2025年大學(xué)《應(yīng)用化學(xué)》專業(yè)題庫——高分子材料在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種高分子材料因其優(yōu)異的耐高溫、低收縮性和絕緣性，常被用作高性能集成電路的封裝材料？A.聚乙烯（PE）B.聚苯乙烯（PS）C.聚酰亞胺（PI）D.聚氯乙烯（PVC）2.導(dǎo)電聚合物通常需要具備以下哪種結(jié)構(gòu)特征以實(shí)現(xiàn)良好的電導(dǎo)率？A.高度結(jié)晶的規(guī)整結(jié)構(gòu)B.大量易移動(dòng)的離子C.存在可以離域的π電子共軛體系D.大量的交聯(lián)點(diǎn)3.在柔性電子器件中，對基板材料的主要要求不包括：A.高透明度B.良好的柔韌性C.優(yōu)異的熱穩(wěn)定性D.極高的機(jī)械強(qiáng)度（相對于剛性電子）4.用于鋰離子電池隔膜的聚合物材料，首要考慮的關(guān)鍵性能是：A.高熔點(diǎn)B.良好的化學(xué)惰性和熱穩(wěn)定性C.優(yōu)異的透氣性D.高硬度5.下列哪種聚合物因具有壓電效應(yīng)，被應(yīng)用于聲納傳感器和壓力傳感器中？A.聚乙烯醇（PVA）B.鈦酸鋇（BaTiO3）聚合物復(fù)合材料（注意：嚴(yán)格來說是復(fù)合材料，但題目可能泛指）C.聚偏氟乙烯（PVDF）D.聚丙烯（PP）二、填空題（每空2分，共20分）6.高分子材料在電子封裝中除了提供物理保護(hù)外，還需滿足______、______和化學(xué)穩(wěn)定性等要求。7.導(dǎo)電聚合物通過______或______等方式可以提高其電導(dǎo)率。8.用于制造有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）顯示屏的有機(jī)半導(dǎo)體材料，通常需要具備良好的______和______。9.柔性電子器件對封裝材料的要求比剛性器件更為嚴(yán)格，尤其是在______和防塵方面。10.聚合物電解質(zhì)是指以______為主要成分，能夠傳遞離子的固態(tài)或凝膠態(tài)電解質(zhì)。三、簡答題（每題5分，共20分）11.簡述聚合物材料的介電常數(shù)對其在電子器件（如電容、絕緣層）中的應(yīng)用有何影響。12.與傳統(tǒng)無機(jī)電子材料相比，高分子電子材料在性能上有哪些優(yōu)勢和劣勢？13.解釋什么是印刷電子技術(shù)，并列舉至少三種可用于印刷電子的聚合物材料類型。14.為什么在可穿戴電子設(shè)備中，選擇高分子材料作為部件時(shí)，生物相容性是一個(gè)重要的考慮因素？四、論述題（10分）15.以鋰離子電池為例，論述高分子材料在電池不同組成部分（如電極、隔膜、電解質(zhì)、封裝）中的作用及其關(guān)鍵性能要求。試卷答案1.C2.C3.D4.B5.C6.電絕緣性，熱穩(wěn)定性7.共軛化，摻雜8.電致發(fā)光，載流子遷移率9.防水10.聚合物11.解析：介電常數(shù)是衡量材料儲(chǔ)存電能能力的指標(biāo)。介電常數(shù)越大，在相同電場強(qiáng)度下，材料內(nèi)部能建立的極化程度越高，理論上單位體積能儲(chǔ)存的電量越多，有利于提高電容器的儲(chǔ)能密度。但同時(shí)，過高的介電常數(shù)可能導(dǎo)致介質(zhì)損耗增大，影響器件的效率和穩(wěn)定性。因此，在選擇聚合物介電材料時(shí)，需要在介電常數(shù)和介電損耗之間進(jìn)行權(quán)衡，以滿足特定電子器件的性能要求。12.解析：優(yōu)勢：高分子材料通常質(zhì)量輕、柔韌性好（易于加工成柔性器件）、可加工性強(qiáng)（如溶液印刷、注塑等）、成本相對較低、可以提供多種功能特性（如導(dǎo)電、傳感、光學(xué)等）。劣勢：相比無機(jī)材料（如硅、氧化鋁），高分子材料的力學(xué)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、電導(dǎo)率（除特殊導(dǎo)電聚合物外）和耐老化性能通常較差，可能限制了其在高性能、高可靠性電子設(shè)備中的應(yīng)用。環(huán)境穩(wěn)定性（如對溫度、濕度、紫外線的敏感性）也是其需要克服的挑戰(zhàn)。13.解析：印刷電子技術(shù)是指利用傳統(tǒng)的印刷方法（如絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、滾筒印刷等）來制造電子元器件、電路或產(chǎn)品的技術(shù)。它可以直接將含有導(dǎo)電、介電、半導(dǎo)體等功能的聚合物材料（以墨水形式）印制在各種基板上，實(shí)現(xiàn)低成本、快速、大面積生產(chǎn)。可用于印刷電子的聚合物材料包括：導(dǎo)電聚合物墨水（如聚苯胺、碳納米管/石墨烯復(fù)合聚合物）、介電聚合物墨水（如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚酰亞胺PI）、半導(dǎo)體聚合物墨水（如聚對苯撐乙烯基）等。14.解析：可穿戴電子設(shè)備通常需要長時(shí)間直接接觸人體皮膚或身體，因此所用材料必須對人體組織無害，不引起過敏、刺激或毒性反應(yīng)，并且在生理環(huán)境下具有穩(wěn)定性。這就是生物相容性的重要性。選擇具有良好生物相容性的高分子材料，可以確保設(shè)備佩戴者的安全與健康，提高產(chǎn)品的舒適度和市場接受度。例如，用于可穿戴傳感器的材料、與皮膚接觸的電極材料等，都需要滿足嚴(yán)格的生物相容性要求。15.解析：鋰離子電池中，高分子材料扮演著至關(guān)重要的角色：*電極（正負(fù)極）：高分子粘結(jié)劑（如聚偏氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE）用于將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體粘結(jié)在一起，形成具有良好電接觸和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的電極片。其性能需保證在充放電循環(huán)中的電化學(xué)穩(wěn)定性、粘結(jié)強(qiáng)度和離子/電子傳輸能力。*隔膜：微孔高分子隔膜是鋰離子電池中不可或缺的部件，它必須具有極高的離子透過率（允許Li+通過）和電子絕緣性（阻止電子短路），同時(shí)還要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，以在電池工作過程中（特別是高溫或過充時(shí)）保持結(jié)構(gòu)完整，防止內(nèi)部短路。常見的隔膜材料有聚烯烴（如PP、PE）及其改性材料。*電解質(zhì)：聚合物電解質(zhì)（PEO,PMMA等）或含聚合物基體的凝膠態(tài)電解質(zhì)，主要用于固態(tài)電池或作為液態(tài)電解質(zhì)的添加劑，作用是傳遞鋰離子，并提供離子導(dǎo)電通路。其性能直接影響電池的離子電導(dǎo)率、離子遷移數(shù)和工作溫度范圍。*封裝：電池封裝材料（通常是鋁塑膜或復(fù)合材料）用于包裹電池內(nèi)部活性物質(zhì)、隔膜和電解液，提供物理保護(hù)，防止短路、自放電和外部環(huán)境影響，并確保電池結(jié)構(gòu)的安全性和氣密性。封裝材料需具備良好的電絕緣性、機(jī)械強(qiáng)度、阻隔性和耐化學(xué)