《敏感材料与传感器》作业（1、2次合并）
1.解释：传感器、传感器技术、敏感材料、磁阻效应、双金属
敏感元件、LB膜、SA膜、形变规、约瑟夫逊(Josephson)效应、色谱法、形状记忆现象、陶瓷材料、压电效应、热释电效应、空穴、有效质量、压阻效应
（1）传感器：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换电路组成。
（2）传感器技术：是一个汇聚物理、化学、材料、器件、机械、电子、生物工程等多类型交叉学科，涉及传感检测原理、传感器件设计、传感器开发和应用的综合技术。
（3）敏感材料：是指对电、光、声、力、热、磁、气体分布等待测量的微小变化而表现出性能明显改变的功能材料。
（4）磁阻效应：物质在磁场中电阻发生变化的现象。
（5）双金属敏感元件：是将热膨胀系数不同的两种金属片贴合而成的敏感元件。
（6）LB膜：将含有亲水基和疏水基的两性分子在水面上形成的一个分子层厚度的膜（即单分子膜），以一定的方式累积到基板上的技术。
（7）SA膜：具有一定功能特性的分子通过化学键作用自发吸附在固/液或气/固界面而形成的热力学稳定和能量较低的有序膜。（8）形变规：利用物质因受力而使其电阻发生变化的敏感元件。（9）约瑟夫逊(Josephson)效应：在两超导体间插入纳米量级的
绝缘体，超导电流会从一块超导体无阻通过绝缘层到另一块超导体。
（10）色谱法：使混合物中各组分在两相间进行分配,其中一相是不动的(固定相),另一相(流动相)携带混合物流过此固定相,与固定相发生作用,在同一推动力下,不同组分在固定相中滞留的时间不同,依次从固定相中流出,又称色层法,层析法。
（11）形状记忆现象：在点Ms 生成的马氏体在温度降低的同时慢慢成长。若消除来自马氏体相变状态的晶体应力，且又加热，则马氏体产生与相变时相反的晶格剪切，从而返回原来的晶体结构。
（12）陶瓷材料：利用陶瓷的物理性质对力、电、磁、热、光等的敏感特性可以制成种类繁多的陶瓷功能材料。
（13）压电效应：某些物质在特定方向施加应力发生形变就会产生电荷，反之，若施加电压则会产生机械形变的现象。
（14）热释电效应：随着温度的变化，晶体因结构上的变化导致电荷中心相对位移，而发生自发极化，从而在其两表面产生异号的束缚电荷的现象。
（15）空穴：共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，称这些空位为空穴。
（16）有效质量：并不代表正真的质量，而是代表能带中电子或空穴受到外力时，外力与加速度的系数，它概括了半导体内部势
场的作用。
（17）压阻效应：应力的作用下半导体晶体的能带结构发生变化，从而改变载流子迁移率和载流子密度的。
2.传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？传感器的发展
方向表现在哪几个方面？
（1）传感器技术发展动向：
新效应，新材料、新功能的开发应用。
微机械加工工艺的发展。
传感器的多功能化发展。
研究生物感官，开发仿生传感器。
（2）传感器发展的方向：
传感器的多功能化、集成化、数字化、智能化和高精度。
3.信息技术的三大支柱技术是哪些？分别具有什么作用？
传感器技术、通信技术、计算机技术。传感器技术作用采集信息，通信技术的作用是传输信息，计算机技术是处理信息。
4.传感器研究的基本思路是怎样的？
（1）敏感材料机理研究
（2）选择合适的敏感材料
（3）设计合适的传感功能结果
（4）传感器制备工艺研究
（5）传感器性能测试
（6）后端信号处理电路研究和传感器应用研究
5.传感器的基本构成型式有哪几种？试画图并简要说明各自
的特点。
自源型，激励源型，外源型，三种补偿型。
自源型：（a）不需要外能源；(b)其传感元件具有从被测对象直接吸取能量,并转换成电量电效应；(c)输出能量较大。
激励源型：需要使用磁铁等辅助能源对传感器进行激励，从而获得输出信号。
外源型：它必须通过带外电源的变换电路，才能获得输出信号。
三种补偿性：
（1）相同传感器的补偿型：使用两个原理和特性一样的敏感元
件，其中一个接受输入信号和环境影响，另一个只接受环境影响，通过电路，利用后者消除前者的环境干扰影响。
（2）差动结构补偿型：采用了两个原理和特性完全相同的转换元件，同时接收被测输入量，并置于同一环境中，巧妙的是，两个转换元件对被测输入量作反向转换，对环境干扰量作同向转换，通过变换（测量）电路使有用输出量增加，干扰量相消。
（3）不同传感器的补偿型：其中一个接受信号，并已知其受环境影响的特性，另一个接受环境影响量，并通过电路向前者提供等效的抵消环境影响的补偿信号。
6.磁阻效应有哪两类？它们有什么区别？
可分为物理磁阻效应和几何磁阻效应。物理磁阻效应是指长方形半导体片收到与电流方向垂直的磁场作用时所产生的电流密度下降，电阻率增大的现象；几何磁阻效应是指在相同磁场作用下，由于半导体片几何形状的不同而出现电阻值不同变化的现象，几何磁阻效应又称为形状效应。（书上）
可分为基于霍尔效应的普通磁阻效应和强磁性体中各向异性磁阻效应。区别：基于霍尔效应的磁阻效应使沿外加电场方向运动的载流子数量减小，电阻增大，表现出横向磁阻效应；
而各向异性磁阻效应则是外加磁场偏离内磁场方向时，电阻减小，若外加磁场方向平行于内磁体磁化方向时，电阻几乎不随外磁场变化。（ppt上）
7.常见的金属热敏电阻有哪些？
铂、铜、铁和镍
8.磁致伸缩产生的原因有哪些？
磁偶极矩变化而产生晶格离子位置的偏移，磁弹性结合能变化引起晶格离子位置的偏移，以及由自旋引起的传导电子云分布的变化等。
9.约束超导现象的三大临界条件是哪三个？
临界温度（Tc）、临界磁场（Hc）、临界电流JC
10.简述化学敏感元件的基本工作机制。
11.简述氧化物半导体在气敏元件中的应用。
氧化物半导体上吸附氧后测量吸附热、伴随吸附的电导率变化、功函数的变化等，可以为气敏元件探测氧的含量提供依据。
12.描述陶瓷材料中热敏电阻的分类，并给出每种类型热敏电阻
的代表性材料。
（1）NTC热敏电阻是具有随温度升高而电阻指数减小的负温度系数的元件。大部分NTC热敏电阻材料是Fe、Ni、Co、Mn等过渡金属氧化物，多数情况下是由具有尖晶石型、岩盐型、黑锰矿型、方铁锰矿型等晶型的化合物或其混合物组成的。
（2）PTC热敏电阻是在某一温度范围内其电阻呈非线性显著增加，且整体具有正的温度系数的元件。PTC材料目前采用的是钛酸钡（BaTiO3）系半导体。
（3）CTR热敏电阻是骤变热敏电阻或临界热敏电阻，代表材料是VO2系材料。
13.请画出压电陶瓷的制备工艺流程图。
14.试比较物理吸附与化学吸附的差异。
15.试简述金属氧化物陶瓷材料敏感机理？并以此说明n或p型
金属氧化物材料中吸附气体性气体和还原性气体后，其导电率分别发生怎样的变化？
吸附分子与固体相互作用（电子授受）的结果往往被离化。
→如果吸附分子的分子轨道的最高被占能级在固体空的能级之上，则产生由吸附分子到固体表面的电子跃迁，吸附分子带正电荷。反之，如果分子有空的能级在固体的费米能级以下，则吸附分子接受电子，带负电荷。→因此表面电导发生
大的变化。
n型半导体吸附还原性气体时，还原性气体将电子交给半导体，而以正电荷与半导体相吸着，进入n型半导体内的电子，束缚其少数载流子的空穴，使空穴与导带上参与导电的自由电子复合几率减少，这实际上是加强了导电能力，因而减少了元件的电阻值。与此相反，若n型半导体吸附氧化性气体时，气体以负离子形式吸着，而将空穴给予半导体，其结束是使导带电子数目减少，而使元件电阻值增加。P型半导体与n型半导体变化相反。
16.陶瓷材料有哪四种极化机制？
（1）电子极化（由原子内的电子与核的相对位置的变化而产生的极化）；
（2）离子极化（在离子性化合物中，由于正、负离子的重心偏移而产生的极化）；
（3）定向极化（由于对偶极矩电场取稳定方向而产生的极化）；
（4）空间电荷（界面）极化（在多晶等不均匀电介质中，由于电荷载体聚集在特定空间或界面而产生的极化）。
17.压电陶瓷与压电晶体的压电机理有何区别？
压电陶瓷需要经过极化之后才具有压电效应，而压电晶体本身就具有压电效应。
18.基于热释电效应的红外敏感材料应该满足什么要求？
（1）充分吸收入射的红外线。
（2）为了使与吸收的热能相对应的温度上升的幅度大，应该使用体积比热小，微型化或薄膜化的材料。
（3）与温度升高相对应的表面电荷变化大，即热电系数λ=dPr/dT大。当室温的Pr（剩余极化）大，且Tc（居里温度）适当高时，λ变大。Tc一低λ就大，但使用温度受到限制，且λ随温度变化变大。
（4）与表面电荷变化相应的电容小，且可产生大的电压。
（5）作为噪声源之一的tanδ小。
19.在32种晶体点群中，有多少种具有压电效应，又有多少种具
有热释电效应？
（补充说明：在32个晶体点群（见晶体的对称性）中有11个具有对称中心；有对称中心的晶体压电张量的所有分量均等于零，它们都不是压电体。属于点群432的晶体虽无对称中心，但其对称性较高，也没有压电性。）20种晶体点群具有压电效应，10种具有单一极轴的晶体点群具有热释电效应20.简述铁电体与压电体和热释电体关系。
铁电体必然具有压电性和热释电性；
具有热释电性的晶体，必定具有压电性，但并不一定具有铁电性；
压电晶体比如水晶、锗酸铋等不具有热释电性和铁电性。
当然，谈到某种具体是用于压电体还是铁电体，不能离开具
体的温度条件，只有在铁电居里点以下，晶体才会呈现铁电性．
21.试例举3-4个半导体的重要特性。
温度升高使半导体导电能力增强，电阻率下降（NTC）
微量杂质含量可以显著改变半导体的导电能力(掺杂效应)
适当波长的光照可以改变半导体的导电能力(光电效应)
导电能力还随电场、磁场等的作用而改变(霍尔效应等)
22.简述半导体电学性质与温度的依赖关系。
（1）半导体中的电子迁移率的温度依赖性（硅）
在高温侧迁移率下降是由于晶格振动产生的散射引起的，低温侧迁移率下降是杂质散射引起的。对于施主浓度高的样品迁移率整体变小，且很快移向低温区。
（2）n型半导体的传导电子密度的温度依赖关系
高温侧，载流子密度以exp(Eg/2kT)的斜率成指数地剧增，而在低温侧，由施主杂质提供的传导电子随温度的增加而增加；中温区，不变。
（3）费米能级的温度依赖关系
在低温下费米能级靠近施主能级，但在高温下移到带隙中央附近，且传导电子和价带空穴几乎以等密度激发。
23.高分子材料的基本性质有哪些？
高聚物分子量大。
高聚物的分子量具有多分散性。
高聚物分子的空间结构排列复杂。
一般高分子材料都有比重小、强度大、电绝缘性能好、耐化学腐蚀等特点。
24.与无机敏感材料相比，有机敏感材料有哪些优点？
（1）容易加工、容易做成均匀大面积材料；
（2）设计、合成新结构分子的自由度大，从而带来了敏感材料的多样性；
（3）可实现在无机敏感材料中难以达到的识别功能。25.简述高分子材料的结构层次。
26.阐述高分子材料的导电机制。
（1）由杂质等产生的离子传导；
（2）由电子和空穴产生的能带传导和跃迁传导；
（3）由导电性填料形成导电通路。
27.试简述有机材料被光照射时所产生的各种物性变化的机制。分子激发和生成电子性载流子。
由分子激发可产生光电子发射、光介电效应等，另外因光照产生载流子从而有光电导性或光伏效应。
分子激发
发光
光介电效应
折射率
光电容
载流子生成
光电导性
光电动势结型
势垒型
内电场型浓度梯度
21世纪的化学前沿 人们经常说：化学无所不在，所以化学的对象也几乎无所不包。传统上，根据研究对象和方法的不同一般把化学分为5个分支领域，即无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学。下面逐一介绍。 1无机化学 无机化学是研究无机化合物的性质及反应的化学分支。无机化合物包括除碳链和碳环化合物之外的所有化合物，因此，无机化合物种类众多，内容丰富。人类自古以来就开始了制陶、炼铜、冶铁等与无机化学相关的活动，到18世纪末，由于冶金工业的发展，人们逐步掌握了无机矿物的冶炼、提取和合成技术，同时也发现了很多新元素。到19世纪中叶，已经有了统一的原子量数据，从而结束了原子量的混乱局面。虽然当时人们已经积累了63种元素及其化合物的化学及物理性质的丰富资料，但是这些资料仍然零散而缺乏系统。为此，德国学者D6bereiner,Meyer、法国学者deChancourrois以及英国学者Newlands,Odling等先后做了许多元素分类的研究工作。至1871年，俄国学者Mendeleev发表了“化学元素的周期性依赖关系”一文并公布了与现行周期表形式相似的Mendeleev周期表。元素周期律的发现奠定了现代无机化学的基础。元素的周期性质是人们在长期科学实践活动中通过大量的感性材料积累总结出来的自然规律，它把自然界的化学元素看做一个有内在联系的整体。正确的理论用于实践会显示出其科学预见性。按周期律预言过的15种未知元素，后来均陆续被发现；
按周期律修改的某些当时公认的原子量，后来也都得到证实，如In,La,Y,Er,Ce,Th等。至1961年，原子序数由1-103的元素全部被发现，它们填满了周期表的第一至第六周期的全部以及第七周期的前面16个位置。尔后，又依次发现了元素104(1969年),105(1970 年),106(1974年),107(1981年),108(1986年),109(1982年),110(1994年),111(2019年),112(2019年)和114(2019年)等。人类究竟还能发现多少新元素？据核物理理论的预测，175号元素可以稳定存在，当然这种预测是否正确还需要实验的验证。至今耕耘周期系来发现和合成新化合物仍是化学科学的传统工作。 20世纪以来，由于化学工业及其他相关产业的兴起，无机化学又有了更广阔的舞台。如航空航天、能源石化、信息科学以及生命科学等领域的出现和发展，推动了无机化学的革新步伐。在过去30年里，新兴的无机化学领域有无机材料化学、生物无机化学、有机金属化学、理论无机化学等等。这些新兴领域的出现，使传统的无机化学再次焕发出勃勃生机。 2有机化学 有机化学是一门研究碳氢化合物及其衍生物的化学分支，也可以说有机化学就是有关碳的化学。在19世纪初期，碳元素的化学远比金属以及其他常见元素（如硫、磷和氮）的化学落后。1828年，德国化学家FeiderichWohler发现用无机化合物NH4Cl和AgOCN氰酸银）作用生成NH4OCN(氰酸钱），蒸发该溶液所得白色结晶是它的异构体CO(NH)2（尿素），后者是动物体内的有机物。人工合成尿素是有史
实验材料的选取是实验成功的关键。在选择时，要符合实验要求（科学性）、取材容易（简便性）、实验现象明显（直观性）等特点。现对教材相关实验的取材作简要盘点。 1．在鉴定还原糖实验中，宜选用还原糖丰富的，白色或近于白色的材料，以避免色素对实验现象造成干扰。 2．在鉴定脂肪和蛋白质实验中，宜选用富含脂肪和蛋白质的材料，如花生种子、大豆种子和蛋清溶液。 3．在细胞膜的提取实验中，宜选用成熟的哺乳动物的红细胞，因为该细胞内无细胞核和各种细胞器，避免了其他膜结构对细胞膜的干扰。 4．在观察叶绿体实验中，藓类植物的叶薄而小，叶绿体清晰，可取整个叶制片，是作为实验材料的首选对象；或者选用菠菜叶（稍带叶肉）的下表皮，因为叶肉细胞中含有叶绿体。 5．在观察细胞质流动实验中，常选用黑藻作实验材料，因为黑藻叶小而薄，含有叶绿体可作细胞质流动的标志物。 6．在观察植物细胞有丝分裂实验中，常选用洋葱根尖分生区部位，因为该部位细胞分裂旺盛，易观察到分裂期染色体的行为变化。 7．在比较H2O2酶与Fe3 催化效率实验中，选用新鲜的肝脏研磨液，这是因为肝脏是人体内重要的解毒器官，富含H2O2酶；同时，经研磨后细胞内的H2O2酶可释放出来。
8．在叶绿体色素提取和分离实验中，要选用新鲜的颜色较深的叶片（如菠菜叶）作为实验材料，以便使滤液中含较多的色素。 9．在证明光合作用的场所和产物实验中，选用水绵和好氧性细菌作实验材料，是由于水绵为带状叶绿体；同时，通过显微镜易观察到好氧性细菌的分布情况。 10．在观察植物细胞质壁分离及复原实验中，选用紫色洋葱表皮细胞是因为细胞内具有中央液泡，且液泡内含有色素便于观察实验现象。 11．在生长素有关实验中，常选用胚芽鞘作实验材料，是因为胚芽鞘细胞只生长，不分裂，易研究生长素的生理作用。 12．在观察植物向性运动实验中，常选用植物幼苗或刚萌发并正长出幼根的蚕豆、玉米种子，这是因为幼嫩的组织细胞灵敏度高，易受外界因素影响，便于观察向性运动。 13．在验证甲状腺激素生理功能实验中，常选用蝌蚪作实验材料，是由于蝌蚪发育成青蛙的过程属于变态发育。饲喂甲状腺激素后，在短时期内就能观察到激素的增加所表现出的症状。 14．在证明DNA是遗传物质实验中，选用肺炎双球菌作为实验材料，是由于肺炎双球菌有两种类型（S型和R型），通过菌落特征或小鼠表现出的症状就可间接判断细菌是否发生转化，从而证明DNA是遗传物质。
材料学化学专业的就业前景 材料化学是材料科学的一个分支，是一门材料科学与现代化学、现代物理等多门学科相互交叉、渗透发展形成的新兴交叉边缘学科，是运用现代化学的基本理论和方法研究材料的制备、组成、结构、性质及应用的学科。化学工程专业毕业生是目前很有“钱”途的毕业生，化学工程的毕业生市场需求很大，材料化学专业就业前景甚好，尤其是进入石油业或煤业的学生，材料化学专业是化学与工程两种知识结合的专业，在国民经济发展和科学前沿领域中都起着不可替代的重要作用。 主干学科：材料科学、化学。主要课程：有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、结构化学、流体力学、工程力学、材料化学、材料物理等。主要实践性教学环节：包括生产实习、毕业论文等，一般安排10--20周材料化学就业前景材料化学就业前景。修业年限：四年授予学位：理学或工学学士 培养适应社会需要，系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备化学相关的基本知识和基本技能，能运用材料科学和化学的基础理论、基本知识和实验技能在材料科学与化学及其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的高级专门人才和具有开拓性、前瞻性的复合型高级人才。
可在化工、石油、轻工、日化、制药、冶金、建材等部门从事各类化工产品及其生产技术的研究、开发、设计、生产和管理等方面的工作或者出国深造。本专业的毕业生出国难度不是很大，不过出国之后从事的也是基础研究，比如测相图(非常繁杂琐碎)，处于比热门冷、比冷门热的位置。在材料科学与工程各专业中，材料化学专业的毕业生就业情况还是比较不错的，不过目前能去而专业比较对口的，主要还是国有大中型企业，特别是大型钢铁制造公司，有些“夕阳产业”的味道。考研的选择也不少，除上面提到的高校外，很多工科比较齐全的学校都开设了相关专业，基本上都是在材料科学与工程系/学院下面 材料化学专业的学生有较强的化学知识，材料设计制备、检测分析知识，能够在很多领域就业。如电子材料、金属材料、冶金化学、精细化工材料、无机化学材料、有机化学材料以及其它与材料、化学、化工相关的专业材料化学就业前景职业规划。与化工、化学等专业相比，材料化学专业更注重研究新材料的开发和应用。同时在一些边沿学科诸如环境、药物、生物技术、纺织、食品、林产、军事和海洋等领域，材料化学专业的人才也有较强的用武之地。市场需求预期：根据北京市“十一五”发展规划：要依托燕山石化，重点发展环境污染孝资源消耗少、附加值高的化工新型材料、精细化工制造业，可以看出燕山石化、大宝、宝洁、双鹤医药、
第一章 1、材料的基本概念 材料是人类赖以生存的基础，材料的发展和进步伴随着人类文明发展和进步的全过程。材料是国民经济建设，国防建设和人民生活不可缺少的重要组成部分，是社会现代化的物质基础与先导。 材料，尤其是新材料的研究、开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业水平。 材料特别是新材料与社会现代化及现代文明的关系十分密切，新材料对提高人民生活，增加国家安全，提高工业生产率与经济增长提供了物质基础，因此新材料的发展十分重要。 材料是一切科学技术的物质基础，而各种材料的起点主要来源于材料的化学制备和化学改性。 2、什么是材料科学工程 具有物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷学、计算数学等多学科交叉与结合的特点，并且具有鲜明的工程性。 3、什么是材料化学 材料化学在研究开发新材料中的作用，就是用化学理论和方法来研究功能分子以及由功能分子构筑的材料的结构与功能关系，使人们能够设计新型材料，提供的各种化学合成反应和方法使人们可以获得具有所设计结构的材料。 采用新技术和新工艺方法，合成新物质和新材料，通过化学反应实现各组分在原子或分子水平上的相互转换过程。涉及材料的制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学。 材料化学既是材料科学的一个重要分支，也是材料科学的核心内容。同时又是化学学科的一个组成部分，具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。是材料学专业学生的一门重要的专业基础知识课程。 4、材料的分类 （1）按照材料的使用性能：可分为结构材料与功能材料两类 结构材料的使用性能主要是力学性能； 功能材料的使用性能主要是光、电、磁、热、声等功能性能。 （2）以材料所含的化学物质的不同将材料分为四类：金属材料、非金属材料、高分子材料及由此三类材料相互组合而成的复合材料。 第二章 1、原子结合---键合 两种主要类型的原子键：一次键和二次键。 （1）一次键的三个主要类型：离子键、共价键和金属键。（一次键都涉及电子的转移，或者是电子的共用。）一次键通常比二次键强一个数量级以上。 ①金属键：自由电子和正离子组成的晶体格子之间的相互作用就是金属键。没有方向性和饱和性的。 ②离子键：包含正电性和负电性两种元素的化合物最通常的键类型为离子键。阴阳离子的电子云通常都是球形对称的，故离子键没有方向性和饱和性。 ③共价键：由两个原子共有最外层电子的键合，使每个原子都达到稳定的饱和电子层。共价键具有方向性和饱和性。 （2）二次键：范德华键（二次键既不涉及电子的转移，也不涉及电子的共用。） 以弱静电吸引的方式使分子或原子团连接在一起的，比前3种键合力要弱得多。包含色散效应、分子极化、氢键。 ①色散效应：对称的分子和惰性气体原子，由于电子运动的结果，有时分子或原子的内部会发生电子的偏离而引起瞬时的极化，形成诱导瞬间电偶极子，就会产生很弱的吸引力，这样的吸引力在其它力不存在时能使分子间产生结合。 ②分子极化：原子、离子及分子的电荷并不是固定在一定部位上，它们在相互靠近时，电荷会发生偏移，形成
1. Si 、C 、C/Si,谁将成为下一代智能与敏感材料或者信息技术材料的主角，观点和理由？ 2. 简述集成电路芯片的制造流程。 答：集成电路芯片的制造需要通过：原料提纯—单晶硅锭及硅片制造—光刻与图形转移—掺杂与扩散—薄层沉积—互联与封装等多道工序完成。 3. 现代信息产业的发展对微电子技术中半导体器件的衬底材料提出了什么新的要求？ 答：1.晶片直径增大 2.缺陷，杂质减少 3.几何精度增加 4.开发新型材料和结构 4. 简述介电材料的极化率、极化强度、介电常数、介电损耗、电导率和击穿强度等特 征参数。答：极化率：？极化强度：指单位体积内电偶极矩的矢量和，μμn V p =?=∑。 介电常数：？介电损耗：在交变电场中，每秒内、每立方米电介质消耗的能量称介 电损耗W,δεtan 2/20fE w π=.电导率：？击穿强度：？ 5. 介电材料的极化机制与工作原理，将其应用于能量存储的优势有哪些？ 介电材料又称为电介质，是通过感应而非传导的方式传递、存储或记录电场的作用和影响。极化机制即电介质在外加电场作用下产生宏观的电极化强度，实际上是电介质微观上各种极化机制贡献的结果，极化机制可分为可以分为：电子极化、离子极化、固有电极的取向极化、界面极化以及空间电荷极化。一般电介质材料具有较高的功率密度、使用温度范围宽、快速充放能量、使用周期长等优点，适合于能量的存储。 6. 磁泡材料是如何实现记录和读取信息的功能？ 答：利用在磁性薄膜的某一位置上“有”和“无”磁泡的两种物 理状态代表“1”和“0”，可实现信息的存储。控制磁泡的产生、 消灭、移动和检出等可实现信息的写入、传输和读出。
材料化学研究前沿和发展展望 摘要:材料是人类发展的铺路石,从古至今材料伴随着人类的发展而发展,到了21世纪更是成为了材料的世纪。工业、军事、航空航天、生物、能源等都与材料密不可分。材料的研究前沿和发展成为众多科技工作者关注的对象。 能源、材料与信息是现代科技的基础，而材料是发展工程、信息、新能源等高科技的重要物质基础，是当代前沿科学技术领域之一。由于现代科技的不断进步，各个科学领域对材料的需求量越来越大，对其性能的要求也越来越高，甚至其形态规格，也由三维块状材料向二维薄膜材料、一维纤维材料和准零维纳米材料发展。就此，本文将对材料化学的研究前沿和发展展望作简要讨论。 1 材料研究前沿 随着时代的不断发展，人类所使用的材料也由简到繁，由少到多。人类从石器时代走来，经历了上千年的风风雨雨，人类使用的器具也由石器到青铜，再到铁器……慢慢地，到现在使用的许多高品质的化学材料。不光在我们的生活中，在当今世界的许多高科技领域，材料的品质和发展得到了极大的重视和进步，其中处于当前研究前沿并收到科学界、工业界广泛关注的，主要有纳米材料、先进陶瓷材料、功能薄膜材料等等。 1.1 纳米材料之概论 纳米是一个极小的度量单位，一纳米等于十的负九次方米，所以纳米级的材料由于它是由极小的微粒组成，因而具有许多其他材料所不具备的性质，因此在大量科学领域中纳米材料的开发和使用成为其领域发展和进步的重中之重。而纳米材料则由于其优良的特性成为科学界青睐的对象，其特性主要表现在表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应。 （1）微粒随着粒径变小，比表面积将会明显增大，则表面原子所占的百分数会显著增加，即微粒表面具有极高活性的原子所占百分数增加，进而导致纳米材料可以直接和空气发生剧烈反应，这就是在材料研究中不可忽视的表面效应。 （2）纳米粉体的粒径和光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度形成透射深度等物理特征尺寸相当或更小时引起一系列宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。其中具体又可以分为特殊的光学性质、热学性质、磁学性质以及力学性质。鉴于其作为纳米颗粒的优越性，可以取适当的材料作为高效率的光热、光电转换材料，可应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。且其特殊力学效应在于良好的韧性和延展性，它这新奇的力学性质使之应用前景十分宽广。 （3）量子尺寸效应则为当纳米材料能级间距大于热能、电场能或磁场能的平均能级间距时，就会呈现一系列与宏观物体截然不同的反常特性。例如原本可导电的金属在纳米粉体时可以变成优良的绝缘体等。纳米材料正是在纳米粉体的基础上建立和发展起来的，迄今为止纳米材料已经诞生了十多年，而其在许多高科技领域中的广泛应用也使得纳米材料成为科学界关注的热点。许多领域都在应用不同功能的纳米材料，但是现在用得最多的有纳米磁性材料、纳米催化材料、纳米生物材料和纳米光学材料等。其中纳米催化材料和纳米生物材料又是与人类日常生活联系得最为紧密的：汽车前进过程中因为汽油的不完全燃烧，排气管排出的尾气中含有大量的一氧化碳、二氧化氮等有毒有害气体，危害人类健康，破坏
材料化学专业就业前景与就业方向解析 材料化学专业学生主要学习化学和材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，接受科学思维与科学实验方面的基本训练，并能够熟练运用，充分了解材料化学理论和应用的最新发展动态，掌握信息收集检索的方法，具有运用化学和材料学的基础理论、基本知识和基本技能独立进行研究、教学、生产和开发的基本能力。培养系统掌握材料化学的基本理论与技术，具备材料化学相关的基本知识和基本技能，能运用化学和材料科学的基础理论、基本知识和实验技能在材料科学与化学及其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的具有开拓型、前瞻性、复合型的高级人才。 材料化学专业所研究的大多跟传统产业有关，属于解决实际问题的理论学科，因此材料化学专业研究的课题没有那么新潮和热门，但是在现实生产中，对优秀的材料化学方面人才的需求是巨大的，例如说冶金行业，在钢铁、有色金属冶炼过程中效率低、产品质量差、生产过程中浪费严重等问题，都需要用材料化学的知识来解决。中国虽然一直以陶瓷闻名世界，但实际世界上精密陶瓷绝大部分是由日本制造的，就是因为我们在配料、控制烧结条件等环节技术力量太差，而材料化学正是解决这些问题的。所以材料化学专业不仅实用价值高，而且发展空间大。材料化学专业的学生具有比较强的化学背景，能够在电子材料、金属材料、冶金化学、精细化工材料、无机化学材料、有机化学材料以及其它与材料、化学、化工相关的领域内找到适合自己的工作。 材料化学专业在专业学科中属于理学类中的电子信息科学类，其中电子信息科学类共9个专业，材料化学专业在电子信息科学类专业中排名第2，在整个理学大类中排名第11位。截止到XX年12月24日，45429位材料化学专业毕业生的平均薪资为4005元，其中10年以上工资1000元，应届毕业生工资3384元，0-2年工资4009元，3-5年工资4803元，6-7年工资6630元，8-10年工资8061元。就业前景比较好的城市有：上海、北京、广州、深圳、东莞、五洲、南京、杭州、宁波、武汉。 整体说来，材料化学专业就业都还是不错的。毕业生可在化学化工，材料，医药，食品，环境，能源和分析检验等领域和行业的企业事业单位和行政 1/ 3
材料化学专业介绍与就业前景材料化学是一门新兴的交叉学科，属于现代材料科学、化学和化工领域的重要分支，是发展众多高科技领域的基础和先导。在新材料的发现和合成，纳米材料制备和修饰工艺的发展以及表征方法的革新等领域，材料化学作出了的独到贡献。材料化学在原子和分子水准上设计新材料的战略意义有着广阔应用前景。 本专业有机融合并着重培养学生掌握材料科学、化学工程、化学等学科知识与实验技能。本专业旨在培养学生系统掌握纳米材料与功能材料设计、制备与表征的基础理论及专业知识，综合解决材料规模化/工业化生产中的化工技术问题。本专业的毕业生将具备良好的国际化视野、材料工程技术素质和实验技能，是符合社会主义市场经济发展和国际竞争需要的、具有较强管理技能的高层次精英人才和复合型技术人才。 主干学科：材料科学、化学 主要课程：化工原理、反应工程、有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、结构化学、材料力学、材料分析测试技术、材料成型、粉体材料科学与技术、碳材料科学、材料化学等。 主要实践性教学环节：包括生产实习、专业课程实验、
毕业论文等，一般安排10~20周。 主要专业实验：材料制备与合成、材料加工、材料结构与性能测定等。 就业方向： 材料化学专业的学生有较强的化学知识，材料设计制备、检测分析知识，能够在很多领域就业。如电子材料、金属材料、冶金化学、精细化工材料、无机化学材料、有机化学材料以及其它与材料、化学、化工相关的专业。与化工、化学等专业相比，材料化学专业更注重研究新材料的开发和应用。同时在一些边沿学科诸如环境、药物、生物技术、纺织、食品、林产、军事和海洋等领域，材料化学专业的人才也有较强的用武之地。 就业岗位： 研发工程师、销售工程师、化验员、销售代表、工艺工程师、质检员、实验员、销售经理、初中化学教师、技术研发工程师、检验员、高中化学教师等。 推荐院校： 武汉理工大学、山东大学、中南大学、四川大学、南京大学、哈尔滨工业大学、华东理工大学、复旦大学、重庆大学、吉林大学、河北工业大学、南开大学等。 锁定专业：简单的性格测试，了解适合自己的专业 定位大学：根据分数推荐适合的院校，初步定位高考目
北京科技大学 课程报告 题目：GaN纳米材料研究进展 课程名称：材料化学基础 学院： 专业： 班级： 学生姓名： 学生学号： 日期：
前言： 随着光电产业的不断发展，对半导体材料的要求也越来越高。进入20世纪90年代以后，由于一些关键技术获得突破以及材料生长和器件工艺水平的不断提高，使GaN薄膜研究空前活跃，GaN基器件发展十分迅速。氮化镓（GaN） =3.39eV）、发光效率高、电子属III-V族宽直接带隙半导体，具有带隙宽（E g 漂移饱和速度高、热导率高、硬度大、介电常数小、化学性质稳定、抗辐射、耐高温等优点。由于以上优越的性能，GaN具有着巨大的应用潜力和广阔的市场前景，如高亮度蓝光发光二极管（LED）、紫外—蓝光激光二极管（LD）、异质结场效应晶体管（HFETs）、紫外探测器等光电子器件、抗辐射、高频、高温、高压等电子器件。[1]GaN也因此被誉为继第一代锗、磷化铟化合物半导体材料之后的第三代主导半导体材料，成为目前全球半导体研究者们关注的焦点。[2]第三代半导体也被誉为高温半导体，且其具有更宽的禁带宽度，因此可以广泛用于导弹防御、相控阵雷达、通信、电子对抗以及智能武器等军事装备，也可用于半导体照明以及光存储与处理，是推动信息技术在新世纪继续发展的关键技术。[3]日本和欧美都非常重视开展对宽禁带半导体技术的研究，分别制定和实施了各自的宽禁带半导体技术发展计划。日本于2001年就出台了“下一代半导体材料和工艺技术开发”计划，将GaN晶体管视为未来民用通信系统的核心，希望“GaN基HEMT”能替代目前在无线基站中起放大信号作用的硅和砷化镓芯片，并还可应用于汽车雷达等领域。而欧美则将宽禁带半导体技术视为下一代军事系统与装备的关键。2002年美国国防先进研究计划局实施了WBGSTI（宽禁带半导体技术）计划，成为加速改进SiC、GaN以及AlN等宽禁带半导体材料特性的重要“催化剂”。欧洲也于2005年制定并实施KORRIGAN（GaN集成电路
2017 研究前沿 中国科学院科技战略咨询研究院 中国科学院文献情报中心 科睿唯安 七、化学与材料科学 1. 热点前沿及重点热点前沿解读 1.1 化学与材料科学 Top 10 热点前沿发展态势 化学与材料科学领域Top10热点前沿主要分布在太阳能电池、有机合成、纳米技术、超级电容器、自由基聚合、上转换发光等领域。与2013-2016 年相比，2017年 Top10热点前沿既有延续又有发展。在太阳能电池领域，关于钙钛矿太阳能电池和聚合物太阳能电池的研究连年入选热点前沿或新兴前沿。在今年的Top10热点前沿中，聚合物太阳能电池延续了去年对非富勒烯受体（小分子和聚合物）的关注，钙钛矿太阳能电池则侧重空穴传输材料研究。在有机合成领域，碳氢键的活化反应也是连年入选，往年侧重在钌、铑等贵金属的催化转化，今年是非贵金属钴的催化转化，另外今年还突出了间位碳氢键的活化。在纳米技术领域，不仅继续有具体的前沿研究入选，而且首次出现宏观的研究概念――纳米组装学。在超级电容器领域，基于纳米孔碳电极（2014年）、纳米二氧化锰电极材料（2016年）的超级电容器曾经入选热点前沿或新兴前沿，今年入选的是基于NiCo2S4电极材料的超级电容器。在自由基聚合领域，继2014年入选新兴前沿后，光引发的聚合反应今年成为热点前沿。在上转换发光领域，“三重态-三重态湮灭上转换”入选热点前沿。
1.2 重点热点前沿——三价钴催化的碳氢键活化反应 传统的合成化学基于活性官能团的相互转化，通常需要繁琐的预官能团化步骤。而碳氢键的直接化学转化可以避免这一过程，大大提高反应的原子经济性和步骤经济性，因而受到广泛关注并取得蓬勃发展。近十年来，过渡金属催化的碳氢键直接官能团化反应已成为重要的合成工具，特别是贵金属（铑、钌、铱、铂、金、银等）催化成果显著。然而，高昂的成本以及对环境可能造成的不利影响限制了贵金属催化的大规模应用。因此，越来越多的研究人员将目光转向储量丰富、成本低廉的第一行过渡金属（锰、铁、钴、镍、铜等）。这点在《研究前沿》系列报告中也得以体现：在2013年和2014年的报告中，“钌、铑催化的碳氢键活化反应”进入化学领域Top10热点前沿，本年度则是“钴催化的碳氢键活化反应”入选。钴催化的碳氢键活化反应可分为低价钴（CoⅡ）催化和高价钴（CoⅢ）催化两类。本研究前沿是高价钴催化的碳氢键活化反应。2013年，日本东京大学金井求（Motomu Kanai）教授和川岛茂裕（Shigehiro Kawashima）博士报道了Cp*CoⅢ（Cp*= 五甲基环戊二烯）络合物催化的2-苯基吡啶碳氢键活化直接加成到亚胺、烯酮上的反应。此后，研究人员不断扩大Cp*Co Ⅲ催化剂的应用围并研究其催化机理。与其替代对象Cp*RhⅢ相比，Cp*CoⅢ不仅可用于前者催化的反应，而且由于反应活性差异，导致可能采取不同的反应路线从而生成不同的产物。 如表31所示，在本研究前沿中，德国、日本、美国、国以及中国等国家或地区发表了多篇核心论文。日本东京大学、德国哥廷根大学、明斯特大学、美国耶鲁大学、国基础科学研究院等研究机构在该领域做出了突出贡献。大学、大学、中科院化物所等研究机构的工作也比较突出。
材料化学专业个人简历模板 基本信息 姓名：性别：女 出生日期：1991.10.05 民族：汉族 身高：170cm 体重：50kg 目前所在地:北京户口所在地：东北 毕业院校：xxxx学院政治面貌：中共党员 最高学历：本科所修专业：材料化学 毕业年份：20xx 联系方式：135xxxxxxxx 求职意向 人才类型：应届毕业生 期望类别：------ 到职时间：随时 求职类型：全职 月薪要求：面议 希望工作地区：不限 主修课程 材料科学基础、结晶化学、高分子化学、高分子物理、现代材料分析技术、材料研究与测试方法、材料性能学、材料化学、材料工艺学 奖励情况
1、10-11学年：获学业优秀三等奖 2、10-11学年：获优秀学生二等奖 3、11-12学年：荣获学院三好学生 校内工作 1、20xx年9月-20xx年6月班级组织委员 职责: 组织班级参加学院、学校、班级的各种活动 2、20xx年9月-20xx年6月辅导员助理 职责：辅助辅导员管理班级事务，替辅导员分担工作 工作（培训）经历 1、20xx年7月-20xx年8月 xxxx公司职员 工作描述：工作期间认真负责，深受领导和同事的好评。 2、20xx年7月-20xx年8月学校实验室 工作描述：进行高分子吸水材料的制作 语言能力 英语：良好（六级）国语：优秀粤语：良好 工作技能（个人技巧） 1、能熟练运用office办公软件，熟练操作 Windows XP/win7平台； 2、在校已过全国计算机三级； 自我评价 1、品行端正，乐于助人； 2、吃苦耐劳，对工作认真负责；
3、善于沟通，能够与人很好的相处； 4、做事不紧不慢，有条不紊； 5、在社会交际方面具备一定的能力。 ---来源网络整理，仅供参考
第一章材料科学基础 1.1 原子间的键合、分子间作用 1、原子的键合、分子间作用有哪些？ 原子：金属键、离子键 分子：共价键、氢键、德华键 2、各种键合有什么特点和特性？ 3、形成氢键的两个条件是什么？ 分子中必须含活性氢、另一个元素必须是显著的非金属元素 1.2 晶体结构与缺陷 1、晶态与非晶态之间的转化？ 非晶态所属的状态属于热力学亚稳态，所以非晶态固体总有向晶
态转化的趋势，即非晶态固体在一定温度下会自发地结晶，转化到稳定性更高的晶体状态。通常呈晶体的物质如果将它从液态快速冷却下来也可能得到非晶态。 2、晶格常数（晶系）？ 例如：正交晶系的晶格常数特征是什么？（选择题） 3、按几何形态分晶体缺陷有哪几种？ 点缺陷（零维缺陷）：缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方向上缺陷的尺寸都很小。包括：空位；间隙质点；错位原子或离子。线缺陷（一维缺陷）：指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷，即缺陷尺寸在一维方向较长，另外二维方向上很短。 面缺陷(二维缺陷)：是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷。如晶界、堆积层错等。
1.3 材料的亚稳态 1、为什么纯金属做玻璃不可能？ 因为可用于做玻璃的多元合金需满足以下条件： 合金系有三个以上组元、主要组元要有12%以上的尺寸差、各元素间要有大的混合热 第三章高分子材料学基础 3.1.1 高分子链近程结构 1、常见的高分子的缩写及单体？ 聚氯乙烯：PVC，CHCLl=CH2 有机玻璃：PMMA聚甲基丙烯酸甲酯， 塑料王：PTFE,聚四氟乙烯，CF2=CF2 2、聚乙烯醇在水中可不可以水解？ 3、链的原子种类和排列特点及举例？ 特点举例 碳链高分子不溶于水，可塑性（可加 工性）但耐热性差PP聚丙烯, PE聚乙烯,PS聚苯乙烯.PVC聚氯乙烯、PMMA聚甲基丙烯酸甲酯 杂链高分子具有极性，易水解、醇解， 耐热性比较好，强度高PA（尼龙）、PET（涤纶）、PPO（聚苯醚）、PSU （聚砜）、POM（聚甲醛）、PPS（聚苯硫醚）。 元素有机高分子具有无机物的热稳定性， 有机物的弹性和塑性 硅橡胶 4、几何异构：顺式异构和反式异构举例？ 顺式聚异戊二烯: 弹性大，是一种橡胶 反式聚异戊二烯:由于结构对称，极易结晶，为坚硬塑料
谈谈小学科学课实验材料的准备 进行实验是学生进行亲自动手，主动进行科学探究的重要活动形式。通过实验使学生在“做中学”，在实验中进行科学探究。要进行实验就必须要有实验材料，而且要有好的实验材料。课前准备实验材料就成为了自然教学一个重要的必不可少的活动。只有精心准备实验材料，才有可能指导学生进行好实验，使学生在实验中自主探究，提高能力。 一、准备实验材料的重要性 “巧妇难为无米之炊”。实验材料是学生进行实验活动的必要条件，没有实验材料，实验根本就无从谈起，那只能“纸上谈兵”，“画饼冲饥”了。因此，在进行实验教学之前必须准备好实验所需要的材料。 同一个师傅应用不同的材料做出来的产品是不同的，好的材料不一定能出好的产品，但不好的材料绝难出好的产品，此所谓“朽木难雕”啊！因此，在进行实验教学之前不仅要准备好实验所需要的全部材料，还要准备好有利于学生实验观察的材料。 二、确定需要实验材料的原则 1、根据教学需要确定材料 自然实验教学中使用的各种观察实验材料，都应是达到教学目的所必需的。所以，我们必须根据教学需要确定所要
准备的材料。首先，要根据观察实验的项目、内容和方法，确定需要准备哪些材料——实物、模型、标本、仪器、工具、试剂、药品等。例如，和这两课的实验教学都与声音有关，但这两课教学目的不一样，实验所需要准备的材料就是不一样的。一课实验是为了让学生认识声音是怎样产生的，需要准备的材料有：钢尺子、小刀、音叉、锣鼓、装水的烧杯等较多能产生声音的材料；一课实验是为了让学生认识声音是怎样传播的，需要的材料有：音叉、锣鼓等较少的能产生声音的材料，还需要一些研究声音传播途径的材料：桌子、盛水的水槽、泡沫小球等。 其次，根据观察实验的组织形式确定需要准备的材料的数量。观察实验是自然教学最常用的教学方法，不准备材料，观察实验就无法进行。但绝不是准备的观察实验材料越多越好，过多的观察实验材料会挤掉其它的教学活动时间，导致通过观察实验所获取的感性知识，来不及思考上升为理性知识。例如，一课让学生通过观察实验认识水的溶解现象，就只需要准备几种较为典型的在水中溶解和不溶解的物质：食盐、高锰酸钾、石子等，而不必准备穷尽学生所知道的所有在水中溶解的物质。 2、根据实际条件确定材料 确定需要的实验材料还要根据实际条件。特别是材料有多种选择时，要根据实际情况确定选择那些既安全，又高效；
材料化学就业前景认识 材料化学是材料科学的一个分支，是一门材料科学与现代化学、现代物理等多门学科相互交叉、渗透发展形成的新兴交叉边缘学科，是运用现代化学的基本理论和方法研究材料的制备、组成、结构、性质及应用的学科。化学工程专业毕业生是目前很有“钱”途的毕业生，化学工程的毕业生市场需求很大，材料化学专业就业前景甚好，尤其是进入石油业或煤业的学生，材料化学专业是化学与工程两种知识结合的专业，在国民经济发展和科学前沿领域中都起着不可替代的重要作用。 主干学科：材料科学、化学。主要课程：有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、结构化学、流体力学、工程力学、材料化学、材料物理等。主要实践性教学环节：包括生产实习、毕业论文等，一般安排10--20周材料化学就业前景材料化学就业前景。修业年限：四年授予学位：理学或工学学士 培养适应社会需要，系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备化学相关的基本知识和基本技能，能运用材料科学和化学的基础理论、基本知识和实验技能在材料科学与化学及其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的高级专门人才和具有开拓性、前瞻性的复合型高级人才。 可在化工、石油、轻工、日化、制药、冶金、建材等部
门从事各类化工产品及其生产技术的研究、开发、设计、生产和管理等方面的工作或者出国深造。本专业的毕业生出国难度不是很大，不过出国之后从事的也是基础研究，比如测相图(非常繁杂琐碎)，处于比热门冷、比冷门热的位置材料化学就业前景文章材料化学就业前景出自在材料科学与工程各专业中，材料化学专业的毕业生就业情况还是比较不错的，不过目前能去而专业比较对口的，主要还是国有大中型企业，特别是大型钢铁制造公司，有些“夕阳产业”的味道。考研的选择也不少，除上面提到的高校外，很多工科比较齐全的学校都开设了相关专业，基本上都是在材料科学与工程系/学院下面 材料化学专业的学生有较强的化学知识，材料设计制备、检测分析知识，能够在很多领域就业。如电子材料、金属材料、冶金化学、精细化工材料、无机化学材料、有机化学材料以及其它与材料、化学、化工相关的专业材料化学就业前景职业规划。与化工、化学等专业相比，材料化学专业更注重研究新材料的开发和应用。同时在一些边沿学科诸如环境、药物、生物技术、纺织、食品、林产、军事和海洋等领域，材料化学专业的人才也有较强的用武之地。市场需求预期：根据北京市“十一五”发展规划：要依托燕山石化，重点发展环境污染孝资源消耗少、附加值高的化工新型材料、精细化工制造业，可以看出燕山石化、大宝、宝洁、双鹤医药、
材料化学与材料物理 材料0802 材料化学是从化学的角度研究材料的设计、制备、组成、结构、表征、性质和应用的一门科学。它既是材料科学的一个重要分支，又是化学学科的一个组成部分，具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。通过应用研究可以发现材料中规律性的东西，从而指导材料的改进和发展。在新材料的发现和合成，纳米材料制备和修饰工艺的发展以及表征方法的革新等领域所作出了的独到贡献。材料化学在原子和分子水准上设计新材料的战略意义有着广阔应用前景。随着国民经济的迅速发展以及材料科学和化学科学领域的不断进展，作为新兴学科的材料化学发展日新月异。是一个跨学科领域涉及的问题性质及其应用领域的各种科学和工程。这一科学领域探讨了在原子或分子尺度材料的结构之间的关系及其宏观性能。随着媒体的关注明显集中在纳米科学和纳米技术，在近年来材料科学逐步走在很多大学的前列。对一个给定的材料往往是时代的选择，它的界定点。材料的化学分析方法可分为经典化学分析和仪器分析两类。前者基本上采用化学方法来达到分析的目的，后者主要采用化学和物理方法（特别是最后的测定阶段常应用物理方法）来获取结果，这类分析方法中有的要应用较为复杂的特定仪器。现代分析仪器发展迅速，且各种分析工作绝大部分是应用仪器分析法来完成的，但是经典的化学分析方法仍有其重要意义。应用化学方法或物理方法来查明材料的化学组分和结构的一种材料试验方法。鉴定物质由哪些元素（或离子）所组成，称为定性分析；测定各组分间量的关系（通常以百分比表示），称为定量分析。有些大型精密仪器测得的结果是相对值，而仪器的校正和校对所需要的标准参考物质一般是用准确的经典化学分析方法测定的。因此，仪器分析法与化学分析法是相辅相成的，很难以一种方法来完全取代另一种。 经典化学分析根据各种元素及其化合物的独特化学性质，利用与之有关的化学反应，对物质进行定性或定量分析。定量化学分析按最后的测定方法可分为重量分析法、滴定分析法和气体容量法。 ①重量分析法：使被测组分转化为化学组成一定的化合物或单质与试样中的其他组分分离，然后用称重方法测定该组分的含量。 ②滴定分析法：将已知准确浓度的试剂溶液（标准溶液）滴加到被测物质的溶液中，直到所加的试剂与被测物质按化学计量定量反应完为止，根据所用试剂溶液的体积和浓度计算被测物质的含量。 ③气体容量法：通过测量待测气体(或者将待测物质转化成气体形式)被吸收（或发生）的容积来计算待测物质的量。这种方法应用天平滴定管和量气管等作为最终的测量手段。 仪器分析根据被测物质成分中的分子、原子、离子或其化合物的某些物理性质和物理化学性质之间的相互关系，应用仪器对物质进行定性或定量分析。有些方法仍不可避免地需要通过一定的化学前处理和必要的化学反应来完成。仪器分析法分为光学、电化学、色谱和质谱等分析法。 光学分析法：根据物质与电磁波(包括从γ射线至无线电波的整个波谱范围)的相互作用，或者利用物质的光学性质来进行分析的方法。最常用的有吸光光度法（红外、可见和紫外吸收光谱）、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、发射光谱法、荧光分析法、浊度法、火焰光度法、X射线衍射法、X射线荧光分析法、放射化分析法等。 材料物理是使用物理描述材料在许多不同的方式，如力，热，光，力学。这是一个综合
浅谈传感器敏感材料发展动态 1 微型化（Micro）为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标（包括精确性、可靠性、灵敏性等）的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。 1.1 由计算机辅助设计（CAD）技术和微机电系统（MEMS）技术引发的传感器微型化目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计（CAD）的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。对于微机电系统（MEMS）的研究工作始于20世纪60年代，其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科，是一个极具前景的新兴研究领域。MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合，期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展，尤其最近十多年的研究与发展，MEMS技术已经显示出了巨大的生命力，此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。在当前技术水平下，微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构，从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件，象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件[1]，[2]。目前，这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。 1. 2 微型传感器应用现状就当前技术发展现状来看，微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响；目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量，如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等 2 智能化（Smart）智能化传感器（Smart Sensor）是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用领域，如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。 2.1 智能化传感器的特点智能化传感器是指那些装有微处理器的，不但能够执行信息处理和信息存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一样，其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。如智能化压力传感器，主传感器为压力传感器，用来探测压力参数，辅助传感器通常为温度传感器和环境压力传感器。采用这种技术时可以方便地调节和校正由于温度的变化而导致的测量误差，而环境压力传感器测量工作环境的压力变化并对测定结果进行校正；而硬件系统除了能够对传感器的弱输出信号进行放大、处理和存储外，还执行与计算机之间的通信联络。通常情况下，一个通用的检测仪器只能用来探测一种物理量，其信号调节是由那些与主探测部件相连接着的模拟电路来完成的；但智能化传感器却能够实现所有的功能，而且其精度更高、价格更便宜、处理质量也更好。与传统的传感器相比，智能化传感器具有以下优点：1．智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于软件滤波器滤波数字信号。此外，还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿，以改进测量精度。2．智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时，它将发出告警信号，并根据其分析器的输入
砷钼酸盐化学研究进展与展望 巩培军104753140807 物理化学 摘要：多金属氧酸盐以其丰富多彩的结构及其自身的优良分子特性，包括极性、氧化还原电位、表面电荷分布、形态及酸性，使其在很多领域，尤其是材料、催化、药物等方面具有潜在应用前景，因而受到人们的广泛关注。本文选择目前报道尚少的砷钼杂多化合物为研究重点。 Abstract: Polyoxometalates (POMs), a fascinating class of metal–oxygen cluster compounds with a unique structural variety and interesting physicochemical properties, have been found to be extremely versatile inorganic building blocks in view of their potential applications in catalysis, medicine, and materials. In this paper, the main work has been focused on the rare reported arsenomolybdates. Keywords: polyoxometalates; physicochemical properties; applications 1 多酸概述 多金属氧酸盐化学至今已有近二百年的历史，它是无机化学中的一个重要研究领域[1-3]。早期的多酸化学研究者认为无机含氧酸经缩合可形成缩合酸：同种类的含氧酸根离子缩合形成同多阴离子，其酸为同多酸；不同种类的含氧酸根离子缩合形成杂多酸阴离子，其酸为杂多酸[4]。现在文献中多用Polyoxometalates (多金属氧酸盐) 及Metal-oxygen clusters (金属氧簇)来代表多酸化合物。 从结构上多酸是由前过渡金属离子通过氧连接而形成的金属氧簇类化合物，它的基本的结构单元主要是八面体和四面体。多面体之间通过共角、共边或共面相互连接。根据多面体的连接方式不同，多金属氧酸盐可划分为不同的结构类型，如Keggin、Dawson、Silvertone、Anderson、Lindqvist 和Waugh 结构等，它们被称为多金属氧酸盐最常见的六种基本结构类型（图1）。（1）Keggin 结构，其阴离子通式可表示为[XM12O40]n– (X = P、Si、Ge、As、B、Al、Fe、Co、Cu 等；M = Mo、W、Nb 等)；（2）Wells—Dawson 结构，其阴离子通式可表示为[X2M18O60]n– (X = P、Si、Ge、As 等；M = Mo、W 等)；（3）Silverton 结构，其阴离子通式为[XM12O42]n– (X = Ce IV等；M = Mo VI 等)；（4）Anderson 结构，其阴离子通式为[XM6O24]n– (X = Al、Cr、Te、I 等；M = Mo 等)；（5）Lindqvist 结构，其阴离子的通式为[M6O19]n– (M = Nb V、Ta V、Mo VI、W VI等)；（6）Waugh 结构，其阴离子通式为[X2M5O23]n– (X = P V等；M = Mo VI等)。其结构又决定其特殊性质的，如强酸性、氧化性、催化活性、光致变色、电致变色、导电性、磁性等。多金属氧酸盐由于各种确定的结构和特异、优越的物理化学性质，使它们在催化[5]、材料科学[6]、化学及医药学[7]等方面具有重要的应用前景。多金属氧酸盐可根据组成不同分为同多(iso)和杂多(hetero)金属氧酸盐两大类。这种分类方法一直沿用早期化学家的观点:即由同种含氧酸盐缩合形成的称同多酸(盐)，由不同种含氧酸盐缩合形成的称为杂多酸(盐)。多酸化学经过近两个世纪的发展，已经成为无机化学的一个重要分支和研究领