材料化学不知道什么时候弄的,仅作参考

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1、一、材料化学引论1、材料的概念是什么?所谓材料,是指人类能用来制作有用物件的物质。2、材料化学的内涵包括那几个方面?(1)采用新技术和工艺方法制备新材料(2)材料组成和微观结构的表征(3)材料性能的测试3、材料的四要素及其相互关系是什么?材料的性质、使用性能、合成与制备以及组成与结构。使用性能是材料在使用条件下应用性能的量度。结构与成分包括了决定材料性质和使用性能的原子类型和排列方式。性质和现象赋予材料的价值和应用性能。合成和加工实现了特定的原子排列。材料的组成与结构是材料的基本表征。它们一方面是特定的合成与制备条件的产物,另一方面又是决定材料性能与使用效能的内在因素。材料本身的性质决定了材料

2、的合成与制备过程,材料的组成与结构是材料合成与制备的 材料的组成与结构决定了材料的性能。在四要素关系中,最基本的是结构和性能的关系,而材料的合成与制备过程的主要研究材料的结二、高性能复合材料 1、什么叫复合材料?复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的组分材料通过适当的制备工艺复合在一起的多相固体材料。 2、与基体材料相比,复合材料有什么优异性能?比强度和比模量高; 抗疲劳性能好; 高韧性和抗热冲击性; 耐热性高; 减振性能好; 耐烧蚀性、耐磨损、导电和导热; 特殊的光、电、磁性能等;3、复合材料界面的粘结方式 有哪几种?机械结合 静电作用 界面扩散 界面反应 4、在复合材料设

3、计中,选择增强材料的原则是什么?增强材料的强度、模量和密度 增强材料与基体材料的物理相容性 化学相容性 性能/价格比对结构复合材料而言,第一考虑的是增强材料的强度、模量和密度,其与基体物理及化学相容性主要反映界面作用和影响。三、信息材料 1、信息材料的基本特征是什么?可识别性 可转换性 可存储性 可传输性 可分享性2.信息材料技术的含义及种类是什么?通过各种化学合成手段,制造出功能各异的信息材料,主要包括电子材料和光电子材料。 四、新型材料概述1、材料制备的原材料通常包括哪些种类?天然矿物原料 、无机合成原料、天然高分子化合物、有机合成原料2、选矿的方法通常有哪些?序号选矿方法分离原

4、理及分离杂质种类设 备应用1洗矿分级除去< 0.1mm 的粘土杂质常规洗矿分级设备多2擦 洗除去硅砂表面铁质用擦洗机或带有超声波振荡的擦洗机多3重 选除去高密度重砂矿物常用扇形溜槽或螺旋选矿机作粗选,溜槽或摇床作精选多4强磁选除磁铁矿、钛铁矿、赤铁矿、磁硫铁矿、黑云母等磁性矿?一般湿式强磁选或弱磁选机少5化学处理 用硫酸溶解氧化铁、氧化铝提纯硅砂极少 6电 选对石英、?旌衔锛? HF 进行反应,使长石表面产生KF、AlF3 的导电薄膜,同时石英表面也生成SiF4 薄膜,但SiF4 加热被脱除而不导电,分离长石、石英一般 电选机成本高 极少7浮选有氟用HF作长石活化剂,在酸性介质

5、中用阳离子胺类捕收剂浮出已活化的长石,分离长石、石英一般 浮选机很 多无氟 片柳方法:用不含氟药剂作长石活化剂,如用硫酸或盐酸(pH=2) 、再用高级脂肪类胺盐和石油磺酸钠混合物作捕收剂,分离长石、石英 美国S·G·Malghan方法:加入硫酸(pH=1.72.0) ,采用烷基丙撑二胺双油酸盐作捕收剂,水溶性聚乙二醇类作起泡剂,分离长石、石英一般 浮选机很 多1. 重选法 :重选法是根据矿物相对密度(通常称比重)的差异来分选矿物的。密度不同的矿物粒子在运动的介质中(水、空气与重液)受到流体动力和各种机械力的作用,造成适宜的松散分层和分离条件,从而使不同密度的矿粒得到分离。

6、2. .浮选法:浮选法是根据矿物表面物理化学性质的差别,经浮选药剂处理,使有用矿物选择性地附着在气泡上,达到分选的目的。有色金属矿石的选矿,如铜、铅、锌、硫、钼等矿主要用浮选法处理;某些黑色金属、稀有金属和一些非金属矿石,如石墨矿、磷灰石等也用浮选法选别。 3. 磁选法 :磁选法是根据矿物磁性的不同,不同的矿物在磁选机的磁场中受到不同的作用力,从而得到分选。它主要用于选别黑色金属矿石(铁、锰、铬);也用于有色和稀有金属矿石的选别。 4. 电选法 :电选法是根据矿物导电率的差别进行分选的。当矿物通过电选机的高压电场时,由于矿物的导电率不同,作用于矿物上的静电力也就不同,因而可使矿物得到分离。电选

7、法用于稀有金属、有色金属和非金属矿石的选别。目前主要用于混合粗精矿的分离和精选;如白钨和锡石的分离;锆英石的精选、钽铌矿的精选等。 3.材料制备的工艺与方法通常有哪些?(1)气相法 Deposition:物理气相沉积法 PVD 、化学气相沉积法 CVD 、气相聚合 Gas Phase PolymerizationPVD:真空争镀Evaporation Depostion(电阻加热法、电子轰击法)阴极溅射法Sputtering Deposition(二级直流溅射Bipolar Sputtering 、高频溅射、磁控溅射Magnetron Sputtering 、反应溅射Reactive Sput

8、tering)离子镀法Ion Plating CVD: 常压化学气相沉积法 Atmospheric Pressure 低压化学气相沉积法 Low Pressure CVD 电浆增强式化学气相沉积法 Plasma-Enhanced 光反应式化学气相沉积法 Photo CVD卤化物CVD法 、有机金属化合物CVD法、大气压CVD法 、热CVD法 、等离子CVD法 、光子增强CVD法 、激光CVD法 液相法:熔融法(高温熔融法、本体聚合和熔融缩聚) 、溶液法(溶液聚合、溶液缩聚) 、界面法 (悬浮聚合 、乳液聚合 、界面缩聚 )、液相沉淀法 (共沉淀法 、均匀沉淀法 、水解法 、胶体化学法)、溶胶凝

9、胶法 、水热法 (水热氧化法 、水热沉淀法 、水热合成法 、水热分解 、水热晶化法)、喷雾法(喷雾热分解法 、冷冻干燥法 ) 、溶液生长法(低温溶液生长法、高温溶液生长法 )固相法 :高温烧结法(热压法 、液相烧结法 、反应烧结法)、固相反应制备粉末材料Solid-Phase Reaction Process for Preparing Powder Materials、自蔓延高温合成法、热分解法、固相缩聚Solid Phase Polycondensation五、无机非金属材料1、半导体器件对材料有什么要求?合适的禁带宽度、高的载流子迁移、一定的导电类型、适当的杂质浓度和相应的电阻率、 较高

10、的载流子寿命 2、简述单晶硅的研究开发方向?优质大直径(250300mm)单晶硅的研制生产,其均匀性要求很高;单晶硅中微缺陷的密亦需进一步降低;制片后的氧化层错密度要求从100个·cm-2降低至10个·cm-2,氧化层错密度降低与氧、碳含量、工艺条件有关,特别是提拉单晶的速度和温度场的均匀性。3、简述化合物半导体的特点?电阻率特性,导电特性,光电特性,负的电阻率温度特性,整流特性。4、掺杂超晶格的优点有哪些?任何一种半导体材料只要很好控制掺杂类型都可以做成超晶格; 多层结构的完整性非常好,由于掺杂量一般较小,杂质引起的晶格畸变也较小,掺杂超晶格中没有像组分超晶格那样明显的异

11、质界面; 掺杂超晶格的有效能量隙可以具有从零到未调制的基体材料能量隙之间的任何值,取决于对各分层厚度和掺杂浓度的选择。 5、列表说明特种陶瓷和传统陶瓷的区别?6、 敏感材料通常包括哪些材料?光敏材料 热敏材料 力敏材料 磁敏材料 湿敏材料 气敏材料 声敏材料 六、纳米材料1、纳米材料的定义是什么?是指纳米颗粒和由它构成的纳米薄膜和固体。广义上,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围 或由它们作为基本单元构成的材料。 2、纳米效应有哪些?(1) 小尺寸效应 (2) 表面与界面效应 (3) 量子尺寸效应 (4) 宏观量子隧道效应 3、简述纳米材料的特性?力学 热学 磁学 光学 电学 化学活性4

12、.简述纳米材料的制备方法?物理方法: 物理气相沉积法(PVD) 高能球磨化学方法: 化学气相沉积法(CVD) 沉淀法 水热法 Sol-gel法 化学还原法 热分解法 模板合成法 喷雾法 微乳液法或反胶束法 七、金属材料 1、超耐热合金的定义是什么?在7001200高温下能满意工作的金属材料。2、提高超耐热合金性能的途径有哪些?改变合金的组织结构,采用特种工艺技术3、什么叫金属的超塑性现象?其产生条件是什么?金属在某一小的应力状态下,可以延伸十倍甚至是上百倍,既不出现缩颈,也不发生断裂,呈现一种异常的延伸现象。4、形状记忆合金特征是什么?材料在某一温度下受外力而变形,当外力去除后,仍保

13、持其变形后的形状,但当温度上升到某数值,材料会自动恢复到变形前原有的形状,似乎对以前的形状保持记忆。5、组成永磁材料的主要元素有哪些?组成永磁材料的主要元素:Fe、Co、Ni、稀土元素。6.非晶态金属材料的基本特征有哪些?(1)非晶态形成能力对合金的依赖性(2)结构的长程无序和短程有序性(3)热力学的亚稳性八、功能高分子 1、什么叫功能高分子材料?功能高分子材料的特点是什么?常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性质,并具有某些特殊功能(如电学、光学等方面的特殊功能)的聚合物大分子具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能2、结构型

14、导电高分子材料主要有哪些?聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯3、添加型抗静电剂的选用原则有哪些?抗静电剂的最佳选用和添加量取决于聚合物的性质、加工方式、加工条件、其他助剂的种类和多少、相对湿度和聚合物的最终用途。过量使用抗静电剂可能导致最终制品的表面油滑,有损于印刷性能或粘合性能。九、材料的化学合成与制备技术 根据第八章内容作答:1、材料结构的表征的任务是什么?成分分析、结构测定、形貌观察2、材料结构的测定方法有哪些?点阵常数测定 晶体的晶粒大小和应变的测定 低温多晶体衍射测定高温多晶体衍射测定 3、材料的形貌分析通常有哪些方法?扫描隧道显微镜法,原子力显微镜法,激光力显微镜法,磁

15、力显微镜法,静电力显微镜法,扫描热显微镜法等。4 热分析技术通常包括哪些方法?热重法TG,差热分析DTA,差示扫描量热法DSC,热机械分析TMA,动态热机械法DMA,热光学法(photo-DSC),热点学法(热刺激电流法)TSC,热磁学法,热发声法等。十、材料的结构与性能 1、材料组元的结合形式有哪几种?它们的定义及特征是什么?(1)固溶体:一个(或几个) 组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中,而仍保持另一组元的晶格类型的固态晶体。基本特征: 溶质和溶剂原子占据一个共同的晶体点阵,点阵类型和溶剂的点阵类型相同。 有一定的成分范围 具有比较明显的金属性质结合键主要是金属键。按溶质

16、原子在点阵中的位置:Substitutional solid solution、Interstitial solid solution 按各组元原子分布的规律性:Disordered solid solution、Ordered solid solution 按固溶度:Infinite solid solution 、Finite solid solutionA、置换型固溶体由溶质原子代替一部分溶剂原子而占据着溶剂晶格某些结点位置所组成。 B、填隙型固溶体在溶剂的晶格间隙内有溶质的原子填入(溶入)形成的固溶体。C、无序固溶体各组元原子的分布是随机的D、有序固溶体组元原子在晶体点阵中不是随机分布

17、的,而是出现某种倾向性排列,如异类原子互相吸引形成有规则的排列结构。E、无限固溶体(又称连续固溶体)是由两个(或多个)晶体结构相同的组元形成的,任一组元的成分范围均为 0100%。F、有限固溶体固溶度小于100%。(2)聚集体由无数的原子或晶粒聚集而成的固体。 (3)复合体:由两种或两种以上的不同材料通过一定的方式复合而构成的新型材料,各相之间存在着明显的界面。基本特征:保持各相的固有特性;各相原有特性的强化(协同效应);赋予单一材料所不具备的特殊性能。 2、材料的结构包括那几个方面?宏观组织结构、亚微观组织结构、 微观结构 3、试比较材料各种结合键的主要特点?物理键:离子键、共价键、金属键化

18、学键:范德华键、氢键类 型作用力来源键合 强弱形成晶体的特点离子键原子得、失电子后形成负、正离子,正负离子间的库仑引力最强饱和性、无方向性键、高配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、固态不导电、熔态离子导电共价键相邻原子价电子各处于相反的自旋状态,原子核间的库仑引力强有方向性键、低配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、在熔态也不导电金属键自由电子气与正离子实之间的库仑引力较强无方向性键、结构密堆、配位数高、塑性较好、有光泽、良好的导热、导电性(高导电率和高导热率、不透明性、金属表面的高反射性、延展性)范德华键原子间瞬时电偶极矩的感应作用最弱无方向性键、结构密堆、

19、高熔点、绝缘氢键氢原子核与极性分子间的库仑引力弱十一、掺杂超晶格的优点定义:在同一种半导体中,用交替地改变掺杂类型的方法做成的新型人造周期性 半导体结构的材料 优点:任何一种半导体材料只要很好控制掺杂类型都可以做成超晶格; 多层结构的完整性非常好,由于掺杂量一般较小,杂质引起的晶格畸变也较小,掺杂超晶格中没有像组分超晶格那样明显的异质界面; 掺杂超晶格的有效能量隙可以具有从零到未调制的基体材料能量隙之间的任何值,取决于对各分层厚度和掺杂浓度的选择。 十二、立体电视的原理 1.电光陶瓷是具有电光特性的陶瓷,它的光学性质会随外电场的变化而改变,表现出电控双折射和电控散射。立体电视奥秘在一

20、副能分离左眼和右眼图像的立体观察镜,这种观察的镜片是用电光陶瓷制作的。十三、材料检测和表征的手段有哪些? 包括性能检测、显微结构表征、显微组织分析三个方面的各种手段十四、动脑设计一种新型功能材料,要求具有理论可行性其他1、 材料结构表征的基本步骤和方法如果材料是晶态,则要确定是单晶还是多晶,晶粒的数目、大小、形状和分布的情况; (2)晶体结构的类型、点阵常数等;(3)晶体缺陷的性质、数目和分布以及晶格畸变的情况; (4)固体中结合键的类型和键力大小;(5)杂质的含量及分布情况;(6)表面结构,包括任何组成上的非均匀性或吸附的表面层。 2、 晶体缺陷的成因有哪些? (1)热致缺陷 (2)与环境介质交换引起缺陷(3) 掺杂造成缺陷 (4)外部作用引起缺陷3、共价键的特点 ?共价键晶体的特性 ? 特点是具有方向性和饱和性。共价键晶体的特性是 :(1)很高的熔点和硬度;(2)良好的光学特性;(3)不良的导电性. 4、形成填

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