2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專業(yè)題庫(kù)——分子科學(xué)與工程聚合物材料應(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(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.下列哪種聚合物是通過(guò)單體分子間縮合反應(yīng)聚合而成的？（）A.聚乙烯B.聚丙烯腈C.聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯D.聚苯乙烯2.提高聚合物的結(jié)晶度通常會(huì)導(dǎo)致其（）。A.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低B.拉伸強(qiáng)度下降C.透明度增加D.熱導(dǎo)率減小3.下列哪種加工方法主要適用于生產(chǎn)中空制品？（）A.注塑成型B.擠出成型C.吹塑成型D.壓延成型4.用于制造人造關(guān)節(jié)、牙科修復(fù)體的聚合物材料，首要考慮的性能是（）。A.高耐磨性B.高導(dǎo)電性C.良好的生物相容性D.高柔韌性5.聚合物大分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)能力隨溫度升高而增強(qiáng)，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）以上，聚合物通常表現(xiàn)出（）。A.脆性斷裂B.彈性變形C.塑性流動(dòng)D.固定形態(tài)6.共聚物中，兩種單體按一定比例無(wú)規(guī)則排列的是（）。A.無(wú)規(guī)共聚物B.交替共聚物C.嵌段共聚物D.接枝共聚物7.聚合物材料的老化主要是指其在使用條件下受（）等因素作用而性能下降的現(xiàn)象。A.溫度、壓力B.光、氧、熱、化學(xué)介質(zhì)、機(jī)械應(yīng)力C.濕度、密度D.磁場(chǎng)、電場(chǎng)8.用于制造飛機(jī)機(jī)身、汽車(chē)外殼等需要承受沖擊載荷的部件，要求聚合物材料具有（）。A.高密度B.高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度C.高沖擊強(qiáng)度D.高熔點(diǎn)9.聚合物中的交聯(lián)是指（）。A.分子鏈的斷裂B.單體的脫離C.大分子鏈之間形成化學(xué)鍵連接D.分子量減小10.可降解聚合物在完成其使用功能后，能夠在自然環(huán)境條件下被微生物分解成無(wú)害物質(zhì)的特性，使其在（）方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。A.包裝應(yīng)用B.航空航天應(yīng)用C.醫(yī)療植入物D.塑料袋制造二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將正確答案填在題中的橫線上）1.聚合物分子量分布的常用表示方法有數(shù)均分子量和____________分子量。2.聚合物鏈的構(gòu)象是指分子鏈在空間中的______狀態(tài)。3.聚合物材料的熱性能主要包括熔點(diǎn)、______溫度和熱穩(wěn)定性等。4.高分子材料中的增塑劑主要作用是降低聚合物的______，使其具有更好的柔韌性。5.聚合物基復(fù)合材料通常由______和增強(qiáng)體兩部分組成。6.導(dǎo)電聚合物是一類具有______能力的高分子材料。7.聚合物加工過(guò)程中的退火工藝通常是為了提高材料的______。8.生物醫(yī)用聚合物在接觸人體時(shí)，必須滿足______、無(wú)毒、無(wú)免疫原性等基本要求。9.聚合物材料在應(yīng)力作用下發(fā)生變形，當(dāng)去除外力后能恢復(fù)原狀的性質(zhì)稱為_(kāi)_____。10.聚合物太陽(yáng)電池的關(guān)鍵材料之一是能夠有效吸收光能并產(chǎn)生______的聚合物。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述聚合物結(jié)晶過(guò)程對(duì)材料性能的影響。2.解釋為什么聚酰胺（尼龍）材料通常具有良好的強(qiáng)度和韌性。3.簡(jiǎn)述聚合物吹塑成型的主要工藝流程及其特點(diǎn)。4.為什么說(shuō)聚合物材料的回收利用是一個(gè)重要的環(huán)境問(wèn)題？四、計(jì)算題（6分）某聚合物樣品的數(shù)均分子量為50000g/mol，重均分子量為80000g/mol。請(qǐng)計(jì)算該樣品的分散指數(shù)（Mw/Mn），并簡(jiǎn)單說(shuō)明分散指數(shù)的含義。五、論述題（18分）結(jié)合具體實(shí)例，論述聚合物材料在生物醫(yī)用領(lǐng)域的重要性，并分析選擇生物醫(yī)用聚合物材料時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素。試卷答案一、選擇題1.C解析：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）是通過(guò)對(duì)苯二甲酸與乙二醇發(fā)生縮聚反應(yīng)合成的。A選項(xiàng)聚乙烯是加聚物；B選項(xiàng)聚丙烯腈是加聚物；D選項(xiàng)聚苯乙烯是加聚物。2.C解析：結(jié)晶度越高，聚合物中規(guī)整排列的鏈段越多，晶區(qū)結(jié)構(gòu)越致密，光線透過(guò)時(shí)散射減少，因此透明度增加。3.C解析：吹塑成型是將熔融的塑料通過(guò)模具型腔吹入，形成中空制品，如瓶子、容器等。A選項(xiàng)注塑成型主要生產(chǎn)塊狀、腔體制品；B選項(xiàng)擠出成型主要生產(chǎn)連續(xù)型坯條、管材、片材等；D選項(xiàng)壓延成型主要生產(chǎn)片材、板材等。4.C解析：人造關(guān)節(jié)、牙科修復(fù)體需要長(zhǎng)期與人體組織接觸，因此生物相容性是首要且最基本的要求，確保不會(huì)引起排斥或毒性反應(yīng)。5.C解析：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）是聚合物從剛性玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳浉邚棏B(tài)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。Tg以上，分子鏈段運(yùn)動(dòng)加劇，聚合物具有流動(dòng)性，在外力作用下易發(fā)生塑性變形。6.A解析：無(wú)規(guī)共聚物是指兩種單體單元在聚合物鏈上呈無(wú)規(guī)則、無(wú)規(guī)排列的結(jié)構(gòu)。7.B解析：聚合物老化是受光、熱、氧氣、化學(xué)介質(zhì)、機(jī)械應(yīng)力等多種因素綜合作用導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)或性能劣化的復(fù)雜過(guò)程。8.C解析：沖擊強(qiáng)度是指材料抵抗沖擊載荷而不發(fā)生破壞的能力。飛機(jī)機(jī)身、汽車(chē)外殼等需要承受意外沖擊，因此要求材料具有高沖擊強(qiáng)度。9.C解析：交聯(lián)是指聚合物分子鏈之間通過(guò)化學(xué)鍵形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過(guò)程，使線型或支鏈型聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。10.A解析：可降解聚合物在環(huán)境中能被微生物分解，有助于解決“白色污染”問(wèn)題，特別適用于一次性使用的包裝材料，如袋、餐具等。二、填空題1.重解析：聚合物分子量分布常用數(shù)均分子量（Mn）和重均分子量（Mw）表示。2.空間解析：聚合物鏈的構(gòu)象描述的是分子鏈在三維空間中的形態(tài)和排布。3.玻璃化轉(zhuǎn)變解析：除了熔點(diǎn)，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是衡量聚合物熱性能的重要指標(biāo)，它反映了材料從硬脆態(tài)到柔韌態(tài)的轉(zhuǎn)變。4.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度解析：增塑劑通過(guò)插入聚合物分子鏈之間，增大鏈段運(yùn)動(dòng)能力，從而降低材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，提高其低溫韌性和柔性。5.基體解析：聚合物基復(fù)合材料通常由作為基體的聚合物和增強(qiáng)體（如纖維、顆粒）組成，以獲得優(yōu)異的綜合性能。6.傳導(dǎo)電流解析：導(dǎo)電聚合物是指具有類似于金屬的導(dǎo)電能力的一類特殊高分子材料。7.晶度解析：退火是指將聚合物制品在低于其熔點(diǎn)的溫度下長(zhǎng)時(shí)間保持，目的是促進(jìn)分子鏈重排，提高結(jié)晶度，從而提高材料的強(qiáng)度和剛性。8.生物相容性解析：生物相容性是指聚合物材料與生物體組織、體液等相互作用時(shí)，不引起不良生理反應(yīng)（如排斥、過(guò)敏、毒性）的能力。9.彈性解析：彈性是指材料受力變形后，當(dāng)外力去除時(shí)能夠恢復(fù)其原始形態(tài)的性質(zhì)。10.電子解析：聚合物太陽(yáng)電池（有機(jī)光伏器件）的工作原理基于光生電子-空穴對(duì)，這些載流子在電場(chǎng)作用下分離并產(chǎn)生電流。三、簡(jiǎn)答題1.解析：聚合物結(jié)晶能提高材料的強(qiáng)度、硬度、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性。結(jié)晶度越高，這些性能通常越好。但同時(shí)，結(jié)晶度提高會(huì)使材料的透明度下降、質(zhì)變硬、脆性增加、抗沖擊性下降。因此，需要根據(jù)應(yīng)用需求，適當(dāng)調(diào)控聚合物的結(jié)晶度。2.解析：聚酰胺分子鏈中含有大量的酰胺基（-CO-NH-），酰胺基團(tuán)之間可以通過(guò)氫鍵形成鏈間作用力，構(gòu)成相對(duì)規(guī)整的晶體結(jié)構(gòu)，這賦予聚酰胺較高的強(qiáng)度和模量。同時(shí)，分子鏈中的非極性C-H鏈段提供了鏈內(nèi)柔順性，使得分子鏈可以在非晶區(qū)自由運(yùn)動(dòng)，從而在受到?jīng)_擊時(shí)能夠發(fā)生一定程度的變形來(lái)吸收能量，表現(xiàn)出較好的韌性。3.解析：聚合物吹塑成型的主要工藝流程包括：將顆粒狀或粉末狀的塑料原料在擠出機(jī)或注塑機(jī)中加熱熔融，熔融的塑料被推入一個(gè)閉合的吹塑模腔中，模腔被一個(gè)可移動(dòng)的型芯（芯棒）封住。然后，向模腔內(nèi)通入高壓氣體（通常是空氣），將熔融塑料吹脹，使其緊貼模壁。在保壓一段時(shí)間后，使模芯后退，熔融塑料在氣壓和自身冷卻收縮的作用下保持型腔形狀。最后，打開(kāi)模具，取出制品。特點(diǎn)：可一次成型中空制品，生產(chǎn)效率高，成本相對(duì)較低，適用范圍廣，可生產(chǎn)各種尺寸和形狀的瓶子、容器、玩具等。4.解析：聚合物材料，特別是傳統(tǒng)塑料，難以自然降解，在環(huán)境中積累時(shí)間極長(zhǎng)，會(huì)造成嚴(yán)重的“白色污染”，破壞生態(tài)環(huán)境，影響生物生存。塑料廢棄物的處理（如填埋、焚燒）也存在困難（占用土地、產(chǎn)生有害氣體）。因此，發(fā)展聚合物材料的回收利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，減少環(huán)境污染，是一個(gè)亟待解決的重要環(huán)境問(wèn)題。四、計(jì)算題解析：分散指數(shù)（Mw/Mn）是重均分子量與數(shù)均分子量的比值，用來(lái)表征聚合物分子量分布的寬度。計(jì)算公式為：Mw/Mn=Mw/Mn*(Mi/Mn)^2的平均值，其中Mi為第i個(gè)組分的分子量及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。對(duì)于多組分體系，當(dāng)各組分的分子量相同時(shí)，Mw/Mn=Mw/Mn。在本題中，Mw=80000g/mol，Mn=50000g/mol。因此，Mw/Mn=80000/50000=1.6。分散指數(shù)Mw/Mn=1.6表示該聚合物樣品的分子量分布相對(duì)較寬，即分子量大小差異較大。五、論述題解析：聚合物材料因其優(yōu)異的性能（輕質(zhì)、高強(qiáng)、易加工、功能多樣等），在生物醫(yī)用領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。例如：醫(yī)用高分子材料是制造植入物（如人工關(guān)節(jié)、心臟瓣膜、牙科修復(fù)體、骨釘板）的主要材料，提供了與人體組織相容性好的力學(xué)支撐和功能替代；藥物緩釋載體（如聚合物微球、膜）可以控制藥物釋放速度和部位，提高療效，減少副作用；醫(yī)用光纖、傳感器等基于聚合物材料，用于疾病的診斷和治療監(jiān)測(cè)；生物可降解聚合物（如聚乳酸、聚己內(nèi)