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材料化学习题答案（完整版）第二章2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤，请说明：1) 在用MgO 和32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时，应该采用哪些方法加快固相反应进行？2) 在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时，人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉淀法得到前体物，再于高温下反应制备所需产物，请说明原因。
3) “软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法，请说明“软化学”合成的主要含义，及其在固体化学和材料化学中所起的作用和意义。
答：1. 详见P6A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积；B.扩大产物相的成核速率C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。
2. 详见P7最后一段P8 2.2节一二段固相反应中反应物颗粒较大，为了使扩散反应能够进行，就得使得反应温度很高，并且机械的方法混合原料很难混合均匀。
共沉淀法便是使得反应原料在高温反映前就已经达到原子水平的混合，可大大的加快反应速度；由于制备很多材料时，它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系，为了克服这个限制，发展了溶胶-凝胶法，这个方法可以使反应物在原子水平上达到均匀的混合，并且使用范围广。
3. P22“软化学”即就是研究在温和的反应条件下，缓慢的反应进程中，采取迂回步骤以制备有关材料的化学领域。
2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢，怎样才能加快反应速率？答：P6以MgO 和32O Al 反应生成42O MgAl 为例，反应的第一步是生成42O MgAl 晶核，其晶核的生长是比较困难的，+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步，因为扩散速率很慢，所以反应速率很慢，加快反应速率的方法见2.1（1）。
第三章（张芬华整理）3.1 说明在简单立方堆积、立方密堆积、六方密堆积、体心立方堆积和hc 型堆积中原子的配位情况。
答：简单立方堆积、 6立方密堆积、 12六方密堆积、 12体心立方堆积 8hc 型堆积 123.2 3SrTiO 为钙钛矿结构，a=3.905A ，计算Sr-O ，Ti-O 键长和3SrTiO 密度。
)（E k →第一章：材料电学性能1 如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？用电阻率ρ或电阻率σ评价材料的导电能力.按材料的导电能力（电阻率）,人们通常将材料划分为：）（）超导体（）（）导体（）（）半导体（）（）绝缘体（m .104m .10103m .10102m .1012728-828Ω〈Ω〈〈Ω〈〈Ω〈---ρρρρ2、经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？金属导体中，其原子的所有价电子均脱离原子核的束缚成为自由电子，而原子核及内层束缚电子作为一个整体形成离子实。
所有离子实的库仑场构成一个平均值的等势电场，自由电子就像理想气体一样在这个等势电场中运动.如果没有外部电场或磁场的影响,一定温度下其中的离子实只能在定域作热振动，形成格波,自由电子则可以在较大范围内作随机运动,并不时与离子实发生碰撞或散射，此时定域的离子实不能定向运动，方向随机的自由电子也不能形成电流。
施加外电场后,自由电子的运动就会在随机热运动基础上叠加一个与电场反方向的平均分量，形成定向漂移，形成电流。
自由电子在定向漂移的过程中不断与离子实或其它缺陷碰撞或散射，从而产生电阻。
E J →→=σ，电导率σ= （其中μ= ，为电子的漂移迁移率，表示单位场强下电子的漂移速度）,它将外加电场强度和导体内的电流密度联系起来,表示了欧姆定律的微观形式.缺陷:该理论高估了自由电子对金属导电能力的贡献值，实际上并不是所有价电子都参与了导电。
（？把适用于宏观物体的牛顿定律应用到微观的电子运动中，并且承认能量的连续性)3、自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？自由电子近似下，电子的本证波函数是一种等幅平面行波，即振幅保持为常数;电子本证能量E 随波矢量的变化曲线 是一条连续的抛物线.4、根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k 空间、等幅平面波和能级密度函数.n 决定，并且其能量值也是不连续的，能级差与材料线度L ²成反比,材料的尺寸越大，其能级差越小，作为宏观尺度的材料,其能级差几乎趋于零，电子能量可以看成是准连续的。
材料化学复习题答案一、选择题1. 材料化学中，下列哪种材料不属于高分子材料？A. 聚乙烯B. 聚氯乙烯C. 硅酸盐D. 聚丙烯答案：C2. 材料的热稳定性通常与哪些因素有关？A. 化学结构B. 物理结构C. 环境条件D. 所有上述因素答案：D3. 材料的机械性能主要取决于哪些因素？A. 材料的化学组成B. 材料的微观结构C. 材料的加工方法D. 所有上述因素答案：D二、填空题1. 材料的导电性主要取决于材料内部的________。
答案：电子或空穴2. 材料的光学性质通常与其________有关。
答案：电子能级结构3. 材料的热导率与材料内部的________有关。
答案：声子或电子三、简答题1. 简述材料化学中材料的分类。
答案：材料化学中的材料可以分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料等。
金属材料包括纯金属和合金；无机非金属材料包括陶瓷、玻璃、水泥等；有机高分子材料包括塑料、橡胶、纤维等；复合材料则是由两种或两种以上不同材料组合而成的新型材料。
2. 描述材料的热稳定性与哪些因素有关，并举例说明。
答案：材料的热稳定性与材料的化学结构、物理结构以及环境条件有关。
例如，具有高熔点和高沸点的无机材料通常具有较好的热稳定性，如氧化铝陶瓷；而有机高分子材料由于其分子链结构容易在高温下断裂，因此热稳定性相对较差，如聚乙烯在高温下会熔化。
四、计算题1. 假设某种材料的热导率为200 W/m·K，求该材料在1米长度上，温度差为10°C时的热流量。
答案：热流量 Q = 热导率k × 面积A × 温度差ΔT / 长度 L假设面积 A 为 1 m²，则Q = 200 W/m·K × 1 m² × 10°C / 1m = 2000 W五、论述题1. 论述材料的化学稳定性与哪些因素有关，并举例说明。
答案：材料的化学稳定性主要与其化学组成、分子结构、外界环境条件等因素有关。
材料结构与性能解答(全)1、离子键及其形成的离子晶体陶瓷材料的特征。
答当一个原子放出最外层的一个或几个电子成为正离子，而另一个原子接受这些电子而成为负离子，结果正负离子由于库仑力的作用而相互靠近。
靠近到一定程度时两闭合壳层的电子云因发生重叠而产生斥力。
这种斥力与吸引力达到平衡的时候就形成了离子键。
此时原子的电中性得到维持，每一个原子都达到稳定的满壳层的电子结构，其总能量达到最低，系统处于最稳定状态。
因此，离子键是由正负离子间的库仑引力构成。
由离子键构成的晶体称为离子晶体。
离子晶体一般由电离能较小的金属原子和电子亲和力较大的非金属原子构成。
离子晶体的结构与特性由离子尺寸、离子间堆积方式、配位数及离子的极化等因素有关。
离子键、离子晶体及由具有离子键结构的陶瓷的特性有A、离子晶体具有较高的配位数，在离子尺寸因素合适的条件下可形成最密排的结构；B、离子键没有方向性C、离子键结合强度随电荷的增加而增大，且熔点升高，离子键型陶瓷高强度、高硬度、高熔点；D、离子晶体中很难产生自由运动的电子，低温下的电导率低，绝缘性能优良；E、在熔融状态或液态，阳离子、阴离子在电场的作用下可以运动，故高温下具有良好的离子导电性。
F、吸收红外波、透过可见波长的光，即可制得透明陶瓷。
2、共价键及其形成的陶瓷材料具有的特征。
答当两个或多个原子共享其公有电子，各自达到稳定的、满壳层的状态时就形成共价键。
由于共价电子的共享，原子形成共价键的数目就受到了电子结构的限制，因此共价键具有饱和性。
由于共价键的方向性，使共价晶体不密堆排列。
这对陶瓷的性能有很大影响，特别是密度和热膨胀性，典型的共价键陶瓷的热膨胀系数相当低，由于个别原子的热膨胀量被结构中的自由空间消化掉了。
共价键及共价晶体具有以下特点A、共价键具有高的方向性和饱和性；B、共价键为非密排结构；C、典型的共价键晶体具有高强度、高硬度、高熔点的特性。
D、具有较低的热膨胀系数；E、共价键由具有相似电负性的原子所形成。
材料物理性能答案材料的物理性能是指材料在物理方面所表现出来的特性和性能。
它包括了材料的力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等多个方面。
在工程实践中，对材料的物理性能有着非常高的要求，因为这些性能直接关系到材料在使用过程中的稳定性和可靠性。
下面将分别对材料的力学性能、热学性能、电学性能和磁学性能进行详细介绍。
首先，力学性能是材料最基本的性能之一。
它包括了材料的强度、韧性、硬度、塑性等指标。
强度是材料抵抗外部力量破坏的能力，韧性是材料抵抗断裂的能力，硬度是材料抵抗划痕的能力，塑性是材料在外力作用下发生形变的能力。
这些指标直接影响着材料在工程中的使用寿命和安全性。
其次，热学性能是材料在热学方面的表现。
它包括了材料的热膨胀系数、热导率、比热容等指标。
热膨胀系数是材料在温度变化时长度、面积或体积的变化比例，热导率是材料传导热量的能力，比热容是材料单位质量在温度变化时吸收或释放的热量。
这些指标对于材料在高温或低温环境下的稳定性和耐热性有着重要的影响。
再次，电学性能是材料在电学方面的表现。
它包括了材料的导电性、绝缘性、介电常数等指标。
导电性是材料导电的能力，绝缘性是材料阻止电流流动的能力，介电常数是材料在电场中的响应能力。
这些指标对于材料在电子器件、电力设备等方面的应用具有重要的意义。
最后，磁学性能是材料在磁学方面的表现。
它包括了材料的磁化强度、磁导率、矫顽力等指标。
磁化强度是材料在外磁场作用下磁化的能力，磁导率是材料传导磁场的能力，矫顽力是材料磁化和去磁化之间的能量损耗。
这些指标对于材料在电机、变压器等磁性设备中的应用具有重要的作用。
综上所述，材料的物理性能是材料工程中非常重要的一部分。
它直接关系到材料在使用过程中的性能和稳定性，对于材料的选用、设计和应用具有重要的指导意义。
因此，对材料的物理性能进行全面的了解和评价，是材料工程中必不可少的一项工作。
材料化学参考答案材料化学参考答案材料化学是研究材料的性质、结构和合成方法的学科。
它涉及到多个领域，如无机材料、有机材料、高分子材料等。
在材料化学中，我们需要了解材料的组成、结构和性能之间的关系，以及如何通过控制材料的合成方法来获得所需的性能。
本文将以几个常见的材料为例，介绍材料化学的一些基本概念和原理。
1. 金属材料金属材料是最常见的材料之一，具有良好的导电性和导热性。
金属材料的性质与其晶体结构有关。
金属晶体由紧密堆积的金属原子组成，原子之间通过金属键相互连接。
金属材料的导电性和导热性是由于金属原子之间的自由电子，它们能够在晶格中自由移动。
此外，金属材料的塑性和延展性也与其晶体结构有关。
金属晶体中的原子可以通过滑移机制相对容易地改变位置，从而使金属材料具有良好的塑性和延展性。
2. 陶瓷材料陶瓷材料是一类非金属材料，具有优异的耐高温性和耐腐蚀性。
陶瓷材料的性质与其晶体结构和化学成分有关。
陶瓷晶体通常由离子键或共价键相互连接的原子组成。
这种结构使得陶瓷材料具有较高的硬度和脆性。
陶瓷材料的高温稳定性和耐腐蚀性是由于其晶体结构的稳定性和化学成分的特性。
例如，氧化铝是一种常见的陶瓷材料，其高温稳定性使其成为制备高温陶瓷材料的良好基础。
3. 高分子材料高分子材料是由大量重复单元组成的材料，如塑料和橡胶。
高分子材料的性质与其分子结构和分子量有关。
高分子材料的分子通常由长链或网络结构组成，这使得高分子材料具有良好的柔韧性和可塑性。
高分子材料的性能可以通过调整其分子结构和分子量来控制。
例如，聚乙烯是一种常见的塑料，其性能可以通过改变聚合反应的条件来调整，如反应温度、催化剂和反应时间等。
4. 纳米材料纳米材料是具有纳米尺度尺寸的材料，其性质与其尺寸效应有关。
纳米材料通常具有特殊的光学、电学和磁学性质。
这是因为纳米材料的尺寸接近原子和分子的尺度，导致其电子和光子行为与宏观材料有所不同。
纳米材料的合成方法包括溶胶凝胶法、溶液法和气相沉积法等。
材料化学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪种材料属于无机非金属材料？A. 金属B. 塑料C. 陶瓷D. 橡胶答案：C2. 材料科学中，材料的微观结构通常指的是什么？A. 材料的宏观尺寸B. 材料的表面特征C. 材料的内部结构D. 材料的化学成分答案：C3. 下列哪种方法不是材料的热处理方法？A. 淬火B. 退火C. 焊接D. 正火答案：C4. 材料的断裂韧性是指什么？A. 材料的硬度B. 材料的脆性C. 材料的塑性D. 材料在断裂前吸收能量的能力答案：D5. 下列哪种材料具有磁性？A. 木材B. 塑料C. 陶瓷D. 铁答案：D6. 材料的导电性是指什么？A. 材料的导热能力B. 材料的导光能力C. 材料的导电能力D. 材料的导磁能力答案：C7. 下列哪种材料是半导体材料？A. 金B. 银C. 硅D. 铜答案：C8. 材料的疲劳是指什么？A. 材料在长时间使用后逐渐失去强度B. 材料在受力后发生塑性变形C. 材料在受力后发生断裂D. 材料在受力后发生弹性变形答案：A9. 下列哪种材料具有超导性？A. 铝B. 铜C. 铅D. 铌答案：D10. 材料的热膨胀系数是指什么？A. 材料的热传导能力B. 材料的热稳定性C. 材料在温度变化时体积变化的比率D. 材料的热容答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 材料的硬度通常用______来表示。
答案：莫氏硬度2. 材料的热处理过程包括加热、保温和______。
答案：冷却3. 材料的断裂强度是指材料在______时的最大应力。
答案：断裂4. 材料的塑性变形是指材料在______作用下发生的变形。
答案：外力5. 材料的导电性主要取决于材料内部的______。
答案：自由电子数量6. 半导体材料的导电性介于______和______之间。
答案：绝缘体、导体7. 材料的疲劳寿命可以通过______来提高。
答案：改善材料结构8. 超导材料在______温度下电阻为零。
材料化学课后习题答案P42：四(1)(2)(3)P69：二、三(1)(2)P90 : 5P133:二、三(1)(2)P199:一、二P222:二、三(1)P236:一、二专业：应用化学14-1学号：20142008姓名：丁大林第二章 化学基础知识一．填空题1.热力学第三定律的具体表述为 纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零 ，数学表达式为S*(完美晶体，0 K)=0 J ⋅K -1 。
2.麦克斯韦关系式为 pS T V p S ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、 S V T p V S ∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、T V S p V T ∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 、p TS V p T ⎛⎫∂∂⎛⎫=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 。
3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势，定义为 ,,CB B B T p n G G n μ⎛⎫∂== ⎪∂⎝⎭ 。
4.理想稀溶液存在依数性质，即溶剂的蒸气压下降 、凝固点降低 、沸点升高 、渗透压的量值均与溶液中溶质的数量有关，而与溶质的种类无关。
5.人们将存在于两相间厚度为几个分子大小的薄层称为界面层，简称界面，有液-气、固-气、固-液、液-液、固-固界面，通常把固-气界面、 液-气界面称为表面。
6.表面张力一般随温度和压力的增加而降低，且σ金属键 >σ离子键 >σ极性共价键 >σ非极性共价键。
7.按照氧化态、还原态物质的状态不同，一般将电极分成第一类电极（金属电极、气体电极） 、第二类电极（金属-难溶盐电极） 、氧化还原电极 三类。
8.相律是描述相平衡系统中 自由度 、组分数 、相数 之间关系的法则。
其有多种形式，其中最基本的是吉布斯相律，其通式为 f =c -p +2 。
二．名词解释1.拉乌尔定律：气液平衡时稀溶液中溶剂A 在气相中的蒸气压p A 等于同一温度下该纯溶剂的饱和蒸气压p A *与溶液中溶剂的摩尔分数x A 的乘积，该定律称为拉乌尔定律。
第一章材料的弹性变形一、填空题：1.金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂的能力。
2. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。
3. 线性无定形高聚物的三种力学状态是玻璃态、高弹态、粘流态，它们的基本运动单元相应是链节或侧基、链段、大分子链，它们相应是塑料、橡胶、流动树脂（胶粘剂的使用状态。
二、名词解释1.弹性变形：去除外力，物体恢复原形状。
弹性变形是可逆的2.弹性模量：拉伸时σ=EεE：弹性模量（氏模数）切变时τ=GγG：切变模量3.虎克定律：在弹性变形阶段，应力和应变间的关系为线性关系。
4.弹性比功定义：材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，又称为弹性比能或应变比能，表示材料的弹性好坏。
三、简答：1．金属材料、瓷、高分子弹性变形的本质。
答：金属和瓷材料的弹性变形主要是指其中的原子偏离平衡位置所作的微小的位移，这部分位移在撤除外力后可以恢复为0。
对高分子材料弹性变形在玻璃态时主要是指键角键长的微小变化，而在高弹态则是由于分子链的构型发生变化，由链段移动引起，这时弹性变形可以很大。
2．非理想弹性的概念及种类。
答：非理想弹性是应力、应变不同时响应的弹性变形，是与时间有关的弹性变形。
表现为应力应变不同步，应力和应变的关系不是单值关系。
种类主要包括滞弹性，粘弹性，伪弹性和包申格效应。
3．什么是高分子材料强度和模数的时-温等效原理?答：高分子材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。
加载速率一定时，随温度的升高，高分子材料的会从玻璃态到高弹态再到粘流态变化，其强度和模数降低；而在温度一定时，玻璃态的高聚物又会随着加载速率的降低，加载时间的加长，同样出现从玻璃态到高弹态再到粘流态的变化，其强度和模数降低。
时间和温度对材料的强度和模数起着相同作用称为时=温等效原理。
四、计算题：气孔率对瓷弹性模量的影响用下式表示：E=E0 (1—1.9P+0.9P2)E0为无气孔时的弹性模量；P为气孔率，适用于P≤50 %。
1 What is fatigue?（材料的疲劳）Answer: Fatigue refers to the phenomenon that materials first form permanent damage at some points, and then form crakes or the crakes are further extended until complete rupture under cyclic stress (tension, compression, shear, bending, etc.).2Blank metals（黑色金属）: refers to Fe, Cr, Mn and their alloys, mainly are Fe and its alloy.3Non-ferrous metals（有色金属）: refers to metals except iron, chromium, manganese and their alloys.4Austenite（奥氏体）: interstitial solid solution formed by carbon dissolves in γ-Fe, it remains face-centered cubic lattice of γ-Fe, the grain boundary is relatively straight, and is regular polygon.5 Martensite（马氏体）: supersaturated solid solution formed by the carbon dissolves in α-Fe, the crystal structure is body-centered tetragonal structure, it can be obtained by accelerated cooling the high-carbon steel.6Super heat-resistant alloys（超耐热合金）: materials that can maintain the required mechanical properties at high temperature of 700 to 1200 ℃for a long time. They are antioxidant, corrosion resistant and can work satisfactory.7 Metal solid solutions（金属固溶体）: refers to a homogeneous solid solution that formed by a solute elements (metal or nonmetal) atoms dissolve into a solvent metal element (relatively large).8Intermetallic compounds（金属间化合物）: refers to compounds that formed between the metal and the metal atoms by covalent binding. They have basic characteristics of metal and long-range ordered crystal structure.9Ceramics（陶瓷）: a collectively called of inorganic nonmetallic multiphase solid materials or products made with the method produce ceramics.10p-type semiconductor（P型半导体）: refers to the semiconductor whose main carriersare hole, also known as the recipienttype or hole-type semiconductor. For example, we can obtain p-type semiconductor by doping B into Si.11Montmorillonite（蒙脱土）: a kind of clay composed of two tetrahedron and one octahedronnanoscale sheets.Part of Al atom in octahedron is replaced by Mg, which make the sheet negatively charged, the remained charges is neutralized by cations between layers.12 Kaolin clay（高岭土）: a kind of clay composed of tetrahedron sheet and octahedron sheet bya shared O atom, sheets is connected by hydrogen bond.13tructural ceramics（结构陶瓷）: ceramic used as structural materials, they have high mechanical strength, high temperature resistance, corrosion resistance, abrasion and high hardness properties. Its mechanical strength and fracture toughness is very important in application.14Self-propagating high-temperature synthesis（自蔓延反应）: a technology that can prepare material by interactions of reactants driven by self-heating and self-tranducing of chemical reaction heat.15Dielectric ceramics（介电陶瓷）: ceramics have dielectric properties are known as dielectric ceramics. In an applied electric field,dielectric ceramics will be polarized, the positive and negative charges in the material will separatein a short-range, gravity centersof positive and negative charge do not coincide, but the charges is still influenced each other, they don not migratein a long-distance, results in induced opposite charges on the surface, which can be seen that the external electric field convert electrical energy and stored in the material, and they canrelease some electrical energy under a certain condition (removal of the external voltage).The process is similar to charging and discharging, accompanied by energy losses, heatingradiation, that is dielectric loss.16Ferroelectric ceramics（铁电陶瓷）: Some ceramic materials have low lattice symmetry,the center of gravity of the positive and negative charge do not overlap, there will form spontaneous dipoles, but its spontaneous polarization is disordered in orientation, the main component is a ferroelectric, so they are named ferroelectric ceramics, they don not have piezoelectric properties.17Piezoelectric ceramic（压电陶瓷）: ceramics that have piezoelectric effect were called piezoelectric ceramics. The main ingredient of the ceramic is ferroelectrics. They have low lattice symmetry, center of gravity of positive and negative charges do not overlap, will form spontaneous dipole, but the spontaneous polarization is disordered in orientation, herein, there is no piezoelectric property. Whenapplied a DC electric field to polarize it, the original disordered orientation of spontaneous polarization will arrange along the direction of the electrical field. After removal of the electric field, ceramics retained some polarization, so that the ceramics have piezoelectric properties, may be called the piezoelectric ceramic18superconductors（超导体）: the nature of materials losingresistance at extremely low temperatures is known as superconductivity, such substances are called superconductors.19Polymer（高聚物）: generally refers toorganicmacromoleculeswith molecular weight more than 1500, and the length of molecule is more than 5 nm.20oligomer（低聚物）: generally refers to the molecules consists of a few monomer units, with molecular weight below 1500, and the molecular length is not more than 5 nm.21degree of polymerization（聚合度）: the number of repeating structural units in the macromolecules, also known as the number of links, denoted as n.22Thermosetting property（热固性）: refers to the performance of polymer materials that can not soften when heated,be treated repeatedly,and dissolve in solvents.23Thermoplasticity（热塑性）: property of polymers that can be processed repeatedly when heated after they were curing and cooling.24 Isotactic（等规立构）: refers to the structure that side chain substituents lie in one side of the main chain of polymer, or the polymer consists of one optical isomers units.25syndiotactic（间规立构）: substituents lie alternately on both sides of the main chain, or the polymer consists of two optical isomers units alternately.26photoresist（光刻胶）: also known as light-induced etching agent, refers to a kind of photonic materials that occur cross-linking or decomposition reaction which results in a change of solubility when they were illuminated by light.27photoinitiator（光引发剂）: refers to agents thatcan absorb UV light (250 ~ 450nm) or visible light (400 ~ 800nm), and molecules transfer form ground state to the excited states, experience a single molecule or bimolecular chemical reaction and produce free radical, cationic, anionic or ionic radical that can induce monomer to polymerize..28Whisker（晶须）: single crystal fibers with a certain slenderness ratio (generally > 10) and cross-sectional area less than 52 ×10-5 cm2.29纳米材料：Nanomaterialsrefer toa variety ofsolidultrafinematerials that at themicroscopicstructureat least inone dimension areontheregulation of thenanoscale(1to100nm), or regardthem asthe basic unitconsisting ofmaterials.。
第三章-无机材料化学习题：1、详述固体中的扩散机理。
(10分)答：在结构完整的晶体中，扩散是难以进行的。
但在实际晶体中，存在着各种缺陷，扩散可以容易地通过点缺陷，沿着位错、晶粒间界、微晶表面进行。
(1)间隙扩散机理:扩散的原子在晶格间隙的位置之间运动，某些间隙型固溶体中的杂质原子的扩散就是这样。
例如，Fe—C体系中的C原子在α-Fe或γ-Fe基质中的扩散。
(2)空位扩散机理：以空位为媒介而进行的扩散。
空位周围相邻的原子跃入空位，该原子原来占有的格位就变成了空位，这个新空位周围的原子再跃入这个空位，以此类推，就构成了空位在晶格中无规的行走；而原子则沿着与空位运动相反的方向也作无规的行走，从而发生了原子的扩散。
(3)环形扩散机理：是指在密堆积的晶格中，两个相邻的原子同时互相直接地调换位置，即处于对等位置上的两个原子同时跃迁而互换位置。
这种情况发生的几率是很低的，因为这将引起晶格的变形，且需要很高的活化能。
但是如果有三个或更多个原子同时发生环形的互换位置，则活化能较低，因而这种环形扩散机制是可能的。
上述机理都属于通过点缺陷体扩散。
晶体位错、晶粒间界面和表面上都是结构组分活动剧烈的地方。
低温微晶体试样或位错密度大的试样，主要是晶粒间界和表面上的扩散。
这时处于界面上的原子和杂质原子，沿晶面运动，发生吸着或化学吸附，扩散现象是很显著的。
并且由于临近晶粒间界面和相间界面处的结构比内部的结构要松弛些，这里的原子扩散活化能也要小一些，大约相当于固体的气化热。
高温扩散机理是体扩散，而低温扩散机理是晶粒间界扩散。
2、详述固相反应机理。
(10分)答：固相反应比气相或液相反应复杂，其反应机理为：(1)吸着现象：吸附和解析(2)在界面上或均相区内原子进行反应(3)在固体界面上或内部形成新物相的核，即成核反应(4)物质通过界面和相区的输运，包括扩散和迁移。
3、详述固体热分解反应的动力学过程。
(10分)答：固体化合物的热分解是一个常见且获得广泛应用的固相反应，例如石灰石分解为CaO和CO2就属于这类反应。
第三章材料的性能Chapter 3 Properties of material1、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体？Please explain what is a conductor, semiconductor, and insulator with band theory of solids.答: 1）固体能带理论是关于晶体的量子理论，是研究固体中电子运动规律的一种近似理论。
其中，分子轨道理论认为，两原子间相应的原子轨道可以组合成相同数目的分子轨道。
在金属晶体中，金属原子靠得很近，可以通过原子轨道组合成分子轨道，以使能量降低。
金属晶体中通常包含数目极多的原子，这些原子轨道可组成极多的分子轨道，随着数量的增多，各相邻分子轨道实际上连成一片，构成了具有一定能量宽度的能带。
2）固体通常含有不同的能带。
已充满电子的能带叫满带，其中的电子无法自由流动、跃迁。
在此之上，能量较高的能带，可以是部分充填电子或全空的能带，叫做空带，空带获得电子后可以参与导电过程，又叫导带。
价电子所填充的能带称为价带。
3）固体的导电性质由其能带结构决定。
导体的能带特点是价带是未满带，或价带是满带，而禁带宽度为零，价带与较高的空带相交叠，满带中的电子能占据空带，因此这两种情况都能导电。
半导体和绝缘体的能带结构相似，价带为满带，价带与空带间存在禁带。
当禁带宽度为0.1~3eV时，呈现半导体性质；禁带宽度大于5eV时则为绝缘体。
Answer: 1) Band theory of solids is quantum theory of crystal, is an approximate theory for studying laws of electron motion in solids. Among them, molecular orbital theory considers that atomic orbitals between two atoms can combine to the molecular orbitals with the same number. In metal crystals, metal atoms are very close, they can form molecular orbitals by combining the atomic orbitals in order to reduce the energy. Metal crystals usually contain a very large number of atoms, these atomic orbitals can form a number of molecular orbitals. With the increase of the molecular orbital, in fact, they form a whole band with certain energy width. 2) Solids usually contain different bands. Bands filled with electrons are called full band, in which electrons can not flow and transit freely. Bands with higher energy are on the top of full band, they may be partially filled with electrons or empty, they are called empty band. When the empty band gain electrons they will participate in conductive process, also known as conduction band. Bands filled with valence electron are called valence band. 3) Conductive nature of solids is determined by its band structure. Band of conductor is characterized by the partially full or full valence band, and widthof forbidden band is zero. Valence band overlap with higher empty band, electrons in full band can occupy the empty band, so in these cases, solids can be conductive. Semiconductor and insulator have the similar band structure, their valence band is filled band, and there exist forbidden band bewteen valence band and empty band. When the forbidden band is 0.1 ~ 3eV, it exhibit semiconductor nature; when the forbidden band is greater than 5eV, it exhibit insulate nature.2、有一根长为5 m，直径3 mm的铝线，已知铝的弹性模量为70 GPa，求在200 N的拉力作用下，此线的总长度。
材料化学习题答案
标题：材料化学习题答案
材料化学是一门研究材料结构、性能和制备方法的学科，它对于现代工业和科学技术的发展起着至关重要的作用。
在学习材料化学的过程中，我们经常会遇到各种各样的习题，下面就来看一些典型的材料化学习题答案。
1. 问题：什么是金属的晶体结构？
答案：金属的晶体结构是由金属原子通过离子键或金属键结合而成的。
金属的晶体结构通常呈现出紧密堆积的排列方式，具有高度的结构稳定性和导电性。
2. 问题：聚合物的结构特点是什么？
答案：聚合物是由大量重复单元组成的高分子化合物，其结构特点是具有长链状的分子结构，通常呈现出柔软、韧性和可塑性等特点。
3. 问题：介绍一下复合材料的种类和应用领域。
答案：复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新型材料，种类包括纤维增强复合材料、层合板、复合薄膜等。
复合材料在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域有着广泛的应用。
4. 问题：解释一下半导体的导电特性。
答案：半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料，其导电特性受温度和施加电场的影响较大。
在室温下，半导体通常呈现出较低的导电性，但在特定条件下可以呈现出较高的导电性，因此被广泛应用于电子器件中。
通过对这些典型的材料化学习题答案的了解，我们可以更加深入地理解材料化学的基本原理和应用。
希望大家在学习材料化学的过程中能够加深对材料结构和性能的理解，为未来的科学研究和工程技术发展做出更大的贡献。
材料化学第二版答案材料化学是化学科学的一个重要分支，它研究的是材料的结构、性质和应用。
材料化学的发展对于现代工业和科技的进步起着至关重要的作用。
在材料化学的学习过程中，我们经常会遇到各种各样的问题和难题，因此有一本优质的答案参考书是非常必要的。
在本文档中，我们将为大家提供材料化学第二版的答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握材料化学的知识。
1. 问题一，什么是材料的结构？材料的结构是指材料内部原子、分子的排列方式和空间结构。
材料的结构直接影响着材料的性质和应用。
常见的材料结构包括晶体结构和非晶结构。
2. 问题二，材料的性质受哪些因素影响？材料的性质受到多种因素的影响，包括材料的结构、成分、制备工艺等。
不同的材料具有不同的性质，如导电性、热导率、机械性能等。
3. 问题三，材料化学在哪些领域有重要应用？材料化学在许多领域都有重要的应用，包括材料制备、材料改性、材料性能测试等。
材料化学的发展推动了材料科学的进步，为人类社会的发展做出了重要贡献。
4. 问题四，材料的制备方法有哪些？材料的制备方法包括物理方法和化学方法两大类。
物理方法主要包括溶液法、熔融法、气相法等；化学方法主要包括沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等。
5. 问题五，材料的性能测试方法有哪些？材料的性能测试方法包括物理性能测试和化学性能测试两大类。
物理性能测试包括力学性能测试、热学性能测试等；化学性能测试包括化学稳定性测试、腐蚀性能测试等。
6. 问题六，材料的应用前景如何？随着科学技术的不断发展，材料的应用前景非常广阔。
材料在能源、环保、医疗、电子等领域都有重要应用，未来将会有更多新材料的涌现，为人类社会的可持续发展提供强有力的支撑。
通过以上问题的解答，我们对材料化学的相关知识有了更加清晰的认识。
希望本文档能够帮助大家更好地理解和掌握材料化学的知识，为相关学科的学习和研究提供一定的帮助。
同时也希望大家能够在学习过程中保持持续的好奇心和求知欲，不断探索和发现材料化学领域的新知识，为推动材料科学的发展做出自己的贡献。
材料性能学课后习题与解答绪论1、简答题什么是材料的性能？包括哪些方面？[提示] 材料的性能定量地反映了材料在给定外界条件下的行为；解：材料的性能是指材料在给定外界条件下所表现出的可定量测量的行为表现。
包括○1力学性能（拉、压、、扭、弯、硬、磨、韧、疲）○2物理性能（热、光、电、磁）○3化学性能（老化、腐蚀）。
第一章单向静载下力学性能1、名词解释：弹性变形塑性变形弹性极限弹性比功包申格效应弹性模量滞弹性内耗韧性超塑性韧窝解：弹性变形：材料受载后产生变形，卸载后这部分变形消逝，材料恢复到原来的状态的性质。
塑性变形：微观结构的相邻部分产生永久性位移，并不引起材料破裂的现象。
弹性极限：弹性变形过度到弹-塑性变形(屈服变形)时的应力。
弹性比功：弹性变形过程中吸收变形功的能力。
包申格效应：材料预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余应力（弹性极限或屈服强度）增加；反向加载，规定残余应力降低的现象。
弹性模量：工程上被称为材料的刚度，表征材料对弹性变形的抗力。
实质是产生100%弹性变形所需的应力。
滞弹性：快速加载或卸载后，材料随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。
内耗：加载时材料吸收的变形功大于卸载是材料释放的变形功，即有部分变形功倍材料吸收，这部分被吸收的功称为材料的内耗。
韧性：材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率（约1000%）而不发生缩颈和断裂的现象。
韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。
2、简答(1) 材料的弹性模量有那些影响因素？为什么说它是结构不敏感指标？解：○1键合方式和原子结构，共价键、金属键、离子键E高，分子键E低原子半径大，E小，反之亦然。
○2晶体结构，单晶材料在弹性模量在不同取向上呈各向异性，沿密排面E大，多晶材料为各晶粒的统计平均值；非晶材料各向E同性。
○3化学成分，○4微观组织○5温度，温度升高，E下降○6加载条件、负载时间。
对金属、陶瓷类材料的E没有影响。
第三章材料的性能Chapter3Properties of material1、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体？Please explain what is a conductor, semiconductor,and insulator with band theory of solids.答:1）固体能带理论是关于晶体的量子理论，是研究固体中电子运动规律的一种近似理论。
其中，分子轨道理论认为，两原子间相应的原子轨道可以组合成相同数目的分子轨道。
在金属晶体中，金属原子靠得很近，可以通过原子轨道组合成分子轨道，以使能量降低。
金属晶体中通常包含数目极多的原子，这些原子轨道可组成极多的分子轨道，随着数量的增多，各相邻分子轨道实际上连成一片，构成了具有一定能量宽度的能带。
2）固体通常含有不同的能带。
已充满电子的能带叫满带，其中的电子无法自由流动、跃迁。
在此之上，能量较高的能带，可以是部分充填电子或全空的能带，叫做空带，空带获得电子后可以参与导电过程，又叫导带。
价电子所填充的能带称为价带。
3）固体的导电性质由其能带结构决定。
导体的能带特点是价带是未满带，或价带是满带，而禁带宽度为零，价带与较高的空带相交叠，满带中的电子能占据空带，因此这两种情况都能导电。
半导体和绝缘体的能带结构相似，价带为满带，价带与空带间存在禁带。
当禁带宽度为0.1~3eV时，呈现半导体性质；禁带宽度大于5eV时则为绝缘体。
Answer:1)Band theory of solids is quantum theory of crystal,is an approximate theory for studying laws of electron motion in solids.Among them,molecular orbital theory considers that atomic orbitals between two atoms can combine to the molecular orbitals with the same number. In metal crystals,metal atoms are very close,they can form molecular orbitals by combining the atomic orbitals in order to reduce the energy.Metal crystals usually contain a very large number of atoms,these atomic orbitals can form a number of molecular orbitals.With the increase of the molecular orbital,in fact,they form a whole band with certain energy width.2)Solids usually contain different bands.Bands filled with electrons are called full band,in which electrons can not flow and transit freely.Bands with higher energy are on the top of full band,they may be partially filled with electrons or empty,they are called empty band.When the empty band gain electrons they will participate in conductive process,also known as conduction band.Bands filled with valence electron are called valence band.3)Conductive nature of solids is determined by its band structure.Band of conductor is characterized by the partially full or full valence band,and widthof forbidden band is zero.Valence band overlap with higher empty band,electrons in full band can occupy the empty band,so in these cases,solids can be conductive.Semiconductor and insulator have the similar band structure,their valence band is filled band,and there exist forbidden band bewteen valence band and empty band.When the forbidden band is0.1~3eV,it exhibit semiconductor nature;when the forbidden band is greater than5eV,it exhibit insulate nature.2、有一根长为5m，直径3mm的铝线，已知铝的弹性模量为70GPa，求在200N的拉力作用下，此线的总长度。
There is a5meters long Al wire,its diameter is3millimeter.As is known,elastic modulus of Al is70GPa,please determine the whole length of the wire when it is pulled with the tensile force of200N.答：已知σ＝F/A0，ε＝(l-l0)l0，σ＝Eε，又已知l0=5m，A0=π(0.0015)2,E=70×109Pa,F=200N,将以上数据代入，可得l=5.002米。
所以，在200N的拉力作用下，此线的总长度为5.002米。
Answer:as we known,σ＝F/A0，ε＝(l-l0)l0，σ＝Eε,and l0=5m，A0=π(0.0015)2,E=70×109 Pa,F=200N.Substituted the above data into the formula,we can get l=5.002m.Therefore,the total length of this wire is5.002m when it face to200N tensile force.3、试解释为何铝材不易生锈，而铁则较易生锈。
Explain why aluminum is not easy to rust, but iron is easier than Al to rust.答:铝材在常温下会在其表面形成一层致密而稳定的Al2O3薄膜，会有效的保护铝材而不易生锈。
而铁的化学性质很活泼，在空气中形成的铁的氧化物也不是很稳定，容易与环境中的水、O2、CO2等发生反应，形成氧化铁、氢氧化铁与碱式碳酸铁等，从而使铁生锈。
Answer:Aluminum may form a dense and stable layer of Al2O3films on its surface at room temperature,which can protect aluminum from rusting effectively.Chemical properties of iron is very active,and the iron oxides in the air are not very stable,they are easy to react with water,O2 and CO2in the environment to form iron oxide,iron hydroxide and alkalic carbonate iron, resulting in rusting of iron.4、为什么碱式滴定管不采用玻璃活塞？Why alkalic burette can not use glass piston?答：因为玻璃的主要成分是SiO2，它是一种酸性的氧化物，容易与碱发生反应从而使玻璃被溶解或侵蚀。
所以碱式滴定管不采用玻璃活塞，可以避免使用玻璃活塞时而被粘结在一起而影响使用。
Answer:The main component of glass is SiO2,which is an acidic oxide easily react with alkali,the reaction will dissolve or erode the glass.Therefore,using non-glass piston can avoid the binding of burette and piston.5、何种结构的材料具有高硬度？如何提高金属材料的硬度?What structure of materials can endow the materials with high hardness?How to improve the hardness of metal materials?答：共价键和离子键的强度较高，由这两种键合形成的材料通常具有较高的硬度，如金刚石。
由金属键结合构成的金属材料通常也具有一定的硬度，其硬度主要受金属晶体结构的影响，形成固溶体或合金时可显著提高其硬度。
Answer:Strength of covalent bond and ionic bond are high,materials formed with these two bonds usually have high hardness,such as diamond.Metals composed of metallic bond usually have certain hardness,their hardness is influenced by the structure of metal crystal.We can improve the hardness of metal by forming solid solution or alloy.6、什么是材料的疲劳？有哪些指标反应材料的疲劳性能？What is fatigue?Which physical parameters can be used to evaluate material’s fatigue?答：疲劳是指材料在循环受力（拉伸、压缩、剪切、弯曲等）下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。
