2009-2010(1)材料化学导论试卷A卷答案

江汉大学 2009 ——2010 学年第 1 学期

试卷评分标准（A卷）

课程编号： 0903203 课程名称： 材料化学导论 试卷类型：A√ 、B 卷 考试形式：开√ 、闭 卷 考试时间： 120 分钟

一、填空题（本大题共8小题，每空1分，共25分）

1. 材料的种类繁多，性能千差万别，应用领域也十分广泛。若按照材料的使用性能可将其分为

结构材料和功能材料两大类，前者主要利用材料的力学性能，后者则主要利用材料的物理和化学性能。 2. 杂质使半导体的电学性质发生显著变化。单晶硅中掺杂质Ga和As元素后，能得到不同类型的半导体，由空穴迁移导电的称p型半导体，由 电子移动 导电的则成为n型半导体。n型半导体和p型半导体的结合处称为 p-n结 ，它使电流单向导通。

3.组织工程三要素是指： 种子细胞 、 支架 、 信号因子 。 4. 现在研究表明，1912年泰坦尼克号豪华轮船船体钢材因 S、P 含量过高不耐低温，故在北海 与冰山相撞发生脆性断裂以致迅速沉没。如果钢材中添加 13％的Ni ，或者直接采用面心立方结构的 铝合金或奥氏体不锈钢 ，该惨剧可能不会发生。

5. 形状记忆效应实质上是在 温度 和应力作用下合金内部 热弹性马氏体 形成、变化、消失的相变过程的宏观表现。

6.各向异性材料的硬度取决于物质中存在的化学键中最弱的键，而熔点和化学反应性则取决于化学键中最强的键。

7合材料中，通常有一相为连续相，称为 基体 ；另一相为 分散相 相，称为 增强材料（或增强体） ；两相之间存在着 相界面 。

8. 非晶态金属材料 同时具有高强度、高韧性的力学性能。

二、单选题（本大题共8小题，每题2分，共16分）

1. 具有立方面心立方结构、晶格间隙较大，碳容量较多的是： （ B ） A、α-Fe B、γ-Fe C、δ-Fe D、FeC

2. 下列光纤材料中抗弯曲和冲击性能最好的是： ( D )

A、石英光纤 B、多元氧化物光纤 C、晶体光纤 D、聚合物光纤 3. 有机化学实验室电动搅拌的搅拌头所用的材料是： （ D ）

A、PP B、ABS C、PPO D、PTFE

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4. 享有“第三金属”和“未来的金属”的称号的是： （ C ）

A、铝合金 B、铁锰铝合金钢 C、钛合金 D、奥氏体不锈钢 5. 下列陶瓷中，硬度最大是： （ A ）

A、BN B、Al2O3 C、ZrO2 D、ZnO2

6. 下列哪种检测仪器的发明首先为人类直接观察和操纵原子和分子提供了有力工具： （ D ） A、TEM B、SEM C、STM D、AFM 7. 我国在东汉制造出了（ B ），她是中国文化的象征，极大地促进了世界文明。

A、陶器 B、瓷器 C、青铜器 D、丝绸 8. 目前已进入实用阶段、应用最广的形状记忆合金是： （ B ）

A、Ti-Ni-Cu B、Ti-Ni C、Cu-Zn D、Cu-Zn-Al

三、判断题（本大题共10小题，每题1分，共10分）

1. 超导材料的迈斯纳效应就是指超导体的零电阻现象。 （ × ） 2. 饱和性和无定向性是离子键的特点。 （ √ ）

3. 要制得非晶态材料，最根本的条件是使熔体快速冷却，并冷却到材料的再结晶温度以下。 （ √ ）

4. 组元是材料性能的决定性因素。 （ √ ）

5. 如果只形成空位而不形成等量的间隙原子，这样形成的缺陷称为弗仑克尔缺陷。 （ × ） 6. 在晶态聚合物中，通常可能同时存在晶态和非晶态两种结构。 （ √ ） 7. 非晶态金属材料不存在长程有序性，但能观察到晶粒的存在，存在近程有序性。（ × ）

8. 空位缺陷的存在会增高离子晶体的电阻率和金属晶体的电导率。 （ × ） 9. 纳米微粒的熔点和烧结温度比常规粉体要高。 （ × ）

10. 定向凝固和粉末冶金技术可以提高合金的高温强度。 （ √ ） 四、名词解释（本大题共5小题，每题2分，共10分）

1. 组织工程：应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上，研究开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物

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的一门新兴学科。

2. 奥氏体：碳溶解在?-Fe中的间隙固溶体

3. 固溶体：一个（或几个） 组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态晶体。

4. 超塑性现象：金属在某一小的应力状态下，可以延伸十倍甚至是上百倍，既不出现缩颈，也不发生断裂，呈现一种异常的延伸现象。

5. 表面效应：表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度地变化，粒子的表面能及表面张力也随着增加，从而引起纳米粒子性质的变化。

五、写出下列反应，注明反应条件（本大题共3小题，每题3分，共9分）

1. 二元酸与二元醇经缩聚反应制聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）

2. 均匀沉淀法合成纳米氧化锌

尿素热分解反应 CO(NH2)2 + 3H2O ? CO2↑+ 2NH3·H2O 沉淀反应 Zn2+ + 2NH3·H2O ? Zn(OH)2↓+ 2NH4+ 热处理

Zn(OH)2 ? ZnO + H2O↑

3. 以Sicl4为原料制Si3N4

3Sicl4+2N2+6 H2?Si3N4+12HCl

六、问答题（本大题共6小题，共30分）

1.（3分）PVD、CVD和SHS分别表示哪种制备方法？

物理气相沉积法 PVD 化学气相沉积法 CVD 自蔓延高温合成法SHS

2. （5分）简述光纤的光导原理。光纤的作用是什么？如何使石英光纤内外层具有不同的折射率？

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（要点）光导原理（2分）：利用折射率较大的纤芯和折射率较小的包层之间折射率的差别，依靠全反射原理实现光信息传输。光纤的作用是将始端的入射光线传输到终端，利用光来传输信息和图像（1分）。在内纤芯石英中掺入GeO2、P2O5以提高其折射率（1分），在外包层材料中掺入B2O3或F来降低其折射率（1分）。

3.（7分）简述高吸水性树脂的结构特征、吸水原理。 （要点）高吸水性树脂的结构特征：（4分）

1. 分子中具有强亲水性基团，如羟基、羧基，能够与水分子形成氢键； 2. 树脂具有交联结构；

3. 聚合物内部具有较高的离子浓度； 4. 聚合物具有较高的分子量 吸水原理：（3分）

阶段1：通过毛细管吸附和分散作用吸水，较慢。

阶段2：水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,亲水基团离解, 离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。 网络内外产生渗透压,水份进一步渗入.

阶段3：随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。

4.（5分）你的论文题目是什么？就你的主题谈谈你的收获。 略

5. （5分）从结构、处理技术、性能以及应用四方面说明特种纤维Kevlar－49被誉为“人造钢丝”的原因。？

（要点）结构上，Kevlar－49的大分子链由苯基和酰胺基构成，这种分子是比较僵直的，是刚性链，分子之间还存在氢键，这是Kevlar－49具有高强度和高模量的内在原因（2分）；技术上，采用了液晶纺丝技术和高温拉伸处理，使分子链排列彼此平行取向（1分）；性能上，Kevlar－49是一种相对密度小，高强度、高模量的理想的增强纤维（1分）；应用上，Kevlar－49可用来制作防弹背心、航天加压服及火箭壳体等（1分）。

6. （5分）有一则化妆品电视广告宣称其每半滴乳液包含100亿个水分子，请从材料化学的角度评价之？

要点：1mol水含6.023×1023个水分子，（1分）半滴乳液约0.5-1ml，（1分）其密度约为1g/ml，重约0.5-1g，（1分）含100亿个水分子，水含量约为1.6×10-14mol, （1分）这样微量的水含量很容易达到，因此此广告纯属噱头。（1分）

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