纳米材料复习题

《纳米材料导论》复习题2013.12第一章1、纳米材料有哪些危害性？答：纳米技术对生物的危害性：1）在常态下对动植物体友好的金，在纳米态下则有剧毒；2）小于100nm的物质进入动物体内后，会在大脑和中枢神经富集，从而影响动物的正常生存；3）纳米微粒可以穿过人体皮肤，直接破坏人体的组织及血液循环。

纳米技术对环境的危害性：美国研究人员证明，足球烯分子会限制土壤细菌的生长，而巴基球则对鱼类有毒，这说明纳米技术对生态平衡和生态安全都有一定的破坏性。

2、什么是纳米材料、纳米结构？答：纳米材料：纳米级结构材料简称为纳米材料，是指组成相或晶粒结构的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间，纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。

纳米材料有两层含义：其一，至少在某一维方向，尺度小于100nm，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，或构成整体材料的结构单元的尺度小于100nm，如纳米晶合金中的晶粒;其二，尺度效应：即当尺度减小到纳米范围，材料某种性质发生神奇的突变，具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。

纳米结构：以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系。

3、什么是纳米科技？答：纳米科技是研究在千万分之一米(10-7)到十亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术。

4、什么是纳米技术的科学意义？答：纳米尺度下的物质世界及其特性，是人类较为陌生的领域，也是一片新的研究疆土在宏观和微观的理论充分完善之后，再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现，这也是新技术发展的源头；纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现，我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的，在这一尺度下，充满了原始创新的机会因此，对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题，科学家有着极大的好奇心和探索欲望。

一、1、纳米科技：研究由尺寸在0.1—100nm之间的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。

2、纳米固体材料：又可称为纳米结构材料或纳米材料，它是由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子凝聚而成的三维块体。

3、量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，以及纳米半导体微粒存在比连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，这些能隙变宽现象。

4、表面效应：表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子的变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。

5、宏观量子隧道效应：某些宏观量如颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等具有贯穿势垒的能力，称为宏观量子隧道效应。

6、纳米材料（广义）：晶粒或晶界等显微构造能达到纳米尺寸水平的材料。

7、原子团簇：由多个原子组成的小粒子。

它们比无机分子大，但比具有平移对称性的块体材料小，它们的原子结构(键长、键角和对称性等)和电子结构不同于分子，也不同于块体。

8、Kubo理论：颗粒尺寸进入纳米级时，靠近费米面附近的能级由原来的准连续变为离散能级。

9、小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。

10、纳米结构材料：由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子形成的三维块体称为纳米固体（结构）材料。

其晶粒尺寸、晶界宽度、析出相分布、气孔尺寸和缺陷尺寸都在纳米数量级。

二、简答题1、冷冻干燥法制备纳米颗粒的基本原理。

先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，再通过热处理得到所需的物质。

2、气相合成法制备纳米颗粒的主要过程有哪些？利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成出相应的化合物，再经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。

第7课纳米技术就在我们身边一、读句子，看拼音，写词语。

bīng xiāng( )里面用到一种nà( )米涂层，这样就具有杀菌和chú chòu( )功能，使shū cài( )保鲜期更长。

二、选择题。

1．下列不是近义词的一组是( )。

A．健康——康健普通——寻常 B．极其——尤其预防——防备C．深刻——肤浅释放——放出 D．研究——钻研新奇——稀奇2．选择下列句子所使用的说明方法。

(填序号)A．列数字B．作比较C．下定义D．举例子(1)纳米技术就是研究并利用这些特性造福于人类的一门学问。

( )(2)1纳米等于10亿分之一米。

( )(3)现在吃一次药最多管一两天，未来的纳米缓释技术，能够让药物效力慢慢地释放出来，服一次药可以管一周，甚至一个月。

( )(4)有一种叫作“碳纳米管”的神奇材料，比钢铁结实百倍，而且非常轻。

( )三、按要求完成练习。

1．什么是纳米技术呢？这得从纳米说起。

仿写句子：__________________________________________________________________________________________________________________________________2．“纳米技术可以让人们更加健康。

”文中举出的例子有( )(多选)A．利用极其灵敏的纳米检测技术，可以实现疾病的早期检测与预防。

B．未来的纳米机器人，可以通过血管直达病灶，杀死癌细胞。

C．纳米缓释技术，可以让药效缓慢释放，服一次药可以管一周，甚至一个月。

3．在不远的将来，我们的衣食住行都会有纳米技术的影子。

发挥想象说一说，纳米技术将来出现在哪些地方。

__________________________________________________________________________________________________________________________________四、概括课文内容并填空。

纳米材料复习题1、简单论述纳米材料的定义与分类。

2、什么是原子团簇? 谈谈它的分类。

3、通过Raman 光谱中任何鉴别单壁和多臂碳纳米管? 如何计算单壁碳纳米管直径?4、论述碳纳米管的生长机理（图）。

答：碳纳米管的生长机理包括V-L-S机理、表面（六元环）生长机理。

（1）V-L-S机理：金属和碳原子形成液滴合金，当碳原子在液滴中达到饱和后开始析出来形成纳米碳管。

根据催化剂在反应过程中的位置将其分为顶端生长机理、根部生长机理。

①顶端生长机理：在碳纳米管顶部，催化剂微粒没有被碳覆盖的的部分，吸附并催化裂解碳氢分子而产生碳原子，碳原子在催化剂表面扩散或穿过催化剂进入碳纳米管与催化剂接触的开口处，实现碳纳米管的生长，在碳纳米管的生长过程中，催化剂始终在碳纳米管的顶端，随着碳纳米管的生长而迁移；②根部生长机理：碳原子从碳管的底部扩散进入石墨层网络，挤压而形成碳纳米管，底部生长机理最主要的特征是：碳管一末端与催化剂微粒相连，另一端是不含有金属微粒的封闭端；（2）表面（六元环）生长机理：碳原子直接在催化剂的表面生长形成碳管，不形成合金。

①表面扩散机理：用苯环坐原料来生长碳纳米管，如果苯环进入催化剂内部，会被分解而产生碳氢化合物和氢气同时副产物的检测结果为只有氢气而没有碳氢化化物。

说明苯环没有进入催化剂液滴内部，而只是在催化剂表面脱氢生长，也符合“帽式”生长机理。

5、论述气相和溶液法生长纳米线的生长机理。

（1）气相法反应机理包括：V-L-S机理、V-S机理、碳纳米管模板法、金属原位生长。

①V-L-S机理：反应物在高温下蒸发，在温度降低时与催化剂形成低共熔液滴，小液滴相互聚合形成大液滴，并且共熔体液滴在端部不断吸收粒子和小的液滴，最后由于微粒的过饱和而凝固形成纳米线。

②V-S机理：首先沉底经过处理，在其表面形成许多纳米尺度的凹坑蚀丘，这些凹坑蚀丘为纳米丝提供了成核位置，并且它的尺寸限定了纳米丝的临界成核直径，从而使生长的丝为纳米级。

功能材料复习题功能材料复习题功能材料是指能够通过改变其结构和组成，以实现特定功能的材料。

它们在现代科技中扮演着重要的角色，广泛应用于电子、能源、医疗等领域。

本文将通过一系列复习题来回顾和巩固对功能材料的理解和知识。

1. 什么是功能材料？功能材料是指通过改变其结构和组成，使其具有特定的物理、化学或生物学性质，以实现特定功能的材料。

功能材料可以具有诸如导电、光学、磁性、催化等特性，用于满足不同领域的需求。

2. 请列举几种常见的功能材料及其应用领域。

- 导电材料：如金属和导电聚合物，广泛用于电子器件、电路板等领域。

- 光学材料：如光纤和半导体材料，用于激光器、光通信等领域。

- 磁性材料：如铁、钴和镍等，应用于电动机、磁存储器等领域。

- 催化材料：如催化剂，用于加速化学反应，广泛应用于化工、环保等领域。

- 生物材料：如生物陶瓷和生物可降解聚合物，用于医疗器械、组织工程等领域。

3. 请简要介绍一下纳米材料的特点和应用。

纳米材料具有尺寸在纳米级别的特点，其表面积大、界面效应显著，具有优异的物理、化学和生物学性质。

纳米材料广泛应用于电子、能源、医疗等领域。

例如，纳米颗粒可以用于药物传递系统，通过调控颗粒的大小和表面修饰，实现药物的靶向输送和控释；纳米材料在太阳能电池中的应用可以提高光电转换效率；纳米材料还可以用于传感器、催化剂等领域，发挥其特殊的性能。

4. 请解释一下形状记忆材料的工作原理。

形状记忆材料是一种能够在外界刺激下恢复其原始形状的材料。

其工作原理基于材料内部的相变过程。

形状记忆材料通常具有两种不同的相，即高温相和低温相。

在高温相时，材料可以被加工成所需的形状；而在低温相时，材料会发生相变，恢复其原始形状。

通过控制温度或应力，可以实现形状记忆材料的形状变化和恢复。

5. 请举例说明一种利用功能材料实现特定功能的应用。

一个例子是利用磁性材料实现磁性储存器。

磁性储存器是一种用于存储和读取数据的设备，其中磁性材料被用作信息的存储介质。

名词解释：1、纳米：纳米是长度单位，10-9米,10埃。

2、纳米材料:指三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。

3、原子团簇:由几个乃至上千个原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体（原子团簇尺寸一般小于20nm）。

4、纳米技术:指在纳米尺寸范围内，通过操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。

5、布朗运动：悬浮微粒不停地做无规则运动的现象.6、均匀沉淀法：利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来，再与沉淀组分发生反应.7、纳米薄膜材料：指由尺寸在纳米量级的颗粒构成的薄膜材料或纳米晶粒镶嵌与某种薄膜中构成的复合膜且每层厚度都在纳米量级的单层或多层膜。

8、真空蒸镀：指在高真空中用加热蒸发的方法是源物质转化为气相，然后凝聚在基体表面的方法。

9、超塑性：超塑性是指在一定应力下伸长率≥100％的塑性变形。

10、弹性形变：指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变,当外力撤消后,固体又恢复原状。

11、塑性形变:指固体受外力作用而使各点间相对位置的改变，当外力撤消后，固体不会恢复原状。

HAII—Petch公式：σ－－强度； H－－硬度;d－－晶粒尺寸；K－－常数纳米复合材料：指分散相尺度至少有一维小于100nm的复合材料。

14、蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。

15、热塑性：物质在加热时能发生流动变形，冷却后可以保持一定形状的性质。

大题:纳米粒子的基本特性？（1）小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会造成颗粒性质的质变，由于颗粒尺寸的变小，所导致的颗粒宏观物理性质的改变称为小尺寸效应。

(2）表面效应：纳米粒子表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而显著增加,粒子的表面能和表面张力也随着增加，物理化学性质发生变化。

（粒度减小,比表面积增大;粒度减小，表面原子所占比例增大；表面原子比内部原子具有更高的比表面能;表面原子比内部原子具有更高的活性)(3）量子尺寸效应:当金属粒子的尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的能级由准连续变为离散能级或能隙变宽的现象。

材料工程考试试题
1. 请简述金属材料的几种常见腐蚀形式及其防护方法。

2. 解释金属疲劳的概念，列举几个影响疲劳寿命的因素，并提出相应改善措施。

3. 说明复合材料的定义及其在航空航天领域的应用情况。

4. 简要介绍热处理工艺在金属材料中的作用和意义，并举例说明。

5. 分析塑料材料的特性、加工方式和应用范围，并比较与金属材料的异同点。

6. 论述纳米材料在材料科学中的研究进展和应用前景。

7. 就材料表面处理技术的分类、原理及优点进行详细描述，并选取一种技术进行深入分析。

8. 请写出几种常见的非金属材料及其优缺点，以及在工程应用中的具体案例。

9. 介绍玻璃材料的种类及其物理化学性质，以及在建筑、容器等领域中的应用。

10. 阐述材料设计的概念和原则，指出在产品设计过程中合理选用材料的重要性。

以上是本次材料工程考试题目，请根据各题要求深入思考并作出详细回答。

祝您顺利通过考试！。

2003-2004学年第一学期高三化学期末质检复习题一、选择题（每题只有一个选项符合题意）1、通常听说的“白色污染”是指（）A．冶炼厂的白色烟尘B．石灰窑的白色粉尘C．聚乙烯等白色塑料垃圾D．白色建筑废料2、“纳米材料”(1nm=10-9m)是当今材料科学研究的前沿，其研究成果广泛应用于催化及军事科学中。

“纳米材料”是指研究开发直径为几纳米至几十纳米的材料，如将“纳米材料”分散到液体分散剂中，对于所得分散系的叙述正确的是( )①所得物质一定是溶液②能全部透过半透膜③有丁达尔现象④所得液体可以全部透过滤纸A、①②B、②③C、③④D、①④3、最近，科学家在实验室成功地在高压下将CO2转化为类似Si02的原子晶体结构，下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是( ) A．晶体中C、O原子个数比为1：2B．该晶体的熔点、沸点高，硬度大C．晶体中C--O--C键角为180。

D．晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构4、2001年9月北京世界大学生运动会结束时，数万只小气球腾空而起，若从安全角度考虑，气球中不应充H 2，而适宜用下列气体中的（ ）A.NeB.HeC.CH 4D.空气5、下列各组物质中，将前者加入后者时，无论前者是否过量，都能用同一个离子方程式表示的是( )A 、稀盐酸，Na 2CO 3溶液B 、Cu ，FeCl 3溶液C 、稀H 2SO 4溶液，NaAlO 2溶液D 、铁与稀硝酸溶液6、X 、Y 为短周期元素，X 原子所具有的电子层数是最外层电子数的21，Y 原子次外层电子数是最外层电子数的31，X 与Y 能形成多种原子团，其中一定不存在的是（ ）A.X 2Y-24 B.XY -4 C.XY -23D.X 2Y -237、下列分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是( )。

A.次氯酸B.四氯化碳C.二氟化氙D.三氟化硼8、一定量的质量分数为6%的NaOH 溶液（密度为d 1g·cm -3），物质的量浓度为a mol·L -1，加热溶液使其质量分数的和为30%（密度为d 2g·cm -3），此时溶液的浓度为b mol·L -1，则a 与b 的关系是 （ ）A ． b=5a B.b ＞5a C.b ＜5a D.无法判断9、欲使100 mL 纯水的pH 由7变为4，所需0.1 mol/ L 的盐酸溶液的体积（mL ）约为（ ）A．10.0 B．1.0 C．0.1 D．0.0510、在体积aL的密闭容器中，放入2LA气体和1LB气体，在一定条件下发生反应：3A（气）＋B（气）nC（气）＋2D（气），反应达平衡后，A的浓度减少到原来的1／2，混合气体的平均相对分子质量增大了1／8倍，则反应式中的n值为（）A、1B、2C、3D、411、在一定条件下CO和CH4燃烧的热化学反应方程式为：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；△H= —566 kJ/mol；CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l) ；△H= —890 kJ/mol 由1mol CO和3mol CH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧后，释放出的热量( )kJA．2912 B．2953 C．3236 D．382712、金属X的原子量是金属Y的2／3倍，等质量的X和Y在相同条件下跟过量的稀硫酸反应，所产生氢气的体积VX是VY的一半。

《纳米材料与技术》课程复习基本概念1.纳米科技:在纳米尺度（100纳米）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以与利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。

纳米材料:三维空间中至少有一维尺寸小于100 的材料或由它们作为基本单元构成的具有特殊功能的材料。

纳米材料的类型:0维（在空间3维尺度均在纳米尺度）、1维（..2..）、2维（..3..）、3维（纳米固体，由纳米微粒组成的体相材料）、特性:粒度细、比表面积大、分布均匀、表面活性高成因:2.纳米效应：表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应溶胶:指在液体介质中分散了1~100粒子(基本单元)，且在分散体系中保持固体物质不沉淀的胶体体系。

凝胶:是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，一般在1％～3％之间。

理论:溶胶在一定条件下能否稳定存在取决于胶粒之间相互作用的位能。

微粒间总相互作用能：ΦΦA+ ΦR（ΦA微粒间的吸引能，ΦR微粒间的排斥作用能，ΦT微粒间总相互作用能）水热法:在特制的密闭反应容器里，采用水溶液作为反应介质，对反应容器加热，创造一个高温、高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶溶剂热:是指在密封的压力容器中，以有机溶剂为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应超临界水热法:指以温度与压力都处于临界温度和临界压力之上的流体为介质进行水热合成的方法装满度：反应混合物占密闭反应釜空间的体积分数硬模板:利用材料的内表面或外表面为模板，填充到模板的单体进行化学反应，通过控制反应时间，除去模板后可以得到纳米材料。

软模板:由表面活性剂构成的胶团或反相胶团胶束（正相、反向）:两亲分子溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会互相吸引，从而使得分子自发形成有序的聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子有序聚集体称为胶束。

物理气相沉积:在气体状态下发生物理变化或者化学反应，最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米微粒的方法（）化学气相沉积:利用气态物质通过化学反应在基片表面形成固态薄膜的技术。