2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——高性能聚合物材料研究進(jìn)展考試時(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.下列哪種高性能聚合物材料通常被認(rèn)為是最具可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ姆较蛑唬緼.全氟聚合物B.生物基聚合物C.芳香族聚酰胺（如Kevlar?）D.聚氯乙烯（PVC）2.在《資源化學(xué)》專業(yè)背景下，研究高性能聚合物材料的單體來源于?au?A.僅限于石油化工產(chǎn)品B.僅限于可再生生物質(zhì)資源C.可以是石油基、生物基或工業(yè)副產(chǎn)物的綜合利用D.主要來源于空氣和水的轉(zhuǎn)化3.原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）技術(shù)在高性能聚合物材料研究中的重要意義在于？A.實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物分子量精確控制B.大幅提高聚合反應(yīng)速率C.常溫常壓下即可高效進(jìn)行D.適用于所有類型的單體聚合4.某種高性能聚合物材料具有自修復(fù)能力，其原理通常涉及？A.材料內(nèi)部含有可遷移的微膠囊B.材料具有超高的力學(xué)強(qiáng)度C.材料能在低溫下自發(fā)結(jié)晶D.材料表面覆蓋了特殊的涂層5.資源化學(xué)視角下，評(píng)價(jià)一種高性能聚合物材料是否“高性能”時(shí)，除了考慮其力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等性能外，還應(yīng)特別關(guān)注？A.材料的成本價(jià)格B.材料的顏色和外觀C.材料的資源利用效率、環(huán)境友好性和可回收性D.材料的加工工藝復(fù)雜度6.用于航空航天領(lǐng)域的高性能聚合物復(fù)合材料，對(duì)其熱穩(wěn)定性要求極高，這主要是為了滿足？A.輕量化的需求B.耐磨損的需求C.在高溫或極端溫度環(huán)境下工作的需求D.防腐蝕的需求7.以下哪項(xiàng)技術(shù)不屬于高性能聚合物材料制備或改性中的綠色化學(xué)方法？A.微流控聚合B.催化劑循環(huán)利用技術(shù)C.高溫高壓聚合D.溶劑免費(fèi)合成工藝8.“生物基高性能聚合物”的定義是指？A.由生物體直接分泌得到的高分子材料B.完全由可再生生物質(zhì)資源合成，且性能優(yōu)異的高分子材料C.可以生物降解的高性能聚合物D.在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的高性能聚合物9.對(duì)于聚合物基復(fù)合材料而言，增強(qiáng)相（如纖維、填料）的主要作用是？A.提供熱導(dǎo)率B.提高材料的力學(xué)性能（如強(qiáng)度、模量）C.降低材料的密度D.增強(qiáng)材料的光學(xué)透明度10.近年來，高性能聚合物材料在能源存儲(chǔ)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一是開發(fā)用于？A.光伏電池的高透光薄膜B.鋰離子電池的高性能隔膜C.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大型葉片D.燃料電池的質(zhì)子交換膜二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)明扼要地回答下列問題。）1.簡(jiǎn)述高性能聚合物材料通常具備的幾項(xiàng)核心性能指標(biāo)。2.解釋什么是“可控自由基聚合”（CRP），并列舉至少兩種CRP技術(shù)。3.闡述將“資源化學(xué)”理念融入高性能聚合物材料研究的重要意義。4.簡(jiǎn)述聚合物材料回收利用面臨的挑戰(zhàn)，并提出至少一種可能的解決方案。三、論述題（每小題10分，共30分。請(qǐng)圍繞下列主題展開論述。）1.選擇“生物基高性能聚合物”或“可降解高性能聚合物”作為主題，論述其研究現(xiàn)狀、面臨的主要挑戰(zhàn)以及在可持續(xù)發(fā)展中的潛在價(jià)值。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述高性能聚合物材料在“資源高效利用”或“環(huán)境保護(hù)”方面所扮演的角色和未來發(fā)展方向。3.以某一種特定的高性能聚合物材料（如聚烯烴彈性體POE、全氟聚合物、或某種高性能復(fù)合材料）為例，分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、關(guān)鍵性能及其在特定資源化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。四、案例分析題（15分。請(qǐng)閱讀以下案例材料，并回答問題。）案例：近年來，一種由廢棄咖啡渣（富含纖維素和木質(zhì)素）經(jīng)過化學(xué)改性和原位聚合制備的聚乳酸（PLA）基復(fù)合材料受到廣泛關(guān)注。研究人員通過將咖啡渣提取物與PLA進(jìn)行熔融共混，或?qū)⒖Х仍{米填料（如纖維素納米纖維）分散于PLA基體中，制備出具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度、良好生物相容性以及可生物降解性的復(fù)合材料。該材料不僅解決了咖啡渣廢棄處理問題，還提供了性能優(yōu)異且環(huán)境友好的新材料選項(xiàng)。問題：請(qǐng)分析該案例中高性能聚合物材料（PLA基復(fù)合材料）的研究進(jìn)展體現(xiàn)了哪些《資源化學(xué)》專業(yè)的特點(diǎn)？并探討其在資源循環(huán)利用和材料可持續(xù)發(fā)展方面的重要意義。試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分。）1.B*解析：生物基聚合物利用可再生生物質(zhì)資源，符合可持續(xù)發(fā)展的理念，是高性能聚合物材料發(fā)展的重要方向之一。A選項(xiàng)全氟聚合物性能優(yōu)異但環(huán)境和健康問題突出。C選項(xiàng)芳綸是高性能材料但并非最可持續(xù)方向。D選項(xiàng)PVC存在環(huán)境和健康問題。2.C*解析：資源化學(xué)關(guān)注資源的綜合利用，《資源化學(xué)》專業(yè)背景下研究高性能聚合物材料，其單體來源應(yīng)包括石油基、生物基以及工業(yè)副產(chǎn)物等多種途徑，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。3.A*解析：ATRP等可控自由基聚合技術(shù)能夠精確控制聚合物的分子量、分子量分布、鏈結(jié)構(gòu)等，這是獲得高性能聚合物材料的關(guān)鍵。4.A*解析：自修復(fù)聚合物通常通過內(nèi)部微膠囊釋放修復(fù)劑，或在應(yīng)力下產(chǎn)生可遷移的分子/段來填補(bǔ)損傷。5.C*解析：資源化學(xué)視角強(qiáng)調(diào)資源效率和環(huán)境影響，因此評(píng)價(jià)高性能聚合物不僅要看性能本身，還要看其資源利用（是否高效、是否可再生）、環(huán)境友好性（合成過程、降解性）和可回收性。6.C*解析：航空航天環(huán)境極端，特別是高溫，要求材料必須具有極高的熱穩(wěn)定性，否則無法正常工作。7.C*解析：高溫高壓聚合通常能耗高、條件苛刻，不屬于綠色化學(xué)追求的原子經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好等原則。A、B、D選項(xiàng)均體現(xiàn)了綠色化學(xué)的特點(diǎn)。8.B*解析：生物基高性能聚合物強(qiáng)調(diào)其合成單體來源于可再生生物質(zhì)，且本身性能優(yōu)異。A、C、D選項(xiàng)的描述過于絕對(duì)或偏離定義。9.B*解析：增強(qiáng)相通過物理纏繞、界面作用等方式，顯著提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量等力學(xué)性能。10.B*解析：鋰離子電池隔膜需要具備高電導(dǎo)率、高安全性（如熱穩(wěn)定性、防刺穿）、良好的浸潤(rùn)性等，高性能聚合物材料的研究有助于提升隔膜性能。二、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分。）1.簡(jiǎn)述高性能聚合物材料通常具備的幾項(xiàng)核心性能指標(biāo)。*答案：高強(qiáng)度與高模量（或高剛度）、優(yōu)異的耐熱性（或熱穩(wěn)定性）、良好的耐化學(xué)腐蝕性、良好的耐磨損性、特定的功能性能（如導(dǎo)電性、光學(xué)性、生物相容性、自修復(fù)性等）。*解析：高性能聚合物定義的核心在于其超越普通聚合物的綜合性能，這些指標(biāo)是衡量其“高性能”的主要維度。2.解釋什么是“可控自由基聚合”（CRP），并列舉至少兩種CRP技術(shù)。*答案：可控自由基聚合（CRP）是一類能夠?qū)酆戏磻?yīng)的活性中心進(jìn)行有效控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物分子結(jié)構(gòu)（分子量、分子量分布、鏈結(jié)構(gòu)、端基等）精確控制的自由基聚合方法。CRP技術(shù)包括原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）、可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合（RAFT）、可逆自由基聚合（ReversibleAddition-FragmentationChainTransfer，RAFT）、氮氧自由基聚合（NMP）等。列舉兩種即可。*解析：CRP是現(xiàn)代高分子合成的重要技術(shù)，其核心在于控制活性自由基，克服了傳統(tǒng)自由基聚合難以控制結(jié)構(gòu)的問題。3.闡述將“資源化學(xué)”理念融入高性能聚合物材料研究的重要意義。*答案：有助于開發(fā)使用可再生、可持續(xù)來源的單體和助劑；促進(jìn)對(duì)現(xiàn)有資源（如石油副產(chǎn)物流、工業(yè)廢棄物）的高效利用和轉(zhuǎn)化；推動(dòng)綠色合成技術(shù)和方法的發(fā)展；降低高性能聚合物材料的的環(huán)境負(fù)荷和全生命周期成本；實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)利用，符合可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略要求。*解析：資源化學(xué)關(guān)注資源的有效、綠色、循環(huán)利用，將其理念融入高性能聚合物研究，是推動(dòng)該領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。4.簡(jiǎn)述聚合物材料回收利用面臨的挑戰(zhàn)，并提出至少一種可能的解決方案。*答案：挑戰(zhàn)包括：混合聚合物難以分離回收、添加劑殘留影響性能、回收過程能耗高、經(jīng)濟(jì)性不佳、回收產(chǎn)品性能下降、標(biāo)識(shí)和分類體系不完善等。解決方案之一是發(fā)展化學(xué)回收技術(shù)，通過可控的化學(xué)方法（如解聚、depolymerization）將廢聚合物分解為小分子單體或低聚物，實(shí)現(xiàn)高價(jià)值循環(huán)。*解析：回收利用是資源化學(xué)的重要環(huán)節(jié)，分析挑戰(zhàn)并提出解決方案是考察學(xué)生對(duì)該領(lǐng)域?qū)嶋H問題的理解和思考能力。三、論述題（每小題10分，共30分。）1.選擇“生物基高性能聚合物”或“可降解高性能聚合物”作為主題，論述其研究現(xiàn)狀、面臨的主要挑戰(zhàn)以及在可持續(xù)發(fā)展中的潛在價(jià)值。*答案（以“生物基高性能聚合物”為例）：*研究現(xiàn)狀：主要圍繞利用植物油（如蓖麻油、菜籽油）、糖類、淀粉等可再生資源為單體，通過傳統(tǒng)聚合或生物催化聚合制備聚酯、聚酰胺、聚氨酯等類型的高性能聚合物。研究重點(diǎn)在于提高材料的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、加工性能，并降低成本。生物基含量和性能的平衡是研究熱點(diǎn)。*主要挑戰(zhàn)：?jiǎn)误w轉(zhuǎn)化效率有待提高；部分生物基單體成本較高；材料性能（特別是熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性）與石油基高性能聚合物相比仍有差距；規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性；部分生物基聚合物的生物降解性并非必需或與高性能要求相沖突。*潛在價(jià)值：符合可持續(xù)發(fā)展要求，減少對(duì)不可再生資源的依賴；利用農(nóng)業(yè)廢棄物等資源，促進(jìn)生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；有望降低環(huán)境影響；拓展高性能聚合物材料的來源和種類。*解析：需要結(jié)合具體實(shí)例或材料類型，全面論述現(xiàn)狀（做了什么）、問題（有什么困難）、意義（為什么重要）。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述高性能聚合物材料在“資源高效利用”或“環(huán)境保護(hù)”方面所扮演的角色和未來發(fā)展方向。*答案（以“資源高效利用”為例）：*角色：高性能聚合物材料（如高性能催化劑載體、分離膜、吸附材料）可用于提高傳質(zhì)效率、選擇性，實(shí)現(xiàn)煤炭、石油等傳統(tǒng)能源資源的清潔高效轉(zhuǎn)化利用（如煤化工、石油煉制）；可用于水處理、氣體分離等過程，提高資源（水、空氣）的凈化和回收效率；可用于廢棄物資源化利用，如將塑料廢棄物轉(zhuǎn)化為燃料或新聚合物材料。*未來發(fā)展方向：開發(fā)具有更高選擇性、更高容量、更長(zhǎng)壽命的聚合物基催化劑和吸附材料；設(shè)計(jì)具有更高滲透率、更高選擇性的聚合物膜材料，用于高效分離和富集；研發(fā)將低值、廢棄物轉(zhuǎn)化為高性能聚合物材料的綠色化學(xué)工藝；利用高性能聚合物材料構(gòu)建智能資源管理或回收系統(tǒng)。*解析：需明確選擇角度（資源高效利用或環(huán)境保護(hù)），結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景（如煤化工、水處理、廢棄物利用），論述材料的作用，并展望未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。3.以某一種特定的高性能聚合物材料（如聚烯烴彈性體POE、全氟聚合物、或某種高性能復(fù)合材料）為例，分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、關(guān)鍵性能及其在特定資源化學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。*答案（以“聚烯烴彈性體POE”為例）：*結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：POE是一種熱塑性彈性體，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)晶區(qū)和非晶區(qū)的協(xié)同作用。通過茂金屬催化劑聚合可以獲得高度線性和規(guī)整的聚烯烴鏈，使其具有良好的結(jié)晶度，同時(shí)引入長(zhǎng)支鏈或共聚單體破壞規(guī)整性以降低熔體粘度，實(shí)現(xiàn)熱塑性加工。*關(guān)鍵性能：具有優(yōu)異的低溫性能（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低）、良好的耐候性、抗疲勞性、耐油性和化學(xué)惰性。*應(yīng)用前景與資源化學(xué)關(guān)聯(lián)：POE的優(yōu)異性能使其在汽車燃油系統(tǒng)（油管、油箱）、電線電纜護(hù)套等需要耐油、耐候的領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，有助于提高能源利用效率（如減少燃油系統(tǒng)泄漏）。其可回收性（作為熱塑性材料）符合資源循環(huán)利用的理念。未來發(fā)展方向包括提高成本效益、開發(fā)基于可再生單體的POE或其復(fù)合材料、拓展在更苛刻環(huán)境下的應(yīng)用，這些都與其在資源化學(xué)領(lǐng)域的可持續(xù)性發(fā)展密切相關(guān)。*解析：需選擇一種材料，清晰描述其結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵性能，并著重分析這些性能如何使其在資源利用、環(huán)境保護(hù)或可持續(xù)性方面具有特定應(yīng)用價(jià)值和前景。四、案例分析題（15分。）請(qǐng)閱讀以下案例材料，并回答問題。案例：近年來，一種由廢棄咖啡渣（富含纖維素和木質(zhì)素）經(jīng)過化學(xué)改性和原位聚合制備的聚乳酸（PLA）基復(fù)合材料受到廣泛關(guān)注。研究人員通過將咖啡渣提取物與PLA進(jìn)行熔融共混，或?qū)⒖Х仍{米填料（如纖維素納米纖維）分散于PLA基體中，制備出具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度、良好生物相容性以及可生物降解性的復(fù)合材料。該材料不僅解決了咖啡渣廢棄處理問題，還提供了性能優(yōu)異且環(huán)境友好的新材料選項(xiàng)。問題：請(qǐng)分析該案例中高性能聚合物材料（PLA基復(fù)合材料）的研究進(jìn)展體現(xiàn)了哪些《資源化學(xué)》專業(yè)的特點(diǎn)？并探討其在資源循環(huán)利用和材料可持續(xù)發(fā)展方面的重要意義。*答案：*體現(xiàn)的《資源化學(xué)》專業(yè)特點(diǎn)：