功能材料化学
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新型无机功能材料的化学合成及应用随着科技的进步和人们的生活水平不断提高,各类新型无机功能材料在众多领域中得到越来越广泛的应用。
无机材料与有机材料相比,具有更强的化学稳定性、抗高温性、硬度、导电性等优秀的性能。
这种优秀性能使得无机材料被广泛应用于电子元器件、催化剂、燃料电池等领域。
本文将对新型无机功能材料的化学合成及应用进行简要介绍。
一、新型无机功能材料的化学合成1. 氧化石墨烯氧化石墨烯是一种重要的二维材料,具有优异的电学、光学、力学等性能,可广泛应用于电子器件、催化剂、光电器件、生物医学等领域。
氧化石墨烯的合成方法有很多种,比如Hummers方法、Brook方法、改良Hummers方法等,其中Hummers方法是氧化石墨烯最常用的合成方法。
2. 二氧化钛纳米晶二氧化钛纳米晶是一种重要的半导体材料,由于其良好的光电性质和光学性质,例如光催化性能良好,并且具有深深的应用前景。
二氧化钛纳米晶有几种典型的制备方法,如水热法、氧化物沉淀法、溶胶-凝胶法等,其中水热法是目前研究较多的可行方法。
3. 磷灰石陶瓷材料磷灰石陶瓷具有良好的生物相容性和组织相容性,是一种重要的生物医学材料。
磷灰石陶瓷的制备方法有多种,但最常用的是燃烧合成法。
该方法可以便捷地获得陶瓷坯,且其成本相对较低。
二、新型无机功能材料的应用领域1. 电子器件无机功能材料作为电子器件中的关键材料,可以提高电子元器件的耐磨性、导电性和耐热性,对于现代电子技术的发展具有重要意义。
例如,用于导电膜的氧化铟锡材料、用于电容器的二氧化钛材料以及用于发射材料的钨材料等都属于无机功能材料的范畴。
2. 催化剂催化剂是化学反应中的重要物质之一,它能够降低反应的活化能以及改变反应的粘度,从而促进化学反应的发生。
无机功能材料作为催化剂的关键组分,可以在燃料电池、石化等领域中发挥重要作用。
3. 燃料电池燃料电池作为最具前景的清洁能源之一,在汽车等领域中的应用前景广阔。
功能材料化学就业方向功能材料化学是一门涉及设计、合成和应用新型材料,以实现特定功能或解决特定问题的学科。
在这个领域,就业方向非常广泛,以下是一些常见的就业方向:1.材料研发工程师:在工业界,许多公司都有专门从事材料研发的部门。
功能材料化学专业的毕业生可以成为材料研发工程师,负责开发新型材料,改进现有材料的性能,以满足产品的需求。
2.产品设计师:功能材料的特殊性能可以被应用在产品设计中,例如高强度、轻质的材料可以用于汽车、航空航天和船舶等领域的设计。
产品设计师可以利用功能材料的特性来设计创新的产品。
3.材料分析师:对于已经合成的材料,需要进行各种性能测试和分析,以评估其适用性和性能。
材料分析师负责利用各种分析技术,如扫描电子显微镜、X 射线衍射等,对功能材料进行表征和分析。
4.环境工程师:功能材料化学也可以应用于环境保护领域,例如用于污染物的吸附、分离和催化降解等。
环境工程师可以利用功能材料的特性来设计和开发环境友好型的解决方案。
5.能源研究员:功能材料在能源存储、转换和传输方面有广泛的应用,如太阳能电池、锂离子电池、燃料电池等。
能源研究员可以利用功能材料的特性来开发新型能源技术。
6.医药化学师:功能材料在医疗器械、药物传递、诊断和治疗等方面有重要应用,例如生物可降解材料、纳米药物载体等。
医药化学师可以利用功能材料来研究和开发新型的医疗材料和药物。
7.教育和研究:功能材料化学专业的毕业生也可以从事教育和研究工作,在大学、研究院所或科研机构担任教职或研究员,从事基础研究和应用研究。
综上所述,功能材料化学专业的毕业生可以在各种领域找到就业机会,包括工业界、研究机构、医疗领域等,他们可以从事材料研发、产品设计、环境保护、能源研究、医药领域等各种工作。
功能材料的制备和表征随着科技的发展,功能材料在人类社会中的作用越来越重要。
功能材料是指在特定条件下具有特定功能的材料,例如具有导电性、光学性、磁性、生物相容性等等。
本文将介绍功能材料的制备和表征。
一、功能材料的制备功能材料的制备方法有多种,包括化学合成法、物理法、生物法等等。
其中,化学合成法是最常用的一种方法,常用于制备无机或有机小分子。
1. 化学合成法化学合成法是利用化学反应在反应溶液中合成材料的方法。
常用的合成法有溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等等。
溶胶-凝胶法又可分为溶胶法和凝胶法两种。
溶胶法是将精细的氧化物粉末悬浮在水或有机溶剂中,经过初步处理后形成胶体分散液。
凝胶法是将精细粉末悬浮在水中,通过调节pH值和加入某些物质形成凝胶。
这种方法制备的材料具有较大的比表面积和孔隙度,具有较好的吸附性、催化性和光学性能。
水热法是将高度饱和溶液加热至较高的温度,在高温高压下经历多道物理化学反应过程,最终沉淀出所需的材料。
这种方法制备的材料具有晶体形态良好、分散度高、表面积大等优点。
气相沉积法是通过化学气相沉积、热分解、沉淀、物理气相沉积等方法,将固体、液体或气体前体物质转化为薄膜、粒子、线条等形态的材料。
这种方法可制备出较好的单晶薄膜和纳米颗粒等。
2. 物理法物理法主要是利用物理手段对材料进行制备,包括热处理、溅射、蒸发、溶液法等等。
这种方法常用于制备金属或氧化物等材料。
热处理就是将材料加热至一定温度,使其在化学成分和晶体结构上发生改变。
溅射是将靶材料置于真空先生的氩气中,通过放电将靶材料中的原子、分子抛出,沉积在试样表面形成薄膜。
蒸发是将易揮发的前体物质加热至高温,再使其冷凝成薄膜或粉末。
溶液法是将材料溶解在溶液中,然后在反应溶液中形成沉淀。
3. 生物法生物法主要是利用生物体制备材料,包括蚕丝蛋白、蛤田酸、DNA等等。
这种方法具有绿色环保、易操作、制备成本低等优点。
二、功能材料的表征功能材料制备完成后,需要对其进行表征。
功能材料冶金物理化学一、功能材料分类功能材料是指那些具有优良物理性能、化学性能或机械性能的材料,广泛应用于能源、信息、生物医学、航空航天等领域。
根据不同的分类标准,功能材料可分为导体材料、半导体材料、磁性材料、光学材料、超导材料等。
二、物理化学基础功能材料的物理化学性质与其内部原子或分子的排列和相互作用密切相关。
材料的物理化学性质包括电学性质、光学性质、磁学性质、热学性质等,这些性质的变化往往与材料的微观结构和化学键合状态有关。
三、热力学原理热力学是研究系统能量转化和平衡的学科,对于功能材料的制备和应用具有重要意义。
热力学原理可以帮助我们理解材料在加热和冷却过程中的相变行为,以及不同相之间的稳定性关系。
四、相图分析相图是描述不同成分和温度下物质中各相存在的状态图。
通过相图分析,可以预测和控制功能材料在制备和处理过程中的相变行为,优化材料的成分和组织结构。
五、凝固与熔化过程凝固和熔化是材料制备过程中的重要环节,对于控制材料的显微组织和性能具有关键作用。
通过研究材料的凝固和熔化过程,可以深入了解材料的相变行为和成分分布,优化材料的制备工艺。
六、相变与相分离相变是指物质从一种相转变为另一种相的过程,而相分离则是指物质在固态或液态下的不均一性。
了解材料的相变和相分离行为对于控制材料的显微组织、增强材料的性能具有重要意义。
七、扩散与传输现象扩散和传输现象是物质在固体或液体中的传递行为。
在功能材料的制备和处理过程中,扩散和传输现象对于材料的显微组织和性能有着重要影响。
研究这些现象有助于我们理解材料在制备和处理过程中的组织演变,为优化材料的性能提供理论支持。
八、冶金反应动力学冶金反应动力学是研究金属或合金在熔炼、凝固和加工过程中反应速率和机制的学科。
通过研究冶金反应动力学,可以深入了解金属或合金的熔炼和凝固过程,优化材料的制备工艺,提高材料的性能。
九、界面化学与表面工程界面化学主要研究物质界面间的相互作用和传递行为,而表面工程则涉及材料表面的处理和改性技术。
材料化学高考知识点总结材料化学作为化学课程的重要组成部分,是高考化学考试中的一个重要考点。
掌握材料化学的基本知识,对于学生在考试中取得好成绩具有至关重要的作用。
下面将对材料化学高考知识点进行总结,希望能够帮助同学们更好地备考。
一、有机高分子材料1. 有机高分子的基本特性:有机高分子是由碳、氢、氧等元素组成的,具有高分子量、多样化的结构以及良好的可塑性和可加工性。
常见的有机高分子包括塑料、橡胶和纤维等。
2. 聚合反应:聚合反应是指将单体分子通过共价键连接而形成高分子化合物的过程。
常见的聚合反应有加成聚合、缩合聚合和离子聚合等。
3. 聚合物的分类:根据长链分子中不同的构效关系,聚合物可分为线性聚合物、支化聚合物和交联聚合物等。
4. 热塑性塑料和热固性塑料:热塑性塑料是指在一定温度范围内可以软化、加工成型,再次加热可以重新软化的塑料;而热固性塑料则是在加热固化后不再软化的塑料。
5. 弹性体的分类:根据形状记忆能力和回弹速度等不同特性,弹性体可分为天然弹性体、合成弹性体和特种弹性体等。
6. 高分子材料的改性:通过对高分子材料的填充剂、增塑剂、增稠剂等进行合理添加,可以改善其力学性能、加工性能和抗老化性能等。
二、功能材料1. 光电功能材料:光电功能材料是指在光和电之间能够相互转换的材料。
常见的光电功能材料包括光电导体、光电转换材料和光敏材料等。
2. 磁性材料:磁性材料是指对外磁场有一定反应的物质。
根据磁化特性的不同,磁性材料可以分为铁磁材料、软磁材料和硬磁材料等。
3. 电子材料:电子材料是指用于制造电子器件和电子元器件的材料。
常见的电子材料包括半导体材料、导体材料和绝缘体材料等。
4. 纳米材料:纳米材料是一种在纳米尺度上具有特殊性质和特殊应用的材料。
纳米材料具有较大的比表面积和特殊的量子效应,常见的纳米材料包括纳米粒子、纳米复合材料和纳米涂层等。
5. 共价有机框架材料:共价有机框架材料是一类由有机配体和过渡金属等构建的高稳定性材料。
无机化学中的功能材料合成与应用无机化学是研究无机物质的组成、结构、性质和变化规律的科学。
在无机化学中,功能材料合成与应用是一个重要的研究方向。
功能材料是指具有特定功能的材料,其性能可以通过合成方法进行调控和优化,从而实现在各个领域的应用。
一、功能材料合成方法在无机化学中,功能材料的合成方法多种多样,常见的有溶剂热法、水热法、溶胶-凝胶法、气相沉积法等。
这些方法能够通过调控反应条件和材料组分来实现对功能材料的合成和控制。
例如,通过溶剂热法可以合成具有特殊结构和性能的纳米材料,如纳米金属、纳米氧化物等。
而水热法则可以合成具有高比表面积和孔隙结构的材料,如氧化物、磷酸盐等。
二、功能材料的应用功能材料在各个领域都有着广泛的应用。
其中,能源领域是功能材料应用的重要方向之一。
例如,通过合成具有高导电性和光吸收性的材料,可以制备高效的太阳能电池和光电催化剂,实现对太阳能的高效利用。
此外,功能材料还可以用于制备高性能的锂离子电池电极材料、超级电容器、燃料电池等,提高能源转换和储存的效率。
除了能源领域,功能材料还在环境保护、生物医学、电子器件等领域得到广泛应用。
例如,通过合成具有特殊吸附性能的材料,可以实现对污染物的高效去除和废水的净化。
在生物医学领域,功能材料可以用于制备药物载体、生物传感器、组织工程等,为医学诊断和治疗提供新的手段和方法。
在电子器件领域,功能材料可以用于制备高性能的半导体材料、光电器件、传感器等,推动电子技术的发展和应用。
三、功能材料的发展趋势随着科学技术的不断进步,功能材料的合成和应用也在不断发展。
未来,功能材料的发展趋势主要有以下几个方面:1. 多功能性:功能材料将更加注重多功能性,即一个材料可以同时具备多种功能。
例如,合成具有兼具光电、磁性和催化性能的材料,可以实现多种功能的协同作用,提高材料的整体性能。
2. 可持续性:功能材料的合成将更加注重环境友好和可持续性。
绿色合成方法和可再生原料的利用将成为功能材料合成的重要方向,以减少对环境的污染和资源的消耗。
有机化学中的功能分子与功能材料功能分子和功能材料在有机化学领域中起着重要作用。
它们具备特殊的结构和性质,可以用于制备各种有机材料,广泛应用于生命科学、材料科学和能源领域。
本文将介绍有机化学中常见的功能分子和功能材料,并探讨它们的合成方法和应用前景。
一、有机化学中的功能分子功能分子是指能够在化学反应中发挥特定功能的有机分子。
它们通常具有特殊的结构,能够通过特定的作用与它人分子或物体发生相互作用。
功能分子的合成方法多种多样,通常是通过有机合成化学反应得到。
下面将介绍几种常见的功能分子。
1. 生物活性分子生物活性分子是指具有一定生物活性,对生命体产生特定效应的有机化合物。
例如,药物分子可通过与特定受体结合来具有治疗疾病的效果。
在有机合成中,药物分子的设计和合成是一个重要的课题,需要考虑分子的立体结构、药代动力学和药物效力等因素。
2. 光敏分子光敏分子是指能够吸收特定波长的光并发生化学反应的有机分子。
它们通常具有特殊的共轭结构,可以通过吸收光能进行能量转移或电子转移反应。
光敏分子在光动力疗法、光催化和光电子器件等方面有广泛的应用。
3. 发光分子发光分子是指能够发出可见光的有机分子。
它们通常含有芳香环和共轭结构,在受到激发后发生荧光或磷光发射。
发光分子在荧光探针、有机发光二极管和荧光标记等领域有重要应用。
二、有机化学中的功能材料功能材料是指由功能分子组成的材料,具备特殊的性能和应用潜力。
有机化学中的功能材料种类繁多,下面将介绍几种常见的功能材料。
1. 共轭聚合物共轭聚合物是一类由具有共轭结构的有机分子组成的高分子材料。
它们具有良好的电子传输性能和光学性质,广泛应用于有机太阳能电池、有机场效应晶体管和光电子器件等领域。
2. 功能性薄膜功能性薄膜是一种具有特殊功能的薄膜材料,包括气体分离膜、阳离子交换膜和光学薄膜等。
它们在环境保护、能源转换和光电子器件等方面具有重要应用。
3. 分子筛分子筛是由无机骨架和有机功能分子组成的多孔材料,可用于分离、吸附和催化等方面。
化学中的功能材料设计与合成功能材料指的是能够具备某种特定功能的材料,例如变色、防腐、光学、电学、磁学、化学和生物学等应用领域。
这些功能材料在化学、电子、医疗、能源等领域中广泛应用,是现代科技进步和社会发展的重要基础。
为了研究和制备出高效、集成和可操作的功能材料,化学家们不断地探索测量、合成和最终产物的实际应用。
下面我们将从原理、设计和合成三个方面探讨化学中的功能材料。
一、原理化学中的功能材料是在化学反应基础上制备的。
在反应中,晶格与原子、分子之间的相互作用是各种物性和材料行为的基础因素。
科学家通过理解晶格在大分子、原子组成和晶体或非晶体结构的组织中的影响来掌握化学反应的基本原理。
例如,质子导体是一种能够在一个材料内部传递质子的功能材料。
在质子传导过程中,质子的位置和运动速度对材料导电性质具有很大影响。
研究质子在晶须导体中的作用可以为制备更高效的质子导体材料提供指导。
二、设计化学家们在功能材料中添加特定的结构和成分来赋予它们特殊的性能和功能。
结构设计包括了材料表面的形态结构、孔隙度和材料内部的化学结构、能带结构以及交互作用等方面。
例如,研究材料表面多孔性质的化学反应,可以为制备更优异的催化剂、吸附剂等材料提供基础。
另外,电学、光学和磁学等性质也可以通过特定的结构设计来实现。
例如,通过制备纳米结构的功能材料可以提高材料的表面积和利用率,通过改变粒子大小和表面成分等细节参数,可以调控其光学和电学性质。
三、合成如何合成材料是制备功能材料的重要环节。
化学家们需要了解反应机理、确立反应路径并优化反应条件。
合成方法可以大致分为两种类型:物理合成和化学合成。
物理合成方法包括气溶胶、溶胶-凝胶、高温处理、电弧等。
这些方法通常可以在低温、低能量下合成材料,并且可以控制材料的形貌和尺寸。
化学合成方法包括单一溶剂、溶液相转化等。
这些方法对反应条件敏感,但是化学家们可以通过改变化学条件来控制材料的特性和性质。
综上所述,化学中的功能材料设计与合成是一门涉及方法、原理和技术的交叉学科。
材料化学分类材料化学是研究材料的结构、性能和制备方法的一门学科,它涉及到多种不同类型的材料。
根据材料的性质和用途,可以将材料化学分为多个不同的分类,这些分类对于我们理解材料的特性和应用具有重要意义。
一、按照组成元素分类。
1. 金属材料。
金属材料是由金属元素组成的材料,具有良好的导电性和导热性,常见的金属材料有铁、铝、铜等。
金属材料在工程领域中具有广泛的应用,例如用于制造机械零件、建筑结构等。
2. 无机非金属材料。
无机非金属材料是由非金属元素组成的材料,包括陶瓷、玻璃、水泥等。
这些材料具有良好的耐热、耐腐蚀性能,常用于建筑材料、化工材料等方面。
3. 有机高分子材料。
有机高分子材料是由含碳的高分子化合物构成的材料,如塑料、橡胶、纤维等。
这类材料具有轻质、耐磨、绝缘等特性,广泛应用于塑料制品、橡胶制品、纺织品等领域。
二、按照结构分类。
1. 晶体材料。
晶体材料是由具有规则排列结构的原子或离子构成的材料,具有明显的晶体结构,如金属晶体、陶瓷晶体等。
这类材料具有良好的机械性能和导电性能,常用于制备高强度材料和电子器件。
2. 玻璃态材料。
玻璃态材料是一种非晶态材料,其原子或分子没有规则的排列结构,如玻璃、塑料等。
这类材料具有良好的透明性和绝缘性能,广泛应用于光学器件、包装材料等领域。
三、按照性能分类。
1. 功能材料。
功能材料是指具有特定功能和性能的材料,如光、电、磁、声等功能材料。
这类材料具有特殊的物理、化学性能,广泛应用于传感器、储能器件、光电器件等领域。
2. 结构材料。
结构材料是指用于支撑、传递载荷和保护其他材料的材料,如钢材、混凝土等。
这类材料具有良好的力学性能和耐久性,常用于建筑结构、机械零件等方面。
以上是对材料化学分类的简要介绍,不同的分类方式对于我们理解材料的性质和应用具有重要意义。
在实际应用中,我们需要根据具体的需求选择合适的材料,以满足不同领域的需求。
希望本文对您有所帮助。
功能材料在催化化学中的应用研究随着化学工业的发展,对功能材料的需求也越来越高。
其中,在催化化学中,功能材料的作用十分重要。
本文将介绍功能材料在催化化学中的应用研究。
1. 催化剂的种类催化剂是指能够加速化学反应速率的物质,常见的催化剂包括化学试剂、酶、金属催化剂等。
在功能材料中,常见的催化剂有炭黑、氧化铝、二氧化钛等。
2. 功能材料在催化反应中的应用针对不同的反应,不同的催化剂有着不同的应用。
以下是几种常见的催化反应及其催化剂:1) 羟化反应:羟化反应是指在化学反应中加入水分子,形成醇或酮基团。
在此过程中,常见的催化剂有氢氧化钠、羰基化合物、稀碱等。
2) 氧化反应:氧化反应是指在化学反应中加入氧分子,改变产物的化学性质。
常见的催化剂有氧气、氯气、氧化铁等。
3) 还原反应:还原反应是指将分子中的氧化还原状态降低,提供电子,减少分子中复杂度。
常见的催化剂有钠、氢气、铅球等。
4) 特殊反应:除了以上几种常见的反应外,还有一些特殊的催化反应,其中常见的催化剂有金属催化剂、生物酶、超声波等。
3. 功能材料的优势与传统催化剂相比,功能材料在催化反应中有着明显的优势。
以下是几个方面的介绍:1) 活性更高:功能材料的活性比传统催化剂更高,能够加速催化反应速率。
2) 稳定性更好:功能材料在催化反应中不容易被氧化或者还原,能够保持长时间的催化效果。
3) 结构更简单:传统的催化剂中,金属催化剂的结构往往非常复杂。
而功能材料中,结构往往较为简单,便于研究和制备。
4) 生态环保:与传统的催化剂相比,功能材料更加环保,对环境的影响更小。
4. 功能材料在现实中的应用目前,功能材料在化学、药物、生物等领域都得到了广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域:1) 化学反应:在化学反应中,功能材料的催化作用被广泛应用,其中包括涂料、清洁和消毒剂、染料等。
2) 药物领域:功能材料在药物的合成、降解等方面都有着广泛的应用。
特别是近年来的纳米技术和材料,正成为药物传输系统的重要组成部分。
《功能材料化学》复习要点一、绪论支撑21世纪人类文明大厦的四大支柱技术:材料科学与技术、能源科学与技术、信息科学与技术、生物科学与技术。
功能材料:功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能,特殊的物理、化学、生物学效应,能完成功能相互转化,主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。
功能材料特点:1. 多学科交叉,知识密集。
2. 品种多,生产规模小,换代快,技术保密性强。
3. 资金和时间投入大,风险大。
4. 高产业、高技术、高性能、高产值、高效益。
二、超导材料超导体的三个临界参数:临界温度(Tc):将材料的温度不断降低,直至电阻突然消失的温度称为超导体的临界温度。
临界磁场(Hc):对处于超导态的超导体施加一个磁场,当磁场强度高于一定值时,磁力线将穿入超导体,超导态被破坏,一般把可以破坏超导态的最小磁场强度称为临界磁场。
临界电流(Ic):产生临界磁场的电流,即超导态允许流动的最大电流。
超导体的基本物理性质:零电阻效应:零电阻率是超导体的一重要的特性。
当超导体的温度接近临界温度时,其电导率可视为无限大,因而可承载很大的电流,只要这个电流不超过临界电流Ic,超导体内电流的流动就可看成是无阻的,热损耗也可忽略不计。
迈斯纳效应:当金属在外磁场中冷却而从非超导态转变为超导态时,体内原有的磁力线立即被推出体外,磁感应强度恒等丁零,这种现象称为迈斯纳效应。
迈斯纳效应又叫完全抗磁性。
同位素效应:超导体的临界转变温度和其同位素质量有关。
同位素质量愈大,转变温度便愈低。
超导材料的分类和各自的特性差别:超导材料按磁化特性分为第一类超导体和第二类超导体。
主要特性差别在于第一类超导体只有一个临界磁场Hc,而第二类超导体具有下临界磁场H c1和上临界磁场H c2,在H c1与H c2之间超导体处于超导态和正常态的混合状态。
此外,超导材料还可按化学组成分为元素超导、合金超导以及化合物超导;按磁化温度分为高温超导和低温超导。
BCS理论:巴丁、库柏和施瑞弗在1957年发表的经典性的论文中提出了超导电性量子理论,被称为BCS 超导微观理论,用来描述低温超导电性的微观图像。
三、贮氢材料固态贮氢原理:合金中的一个金属原子能和两、三个甚至更多的氢原子结合,生成稳定的金属氢化物,同时放出热量,将其稍稍加热,氢化物发生分解,吸收热量后,又可将吸收的氢气释放出来。
用方程式表示为:反应进行的方向取决于温度、压力和合金成分。
三种贮氢方式各自的优缺点:气态贮氢:能量密度低,不安全液态贮氢:能耗高,对储罐绝热性要求高固态贮氢:体积储氢容量高,无需高压及隔热容器,安全性好,无爆炸危险,可得到高纯氢。
氢贮氢材料主要靠温度、压力和合金成分控制吸氢和放氢的过程。
化物的分类:1.离子型(盐类)氢化物:ⅠA碱金属和ⅡA碱金属(除铍和镁)电负性极低,氢化后把电子转移给氢原子,氢成为负离子H-,组成离子键型氢化物。
如LiH、NaH、KH、RbH、CsH、CaH2、BaH2等2.金属型氢化物:氢与ⅢB~VB族的过渡金属形成氢化物时,氢的特性介于H-~H+之间,氢原子进入金属晶格形成间隙型化合物。
3.边界氢化物:周期表中ⅠB、ⅡB族和部分ⅢA族铟、铊的氢化物,CuH2和InH2,但这类氢化物不稳定,无实用价值。
4.共价型-分子型氢化物:ⅢA~ⅦA族元素具有高电负性,与氢共用电子,组成共价键,具有分子型晶格,生成共价型氢化物。
典型的贮氢合金:镁系合金、稀土系合金、钛系合金等。
四、形状记忆合金形状记忆效应:将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后,再对材料施加适当的外界条件,材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。
形状记忆效应的三种形式:①单程形状记忆效应:在低温相时将其任意变形,再加热时恢复为高温相形状,而重新冷却时却不能恢复低温相时的形状。
②双程形状记忆效应:加热时恢复高温相形状,冷却时恢复低温相形状,即通过温度升降自发可逆地反复恢复高低温相形状的现象,或称为可逆形状记忆效应。
③全程形状记忆效应:当加热时恢复高温相形状,冷却时变为形状相同而取向相反的高温相形状的现象。
只能在富镍的Ti- Ni合金中出现。
马氏体相变:以晶格畸变为主的位移型无扩散相变统称为马氏体相变。
热弹性马氏体:马氏体一旦生成可以随着温度降低继续长大,当温度回升时,长大的马氏体又可以缩小,直至恢复到原来的母相状态,即马氏体随着温度的变化可以可逆地长大或缩小。
具有热弹性马氏体转变的合金会产生“超弹性”和“形状记忆效应”。
形状记忆合金的应用:目前已实用化的形状记忆材料只有Ti-Ni合金和铜系形状记忆合金。
其他合金因晶界面易断裂,只有处于单晶时才能使用,目前尚不适宜于工业应用。
形状记忆合金可用于制造人造卫星天线、密封管件、牙齿矫正丝等。
五、非晶态合金非晶态:固态物质原子的排列所具有的近程有序、长程无序的一种状态。
(玻璃、有机聚合物、非晶态合金、非晶态半导体、非晶态超导体等)非晶体基本特征:(1)内部原子排列短程有序而长程无序;(2)介稳性(热力学不稳定性),存在向晶态转化的趋势,即原子趋于规则排列;(3)由熔融态向玻璃态转化的过程是可逆与渐变的;(4)由熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度变化的连续性;(5)物理、化学性质随成分变化的连续性。
非晶态合金常用制备方法:真空蒸发法、溅射法、化学气相沉积法、液体急冷法等。
非晶态合金结构主要的分析方法:X射线衍射法、电子衍射法、中子衍射法。
六、磁性材料磁性材料:主要是指由过渡元素铁、钴、镍及其合金等组成的能够直接或间接产生磁性的物质。
磁化曲线:磁性材料在外加磁场H 作用下,磁化强度M 或磁感应强度B随外加磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线。
磁滞回线:铁磁材料在反复磁化过程中磁场强度H与磁感应强度B之间的关系曲线。
磁性材料特性参数:(1)饱和磁感应强度Bs:是指在指定温度(25℃或100℃)下,用足够大的磁场强度磁化磁性物质时,磁化曲线达到接近饱和水平时,不再随外磁场增大而明显增大对应的B值。
(2)剩余磁感应强度Bt:铁磁物质磁化到饱和后,又将磁场强度下降到零时,铁磁物质中残留的磁感应强度,简称“剩磁”。
即磁滞回线中H回到0时的B值。
(3)矫顽力Hc:铁磁物质磁化到饱和后,由于磁滞现象,要使磁介质中B为零,需要有一定的反向磁场强度-H,此时磁场的强度称为矫顽磁力。
即磁滞回线中B回到0时的H值。
(4)居里温度Tc:铁磁物质的磁化强度随温度升高而下降,达到某一温度时,自发磁化消失,该临界温度为居里温度。
它确定了磁性器件工作的上限温度。
(5)磁导率μ:是磁滞回线上任何点所对应的B与H的比值,该数值与器件工作状态密切相关。
磁性材料现在主要分两大类,一类是软磁,一类是硬磁:硬磁材料:如果磁滞回线很宽,即Hc很高,需要很大的磁场强度才能将磁材料磁化到饱和,也就是说这类材料磁化困难,去磁也困难,我们称这类材料为硬磁材料。
软磁材料:在较弱的外磁场作用下,磁感应强度达到很高的数值,同时很低的矫顽磁力,即容易磁化,又容易退磁,我们称这类材料为软磁材料。
磁致伸缩效应:磁性材料磁化时,形状和尺寸发生弹性变化的现象称为磁致伸缩效应。
矩磁材料:磁滞回线呈矩形。
主要用于磁记录和磁存储技术方面,所以又叫做磁记录与磁存储材料。
巨磁阻效应:铁磁性材料的电阻在磁场(H)中增大的现象。
七、半导体材料半导体:一类具有半导体性能(导电能力介于导体与绝缘体之间,电阻率约在1mΩ·cm—1GΩ·cm),可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。
半导体特性∶掺杂性,热敏性,光敏性,负电阻率温度特性,整流特性等。
光生伏特效应:光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。
这种现象被称为“光生伏特效应”,简称“光伏效应”。
半导体的导电来源于电子和空穴的运动,电子和空穴都是半导体中导电的载流子。
杂质半导体:利用杂质元素掺入纯元素中,把电子从杂质能级激发到导带上或者把电子从价带激发到杂质能级上,从而在价带中产生空穴的激发叫做非本征激发或杂质激发。
满足这种激发的半导体就称为杂质半导体。
典型的半导体材料:硅、锗、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅硫化锌等。
222MHx H MHy Hy x y x−−−−→++∆←−−−−--吸氢,放热释氢,吸热。