材料化学简答题

材料化学简答题1.高分子材料含有哪些结构会降低其耐老化性能?答：羰基容易吸收紫外光，因此含羰基的聚合物在太阳光照射下容易被氧化降解。分子链中含有不饱和双键、聚酰氨的酰氨键、聚碳酸酯的酯键、聚砜的碳硫键、聚苯醚的苯环上的甲基等等，都会降低高分子材料的耐老化性。2.原子间的化学键形成倾向，可以由哪几种物理量衡量？它们在元素周期表里的变化规律如何？答：第一电离能，电子亲和势，原子和离子半径，电负性。3.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？对材料性质有何影响？答：金属键：金属中自由电子与金属离子结合形成，电子离域性，键的球对称，配位数高，有光泽，不透明性，良好的塑性。离子键：正负离子由于静电吸力形成的键。强键合力，键既无方向性又无饱和性，配位数高。高强度，高硬度，高熔点，膨胀系数低，塑性较差。共价键：原子之间通过共用电子对形成，强键合力，有方向性和饱和性，配位数低。高熔点，高硬度，高强度，膨胀系数低，塑性较差，良好的光学性能。氢键：与电负性大的原子X共价结合的H如与电负性大的原子Y接近，在X和Y之间以H为媒介，生成氢键。溶解度，黏度，沸点，熔点，密度，弱键合力，有方向性和饱和性。范德华键：弱键合力，既无方向性又无饱和性。熔点，沸点，溶解度，表面张力，黏度，汽化热，溶解热。3.固溶体与溶液有何异同？固溶体有几种类型？答：置换型，填隙型。4.试述影响置换型固溶体固溶度的因素。答：原子或离子的尺寸，电价因素，键性影响，晶体结构影响5.按几何维度划分，晶体缺陷分为哪几类？答：点缺陷，（自间隙原子，空位，间隙式杂原子，置换式杂原子）福伦科尔缺陷（间隙粒子和空位成对出现，数量相等，晶体体积不发生变化）肖特基缺陷（离子或原子移动到晶体表面或晶界的格点上，在晶体内部留下相应的空位，晶体体积膨胀密度下降。）线缺陷（位错：刃型位错（滑移和攀移）螺型位错（滑移），混合位错（滑移和攀移）），面缺陷（晶体的晶界和表面是最显而易见的面缺陷，晶界包括倾斜晶界和扭曲晶界），体缺陷）晶体中出现空洞和夹杂在晶体中的较大尺寸的杂质包裹都属于体缺陷）。7.范德华力有3种来源，即？、？、？。答：取向力：极性分子相互接近，它们的固有偶极相互吸引产生分子之间的作用力。诱导力：非极性分子和极性分子想接近时，非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下发生极化，产生诱导偶极，诱导偶极与固有偶极之间的相互作用力。色散力：非极性分子之间出现的瞬时偶极之间的作用力。8.不同材料有不同的强度和延展性答：很多金属材料既有高的强度，又有良好的延展性；多晶材料的强度高于单晶材料：因为多晶材料中的晶界可中断位错的滑移，改变滑移的方向。通过控制晶粒的生长，可以达到强化材料的目的。固溶体或合金的强度高于纯金属；杂质原子的存在对位错运动具有牵制作用。多数无机非金属材料延展性很差，屈服强度高。由于共价键的方向性，无机非金属晶体中的位错很难运动，所以大多数无机非金属材料延展性较差，屈服强度高。9.各种材料的硬度由共价键结合的材料如金刚石具有很高的硬度，这是因为共价键的强度较高；无机非金属材料有较高硬度离子键和共价键的强度均较高；当含有价态较高而半径较小的离子时，所形成的离子键强度较高（因静电引力较大），故材料的硬度更高。金属材料形成固溶体或合金时可显著提高材料的硬度。高分子材料硬度通常较低分子链之间主要以范德华力或氢键结合，键力较弱。10.各种材料的热膨胀系数答：金属和非金属的膨胀系数较小，聚合物的膨胀系数较大。因为原子之间的键合力越强，其势能阱越深，膨胀系数越小。金属和非金属原子之间的键具有强键合力，所以膨胀系数小，聚合物分子链之间以范德华力结合，键合力较弱，所以膨胀系数大。结构致密的固体，膨胀系数大，固体结构疏松，内部空隙较多，膨胀系数小。11.列举三种形状记忆合金，简述形状记忆合金的应用。答：Ti-Ni合金，Cu-Zn合金，Ti-Ni-Cu合金在军事和航天工业方面的应用：美国航天局用形状记忆合金做成天线，有效解决了体态庞大的天线的运输问题。在医疗方面的应用：将细的Ti-Ni合金丝插入血管，由于体温使其恢复到母相的网状，可阻止95%的凝血块不流向心脏。在工程方面：制作管接头。把形状记忆合金加工成内径稍小待接管外径的管套，在使用前将此管套在低温下进行扩管，使其内径稍大于待接管的外径，将此管套套在两根待接管的接头上，然后在常温下自然升温或加热，由于形状记忆效应而恢复至扩管前的内径，从而将两根管子紧紧的连接在一起。12.介绍储氢合金类别，并说明其贮氢、释氢化学过程。答：一个金属原子能与两个、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。氢化物加热又会发生分解，将吸收的氢释放出来，同时吸收热量。13.超塑性合金一般具有怎样的结构特点？答：产生超细化晶粒,适宜的温度和应变速率14.非晶态金属材料具有什么突出性能特点？答：（1）高强度高韧性的力学性能(2)高导磁、低铁损的软磁性能（3）耐强酸、强碱腐蚀的化学特性15.纳米材料的独特效应有小尺寸效应，表面与界面效应，量子尺寸效应，宏观量子隧道效应16.复合材料常用增强材料包括三类：纤维，晶须，颗粒。17.复合材料按基体材料可分几类？按增强纤维种类又可分为几类？答:复合材料按基体材料分可分为：金属基复合材料，陶瓷基复合材料，水泥基复合材料，聚合物基复合材料；按增强体材料种类分可分为纤维增强，晶须增强，颗粒增强。18.制备纳米粒子的整体思路有哪两种？答：纳米粒子的制备方法多种多样，一般可归结为两大类，即“以下至上”法，或称构筑法；“以上至下”法，或称粉碎法。19.解释金属纳米颗粒几乎都是深色的原因？答：金属的纳米微粒光反射能力显著下降，通常可低于l％，由于小尺寸和表面效应使纳米微粒对光吸收表现极强能力20.超耐热合金有哪几类，其特点是什么？答：铁基超耐热合金基于奥氏体不锈钢中温（600～800℃）条件下使用镍基超耐热合金镍含量一般50%在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力钴基超耐热合金含钴量40～65％的奥氏体高温合金在730～1100℃下，具有一定的高温强度、良好的抗热腐蚀和抗氧化能力。21.铁碳合金的形态包括有奥氏体、马氏体、铁素体、渗碳体?、与珠光体等22.无机非金属材料一般为某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫化物和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐?、磷酸盐等含氧酸盐组成。23.纳米材料：微观结构至少在一维方向上受纳米尺度调制的各种固体超细材料，或由它们作为基本单元构成的材料。24.为什么要对纳米颗粒材料表面进行改性？有哪些改性方法？?答：纳米体易于团聚的原因：表面效应、布朗运动、范德华力和氢键；因此克服团聚的途径：对纳米粒子进行表面改性。改性方法有：物理改性；化学改性25.非晶态金属材料?同时具有高强度、高韧性的力学性能26.固溶体：指一种或多种溶质组元溶入晶态溶剂并保持溶剂的晶格类型所形成的单相晶态固体。超塑性现象：金属在某一小的应力状态下，可以延伸十倍甚至是上百倍，既不出现缩颈，也不发生断裂，呈现一种异常的延伸现象。?表面效应：表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度地变化，粒子的表面能及表面张力也随着增加，从而引起纳米粒子性质的变化。