1、材料化學導論復習提要 普布央金（）1 什么是材料？材料與一般物質及化學品有何根本區(qū)別？（10分）答：材料是具有使其能夠用于機械、結構、設備和產品的性質的物質。一般化學品在使用過程中通常被消耗并轉化為別的物質，而材料則一般可重復、持續(xù)使用，除了正常損耗，它不會不可逆的轉變?yōu)閯e的物質。2. 什么是結構材料？什么是功能材料？什么是復合材料？（10分）答：結構材料是以力學性能為基礎，以制造受力構件所用的材料。功能材料是指那些具有優(yōu)良的電學、磁學、光學、熱學、聲學、力學、化學、生物醫(yī)學功能，特殊的物理、化學、生物學效應，能完成功能相互轉化，主要用來制造各種功能元器件而被廣泛應用于各類高科技領域的高新技術

2、材料。復合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。3. 晶體與非晶體結構特點有何差別？如何鑒別它們？（10分）答：差別：組成晶體的微粒（離子、分子、原子等）在三維空間中有規(guī)則的排列，具有結構的周期性，即同一種微粒單元在空間排列上每隔一定的距離重復出現(xiàn)，即所謂的平移相對性。而在非晶體中，微粒是無規(guī)排列的，沒有一個方向比另一個方向特殊，也不存在周期性的空間點陣結構。晶體基元中的排列無論在長程還是短程都是有序的，而非晶體則是長程無序，短程有序，即在有限的極小范圍內表現(xiàn)出一定的有序性。鑒別：晶體與非晶體微觀結構的差異導致其宏觀性質有很大的不同。表現(xiàn)為以

3、下幾個方面：晶體有整齊、規(guī)則的幾何外形，而非晶體沒有；晶體具有各向異性，而非晶體由于微粒的排列是混亂的，表現(xiàn)為各向同性；在一定壓力下，晶體有一定的的熔點，必須達到熔點時才能熔融，而非晶體沒有明確的熔點，只有一段軟化的溫度范圍。4. 寫出正硅酸四乙酯經(jīng)溶膠凝膠法制納米粉體的反應式，以此為例說明溶膠凝膠法制備納米材料的原理？（10分）答：溶膠化過程可采用酸或堿作為催化劑。酸催化水解縮合過程如下：質子化的烷氧基從Si上吸取電子，使其帶上正電荷，然后發(fā)生H2O的親核進攻而水解；水解得到的進攻質子化的硅氧烷而發(fā)生縮合反應形成SiOSi鍵。堿催化過程如下：堿催化過程是氫氧根直接親核進攻硅氧烷上的Si，使O

4、R離去而水解；水解產物在堿性條件下去質子化，然后進攻另一分子的Si，發(fā)生縮合反應形成SiOSi鍵。由于OH得吸電子性，同一個Si上的烷氧基水解越多，Si的正電性越強，從而越易受OH-的親核進攻，因此大部分的OR都水解成OH，這樣，在縮合時較容易形成交聯(lián)網(wǎng)絡狀的產物。5. “泰坦尼克號”豪華郵輪在北海與冰山相撞后迅速沉沒的重要原因是什么？可采用哪些措施防止合金材料低穩(wěn)脆性？（10分）答：“泰坦尼克號”豪華郵輪在北海與冰山相撞后迅速沉沒的重要原因是鋼板有許多降低鋼板硬度的硫磺夾雜物，使船體鋼板非常脆，船在撞擊下被分解成一塊塊。防止合金材料低穩(wěn)脆性的措施：硬而性脆的合金材料在進一步加工前若進行回火處

5、理（先加熱，再慢速冷卻），合金的脆性降低，韌性和切削性能增強。6. 特征陶瓷有哪些特性？為什么Si3N4陶瓷可以用作汽車發(fā)動機？陶瓷發(fā)動機有何優(yōu)點？（10分）答：特征陶瓷的特點包括以下幾點：原料全部是在原子、分子水平上分離、精制的高純度、超細粉體（粒徑1100nm）；超細粉體不僅可以降低燒結溫度，而且工藝適當?shù)脑?，可以獲得高致密材料，并且材料的晶粒長大可以被抑制，整個顯微結構就十分均勻，其強度會比一般不均勻顯微結構高。產品通過結構設計、精確地化學計量、合適的成型工藝和先進的燒結技術加工制的。產品具有完全可以控制的顯微結構，以達到特定的性能和符合要求的尺寸精度。特征陶瓷既具有傳統(tǒng)陶瓷的耐高溫耐腐

6、蝕等特性，又具有光電、壓電、介電、半導體性、透光性、化學吸附性、生物適應性的優(yōu)異性能。7.什么是超導體？超導材料實用化的關鍵條件是什么？我國研制的超導材料中哪種體系在國際上產生重大影響？（10分）答：一般材料在臨界溫度時，材料的電阻趨近于0，此時稱為超導體。超導材料實用化的關鍵條件是有較高的臨界條件，即高Tc（臨界溫度）、高Hc（臨界磁場）和高Jc（臨界電流密度）。我國研制的高溫超導材料在國際上產生重大影響。8.簡述提高聚合物材料強度的途徑？如何根據(jù)性能與結構的關系進行高分子結構設計？（10分）答：提高聚合物材料強度的途徑有增大高聚合物的分子量。實踐表明，每一種聚合物只有達到一定的分子量才開始

7、具有力學強度，超過最小聚合度，隨著分子量增大，材料強度增強。晶體尺寸和晶體結構對材料的強度影響很大，均勻的小球晶能提高材料的強度。改變結晶歷史，如淬火，或添加核成劑都有利于小球晶的生成，從而提高材料的強度。提高高聚合材料的交聯(lián)程度。在高聚合材料中加入增強材料。9. ABS屬于那種類型高分子系列？它由哪三種組分構成？寫出其接枝共聚工藝過程，為什么ABS具有較好的綜合性能和廣泛用途？（10分）答：ABS是指丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，（ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母縮寫）屬于熱塑型高分子材料。由丙烯腈（Acrylonitrile）、1,3-丁二烯（

8、Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三種單體組成。其接枝共聚工藝過程：高分子合成工業(yè)中主要采甩向高分子進行鏈轉移的反應方法來生產接枝共聚物。ABS聚合物不洛于單體,則多采用乳液聚合方法。乳液聚合接枝共聚物ABS樹脂生產的工藝流程圖見下圖：ABS具有較好的綜合性能和廣泛用途是因為： ABS擁有優(yōu)異性能(1)工作壓力高:在常溫2OC情況下壓力為1.OMpa。(2)抗沖擊性好:在遭受突然襲擊時僅產生韌性變形。(3)本產品化學性能穩(wěn)定、無毒、無味，完全符合制藥、食品等行業(yè)的衛(wèi)生安全要求。(4)流體阻力小，其內壁光滑，轉彎處呈圓弧形，因而流動磨擦力小，大大減少了系統(tǒng)流體阻力和泵的馬力。(5)使

9、用溫度范圍大:其使用的溫度范圍為-2O+70。(6)使用壽命長:本產品在室內一般可用50年之久，如埋在地下或水中壽命會更長，且無明顯腐蝕。(7)安裝簡便密封性好:本產品安裝采用承插式連接溶劑粘接密封，施工簡便，固化速度快、粘合強度高，避免了一般管道存在的跑、冒、滴、漏的現(xiàn)象。(8)重量輕，節(jié)省投資:ABS的重量是鋼鐵的1/7，因而減輕了結構重量，減輕了工人勞動強度，并降低了原材料的消耗，可大大節(jié)省工程投資。10. 導電高分子須具備哪些方面的條件？有哪些應用和應用前景？（10分）答：導電高分子材料具有明顯的聚合物特征，如果在材料兩端加上電壓，在材料中有電流經(jīng)過，具有了導體的性質，同時具備這兩個條件的材料就是導電高分子材料。應用：作為導電材料電極材料電磁波屏蔽盒防靜電材料電顯示材料。除此之外導電聚合物特殊的結構以及優(yōu)異的物理化學性能，使得其在能源（二次電池、太陽能電池、固體電池），光電器件，晶體管，鎮(zhèn)流器，發(fā)光二極管（LED），傳感器（氣體和生物）,電磁屏蔽，隱身技術以及生命