2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——分子科學(xué)與工程的復(fù)合材料考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.下列哪種材料不屬于復(fù)合材料的范疇？A.玻璃纖維增強塑料(FRP)B.鋼筋混凝土C.合金鋼D.碳纖維增強復(fù)合材料(CFRP)2.復(fù)合材料中，起骨架作用，主要承擔(dān)載荷的部分稱為：A.基體B.增強體C.界面D.填充體3.下列哪種方法不屬于復(fù)合材料的制備方法？A.浸漬法B.拉擠法C.熔融共混法D.纏繞法4.下列哪種性能不是復(fù)合材料的主要優(yōu)點？A.高比強度B.高比模量C.良好的耐腐蝕性D.各向同性5.通常用于制備復(fù)合材料基體的材料是：A.金屬B.合金C.高分子聚合物D.陶瓷6.復(fù)合材料中，增強體與基體之間的界面層具有重要的作用，以下哪項不是界面層的主要作用？A.連接增強體和基體B.傳遞應(yīng)力C.防止水分侵入D.增大材料的密度7.下列哪種復(fù)合材料主要用于航空航天領(lǐng)域？A.玻璃纖維增強塑料(FRP)B.碳纖維增強復(fù)合材料(CFRP)C.鋼筋混凝土D.石墨烯復(fù)合材料8.下列哪種方法可以提高復(fù)合材料的層間強度？A.增加基體含量B.增強體表面處理C.減少層間厚度D.降低基體模量9.下列哪種性能不是影響復(fù)合材料耐熱性的主要因素？A.基體的熱穩(wěn)定性B.增強體的熱膨脹系數(shù)C.界面結(jié)合強度D.復(fù)合材料的密度10.下列哪種材料屬于納米復(fù)合材料？A.碳納米管/聚合物復(fù)合材料B.玻璃纖維增強塑料(FRP)C.鋼筋混凝土D.鋁合金二、填空題（每空1分，共20分。請將正確答案填在題后的橫線上。）1.復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)，通過人為的____方法，在宏觀或微觀上形成具有新性能的材料。2.復(fù)合材料的性能不僅取決于組成材料的性能，還與____、____以及三者之間的相互作用有關(guān)。3.根據(jù)基體的性質(zhì)，復(fù)合材料可以分為____復(fù)合材料、____復(fù)合材料和____復(fù)合材料。4.根據(jù)增強體的形狀，復(fù)合材料可以分為____復(fù)合材料、____復(fù)合材料和____復(fù)合材料。5.復(fù)合材料的界面是____與____之間的過渡區(qū)域，其厚度通常在____范圍內(nèi)。6.影響復(fù)合材料性能的主要因素包括____、____、____、____和____。7.復(fù)合材料的制備方法主要有____、____、____、____和____等。8.復(fù)合材料的性能優(yōu)化方法主要包括____、____、____和____等。9.復(fù)合材料在____、____、____、____等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。10.隨著科技的進步，____復(fù)合材料、____復(fù)合材料和____復(fù)合材料等新型復(fù)合材料不斷涌現(xiàn)。三、簡答題（每題5分，共20分。）1.簡述復(fù)合材料的定義及其主要特點。2.簡述復(fù)合材料界面作用的重要性。3.簡述復(fù)合材料制備過程中常見的缺陷及其產(chǎn)生原因。4.簡述納米復(fù)合材料與傳統(tǒng)復(fù)合材料的主要區(qū)別。四、計算題（6分。）假設(shè)一玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的拉伸強度為1200MPa，其中玻璃纖維的拉伸強度為3500MPa，環(huán)氧樹脂的拉伸強度為50MPa，玻璃纖維的質(zhì)量分數(shù)為60%。假設(shè)纖維和基體之間的界面結(jié)合良好，請根據(jù)基體ruleofmixtures簡單估算該復(fù)合材料的拉伸模量。（假設(shè)玻璃纖維和環(huán)氧樹脂的泊松比相同，且可以忽略界面影響）五、論述題（8分。）論述復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用前景及其面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題1.C*解析：復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)復(fù)合而成的。合金是由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬融合而成的，其組成物質(zhì)性質(zhì)相近，不屬于復(fù)合材料范疇。2.B*解析：復(fù)合材料由基體和增強體組成。增強體是復(fù)合材料中起骨架作用，主要承擔(dān)載荷的部分。3.C*解析：熔融共混法是聚合物材料的一種加工方法，不屬于復(fù)合材料的制備方法。復(fù)合材料的制備方法主要包括浸漬法、模壓法、纏繞法、拉擠法、3D打印等。4.D*解析：復(fù)合材料的優(yōu)點包括高比強度、高比模量、良好的耐腐蝕性、輕質(zhì)高強等。各向同性是指材料在各個方向上性能相同，不是復(fù)合材料的優(yōu)點，復(fù)合材料通常具有各向異性。5.C*解析：常用的復(fù)合材料基體材料是高分子聚合物，如環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、酚醛樹脂等。6.D*解析：界面層的主要作用是連接增強體和基體、傳遞應(yīng)力、防止水分侵入、改善界面結(jié)合等。增大材料的密度不是界面層的作用，甚至界面層的存在通常會使材料的密度略有下降。7.B*解析：碳纖維增強復(fù)合材料(CFRP)具有高比強度、高比模量、輕質(zhì)高強等優(yōu)點，主要用于航空航天、高速列車、體育用品等領(lǐng)域。8.B*解析：增強體表面處理可以改善界面結(jié)合強度，從而提高復(fù)合材料的層間強度。其他選項要么會降低層間強度，要么與層間強度關(guān)系不大。9.D*解析：影響復(fù)合材料耐熱性的主要因素包括基體的熱穩(wěn)定性、增強體的熱膨脹系數(shù)、界面結(jié)合強度、增強體的種類和含量等。復(fù)合材料的密度對耐熱性的影響較小。10.A*解析：納米復(fù)合材料是指至少有一種組分的尺寸在1-100納米范圍內(nèi)的復(fù)合材料。碳納米管/聚合物復(fù)合材料屬于納米復(fù)合材料。其他選項均不屬于納米復(fù)合材料。二、填空題1.復(fù)合2.基體；增強體3.金屬；陶瓷；高分子聚合物4.長纖維；顆粒；片狀5.增強體；基體；幾納米到幾十微米6.基體性能；增強體性能；界面性能；增強體含量；增強體形狀；增強體排列方式7.浸漬法；模壓法；纏繞法；拉擠法；3D打印8.選擇合適的基體和增強體；優(yōu)化界面結(jié)合；控制制備工藝；改善復(fù)合材料性能9.航空航天；汽車；建筑；體育用品10.納米；智能；多功能三、簡答題1.答：復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)，通過人為的復(fù)合方法，在宏觀或微觀上形成具有新性能的材料。其主要特點包括：輕質(zhì)高強、抗疲勞性能好、耐腐蝕性好、可設(shè)計性強、各向異性等。2.答：復(fù)合材料界面是增強體與基體之間的過渡區(qū)域，起著連接增強體和基體、傳遞應(yīng)力、阻止裂紋擴展、改善界面結(jié)合等重要作用。良好的界面結(jié)合可以提高復(fù)合材料的強度、模量、耐久性等性能。3.答：復(fù)合材料制備過程中常見的缺陷包括：增強體分布不均、孔隙、氣泡、分層、脫粘等。這些缺陷的產(chǎn)生原因主要包括：原材料質(zhì)量問題、工藝參數(shù)控制不當(dāng)、設(shè)備問題等。4.答：納米復(fù)合材料是指至少有一種組分的尺寸在1-100納米范圍內(nèi)的復(fù)合材料。與傳統(tǒng)復(fù)合材料相比，納米復(fù)合材料具有更高的強度、模量、韌性等性能，以及更優(yōu)異的物理化學(xué)性能，如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、光學(xué)性能等。此外，納米復(fù)合材料的制備方法也與傳統(tǒng)復(fù)合材料有所不同。四、計算題答：根據(jù)基體ruleofmixtures，復(fù)合材料的拉伸模量E_c可以近似表示為：E_c=V_f*E_f+V_m*E_m其中，V_f為纖維體積分數(shù)，E_f為纖維模量，V_m為基體體積分數(shù)，E_m為基體模量。V_f=60%=0.6V_m=1-V_f=0.4假設(shè)玻璃纖維和環(huán)氧樹脂的泊松比相同，且可以忽略界面影響，則E_f≈3500MPa，E_m≈50MPa。E_c=0.6*3500MPa+0.4*50MPa=2100+20=2120MPa所以，該復(fù)合材料的拉伸模量約為2120MPa。五、論述題答：復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強、抗疲勞性能好、耐腐蝕性好、可設(shè)計性強等優(yōu)點，在汽車工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1.車身結(jié)構(gòu)件：使用復(fù)合材料可以減輕車身重量，提高燃油經(jīng)濟性，降低排放。例如，碳纖維增強復(fù)合材料(CFRP)可以用于制造車頂、車門、翼子板等車身結(jié)構(gòu)件。2.車橋部件：復(fù)合材料可以用于制造車橋、傳動軸等部件，提高車輛的承載能力和行駛穩(wěn)定性。3.發(fā)動機部件：復(fù)合材料可以用于制造發(fā)動機罩、進氣道等部件，提高發(fā)動機的性能和散熱效率。4.電氣部件：復(fù)合材料可以用于制造電池殼體、電線絕緣層等電氣部件，提高車輛的電氣系統(tǒng)性能和安全性。復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)主要包括：1.成本較高：復(fù)合材料的制造成本高于傳統(tǒng)材料