材料科学基础 高分子的链结构及聚集态结构 陶杰 主编 化学工业出版社
- 格式:ppt
- 大小:7.13 MB
- 文档页数:53


1.《材料科学基础》,陶杰 姚正军 薛烽 主编,化学工业出版社,2006年;
2.《材料科学基础全真试题及解析》,陶杰 姚正军 薛烽 等主编,化学工业出版社,2006年。
考试内容:以金属材料为主线(兼顾高分子与陶瓷相关内容),主要考核材料的结构、相图与相变、晶体缺陷、表面与界面、固体中的扩散以及材料的形变与再结晶等内容。
第1章 晶体学基础
晶体点阵和空间点阵,布拉菲点阵,晶向指数和晶面指数,晶带定理,晶体对称性的基本概念。
第2章 固体材料的结构
原子键合及其特性,典型金属的晶体结构,合金相的晶体结构;
陶瓷材料的典型结构,硅酸盐的结构;
高分子的近程结构、远程结构及聚集态结构。
第3章 固体中的扩散
扩散定律及其应用,扩散微观理论与机制,柯肯达尔效应,影响扩散的因素,反应扩散。
第4章 凝固
液态金属的结构,高分子溶液,纯金属的凝固,固溶体合金的凝固,共晶合金的凝固,铸锭组织与凝固技术。
第5章 相图
相图基础知识;
二元相图(铁碳相图是重点);
三元相图(三元共晶相图和三元相图小结是重点)。
第6章 固态相变的基本原理,不考
第7章 晶体缺陷
点缺陷、位错的基本知识,位错的运动,位错的弹性性质与交互作用,位错的生成与增殖,实际晶体中的位错,FCC晶体中位错反应的一般表示
第8章 材料表面与界面
晶体中的界面结构,界面能量,晶体中界面的偏聚与迁移
第9章 金属材料的变形与再结晶
金属的塑性变形的微观机制,滑移系与滑移的临界分切应力,合金的塑性变形与强化
第10章 非金属材料的应力-应变行为与变形机制
陶瓷材料的应力-应变行为,高聚物的分子运动与转变,高聚物的高弹性和粘弹性,高聚物的应力-应变行为
聚合物分子结构与性能的关系研究
在我们日常生活中,我们使用的许多材料和产品都是聚合物。从塑料袋到汽车零件再到人造心脏瓣膜,聚合物材料已经广泛地渗透到了我们的生活各个方面。聚合物分子结构是聚合物材料的重要组成部分,它对聚合物材料的物理和化学性质起着至关重要的影响。因此,对聚合物分子结构和性能之间的关系进行深入的研究,可以为聚合物材料的设计和制造提供更好的指导。
聚合物是由许多单体分子通过化学反应连接而成的高分子材料。聚合物的结构可以由单体的种类、链长、分支情况、交联程度等因素来影响。在聚合物中,链长越长,分支情况越少,聚合物分子的分子量就越大,这会导致聚合物的物理性质变得更加复杂。同时,与聚合物中分子量相关联的参数,例如分子量分布、形状和末端结构等,也会对聚合物的性质产生影响。
聚合物的性质与其分子结构密切相关。聚合物的物理性质通常包括密度、熔点、热膨胀系数、玻璃转化温度等。聚合物的化学性质通常包括溶解性、熔化性、化学稳定性等。这些性质都可以通过改变聚合物分子的结构而得到调控。例如,聚合物的交联程度越高,化学稳定性和热稳定性也越高;而分支聚合物通常具有更强的热稳定性和耐磨性。因此,根据聚合物分子的结构来定制聚合物材料的性质,可以为聚合物材料的设计和应用提供更多的选择和灵活性。
聚合物分子结构的研究主要为了预测聚合物材料的物理和化学性质,并且可以根据需要提高或降低这些性质。许多研究人员使用计算机模拟、实验室测试和先进成像技术等手段,探索了聚合物分子结构的复杂性和多样性。二十年前,聚合物的分子结构研究主要是基于凝胶色谱、核磁共振等技术,而现在还有许多新的方法可用来探究聚合物分子结构。例如,可以使用电子显微镜、X射线衍射等技术实验室进行采样和表征。此外,分子动力学模拟和量子化学计算也可以用来研究聚合物分子的结构和性质。 最近几十年来,聚合物在材料科学领域中得到了广泛的关注,并取得了巨大的进展。聚合物材料的性质和应用不断拓展,对于聚合物分子结构的研究也是如此。通过对聚合物分子结构和性质的深入研究,可以更加有效地设计和合成新型聚合物材料,从而在许多领域中实现更好的性能和应用。例如,在医学领域中使用聚合物作为人造心脏瓣膜的材料,可以减少手术风险和患者康复时间。同时,在可持续发展领域,通过开发新型的可降解聚合物材料,可以减少塑料废弃物的产生,降低对环境的影响。
目 录
第一部分 复习笔记
第1章 晶体学基础
第2章 固体材料的结构
第3章 固体中的扩散
第4章 凝 固
第5章 相 图
第6章 固态相变的基本原理
第7章 晶体缺陷
第8章 材料表面与界面
第9章 金属材料的变形与再结晶
第10章 非金属材料的应力-应变行为与变形机制
第二部分 典型例题
第三部分 名校考研真题
第一部分 复习笔记
第1章 晶体学基础
1.1 复习笔记
一、晶体的周期性和空间点阵
1.晶体与晶体学
(1)晶体定义及特征
①晶体是指具有规则几何外形的天然矿物。
②晶体的特征是指均匀性、各向异性、对称性、有限性等。
(2)非晶体
非晶体是指物质的结构基元仅具有短程有序的排列,而没有长程有序排列的固体。
(3)单晶体
单晶体是指内部原子排列具有连续长程有序规律的晶体。
(4)多晶体
多晶体是指由许许多多的晶体颗粒所组成的固体物质。
(5)液晶定义及特点
①液晶是指性质介于晶体与无定形体之间,其结构基元的排列具有一维或二维近似长程有序的物质。
②液晶具有各向异性、有机化合物凝聚体的特点。2.晶体点阵与空间点阵
(1)晶体结构
晶体结构是指组成晶体的结构基元依靠一定的结合键结合后,在二维空间作有规律的周期性的重复排列方式。
(2)空间点阵
空间点阵是指将晶体结构中某一类等同点挑选出来,它们有规则地,周期性重复排列所形成的空间几何图形。
二、布拉菲点阵
1.布拉菲点阵的概念及类型
(1)布拉菲点阵
布拉菲点阵是指用位于基元平衡位置的几何点替代每一个基元,结果得到一个与晶体几何特征相同、但无任何物理实质的几何图形。
①单胞
在空间点阵中取一个具有代表性的基本小单元,这个基本小单元通常是一个平行六而体,整个点阵可以看作是由这样一个平行六面体在空间堆砌而成,这个平行六面体称为单胞。
②晶胞
如果在单胞的结点位置上放置一个结构基元,则此平行六面体就成为晶体结构中的一个基本单元,称为晶胞。
③单胞选取原则
a.要能充分反映整个空间点阵的周期性和对称性;
b.单胞要具有尽可能多的直角;c.所选取单胞的体积要最小。
高分子聚集态结构
一、引言
高分子是由许多重复单元组成的大分子化合物,具有广泛的应用领域。高分子聚集态结构是指高分子在溶液、熔融状态下的结构特征,包括链的排列方式、晶体形态等。本文将从聚集态结构的基本概念、聚合物的链排列方式、晶体结构等方面进行详细介绍。
二、聚集态结构的基本概念
1. 聚合物溶液
聚合物在溶液中存在不同形式,主要包括单链状态和多链状态。在单链状态下,聚合物呈现出线性或弯曲形状;而在多链状态下,聚合物会发生相互作用,形成各种聚集态结构。
2. 聚合物熔体
当温度升高到一定程度时,聚合物会融化形成熔体。在熔融状态下,聚合物分子间距离缩小,使得相互作用增强,并且可以自由移动。
3. 聚合物晶体
当温度低于一定程度时,聚合物会发生结晶现象。在晶体中,聚合物分子排列有序,形成各种晶体结构。
三、聚合物的链排列方式
1. 线性聚合物 线性聚合物的分子链呈直线状排列,是最简单的聚集态结构之一。线性聚合物可以形成无定形、部分结晶或完全结晶的状态。
2. 支化聚合物
支化聚合物是指在主链上引入支链或侧链的聚合物。支化可以使得分子间距离缩小,增加相互作用力,从而影响聚合物的热力学行为。
3. 交联聚合物
交联聚合物是指在分子链上引入交联点,使得分子间产生三维网状结构。交联可以使得聚合物具有更高的强度和刚性,并且能够抵抗变形和拉伸。
4. 特殊排列方式
除了线性、支化和交联等常见排列方式外,还存在一些特殊的排列方式,如环状、星型等。
四、晶体结构
1. 线性多晶体
线性多晶体是指由许多平行且部分重叠的单晶组成。线性多晶体具有较高的强度和刚度,并且易于加工和成型。
2. 随机共聚物
随机共聚物是指由两种或多种单体组成的聚合物。由于单体的不同,随机共聚物的链排列方式是无规则的,因此形成无定形结构。
3. 均聚物晶体
均聚物晶体是指由相同单体组成的聚合物,分子链排列有序,并且具有明显的晶体结构。均聚物晶体具有较高的强度和硬度,并且易于加工和成型。