要围绕着如何针对上述PMMA固有的不足之处．改善其性能进行的。所采用的制备方法主要有新型单体合成一聚合法、共聚法、共混一聚合法和有机—无机纳米杂化法。本文将对这四种制备方法的原理、特点以及所得材料的性能进行系统地介绍和分析。

1 新型单体合成-聚合法

新型单体合成—聚合法是根据分子设计原理首先合成新型可聚合单体．再

使该单体通过均聚或共聚而制得透明聚合物材料的方法。这一方法是目前制备新型(甲基)丙烯酸酯类聚合物透明材料的最常用方法，其关键在于含有特定官能团的可聚合单体的设计与合成。

1．1含硫的(甲基)丙烯酸酯单体分子的设计、合成及其聚合物透明材料的制备硫元素有较高的基团摩尔折光指数和较低的色散，新型含硫(甲基)丙烯酸酯单体是制备高折射率光学树脂最常用的单体。含硫官能团的种类包括硫醚基

—)、环硫、异硫氰酸酯(—SCN)、硫代(—S—)、硫酯基(—S—0C—)、砜基(—So

氨基甲酸酯基团等。在MMA的酯基部分引入含硫基团，就能够得到可聚合的含硫(甲基)丙烯酸酯单体。

1．2含脂环，杂环的(甲基)丙烯酸酯类单体的设计、合成及其聚合物性能1．2．1 含多脂环的(甲基)丙烯酸酯类单体的合成及其聚合物性能在聚合物大分子上引人多脂环有利于得到高性能透明材料【14】。其理论依据在于：(1)多脂环的碳氢化合物对可见光透过率高，能保证材料透光率；(2)多脂环基团的摩尔折光指数高，如环己基的摩尔折光指数为26．688，而甲基的基团摩尔折光指数仅为5．644，故引入多脂环可望提高材料的折射率；(3)多脂环不含发色团和助色团，不会增加材料的色散；(4)引入环状结构可提高聚合物的刚性从而提高聚合物的耐热性、硬度和耐磨性；(5)多脂环的引入有利于降低聚合物的吸湿性。近年来工业化的OZ．1000、ARTON透明材料都是甲基丙烯酸多脂环酯和(甲基)丙烯酸甲酯的共聚物【15】。

该类单体的合成通常有四条途径：(1)在多脂环化合物上引入羟基，通过该

羟基与甲基丙烯酰氧发生亲核取代反应，得到含多脂环的可聚合单体；(2)通过甲基丙烯酸甲酯与多脂环醇的酯交换反应而制得含多脂环的可聚合单体；(3)甲基丙烯酸和含双键的多脂环在超强酸催化作用下发生亲电加成反应而得到含多

脂环的可聚合单体；(4)通过卤代多脂环与甲基丙烯酸的钾盐或钠盐的相转移催化反应而制得含多脂环的可聚合单体。其中，途径(3)和途径(4)所涉及的化学反应的温度较低，产率和产物纯度都较高。引入的多脂环多为冰片、异冰片、双环戊二烯、降冰片烯及其衍生物等。例如，先将琉基乙醇与双环戊二烯加成，生成的双环戊二烯硫代乙醇与甲基丙烯酰氯反应，即可生成2．(三环[5，2，1，0]．含硫)二茂甲基丙烯酸酯(DTEMA)[16]。反应原理如图3所示。该单体的均聚物的折射率为1．557，透光率为9I％。

就自然资源而言，多脂环及其衍生物的种类繁多，如从天然植物中提取的口．蒎烯、口一蒎烯、冰片、异冰片，以及从石油、煤焦油副产品中得到的双环戊二烯、降冰片烯及其衍生物等，来源丰富、价廉易得。研制含多脂环的光学树脂具有较强的应用价值和发展前景。

1．2．2含杂环的(甲基)丙烯酸酯类单体的合成及其聚合物性能

在聚合物大分子上引入杂环是制备新型聚合物透明材料的另一可行的途径[17]。环氧、环硫基团是最常引入的杂环官能团。如EA环氧光学树脂[18]是用丙烯酸与双酚A环氧树脂反应得到的一种以环氧丙烯酸双酯树脂为基础制备的光学塑料，其折射率可达到1．5836，远高于PMMA的1．492，透光率>90％，表面硬度比CR-39高，收缩率小，吸湿性也较小，是较理想的热固性透明塑料。

关于含氮杂环(如三聚氰酸、三聚氰胺等)的(甲基)丙烯酸酯类单体的设计、合成及其聚合物的光学性能的研究和和报道还很少，对这类透明光学树脂的结构对其性能的影响还不清楚。

1．3 含金启元素的(甲基)丙烯酸盐类单体的合成及其聚合物的性能某些金属元素如铅(Pb)、钡(Ba)、锗(Ge)、铁(Fe)等具有高摩尔基团折光指数和低色散，有利于制备高折射率透明材料[19]。这类聚合物的制备方法简单，先用甲基丙烯酸与金属氧化物反应得到(甲基)丙烯酸盐，再将(甲基)丙烯酸盐与苯乙烯、甲基丙烯酸等共聚，即可制得高折射率、低色散的透明聚合物光学材料。含铅聚合物折射率可达到1．63[20]。除了提高材料的折射率外，某些金属元素还可增加材料的防辐射、防紫外线的功能。共聚单体的摩尔比对共聚物透明性的影响很大。这类共聚物的不足之处是由于甲基丙烯酸盐与甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等单体的相容性不好，容易发生相分离；同时金属的引入会导致材料的抗冲击性能下降。因此，这类透明材料制备的关键之一是金属化合物的选择。茂金属结构可以同时引入金属和多脂环，所得材料有可能综合金属元素和多脂环二者的优点，是一条研制新型高性能透明材料的新途径。该途径需要解决的难点是如何在提高产物折射率的同时保持聚合物的透明性。金属元素的筛选也是此类大单体分子设计的关键。

2.共聚法

共聚法作为一种设计和制备聚合物的最常用的方法之一，也同样能够用于制备(甲基)丙烯酸酯类透明高分子材料。例如，将70％的苯乙烯和30％的甲基丙烯酸甲酯共聚而得到的苯乙烯-丙烯酸酯光学树脂的透光率可达90％，折射率为1．564，韧性优于Ps，热变形温度与PMMA相当，流动性好，成型加工方便，使用性能优于PMMA。

目前．用共聚法制备新型聚合物透明材料的发展趋势是共聚组分多样化，以便对共聚物的性能进行设计和“裁剪”。共聚单体种类多为三种以上，且其中有l～2种单体需要专门设计及合成。此外，参与共聚的各种单体之间性能差异较大，以综合不同单体的性能优点而制得高性能聚合物透明材料。例如，将重量百分比为10％-60％的乙缩醛二乙醇、氢化苯乙烯、共轭二烯与40％-90％的甲基丙烯酸甲酯共聚可使聚合物材料获得优异的抗冲性、耐候性和较低的摩擦系数【21】将含

萜烯结构的单体与甲基丙烯酸甲酯共聚可得到高耐磨低吸湿的透明树脂【22】。甲基丙烯酸(酯)与其它单体的共聚也有报道【23】。由共聚法制备的材辩的性能如折射率、耐热性等基本符合加和率定律。共聚举体的选择要符合Q—e定律或电荷转移定律。

3．共混-聚合法

共混一聚合法是通过聚合物或预聚物与适宜的单伟共混，然后引发单体聚合，从而制得目标聚合物的方法。用共混-聚合法制备甲基丙烯酸酯类透明材料时，关键是选择适宜的聚合物或预聚物，将甲基丙烯酸酯单体与之共混，再引发聚合从而得到透明的聚合物材料。参与共混的聚合物或预聚物，不管是交联的还是未交联的，都必须无色透明，且与甲基丙烯酸甲酯类单体及其聚合物有良好的相容性，以使聚合产物不发生相分离。常用于共混-聚合法制各透明高分子的聚合物包括聚碳酸酯，聚氯醮、聚硅氧烷等。聚氨酯的耐磨性好、折射率高，常用于与甲基丙烯酸酯单体进行共混一聚合。在这一聚合体系中，引入不同分子量和不同结构聚氮酯预聚物，可以在保证材料的透光性的同时，改善材料的硬度、耐磨性和耐热性【24】。聚硅氧烷的低聚物与甲基丙烯酸甲酯的共混．聚合也有报道【23】，所得产物的吸水性和耐热性与PMMA相比，都得到了一定程度的改善。要特别说明的是，共混．聚合法的制备过程类似于制备互穿网络聚合物(IPN)的同步法或分步法。然而，所得到的聚合物并不是IPN。IPN所特有的微观相分离是保证光学材料的高透光率所必须避免的。

4．有机-无机纳米杂化法

4．1有机-无机纳米杂化法简介

有机-无机纳米杂化法是近年来制备新材料的一个重要方法。纳米杂化材料

m1是指材料的分散相至少有一相的一维尺度在100nm以下的材料。由于纳米微粒的表面存在原子台阶，表面原子最近邻数低于

体内，非键电子的斥力减小，导致原子间距减小及表面层晶格的畸变，产生纳米效应。如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，使得纳米复合材料表现出不同于一般宏观材料的性能。纳米粒子不仅能使聚合物的强度、刚性、韧性得到明显的改善，而且由于尺寸小，不会影响聚合物的透光性，从而使聚合物适于用作光学材料。

制备透明的有机-无机纳米杂化材料时，除了有机聚合物基体要采用透明树脂外，掺杂的无机纳米微粒的尺寸必须小于l00nm。这样聚合物和无机粒子的折射率差造成的瑞利散射和微粒本身对光的散射效应才会变得很小而可忽略。常引入聚合物基体的无机纳米粒子有Si02、Ti02、ZnS、PbS等，甲基丙烯酸酯树脂则是透明聚合物基纳米杂化材料最常用的聚合物基体。为了增强聚合物和无机纳米粒子之间的相容性，增加材料的透明性，一般通过溶胶．凝胶(Sol—Gel)法制备透明有机．无机纳米杂化材料。

4．2 聚合物基的透明有机-无机纳米杂化材料的制备

在以聚合物为基体的透明有机．无机纳米杂化材料中，以聚(甲基)丙烯酸酯类聚合物为基体的有机．无机纳米杂化透明材料是研究得最多的。因此，以这类透明材料为例来说明聚合物基的透明有机．无机纳米杂化材料的制备方法。

通过有机-无机纳米杂化法制备(甲基)丙烯酸酯聚合物基体的透明杂化材料时，所引人的无机纳米粒子多为晶态硅(Si)和纳米Si0

。晶态硅的折射率很高，

在500 nm为4．298[25]较小的掺杂率即可得到高折射率的光学材料。提高晶态硅表面的极性(如：对晶态硅预先进行研磨)更有利于晶态硅与聚合物基体的杂化，从而得到透明材料。纳米Si02一般是将有机硅化合物如硅烷二醇、烷氧基硅烷通过溶胶-凝胶法引入聚(甲基)丙烯酸酯聚合物基体。晶态硅和si02纳米粒子不仅可以提高材料的折射率，也可提高材料的耐磨性．降低材料的吸湿性。具有广泛的应用前景。ZnS和TiO，纳米粒子也因其高折射率而被用于制备高折射率的有机-无机纳米杂化光学材料[26]。有机-无机纳米杂化法所制得的材料的折射率与引入的无机纳米粒子的重量分数成正比。然而，由于无机纳米粒子和有机物基体之间的相容性必然会直接影响材料的透明性，能够引入的无机纳米粒子的重量比是有限的，故限制了材料的折射率的提高。例如，引人TiO，时得到的透明材料的折射率最高为1．80。

用有机-无机纳米杂化法还可以引入的其它的纳米粒子．如铝(AI)l,2J、锆(Zr)、钽(Ta)等的氧化物的纳米粒子。以含锆Zr、Ta的聚合物基有机-无机纳米杂化材料为例，其制备过程如下：先将Zr、Ta的氧化物功能化，使之生成能与所选择的聚合物基俸反应的官能团如羟基、羧基、胺基等，利用这些官能团与聚合物基体的大分子之间的化学反应+便可制备以化学键结合的聚合物基有机．无

机纳米杂化材料。这种化学键的结合方式非常稳定．制得的透明材料综合性能较好。

有机-无机纳米杂化法将无机纳米粒子和聚合物二者的优点有机地结合起来，而聚合物基体和无机纳米粒子的种类繁多，选择的范围很广，所制备的聚合物基纳米材料的“可裁剪组合性”较强，具有较大的发展空间和广阔的应用前景。这一方法的难点在于如何解决无机粒子和聚合物基体的相容性问题。这一关键问题的解决不仅有利于得到高透明、高折射率的新型光学材料，还有助于解决目前有机．无机纳米杂化材料普遍存在的耐候性差的问题。

5.光学透明高分子材料的性能评价

作为光学透明材料的特性有: 折射率及其随温度的变化、色散指数、双折射性和透光率等光学特性; 抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、耐冲击性和表面硬度等机械性能; 密度和热变形温度、热传导率、比热、线膨胀系数等以热特性为中心的物理性能; 吸水率、耐酸、碱和有机溶剂等化学特性。其中最重要的特性是折射率随温度的变化、吸水率、双折射性和热变形温度。在这些特性中, 与无机光学材料相比, 光学透明高分子材料在发展中显示出了如下明显优势: 加工性能好, 容易加工成非球面透镜或任意形状的复杂光学元件; 密度小; 冲击强度高、不易破裂、安全; 成本低, 生产的自动化程度高; 光学特性可调范围宽, 如易得到低折射率、高色散的材料或从近红外到近紫外透光率均好的材料。光学透明高分子材料的缺点主要是: 易燃、耐热性差、高温使用极限低, 一般小于140 ℃; 耐候性弱、易光老化; 硬度低、易擦伤产生划痕, 降低透光率; 耐有机溶剂能力差, 吸湿性大; 由于材料内部的均匀性较差, 易产生较大的双折射(或畸变) ; 折射率随温度变化大, 线膨胀系数大。

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材料化学第二版课后答案

第一章 1.什么是材料化学其主要特点是什么答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。主要特点：跨学科性，实践性。 2.材料与试剂的主要区别是什么答：试剂在使用过程中通常被消耗并转化为其他物质，而材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。 3.观察一只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。 4.材料按其组成和结构可以分为哪几类如果按功能和用途对材料分类，列举十种不同功能或用途的材料。答：（1）金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料（2）导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料 5.简述材料化学的主要内容。答：结构：原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。特性：材料固有的化学、物理和力学特性。制备：将原子和分子结合在一起，并最终将其转化为有用的产品应用。．第二章1.原子间的结合键共有几种各自特点如何特键形成晶体的特高熔点、高强度、高硬度、低膨无饱和性、无方向性、高最系数、塑性较差、固态不导电、离子位数态离子导电高熔点、高强度、高硬度、低膨有饱和性、有方向性、低共价在熔态也不导电系数塑性较差位可以自由流动电子共有化塑性较好、有光泽、良好的导热较金属无饱和性、无方向性、配位导电性。数高范德华键无饱和性、无方向性最弱有饱和性、有方向性氢键弱4RaaR?34??3计算体心立方及六方密堆的的堆积系数。3. （1）体心立方33RR??/(42(43)2/3)??0.68＝?bcc3a3R)/(43 n = 2单位晶胞原子数 ca8?3aR2? （2）六方密堆33R?R?/36/3)6(4(4)??＝?0.74hcp831RcaRaR)6(12?)?(3n=6322 4RaaR?24??2（3）面心立方

材料学化学专业的就业前景

材料学化学专业的就业前景材料化学是材料科学的一个分支，是一门材料科学与现代化学、现代物理等多门学科相互交叉、渗透发展形成的新兴交叉边缘学科，是运用现代化学的基本理论和方法研究材料的制备、组成、结构、性质及应用的学科。化学工程专业毕业生是目前很有“钱”途的毕业生，化学工程的毕业生市场需求很大，材料化学专业就业前景甚好，尤其是进入石油业或煤业的学生，材料化学专业是化学与工程两种知识结合的专业，在国民经济发展和科学前沿领域中都起着不可替代的重要作用。主干学科：材料科学、化学。主要课程：有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、结构化学、流体力学、工程力学、材料化学、材料物理等。主要实践性教学环节：包括生产实习、毕业论文等，一般安排10--20周材料化学就业前景材料化学就业前景。修业年限：四年授予学位：理学或工学学士培养适应社会需要，系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备化学相关的基本知识和基本技能，能运用材料科学和化学的基础理论、基本知识和实验技能在材料科学与化学及其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的高级专门人才和具有开拓性、前瞻性的复合型高级人才。

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材料化学考试重点整理

第一章 1、材料的基本概念材料是人类赖以生存的基础，材料的发展和进步伴随着人类文明发展和进步的全过程。材料是国民经济建设，国防建设和人民生活不可缺少的重要组成部分，是社会现代化的物质基础与先导。材料，尤其是新材料的研究、开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业水平。材料特别是新材料与社会现代化及现代文明的关系十分密切，新材料对提高人民生活，增加国家安全，提高工业生产率与经济增长提供了物质基础，因此新材料的发展十分重要。材料是一切科学技术的物质基础，而各种材料的起点主要来源于材料的化学制备和化学改性。 2、什么是材料科学工程具有物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷学、计算数学等多学科交叉与结合的特点，并且具有鲜明的工程性。 3、什么是材料化学材料化学在研究开发新材料中的作用，就是用化学理论和方法来研究功能分子以及由功能分子构筑的材料的结构与功能关系，使人们能够设计新型材料，提供的各种化学合成反应和方法使人们可以获得具有所设计结构的材料。采用新技术和新工艺方法，合成新物质和新材料，通过化学反应实现各组分在原子或分子水平上的相互转换过程。涉及材料的制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学。材料化学既是材料科学的一个重要分支，也是材料科学的核心内容。同时又是化学学科的一个组成部分，具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。是材料学专业学生的一门重要的专业基础知识课程。 4、材料的分类（1）按照材料的使用性能：可分为结构材料与功能材料两类结构材料的使用性能主要是力学性能；功能材料的使用性能主要是光、电、磁、热、声等功能性能。（2）以材料所含的化学物质的不同将材料分为四类：金属材料、非金属材料、高分子材料及由此三类材料相互组合而成的复合材料。第二章 1、原子结合---键合两种主要类型的原子键：一次键和二次键。（1）一次键的三个主要类型：离子键、共价键和金属键。（一次键都涉及电子的转移，或者是电子的共用。）一次键通常比二次键强一个数量级以上。 ①金属键：自由电子和正离子组成的晶体格子之间的相互作用就是金属键。没有方向性和饱和性的。 ②离子键：包含正电性和负电性两种元素的化合物最通常的键类型为离子键。阴阳离子的电子云通常都是球形对称的，故离子键没有方向性和饱和性。 ③共价键：由两个原子共有最外层电子的键合，使每个原子都达到稳定的饱和电子层。共价键具有方向性和饱和性。（2）二次键：范德华键（二次键既不涉及电子的转移，也不涉及电子的共用。）以弱静电吸引的方式使分子或原子团连接在一起的，比前3种键合力要弱得多。包含色散效应、分子极化、氢键。 ①色散效应：对称的分子和惰性气体原子，由于电子运动的结果，有时分子或原子的内部会发生电子的偏离而引起瞬时的极化，形成诱导瞬间电偶极子，就会产生很弱的吸引力，这样的吸引力在其它力不存在时能使分子间产生结合。 ②分子极化：原子、离子及分子的电荷并不是固定在一定部位上，它们在相互靠近时，电荷会发生偏移，形成

材料化学总结.

第一章绪论 ●材料和化学药品化学药品的用途主要基于其消耗；材料是可以重复或连续使用而不会不可逆地变成别的物质。 ●材料的分类按组成、结构特点分：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料按使用性能分：Structural Materials ——主要利用材料的力学性能；Functional Materials ——主要利用材料的物理和化学性能按用途分：导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航空航天材料、能源材料、电子信息材料、感光材料等等●材料化学的主要内容：结构、性能、制备、应用第二章材料的结构 2.1 元素和化学键 ●了解元素的各种性质及其变化规律：第一电离能、电子亲和势、电负性、原子及离子半径 ●注意掌握各种结合键的特性及其所形成晶体材料的主要特点 ●了解势能阱的概念：吸引能（attractive energy，EA）：源于原子核与电子云间的静电引力排斥能（repulsive energy，ER）：源于两原子核之间以及两原子的电子云之间相互排斥总势能（potential energy）：吸引能与排斥能之和总势能随原子间距离变化的曲线称为势能图（势能阱）较深的势能阱表示原子间结合较紧密，其对应的材料就较难熔融，并具有较高的弹性模量和较低的热膨胀系数。 2.2 晶体学基本概念 ●晶体与非晶体（结构特点、性能特点、相互转化）晶体：原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律呈周期性地排列构成（长程有序）非晶体：原子、分子或离子无规则地堆积在一起所形成（长程无序、短程有序）晶态与非晶态之间的转变 ? 非晶态所属的状态属于热力学亚稳态，所以非晶态固体总有向晶态转化的趋势，即非晶态固体在一定温度下会自发地结晶，转化到稳定性更高的晶体状态。 ? 通常呈晶体的物质如果将它从液态快速冷却下来也可能得到非晶态。 ●晶格、晶胞和晶格参数周期性：同一种质点在空间排列上每隔一定距离重复出现。周期：任一方向排在一直线上的相邻两质点之间的距离。晶格（lattice）：把晶体中质点的中心用直线联起来构成的空间格架。结点（lattice points）：质点的中心位置。空间点阵（space lattice）：由这些结点构成的空间总体。晶胞（unit cell）：构成晶格的最基本的几何单元。 ●晶系熟记7个晶系的晶格参数特征了解14种空间点阵类型 ●晶向指数和晶面指数理解晶面和晶向的含义晶面——晶体点阵在任何方向上分解为相互平行的结点平面称为晶面，即结晶多面体上的面。

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材料化学第一章 5．试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。平面点阵有哪几种类型与型式? 请论证其中只有矩形单位有带心不带心的两种型式，而其它三种类型只有不带心的型式?答：划分正当点阵单位所依据的原则是：在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位。平面点阵可划分为四种类型，五种形式的正当平面格子：正方，六方，矩形，带心矩形，平行四边形。（a ）（b ）（c ）（d ）（a ）若划分为六方格子中心带点，破坏六重轴的对称性，实际上该点阵的对称性属于矩形格子。（b ）（c ）分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时，还可以划分成更小的格子。（d ）如果将矩形带心格子继续划分，将破坏直角的规则性，故矩形带心格子为正当格子。 6．什么叫晶胞，什么叫正当晶胞，区别是什么?答：晶胞即为空间格子将晶体结构截成的一个个大小，形状相等，包含等同内容的基本单位。在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位，相应的晶胞叫正当晶胞。、管路敷设技术通过管线敷设技术，不仅可以解决吊顶层配置不规范问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。

工程材料化学

第10章工程材料化学 3课时教学目标及基本要求 1. 了解高聚物的一些基本概念，命名。 2. 了解高聚物的一些基本结构和基本特性及其相互关系。 3. 了解若干重要有机高聚物(如工程材料,合成橡胶,有机胶粘剂等)的特性。 4. 了解润滑油的组成、性能和工业质量要求。 5. 了解建筑用胶凝材料的组成、性质及凝结硬化特点。教学重点有机高分子材料教学难点高分子链的柔顺性、高分子的力学状态本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题教学方式（手段）：课程教学和音像教材；教学过程中要重点突出非晶态聚合物的温度- 形变曲线，讲清楚玻璃态、高弹态、粘流态三态及玻璃化温度、粘流化温度；塑料、橡胶在室温下的状态；分子的柔顺性。主要教学内容第10 章工程材料化学 Chapter 10 Engineering Material Chemistry 10.1 重要金属及合金材料 10.1.1 铝及铝合金铝是一种银白色有光泽的金属，密度2.7g · cm-3 ，熔点660℃。它具有良好的延展性和导热、导电性，能代替铜用来制造电线、高压电缆、发电机等电器设备。铝虽然是活泼金属，但在空气中其表面很快会覆盖一层致密的氧化膜，使铝不能进一步同氧和水作用因而有很高的稳定性，这就使铝成为一种有用的金属构件。铝合金中常用的合金元素有硅、铜、镁、锌、锰及稀土元素。也有用到钛、铁、铬的。这些合金元素在固态铝中的溶解度一般是有限的，故铝合金的结构除固溶体外，还可能形成金属化合物和机械混合物。铝合金轮圈 10.1.2 钛及钛合金金属钛具有银白色光泽，熔点高（1600 ℃），密度小（4.5g · cm-3），比钢轻（钢的密度为7.9g · cm-3），但机械强度可与钢媲美，而且不会生锈。钛比铝重不到两倍，强度比铝大三倍，且耐热性能远优于铝。钛的表面容易形成一层致密的氧化物保护膜，使钛具有优异的

材料化学习题答案(完整版)

第二章 2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤，请说明： 1) 在用MgO 和32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时，应该采用哪些方法加快固相反应进行？ 2) 在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时，人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉淀法得到前体物，再于高温下反应制备所需产物，请说明原因。 3) “软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法，请说明“软化学”合成的主要含义，及其在固体化学和材料化学中所起的作用和意义。答： 1. 详见P6 A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积； B.扩大产物相的成核速率 C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。 2. 详见P7最后一段P8 2.2节一二段固相反应中反应物颗粒较大，为了使扩散反应能够进行，就得使得反应温度很高，并且机械的方法混合原料很难混合均匀。共沉淀法便是使得反应原料在高温反映前就已经达到原子水平的混合，可大大的加快反应速度；由于制备很多材料时，它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系，为了克服这个限制，发展了溶胶-凝胶法，这个方法可以使反应物在原子水平上达到均匀的混合，并且使用范围广。 3. P22 “软化学”即就是研究在温和的反应条件下，缓慢的反应进程中，采取迂回步骤以制备有关材料的化学领域。 2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢，怎样才能加快反应速率？答：P6 以MgO 和32O Al 反应生成42O MgAl 为例，反应的第一步是生成42O MgAl 晶核，其晶核的生长是比较困难的，+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步，因为扩散速率很慢，所以反应速率很慢，加快反应速率的方法见2.1（1）。第三章（张芬华整理） 3.1 说明在简单立方堆积、立方密堆积、六方密堆积、体心立方堆积和hc 型堆积中原子的配位情况。答：简单立方堆积、 6 立方密堆积、 12

材料化学专业就业前景与就业方向解析

材料化学专业就业前景与就业方向解析材料化学专业学生主要学习化学和材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，接受科学思维与科学实验方面的基本训练，并能够熟练运用，充分了解材料化学理论和应用的最新发展动态，掌握信息收集检索的方法，具有运用化学和材料学的基础理论、基本知识和基本技能独立进行研究、教学、生产和开发的基本能力。培养系统掌握材料化学的基本理论与技术，具备材料化学相关的基本知识和基本技能，能运用化学和材料科学的基础理论、基本知识和实验技能在材料科学与化学及其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的具有开拓型、前瞻性、复合型的高级人才。材料化学专业所研究的大多跟传统产业有关，属于解决实际问题的理论学科，因此材料化学专业研究的课题没有那么新潮和热门，但是在现实生产中，对优秀的材料化学方面人才的需求是巨大的，例如说冶金行业，在钢铁、有色金属冶炼过程中效率低、产品质量差、生产过程中浪费严重等问题，都需要用材料化学的知识来解决。中国虽然一直以陶瓷闻名世界，但实际世界上精密陶瓷绝大部分是由日本制造的，就是因为我们在配料、控制烧结条件等环节技术力量太差，而材料化学正是解决这些问题的。所以材料化学专业不仅实用价值高，而且发展空间大。材料化学专业的学生具有比较强的化学背景，能够在电子材料、金属材料、冶金化学、精细化工材料、无机化学材料、有机化学材料以及其它与材料、化学、化工相关的领域内找到适合自己的工作。材料化学专业在专业学科中属于理学类中的电子信息科学类，其中电子信息科学类共9个专业，材料化学专业在电子信息科学类专业中排名第2，在整个理学大类中排名第11位。截止到XX年12月24日，45429位材料化学专业毕业生的平均薪资为4005元，其中10年以上工资1000元，应届毕业生工资3384元，0-2年工资4009元，3-5年工资4803元，6-7年工资6630元，8-10年工资8061元。就业前景比较好的城市有：上海、北京、广州、深圳、东莞、五洲、南京、杭州、宁波、武汉。整体说来，材料化学专业就业都还是不错的。毕业生可在化学化工，材料，医药，食品，环境，能源和分析检验等领域和行业的企业事业单位和行政 1/ 3

常用材料标准及化学成分表 (1)

常用材料所用标准及化学成分表标准牌号元素质量分数%（除给出范围外为最大值）序号标准牌号 C Mn P S Si Cu Ni Cr Mo V Nb 备注 1 ASTM A216 WCB 0.30 1.00 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.03 … 铸件① 2 WCC 0.25 1.20 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.0 3 … 铸件① 3 ASTM A352 LCB 0.30 1.00 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.03 … 铸件 4 LCC 0.2 5 1.20 0.04 0.045 0.60 0.30 0.50 0.50 0.20 0.03 … 铸件 5 LC3 0.15 0.50～ 0.80 0.04 0.045 0.60 … 3.00～ 4.00 … … … … 铸件 6 LC9 0.13 0.90 0.04 0.045 0.45 0.30 8.50～ 10.0 0.50 0.20 0.03 … 铸件 7 ASTM A105 A105 0.35 0.60～ 1.05 0.035 0.04 0.10～ 0.35 0.40 0.40 0.30 0.12 0.08 …锻件②

标准牌号元素质量分数%（除给出范围外为最大值）序号标准牌号 C Mn P S Si Ti Ni Cr Mo V W 备注 8 ASTM A182 304 0.08 2.00 0.045 0.03 1.00 … 8.00～ 11.0 18.0～ 20.0 … … … 锻件 9 316 0.08 2.00 0.045 0.03 1.00 … 10.00～ 14.0 16.0～ 18.0 2.0～ 3.0 … … 锻件 10 316L 0.03 2.00 0.045 0.03 1.00 … 10.00～ 15.0 16.0～ 18.0 2.0～ 3.0 … … 锻件 11 321 0.08 2.00 0.045 0.03 1.00 0.70 9.00～ 12.0 17.0～ 19.0 …… …锻件③

材料化学第二版(曾兆华版)课后答案解析

第一章 1.什么是材料化学？其主要特点是什么？答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。主要特点：跨学科性，实践性。 2.材料与试剂的主要区别是什么？答：试剂在使用过程中通常被消耗并转化为其他物质，而材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。 3.观察一只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。 4.材料按其组成和结构可以分为哪几类？如果按功能和用途对材料分类，列举十种不同功能或用途的材料。答：（1）金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料（2）导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料 5.简述材料化学的主要内容。

答：结构：原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。特性：材料固有的化学、物理和力学特性。制备：将原子和分子结合在一起，并最终将其转化为有用的产品应用。

第二章1.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？（1）体心立方单位晶胞原子数n = 2 （2）六方密堆

n=6 （3）面心立方 n=4 10. 单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为0.6326nm，密度= 7.26 g cm-3，原子半径r = 0.112nm，计算Mn晶胞中有几个原子，其堆积系数为多少？ 74 . ) 3 ( 3 8 12 )3 / 4 (6 ) 2 3 2 1 ( 6 )3 / 4 (6 ＝ 3 3 hcp= ? = ?R R R R a a c Rπ π ξ R a a R 2 4 2 4= ? = 74 . ) 2 / 4 ( )3 / 4 (4 )3 / 4 (4 ＝ 3 3 3 3 fcc= = R R a Rπ π ξ

材料化学专业介绍与就业前景

材料化学专业介绍与就业前景材料化学是一门新兴的交叉学科，属于现代材料科学、化学和化工领域的重要分支，是发展众多高科技领域的基础和先导。在新材料的发现和合成，纳米材料制备和修饰工艺的发展以及表征方法的革新等领域，材料化学作出了的独到贡献。材料化学在原子和分子水准上设计新材料的战略意义有着广阔应用前景。本专业有机融合并着重培养学生掌握材料科学、化学工程、化学等学科知识与实验技能。本专业旨在培养学生系统掌握纳米材料与功能材料设计、制备与表征的基础理论及专业知识，综合解决材料规模化/工业化生产中的化工技术问题。本专业的毕业生将具备良好的国际化视野、材料工程技术素质和实验技能，是符合社会主义市场经济发展和国际竞争需要的、具有较强管理技能的高层次精英人才和复合型技术人才。主干学科：材料科学、化学主要课程：化工原理、反应工程、有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、结构化学、材料力学、材料分析测试技术、材料成型、粉体材料科学与技术、碳材料科学、材料化学等。主要实践性教学环节：包括生产实习、专业课程实验、

毕业论文等，一般安排10~20周。主要专业实验：材料制备与合成、材料加工、材料结构与性能测定等。就业方向：材料化学专业的学生有较强的化学知识，材料设计制备、检测分析知识，能够在很多领域就业。如电子材料、金属材料、冶金化学、精细化工材料、无机化学材料、有机化学材料以及其它与材料、化学、化工相关的专业。与化工、化学等专业相比，材料化学专业更注重研究新材料的开发和应用。同时在一些边沿学科诸如环境、药物、生物技术、纺织、食品、林产、军事和海洋等领域，材料化学专业的人才也有较强的用武之地。就业岗位：研发工程师、销售工程师、化验员、销售代表、工艺工程师、质检员、实验员、销售经理、初中化学教师、技术研发工程师、检验员、高中化学教师等。推荐院校：武汉理工大学、山东大学、中南大学、四川大学、南京大学、哈尔滨工业大学、华东理工大学、复旦大学、重庆大学、吉林大学、河北工业大学、南开大学等。锁定专业：简单的性格测试，了解适合自己的专业定位大学：根据分数推荐适合的院校，初步定位高考目

材料化学课后题答案

一．内蒙古科技大学材料化学课后题答案二．应用化学专业1166129108 三．什么是纳米材料？答：所谓纳米材料，是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度调制的各种固体超细材料，或由它们作为基本单元构成的材料。四．试阐述纳米效应及其对纳米材料性质的影响？答： 1.小尺寸效应；使纳米材料较宏观块体材料熔点有显著降低，并使纳米材料呈现出全新的声，光，电磁和热力学特性。 2.表面与界面效应；使纳米颗粒表面具有很高的活性和极强的吸附性。 3. 量子尺寸效应；使纳米微粒的磁，光，热，电以及超导电性与宏观特性有着显著不同。 4. 宏观量子隧道效应；使纳米电子器件不能无限制缩小，即存在微型化的极限。三．纳米材料的制备方法？答：1.将宏观材料分裂成纳米颗粒。 2.通过原子，分子，离子等微观粒子聚集形成微粒，并控制微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。四．1．玻璃体：冷却过程中粘度逐渐增大，并硬化形成不结晶且没有固定的化学组成硅酸盐材料。 2.陶瓷：凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的黏土为原料经过配料，成型，干燥，焙烧等工艺流程制成的器物都可叫陶瓷。 3.P-型半导体：参杂元素的价电子小于纯元素的价电子的半导体。 4.黑色金属：是指铁，铬，锰金属及它们的合金。 5.有色金属:除铁，铬，锰以外的金属称为有色金属。 6.金属固溶体：一种金属进入到另一种金属的晶格内，对外表现的是溶剂的晶格类型的合金。 7.超导体：具有超低温下失去电阻性质的物质。五．1．简述传统陶瓷制造的主要原料？答：黏土，长石，石英矿是制造传统陶瓷的主要原料。 2.陶瓷是否一定含有玻璃相？答：并非所有的陶瓷材料都含有玻璃相，某些非氧特种陶瓷材料可以近乎100%的晶相形式存在。 3.试讨论超导体性质的形成原理及超导状态时所表现出来的特殊现象？答：电子同晶格相互作用，在常温下形成导体的电阻，但在超低温下，这种相互作用是产生超导电子对的原因。温度越低所产生的这种电子对越多，超导电子对不能相互独立地运动，只能以关联的形式做集体运动。于是整个空间范围内的所有电子对在动量上彼此关联成为有序的整体，超导电子对运动时，不像正常电子那样被晶体缺陷和晶格振动散射而产生电阻，从而呈现无电阻的超导现象。物质处于超导状态时会表现出电阻消失和完全抗磁性现象。 4.简述形状记忆合金原理？

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材料化学专业个人简历模板基本信息姓名：性别：女出生日期：1991.10.05 民族：汉族身高：170cm 体重：50kg 目前所在地:北京户口所在地：东北毕业院校：xxxx学院政治面貌：中共党员最高学历：本科所修专业：材料化学毕业年份：20xx 联系方式：135xxxxxxxx 求职意向人才类型：应届毕业生期望类别：------ 到职时间：随时求职类型：全职月薪要求：面议希望工作地区：不限主修课程材料科学基础、结晶化学、高分子化学、高分子物理、现代材料分析技术、材料研究与测试方法、材料性能学、材料化学、材料工艺学奖励情况

1、10-11学年：获学业优秀三等奖 2、10-11学年：获优秀学生二等奖 3、11-12学年：荣获学院三好学生校内工作 1、20xx年9月-20xx年6月班级组织委员职责: 组织班级参加学院、学校、班级的各种活动 2、20xx年9月-20xx年6月辅导员助理职责：辅助辅导员管理班级事务，替辅导员分担工作工作（培训）经历 1、20xx年7月-20xx年8月 xxxx公司职员工作描述：工作期间认真负责，深受领导和同事的好评。 2、20xx年7月-20xx年8月学校实验室工作描述：进行高分子吸水材料的制作语言能力英语：良好（六级）国语：优秀粤语：良好工作技能（个人技巧） 1、能熟练运用office办公软件，熟练操作 Windows XP/win7平台； 2、在校已过全国计算机三级；自我评价 1、品行端正，乐于助人； 2、吃苦耐劳，对工作认真负责；

3、善于沟通，能够与人很好的相处； 4、做事不紧不慢，有条不紊； 5、在社会交际方面具备一定的能力。 ---来源网络整理，仅供参考

材料化学试题库

一填空题（1）材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品性质的物质。这种物质具有一定的性能或功能。（2）材料按照化学组成、结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料和复合材料。（3）材料按照使用性能可分为结构材料和功能材料。结构材料更关注于材料的力学性能；而另一种则考虑其光、电、磁等性能。（4）材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。（5）一般材料的结构可分为三个层次，分别是微观结构、介观结构和宏观结构。（6）对于离子来说，通常正离子半径小于相应的中性原子，负离子的半径则变大。（7）晶体可以看成有无数个晶胞有规则的堆砌而成。其大小和形状由晶轴（a，b，c）三条边和轴间夹角（α，β，γ）来确定，这6个量合称晶格参数。（8）硅酸盐基本结构单元为硅氧四面体，四面体连接方式为共顶连接。（9）晶体的缺陷按照维度划分可以分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷，其延伸范围为零维、一维、二维和三维。（10）位错分为韧型位错、螺型位错以及由前两者组成的混合位错三种类型。（11）固溶体分为置换型固溶体和填隙型固溶体，前者溶质质点替代溶剂质点进入晶体结点位置；后者溶质质点进入晶体间隙位置。（12）材料热性能主要包括热容、热膨胀和热传导。（13）材料的电性能是指材料被施加电场时的响应行为，包括有导电性、介电性、铁电性和压电性等。（14）衡量材料介电性能的指标为介电常数、介电强度和介电损耗。（15）磁性的种类包括：反磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和铁氧体磁性等。（16）铁磁材料可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。（17）材料的制备一般包括两个方面即合成与控制材料的物理形态。（18）晶体生长技术主要有熔体生长法和溶液生长法，前者主要包括有提拉法、坩埚下降法、区融法和焰融法等。（19）溶液达到过饱和途径为：一，利用晶体的溶解度随改变温度的特性，升高或降低温度而达到过饱和；二，采用蒸发等办法移去溶剂，使溶液浓度增高。（20）气相沉积法包括物理气相沉积法PVD和化学气相沉积法CVD。（21）液相沉淀法包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法和水解法。（22）固态反应一般包括相界面上的反应和物质迁移两个过程，反应物浓度对反应的影响很小，均相反应动力学不适用。（23）自蔓延高温合成按照原料组成可分为元素粉末型、铝热剂型和混合型。（24）金属通常可分为黑色金属和有色金属；黑色金属是指铁、铬、锰金属与它们的合金。（25）合金基本结构为混合物合金、固溶体合金和金属间化合物合金。（26）铁碳合金的形态包括有奥氏体、马氏体、铁素体、渗碳体与珠光体等。（27）金属材料热处理包括整体热处理、表面热处理和化学热处理。（28）超耐热合金包括铁基超耐热合金、镍基超耐热合金和钴基超耐热合金。（29）提高超耐热合金性能的途径有改变合金的组织结构和采用特种工艺技术，后者主要有定向凝固和粉末冶金。（30）产生合金超塑性的条件为产生超细化晶粒与适宜的温度和应变速率。（31）无机非金属材料主要有以氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒化物及碲化物）和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材

材料化学习题第二章参考答案

2章材料化学的理论基础 1.用固体能带理论区别导体、半导体、绝缘体。根据晶体的能带理论，金属晶体中布里渊区一般有重叠，且部分充填。同一区相邻状能级非常接近，只要很下的电场就能把电子提升到相邻的较高能级，导电性好；半导体物质，第一布里渊区是填满的，和空的第二布里渊区之间只有较小的能量间隙温度升高时，第一布里渊区顶部的电子受到激发，进入到第二布里渊区底部，向自由电子一样，在外加电场的作用下，表现出导电性；温度越高，激发到第二布里渊区的电子越多，其导电性也越强；（绝缘体物质，电子填满最低的一系列能带，满带与空带之间的能量间隙很大，电子不能被激发到空带中，因此不能导电。 2.晶体的宏观特性有那些。自限性、晶面角守恒、解理性、晶体的各向异性、晶体的均匀性、晶体的对称性、固定的熔点这是由构成晶体的原子和晶体内部结构的周期性决定的。说明晶体宏观特性是微观特性的反映 3.说明晶体点阵缺陷的分类情况。按形成晶体缺陷的原子种类，可将晶体缺陷分成化学缺陷和点阵(几何)缺陷两类。按点阵缺陷在三维空间的尺度，又可将点阵缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷三类。 4.用实验事实简述非晶体材料的几何特征。 5.写出TiO2在还原气氛中失去部分氧，生成的缺陷反应，说明代表的意义。 6.晶体一般的特点有哪些；点阵和晶体的结构有何关系。（1）晶体的一般特点是： a 、均匀性：指在宏观观察中，晶体表现为各部分性状相同的物体 b 、各向异性：晶体在不同方向上具有不同的物理性质 c 、自范性：晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸多面体外形 d 、固定熔点：晶体具有固定的熔点 e、对称性：晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性（2）晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点，将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象，点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象，它们之间存在这样一个关系：点阵结构＝点阵＋结构基元点阵＝点阵结构－结构基元 7.晶体衍射的两个要素是什么？它们与晶体结构有何对应关系？在衍射图上有何反映。晶体衍射的两个要素：衍射方向和衍射强度关系：晶胞大小、形状?衍射方向 ? 衍射（点、峰）的位置晶胞内原子种类和位置?衍射强度 ? 衍射点（线）的黑度、宽度峰的高度、高度

材料化学就业前景认识

材料化学就业前景认识材料化学是材料科学的一个分支，是一门材料科学与现代化学、现代物理等多门学科相互交叉、渗透发展形成的新兴交叉边缘学科，是运用现代化学的基本理论和方法研究材料的制备、组成、结构、性质及应用的学科。化学工程专业毕业生是目前很有“钱”途的毕业生，化学工程的毕业生市场需求很大，材料化学专业就业前景甚好，尤其是进入石油业或煤业的学生，材料化学专业是化学与工程两种知识结合的专业，在国民经济发展和科学前沿领域中都起着不可替代的重要作用。主干学科：材料科学、化学。主要课程：有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、结构化学、流体力学、工程力学、材料化学、材料物理等。主要实践性教学环节：包括生产实习、毕业论文等，一般安排10--20周材料化学就业前景材料化学就业前景。修业年限：四年授予学位：理学或工学学士培养适应社会需要，系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备化学相关的基本知识和基本技能，能运用材料科学和化学的基础理论、基本知识和实验技能在材料科学与化学及其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的高级专门人才和具有开拓性、前瞻性的复合型高级人才。可在化工、石油、轻工、日化、制药、冶金、建材等部

门从事各类化工产品及其生产技术的研究、开发、设计、生产和管理等方面的工作或者出国深造。本专业的毕业生出国难度不是很大，不过出国之后从事的也是基础研究，比如测相图(非常繁杂琐碎)，处于比热门冷、比冷门热的位置材料化学就业前景文章材料化学就业前景出自在材料科学与工程各专业中，材料化学专业的毕业生就业情况还是比较不错的，不过目前能去而专业比较对口的，主要还是国有大中型企业，特别是大型钢铁制造公司，有些“夕阳产业”的味道。考研的选择也不少，除上面提到的高校外，很多工科比较齐全的学校都开设了相关专业，基本上都是在材料科学与工程系/学院下面材料化学专业的学生有较强的化学知识，材料设计制备、检测分析知识，能够在很多领域就业。如电子材料、金属材料、冶金化学、精细化工材料、无机化学材料、有机化学材料以及其它与材料、化学、化工相关的专业材料化学就业前景职业规划。与化工、化学等专业相比，材料化学专业更注重研究新材料的开发和应用。同时在一些边沿学科诸如环境、药物、生物技术、纺织、食品、林产、军事和海洋等领域，材料化学专业的人才也有较强的用武之地。市场需求预期：根据北京市“十一五”发展规划：要依托燕山石化，重点发展环境污染孝资源消耗少、附加值高的化工新型材料、精细化工制造业，可以看出燕山石化、大宝、宝洁、双鹤医药、

材料化学与材料物理

材料化学与材料物理材料0802 材料化学是从化学的角度研究材料的设计、制备、组成、结构、表征、性质和应用的一门科学。它既是材料科学的一个重要分支，又是化学学科的一个组成部分，具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。通过应用研究可以发现材料中规律性的东西，从而指导材料的改进和发展。在新材料的发现和合成，纳米材料制备和修饰工艺的发展以及表征方法的革新等领域所作出了的独到贡献。材料化学在原子和分子水准上设计新材料的战略意义有着广阔应用前景。随着国民经济的迅速发展以及材料科学和化学科学领域的不断进展，作为新兴学科的材料化学发展日新月异。是一个跨学科领域涉及的问题性质及其应用领域的各种科学和工程。这一科学领域探讨了在原子或分子尺度材料的结构之间的关系及其宏观性能。随着媒体的关注明显集中在纳米科学和纳米技术，在近年来材料科学逐步走在很多大学的前列。对一个给定的材料往往是时代的选择，它的界定点。材料的化学分析方法可分为经典化学分析和仪器分析两类。前者基本上采用化学方法来达到分析的目的，后者主要采用化学和物理方法（特别是最后的测定阶段常应用物理方法）来获取结果，这类分析方法中有的要应用较为复杂的特定仪器。现代分析仪器发展迅速，且各种分析工作绝大部分是应用仪器分析法来完成的，但是经典的化学分析方法仍有其重要意义。应用化学方法或物理方法来查明材料的化学组分和结构的一种材料试验方法。鉴定物质由哪些元素（或离子）所组成，称为定性分析；测定各组分间量的关系（通常以百分比表示），称为定量分析。有些大型精密仪器测得的结果是相对值，而仪器的校正和校对所需要的标准参考物质一般是用准确的经典化学分析方法测定的。因此，仪器分析法与化学分析法是相辅相成的，很难以一种方法来完全取代另一种。经典化学分析根据各种元素及其化合物的独特化学性质，利用与之有关的化学反应，对物质进行定性或定量分析。定量化学分析按最后的测定方法可分为重量分析法、滴定分析法和气体容量法。 ①重量分析法：使被测组分转化为化学组成一定的化合物或单质与试样中的其他组分分离，然后用称重方法测定该组分的含量。 ②滴定分析法：将已知准确浓度的试剂溶液（标准溶液）滴加到被测物质的溶液中，直到所加的试剂与被测物质按化学计量定量反应完为止，根据所用试剂溶液的体积和浓度计算被测物质的含量。 ③气体容量法：通过测量待测气体(或者将待测物质转化成气体形式)被吸收（或发生）的容积来计算待测物质的量。这种方法应用天平滴定管和量气管等作为最终的测量手段。仪器分析根据被测物质成分中的分子、原子、离子或其化合物的某些物理性质和物理化学性质之间的相互关系，应用仪器对物质进行定性或定量分析。有些方法仍不可避免地需要通过一定的化学前处理和必要的化学反应来完成。仪器分析法分为光学、电化学、色谱和质谱等分析法。光学分析法：根据物质与电磁波(包括从γ射线至无线电波的整个波谱范围)的相互作用，或者利用物质的光学性质来进行分析的方法。最常用的有吸光光度法（红外、可见和紫外吸收光谱）、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、发射光谱法、荧光分析法、浊度法、火焰光度法、X射线衍射法、X射线荧光分析法、放射化分析法等。材料物理是使用物理描述材料在许多不同的方式，如力，热，光，力学。这是一个综合

材料化学第二版李奇李光巨主编课后习题答案精选

9.什么叫晶面指标，标出下图所示点阵单位中各阴影面的晶面指标。答：晶面指标（hkl）是平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比，它是用来标记一组互相平行且间距相等的平面点阵面与晶轴的取向关系的参数。（001）（1 10）（11 1）（0 1 1）（1 11）（101） 12、什么是晶体衍射的两个要素?它们与晶体结构有何对应关系？晶体衍射两要素在衍射图上有何反映? 答：晶体衍射的两个要素：衍射方向和衍射强度关系：晶胞大小、形状衍射方向衍射（点、峰）的位置晶胞内原子种类和位置衍射强度衍射点（线）的黑度、宽度峰的高度、高度 13、阐明劳埃方程各符号的物理意义，并说明为何摄取劳埃图时需用白色射线，

四川师范大学材料化学专业就业前景

四川师范大学材料化学专业就业前景材料化学是材料学的一个分支，研究新型材料在制备，生产，应用和废弃过程中的化学性质，研究的范围涵盖整个材料领域，研究包括无机和有机的各类应用材料的化学性能。材料化学专业学生主要学习材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，受到科学思维与科学实验方面的基本训练，具有运用材料化学的基础理论、基本知识和实验技能进行材料研究和技术开发的基本能力。材料化学专业培养系统掌握材料化学的基本理论与技术，具备材料化学相关的基本知识和基本技能，能运用化学和材料科学的基础理论、基本知识和实验技能在材料科学与化学及其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的具有开拓型、前瞻性、复合型的高级人才。在材料科学与工程各专业中，材料化学专业的毕业生就业情况还是比较不错的。毕业生适宜到材料相关的企业、事业、技术和行政管理部门从事应用研究、科技开发、生产技术和管理工作，适宜到科研机构、高等学校从事科学研究和教学工作。毕业生主要担任研发工程师、销售工程师、化验员、销售代表、工艺工程师、质检员、实验员、销售经理、初中化学教师、技术研发工程师、检验员、高中化学教师等岗位。材料化学专业的学生有较强的化学知识，材料设计制备、

检测分析知识，能够在很多领域就业。如电子材料、金属材料、冶金化学、精细化工材料、无机化学材料、有机化学材料以及其它与材料、化学、化工相关的专业。与化工、化学等专业相比，材料化学专业更注重研究新材料的开发和应用。同时在一些边沿学科诸如环境、药物、生物技术、纺织、食品、林产、军事和海洋等领域，材料化学专业的人才也有较强的用武之地。市场需求预期：根据北京市“十一五”发展规划：要依托燕山石化，重点发展环境污染孝资源消耗少、附加值高的化工新型材料、精细化工制造业，可以看出燕山石化、大宝、宝洁、双鹤医药、四环制药等石油化工、精细化工、生物制药以及能源企业在北京经济发展中的主要作用，所以，材料化学专业在未来3到5年内的需求应该比较稳定。据统计，材料化学专业就业前景最好的地区有：1、上海、2、北京、3、广州、4、深圳、5、杭州、6、苏州、7、宁波、8、佛山、9、天津、10、武汉，平均薪酬在4116元。