材料合成与制备技术绪论

材料合成与制备期末复习题第零章绪论1.材料合成:材料合成是指促使原子或分子构成材料的化学或物理过程;2.材料制备:材料制备是指研究如何控制原子与分子使其构成有用的材料，但材料制备还包括在更为宏观的尺度上控制材料的结构，使其具备所需的性能和使用效能。

3.材料合成与制备的最终目标是:制造高性能、高质量的新材料以满足各种构件、物品或仪器等物件的日益发展的需求。

4.材料合成与制备的发展方向:材料的高性能化、复合化、功能化、低维化、低成本化、绿色化;5.影响热力学过程自发进行方向的因素:(1)能量因素;(2)系统的混乱度因素; 6.隔离系统总是自发的向着熵值增加的方向进行。

7.论述反应速率的影响因素:(1)浓度对反应速率的影响:对于可逆反应，增加反应物浓度可以使平衡向产物方向移动，因此，提高反应物浓度是提高产率的一个办法，但如果反应物成本很高，将反应物之一在生成后立即分离出去或转移到另一相中去，也是提高反应产率的一个很好的办法。

对于有气相的反应，如果反应前后气体物质的反应计量数不等，则增加压力会有利于反应向气体计量数小的方向进行。

另外，对于多个反应同时进行的反应，则应按主反应的情况来控制反应物的配比;(2)温度对反应速率的影响:对于一个可逆反应，正反应吸热，则逆反应就放热;如果正反应放热，则逆反应就吸热，升高温度有利于反应向吸热方向进行，不利于放热反应;对于放热反应，用冷水浴或冰浴使其降温的办法有利于反应的进行，但影响反应速率。

实际生产中，要综合考虑单位实际内的产量和转化率同时进行;(3)溶剂等对反应速率的影响:溶剂在反应中的作用:一是提供反应的场所，二是发生溶剂化效应。

溶剂最重要的物理效应即溶剂化作用，化学效应主要有溶剂分子的催化作用和容积分子作为反应物或产物参与了化学反应。

若溶剂分子与反应物生成不稳定的溶剂化物，可使反应的活化能降低，加快反应速率;若生成稳定的溶剂化物，则使反应活化能升高，降低反应速率;若生成物与溶剂分子生成溶剂化物，不论它是否稳定，都会使反应速率加快。

材料化学绪论曾兆华版pdf•绪论•材料化学的基础知识•材料化学的研究方法与技术目•材料化学的应用领域与发展趋势•材料化学的挑战与机遇录01绪论材料化学的定义与重要性材料化学的定义材料化学是一门研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用的科学。

材料化学的重要性材料化学是材料科学的基础，对于新材料的发现、设计和应用具有重要意义。

同时，材料化学也是化学、物理、工程等多学科交叉的领域，对于推动科学技术的发展具有重要作用。

材料化学的研究对象与任务材料化学的研究对象材料化学的研究对象包括金属、陶瓷、高分子、复合材料等各类材料。

材料化学的任务材料化学的主要任务是探索新材料的制备方法、研究材料的组成与结构、揭示材料的性质与性能之间的关系，以及开发具有特定功能的新材料。

材料化学的发展可以追溯到古代，人们通过经验和试错的方式制造各种材料。

随着科学技术的进步，人们开始运用化学和物理的原理来研究和制造材料，逐渐形成了材料化学这一学科。

材料化学的现状目前，材料化学已经成为一个十分活跃的领域，新材料层出不穷，应用领域不断拓展。

同时，随着计算机模拟和人工智能等技术的发展，材料化学的研究方法和手段也在不断更新和完善。

材料化学的发展历史材料化学的发展历史与现状VS02材料化学的基础知识原子结构与元素周期表原子结构原子由原子核和核外电子组成，原子核位于原子中心，由质子和中子组成，核外电子绕核运动。

元素周期表元素周期表是按照原子序数从小到大排序的化学元素列表。

它将化学元素按照其原子序数（即核内质子数）进行排序，具有相同的电子排布的元素被归入同一族，而具有相同外层电子数的元素则按原子序数递增的顺序排列成周期。

化学键与分子结构化学键化学键是指分子内或晶体内相邻两个或多个原子（或离子）间强烈的相互作用力的统称。

分子结构分子结构，或称分子立体结构、分子、分子几何，建立在光谱学数据之上，用以描述分子中原子的三维排列方式。

分子结构在很大程度上影响了化学物质的性质、色泽、密度、硬度等。

第一章绪论1．材料按化学组成可分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四类。

2．材料合成与制备是通过一定的途径，从气态、液态或固态的各种不同原材料中得到化学上及性能上不同于原材料的新材料。

研究内容：一是研究新型材料的合成方法；二是研究已知材料的新合成方法、新合成技术，从而指定节能、经济、环保的合成路线及开发新型结构和功能的材料。

3．材料科学与工程的四个基本要素：合成与加工、组成与结构、性质、使用性能。

第二章无机材料合成实验技术1．表征真空泵的工作特性的四个参量：起始压强、临界反压强、极限压强、抽气速率。

2．平衡分离过程：借助分离媒介（如热能、溶剂或吸附剂）使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。

3．速率分离过程：在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。

4．吸附分离过程：利用混合物中各组分与吸附剂表面结合力强弱的不同，即各组分在固体相（吸附剂）和流体相间的吸附分配能力的差异，使混合物中难吸附组分与易吸附组分得以分离。

特点：①多数吸附剂具有良好的选择性，同时，被吸附组分又可在不同的条件下脱附，方便被吸附组分的分别收集和吸附剂的再生利用；②吸附剂化学稳定性好，分离所得产物纯度高；③吸附与解吸速度快，为快速分离和获得小体积淋洗液创造了条件；④吸附剂价廉易得，实验操作简单；⑤为了增加表面作用位置，吸附剂通常制成多孔结构和大比表面积。

吸附机理：⑴吸附作用机理复杂，包括静电吸附、氢键作用、离子交换、络合作用等多种物理和化学过程；⑵从分子间作用力的观点来看，吸附作用是吸附剂表面的立场与吸附质分子之间相互作用的结果，主要是物理吸附；⑶硅胶、Al2O3表面含有大量羟基及O原子，能与许多物质形成氢键。

氢键和电荷转移相互作用均产生较强的吸附能；⑷极性吸附剂与极性分子之间的吸附力较强，选择性也较高。

《材料工程基础》复习思考题第一章绪论1、材料科学与材料工程研究的对象有何异同？答：材料科学侧重于发现和揭示组成与结构，性能，使用效能，合成与加工等四要素之间的关系，提出新概念，新理论。

而材料工程指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题，侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想并使之投入使用，两者相辅相成。

6、进行材料设计时应考虑哪些因素？答：.材料设计的最终目标是根据最终需求，设计出合理成分，制订最佳生产流程，而后生产出符合要求的材料。

材料设计十分复杂，如模型的建立往往是基于平衡态，而实际材料多处于非平衡态，如凝固过程的偏析和相变等。

材料的力学性质往往对结构十分敏感，因此，结构的任何细小变化，性能都会发生明显变化。

相图也是材料设计不可或缺的组成部分。

7、在材料选择和应用时，应考虑哪些因素？答：一，材料的规格要符合使用的需求：选择材料最基本的考虑，就在满足产品的特性及要求，例如：抗拉强度、切削性、耐蚀性等；二，材料的价格要合理；三，材料的品质要一致。

8、简述金属、陶瓷和高分子材料的主要加工方法。

答：金属：铸造（砂型铸造、特种铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、连续铸造、消失模铸造）、塑性加工（锻造、板料冲压、轧制和挤压、拉拨）、热处理、焊接（熔化焊、压力焊、钎焊）；橡胶：塑炼、混炼、压延、压出、硫化五部分；高分子：挤制成型、干压成型、热压铸成型、注浆成型、轧膜成型、等静压成型、热压成型和流延成型。

10、如何区分传统材料与先进材料？答：传统材料指已经成熟且已经在工业批量生产的材料，如水泥、钢铁，这些材料量大、产值高、涉及面广，是很多支柱产业的基础。

先进材料是正在发展，具有优异性能和应用前景的一类材料。

二者没有明显界限，传统材料采用新技术，提高技术含量、性能，大幅增加附加值成为先进材料；先进材料长期生产应用后成为传统材料，传统材料是发展先进材料和高技术基础，先进材料推到传统材料进一步发展。

《材料制备与合成[料]》课程简介课程编号：02034916课程名称：材料制备与合成/Preparation and Synthesis of Materials学分: 2.5学时：40 （课内实验(践)：0 上机：0 课外实践：0 ）适用专业：材料科学与工程建议修读学期：6开课单位：材料科学与工程学院材料物理与化学系课程负责人：方道来先修课程：材料化学基础、物理化学、材料科学基础、金属材料学考核方式与成绩评定标准：期末开卷考试成绩（占80%）与平时考核成绩（占20%）相结合。

教材与主要参考书目：教材：《材料合成与制备》. 乔英杰主编.国防工业出版社，2010年.主要参考书目：1. 《新型功能材料制备工艺》, 李垚主编. 化学工业出版社，2011年.2. 《新型功能复合材料制备新技术》.童忠良主编. 化学工业出版社，2010年.3. 《无机合成与制备化学》. 徐如人编著. 高等教育出版社, 2009年.4. 《材料合成与制备方法》. 曹茂盛主编. 哈尔滨工业大学出版社，2008年.内容概述：本课程是材料科学与工程专业本科生最重要的专业选修课之一。

其主要内容包括：溶胶-凝胶合成法、水热与溶剂热合成法、化学气相沉积法、定向凝固技术、低热固相合成法、热压烧结技术、自蔓延高温合成法和等离子体烧结技术等。

其目的是使学生掌握材料制备与合成的基本原理与方法，熟悉材料制备的新技术、新工艺和新设备，理解材料的合成、结构与性能、材料应用之间的相互关系，为将来研发新材料以及材料制备新工艺奠定坚实的理论基础。

The course of preparation and synthesis of materials is one of the most important specialized elective courses for the undergraduate students majoring in materials science and engineering. It includes the following parts: sol-gel method, hydrothermal/solvothermal reaction method, CVD method, directional solidification technique, low-heating solid-state reaction method, hot-pressing sintering technique, self-propagating high-temperature synthesis, and SPS technique. Its purpose is to enable students to master the basic principles and methods of preparation and synthesis of materials, and grasp the new techniques, new processes and new equipments, and further understand the relationship among the synthesis, structure, properties and the applications of materials. The course can lay a firm theoretical foundation for the research and development of new materials and new processes in the future for students.《材料制备与合成[料]》教学大纲课程编号：02034916课程名称：材料制备与合成/Preparation and Synthesis of Materials学分: 2.5学时：40 （课内实验(践)：0 上机：0 课外实践：0 ）适用专业：材料科学与工程建议修读学期：6开课单位：材料科学与工程学院材料物理与化学系课程负责人：方道来先修课程：材料化学基础、物理化学、材料科学基础、金属材料学一、课程性质、目的与任务【课程性质】材料制备与合成[料]是材料科学与工程专业重要的专业选修课。

材料的结构性能组成制备工艺的四面体图,并给出简要说明研究材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间关系及变化规律的一门科学。

材料科学基础的任务:根据工程和科学技术发展的需要设计研制新型工程材料;解决材料制备原理和工艺方法,获取可供使用的工程材料;解决材料在加工和使用过程中组织结构和性能变化的微观机理,从中找出合宜的加工工艺、强化工艺和延寿措施;创新测试材料成分、组织结构和性能的方法,完善测试技术;合理地选择和使用工程材料。

绪论3材料的分类1、按材料的化学成分组成分类:?金属材料(黑色金属、有色金属)?无机非金属材料(水泥、玻璃、耐火材料、陶瓷)?高分子材料天然高分子材料(蛋白、淀粉、纤维素)人工合成高分子材料(合成橡胶、合成塑料、合成纤维)?复合材料2、按原子排列情况分类:晶体:短程有序,长程有序,具有周期对称性非晶体:短程有序,长程无序,不具有周期对称性准晶体:介于晶体和非晶体之间的固体。

准晶体具有与晶体相似的长程有序的原子排列;但是准晶体不具备晶体的平移对称性。

石英玻璃准晶合金4第1章材料的结构1.11.1材料的结合方式材料的结合方式1.21.2晶体学基础晶体学基础1.31.3材料的晶体结构材料的晶体结构51.1材料的结合方式化学键?组成物质整体的质点间的相互作用力。

?质点间相互作用时,吸引和排斥情况不同,形成不同类型的化学键有:共价键;离子键;金属键;范德瓦尔键。

6共价键1、形成元素周期表中的ⅣA、ⅤA、ⅥA族大多数元素或电负性不大的原子相互结合时,原子间不产生电子的转移,以共价电子形成稳定的电子满壳层的方式实现结合。

这种由公用电子对产生的结合键称为共价键。

2、特性方向性,饱和性,结合力很大3、具有共价键物质的特性共价晶体强度、硬度高,脆性大,熔点、沸点高,挥发性低。

7离子键1、形成当两种电负性相差很大(如元素周期表相隔较远的元素)的原子相互结合时,其中电负性较小的原子失去电子成为正离子,电负性较大的原子获得电子成为负离子,正、负离子靠静电引力结合在一起而形成的结合键。

聚合物加工工程答案【篇一：聚合物成型加工习题答案】第一章绪论1.材料的四要素是什么？相互关系如何？答：材料的四要素是：材料的制备(加工)、材料的结构、材料的性能和材料的使用性能。

这四个要素是相互关联、相互制约的，可以认为：1)材料的性质与现象是新材料创造、发展及生产过程中，人们最关注的中心问题。

2)材料的结构与成分决定了它的性质和使用性能，也影响着它的加工性能。

而为了实现某种性质和使用性能，又提出了材料结构与成分的可设计性。

3)材料的结构与成分受材料合成和加工所制约。

4)为完成某一特定的使用目的制造的材料(制品)，必须是最经济的，且符合社会的规范和具有可持续发展件。

在材料的制备(加工)方法上，在材料的结构与性能关系的研究上，在材料的使用上，各种材料都是相互借鉴、相互渗透、相互补充的。

2.什么是工程塑料？区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”。

答：按用途和性能分，又可将塑料分为通用塑料和工程塑料。

工程塑料是指拉伸强度大于50mpa，冲击强度大于6kj/m2，长期耐热温度超过100℃的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀性优良等的、可替代金属用作结构件的塑料。

但这种分类并不十分严格，随着通用塑料工程化(亦称优质化)技术的进展，通过改性或合金化的通用塑料，已可在某些应用领域替代工程塑料。

热塑性塑料一般是线型高分子，在溶剂可溶，受热软化、熔融、可塑制成一定形状，冷却后固化定型；当再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。

例如：pe、pp、pvc、abs、pmma、pa、pc、pom、pet、pbt。

热固性塑料一般由线型分子变为体型分子，在溶剂中不能溶解，未成型前受热软化、熔融，可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型；一当成型后，再次受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。

如pf（酚醛树脂）、uf（脲醛树脂）、mf（三聚氰胺甲醛树脂）、ep（环氧树脂）、up（不饱和树脂）等。

《⾼分⼦材料加⼯⼯艺》复习资料习题答案⾼分⼦材料加⼯⼯艺第⼀章绪论1.材料的四要素是什么？相互关系如何？答：材料的四要素是：材料的制备(加⼯)、材料的结构、材料的性能和材料的使⽤性能。

这四个要素是相互关联、相互制约的，可以认为：1)材料的性质与现象是新材料创造、发展及⽣产过程中，⼈们最关注的中⼼问题。

2)材料的结构与成分决定了它的性质和使⽤性能，也影响着它的加⼯性能。

⽽为了实现某种性质和使⽤性能，⼜提出了材料结构与成分的可设计性。

3)材料的结构与成分受材料合成和加⼯所制约。

4)为完成某⼀特定的使⽤⽬的制造的材料(制品)，必须是最经济的，且符合社会的规范和具有可持续发展件。

在材料的制备(加⼯)⽅法上，在材料的结构与性能关系的研究上，在材料的使⽤上，各种材料都是相互借鉴、相互渗透、相互补充的。

2.什么是⼯程塑料？区分“通⽤塑料”和“⼯程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”。

答：按⽤途和性能分，⼜可将塑料分为通⽤塑料和⼯程塑料。

产量⼤、价格低、⽤途⼴、影响⾯宽的⼀些塑料品种习惯称之为通⽤塑料。

⼯程塑料是指拉伸强度⼤于50MPa，冲击强度⼤于6kJ/m2，长期耐热温度超过100℃的、刚性好、蠕变⼩、⾃润滑、电绝缘、耐腐蚀性优良等的、可替代⾦属⽤作结构件的塑料。

但这种分类并不⼗分严格，随着通⽤塑料⼯程化(亦称优质化)技术的进展，通过改性或合⾦化的通⽤塑料，已可在某些应⽤领域替代⼯程塑料。

热塑性塑料⼀般是线型⾼分⼦，在溶剂可溶，受热软化、熔融、可塑制成⼀定形状，冷却后固化定型；当再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加⼯。

例如：PE、PP、PVC、ABS、PMMA、PA、PC、POM、PET、PBT。

热固性塑料⼀般由线型分⼦变为体型分⼦，在溶剂中不能溶解，未成型前受热软化、熔融，可塑制成⼀定形状，在热或固化剂作⽤下，⼀次硬化成型；⼀当成型后，再次受热不熔融，达到⼀定温度分解破坏，不能反复加⼯。

如PF（酚醛树脂）、UF（脲醛树脂）、MF（三聚氰胺甲醛树脂）、EP（环氧树脂）、UP（不饱和树脂）等。