材料概论练习题答案-1

三、名词解释（每题6分，共12分）

14 按聚合物的结构和和导电机理划分时，高分子导电聚合物的分类（）？ 15 有机化合物中电子存在的四种形式为（）？ 16. 电子导电聚合物的主要应用领域是什么（）？ 答案：

14 按聚合物的结构和和导电机理划分时，高分子导电聚合物可分为：载流子为自由电子的电子导电聚合物；载流子为能在聚合物分子之间迁移的正负离子的离子导电聚合物；以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物（导电能力是由于在可逆氧化还原反应中电子在分子之间的转移产生的）。

15有机化合物中电子存在的四种形式是：

a 内层电子。该电子仅靠原子核，它受到原子核的吸引较强，一般不参与化学反应，在正常电场作用下没有迁移能力。

b σ电子。在分子中σ电子是成键电子，一般处在两个成键原子中间。键能较高，离域性很小，被称为定域电子。

c π电子。这种电子与搀杂原子（O、N、S、P等）结合在一起，在化学反应中具有重要意义，当孤立存在时没有离域性。

d π电子是两个成键原子中P电子相互重叠后产生的。当π电子孤立存在时，这种电子具有有限离域性，电子可以在两个原子核周围运行。在电场的作用下π电子可以在局部做定向移动。

16. 电子导电聚合物的主要应用领域是：

a 导电材料； b 电极材料； c 电显示材料。

1何谓电介质材料？

答 ：绝缘材料，他在较弱的电场下具有极化能力并能够在其中长期存在电场的物质。 2.对电介质材料的四个主要方面的要求是什么？ 3.何谓半导体介电陶瓷？ 4.什么是铁电材料？

5.简述铁电材料电畴成因和电滞回线。 6.简述压电材料及压电效应。 7.简述热释电材料及热释电效应。

8.简单综述钛酸钡材料的物理性质。 一、名词解释（10×2’）（简要作答）

(1) 量子尺寸效应 (2)复合材料(3) 迈斯纳效应

(4) 燃料电池 (5) 磁致伸缩效应 (6) 第二类超导体

(2)载流子 (3)本征半导体 (4)燃料电池 (5) 约瑟夫森效应 (9)CVD

二、单选题（10×2’）

1. 为了保持超导态，随着外磁场的增加，超导体的临界电流密度Jc必须： (A) 减小 (B) 增加 (C) 先减小后增加 (D) 先增加后减小 2. 以下哪种材料不属于半导体材料： (A) 硅 (B) GaAs (C) 酞菁 (D) 石墨

3. 形状记忆合金不属于下列材料中的哪一种

(A) 合金材料 (B) 复合材料 (C) 功能材料 (D) 智能材料 4. 铁由大块材料尺寸逐渐减小至10nm，会出现 (A) 矫顽力逐渐增大 (B) 矫顽力逐渐减小至零

(C) 矫顽力先减小，然后增大 (D) 矫顽力先增大，然后减小为零 5. 下列哪种电池被称为“摇椅电池”：

(A) 镍氢电池 (B) 铅酸电池 (C) 锂离子电池 (D) 钠硫电池 6. 纳米尺度的物质，其熔点显著减小，这种效应被称为

(A) 表面效应 (B) 小尺寸效应 (C) 量子尺寸效应 (D) 宏观隧道效应 3.当外加磁场比处于第二类超导体的两个临界磁场之间时，材料处于

(A) 超导态 (B) 正常态

(C) 电阻不为零但磁场线完全禁止进入材料体内 (D)电阻为零但磁场线可以部分进入材料体内 6.下列哪种不能作为SOFC的电解质材料：

(A)稳定化的ZrO2 (B)NaSO4溶液 (C)稳定化的Bi2O3 (D)掺杂的LaGaO3

三、判断题（10×2’）（打“?”或“?”）。

1. 磁电阻现象是指在一定磁场下电阻增大的现象。

2. 氢气、氮气、一氧化碳、甲烷等都可用于SOFC中。

3. 镁基复合材料是同类金属基复合材料中强度和模量最高的一种。 4. 基于库珀电子对的BCS理论可以用来解释高温超导现象。

5. 超导体的三个临界条件：转变温度，临界磁场，临界电流密度，一般来说，越高越好。 5. 碳纤维指纤维中含碳量在95%左右的碳纤维和含碳量在99%左右的石墨纤维。 6. 氧化铝生物陶瓷具有良好的生物相容性，能与机体组织实现化学键性结合。

7. 大部分形状记忆材料是通过马氏体相变呈现形状记忆效应的，将高温相（奥氏体）向马氏体的转变称为逆转变。

四、问答题（8×5’）

1. 材料科学与工程的四要素是什么？ 2. 简述SOFC的工作原理？ 3. 简述形状记忆合金记忆机理？

4.什么是磁致伸缩效应，简述磁致伸缩智能材料的应用？

5.复合材料的制备方法有哪些，它们分别应用于制备哪种基体的复合材料？ 6.按增强体的几何形状可将复合材料分为以下几类： 7.阐述纳米材料的概念及按照维度数的分类方法 8.宏观量子隧道效应

9.什么是能带理论？绝缘体、半导体、和导体的能带结构如何？ 10.简述电介质材料的电性。

1、 复合材料是由两种或两种以上化学性质或组织结构不同的材料组合而成。它是一种多相

材料，主要包括______________和_____________，其材料主要特点是______________、______________________、_________________和________________等4个方面。

8、判断材料是否具有超导性的两个基本特征是____________________________________和____________________________________。 11、纳米材料的基本物理效应包括________________、_________________、_______________ 、___________________；纳米微粒奇异的磁性主要表现在________________、________________和______________________3个方面。

14、从化学上分，材料可分为_________________、________________、________________、 ________________及_________________。从用途上分，材料大致可分为_____________和__________________两大类。

15、_______、________、________是现代文明社会的三大支柱，其中_________是工艺技术

发展的基础，能直接反映社会的生产水平，在当今高科技的发展中起着基础和先导作用。

1. 简述什么是材料及其在生产生活中的重要意义。

可为人类社会接受的、经济地制造有用物品的自然界物质。广义：“物品”包括食品、衣物和器件，狭义：“物品”仅包括器件；意义：我们的衣食住行的必备条件，人类一切生活和生产活动的物质基础，先于人类存在，并且与人类的出现和进化有着密切的联系。 3.简述传统材料与新型材料的关系。

传统材料：指已经成熟且在工业中批量生产并大量应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等。由于其量大、产值高、涉及面广泛，又是很多支柱产业的基础，又称为基础材料。 新型材料：正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。

新型材料与传统材料之间并没有明显的界限，传统材料通过采用新技术，提高技术含量，提高性能，大幅度增加附加值而成为新型材料；新材料在经过长期生产与应用之后也就成为传统材料。传统材料是发展新材料和高技术的基础，而新型材料又往往能推动传统材料的进一步发展。

4. 材料科学与工程研究的主要内容是什么。

研究材料组成、结构、生产过程、材料性能与使用效能以及它们之间的关系。 5. 什么是金属材料，其基本特点有哪些。

以金属元素为主而构成的并具有一般金属特性的材料，包括纯金属和合金。固体状态下具有晶体结构，具有独特的金属光泽且不透明，导电导热性良好，有延展性。 6. 什么是无机非金属材料，其基本特点有哪些。 无机非金属材料：以金属元素或非金属元素的化合物或非金属元素单质为组元，原子与原子之间通过离子键和共价键而键合。主要有凝胶材料（玻璃、陶瓷、水泥），传统材料（混凝土、氧化物），新型材料（氧化、非氧化物陶瓷、复合陶瓷）。 耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀、延展性低。 7. 什么是高分子材料，其基本特点有哪些

由M较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料和高分子复合材料等。分子量大，密度小，绝缘绝热，力学性能好。 8. 什么是复合材料，其基本特点有哪些。

由两种或者两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料，复合材料中，通常有一相为连续相，成为基体；另一相为分散相，称为增强材料。比强度大、比刚度大，成型工艺性能好，抗震性能好，高温性能好，抗蠕变能力好，耐腐蚀性能好。 9. 什么是晶体，其基本特点有哪些。 晶体：由原子或分子在空间按一定规律周期重复地排列构成的固体物质。 晶体中原子或分子的排列具有三维空间的周期性，隔一定的距离就重复出现；固定的熔点 ；各向异性：不

同方向的性能不同；一般有规则的外形。

11. 什么是材料的力学强度、塑性、硬度和韧性。

强度（strength）：材料在力的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。分为抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度等。塑性（plasticity）：塑性是金属在外力作用下能稳定地改变自己的形状和尺寸，而各质点间的联系不被破坏的性能；硬度（hardness）：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度；韧性（toughness）：韧性是指金属在冲断前吸收变形能量的能力，即抵抗冲击破坏的能力。 12什么是合金，其基本特点是什么。

合金，是由两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。通性：熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点；硬度大于其任一组分的硬度；导电性和导热性低于任一组分的金属；有的抗腐蚀能力强。

13. 什么是形状记忆合金，举例说明其可能的用途。

合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金在临床医疗领域内有着广泛的应用。例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等。 14. 什么是陶瓷，其基本优缺点是什么？ 陶瓷是金属与非金属的固体化合物，以离子键（如MgO、Al2O3）、共价键（金刚石、Si3N4、BN）以及离子键和共价键的混合键结合在一起。优点：熔点高、硬度大、化学稳定性好、耐高温、耐磨损、耐氧化和腐蚀、比重小、强度和模量高等，可在各种苛刻的环境下工作；另一方面，陶瓷材料在磁、电、光、热等方面的性能和用途具有多样性和可变性；弱点：脆性大、韧性差，常因存在裂纹、空隙、杂质等。 15. 普通陶瓷的传统制备技术包括那几步？

陶瓷原料的处理——陶瓷原料经过配料和加工——坯料成型——坯体干燥——施釉—烧成 17. 什么是压电陶瓷，举例说明其可能的应用。

压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料。这是一种具有压电效应的材料。在打火机、煤气灶、燃气热水器等用具上都可以见到它的踪影。地质探测仪里有压电陶瓷元件，用它可以判断地层的地质状况，查明地下矿藏；医生将压电陶瓷探头放在人体的检查部位，便能了解人体内部状况。

18. 根据主链结构，高分子材料可以分为哪几类，其基本特点各是什么？

可分为碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子。碳链高分子指主链完全由碳原子构成的大分子。根据主链上碳原子间化学键的类型，又分为饱和键和不饱和键碳链高分子。杂链高分子是指大分子主链中既有碳原子，又有氧、氮、硫等其它原子。常见的这类高分子材料有聚醚、聚酯、聚酰脑、聚服、聚矾、聚硫橡胶等。元素有机高分子是指大分子主链上没有碳原子，而由硅、硼、铝、氧、氮、硫、磷等原子组成，但侧基却由有机基团如甲基、乙基、芳基等组成。典型的例子是有机硅橡胶。无机高分子：主链及侧基均无碳原子。

19. 链式聚合的基本特点是什么？

：整个聚合过程由链引发、链增长、链终止等几步基元反应，体系始终由单体、相对分子质量高的高分子和微量引发剂组成，没有相对分子质量递增的中间产物。随聚合时间延长，高分子物质的生成量(转化率)逐渐增加，而单体则随时间而减少。 20. 简述聚合物的结构特点。 链结构：1 一级结构（进程结构）：直线型链状，存在分子链支化、交联、互穿网络等2 二级结构：联众单间可旋转，键的空间位置受其键角的限制，可看成由多个链段组成，形态