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名词解释：小角度倾斜晶界两个晶粒交界处晶向之间的夹角称为晶界角。
晶界角小于10度的晶界称为小角度倾斜晶界。
表面自扩散原子经由自己元素的晶体点阵而迁移的扩散。
不依赖浓度梯度，仅由热振动而产生的扩散。
表面热缺陷热激发导致，可以由晶体体内热缺陷的存在而相伴产生，也可以由晶体表面原子的迁移、脱位或吸附等产生的缺陷。
接触角：在固、液、气三相交界处，气液相界面与固液相界面之间的夹角。
肖特基势垒若忽略金属和半导体的间隙和界面态的影响，可以得到表面势垒这种势垒称之为肖特基势垒。
式中X为半导体导带底电子到真空能级的亲和势。
表面探针。
由光子、电子、离子、声、热、电场和磁场等可以与表面作用，来获取表面的各种信息。
它们通常被称为“探针”（Probe）表面原子弛豫表面原子的受力情况和体内不同造成的的表面原子层相对于体内原子层下的整体移动以降低体系的能量，而表面原子的近邻数和旋转对称性均不改变的现象，这种现象称为表面弛豫。
外延生长在单晶衬底（基片）上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层，犹如原来的晶体向外延伸了一段，故称外延生长。
表面振动模固体表面层原子和分子的振动。
由于表面原子只在平行表面方向上的排列有周期性，在垂直表面方向原子的分布失去严格周期性。
表面原子的近邻配位原子同体内的不一样。
因而表面原子具有的对称性和它受力的分布同体内原子差异显著，致使表面振动形成特殊的模式。
表面量子化简答：XPS & AES XPS即X射线光电子能谱结合能Eb是把一个电子从束缚态激发到真空自由态所需的能量。
对于不同的电子壳层，其Eb也不相同，原子所处的化学环境对结合能的影响非常大，可以利用电子能谱仪测出电子的动能，于是得到结合能Eb，这就是光电子能谱分析表面电子结构的基本原理。
XPS 分析是采用X 射线照射样品，检测样品表面发射出来的光电子的能量分布。
在入射光子能量确定的情况下，光电子能量与原子轨道结合能量一一对应。
当原子与所处的化学环境不同时，光电子谱峰发生化学位移，因而可以从光电子谱峰的峰位与峰形，分析样品表面的元素组成以及原子所处的化学环境。
材料表界面习题答案材料表界面习题答案近年来，随着科技的不断发展，材料表界面的研究成为了材料科学领域的热点之一。
材料表界面是指两个或多个不同材料之间的交界面，它们的性质和结构对材料的性能起着至关重要的作用。
因此，研究材料表界面的性质和行为对于开发新材料、改善材料性能以及解决材料失效问题具有重要意义。
一、材料表界面的定义和分类材料表界面是指材料中两个或多个不同相之间的交界面，它们的性质和结构往往与材料本身的性质有很大的差异。
根据不同的分类标准，材料表界面可以分为物理界面和化学界面。
物理界面是指两个相之间仅有形态和结构上的差异，而化学界面则是指两个相之间发生了化学反应，形成了新的化学物质。
二、材料表界面的性质和行为材料表界面的性质和行为受到多种因素的影响，包括界面能量、界面结构、界面化学反应等。
界面能量是指两个相之间的能量差异，它决定了界面的稳定性和相互作用力的大小。
界面结构则指的是界面上原子或分子的排列方式，它对界面的力学性能和电子结构具有重要影响。
界面化学反应是指两个相之间发生的化学反应，它可以导致界面的变化和材料性能的改变。
三、材料表界面的研究方法为了研究材料表界面的性质和行为，科学家们发展了多种研究方法。
其中，最常用的方法包括电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等。
电子显微镜可以观察到材料表界面的形貌和结构，X射线衍射可以分析界面的晶体结构，而拉曼光谱则可以研究界面的振动和光学性质。
四、材料表界面的应用材料表界面的性质和行为在材料科学和工程中具有广泛的应用。
例如，在材料加工过程中，控制材料表界面的性质可以改善材料的加工性能和机械性能。
在材料设计中，通过调控材料表界面的结构和化学反应，可以开发出新的材料，如纳米材料和复合材料。
此外，材料表界面的研究还有助于解决材料失效问题，如腐蚀、疲劳和断裂等。
综上所述，材料表界面是材料科学领域的一个重要研究方向。
通过研究材料表界面的性质和行为，可以为开发新材料、改善材料性能以及解决材料失效问题提供理论指导和技术支持。
材料表界面期末考试卷一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料表界面的类型主要包括：A. 晶界B. 相界C. 界面D. 所有选项2. 晶界对材料性能的影响主要表现在：A. 强度B. 韧性C. 硬度D. 所有选项3. 相界是指：A. 两个晶体之间的界面B. 两个不同相之间的界面C. 晶体内部的界面D. 材料表面的界面4. 界面能是指：A. 界面处原子的化学能B. 界面处原子的表面能C. 界面处原子的结合能D. 界面处原子的内能5. 界面的稳定性与哪些因素有关：A. 界面能的大小B. 界面的几何形状C. 界面处的应力状态D. 所有选项6. 界面的微观结构包括：A. 晶粒大小B. 晶粒取向C. 晶界类型D. 所有选项7. 界面的宏观性能包括：A. 界面强度B. 界面韧性C. 界面硬度D. 所有选项8. 材料表界面的微观表征方法主要包括：A. 扫描电子显微镜（SEM）B. 透射电子显微镜（TEM）C. X射线衍射（XRD）D. 所有选项9. 材料表界面的宏观表征方法主要包括：A. 拉伸试验B. 硬度测试C. 冲击试验D. 所有选项10. 界面工程的目的在于：A. 提高材料的界面强度B. 改善材料的界面韧性C. 优化材料的界面性能D. 所有选项二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述材料表界面的分类及其各自的特点。
2. 描述晶界强化机制，并举例说明其在实际材料中的应用。
3. 解释界面能对材料界面稳定性的影响。
三、计算题（每题15分，共30分）1. 假设一个立方体材料的晶粒尺寸为1mm，晶界面积与晶粒体积的比值为0.05。
计算该材料的晶界总长度。
2. 给定一个材料界面的界面能为50 mJ/m²，界面面积为100 m²，计算该界面的总界面能。
四、论述题（20分）论述材料表界面在材料科学中的重要性，并结合实例说明如何通过界面工程来改善材料的性能。
五、实验题（20分）设计一个实验来研究不同热处理工艺对材料晶界类型和界面能的影响，并简要说明实验步骤和预期结果。
建筑材料作业簿完整答案①自重大，比强度小；抗拉强度低；韧性小；易产生裂缝；②质量较难控制。
2、试述普通混凝土四种组成材料的作用。
见课本第61页，课件第五章I第11页3、简述影响混凝土强度的因素有哪些？答：水泥强度和水灰比、骨料情况、养护的温度和湿度、龄期、施工质量。
4、提高混凝土强度的主要措施有哪些？答：①选用高强度水泥和低水灰比；②选择高品质的原材料；③合理使用混凝土化学外加剂或矿物外加剂；④采用机械搅拌和机械振动成型；⑤采用适当的养护措施。
5、简述提高混凝土耐久性的主要措施。
见课本第79~81页，课件第五章I第108页，或答：①合理选用水泥品种；②合理选用骨料；③控制混凝土的W/C和水泥用量；④加强振捣，提高混凝土的密实度；⑤在混凝土表面加做保护16层；⑥合理掺用外加剂。
6、混凝土的和易性包含哪些方面性能？当和易性不良时，如何调整？见课本第62页、第105页，课件第五章I第22页、第五章II第27页，或答：1）当流动性性比要求的小时，可在保持水灰比不变的情况下，适量增加水泥用量和水的用量，即增加水泥浆量。
2）当流动性比要求的大时，可在保持砂率不变的情况下，适当增加骨料的用量。
3）当流动性比要求的小，而且粘聚性较差时，应在保持水灰比不变的情况下，适当增加水泥浆用量，同时适当提高砂率。
4）流动性比要求的大，且粘聚性、保水性也较差时，在适当提高砂率的同时，相应增加骨料用量。
7、如何测定与评价混凝土拌和物（坍落度大于10mm）和易性？见课本第62~63页，或答：通过试验测定流动性，以目测和经验评定粘聚性和保水性。
流动性测定方法有坍落度与维勃稠度法两种。
对于骨料最大粒径小于或等于40mm，坍落度大于10mm的新拌混凝土，采用坍落度法测定其流动性。
将新拌混凝土按规定方法装入标准圆锥形坍落度筒（无底）内，装满刮平后，垂直提起坍落度筒，新拌混凝土因自重而向下坍落；所坍17落的高度（单位为mm）称为坍落度，作为流动性指标。
材料表⾯与界⾯课后思考题第⼀章1.试述表⾯张⼒（表⾯能）产⽣的原因。
怎样测试液体的表⾯张⼒？（1）原因液体表⾯层的分⼦所受的⼒不均匀⽽产⽣的。
液体表⾯层即⽓液界⾯中的分⼦受到指向液体内部的液体分⼦的吸引⼒，也受到指向⽓相的⽓体分⼦的吸引⼒，由于⽓相吸引⼒太⼩，这样，⽓液界⾯的分⼦净受到指向液体内部并垂直于表⾯的引⼒作⽤，即为表⾯张⼒。
这⾥的分⼦间作⽤⼒为范德华⼒。
（2）测试①⽑细管上升法测定原理将⼀⽀⽑细管插⼊液体中, 液体将沿⽑细管上升, 升到⼀定⾼度后, ⽑细管内外液体将达到平衡状态, 液体就不再上升了。
此时,液⾯对液体所施加的向上的拉⼒与液体总向下的⼒相等。
则γ=1 /2(ρl-ρg)ghrcosθ(1)(1)式中γ为表⾯张⼒, r为⽑细管的半径, h为⽑细管中液⾯上升的⾼度,ρl为测量液体的密度,ρg为⽓体的密度( 空⽓和蒸⽓) , g为当地的重⼒加速度, θ为液体与管壁的接触⾓。
若⽑细管管径很⼩, ⽽且θ=0 时, 则上式(1)可简化为γ=1/2ρghr (2）②Wilhelmy 盘法测定原理⽤铂⽚、云母⽚或显微镜盖玻⽚挂在扭⼒天平或链式天平上, 测定当⽚的底边平⾏⾯刚好接触液⾯时的压⼒, 由此得表⾯张⼒,公式为:W总-W⽚=2γlcosφ式中,W总为薄⽚与液⾯拉脱时的最⼤拉⼒,W⽚为薄⽚的重⼒, l为薄⽚的宽度, 薄⽚与液体的接触的周长近似为2l, φ为薄⽚与液体的接触⾓。
③悬滴法测定原理悬滴法是根据在⽔平⾯上⾃然形成的液滴形状计算表⾯张⼒。
在⼀定平⾯上, 液滴形状与液体表⾯张⼒和密度有直接关系。
由Laplace 公式, 描述在任意的⼀点P 曲⾯内外压差为式中R1, R2 为液滴的主曲率半径; z 为以液滴顶点O为原点, 液滴表⾯上P 的垂直坐标; P0 为顶点O处的静压⼒。
定义S= ds/de式中de为悬滴的最⼤直径, ds为离顶点距离为de处悬滴截⾯的直径再定义H=β(de/b)2 则得γ= (ρl-ρg)gde2/H 式中b为液滴顶点O处的曲率半径。
课后习题解答第一次作业1、表面张力产生的原因？液体表面层的分子所受的力不均匀而产生的。
液体表面层即气液界面中的分子受到指向液体内部的液体分子的吸引力，也受到指向气相的气体分子的吸引力，由于气相吸引力太小，这样，气液界面的分子净受到指向液体内部并垂直于表面的引力作用，即为表面张力。
这里的分子间作用力为范德华力。
2、毛细管插入汞中，管中汞柱表面呈凸形，管中液面比管外液面低。
若在常压下，气温降低了，此时毛细管中汞面是上升、不变、还是下降？为什么？ （提示：表面张力随温度的降低而升高）毛细管中汞面是下降。
因为气温降低，表面张力将升高，根据Laplace 方程，r p /2σ=∆，对于凸液面，表面张力增大，液面下降。
下降高度pghh ∆=σ2。
第二次作业1、请解释下列现象中的任一个：（1）过冷水（2）过热液体（3）过饱和液体（1）根据Kelvin 公式，微小晶体的蒸气压要比大晶体的蒸气压大，故小晶体的蒸气压曲线在上方，它与过冷水曲线的交点即为小晶体的熔点。
小晶体的熔点低于O点对应的温度，所以对液态水来说，温度到达O点对应的温度不会结晶，形成虚线所示的过冷水。
（2）沸腾时，气泡的形成必须经过从无到有，从小到大的过程。
而最初形成的半径极小的气泡内的饱和蒸汽压远小于外压，液体中的小气泡，其曲率半径是负的，根据Kelvin公式，其半径越小，气泡内的饱和蒸气压越小。
小气泡内部承受的压力=p外+∆p = p外+2γ/r因此在外压的压迫下，小气泡难以形成，液体不能沸腾，要想沸腾，必须过热，使小气泡的饱和蒸气压等于外压而沸腾。
过热较多沸腾时，容易暴沸。
（3）根据Kevlin公式，微小晶体颗粒的饱和浓度大于普通晶体的饱和浓度，晶体颗粒越小，溶解度越大。
当溶液在恒温下浓缩时，溶质的浓度逐渐增大，达到普通晶体的饱和度时，对微小晶体仍未达到饱和，所以不析出微小晶体，溶液称为过饱和溶液。
在一个饱和溶液中，若有大小不同的粒子存在，对于大粒子已饱和的溶液，对小粒子仍未达到饱和，所以陈放一段时间，小粒子将消失，大粒子略有增大，这就是重量分析中的陈化过程。
建筑材料作业簿参考答案绪论一、填空题：1、水泥，钢筋，混凝土2、结构材料，墙体（非承重构件）材料，功能材料3、无机材料，有机材料，复合材料4、SL，JT，TB，JC5、强制性标准，推荐性（非强制性）标准二、简答题：1、简述建筑材料的发展趋势。
见课件绪论第7页2、简述建筑材料的地位。
见课件绪论第6页3、说明国际标准、国家标准、行业标准、地方标准和企业标准间的关系。
答：国家标准由国家质量监督检验检疫总局或由其联合行业主管部门发布，行业标准由国务院下属行业主管部门发布，地方标准由地方人民政府发布，企业标准由企业自行制定。
对同一事物，如果同时存在四种有效标准，从技术指标上看，则国家标准≤行业标准≤地方标准≤企业标准；从法律效力上看，则国家标准≥行业标准≥地方标准≥企业标准。
国际标准由国际性行业组织或协会制定发布，不是我国有效标准，在我国不具法律效力。
对先进的国际标准，可由我国相关部门全文或部分引进，成为国内标准；也可直接供相关企事业单位参考使用。
第一章基本性质一、填空题：1、原子晶体，离子晶体，金属晶体，分子晶体2、绝对密实（孔隙率为0）3、不变，减小，增大，降低4、不变，增大5、吸水率，含水率6、软化系数，小7、亲水性8、物理作用，化学作用，生物作用9、8.7，241.3二、选择题：1~6：D D D A C B 7~12：A B A C B C三、简答题：1、区分材料的亲水性与憎水性有何意义，憎水性材料有什么用途？答：材料的亲水性与憎水性反映了材料能否被水浸润的性质，从而决定了材料的用途。
憎水性材料本身可用作防水材料，也可对亲水性材料表面进行防水处理。
2、材料的强度测试值与哪些因素有关，如何影响？见课本第13页，课件第一章第57页四、计算题：1、某材料的密度为2.56g/cm3，表观密度为2.14 g/cm3，800克绝干的该材料浸水饱和后擦干表面并测得质量为846克。
求该材料的孔隙率、质量吸水率、体积吸水率、开口孔隙率、闭口孔隙率和视密度（近似密度）。
材料表界面 作业第一章：序言1. 何谓表界面？为什么说表界面不是几何学上的平面？P1 （1）表界面是由一个相过渡到另一个相的过渡区域，由物质的具体聚集态表界面可以分为：表面（固—气、液—气）；界面（固—液、液—液、固—固）（2）表界面是相与相之间的过渡区域，其结构、能量、组成等都呈现出连续性变化，是一个结构复杂，厚度约为几个分子维度的准三维区域，因此，表界面并不是几何学上的平面。
第二章：液体表面2. 试述表面张力（表面能）产生的原因。
P12 原因为液体表面层的分子所受的力不均匀而产生的。
液体表面层即气液界面中的分子受到指向液体内部的液体分子的吸引力，也受到指向气相的气体分子的吸引力，由于气相吸引力太小，这样，气液界面的分子净受到指向液体内部并垂直于表面的引力作用，即为表面张力。
这里的分子间作用力为范德华力。
3. 在20℃及常压条件下，将半径为1.00cm 的水滴分散成半径为1.00μm(10-6m)的雾沫,需要做多少功?在20℃及1.01*105Pa 条件下，将半径为r1=1.00mm 的水滴分散成半径为r2=10-3mm 的雾沫,需要做多少功?解：3912()10rN r ==96232'0.0728*4*3.14*[10*(10)(10)]0.000913r W J --=--=-4.弯曲面的附加压力ΔP 与液体表面张力和曲率半径之间存在怎样的关系？若弯曲面为球面，平面又怎样？答：（1）关系为：Laplace 方程： （2）球面：2/ (2-15)p r σ∆=12(1/1/) (2-18)p r r σ∆=+（3）平面： r1=r2=∞,即跨越平面没有压差。
5. 毛细管法测定液体表面张力的原理是什么？为什么要对毛细管法进行修正？ 答：原理：液体在毛细管中易产生毛细现象。
由Laplace 方程推广到一般情况:其中△ρ为气液两相密度之差, θ为液体与管壁之间的接触角，r 为毛细管的半径，由上式，从毛细管上升或下降高度h 可以求出表面张力σ，即：(2)修正的原因：①把凹凸月面当作球面近似处理。
建筑材料作业簿参考答案绪论一、填空题：1、水泥，钢筋，混凝土2、结构材料，墙体（非承重构件）材料，功能材料3、无机材料，有机材料，复合材料4、SL，JT，TB，JC5、强制性标准，推荐性（非强制性）标准二、简答题：1、简述建筑材料的发展趋势。
见课件绪论第7页2、简述建筑材料的地位。
见课件绪论第6页3、说明国际标准、国家标准、行业标准、地方标准和企业标准间的关系。
答：国家标准由国家质量监督检验检疫总局或由其联合行业主管部门发布，行业标准由国务院下属行业主管部门发布，地方标准由地方人民政府发布，企业标准由企业自行制定。
对同一事物，如果同时存在四种有效标准，从技术指标上看，则国家标准≤行业标准≤地方标准≤企业标准；从法律效力上看，则国家标准≥行业标准≥地方标准≥企业标准。
国际标准由国际性行业组织或协会制定发布，不是我国有效标准，在我国不具法律效力。
对先进的国际标准，可由我国相关部门全文或部分引进，成为国内标准；也可直接供相关企事业单位参考使用。
第一章基本性质一、填空题：1、原子晶体，离子晶体，金属晶体，分子晶体2、绝对密实（孔隙率为0）3、不变，减小，增大，降低4、不变，增大5、吸水率，含水率6、软化系数，小7、亲水性8、物理作用，化学作用，生物作用9、8.7，241.3二、选择题：1~6：D D D A C B 7~12：A B A C B C三、简答题：1、区分材料的亲水性与憎水性有何意义，憎水性材料有什么用途？答：材料的亲水性与憎水性反映了材料能否被水浸润的性质，从而决定了材料的用途。
憎水性材料本身可用作防水材料，也可对亲水性材料表面进行防水处理。
2、材料的强度测试值与哪些因素有关，如何影响？见课本第13页，课件第一章第57页四、计算题：1、某材料的密度为2.56g/cm3，表观密度为2.14 g/cm3，800克绝干的该材料浸水饱和后擦干表面并测得质量为846克。
求该材料的孔隙率、质量吸水率、体积吸水率、开口孔隙率、闭口孔隙率和视密度（近似密度）。
