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。

纳米材料与纳米结构复习题1．简单论述纳米材料的定义与分类。

答：最初纳米材料是指纳米颗粒和由它们构成的纳米薄膜和固体。

现在广义: 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围，或由他们作为基本单元构成的材料。

如果按维数，纳米材料可分为三大类：零维：指在空间三维尺度均在纳米尺度，如：纳米颗粒，原子团簇等。

一维：指在空间有两处处于纳米尺度，如：纳米丝，纳米棒，纳米管等。

二维：指在三维空间中有一维处在纳米尺度，如：超薄膜，多层膜等。

因为这些单元最具有量子的性质，所以对零维，一维，二维的基本单元，分别又具有量子点，量子线和量子阱之称。

2．通过Raman光谱中如何鉴别单壁和多壁碳纳米管？如何计算单壁碳纳米管的直径？答：利用微束拉曼光谱仪能有效地观察到单臂纳米管特有的谱线，这是鉴定单臂纳米管非常灵敏的方法。

100-400cm-1范围内出现单臂纳米管的特征峰，单臂纳米管特有的环呼吸振动模式；1609cm-1，这是定向多壁纳米管的拉曼特征峰。

单臂管的直径d与特征拉曼峰的波数成反比，即d = 224/wd：单壁管的直径，nm；w：为特征拉曼峰的波数cm-13．论述碳纳米管的生长机理。

答：采用化学气相沉积（CVD)在衬底上控制生长多壁碳纳米管。

原理：首先，过镀金属(Fe ,Co, Ni)催化剂颗粒吸收和分解碳化合物，碳与金属形成碳-金属体，随后碳原子从过饱和的催化剂颗粒中析出，为了便于碳纳米管的合成，金属纳米催化剂通常由具有较大的表面积的材料承载。

各种生长模型：1、五元环－七元环缺陷沉积生长 2、层－层相互作用(lip-lip interaction)生长3、层流生长(step flow)4、顶端生长(tip growth)5、根部生长(base growth)6、喷塑模式生长(extrusion mode) 7、范守善院士：13C 同位素标记，多壁碳纳米管的所有层数同时从催化剂中生长出来的，证明了“帽”式生长(yarmulke)的合理性；“帽”式生长机理：不是生长一内单壁管，然后生长外单壁管；而是在从固熔体相处时，开始就形成多层管。

材料制备新技术复习题第一章1.实现快速凝固的途径有哪些？答：a.动力学急冷法 b.热力学深过冷法 c.快速定向凝固法2.用单辊法制备金属带材的快速凝固工艺特点是什么？答：答：①单辊需要以2000~10000r∕min的高速度旋转，同时要保证单辊的转速均匀性很高，径向跳动非常小，以控制薄膜的均匀性②为了防止合金溶液的氧化，整个快速凝固过程要在真空或保护性气氛下进行③为了获得较宽并且均匀的非晶合金带材，液流必须在单上均匀成膜，液流出口的设计及流速的控制精度要求很高。

3.常用金属线材的快速凝固方法有哪些？它们的工艺特点是什么？答：a.玻璃包覆熔融的线法。

特点：容易成型、连续等径、表面质量好的线材。

但生产效率低，不适合生产大批量工业用线材。

b.合金熔液注入快冷法。

特点：装置简单，但液流稳定性差，流速较低、难控制速率，不能连续生产。

c.旋转水纺线法。

特点：原理和装置简单、操作方便、可实现连续生产。

d.传送带法。

特点：综合了b、c法，可实现连续生产，但装置较复杂，工艺参数调控较难，传送速率不快。

第二章1喷射成形的基本原理是什么？其基本特点有哪些？答：原理：在高速惰性气体的作用下，将熔融金属或合金液流雾化成弥散的液态颗粒，并将其喷射到水冷的金属沉积器上，迅速形成高度致密的预成形毛坯。

特点：高度致密，低含氧量，快速凝固的显微组织特征，合金性能高，工艺流程短，成本低，高沉积效率，灵活的柔性制造系统，近终形成形，可制备高性能金属基复合材料。

2.喷射成形关键装置指的是什么？雾化喷嘴系统3.用喷射成形技术制备复合材料时有什么优势？是否任何复合材料都能用该方法来制备？说明理由。

答：主要优势：在于快速凝固的特性、高温暴露时间短、简化工艺过程。

否；因为有的复合材料容易发生界面反应，且高含氧量、气体含量和夹杂含量，工艺复杂和成本偏高等问题。

4.气体雾化法是利用气体的冲击力作用于熔融液流，使气体的动能转化为熔体的表面，从而形成细小的液滴并凝固成粉末颗粒。

新材料及应用一、选择题1. 纳米陶瓷是一种高新科技材料，具有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透、完全无磁性等特点，以下选项中哪项可以利用纳米陶瓷材料制造（）A. 高压输电线B. 装浓硫酸的容器C. 银行储蓄卡D. LED发光二极管【答案】B2.LED灯带在装饰材料中被广泛应用．小梅同学在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经电源适配器接入照明电路，如所示．她取下一只LED灯接在电池两端，灯不亮，对调电池正负极后灯亮了，但用手触摸几乎不发热．以下推断不符合上述事实的是（）A. LED灯具有单向导电性B. LED灯带主要将电能转化为光能C. 一只LED灯的正常工作的电压是220VD. 灯带中一只LED灯断路后其它灯不能亮【答案】C3.下列物体中，用到了半导体材料的是( )A. 智能机器狗B. 白炽灯泡C. 普通干电池D. 滑动变阻器【答案】A4.当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要问题，照明领域，LED作为一种新型的绿色光源产品，必然是未来发展的趋势，二十一世纪将进入以LED为代表的新型照明光源时代．LED照明即是发光二极管照明，发光二极管的主要材料是（）A. 导体B. 半导体C. 超导体D. 纳米材料【答案】B5.下列不属于超导体材料应用的是（）A. 利用超导体材料实现远距离大功率输电B. 利用超导体材料实现交通工具无摩擦运动C. 利用超导体材料制作电动机线圈，可减少电能损失，提高电能利用率D. 利用超导体材料制成条形码扫描器【答案】D6.①铅笔芯、②金属刀片、③塑料三角尺、④大头针、⑤橡皮，其中属于导体的有（）A. ①②③B. ①②④C. ①②⑤D. ②④⑤【答案】B7.金属导体的电阻随温度的增加而增大，在半导体材料的学习中，有些同学很自然地联想到半导体的电阻值与温度的关系这个问题，下面同学们对于这个问题的不同表述，其中最有利于科学探究顺利进行的表述是（）A. 半导体的电阻值与温度有什么关系B. 温度改变后，半导体的电阻值相应会发生怎样的变化C. 半导体的电阻值与温度真的有关吗D. 温度改变后，半导体的电阻值也会改变【答案】B8.（2017•锦州）下列说法正确的是（）A. 受到平衡力的物体，机械能一定保持不变B. 超导体适合做电饭锅的发热体C. 发光二极管主要是由半导体材料制成的D. 太阳内部每时每刻都在发生核裂变来释放能量【答案】C9.利用发光二极管（又称LED）制成的灯泡在市场上热销，它比普通节能灯的发光效率更高．制作发光二极管的材料是（）A. 超导体B. 半导体C. 纳米材料D. 绝缘体【答案】B10.下列电器工作时，利用了压力传感器的是（）A. 电话B. 电冰箱C. 城市路灯D. 电子秤【答案】D11.LED灯带在装饰材料中被广泛应用．小明同学在研究其内部结构时发现，灯带中的LED灯串联后经电源适配器接入照明电路，如图所示．她取下一只LED灯接在电池两端，灯不亮，对调电池正负极后灯亮了，用手触摸几乎感觉不到发热．以下推断符合上述事实的是（）A. 一只LED正常工作的电压是220VB. LED灯具有单向导电性C. LED灯的发光效率高达100%D. 灯带中一只LED灯断路后其它灯还亮【答案】B12.假如人们已经研制出常温下的超导体，则可用它制作（）A. 家用保险丝B. 白炽灯泡的灯丝C. 电路的电阻丝D. 远距离输电导线【答案】D13.能源、信息和材料是现代社会发展的三大支柱，下列说法中正确的是（）A. 半导体具有良好的导电性能B. 超导体是一种电阻很大的材料C. 纳米技术是大尺度范围内的科学技术D. 超导材料用于输送电力可以降低电能损耗【答案】D14.关于材料与技术的应用，下列说法中正确的是（）A. 电磁波的波速一定时，频率越高波长越短B. 我们日常生活中使用的二极管是由导体制成的C. 超导材料电阻为零，所以不适合做输电线D. 核潜艇是利用核裂变提供动力，核能属于可再生能源【答案】A15.石墨烯（Graphene）是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称．石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖．石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m•K，高于碳纳米管和金刚石；电阻比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料．那么，石墨烯材料不适合用来做成（）A. 精密仪器中的导线B. 电暖气中的发热元件C. 手机的屏幕保护层D. 房间的玻璃【答案】B二、填空题16.如图所示，是发光二极管的示意图．当电流从较长的接线脚流入时，发光二极管中有电流通过，使其发光；如果电流从较短接线脚流入，电路处于________（选填“短路”或“开路”）状态，这说明发光二极管具有________导电性．【答案】开路；单向17.纳米是________的单位．1nm=________m，纳米技术是________尺度内的极微科学技术．【答案】长度；10﹣9；纳米18.有些元素如硅、锗等的导电性能介于金属和非金属之间，常称作半导体材料，其导电能力比铜、铁等金属的要________ （选填“强”或“弱”）．某些物质在温度很低时，电阻变为零，这就是超导现象．如果能制造出常温下的超导体，它可以在下列哪种情境中得到应用________ （选填序号）．①用作电吹风的电热丝②用作白炽灯的灯丝③用作输电线缆．【答案】弱；③19.晶体二极管是由________（选填“半导体”或“超导体”）材料制成的，具有________的属性．【答案】半导体；单向导电20.许多家用电器都用发光二极管做指示灯，请列举两例________、________．【答案】电视机；电热水器21.高效节能的LED灯，其核心元件发光二极管的主要材料是________，假如电熨斗内部的电热丝、电动车内电动机的线圈、白炽灯的灯丝都处于超导状态，其中仍能正常工作且减少了能量损失的是________（选填“电熨斗”、“电动车”或“白炽灯”）．【答案】半导体；电动机22.超导现象是指某些物质在温度________时电阻变为________的现象．如果某种超导材料能应用于实际，最适合用来制作________（选填数字序号）：①保险丝；②电炉丝；③电动机线圈；④变阻器的电阻丝．【答案】很低；零；③23.（2017•河池）科学家发明一种由石墨烯制成的“排热被”，把它覆盖在电子元件上，能大幅度降低电子元件工作时的温度．这说明石墨烯具有良好的________（选填“导电”或“导热”）性；用半导体材料制成的发光二极管具有________导电的属性．【答案】导热；单向三、解答题24.如图所示，是上海磁悬浮列车的悬浮原理．请在右侧放大的图中标出轨道下方的车厢线圈的N、S极和画出线圈的绕线．【答案】解：磁悬浮列车的工作原理是：列车悬浮，与铁轨是相互分离的，∴列车车身线圈的上方与铁轨线圈下方的极性应该是异名的，∴车身线圈的上方应该是S极，是利用异名磁极互相吸引的原理将车身托起的；这样可以将列车和轨道分离，从而实现减小摩擦阻力、提高运行速度的效果；所以电磁铁的上端是S极，下端是N极，所以绕法如图所示：25.美国朗讯科技公司贝尔实验室的一个研究小组首次发现了在特定温度下电阻为零、可成为超导体的塑料物质，有关详情发表于3月8日号的英国科学杂志《自然》．该小组发现当这种塑料物质的温度降到华氏零下455度（一235℃）以下时，电阻消失，这种材料价格便宜，将来有望广泛运用于量子计算机及超导电子设备等领域．另有消息称：目前已经得到的所有高温超导体，将近一半是在高压条件下合成出来的，高压在开发探索高温超导体中具有不可替代的重要地位．现有元素周期表中，有近一半元素只有在高压下才具有超导性能．有人甚至预言，元素氢在超高压下才为超导体．更具有现实意义的是，当今最高超导转变温度是在高压下测到的，许多常压下不超导的合金，在高压下会转变为超导体．人们有理由相信，具有更高超导体转变温度的新型超导体研究极有可能在高压下取得重大突破．通过以上两篇文章，你从中可以得出要获得超导体，人们现在常用的方法是什么？这与以前学过的什么内容相似？【答案】答：要获得超导体，常用方法是增大压强，降低温度，这与以前学过的实现气体的液化很相似．26.阅读下列材料，回答下列问题：1911年，荷兰科学家卡末林﹣昂内斯（Heike Kam erlingh﹣Onnes）用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K（零下268.95℃）时，水银的电阻完全消失．当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象．1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质﹣完全抗磁性，也称迈斯纳效应．完全抗磁性是指磁场中的金属处于超导状态时，体内的磁感应强度为零的现象．迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损．另外利用超导悬浮还可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上．发生超导现象时的温度称为临界温度．2014年12月，我国科学家发现了一种新的铁基超导材料锂铁氢氧铁硒化合物，其超导转变温度高达40K（零下233.15摄氏度）以上，这是世界上首次利用水热法发现铁硒类新型高温超导材料，堪称铁基超导研究的重大进展，为相关体系新超导体的探索提供了新的研究思路．同时，为探索铁基高温超导的内在物理机制提供了理想的材料体系．（1）当温度降低到足够低时，有些材料的________ 变为零，这即为超导现象（2）荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质________ ，也称迈斯纳效应（3）利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为________ 能所造成的能量损失．（4）假如白炽灯的灯丝、电动车内电动机的线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的电阻都变为零，下列说法正确的是________A．白炽灯仍能发光且更省电 B．电动车仍能行驶且效率更高C．电饭锅仍能煮饭且效率更高 D．电熨斗仍能熨烫衣服且更省电．【答案】（1）电阻（2）完全抗磁性（3）内（4）B27.阅读以下材料，回答相关问题超导磁流体推进器磁流体推进器（英语：Magnetohydrodynamic Drive，MHD）是贯通海水的通道内建有一个磁场，这个磁场能对导电的海水产生电磁力作用，使之在通道内运动，若运动方向指向船尾，则反作用力便会推动船舶前进．而采用超导磁体作为磁场来源，则称为超导磁流体推进器．磁流体推进器由磁体、电极和通道三部分构成，其推进过程可以借助物理学中的“磁场对通电直导线的作用”这一现象解释．超导电磁流体推进是把电能直接转换成流体动能，以喷射推进取代传统螺旋桨推进的新技术，它具有低噪音和安全性等特点，在特殊船舶推进应用中具有重大价值．中科院从1996年开始超导磁流体推进技术的研究，研制成功世界上第一艘超导螺旋式电磁流体推进实验船．请回答下列问题：（1）磁流体推进器由________、电极和通道三部分构成（2）导电的海水在通道内流动时，船前进的方向如图2所示，此时海水受到向________的电磁力．（选填“左”或“右”）（3）导电的海水在通道内流动时，获得的动能是由________能转化成的．【答案】（1）磁体（2）右（3）电28.阅读短文，回答问题：超导体材料1911年，荷兰科学家卡末林﹣昂内斯用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K（零下268.95℃）时，水银的电阻完全消失．当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象，我们也把这一温度称为超导温度．在物理学中有一种物体能吸引大头针、回形针等，我们把这种物体称为磁体，而磁体之所以能吸引大头针、回形针等，说明磁体周围存在一种物质，它叫做磁场．1933年德国物理学家迈斯纳和奥森菲尔德对锡单晶球超导体做磁场分布进行测量时发现，在小磁场中把金属冷却进入超导态时，超导体内部的全部磁场会遭排斥，除了超导体表面之外，材料内部没有任何磁场．这一实验表明了超导体的另一个极为重要的性质﹣﹣﹣完全抗磁性，这就是著名的迈斯纳效应迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损．另外利用超导悬浮还可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上．（1）当温度降低到足够低时，有些材料的________变为零，这即为超导现象．（2）荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质________，也称迈斯纳效应．（3）利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为________能所造成的能量损失．（4）假如白炽灯的灯丝、电动车内电动机的线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的电阻都变为零，下列说法正确的是A. 白炽灯仍能发光且更省电 B. 电动车仍能行驶且效率更高C. 电饭锅仍能煮饭且效率更高 D. 电熨斗仍能熨烫衣服且更省电（5）下图能大致说明迈斯纳效应的是________（甲/乙）．【答案】（1）电阻（2）完全抗磁性（3）内（4）B（5）乙。

《纳米材料与纳米结构》课程复习题1.纳米颗粒有哪些基本的效应？久保理论;尺寸效应;表面与界面效应;体积效应;量子尺寸效应;宏观量子隧道效应2.什么是超顺磁性？讨论产生超顺磁性的原因。

磁性材料的磁性随温度的变化而变化，当温度低于居里点时，材料的磁性很难被改变；而当温度高于居里点时，材料将变成“顺磁体”（paramagnetic），其磁性很容易随周围的磁场改变而改变。

如果温度进一步提高，或者磁性颗粒的粒度很小时，即便在常温下，磁体的极性也呈现出随意性，难以保持稳定的磁性能，这种现象被就是所谓超顺磁效应。

超顺磁状态的起源可归为以下原因：在小尺寸下，当各向异性能减小到与热运动能可相比拟时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向，易磁化方向做无规律的变化，结果导致超顺磁性的出现。

不同种类的纳米磁性微粒显现超顺磁的临界尺寸是不相同的3.用机械法来制备纳米颗粒有什么优点和缺点？优点：过程简单，大规模生产容易，花费少，不污染环境，没有后续过程的问题缺点：能源消耗高，难以控制粒子形貌，夹有杂质4.纳米颗粒材料与相同块体材料的光学性质有何差异？纳米固体的光吸收具有常规粗晶不具备的一些新特点。

金属纳米固体等离子共振吸收峰变得很弱，甚至消失。

半导体纳米固体中粒子半径小于或等于激子玻尔半径时，会出现激子（Wannier激子）光吸收带（例如，粒径为4.5 nm的CdSexS 1-x，在波长约450 nm处呈现一光吸收带）。

相对常规粗晶材料，纳米固体的光吸收带往往会出现蓝移或红移。

例如，纳米NiO块体的4个光吸收带（3.30，2.99，2.78，2.25 eV）发生蓝移，三个光吸收带（1.92，1.72，1.03 eV）发生红移，与纳米粉体相类似。

纳米结构材料由于颗粒很小，这样由于小尺寸会导致量子限域效应，界面结构的无序性使激子，特别是表面激子很容易形成；界面所占的体积很大，界面中存在大量缺陷，例如悬键，不饱和键和杂质等，这就可能在能隙中产生许多附加能隙；纳米结构材料中由于平移周期的破坏，在动量空间（k空间）常规材料中电子跃迁的选择定则对纳米材料很可能不适用，这些就会导致纳米结构材料的发光不同于常规材料，有自己新的特点。

功能材料复习题导语：功能材料是指具有特定功能的材料，常常应用于各种领域，如医学、电子、能源等。

对功能材料的学习和掌握对于进一步提高自己的专业能力具有重要意义。

下面是一些关于功能材料的复习题，请试着回答这些问题，巩固你对功能材料的理解。

一、单项选择题1. 功能材料的特点不包括哪项？A. 具有特定的物理、化学性能。

B. 可以用于制备功能器件。

C. 通常具有一定的结构拓扑。

D. 只能应用在电子领域。

2. 下列哪种材料不属于功能材料？A. 纳米材料。

B. 高分子材料。

C. 金属材料。

D. 无机材料。

3. 以下哪种功能材料可以实现超导现象？A. 超薄金属薄膜。

B. 半导体材料。

C. 铁磁材料。

D. 金属材料。

4. 下列哪种功能材料可以应用于太阳能电池板？A. 光敏材料。

B. 磁性材料。

C. 铝合金材料。

D. 陶瓷材料。

5. 荧光材料可以通过什么方式激发发光？A. 电流。

B. 光照。

C. 磁场。

D. 水分子。

二、填空题1. 通过控制材料的___________，可以调节材料的电导率。

2. 金刚石是一种具有___________性能的材料。

3. 纳米材料通常具有比传统材料更高的___________比表面积。

4. 发光二极管的荧光层通常采用___________荧光材料。

三、简答题1. 简述功能材料在医学领域的应用及其意义。

2. 请举例说明能源领域中的功能材料及其应用。

3. 功能材料的制备方法有哪些？请简要描述其中的一种方法。

四、论述题功能材料在现代科技中扮演着重要角色，请论述其为人类社会发展带来的意义和挑战。

结束语：通过回答以上问题，希望能够帮助你加深对功能材料的理解和应用。

功能材料作为现代科技的重要组成部分，其研究和创新对于推动社会进步和经济发展具有重要意义。

希望你能够不断学习和探索，在功能材料领域有所突破和贡献。

新材料科学导论期末复习题（有答案版）一、填空题：1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。

2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。

3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。

4.材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。

5.按组成和结构分，材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料。

6.高分子材料分子量很大，是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。

7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。

8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。

9.功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。

如有光，电，热，磁，阻尼，声，摩擦等功能。

10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。

11.由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为链节，简单重复（结构）单元的个数称为聚合度。

12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时，两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示为增强体与基体的互补。

（ppt-复合材料，15页）13.影响储氢材料吸氢能力的因素有：（1）活化处理；（2）耐久性（抗中毒性能）；（3）抗粉末化性能；（4）导热性能；（5）滞后现象。

14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。

15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。

复合效应表现线性效应和非线性效应，其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。

16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。

17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。

功能高分子材料的制备主要有以下三种基本类型：①功能小分子固定在骨架材料上；②大分子材料的功能化；③已有功能高分子材料的功能扩展；18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。