新材料科学导论期末复习题有答案版.docx

一、填空题：1. 材料性质的表述包括 力学性能 、 物理性质 和 化学性质 。2. 化学分析 、 物理分析 和 谱学分析 是材料成分分析的三种根本方法。3. 材料的构造包括 键合构造 、 晶体构造 和 组织构造 。4. 材料科学与工程有四个根本要素，它们分别是：运用性能、材料的性质、制备/加工和构造/成分。5. 按组成和构造分，材料分为 金属材料，无机非金属材料，高分子材料 和 复合材料。6. 高分子材料分子量很大，是由 很多一样的构造单元 组成，并以 共价键 的形式重复连接而成。7. 复合材料可分为 构造复合材料 和 功能复合材料 两大类。8. 聚合物分子运动具有 多重性 和 明显的松弛特性 。9. 功能复合材料是指除 力学 性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有 光，电，热，磁，阻尼，声，摩擦 等功能。10. 材料的物理性质表述为 光学性质、磁学性质、电学性质 和 热学性质。11. 由于高分子是 链状 构造，所以把简洁重复（构造）单元称为 链节 ，简洁重复（构造）单元的个数称为 聚合度 。12. 对于脆性的高强度纤维增加体与韧性基体复合时，两相间若能得到相宜的结合而形成的复合材料，其性能显示为 增加体 与 基体 的互补。（ppt-复合材料，15页）13. 影响储氢材料吸氢实力的因素有： （1） 活化处理 ； （2） 耐久性（抗中毒性能） ； （3） 抗粉末化性能 ；（4） 导热性能 ； （5） 滞后现象。 14. 典型热处理工艺有 淬火、退火、回火 和 正火。15. 功能复合效应是 组元材料之间的协同作用与交互作用 表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效应，其中线性效应包括 加和效应、平均效应、相补效应 和 相抵效应。16. 新材料开展的重点已经从构造材料转向 功能材料。17. 功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将 功能基团 与 聚合物骨架 相结合的过程。功能高分子材料的制备主要有以下三种根本类型： 功能小分子固定在骨架材料上； 大分子材料的功能化； 已有功能高分子材料的功能扩展；18. 材料的化学性质主要表现为 催化性能 和 抗腐蚀性 。19. 1977年，美国化学家MacDiarmid，物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次觉察掺杂碘的聚乙炔具有金属的 导电 特性，并因此获得2000年诺贝尔化学奖。20. 陶瓷材料的 韧性 和 塑性 较低，这是陶瓷材料的最大弱点。第二部分 名词说明1. 高分子的柔顺性 高分子链可以通过内旋转作用变更其构象的性能称为高分子链的柔顺性。2. 抗蠕变性材料在恒定应力（或者恒定载荷）下，抗拒形变的实力。3. 功能陶瓷功能陶瓷是指那些利用电、磁、声、光、热、力等干脆效应及其耦合效应所供应的一种或多种性质来实现某种运用功能的先进陶瓷(现代陶瓷)。4. 韧性指材料从塑性形变到断裂全过程汲取能量的实力。5. 聚合物的应力松驰聚合物材料受外力快速形变后，若长时间固定形变，产生内部应力削减的现象。这种现象是由于材料的粘弹性导致的。6. 抗拉强度 材料承受拉伸载荷时，断裂前单位面积上所承受的最大应力。7. 硬度材料在外表上的小体积内抗拒变形或裂开的实力。8. 高分子的玻璃化转变温度 高聚物分子链开场运动或冻结的温度。9. 乏累强度 材料抗拒交变应力作用下断裂破坏的实力。10. 乳液聚合 单体在介质中，由乳化剂分散成乳液状态进展的聚合。11. 聚合物的粘弹性 聚合物的形变与时间有关，但不成线性关系，两者的关系介乎志向弹性体和志向粘性体之间的特性。12. （金属）材料的“合金化”（个人订正，见作业金属材料） 为了使钢具有某种优良的性能,可通过增加某些元素的含量来实现,这些元素大多以铁合金的形式参加到钢液中,这个过程称为合金化。（来源-中国知网）13. 功能材料 指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的材料。14. 复合材料 由两种或两种以上物理、 化学、力学性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料叫做复合材料。15. 材料组织（组织构造） 组成材料的不同物质表示出的某种形态特征。16. 高分子的高弹性 这种受力能产生很大的形变，除去外力后能复原原状的性能称高弹性。17. 高分子的玻璃态高分子的链段运动被冻结，只有侧基、链节、链长、键角等的部分运动，具有虎克弹性形变的力学状态。18. 功能金属材料（万用性答法） 指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的金属材料。19. 高分子合金 高分子合金是由两种或两种以上高分子材料经由物理或化学方法复合而成的复合体系。20. 塑性 外力作用下，材料发生不行逆的永久性变形而不破坏的实力。第三部分 推断题1. 界面的特性对复合材料起着举足轻重的作用。T2. 抗拉强度是材料承受拉伸载荷时，断裂前单位面积上所承受的最大应力。T3. 功能陶瓷指具有确定声、光、电、磁、热等物理、化学性能为特征的陶瓷材料。T4. 聚乙烯从是目前产量最大，应用最广泛的品种。T5. 陶瓷材料一般具有优于金属材料的高温强度，高温抗蠕变实力强。T6. 硬度指材料在外表上的小体积内抗拒变形或裂开的实力。T7. 材料复合的过程就是材料制备、改性、加工的统一过程。T8. 高分子的重均分子量和数均分子量之比称为多分散系数，用来表征分子量的分散程度。T9. 现代材料科学家对材料成分、构造的相识是由分析、检测实现的。T10. 乏累强度是材料抗拒交变应力作用下断裂破坏的实力。T11. 功能高分子和高性能高分子都属于特种高分子材料的范畴。T12. 材料性质是功能特性和效用的描绘符，是材料对电、磁、光、热、机械载荷的反响。 T13. 材料在弹性范围内，应力与应变保持直线关系，开场偏离直线时的应力称为弹性应力。 F14. 材料性能是随着外因的变更而不断变更，是个渐变过程，在这个过程中发生量变的积累，而性质保持质的相对稳定性；当量变到达一个“度”时，将发生质变，材料的性质发生根本的变更。T15. 高分子按构造单元的化学组成可分为 碳链高分子 、 杂链高分子 、 元素有机高分子 、 无机高分子。T16. 在材料运用性能（产品）设计的同时，力求变更传统的探讨及设计路途，将材料性质同时考虑进去，实行并行设计的方法。(请 百度)T17. 测定高聚物分子量的方法有光散射法、端基分析法、气相浸透法凝胶浸透色谱法、超速离心沉降平衡法等。T18. 韧性指材料从塑性变形到断裂全过程中汲取的能量。F19. 纤维增加金属基复合材料的目的是，进步基体在室和顺高温下的强度和弹性模量。T20. 受热后软化，冷却后又变硬，可重复循环的塑料称为热塑性塑料。T第四部分 简答题 1. 与小分子比拟，高分子有哪些特征？与小分子相比，高分子：1，分子量不确定，只有确定的范围，是分子量不等的同系物的混合物；2，没有固定熔点，只有一段宽的温度范围；3，分子间力很大，没有沸点，加热到2000C3000C以上，材料破坏（降解或交联）。2. 聚合物常用的几种统计平均分子量是什么？几种分子量统计平均值之间的关系？多分散系数指什么？数均分子量、重均分子量、均分子量、粘均分子量。；对单分散试样有：。时，；时，。称为多分散系数，用来表征（分子量）分散程度。3. 高分子有哪三种力学状态？各有什么特点？高分子有玻璃态、高弹态、粘流态三种力学状态。玻璃态 链段运动处于“冻结”状态，模量高形变小。具有虎克弹性行为，质硬而脆。高弹态 链段运动已充分开展。在较小应力下，即可快速发生很大的形变，除去外力后，形变可迅复原。粘流态 由于链段的猛烈运动，整个大分子链重心发生相对位移，产生不行逆位移即粘性流动；交联聚合物无粘流态存在4. 简述金属功能材料的功能设计方法金属功能材料的功能设计主要有以下两个方面：1， 找寻具有特定功能的金属材料。2， 利用各种金属材料的特性，制备符合运用要求的合金。5. 简述聚合物溶剂选择的原则 极性相像原则、溶剂化原则、溶解度参数相近原则。6. 简述影响储氢材料吸氢实力的因素影响储氢材料吸氢实力的因素有：1， 活化处理：如去除外表的氧化膜以及吸附的水以及气体。2， 耐久性（抗中毒性能）：储氢材料可以容忍的不纯物质（如水汽，氧气等）的量。3， 抗粉末化性能：指材料抗拒在汲取与释放氢气产生反复膨胀与收缩所造成的粉末化的性能。4， 导热性能：（由于粉末化使导热性能大幅下降，）材料能否将释氢过程产生的热量导出的实力。5， 滞后现象：储氢材料的结合氢与环境游离氢之间的平衡关系。7. 功能复合材料中的隐身材料根据电磁波汲取剂的运用，可分为涂料型和构造型两类，它们都是以树脂为基体的复合材料。请简述隐身材料的根本原理。隐身材料的根本原理1. 降低目的自身发出的或反射外来的信号强度； 2. 减小目的与环境的信号反差，使其低于探测器的门槛值； 3. 使目的与环境反差规律混乱，造成目的几何形态识别上的困难。8. 简述自由基聚合反响的特征1， 可分为链引发、链增长、链终止、链转移等基元反响慢引发、快增长、速终止2， 只有链增长反响使聚合度增加，且不能停留在中间聚合阶段3， 单体浓度随聚合时间逐步降低，聚合物浓度逐步进步4， 少量阻聚剂（0.010.1%）足以使自由基聚合终止。9. 简述复合材料的开展趋势1， 由宏观复合向微观复合开展；2， 向多元混杂复合和超混杂复合开展；3， 由构造复合为主向构造复合与功能复合并重的方向开展；4， 被动复合向主动复合材料开展；由常规设计向仿生设计方向开展；10. 什么是纳米材料？简述纳米材料的主要制备技术。纳米材料是指块体中的颗粒或粉体粒度在1100纳米之间，使其性能发生突变的材料。制备方法包括：气相冷凝法、球磨法、溶胶凝胶法和非晶晶化法。11. 陶瓷材料的力学性能有何特点并做出简要的说明硬度大 陶瓷的硬度很高，多为1000Hv1500Hv陶瓷硬度高的缘由是离子晶体中离子积累密度大、以及共价晶体中电子云的重叠程度高引起的。刚度大 陶瓷的刚度很高。刚度是由弹性模量衡量的，而弹性模量又反映其化学键的键能。离子键和共价键的键能都要高于金属键，因此陶瓷材料的弹性模量要高于金属材料。强度高 陶瓷材料的强度取决于键的结合力，理论强度很高。但陶瓷中由于组织的不匀整性，内部杂质和各种缺陷的存在，使得陶瓷材料的实际强度要比理论强度低100多倍。陶瓷材料的强度也受晶粒大小的影响。晶粒越细，强度越高。塑性、韧性差 陶瓷材料的塑性和韧性较低，这是陶瓷最大的弱点。陶瓷材料受到载荷时在不发生塑性变形的状况下，就发生断裂。陶瓷内部和外表所产生的微裂纹，由于裂纹尖端的应力集中，内部裂纹在受到外应力时扩展很快，这是导致陶瓷材料断裂的根本缘由。12. 为什么会出现高分子链聚集态构造？高分子链聚集态构造包含哪些内容？（M记解析）由于高分子长链具有极高的自由度，加上链之间的次级键（分子间作用力）作用，使到多数长链高分子聚集成为高聚物时分子互相堆砌排列的相对稳定状态（在物理学中分子聚集状态称为凝合态）。晶态构造、非晶态构造、取向态构造、液晶态构造以及织态构造。13. 什么是聚合物共混复合材料？其根本特征是什么？通过简洁的工艺过程把两种或两种以上的均聚物或共聚物或不同分子量、不同分子量分布的同种聚合物混合而成的聚合物材料，也称聚合物合金。根本特征：1、 共混是通过物理的方法把不同性能的聚合物混合在一起2、 工艺简洁，但共混时存在相容性问题，若两种聚合物共混时相容性差，混合程度（互相的分散程度）很差，易出现宏观的相分别，达不到共混的目的，无好用价值14. 测定高聚物分子量的方法有哪些？15. 有哪些途径可以进步材料的刚性？光散射法、GPC法、端基分析法、溶液依数性法、浸透压法、气相浸透法、粘度法。 1， 在主链中引入不能内旋转的芳环、芳杂环等环状构造或者有键的共轭构造，可进步分子链的刚性。2， 侧基的极性越大，极性基团数目越多，互相作用越强，单键内旋转越困难，也可提升刚性。3， 氢键的影响比极性更显著，可大大增加分子链的刚性。 第五部分 问答题 1. 高分子的溶解现象比小分子化合物困难的多，具有哪些与小分子化合物不同的特性？与小分子相比，高分子：1，分子量不确定，只有确定的范围，是分子量不等的同系物的混合物；2，没有固定熔点，只有一段宽的温度范围；3，分子间力很大，没有沸点，加热到2000C3000C以上，材料破坏（降解或交联）。2. 你认为材料工作者须要具备什么样的条件？你认为哪些方面是新技术新材料的代表？在材料科学探讨及工程化应用中，材料人员应具备这样一种实力：能针对不同的运用环境，提取出关键的材料性质并选择优良性能的材料。准晶、纳米材料和界面科学等是新的探讨课题，都主要是围绕成分与构造绽开的，向上追溯到材料的合成与加工，向下则牵联到材料的特征性质。可以说，这些探讨是新材料新技术的代表。3. 与金属材料和无机非金属材料比拟，高分子材料的组成和构造有什么特征？（1） 组成上：高分子材料是以高分子化合物为主要组成部分的材料。高分子化合物是相对分子量很大的有机化合物。所以与金属材料和无机非金属材料相比高分子材料的相对分子质量大得多。（2） 构造上：高分子材料按其分子在空间的排列，可分为晶态和非晶态两类且往往是晶态和非晶态共存。而金属材料的典型的晶体构造有三种：面心立方构造、体心立方构造和密排六方构造。无机非金属材料的根本相构造是晶体相、玻璃相并存在一些气相。三者差异较大。4. 材料的四大要素是什么？叙述材料四大要素之间的关系。材料的四大要素是: 成分构造、根本性质、合成加工、运用性能。其中性能是包括材料在内的整个系统特征的表达；性质则是材料本身特征的表达。材料的成分构造、合成加工确定了材料的性质。在材料设计中首先应当理解材料应当具备什么样的运用性能，这样的运用性能确定材料应当具备什么样的根本性质，然后，通过成分的设计，加工合成方法的选择制备出具有这样性质和性能的材料。 5. 将低分子单体变为聚合物，可通过哪些聚合机理合成？承受哪些聚合施行方法实现？为什么？按聚合机理和动力学过程，将聚合反响分为连锁聚合和逐步聚合两大类。连锁聚合:自由基、阳离子、阴离子、配位聚合；逐步聚合：缩合聚合和逐步加成聚合承受本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合等根本施行方法。6. 聚合反响有四种根本的施行方法，分别指什么，各有什么特点？A) 本体聚合：不加任何其它介质, 仅是单体在引发剂、热、光或辐射源作用下引发的聚合反响。优点：聚合物纯洁，后处理简洁。 缺点: 聚合热不易扩散, 反响温度较难限制, 易部分受热, 反响不匀整, 分子量分布宽, 有气泡, 可能爆聚。B) 溶液聚合：单体和引发剂溶于适当溶剂中进展的聚合反响。优点: 体系粘度低, 混合和传热简洁, 温度易限制, 较少凝胶效应。缺点: 聚合速率低，设备利用率低，链转移使分子量低，需溶剂回收。 C) 乳液聚合：借助机械搅拌和乳化剂的作用, 使单体分散在水或非水介质中形成稳定的乳液(直径1.55m)而聚合的反响。 优点： （1）以水为分散介质，粘度低，传热快；（2）聚合速率快，分子量高，可在低温聚合；（3）在干脆运用乳液的场合较便利，如乳胶漆，胶粘剂，织物处理剂等。 缺点： （1）须要固体产物时，后处理困难（破乳、洗涤、脱水、枯燥等）；（2）有残留乳化剂，对性能有影响。D) 悬浮聚合：借助机械搅拌和分散剂的作用, 使油溶性单体以小液滴(直径110-3cm)悬浮在水介质中, 形成稳定的悬浮体进展聚合。优点: 传热简洁, 分子量高。缺点: 附有少量分散剂残留物。7. 按聚合机理分类，将聚合反响分为连锁聚合和逐步聚合两大类。二者各有何特点，有何差异？1， 连锁聚合的特点：（a） 聚合须要活性中心，如自由基、阳离子、阴离子等，因此有自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合之分。（b） 聚合过程由链引发、链增长、链终止等基元反响组成。（c） 聚合过程中相对分子质量变更不大，体系始终由单体、高分子量聚合物和引发剂组成。没有分子量递增的产物。（d） 单体转化率随时间增加。2， 逐步聚合的特点：（a） 低分子单体通过官能团间的缩合逐步形成大分子。体系由单体和分子量递增的一系列中间产物组成。（b） 每一步反响的速率和活化能根本一样。（c） 反响初期大部分单体很快形成低聚物，短期内转化率很高。随后低聚物互相反响，分子量缓慢上升。（d） 大部分是平衡反响。8. 高分子构造通常分为三级构造（近程、远程和聚集态），分别指什么？举例说明，互相之间有什么联络。近程构造：构造单元的化学组成、连接依次、立体构型，以及支化、交联等。远程构造：高分子链的形态（构象）以及高分子的大小（分子量）聚集态：晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。近程构造和远程构造属于链构造，由链构造聚集形成高分子，链构造是聚集态构造的根底第 13 页