材料制备复习题.doc

第一章 溶胶凝胶合成1、溶胶（Sol）：是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在1100nm之间。2、凝胶（Gel）：是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，一般在13之间。3、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亚结构的材料。溶解前驱体溶液溶胶凝胶凝胶水解缩聚老化Sol-gel 合成材料溶液溶胶化凝胶化成型固化处理超细粉和溶液机械混合形成胶液 金属无机盐或金属醇盐水解缩聚 金属有机化合物水解缩聚 干燥热处理4、干燥中的关键技术： 防止开裂（块状或薄膜）（1）湿凝胶内包裹着大量的溶剂和水，干燥过程往往伴随着大量的体积收缩，因而容易引起开裂。（2）导致凝胶收缩、开裂的应力：充填于凝胶骨架孔隙中的液体的表面张力所产生的毛细管力。凝胶尺寸越厚越易开裂。在制备尺寸较大的块体材料应特别注意。5、如何防止开裂：（1）控制干燥速度：严格控制干燥条件（如温度、相对湿度等）使其缓慢干燥，有时需要数日乃至数月的时间，因此干燥是 SG工艺中最耗时的工序。（2）增强固相骨架强度：包括控制水解条件使其形成高交联度和高聚合度的缩聚物，加大凝胶的孔隙尺寸（r提高）及孔隙均匀度；或让湿凝胶在干燥前先陈化一段时间以增强骨架以及添加活性增强组分等；（3）减少毛细管力：可通过降低或消除液相表面张力入手，消除开裂的根源，在防止干燥开裂的同时，降低干燥收缩。采用超临界干燥是受到推崇的有效方法。（4）控制干燥的化学添加剂DCCA的应用6、PH值对水解缩聚速率的影响： 7、在酸催化条件下，TEOS的水解属亲电子反应机理：首先，TEOS的一个Si一OR基团迅速质子化，造成Si原子上的电子云向该一OR基团偏移而呈亲电性，易受水分子的进攻。水分子从另一侧进攻Si原子，H2O分子上的电子云向Si偏移而带一正电荷，此时Si原子电子云继续向质子化一OR基团偏移造成该Si一OR键减弱进而脱离，这样一个OH一基团便取代了一OR基团。8、在碱催化条件下，TEOS的水解属于亲核反应机理：体系中的氢氧根离子首先进攻硅原子，使硅原子带负电性并导致其电子云向另一侧的一OR基团偏移，使该基团SiOR键减弱并最终断裂，完成一OR基团被OH一基团的置换。9、固化处理包括：干燥和热处理。第二章 水热与溶剂热合成1、水热法(Hydrothermal Synthesis)：是指在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压），创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。 2、溶剂热法（Solvothermal Synthesis）：将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料，3、水热生长体系中的晶粒形成可分为三种类型： （1）“均匀溶液饱和析出”机制；（2）“溶解-结晶”机制；（3）“原位结晶”机制。4、将水热条件下纳米晶粒的形成过程可分为三个阶段：（1）生长基元与晶核的形成。（2）生长基元在固-液生长界面上的吸附与运动。（3）生长基元在界面上的结晶或脱附5、高压釜：是进行高温高压水热与溶剂热合成的基本设备；高压容器一般用特种不锈钢制成,釜内衬有化学惰性材料，如Pt、Au等贵金属和聚四氟乙烯等耐酸碱材料。6、水热与溶剂热合成的介质选择：（1）相似相容原理。（2）溶剂化能和Born方程式。第三章 化学气相沉积1、化学气相沉积：乃是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。2、CVD技术的反应原理CVD是一种材料表面改性技术。它利用气相间的反应，在不改变基体材料的成分和不削弱的基体材料的强度条件下，赋予材料表面一些特殊的性能。CVD是建立在化学反应基础上的，要制备特定性能材料首先要选定一个合理的沉积反应。用于CVD技术的通常有如下所述五种反应类型。3、CVD技术的热动力学原理热力学化学气相沉积是把含有构成薄膜元素的气态反应剂的蒸汽及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应，并把固体产物沉积到表面生成薄膜的过程。不同物质状态的边界层对CVD沉积至关重要。4、边界层：就是流体及物体表面因流速、浓度、温度差距所形成的中间过渡范围。5、化学气相沉积法的五个基本步骤：(a)反应物已扩散通过界面边界层；(b)反应物吸附在基片的表面；(c)化学沉积反应发生； (d) 部分生成物已扩散通过界面边界层；(e)生成物与反应物进入主气流里，并离开系统 。CVD反应是由这五个主要步骤所构成的。因为进行这五个的发生顺序成串联，因此CVD反应的速率取决于步骤，将由这五个步骤里面最慢的一个来决定。6、热能传递主要有传导、对流、辐射三种方式。热传导是固体中热传递的主要方式，是将基片置于经加热的晶座上面，借着能量在热导体间的传导，来达到基片加热的目的。物体因自身温度而具有向外发射能量的本领，这种热传递的方式叫做热辐射。利用热源的热辐射来加热，是另一种常用的方法 。对流是第三种常见的传热方式，流体通过自身各部的宏观流动实现热量传递的过程。它主要是借着流体的流动而产生。7、动量的传递：两种常见的流体流动方式：流速与流向均平顺者称为“层流”；流动过程中产生扰动等不均匀现象的流动形式，则称为“湍流”。8、化学气相沉积生产装置：（1）气相反应室；（2）加热系统；（3）气体控制系统；（4）排气系统9、常压单晶外延和多晶薄膜沉积装置。三种装置不仅可以用于硅外延生长，也较广泛的用于GaAs，AsPAs，GeSi合金和SiC等其它外延层生长；还可用于氧化硅、氮化硅；多晶硅基金属等薄膜的沉积。（1）卧式反应器可以用于硅外延生长，装置34片衬底 。（2）立式反应器可以用于硅外延生长，装置68片衬底/次。（3）桶式反应器可以用于硅外延生长，装置2430片衬底/次。10、热壁LCVD装置：LPCVD反应器本身是以退火后的石英所构成，环绕石英制炉管外围的是一组用来对炉管进行加热的装置，因为分为三个部分，所以称为“三区加热器”。气体通常从炉管的前端，与距离炉门不远处，送入炉管内（当然也有其他不同的设计方法）。被沉积的基片，则置于同样以石英所制成的晶舟上，并随着晶舟，放入炉管的适当位置，以便进行沉积。采用直立插片增加了硅片容量对薄膜均匀性没有影响。11、影响化学气相沉积制备材料质量的几个主要因素：（1）反应混合物。（2）沉积温度。（3）衬底材料。（4）系统内总压和气体总流速。（5）反应系统装置的因素。（6）源材料的纯度。 第四章 单晶材料的制备 1、单晶体的基本性质（1）均匀性（2）各向异性（3）自限性（4）对称性（5）最小内能和最大稳定性。2、单晶材料制备方法的选择取决于晶体物质的性质。3、常用单晶生长方法：（1）固相-固相平衡的晶体生长驱动力：应变力。 （2）液相-固相平衡的晶体生长驱动力：过冷度。 （3）气相-固相平衡的晶体生长驱动力：过饱和度。4、晶体生长驱动力过冷度。冷却速度，过冷度，晶体生长速度；冷却速度，过冷度，晶体生长速度。5、温度梯度分布对晶体生长方式的影响：（1）在正的温度梯度下，固液界面前沿液体几乎没有过冷，固液界面以平面方式向前推进，即晶体以平面方式向前生长。（2）在负的温度梯度下，界面前方的液体强烈过冷，晶体以树枝晶方式生长。定向凝固技术的基本定义：在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和凝固熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，获得具有特定取向柱状晶的技术。 6、定向凝固基本原理成分过冷理论在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和凝固熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，获得具有特定取向柱状晶的技术。7、提拉法：也称为丘克拉斯基（ Gockraski）技术，是熔体中晶体生长最常用的方法之一，很多重要的实用晶体是用这种方法制备的。8、提拉法的原理：是利用温场控制来使得熔融的原料生长成晶体。9、泡生法与提拉法的区别：泡生法是利用温度控制生长晶体，生长时只拉出晶体头部，晶体部分依靠温度变化来生长，而拉出颈部的同时，调整加热电压以使得熔融的原料达到最适合的生长温度范围。晶体泡生法原理将一根冷的籽晶与熔体接触，如果界面温度低于凝固点，则籽晶开始生长。 为了使晶体不断长大，就需要逐渐降低熔体的温度，同时旋转晶体以改善熔体的温度分布； 也可以缓慢地上提晶体，以扩大散热面； 晶体在生长过程中或结束时均不与坩埚壁接触，可大大减少晶体的应力； 晶体与剩余熔体脱离时，通常会产生较大的热冲击。10、浮区法（垂直区熔法）特点：不需要坩埚，可以生长高熔点材料晶体。（例如，W单晶，熔点3400）熔区的稳定靠表面张力与重力的平衡来保持11、溶液法最关键因素：是控制溶液的过饱和度，使溶液达到过饱和状态，晶体只有在稳定的过饱和溶液中生长才能确保晶体的质量。12、在晶体生长过程中维持其过饱和度的途径有：G=RT.（1）据溶解度曲线，改变温度；降温法（2）采取各种方式（如蒸发、电解）移去溶剂，改变溶液成分；蒸发法,电解溶剂法（3）通过化学反应来控制过饱和度；溶胶扩散法（4）用亚稳相来控制过饱和度，即利用某些物质的稳定相和亚稳相的溶解度差别，控制一定的温度，使亚稳相不断溶解，稳定相不断生长。亚稳相法. 13、降温法原理：利用物质较大的正溶解度温度系数，在晶体生长过程总逐渐降低温度，使析出的物质不断在晶体上生长。降温法控制晶体生长的主要关键是掌握合适的降温速度，使溶液始终处在亚稳定区。14、流动法原理：由饱和槽和生长槽的温差及溶液流速来控制溶液处于过饱和状态，晶体不断生长。15、恒温蒸发法原理：将溶剂不断蒸发移去，使溶液保持在过饱和状态，从而使晶体不断生长。技术关键：（1）搅拌方式，公转，自转；（2）调节pH值；（3）生长速率不可太快。16、电解溶质法原理：基于用电解法分解溶剂，以除去溶剂，使溶液处于过饱和状态。该方法的关键是控制电解电流的大小，即溶剂的电解速度，使体系处于亚稳状区内，以实现晶体的稳定生长。17、凝胶法原理：以凝胶作为支持介质，通过扩散进行的溶液反应生长；技术关键：避免过多的自发成核；高纯试剂，稀溶液，自发成核或籽晶。高温溶液生长此方法中助熔剂的选择是个关键。18、助熔剂的选择：（1）有足够大的溶解度一般应为1050wt%，同时在生长温度范围内，还应有适度的溶解度的温度系数；（2）所生成的晶体是唯一稳定的物相（不反应），助溶剂与参与结晶的成分最好不要形成多种稳定的化合物；(3)固溶度应尽可能小，尽可能选用同离子的助溶剂；(4)小粘滞性，使扩散速率，反应速率，完整性；(5)低熔点，高沸点，才有较高的生长温度；(6)很小的挥发性、腐蚀性和毒性，避免对人体、坩埚和环境造成损害和污染；(7)易溶于对晶体无腐蚀作用的液体溶剂中，如水、酸或碱性溶液等，以便于生长结束时晶体与母液的分离；(8)很难找到一种能同时满足上述条件要求的助溶剂。在实际使用中，一般采用复合助溶剂来尽量满足这些要求。19、气相法可分为两种：（1）物理气相沉积，用物理凝聚的方法将多晶原料经过气相转化为单晶体，如升华-凝结法、分子束外延法和阴极溅射法；（2）化学气相沉积，通过化学过程将多晶原料经过气相转化为单晶体，如化学传输法、气体分解法、气体合成法和MOCVD法等。20、在形变再结晶中，为什么在具有明显织构的材料中，新晶核容易长大？第五章 薄膜材料的制备薄膜的特征具有二维延展性。1、电子显微镜下直接观察薄膜蒸镀过程，发现薄膜的生长可以分为如下三种类型：（1）核生长类型（Volmer Veber型）（2）层生长型（Frank-Vanber Merwe 型）（3）层核生长型（Straski Krastanov型）2、物理汽相沉积：Physical Vapor Depositon缩写：PVD。包括蒸发沉积（蒸镀），溅射沉积（溅射）和离子镀等。形成机理：三种生长类型 1. 核生长类型（Volmer Veber型） 特点：到达衬底上的沉积原子首先凝聚成核，后续飞来的沉积原子不断聚集在核附近，使核在三维方向上不断长大而最终形成薄膜。 这种类型的生长一般在衬底晶格和沉积膜晶格不相匹配（非共格）时出现，大部分薄膜的形成过程属于这一类型。 2. 层生长型（Frank-Vanber Merwe 型） 特点：沉积原子在衬底表面以单原子层的形式均匀地覆盖一层，然后再在三维方向上生长第二层，第三层 一般在基片原子核蒸发原子之间的结合能接近于蒸发原子间结合能的情况下（共格）发生这种生长方式的生长。 以这种方式形成的薄膜，一般是单晶膜并且与衬底有确定的取向关系，例如在Au衬底上生长Pb单晶膜，在PbS衬底上生长PbSe单晶膜等。 3. 层核生长型（Straski Krastanov型） 特点：是生长机制的中间状态，在衬底原子与沉积原子之间的键能大于沉积原子相互之间键能（准共格）的情况下多发生这种方式的生长。 在半导体表面形成金属膜时，常呈现这种方式的生长，例如在Ge表面上沉积Cd，在Si表面上沉积Bi、Ag等都属于这一类型。3、溅射镀膜的4个特征：（1）溅射出来的粒子角分布取决于入射粒子的方向.（2）从单晶靶溅射出来的粒子显示择优取向.（3）溅射率不仅取决于入射粒子的能量，也取决于入射粒子的质量.（4）溅射出来的粒子平均速率比热蒸发的粒子平均速率高得多.4、常见的溅射镀膜方法：（1）辉光放电直流溅射（2）射频溅射（3）磁控溅射5、蒸镀与溅射的区别：蒸镀：让材料加热气化（发射出粒子），再沉积到基片上成膜。 溅射：用离子轰击，将靶材原子打出来，再沉积到基片上成膜。6、分子束外延（缩写为MBE）（1）外延技术：外延是指在单晶衬底上生长出位向相同的同类单晶体（同质外延），或者生长出具有共格或半共格联系的异类单晶体（异质外延）的技术。 液相外延（2）外延技术分为 气相外延 同质 分子束外延 异质 外延（3）分子束外延装置特点：可精确控制膜厚，实现外延生长，获得高洁净度的膜层。第六章1、非晶态材料在微观结构上具有三个基本特征：（a）只存在小区间内的短程有序，在近邻和次近邻原子间的键合（如配位数、原子间距、键角、键长等）具有一定的规律性，而没有任何长程有序；（b）它的衍射花样是由较宽的晕和弥撒环组成，没有表征结晶态的任何斑点和条纹，用电镜看不到晶粒、晶界、晶格缺陷等形成的衍衬反差；（c）当温度连续升高时，在某个很窄的温区内，会发生明显的结构相变是一种亚稳态材料2、非晶态的基本定义一般认为，组成物质的原子、分子的空间排列不呈周期性和平移对称性，晶态的长程有序受到破坏，只有由于原子间的相互关联作用，使其在小于几个原子间距的小区间内，仍然保持形貌和组分的某些有序特征而具有短程有序，这样一类特殊的物质状态统称为非晶体。3、非晶态材料的分类：（1）非晶态合金，非晶态合金又称金属玻璃，即非晶态合金具有金属和玻璃的特征。（2）非晶态半导体材料（3）非晶态超导体（4）非晶态高分子材料（5）非晶体玻璃3、非晶态材料的特性：（1）高强度、高韧性（2）抗腐蚀性（3）软磁特性（4）超导电性影响非晶态合金形成的因素：内因：材料的非晶态形成能力。外因：足够的冷却速度，使熔体在达到凝固温度时，其内部原子还未来得及结晶就被冻结在液态时所处位置附近，从而形成无定形的固体。软磁特性所谓“软磁特性”是指磁导率和饱和磁感应强度高，矫顽力和损耗低。目前使用软磁材料多为结晶材料，具有磁晶各向异性而互相干扰，结果使磁导率下降。非晶态合金中没有晶粒，不存在磁晶各向异性，磁特性软。具有高磁导率的非晶态合金可以 代替坡莫合金制作各种电子器件，特别是用于可弯曲的磁屏蔽。4、影响非晶态合金形成的因素内因：材料的非晶态形成能力。外因：足够的冷却速度，使熔体在达到凝固温度时，其内部原子还未来得及结晶就被冻结在液态时所处位置附近，从而形成无定形的固体。5、 结构特点、热力学模型和动力学模型三个方面决定非晶态合金的形成（1）非晶态合金的基本特征是其构成原子在很大程度上是混乱无序的，体系的自由能比对应的晶态合金要高；（2）非晶态合金在热力学上属于非平衡的亚稳态，在一定条件下有转变成为晶体的可能，但是，这种转变需要克服一定的势垒；（3）从动力学观点来看，形成的关键问题是为避免发生可察觉的结晶，要以多快的速率从液态冷却下来的问题。Tumbull认为，液体的冷却速度和晶核密度是决定物质形成玻璃与否的主要因素。（1）熔体形成非晶固态所需冷却速度Uhlmann在估算熔体形成非晶体所需的冷却速度时，考虑了两个问题：（a）非晶体固体中析出多少体积率的晶体才能被检测出；（b）如何将这个体积率与关于成核及晶体生长过程的公式联系起来。6、动力学理论液体的冷却速度和晶核密度是决定物质形成玻璃与否主要因素。（1）熔体形成非晶固态所需冷却速度Uhlmann在估算熔体形成非晶体所需的冷却速度时，考虑了两个问题：（a）非晶体固体中析出多少体积率的晶体才能被检测出；（b）如何将这个体积率与关于成核及晶体生长过程的公式联系起来。7、结构化学理论键能（1）键能离子键：极易使物质形成晶体。共价键：有阻碍结晶的作用。金属键：原子间相互位置容易改变而形成晶体。通常而言，（a）随着原子量，电负性，共价化合物有向金属性过渡的趋势，形成玻璃的能力。（b）由离子-共价混合键组成的物质，最易形成玻璃。（2）键强通常用三个参量表示键强离解能使某一化学键断裂所需要的能量平均键能分子中所有化学键的平均键能之和力常数化学键对其键长变化的阻力（a）对于共价大分子而言，其化学键力常数大，则形成玻璃倾向较大；（b）对硫系半导体而言，随原子量增大，其原子电负性和化学键力常数下降，导致玻璃化倾向减弱。8、非晶态材料的制备原理（1）获得非晶态材料的根本条件 足够快的冷却速度，并冷却到材料的再结晶温度以下。（2）制备非晶态材料需解决的两个技术关键：（a）必须形成分子或原子混乱排列的状态；（b）将热力学亚稳态在一定范围内保存下来，并使之不向晶态转变。9、影响非晶态材料制备的因素（a）最主要因素临界冷却速率Rc金属熔体凝固的C曲线（c）熔点Tm降低熔点可使得合金成分处于共晶点附近，更容易形成非晶态。多元合金比二元合金更容易形成非晶态。（d）玻璃化温度Tg玻璃化温度：在某些材料的热容-温度曲线上，随T，热容值有一急剧增大的趋势，该点即为材料的玻璃化温度。提高玻璃化温度，金属更容易直接过冷到Tg以下而不发生结晶。第七章1、材料大词典：复合材料是根据应用进行设计，把两种或两种以上的有机聚合物材料或无机非金属材料或金属材料组合在一起，使其性能互补，从而制成一类新型材料。2、基体连续相 ；增强材料分散相，也称为增强体、增强剂和增强相；显著增强材料的性能多数情况下，分散相较基体硬，刚度和强度较基体大，可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状或弥散的填料。在基体和增强体之间存在在界面。3、复合材料的分类按增强材料形态分类1、纤维增强复合材料 （a）连续纤维复合材料：作为分散相的长纤维的两个端点都位于复合材料的边界处； （b）非连续纤维复合材料：短纤维、晶须无规则地分散在基体材料中。2、颗粒增强复合材料：微小颗粒状增强材料分散在基体中。3、板状增强体、编织复合材料：以平面二维或立体三维物为增强材料与基体复合而成。其他增强体：层叠、骨架、涂层、片状、天然增强体。4、聚合物基复合材料的制造工艺和方法 聚合物基复合材料的原材料纤维等增强体 聚合物基体材料 主要涉及问题：（1）怎样将增强体均匀地分散在基体的树脂中； （2）怎样按产品的设计要求实现成型、固化等。 成型工艺主要包括以下两个方面：一是成型，即将预浸料按产品的要求，铺置成一定的形状，一般就是产品的形状;二是固化，即把已铺置成一定形状的叠层预浸料，在温度、时间和压力等因素影响下使形状固定下来，并能达到预期的性能要求。5、1.手糊成型工艺 2. 模压成型工艺 3. 层压成型工艺 4. 喷射成型工艺（1） 手糊成型工艺具体工艺过程如下：首先，在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求剪裁好的纤维织物，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其均匀浸胶并排除气泡后，再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止。 然后，在一定压力作用下加热固化成型（热压成型）或者利用树脂体系固化时放出的热量固化成型（冷压成型），最后脱模得到复合材料制品。手糊成型工艺优点不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；设备简单、投资少、设备折旧费低; 工艺简单；易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料;制品树脂含量较高，耐腐蚀性好。手糊成型工艺缺点 生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差。 产品质量不易控制，性能稳定性不高。 产品力学性能较低。(2)模压成型是一种对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维复合材料成型方法。模压成型工艺过程将定量的模塑料或颗粒状树脂与短纤维的混合物放入敞开的金属对模中，闭模后加热使其熔化，并在压力作用下充满模腔，形成与模腔相同形状的模制品；再经加热使树脂进一步发生交联反应而固化，或者冷却使热塑性树脂硬化，脱模后得到复合材料制品。模压成型工艺优点模压成型工艺有较高的生产效率，制品尺寸准确，表面光洁，多数结构复杂的制品可一次成型，无需二次加工，制品外观及尺寸的重复性好，容易实现机械化和自动化等模压成型工艺缺点模具设计制造复杂，压机及模具投资高，制品尺寸受设备限制，一般只适合制造批量大的中、小型制品。(3)层压成型工艺，是把一定层数的浸胶布(纸)叠在一起，送入多层液压机，在一定的温度和压力下压制成板材的工艺。层压成型工艺属于干法压力成型范畴，是复合材料的一种主要成型工艺。层压成型工艺的优点是制品表面光洁、质量较好且稳定以及生产效率较高。层压成型工艺的缺点是只能生产板材，且产品的尺寸大小受设备的限制。(4)喷射成型工艺将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚酯树脂从喷枪两侧（或在喷枪内混合）喷出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中心喷出，与树脂一起均匀沉积到模具上。当不饱和聚酯树脂与玻璃纤维无捻粗纱混合沉积到一定厚度时，用手辊滚压，使纤维浸透树脂、压实并除去气泡，最后固化成制品。 喷射成型对所用原材料有一定要求，例如树脂体系的粘度应适中，容易喷射雾化、脱除气泡和浸润纤维以及不带静电等。最常用的树脂是在室温或稍高温度下即可固化的不饱和聚酯等。喷射法使用的模具与手糊法类似，而生产效率可提高数倍，劳动强度降低，能够制作大尺寸制品。 用喷射成型方法虽然可以制成复杂形状的制品，但其厚度和纤维含量都较难精确控制，树脂含量一般在60%以上，孔隙率较高，制品强度较低，施工现场污染和浪费较大。6、 金属复合材料制备的难点与解决方法（书本上）7、 喷射沉积法、喷射沉积法是一种将金属熔体与增强颗粒在惰性气体的推动下，通过快速凝固制备颗粒增强金属基复合材料的方法。喷射沉积法：是一种将金属熔体与增强颗粒在惰性气体的推动下，通过快速凝固制备颗粒增强金属基复合材料的方法。基本原理：在高速惰性气体流的作用下，将液态合金雾化，分散成极细小的金属液滴，同时通过一个或几个喷嘴向雾化的金属液滴流中喷入增强颗粒，使金属液滴和增强颗粒同时沉积在水冷基板上形成复合材料。原位自生法：在金属基复合材料制备过程中，往往会遇到两个问题：一是增强材料与金属基体之间的相容性（即润湿性）问题，二是无论固态法还是液态法，增强材料与金属基体之间的界面都存在界面反应。基本原理：在一定的条件下，通过元素与化合物之间的化学反应，在金属基体内原位生成一种或几种高硬度、高弹性模量的陶瓷增强相，从而达到强化金属基体的目的。喷射沉积工艺过程包括基体金属熔化、液态金属雾化、颗粒加入及其与金属雾化流的混合、沉积和凝固。原位自生法、在金属基复合材料制备过程中，往往会遇到两个问题：一是增强材料与金属基体之间的相容性（即润湿性）问题，二是无论固态法还是液态法，增强材料与金属基体之间的界面都存在界面反应。其中，增强材料与金属基体之间的相容性往往影响金属基复合材料在高温制备和高温应用中的性能和性能稳定性。如果增强材料（纤维、颗粒或晶须）能从金属基体中直接（即原位）生成，则上述两个问题就可以得到较好的解决。 第八章1、陶瓷材料的定义陶瓷指陶器和瓷器的统称。发展延伸：陶瓷凡是经原料配制、坯料成型、窖炉烧成工艺制成的产品。现代：陶瓷所有无机非金属材料，不仅包括多晶体，还包括单晶体。2、陶瓷材料的特性陶瓷材料具有很多优良的特性，如： 具有熔点高、硬度大、耐腐蚀、抗氧化、化学稳定性好和强度高等优点。能够在各种苛刻的环境下工作，具有广泛的用途，是一种重要的结构和功能材料。但，陶瓷材料塑性变形能力差，易发生脆性破坏，不易加工成型。3、陶瓷材料的组成相晶体相、玻璃相和气相。晶体相是陶瓷材料中最主要的组成相，尤其是主晶相决定陶瓷的物理化学性能。玻璃相的作用：填充晶粒间隙、粘结晶粒，使陶瓷材料致密。降低烧成温度，改善工艺性能，抑制晶粒长大。气相分为开口气孔和闭口气孔。开口气孔影响材料透气性、真空致密性、催化反应表面活性和化学腐蚀性。还使陶瓷材料导热率下降，介电损耗增大、抗电击穿强度降低。气孔还是应力集中的地方，并且有可能直接发展成为裂纹，将使材料强度大大降低。因光线散射而使陶瓷的透明度降低。4.玻璃相的作用：填充晶粒间隙、粘结晶粒，使陶瓷材料致密。降低烧成温度，改善工艺性能，抑制晶粒长大。5、 结论、背 陶瓷材料几乎都是由一种或多种晶体组成。晶体周围通常都被玻璃体包围着，有时在晶体内或晶界外还有气孔。由不同种类、不同数量、不同形状和分布的晶体相、玻璃相和气相就组成了具有各种物理和化学性能的陶瓷材料。6、传统陶瓷的制备工艺 原料 黏土：可塑性原料 是一种含水的硅酸盐矿物。具有独特的可塑性和结合性。 石英：非可塑性原料 化学成分为SiO2，在加热过程中会发生晶型的转变。长石：非可塑性原料 属于网架状硅酸盐结构起到高温热塑作用与高温胶结作用，防止高温变形。构成瓷的玻璃基质。7、坯料的制备 坯料制备一般包括配料和坯料混合制备两部分。根据含水量不同，坯料分为三类：注浆料、可塑料和压制粉料。8、成形方法分为三类：可塑法、注浆法和压制法。9、空心注浆法将泥浆注入模型，待泥浆在模型中停留一段时间形成所需的注件后，倒出多余的泥浆而形成空心注件的成型方法。 实心注浆法泥浆注入两石膏模面之间的空穴中，泥浆被模型与模芯的工作面吸水，由于泥浆中的水分不断被吸收而形成坯泥，注入的泥浆面会不断的下降，因此，注浆时必须陆续地补充泥浆，直到空穴中的泥浆全部变成坯件为止。10、坯体干燥：是借助热能使坯料中的水分汽化，并由干燥介质带走的过程。 第一阶段只有收缩水的蒸发，没有气孔形成，脱水时粘土颗粒互相接近，收缩急剧进行，此时制品减小的体积等于除去水分的体积。第二阶段不仅有收缩水的排除，还有气孔水的排除，即水分排除时，既产生坯体收缩，又在坯体中产生部分气孔。第三阶段收缩停止。除去水分的体积等于形成气孔的体积。11、烧结的目的：减少成型体中气孔，增强颗粒之间结合，提高机械强度。烧结分为固相烧结和液相烧结。12、烧结工艺烧结一般分为四个阶段：低温阶段（蒸发期，室温300）：排除残余水分。中温阶段（氧化分解与晶型砖化期，300950）：排除结构水，有机物分解，碳和无机物的氧化，碳酸盐和硫化物的分解，晶型转变等。高温阶段（玻化成瓷期，950烧成温度）：继续氧化分解，形成新的晶相和晶粒长大。冷却阶段：冷却凝固，晶型转变。第九章1 16 1. 小尺寸效应 2. 表面与界面效应 3. 量子尺寸效应4. 介电限域效应5. 宏观量子隧道效应2. 纳米材料制备过程中的问题（1）纳米粒子的分散：纳米粒子粒径小、比表面积大，表面能高发生团聚物理分散和化学分散（2）纳米粒子的污染。（3）纳米材料的合成机理。（4）合成装置。（5）制备技术。（6）实用化技术。解决方法3、 制备方法：（1）化学气相沉积法（2）水热和溶剂热法（3）溶胶-凝胶法（4）沉淀法（5）化学还原法法按溶剂性质不同，可分为多醇还原法和水溶剂还原法。沉淀法：在含有一种或多种金属离子的盐溶液中，加入沉淀剂（OH-、ClO4-2、CO32-），或于一定的温度下使溶液水解，形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出，然后经洗涤、热分解、脱水等得到纳米氧化物或复合化合物的方法成为沉淀法。该方法设备简单、工艺过程易于控制、易于商业化；但制品纯度低、颗粒半径较大。溶液还原法是指利用利用还原剂与金属盐溶液发生氧化还原反应，而制得金属或非晶合金。按溶剂性质不同，可分为多醇还原法和水溶剂还原法4、块体纳米材料的制备方法原理：外压力合成法：（1）惰性气体凝聚原位加压成形法（2）高能机械研磨法 3电解沉积法 相变界面成形法：（4）非晶晶化法 5大塑性变形法（粉末冶金法，高温、高压法）电解沉积法原理：电解沉积法是指在溶液中带正电的金属离子,吸附到带负电的纳米颗粒表面 ,然后在电动力的作用下移至阴极 ,金属离子还原成原子 ,并与所俘获的纳米颗粒一起占据阴极金属或合金表面的位置 ,而形成涂层 ,逐渐形成薄膜纳米材料 。