功能材料及其应用复习题Word文件下载.docx
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18、材料的表征就其任务来说主要有三个:
成分分析、结构测定、形貌观察。
1.材料是人类用来制造产品的物质,但在人类产生前业已存在。
(×
)
2.材料的性能与材料的成分密切相关,而与其结构无关。
3.功能材料是以力学性能为其主要指标的材料。
4.超导材料的唯一特性是零电阻现象。
5.纳米材料即为含有颗粒尺寸在0.1~100nm范围内的材料。
6.CVD为化学气相沉积技术的简称。
(√)
7.功能梯度材料是一种成分呈梯度改变的合金材料。
8.复合材料是合金材料的一种。
9.隐身材料就是一种肉眼不见其身影的材料。
10.C60是由60个C原子组成的32面体结构,其中20个六边形、12个五边形,它是C的一种同素异构体。
(√)
11、碳纳米管不是碳的四种同素异构体之一。
)
12、金属的电阻率一般随温度升高而升高。
(√)
13、金属氢化物的吸氢与释氢是在同一温度、同一压力下进行的。
(×
)
14、导体、半导体、绝缘体的导电性能不同,是因为它们的能带结构不同。
(√)
15、材料的性能与材料的成分密切相关,而与其结构无关。
16.功能材料是以力学性能为其主要指标的材料。
17.纳米材料即为含有颗粒尺寸在0.1~100nm范围内的材料。
18.CVD为化学气相沉积技术的简称。
1.下列指标中不是结构材料力学性能指标的是:
(C)
(A)强度(B)硬度(C)切削性能(D)疲劳强度
2.晶体中大量原子集合在一起,原来相同的能级分裂为大量的与原来能级很接近的新能级,这些新能级所分布的能量范围称为:
(A)
(A)能带(B)允带(C)满带(D)禁带
3.第二类超导材料具有两个临界磁场,上临界磁场HC1和下临界磁场HC2,当外磁场H满足:
HC1时:
(C)
(A)R=0、B=0(B)R≠0、B=0(C)R=0、B≠0(D)R≠0、B≠0
4.磁性材料:
(B)
(A)在任何条件下都具有磁性(B)仅在居里温度以下才具有磁性
(C)仅在居里温度以上具有磁性(D)在居里温度和熔点之间具有磁性。
5.制备石英光纤有多种方法,其中等离子体化学气相沉积法的缩写是:
(A)PCVD(B)CVD(C)MCVD(D)AVD
6.生物材料植入人体后,与机体组织直接接触,在生理环境作用下逐渐被腐蚀,将这种反应称为:
(A)宿主反应(B)过敏反应(C)生理腐蚀反应(D)失效反应
7.环境材料同时具有满意的使用性能和环境协调性能,环境的协调性指的是:
(B)
(A)对资源和能源的消耗少,对环境无污染
(B)对资源和能源的消耗少,对环境污染少
(C)对资源和能源的消耗多,对环境污染少
(D)对资源和能源的消耗少,对环境污染多
8.形状记忆材料不属于下列材料中的哪一种:
(A)合金材料(B)复合材料(C)功能材料(D)智能材料
9.梯度功能材料属于以下哪一种材料:
(A)
(A)复合材料(B)合金材料(C)结构材料(D)形状记忆材料
10.纳米尺度的物质,其熔点显著减小,这种效应被称为:
(A)表面效应(B)小尺寸效应(C)量子尺寸效应(D)宏观隧道效应
1、功能材料:
以特殊的电、磁、声、光、热、力、化学及生物学等性能作为主要性能指标的一类材料。
是用于非结构目的高技术材料。
2、储氢材料:
在一定温度和压力下能可逆地大量吸收和放出氢气的特种材料。
3、迈斯纳效应:
超导态下,外磁场的磁化使超导体表面产生感应电流,感应电流在超导体内产生的磁场正好和外磁场相抵消,导致超导体内部磁场为零,即具有完全抗磁性,这种现象就是迈斯纳效应。
4、复合材料:
由两种以上不同的原材料组成,使原材料的性能得到充分发挥,并通过复合化而得到单一材料所不具备的性能的材料。
5、非晶合金:
如果金属或合金的凝固速度非常快,原子来不及整齐排列便被冻结,最终的原子排列方式类似于液体,混乱排列,是非晶合金。
6、结构材料:
指具有抵抗外场作用而保持自己的形状、结构不变的优良力学性能,用于结构目的的材料。
7、智能材料:
是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激,对之进行分析、处理、判断,并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。
8、信息材料:
是为实现信息探测、传输、存储、显示和处理等功能使用的材料。
9、磁功能材料:
指利用材料的磁性能和磁效应实现对能量及信息转换、存储或改变能量状态等功能作用的材料。
10、形状记忆合金的超弹性:
在Af温度以上对记忆合金施以应力,使合金产生应力诱发马氏体相变。
这时产生的马氏体是不稳定的,一旦应力消除,应变因应力诱发马氏体逆变为母相而回复,称为超弹性。
11、形状记忆效应:
是指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。
12、红外材料:
指与红外线的辐射、吸收、透射和探测等相关的一些材料。
13、纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础按一定规律构筑或营造一种新的体系,包括一维、二维、三维体系。
这些物质单元包括纳米微粒、稳定的团簇、纳米管、纳米棒、纳米丝以及纳米尺寸的孔洞。
14、超导体的同位素效应是指超导体的临界温度依赖于依赖于同位素质量的现象。
1、描述超导材料的三个临界参数;
由正常态转变到超导态,即电阻变为零的温度为临界温度;
将可以破坏超导态所需的最小磁场强度称为称为临界磁场;
产生临界磁场的电流,即超导态允许流动的最大电流称为临界电流。
2、简述形状记忆材料应该具备的条件;
马氏体相变是热弹性的;
母相与马氏体相呈现有序点阵结构;
马氏体内部是孪晶变形的;
相变时在晶体学上具有完全可逆性
3、纳米材料的基本单元按维数分为哪几类?
(1)零维:
在空间三维尺度在纳米尺度(纳米粉体、纳米团簇);
(2)一维:
在空间有两维在纳米尺度(纳米丝(棒、管)等;
(3)二维:
在三维空间中有一维在纳米尺度(超薄膜、纤维材料)
(4)三维:
尺寸为1-100nm的粒子为主体形成的纳米块体
4、简述非晶态合金的结构特点。
(1)结构长程无序
(2)结构短程有序
(3)组成和性质均匀性
(4)结构处于热力学上的非平衡态,总有进一步转变为稳定晶态的倾向。
5.光在光纤中的传播原理是什么?
传播模式又有几种?
各自的特点又是什么?
答:
原理:
光的全反射模式:
单模:
光纤直径细,只有3~10微米,同波长相近,只能传播与光纤轴平行的一种模式,其余模式的光均被淘汰;
不存在模式色散,传输频带宽,信息量大。
多模:
又分为梯度和阶跃两种,光纤直径为几十到上百微米,比光的波长大的多,可以同时传输多种模式的光,传输频率受模式色散的限制,信息量不高。
6、简述固态储氢的优势;
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,提高氢的附加值。
7、简述对生物医学材料的基本要求;
生物相容性:
对人体无毒、无刺激,在体内不排斥无炎症,无凝血溶血反应
化学稳定性:
耐体液侵蚀,不产生有害降解产物;
不产生吸水膨润、软化变质;
自身不变化
力学条件:
足够的静态强度,具有适当的弹性模量和硬度,耐疲劳摩擦
其它要求:
良好的空隙度,易加工形成,热稳定性好
8、描述超导材料的两个基本特性及其关系;
零电阻效应:
在临界温度时,电阻变为零的现象。
迈斯纳效应:
在超导态时,不允许磁场穿过,即具有完全抗磁性。
关系:
相互独立又相互联系:
单纯的零电阻不能保证具有迈斯纳效应;
而迈斯纳效应存在必满足零电阻效应。
9、金属贮氢原理是什么?
金属大都能固溶一定量的氢而形成固溶体(MHx),当氢含量超过一定限度后,金属与氢发生反应形成金属氢化物(MHy)。
反应式如下:
金属与氢的反应,是一个可逆过程。
正向反应,吸氢、放热;
逆向反应,释氢、吸热。
改变温度与压力条件可使反应按正向、逆向反复进行,实现材料的吸释氢功能。
10、氢能的特点及储氢方法
氢能是人类未来的理想能源。
氢能具有热值高,如燃烧1kg氢可发热1.2×
106kJ,相当于3kg汽油或4.5kg焦炭的发热量;
资源丰富,地球表面有丰富的水资源,水中含氢量达11.1%;
干净、无毒,燃烧后生成水,不产生二次污染;
应用范围广,适应性强,可作为燃料电池发电,也可用于氢能汽车、化学热泵等。
因此,氢能的开发和利用成为世界各国特别关注的科技领域。
11、储氢方法可分为物理法和化学法。
所谓物理方法储氢是指储氢物质和氢分子之间只有纯粹的物理作用或物理吸附。
而化学法储氢则是储氢物质和氢分子之间发生化学反应、生成新的化合物,具有吸收或释放氢的特性。
物理储氢技术又分高压压缩储氢、深冷液化储氢、活性炭吸附储气等;
化学储氢技术包括金属氢化物储氢、无机化合物储氢、有机液态氢化物储氢等。
12、简述非晶态合金的形成条件与制备方法。
形成条件:
原则上,冷却速度要足够快,使熔体中原子来不及作规则排列就完成凝固过程,即可形成非晶态金属。
实际上,还要考虑材料的成分与各组元的化学性质。
组元间的电负性及原子尺寸相差越大越容易形成非晶态合金。
制备方法:
1)由气相直接凝聚成非晶态固体,如真空蒸发、溅射、化学气相沉积等;
2)由液态快速淬火获得非晶态固体,是目前应用最广泛的非晶态合金的制各方法;
3)由结晶材料通过辐照、离子注入、冲击波等方法制得非晶态材料,可在金属表面产生非晶层。
13、什么是生物医学材料?
其主要研究内容是什么?
对这种材料有什么基本要求?
生物医学材料是用于与生命系统接触和发生相互作用的,并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料。
研究内容:
生物体生理环境、组织内容、器官生理功能及其替
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