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新材料科学导论期末复习题(有答案版)

新材料科学导论期末复习题(有答案版)
新材料科学导论期末复习题(有答案版)

一、填空题:

1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。

2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。

3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。

4.材料科学与工程有四个基本要素,它们分别是:使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。

5.按组成和结构分,材料分为金属材料,无机非金属材料,高分子材料和复合材料。

6.高分子材料分子量很大,是由许多相同的结构单元组成,并以共价键的形式重复连接而成。

7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。

8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。

9.功能复合材料是指除力学性能以外,具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有

光,电,热,磁,阻尼,声,摩擦等功能。

10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。

11.由于高分子是链状结构,所以把简单重复(结构)单元称为链节,简单重复(结构)单元的个数称为聚

合度。

12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时,两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料,其性能显示

为增强体与基体的互补。(ppt-复合材料,15页)

13.影响储氢材料吸氢能力的因素有:(1)活化处理;(2)耐久性(抗中毒性能);

(3)抗粉末化性能;(4)导热性能;(5)滞后现象。

14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。

15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效

应,其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。

16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。

17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高

分子材料的制备主要有以下三种基本类型:

①功能小分子固定在骨架材料上;

②大分子材料的功能化;

③已有功能高分子材料的功能扩展;

18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。

19.1977年,美国化学家MacDiarmid,物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金

属的导电特性,并因此获得2000年诺贝尔化学奖。

20.陶瓷材料的韧性和塑性较低,这是陶瓷材料的最大弱点。

第二部分名词解释

高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分子链的柔顺性。

2.抗蠕变性

材料在恒定应力(或者恒定载荷)下,抵抗形变的能力。

3.功能陶瓷

功能陶瓷是指那些利用电、磁、声、光、热、力等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种使用功能的先进陶瓷(现代陶瓷)。

4.韧性

指材料从塑性形变到断裂全过程吸收能量的能力。

5.聚合物的应力松驰

聚合物材料受外力迅速形变后,若长时间固定形变,产生内部应力减少的现象。这种现象是由于材料的粘弹性导致的。

6.抗拉强度

材料承受拉伸载荷时,断裂前单位面积上所承受的最大应力。

7.硬度

材料在表面上的小体积内抵抗变形或破裂的能力。

8.高分子的玻璃化转变温度

高聚物分子链开始运动或冻结的温度。

9.疲劳强度

材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。

10.乳液聚合

单体在介质中,由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。

11.聚合物的粘弹性

聚合物的形变与时间有关,但不成线性关系,两者的关系介乎理想弹性体和理想粘性体之间的特性。

12.(金属)材料的“合金化”(个人订正,见作业《金属材料》)

为了使钢具有某种优良的性能,可通过增加某些元素的含量来实现,这些元素大多以铁合金的形式加入到钢液中,这个过程称为合金化。(来源-中国知网)

13.功能材料

指除力学性能以外,具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的材料。

14.复合材料

由两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的物质,经人工组合而成的多相固体材料叫做复合材料。15.材料组织(组织结构)

组成材料的不同物质表示出的某种形态特征。

这种受力能产生很大的形变,除去外力后能恢复原状的性能称高弹性。

17.高分子的玻璃态

高分子的链段运动被冻结,只有侧基、链节、链长、键角等的局部运动,具有虎克弹性形变的力学状态。18.功能金属材料(万用性答法……)

指除力学性能以外,具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的金属材料。

19.高分子合金

高分子合金是由两种或两种以上高分子材料经由物理或化学方法复合而成的复合体系。

20.塑性

外力作用下,材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能力。

第三部分判断题

1.界面的特性对复合材料起着举足轻重的作用。T

2.抗拉强度是材料承受拉伸载荷时,断裂前单位面积上所承受的最大应力。T

3.功能陶瓷指具有一定声、光、电、磁、热等物理、化学性能为特征的陶瓷材料。T

4.聚乙烯从是目前产量最大,应用最广泛的品种。T

5.陶瓷材料一般具有优于金属材料的高温强度,高温抗蠕变能力强。T

6.硬度指材料在表面上的小体积内抵抗变形或破裂的能力。T

7.材料复合的过程就是材料制备、改性、加工的统一过程。T

8.高分子的重均分子量和数均分子量之比称为多分散系数,用来表征分子量的分散程度。T

9.现代材料科学家对材料成分、结构的认识是由分析、检测实现的。T

10.疲劳强度是材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。T

11.功能高分子和高性能高分子都属于特种高分子材料的范畴。T

12.材料性质是功能特性和效用的描述符,是材料对电、磁、光、热、机械载荷的反应。T

13.材料在弹性范围内,应力与应变保持直线关系,开始偏离直线时的应力称为弹性应力。 F

14.材料性能是随着外因的变化而不断变化,是个渐变过程,在这个过程中发生量变的积累,而性质保持质的相对

稳定性;当量变达到一个“度”时,将发生质变,材料的性质发生根本的变化。T

15.高分子按结构单元的化学组成可分为碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子。

T

16.在材料使用性能(产品)设计的同时,力求改变传统的研究及设计路线,将材料性质同时考虑进去,采取并行

设计的方法。(请百度)T

17.测定高聚物分子量的方法有光散射法、端基分析法、气相渗透法凝胶渗透色谱法、超速离心沉降平衡法等。

T

18.韧性指材料从塑性变形到断裂全过程中吸收的能量。F

20. 受热后软化,冷却后又变硬,可重复循环的塑料称为热塑性塑料。 T

第四部分 简答题

1. 与小分子比较,高分子有哪些特征?

与小分子相比,高分子:

1,分子量不确定,只有一定的范围,是分子量不等的同系物的混合物; 2,没有固定熔点,只有一段宽的温度范围;

3,分子间力很大,没有沸点,加热到2000C~3000C 以上,材料破坏(降解或交联)。

2. 聚合物常用的几种统计平均分子量是什么?几种分子量统计平均值之间的关系?多分散系数指什么?

数均分子量n M 、重均分子量w M 、Z均分子量z M 、粘均分子量ηM 。z w n M M M M <<<η;

对单分散试样有:z w n M M M M ===η。1=α时,z w M M =;1-=α时,z n

M M

=。

n

w M

M d =

称为多分散系数,用来表征(分子量)分散程度。

3. 高分子有哪三种力学状态?各有什么特点?

高分子有玻璃态、高弹态、粘流态三种力学状态。

玻璃态 链段运动处于“冻结”状态,模量高形变小。具有虎克弹性行为,质硬而脆。 高弹态 链段运动已充分发展。在较小应力下,即可迅速发生很大的形变,除去外力后,形

变可迅恢复。

粘流态 由于链段的剧烈运动,整个大分子链重心发生相对位移,产生不可逆位移即粘性流

动;交联聚合物无粘流态存在

4. 简述金属功能材料的功能设计方法

金属功能材料的功能设计主要有以下两个方面:

1, 寻找具有特定功能的金属材料。

2, 利用各种金属材料的特性,制备符合使用要求的合金。

5. 简述聚合物溶剂选择的原则

极性相似原则、溶剂化原则、溶解度参数相近原则。

影响储氢材料吸氢能力的因素有:

1,活化处理:如去除表面的氧化膜以及吸附的水以及气体。

2,耐久性(抗中毒性能):储氢材料能够容忍的不纯物质(如水汽,氧气等)的量。

3,抗粉末化性能:指材料抵抗在吸收与释放氢气产生反复膨胀与收缩所造成的粉末化的性能。

4,导热性能:(由于粉末化使导热性能大幅下降,)材料能否将释氢过程产生的热量导出的能力。

5,滞后现象:储氢材料的结合氢与环境游离氢之间的平衡关系。

7.功能复合材料中的隐身材料按照电磁波吸收剂的使用,可分为涂料型和结构型两类,它们都是以树脂为基体的

复合材料。请简述隐身材料的基本原理。

隐身材料的基本原理

1.降低目标自身发出的或反射外来的信号强度;

2.减小目标与环境的信号反差,使其低于探测器的门槛值;

3.使目标与环境反差规律混乱,造成目标几何形状识别上的困难。

8.简述自由基聚合反应的特征

1,可分为链引发、链增长、链终止、链转移等基元反应——慢引发、快增长、速终止

2,只有链增长反应使聚合度增加,且不能停留在中间聚合阶段

3,单体浓度随聚合时间逐步降低,聚合物浓度逐步提高

4,少量阻聚剂(0.01~0.1%)足以使自由基聚合终止。

9.简述复合材料的发展趋势

1,由宏观复合向微观复合发展;

2,向多元混杂复合和超混杂复合发展;

3,由结构复合为主向结构复合与功能复合并重的方向发展;

4,被动复合向主动复合材料发展;由常规设计向仿生设计方向发展;

10.什么是纳米材料?简述纳米材料的主要制备技术。

纳米材料是指块体中的颗粒或粉体粒度在1-100纳米之间,使其性能发生突变的材料。

制备方法包括:气相冷凝法、球磨法、溶胶-凝胶法和非晶晶化法。

11.陶瓷材料的力学性能有何特点并做出简要的解释

硬度大陶瓷的硬度很高,多为1000Hv~1500Hv陶瓷硬度高的原因是离子晶体中离子堆积密

度大、以及共价晶体中电子云的重叠程度高引起的。

刚度大陶瓷的刚度很高。刚度是由弹性模量衡量的,而弹性模量又反映其化学键的键能。离

子键和共价键的键能都要高于金属键,因此陶瓷材料的弹性模量要高于金属材料。

内部杂质和各种缺陷的存在,使得陶瓷材料的实际强度要比理论强度低100多倍。陶瓷材料的

强度也受晶粒大小的影响。晶粒越细,强度越高。

塑性、韧性差陶瓷材料的塑性和韧性较低,这是陶瓷最大的弱点。陶瓷材料受到载荷时在不

发生塑性变形的情况下,就发生断裂。陶瓷内部和表面所产生的微裂纹,由于裂纹尖端的应力

集中,内部裂纹在受到外应力时扩展很快,这是导致陶瓷材料断裂的根本原因。

12.为什么会出现高分子链聚集态结构?高分子链聚集态结构包含哪些内容?(M记解析)

由于高分子长链具有极高的自由度,加上链之间的次级键(分子间作用力)作用,使到无数长链高分子聚集成为高聚物时分子相互堆砌排列的相对稳定状态(在物理学中分子聚集状态称为凝聚态)。

晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。

13.什么是聚合物共混复合材料?其基本特征是什么?

通过简单的工艺过程把两种或两种以上的均聚物或共聚物或不同分子量、不同分子量分布的同种聚合物混合而成的聚合物材料,也称聚合物合金。

基本特征:

1、共混是通过物理的方法把不同性能的聚合物混合在一起

2、工艺简单,但共混时存在相容性问题,若两种聚合物共混时相容性差,混合程度(相互的分散程度)很差,

易出现宏观的相分离,达不到共混的目的,无实用价值

14.测定高聚物分子量的方法有哪些?有哪些途径可以提高材料的刚性?

光散射法、GPC法、端基分析法、溶液依数性法、渗透压法、气相渗透法、粘度法。

1,在主链中引入不能内旋转的芳环、芳杂环等环状结构或者有π键的共轭结构,可提高分子链的刚性。

2,侧基的极性越大,极性基团数目越多,相互作用越强,单键内旋转越困难,也可提升刚性。

3,氢键的影响比极性更显著,可大大增加分子链的刚性。

第五部分问答题

1.高分子的溶解现象比小分子化合物复杂的多,具有哪些与小分子化合物不同的特性?

与小分子相比,高分子:

1,分子量不确定,只有一定的范围,是分子量不等的同系物的混合物;

2,没有固定熔点,只有一段宽的温度范围;

3,分子间力很大,没有沸点,加热到2000C~3000C以上,材料破坏(降解或交联)。

2.你认为材料工作者需要具备什么样的条件?你认为哪些方面是新技术新材料的代表?

在材料科学研究及工程化应用中,材料人员应具备这样一种能力:能针对不同的使用环境,提取出关键的材料性质并选择优良性能的材料。

工,向下则牵联到材料的特征性质。可以说,这些研究是新材料新技术的代表。

3.与金属材料和无机非金属材料比较,高分子材料的组成和结构有什么特征?

(1)组成上:高分子材料是以高分子化合物为主要组成部分的材料。高分子化合物是相对分子量很大的有机化合物。所以与金属材料和无机非金属材料相比高分子材料的相对分子质量大得多。

(2)结构上:高分子材料按其分子在空间的排列,可分为晶态和非晶态两类且往往是晶态和非晶态共存。而金属材料的典型的晶体结构有三种:面心立方结构、体心立方结构和密排六方结构。无机非金属材料的基本相结构是晶体相、玻璃相并存在一些气相。三者差异较大。

4.材料的四大要素是什么?叙述材料四大要素之间的关系。

材料的四大要素是: 成分结构、基本性质、合成加工、使用性能。

其中性能是包括材料在内的整个系统特征的体现;性质则是材料本身特征的体现。材料的成分

结构、合成加工决定了材料的性质。

在材料设计中首先应该了解材料应该具备什么样的使用性能,这样的使用性能决定材料应该具

备什么样的基本性质,然后,通过成分的设计,加工合成方法的选择制备出具有这样性质和性

能的材料。

5.将低分子单体变为聚合物,可通过哪些聚合机理合成?采用哪些聚合实施方法实现?为什么?

按聚合机理和动力学过程,将聚合反应分为连锁聚合和逐步聚合两大类。

连锁聚合:自由基、阳离子、阴离子、配位聚合;逐步聚合:缩合聚合和逐步加成聚合

采用本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合等基本实施方法。

6.聚合反应有四种基本的实施方法,分别指什么,各有什么特点?

A)本体聚合:不加任何其它介质, 仅是单体在引发剂、热、光或辐射源作用下引发的聚合反应。

优点:聚合物纯净,后处理简单。

缺点: 聚合热不易扩散, 反应温度较难控制, 易局部受热, 反应不均匀, 分子量分布宽, 有气泡, 可能爆聚。

B)溶液聚合:单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合反应。

优点: 体系粘度低, 混合和传热容易, 温度易控制, 较少凝胶效应。

缺点: 聚合速率低,设备利用率低,链转移使分子量低,需溶剂回收。

C)乳液聚合:借助机械搅拌和乳化剂的作用, 使单体分散在水或非水介质中形成稳定的乳液(直径1.5~5μm)而

聚合的反应。

优点:(1)以水为分散介质,粘度低,传热快;

(2)聚合速率快,分子量高,可在低温聚合;

(3)在直接使用乳液的场合较方便,如乳胶漆,胶粘剂,织物处理剂等。

缺点:(1)需要固体产物时,后处理复杂(破乳、洗涤、脱水、干燥等);

(2)有残留乳化剂,对性能有影响。

D)悬浮聚合:借助机械搅拌和分散剂的作用, 使油溶性单体以小液滴(直径1~10-3cm)悬浮在水介质中, 形成稳定

的悬浮体进行聚合。

优点: 传热容易, 分子量高。

缺点: 附有少量分散剂残留物。

7.按聚合机理分类,将聚合反应分为连锁聚合和逐步聚合两大类。二者各有何特点,有何差异?

1,连锁聚合的特点:

(a)聚合需要活性中心,如自由基、阳离子、阴离子等,因此有自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合之分。

(b)聚合过程由链引发、链增长、链终止等基元反应组成。

(c)聚合过程中相对分子质量变化不大,体系始终由单体、高分子量聚合物和引发剂组成。没有分子量递增的产物。

(d)单体转化率随时间增加。

2,逐步聚合的特点:

(a)低分子单体通过官能团间的缩合逐步形成大分子。体系由单体和分子量递增的一系列中间产物组成。

(b)每一步反应的速率和活化能基本相同。

(c)反应初期大部分单体很快形成低聚物,短期内转化率很高。随后低聚物相互反应,分子量缓慢上升。

(d)大部分是平衡反应。

8.高分子结构通常分为三级结构(近程、远程和聚集态),分别指什么?举例说明,相互之间有什么联系。

近程结构:结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型,以及支化、交联等。

远程结构:高分子链的形态(构象)以及高分子的大小(分子量)

聚集态:晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。

新材料科学导论期末复习题(有答案版)

一、填空题: 1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。 2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。 3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。 4.材料科学与工程有四个基本要素,它们分别是:使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。 5.按组成和结构分,材料分为金属材料,无机非金属材料,高分子材料和复合材料。 6.高分子材料分子量很大,是由许多相同的结构单元组成,并以共价键的形式重复连接而成。 7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。 9.功能复合材料是指除力学性能以外,具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有 光,电,热,磁,阻尼,声,摩擦等功能。 10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。 11.由于高分子是链状结构,所以把简单重复(结构)单元称为链节,简单重复(结构)单元的个数称为聚 合度。 12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时,两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料,其性能显示 为增强体与基体的互补。(ppt-复合材料,15页) 13.影响储氢材料吸氢能力的因素有:(1)活化处理;(2)耐久性(抗中毒性能); (3)抗粉末化性能;(4)导热性能;(5)滞后现象。 14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。 15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效 应,其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。 16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高 分子材料的制备主要有以下三种基本类型: ①功能小分子固定在骨架材料上; ②大分子材料的功能化; ③已有功能高分子材料的功能扩展; 18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。 19.1977年,美国化学家MacDiarmid,物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金 属的导电特性,并因此获得2000年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低,这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释

环境科学导论期末复习

环境科学导论重点整理 第一章绪论 1、环境的基本概念 环境科学中,环境(,)是指以人类为主体的外部世界,主要是地球表面与人类发生相互作用的自然要素及其总体,包括自然环境和社会环境。 2、环境问题及其与社会经济发展的关系 3、八大公害事件及其主要污染物 ①马斯河谷烟雾事件:硫氧化物—2和3烟雾的混合物,空气中的金属氧化颗粒 2、3金属元素即硫酸盐类气溶胶 ③伦敦烟雾事件:2在金属颗粒物催化作用下生成3及硫酸和硫酸盐气溶胶 ④洛杉矶光化学烟雾事件:及碳氢化合物在紫外线作用下的二次污染

⑤水俣事件:甲基汞 ⑥富山事件(骨痛病):镉 ⑦四日哮喘事件:2、煤尘重金属粉尘 ⑧米糠油事件:多氯联苯 4、全球性三大污染问题:全球变暖、酸雨沉降、臭氧层空洞 第三章大气环境 1、大气的结构:对流层、平流层、中间层、热成层(暖层、电离层)、逸散层 2、大气的组成:大气是一个由多种气体组成的混合物,由干洁空气、水汽和杂质三部分组成。根据组成的稳定性可以分为恒定的、可变的和不定的三种组分。 恒定组分:氮78.09%、氧20.95%、氩0.93%; 可变的组分:二氧化碳含量为0.02~0.04%,水蒸气含量为

0-4%以下 不定组分:尘埃、硫、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、盐类及恶臭气体 3、大气各成分的作用 4、环境本底值——环境要素在未受污染情况下化学元素的正常含量,以及环境中能量分布的正常值。 大气环境本底值——未受人类影响下的大气中各组成成分的含量。 5、大气污染——指由于人类活动或自然过程使大气中一些物质的含量达到有害的程度(一般指有害物质,如2、、、O3、飘尘等超过国家质量标准),以至破坏人和生态系统的正常生存和发展,对人体、生态和材料造成危害的现象。 6、大气污染源:向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所、设备和装置。包括天然污染源和人为污染源。

同济大学复试材料科学导论总结2

第二篇 材料的物性 8.理解物性的基本概念 1.波粒二象性:波粒二象性(wave-particle duality )指的是所有的基本粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述,也可以部分地用波的术语来描述。 2.常规情况下,有两类决定材料物性的主导因素: 一类是原子系统,通常作为经典粒子处理,反映了位置序或粒子序(性)的效应;另一类是电子系统,通常表现出明显的量子力学特征,反映了动量序或德布罗意波序(性)的效应。 3.经典电导理论和量子力学理论的区别 1. 经典电导理论认为在外电场的作用下所有的自由电子都对电流有贡献;而量子力学理论认为只有费米能级附近的电子才对电流有贡献。 2. 根据量子力学理论,在理想周期性排列的晶格对能带中,电子的能量状态形成能带,能带之间是禁带,能带中的电子可以在晶格中自由运动,因此理想周期性排列的晶格对能带中电子没有散射作用,这是与经典电导理论不相同的。 4.金属自由电子理论: 金属的高导电性是由于那些处于紧靠费米能的半占有状态上的电子漂移形成(外加电压对大多数电子不产生净效应,因为它们可能跃迁到的较高能态均已被填满)。金属的功函数是从高的占有能级上取出一个电子所需的能量,在绝对零度时,即为费米能。在室温,只有很少的一些电子被激发到高于费米能,因此功函数在一个宽的温度范围内几乎是恒定的。 自由电子理论能满意地解释绝大多数金属的导电性,但不能正确解释绝缘体。 5.能带的概念: 能带理论就是认为晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子,并且共有化电子是在晶体周期性的势场中运动;结果得到:共有化电子的本征态波函数是Bloch 函数形式,能量是由准连续能级构成的许多能带。 固体的导电性能由其能带结构决定。对一价金属,价带是未满带,故能导电。对二价金属,价带是满带,但禁带宽度为零,价带与较高的空带相交叠,满带中的电子能占据空带,因而也能导电,绝缘体和半导体的能带结构相似,价带为满带,价带与空带间存在禁带。半导体的禁带宽度从0.1~4电子伏,绝缘体的禁带宽度从4~7电子伏。在任何温度下,由于热运动,满带中的电子总会有一些具有足够的能量激发到空带中,使之成为导带。由于绝缘体的禁带宽度较大,常温下从满带激发到空带的电子数微不足道,宏观上表现为导电性能差。半导体的禁带宽度较小,满带中的电子只需较小能量就能激发到空带中,宏观上表现为有较大的电导率。 根据电子能带结构,说明导体、半导体和绝缘体之间电导率差异的原因。 85u 1.导体中含有未满带,在外场作用下,未满带上的电子分布发生偏移,从而改变了原来的中心堆成的形态,占据不同状态的电子所形成的运动电流不能完全抵消,未抵消的部分就形成了电流。 2.从能带结构模型来看,在绝缘体和半导体中,能量较低的、被价电子所充满的价带与能量较高的未填充电子的导带之间,在原子平衡间距处没有交叠,即价带与导带之间被能量为Eg 的禁带所隔开。绝缘体的禁带宽度较宽而半导体的比较窄。由于绝缘体的电子能带结构特征在常温下几乎很少有电子可能被激发越过禁带,因此电导率很低。 3.半导体的能带结构与绝缘体相同,所不同的是它的禁带比较窄,电子跳过禁带不像绝缘体那样困难。如果存在外界作用(比如热、光辐射等),介带中的电子就有可能跃迁到导带中去。纯半导体的导电过程是依靠电子从充满价带激发到空的导带中实现的,价带失去电子同时形成电子空穴,因此导带中的电子浓度与价带中的空穴浓度相等,在室温下,半导体材料的导电性是由于晶体点阵中原子的振动使电子受到了激发进入导带中而引起的,这种空带中的电子导电和价带的空穴导电同时存在而引起的。 6.宏观和介观不均匀 宏观不均匀性:这类材料如不同相的混合物,也包括一部分人工复合材料。 介观不均匀性:在大于晶格常数的尺度内,晶粒生长、失衡分解和共析现象常造成这类静态的不均匀性,多晶陶瓷、玻璃陶瓷等复合材料常具有结构不均匀性,这类不均匀性也常被称为微结构、超微结构和纳米结构。 7.复相不均匀研究结构包括哪几方面? 确定材料中所有存在的相,以及每相的含量和性质特征 。 确定各相的结构形貌特征,如尺寸、形状、晶粒取向和分布。 确定材料中晶界和其他结构缺陷如位错、微裂纹和包裹物的特征。 8.费米子和玻色子 费米子:粒子遵从泡利不相容原理,因而不能有2个粒子处于同一量子态Ei ,系统的波函数必然是反对称的,满足这些要求的粒 子称为费米子。(电子、质子、中子等)费米狄拉克分布: 玻色子:粒子不受泡利不相容原理的约束,因此系统对于能够处于相同量子态Ei 的粒子数目没有限制,描写粒子系统的波函数必然是对称的,满足这些要求的粒子称为玻色子。(光子)波色-爱因斯坦分布: 10.声子:能量为h ω/π的晶格震动的简正模能量量子,称为声子。

东北大学《材料科学导论》期末考试必备真题集(含答案)18

东北大学继续教育学院 材料科学导论复习题 一、选择填空,在给出的a、b、c、d选项中选择一或多个你认为最合适的答案, 使得题目中给出描述完整准确。 1、材料的性质是在元器件或设备实现预期的使用性能而得到利用的。即材料的使用性能取决于( b )。 a 材料的组成 b 材料的基本性能 c 材料的结构 d 材料的合成与加工工艺 2、钢铁、有色金属、玻璃、陶瓷、高分子材料等的原材料多数来自( d )、为矿物资源,形成于亿万年之前,是不可再生的资源。因此,在材料生产中必须节省资源、节约能源、回收再生。 a 工业 b 农业 c 材料加工行业 d 采掘工业 3、高分子材料、金属材料和无机非金属材料,不论其形状大小如何,其宏观性能都是由( b )。 a 它的化学成分所决定的 b其化学组成和组织结构决定的。 c 其加工工艺过程所决定的 d其使用环境所决定的 4、如果使用温度是室温,就可以优先考虑高分子材料,因为在相同密度的材料中它们是 b、d 的。 a 最容易得到 b最便宜 c 最常见 d 加工最方便 5、根据其性能及用途的不同,可将陶瓷材料分为( a、c )和两大类。 a 结构材料用陶瓷 b特种陶瓷 c功能陶瓷 d 传统陶瓷 6、金属材料与无机非金属材料成型加工时由于工艺条件的不同也会造成制品性能的差异。因此,材料的( a、d )的总和决定了制品性能。 a 内在性能 b成型加工 c附加性能 d 成型加工所赋予的附加性能 7、材料的化学性能是指材料抵抗各种介质作用的能力。它包括溶蚀性、耐腐蚀性、抗渗

入性、抗氧化性等,可归结为材料的( c )。 a 有效性 b 实用性 c 稳定性 d 可用性 8、切削物体或对物体进行塑性变形加工的工具材料可分为高碳钢、高速钢、超硬质合金、金刚石等材料,其中可列入超硬质材料范畴的是( c、d )。 a高碳钢 b高速钢 c超硬质合金 d金刚石 9、纳米材料通常定义为材料的显微结构中,包括( a、b、c、d )等特征尺度都处于纳米尺寸水平的材料,通常由直径为纳米数量级的粒子压缩而成。 a 颗粒直径 b 晶粒大小 c 晶界 d 厚度 10、天然矿物原料一般杂质较多,价格较低;而人工合成原料( a、b )。此外,对环境的影响也是选用原材料时必须考虑的因素之一。 a 纯度较高 b价格也较高 c难以得到 d 以上所有 11、电化学腐蚀必须要有一个阴极与一个阳极。在纯金属中( a )或( b )可以构成阴极。 a 晶界 b 晶粒 c 环境的介质 d 更小的不均匀物种 12、腐蚀一旦发生,材料或制品就会( d );所以腐蚀是材料设计和选择时不得不考虑的重要因素。 a大受影响 b性能显著下降 c服务寿命缩短 d 以上所有 13、晶体的宏观形貌可以是( d )。 a一维的 b 二维的 c 三维的 d 上述所有 14、范德华键是永远存在于分子间或分子内非键结合的力,是一种( a )。

最新环境科学导论试题

《环境科学导论》试题(50%) 一、填空(每空格1分,共20分) 1、环境科学的主体是人,客体是与之相对的是围绕着人的生存环境,包括自然界的大气圈、水圈、土壤----岩石圈和生物圈。 2、典型的大气污染类型有煤烟型污染、石油型污染、混合型污染。 3、物理污染的主要类型有噪音、振动、热、光辐射、放射性。 4、人类面临的五大环境问题有人口剧增、环境污染、生物多样性减少、能源短缺、自然灾害。 5、1972年,联合国人类环境会议在斯德哥尔摩举行,通过了《人类环境宣言》及《行动计划》,此外通过了将世界环境日定为6月5号的建议。 6、大约90%以上的酸雨是由于人类排放的 H2SO4 和 HNO3 生成的,中国的酸雨以 H2SO4 占优势。 7、环境学中的景观概念是指:景观是一个由不同土地单元镶嵌组成,具有明显视觉特征的地理实体,它处于之上,之下的中间尺度。 8、土壤污染的类型主要有石油污染、__重金属污染______ 、放射性物质污染和持久性有机污染物污染等。 9、环境科学研究的环境,分为和,既包括了自然因素,也包括了和因素。 10、生物安全问题主要包括和问题。 三、名词解释(每题3分,共21分) 1、土壤环境容量在一定区域一定期限内不使环境污染,保证植物正常生长时土壤可能容纳污染物的最大负荷量 2、COD 化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量 4、TOC 总有机碳 5、TOD 总需氧量

11、光化学烟雾人们把参与光化学反应的一次污染物和二次污染物的混合物(气体和颗粒物)所形成的烟雾污染现象称为光化学烟雾 12、酸沉降 四、问答题(共35分) 1、大气中人为来源的污染物有哪些?请简要论述这些污染物的来源、产生的环境问题及其治理和控制手段(12分) 2、土壤环境问题有哪些?其中主要污染物有哪些?试举例说明(6分)。 3、大气中某气体的浓度单位ppm为何意?CO2的含量一般为325ppm,请将该浓度换算成标准状况下的mg/m3。已知标况下T为0℃,压强为101325Pa(5分)。 4、监测水质好坏的指标有哪三大类?举例说明并简要说明各类中包含的具体内容(6分)。 5、水体污染物主要有哪三大类?各类分别包含哪些污染物?举例说明(6分)。 2、天然水体中的主要成分有哪几类?举例说明(6分)。 3、大气中某气体的浓度单位ppm为何意?CH4的含量一般为2ppm,请将该浓度换算成标准状况下的mg/m3。已知标况下T为0℃,压强为101325Pa(5分)。 二、选择题(每小题选出一个最合适的答案,每题1.5分,共15分) 1、下列选项中属于不可再生能源的是 ( D ) A、太阳能 B、风 能 C、地热 能 D、核能 2、以下何种气体不属于温室气体( D )

新材料科学导论期末复习题(有答案版)

、填空题: 1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。 2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。 3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。 4.材料科学与工程有四个基本要素,它们分别是:使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。 5.按组成和结构分,材料分为金属材料,无机非金属材料,高分子材料和复合材料。 6.高分子材料分子量很大,是由许多相同的结构单元组成,并以共价键的形式重复连接而成。 7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。 9.功能复合材料是指除力学性能以外,具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有光, 电,热,磁,阻尼,声,摩擦等功能。 10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。 11.由于高分子是链状结构,所以把简单重复(结构)单元称为链节,简单重复(结构)单元的个数称为聚合 度。 12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时,两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料,其性能显示为 增强体与基体的互补。(ppt-复合材料,15 页) 13.影响储氢材料吸氢能力的因素有:(1)活化处理;(2)耐久性(抗中毒性能); (3)抗粉末化性能;(4)导热性能;(5)滞后现象。 14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。 15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效 应,其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。 16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高分 子材料的制备主要有以下三种基本类型: ①功能小分子固定在骨架材料上; ②大分子材料的功能化; ③已有功能高分子材料的功能扩展; 18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。 19.1977 年,美国化学家MacDiarmid ,物理学家Heeger 和日本化学家Shirakawa 首次发现掺杂碘的聚乙炔具 有金属的导电特性,并因此获得2000 年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低,这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释 1.高分子的柔顺性

材料科学导论章节备课教案

材料科学导论 Introduction of Materials Science 课程代码:01110610 学分:1.5 总学时:32学时讲课学时:28学时 实验学时:4 学时课程性质:专业基础课 适用专业:材料物理、材料化学 先修课程:高等数学(上、下)、工程化学、物理化学B、工程力学B,08100011/08100021/ 08100200/ 08110422/ 08100192 开课学期:第五学期其他:学位课 一、课程性质及作用 本课程是材料物理与化学专业的专业基础课,是研究材料的化学成分、加工过程与其组织、结构变化与性能之间关系、原理及其变化规律的一门学科。本课程从材料内部的微观结构出发,研究材料微观原子键合、聚集行为,晶体结构特点,以及不完整晶体的缺陷类型及其规律特性(位错),具体到材料类领域主要的概念、结论和规律。让学生理解并掌握不同原子键合原理、特点,理解空间点阵、晶胞等晶体学基础概念,理解典型金属晶体结构及其参数,在此基础上,了解离子晶体、共价键晶体、晶态高分子的典型结构特点;主要讨论并理解基体缺陷的类型、产生、运动及其相互作用,了解其对于晶体组织和性能有关影响。为学习后续专业课程奠定坚实的理论基础。 二、本课程与其它有关课程的联系 学习本课程前,学生应先修先修高等数学(上、下)、工程化学、物理化学B、工程力学B等基础课,并安排一次认识实习、金工实习,以增加感性认识。学生通过对本课程的学习,将为学习扩散与相变,材料物理性能,材料化学等其他专业课程打下坚实的基础。 三、课程内容及课时安排 绪论(2学时) 材料在国民经济中的地位和作用; 工程材料及其分类; 材料科学的研究内容与任务; 学习本课程的目的和方法。 第一章原子结构与键合(4学时) 1、原子结构 物质的组成、原子的结构、原子的电子结构、元素周期表 2、原子间的键合 金属键、离子键、共价键、范德华力、氢键 第二章固体结构(14学时) 1、晶体学基础 晶体的特性、空间点阵和晶胞、晶体、晶系与布拉菲格子、晶面指数和晶向指数、

环境科学导论试题

《环 境 科 学 导 论》 试 题 (50%) 一、 填空(每空格 1 分,共 2 0 分) 1、 环境科学的主体是人,客体是与之相对的是围绕着人的生存环境,包括自然界的大气 圈、 水 圈、土壤 ---------- 岩石 圈和 生物 圈。 2、 典型的大气污染类型有 煤烟型污染、石油型污染、混合型污染 。 5、 1972年,联合国人类环境会议在斯德哥尔摩举行,通过了《人类环境宣言》及《行动计 划》,此外通过了将世界环境日定为6月5号 的建议。 6、 大约90%以上的酸雨是由于人类排放的 H2SO4 和 HNO3 生成的,中国的 酸雨以 H2SO4 占优势。 个由不同土地单元镶嵌组成,具有明显视觉特征的 之上, 之下的中间尺度。 __重金属污染 ________ 、 放射性物质污染 和持 染 物 污 染 等。 ,既包括了自然因素,也包括了 因 素 。 和 问题。 1、土壤环境容量在一定区域一定期限内不使环境污染, 保证植物正常生长时土壤可能容 纳污染物的最大负荷量 3、物理污染的主要类型有 噪音 、振动 、热 光辐射 、放射性 人类面临的五大环境问题有人口剧增、 环境污染 、生物多样性减少 、能源短 7、 环境学中的景观概念是指:景观是 地理实体,它处于 久 性 有 机 污 9、 环境科学研究的环境,分为 和 和 1 0、生物安全问题主要包括 三、名词解释(每题 3分,共21分)

日化学需氧量),表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示 4、T OC 总有机碳 5、 TOD 总需氧量 6、 TSP 粒径小于100叩的称为TSP,即总悬浮物颗粒 7、 PM2.5 PM2.5 :指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5卩m的颗粒物,也称细颗粒物 8、 PM10 通常把空气动力学当量直径在10微米以下的颗粒物称为PM10,又称为可吸入颗粒物或飘尘 9、一次污染物一次污染物又称原生污染物”。由污染源直接排入环境的,其物理和化学性状未发生变化的污染物。 10、二次污染物二次污染物是指排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或生物的作 用下发生变化,或与环境中的其他物质发生反应所形成的物理、化学性状与一次污染物不同的新污染物。又称继发性污染物。 11、光化学烟雾人们把参与光化学反应的一次污染物和二次污染物的混合物(气体和颗 粒物)所形成的烟雾污染现象称为光化学烟雾 12、酸沉降 四、问答题(共35分) 1、大气中人为来源的污染物有哪些?请简要论述这些污染物的来源、产生的环境问题及其 治理和控制手段(12分) 2、土壤环境问题有哪些?其中主要污染物有哪些?试举例说明(6分)。 3、大气中某气体的浓度单位ppm为何意? CO2的含量一般为325ppm,请将该浓度换算成标准状况下的 mg/m3。已知标况下 T为0C,压强为101325Pa (5分)。

复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配_石德珂《材料科学基础》教材)

材料科学导论课后习题答案 第一章材料科学概论 1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨,但为什么不能用来制造榔头? 答:氧化铝脆性较高,且抗震性不佳。 2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类: 黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答:金属:黄铜、镁合金、铅锡焊料;陶瓷:碳化硅;聚合物:环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯;复合材料:混泥土、玻璃钢 3.下列用品选材时,哪些性能特别重要? 答:汽车曲柄:强度,耐冲击韧度,耐磨性,抗疲劳强度; 电灯泡灯丝:熔点高,耐高温,电阻大; 剪刀:硬度和高耐磨性,足够的强度和冲击韧性; 汽车挡风玻璃:透光性,硬度; 电视机荧光屏:光学特性,足够的发光亮度。 第二章材料结构的基础知识 1.下列电子排列方式中,哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金

属? (1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 (2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (3) 1s2 2s2 2p5 (4) 1s2 2s2 2p6 3s2 (5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 (6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 答:惰性元素:(2);卤族元素:(3);碱族:(6);碱土族:(4);过渡金属:(1),(5) 2.稀土族元素电子排列的特点是什么?为什么它们处于周期表的同一空格内? 答:稀土族元素的电子在填满6s态后,先依次填入远离外壳层的4f、5d层,在此过程中,由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化,这些元素具有几乎相同的化学性质,故处于周期表的同一空格内。 3.描述氢键的本质,什么情况下容易形成氢键? 答:氢键本质上与范德华键一样,是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子(或原子团)之间的结合所形成的物理键。当氢原子与一个电负性很强的原子(或原子团)X结合成分子时,氢原子的一个电子转移至该原子壳层上;分子的氢变成一个裸露的质子,对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力,与Y之间形成氢键。 4.为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高?

环境科学导论 复习资料

环境科学导论考试复习 环境的概念:环境是指以人类为主体的外部世界,主要是地球表面与人类发生相互作用的自然要素及其总体。 生态环境是“由生态关系组成的环境”的简称,是指与人类密切相关的,影响人类生活和生产活动的各种自然(包括人工干预下形成的第二自然) 力量(物质和能量)或作用的总和。 生态系统指由生物群落与无机环境构成的统一整体。生态系统的范围可大可小,相互交错,最大的生态系统是生物圈;最为复杂的生态系统是热带雨林生态系统,人类主要生活在以城市和农田为主的人工生态系统中。 2 环境问题 (1)环境问题全面理解 在环境当中进行资源的开发,然后进行产品的生产,产出品要使用和服务,在使用 和服务的过程中,会有些废弃物排入环境中,。在生产产品的过程中,也会有些废 弃物的回收和利用,在进行到环境中的过程,这是一个整体的循环过程。 (2)环境问题分类 A 原生环境问题:火山、地震、台风等 B 次生环境问题 a. 环境破坏:水土流失、沙漠化、盐渍化、物种灭绝 b. 环境污染与干扰噪声、震动、电磁波干扰、热干扰等。 (3)八大公害事件产生的原因及主要危害 马斯河谷烟雾事件:烟尘及SO2 多诺拉烟雾事件:烟尘及SO2 伦敦烟雾事件:烟尘及SO2 洛杉矶化学烟雾事件:光化学烟雾 水俣事件:甲基汞 富山事件(骨痛病):镉 四日市事件: SO2、煤尘重金属粉尘 米糠油事件:多氯联苯 二全球环境问题 1 酸沉降:指大气中的酸性物质(主要是H2SO4\HNO3及其前体物SOX,NOX等)通过降水(包括雨、雷、霜、雹、雾、露等形式)或在气流作用下直接迁移到地表造成污染的现象。 酸沉降,它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类,湿沉降指的是所有气状污染物或粒状污染物,随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面者,干沉降则是指在不下雨的日子,从空中降下来的落尘所带的酸性物质而言。 酸雨是指pH值小于5.6的酸性降水。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质造成的。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的,多为硫酸雨,少硝酸雨,此外,各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。

同济大学复试材料科学导论总结4

同济复试材料导论资料 22.材料表征 1、分析方法综述 SEM的优点: (一)能够直接观察样品表面的结构,样品的尺寸可大至120mm ×80mm×50mm。 (二)样品制备过程简单,不用切成薄片。 (三)样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转,因此,可以从各种角度对样品进行观察。 (四)景深大,图象富有立体感。扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍,比透射电镜大几十倍。 (五)图象的放大范围广,分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍,它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间,可达3nm。 (六)电子束对样品的损伤与污染程度较小。 (七) 在观察形貌的同时,还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。 SEM的缺点: ①异常反差。由于荷电效应,二次电子发射受到不规则影响,造成图像一部分异常亮,另一部分变暗。 ②图像畸形。由于静电场作用使电子束被不规则地偏转,结果造成图像畸变或出现阶段差。 ③图像漂移。由于静电场作用使电子束不规则偏移引起图像的漂移。 ④亮点与亮线。带电样品常常发生不规则放电,结果图像中出现不规则的亮点和亮线。 TEM:由于电子的德布罗意波长非常短,透射电子显微镜的分辨率比光学显微镜高的很多,可以达到0.1~0.2nm,放大倍数为几万~百万倍。因此,使用透射电子显微镜可以用于观察样品的精细结构,甚至可以用于观察仅仅一列原子的结构。透射电子显微镜在材料科学、生物学上应用较多。由于电子易散射或被物体吸收,故穿透力低,样品的密度、厚度等都会影响到最后的成像质量,必须制备更薄的超薄切片,通常为50~100nm。所以用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。常用的方法有:超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品,通常是挂预处理过的铜网上进行观察。 原子力显微镜(Atomic Force Microscope ,AFM),一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。优点:AFM提供真正的三维表面图。同时,AFM不需要对样品的任何特殊处理,如镀铜或碳,这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。第三,电子显微镜需要运行在高真空条件下,原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子,甚至活的生物组织。缺点:成像范围太小,速度慢,受探头的影响太大。 XRD:可以做定性,定量分析。即可以分析合金里面的相成分和含量,可以测定晶格参数,可以测定结构方向、含量,可以测定材料的内应力,材料晶体的大小等等。 一般主要是用来分析合金里面的相成分和含量。 热重分析:在实际的材料分析中经常与其他分析方法连用,进行综合热分析,全面准确分析材料。影响热重法测定结果的因素,大致有下列几个方面:仪器因素,实验条件和参数的选择,试样的影响因素等等。热重分析法可以研究晶体性质的变化,如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象;研究物质的热稳定性、分解过程、脱水、解离、氧化、还原、成份的定量分析、添加剂与填充剂影响、水份与挥发物、反应动力学等化学现象。 质谱(MS)是一种与光谱并列的谱学方法,通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。质谱法在一次分析中可提供丰富的结构信息,将分离技术与质谱法相结合是分离科学方法中的一项突破性进展。在众多的分析测试方法中,质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。 红外光谱对样品的适用性相当广泛,固态、液态或气态样品都能应用,无机、有机、高分子化合物都可检测。此外,红外光谱还具有测试迅速,操作方便,重复性好,灵敏度高,试样用量少,仪器结构简单等特点,因此,它已成为现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具。红外光谱在高聚物的构型、构象、力学性质的研究以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域也有广泛的应用。 2.X射线分析 ①X射线光电子能谱:由于它可以更准确地测量原子的内层电子束缚能及其化学位移,所以它不但为化学研究提供分子结构和原子价态方面的信息,还能为电子材料研究提供各种化合物的元素组成和含量、化学状态、分子结构、化学键方面的信息。它在分析电子材料时,不但可提供总体方面的化学信息,还能给出表面、微小区域和深度分布方面的信息。另外,因为入射到样品表面的X射线束是一种光子束,所以对样品的破坏性非常小。这一点对分析有机材料和高分子材料非常有利。 ②X射线荧光法:用放射性同位素作激发源,照射待测样品,使受激元素产生二次特征X射线(即荧光),使用X射线荧光仪测量并记录样品中待测元素的特征X射线照射量率,从而确定样品的成分和目标元素含量的方法。方法操作简单,速度快,可以原位测量。 ③X射线衍射分析:建立在X射线与晶体物质相遇时能发生衍射现象的基础上的一种分析方法。应用这种方法可进行物相定性分

环境科学导论答案

科目:环境科学导论 一、名词解释(共10题,每题3分,共计30分) 1、环境科学:是一门研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系,寻求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的科学。 2、食物链:生态系统内不同生物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系。 3、水资源:指一切用于生产和生活的地面水、地下水和土壤水。 4、水环境容量:一定水体所容纳污染物的最大负荷被称之为水环境容量。 5、固体废物处置(最终处置):将无法回收利用且不打算回收的固体废物长期地保留在环境中所采取的技术措施,是解决固体废物最终归宿的手段。 6、土壤:是地球陆地表面具有一定肥力,能够生长绿色植物的疏松表层。 7、土壤的净化作用:是指在自然因素作用下,通过土壤自身的作用,使污染物在土壤环境中的数量、浓度或毒性、活性降低的过程。 8、热污染:是指工业生产和现代生活中排除的废热所造成的环境污染。 9、环境影响评价:是指对拟议中的建设项目、区域开发计划和国家政策实施后可能对环境产生的影响进行的系统性识别、预测和评估。 10、电磁辐射:是一种物理现象,是指“能量以电磁波形式发射到空间的现象”。 二、选择题(共10题,每题1分,共计10分,将答案写在下 表中) 三、填空题(共10空,每空1分,共计10分) 1、环境科学研究的对象是(“人类和环境”这对矛盾之间的关系)。 2、大气的组成包括(恒定组分)、(可变组分)和不定组分。大气中的O2、N2和氩气是属于(恒定组分),CO2和H2O是属于(可变组分)。 3、水体污染的来源主要有:(工业污染)、农业污染和(生活污染)。 4、环境问题可以分为(原生环境问题)和次生环境问题,其中次生环境问题又分为环境污染和(生态环境破坏)。其中地震、海啸、干旱、洪涝、虫灾是属于(原生环境问题)。 四、简答题(共7题,每题5分,共计35分) 1、环境的功能有哪些? 1)为人类生存提供所需要的资源 2)调节功能 3)服务功能 4)文化功能 2、环境科学研究的任务主要有哪些? 1)了解人类与自然环境的发展演化规律; 2)研究人类与环境的相互依存关系;

材料科学导论(A)卷答案

材料科学导论(A)卷答案 一、选择填空 1、(d) 2、(a) 3、(b) 4、(c) 5、(d) 6、(a,d) 7、(d) 8、(a,b) 9、(d) 10、(b) 二、判断对错题 1、(R) 2、(R) 3、(F) 4、(F) 5、(R) 6、(R) 7、(F) 8、(F) 9、(R) 10、(R) 三、填空题 1、(立体变化的) 2、(复合化功能化智能化低维化) 3、(94),(72) 4、(材料本身的结构) 5、(3000),(200),(100) 6、(螺杆或柱塞) 7、(重金属、轻金属、贵金属和稀有金属) 8、(便于成型或组装) 9、(绝缘材料) 10、(温度) 四、简答及名词解释 1、简述包装材料及其分类。 现代包装种类很多,根据包装分类的角度不同,可形成多样化的分类方法。如按内外层次分有内包装和外包装;按包装功能分有防水包装、防潮包装、防霉包装、防辐射包装、防盔包装、防伪包装等;按流通中的作用分有工业包装、商业包装和消费包装等。这里以包装

所用材料不同来叙述材料在包装工业中的作用。 包装材料是指用于制造包装容器和包装运输、包装装潢、包装印刷等有关材料和包装辅助材料的总称。根据包装所用材料的不同,可分为纸质包装,如纸板包装、瓦楞纸包装;木质包装,如木箱包装、木桶包装;玻璃包装;陶瓷包装:金属包装;塑料包装,如塑料薄膜包装、塑料容器包装,以及复合材料包装等。 2、复合材料的结构物特征与类别 复合材料中至少包括基体相和增强相两大类。基体相起粘结、保护增强相并把外加载荷造成的应力传递到增强相上去的作用。基体相可以由金属、树脂、陶瓷等构成,在承载中,基体相承受应力作用的比例不大;增强相是主要承载相,并起着提高强度(或韧性)的作用,增强相的形态各异,有纤维状、细粒状、片状等。工程上开发应用较多的是纤维增强复合材料。 复合材料通常有如下几种分类方法。按基体材料类型可分为:树脂基、无机非金属材料基和金属基复合材料三大类;按增强体类型可分为:颗粒增强型、纤维增强型和板状复合材料三大类。 按用途可分为:结构复合材料与功能复合材料两大类。结构复合材料指以承受载荷为主要目的,作为承力结构使用的复合材料。功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料,即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、热学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。以增强纤维类型分:碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、有机纤维复合材料、复合纤维复合材料。 3、简述智能材料原理与种类 智能材料系指对环境可感知响应,并且有功能发现能力的新材料。它是在原子、分子水平上进行材料控制、在不同层次上赋予自检测(传感功能)、自判断、自结论(处理功能)和自指令、自执行(执行功能)所设计出的新材料。它是受集成电路启迪并且仿照生物体所具有的功能而设计的三维组件模式的融合型材料,使无生命的材料变得似乎有了“感知”和“知觉”。众所周知,生命实际上是蛋白质的存在形式,细胞为生体材料的基础,而细胞本身就有传感、处理和执行三种功能,故它可以作为智能材料的蓝本。从这一角度出发,智能材料也可叫仿生智能材料。 仿生智能材料主要有金属系、无机非金属系和高分子系智能材料。 4、、简述包装用塑料材料与种类 包装用塑料材料受到众多限制,目前用于包装的塑料主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA,俗称尼龙)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,俗

环境科学导论试题

环境科学导论试题 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

《环境科学导论》试题(50%) 一、填空(每空格1分,共20分) 1、环境科学的主体是人,客体是与之相对的是围绕着人的生存环境,包括自然界的大气圈、水圈、土壤----岩石圈和生物圈。 2、典型的大气污染类型有煤烟型污染、石油型污染、混合型污染。 3、物理污染的主要类型有?噪音、振动、热、光辐射、放射性。 4、人类面临的五大环境问题有人口剧增、环境污染、生物多样性减少、能源短缺、自然灾害。 5、1972年,联合国人类环境会议在斯德哥尔摩举行,通过了《人类环境宣言》及《行动计划》,此外通过了将世界环境日定为6月5号的建议。 6、大约90%以上的酸雨是由于人类排放的H2SO4 和HNO3 生成的,中国的酸雨以H2SO4 占优势。 7、环境学中的景观概念是指:景观是一个由不同土地单元镶嵌组成,具有明显视觉特征的地理实体,它处于之上,之下的中间尺度。 8、土壤污染的类型主要有石油污染、__重金属污染______ 、 放射性物质污染和持久性有机污染物污染等。 9、环境科学研究的环境,分为和,既包括了自然因素,也包括了和因素。

10、生物安全问题主要包括和问题。 三、名词解释(每题3分,共21分)1、土壤环境容量在一定区域一定期限内不使环境污染,保证植物正常生长时土壤可能容纳污染物的最大负荷量 2、COD 化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是以方法测量水样中需要被的还原性物质的量 3、BOD BOD(Biochemical Oxygen Demand的简写):或生化耗氧量(五日化学需氧量),表示水中等需氧污染物质含量的一个综合指示 4、TOC 总有机碳 5、TOD 总需氧量 6、TSP 粒径小于100μm的称为TSP,即总颗粒 7、:指环境空气中空气动力学当量直径小于等于μm 的颗粒物,也称细颗粒物 8、PM10 通常把在10以下的称为PM10,又称为或 9、一次污染物一次污染物又称“”。由污染源直接排入环境的,其物理和化学性状未发生变化的污染物。 10、二次污染物二次污染物是指排入环境中的在物理、化学因素或生物的作用下发生变化,或与环境中的其他物质发生反应所形成的物理、化学性状与一次污染物不同的新污染物。又称继发性污染物。 11、光化学烟雾人们把参与光化学反应的一次污染物和二次污染物的混合物(气体和颗粒物)所形成的烟雾污染现象称为光化学烟雾 12、酸沉降 四、问答题(共35分)

内蒙古大学材料科学导论期末复习计算

例题 : Cu 晶体的空位形成能Ev 为0.9ev/atom ,或 1.44×10-19 J/atom ,材料常数A 取作1,玻尔兹曼常数k =1.38×10 - 23 J/K ,计算:(已知Cu 的摩尔质量为MCu =63.54g/mol , 500℃下Cu 的密度ρCu =8.96 ×106 g/m3 ) 1)在500℃下,每立方米Cu 中的空位数目。 2) 500℃下的平衡空位浓度。 解:首先确定1m3体积内Cu 原子的总数: 236 28036.023108.96108.491063.54Cu Cu N N M m ρ???===? 1)将N 代入空位平衡浓度公式,计算空位数目nv 2)1928232813.5286233 1.4410exp 8.4910exp 1.3810773 8.49108.4910 1.37101.210 /V v E n N kT e m ------?==???=??=???=?2)计算空位浓度 19 13.56231.4410exp 1.4101.3810773v V n C e N -----?====??? 即在500℃时,每106个原子中才有1.4个空位

制作半导体元件时,常在Si表面沉积一薄层硼,然后加热使之扩散.测得1100℃时硼的扩散系数DB=4×10-7m2/s , 硼的薄膜质量M为:M=9.43×1019个原子. 求:扩散时间t=7×107S后表面(x=0)硼的浓度. 解:将已知条件代入 2 Mχ C=exp(-) 4Dt πDt C0 =0.1%C (纲件原始浓度),CS =1%(钢件渗碳后表层C%),渗碳温度为930℃=1.61×10-12m2/s 求:渗碳4小时以后在x=0.2mm处的碳浓度(C)值。 解:先求误差函数β= Dt 2 x = 14400 10 61.12 10 2 12 4 ? ? ? - - ∴β=0.657 查误差函数表可知:erf(β)=erf 0.657=0.647 个原子? ? ???? 19 19 -77 9.4310 C==110π410710

材料科学导论习题解答

材料科学导论习题解答 材料科学导论作业 第一章材料科学概论 1. 氧化铝既牢固又坚硬而且耐磨,为什么不用来制造榔头? [答] 因为Al2O3的耐震性不佳,且脆性较高,不适合做榔头的材料。 2. 将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类:黄铜、氯化钠、环氧树脂、混凝土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅-锡焊料、橡胶、纸杯 [答] 金属有黄铜、铅-锡焊料、镁合金。 陶瓷有氯化钠、碳化硅。 聚合物有环氧树脂、橡胶、沥青、纸杯。 复合材料有混凝土、玻璃钢。 3. 下列用品选材时,哪些力学性能和物理性能具有特别重要性:汽车曲柄轴、电灯泡灯丝、剪刀、汽车挡风玻璃、电视机荧光屏 [答] 汽车曲柄轴的疲劳寿命最为重要。 电灯泡灯丝的熔点需高,其发光性能要强。 剪刀的刀刃的硬度要强。 汽车挡风玻璃的光的穿透性要强。 电视机荧光屏光学的颜色及其他穿透性各种光学特性极重要。 4. 什么是纳米材料?纳米材料有哪些效应?请举例说明。 [答] 通常把粒子尺寸小于0.1μm(10nm)的颗粒称为纳米材料 纳米材料有以下效应: ⑴ 小尺寸效应 ⑵ 表面效应 ⑶ 量子尺寸效应 ⑷ 宏观量子隧道效应

举例略 第二章原子结构 1. 原子序数为12的Mg有三个同位素:78.70%的Mg原子有12个中子,10.13%的Mg 原子有13个中子,11.17%的Mg原子有14个中子,计算Mg的原子量。 [答] M = 0.7870×(12+12)+0.1013×(12+13)+0.1117×(12+14) = 24.3247 g/m ol 2. 试计算原子N壳层内的最大电子数,若K、L、M和N壳层中所有的能级都被填满,试确定该原子的原子序数。 [答] N壳层内最大电子数为2×42 = 32。但考虑能级交错:N壳层内刚刚达到最大电子数时的电子排布为:1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f14,该原子的原子数 为70。 (本题目书上原解:N壳层中电子最多有2+6+10+14 = 32个,K、L、M、N壳 层中电子共有2+8+18+32 = 60个,故原子序数为60。) 3. 试计算原子O壳层内的最大电子数,并定出K、L、M、N和Q壳层中所有能级都被 填满时的原子序数。 [答] O壳层内最大电子数为2×52 = 50。但考虑能级交错:O壳层内刚刚达到最大电子数时的电子排布为: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d105g18, 该原子的原子数为130。 (本题目书上原解:O壳层中电子最多有2+6+10+14+18 = 50个,K、L、M、 N、O壳层中电子共有2+8+18+32+50 = 110个,故原子序数为110。) 4. 试说明四种原子结合力并举例说明。 [答] 金属键:由金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称为金属键。其基本特点是电子的共有化,无饱和性,无方向性。例如:Hg、Al、Fe、W。离子键:金 属原子将最外层家电子给予非金属原子成为带正电的正离子,非金属原子得到价电子后成 为带负电的负离子,正负离子依靠静电引力结合在一起。其基本特点是以离子而不是以原 子为结合单元。大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合,例如:NaCl、MgO。

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