功能材料復(fù)習(xí)題教材

1、（試卷）周根柱功能材料一、名詞解釋（共 21分，每個(gè)3分）1. 電導(dǎo)率：電阻率的倒數(shù)或它是表征材料導(dǎo)電能力大小的特征參數(shù)）。2. 鐵電性：某些晶體在一定的溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化（其極化方向可以因外電場(chǎng)的反向而反向）晶體的這種性質(zhì)稱為鐵電性。3. 居里溫度：鐵電體失去自發(fā)極化使電疇結(jié)構(gòu)消失的最低溫度（或晶體由順電相到鐵電相的轉(zhuǎn)變溫度）。4介電常數(shù)：介電常數(shù)是衡量電介質(zhì)儲(chǔ)存電荷能力的特征參數(shù)。5. 功能材料：是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學(xué)以及生物功能的新型材料，是信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，同時(shí)也對(duì)改造某些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，如農(nóng)業(yè)、化工、建材等起著重要作

2、用。6. 超導(dǎo)體臨界磁場(chǎng) He :超導(dǎo)電性可以被外加磁場(chǎng)所破壞。對(duì)于溫度為T（T v Tc）的超導(dǎo)體,當(dāng)外磁場(chǎng)超過某一數(shù)值Hc（T）的時(shí)候，超導(dǎo)電性就被破壞了，Hc（T）稱為臨界磁場(chǎng)。7. 正壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng) （piezoelectriceffect）是指對(duì)材料施加壓力，張力或切向力時(shí)，發(fā)生與應(yīng)力成比例的介質(zhì)極化以及在晶體的兩端出現(xiàn)正負(fù)電荷的現(xiàn)象這種由于應(yīng)力誘導(dǎo)而極化 ，稱正壓電效應(yīng).8. 氣敏陶瓷：氣敏陶瓷對(duì)某一種或某幾種氣體特別敏感，其阻值將隨該種氣體的濃度（分壓力）作有規(guī)則的變化，檢測(cè)靈敏度通常為百萬分之一的量級(jí)，個(gè)別可達(dá)十億分之一的量級(jí)，故有“電子鼻”之稱。9. 納米量子尺寸效應(yīng)：當(dāng)

3、納米粒子的尺寸下降到某一值時(shí)，金屬粒子費(fèi)米面附近電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)；納米半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)的分子軌道能級(jí)和最低未被 占據(jù)的分子軌道能級(jí)，使得能隙變寬的現(xiàn)象，被稱為納米材料的量子尺寸效應(yīng)。10. 逆壓電效應(yīng)：在晶體上施加電場(chǎng)而引起介質(zhì)極化時(shí)，如果產(chǎn)生了與電場(chǎng)強(qiáng)度成比例的變形 或機(jī)械應(yīng)力時(shí)，稱其為負(fù)壓電效應(yīng)11. 高溫超導(dǎo)：具有高臨界轉(zhuǎn)變溫度（ Tc ）能在液氮溫度條件下工作的超導(dǎo)材料。12. 快淬技術(shù)：它是將熔化的液態(tài)合金急速冷卻至室溫，制得非晶態(tài)或納米晶態(tài)合金。13. 燃燒電池：是一種將燃料和氧化劑之間的化學(xué)能持續(xù)地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芏姌O、電解質(zhì)體系基本保持不變的系統(tǒng)。14.

4、 光生伏特效應(yīng)：當(dāng)光量子的能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度的光照射到結(jié)區(qū)時(shí)，光照產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)在結(jié)電場(chǎng)作用下，電子推向n區(qū)，空穴推向 p區(qū)；電子在 n區(qū)積累和空穴在 p區(qū)積累使 P-n結(jié)兩邊的電位發(fā)生變化， p-n結(jié)兩端出現(xiàn)一個(gè)因光照而產(chǎn)生 的電動(dòng)勢(shì)，這一現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。（二）填空（共30個(gè)空）（1）世界上第一塊氣敏陶瓷是用二氧化錫和氯化鈀混合再研得極細(xì)，在高溫爐中燒結(jié)而成 的.它顆粒極細(xì)，吸附氣體能力很強(qiáng)，此外，它又能顯半導(dǎo)體性質(zhì)，隨吸附氣體多寡，可改 變導(dǎo)電率，所以，氣敏陶瓷又被稱作“電子鼻”。（2）將超導(dǎo)體冷卻到某一臨界溫度（TC）以下時(shí)電阻突然降為零的現(xiàn)象稱為超導(dǎo)體的零電 阻現(xiàn)象。3.

5、 這種由于形變而產(chǎn)生的電效應(yīng)，稱為壓電效應(yīng)。材料的壓電效應(yīng)取決于晶體結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性，晶體必須有極軸，才有壓電效應(yīng)。4. 制造透明陶瓷的關(guān)鍵是消除氣孔和控制晶粒異常長大。5. 常見的功能材料制備方法有溶膠 -凝膠法，快淬火快凝技術(shù)，復(fù)合與雜化6. 功能材料的表征方法有材料組成表征、材料結(jié)構(gòu)表征、材料性能表征。7. 電熱材料的種類繁多，根據(jù)用途主要分為金屬型和非金屬性兩種。8. 電熱材料就是電流通過導(dǎo)體將放熱，利用電流熱效應(yīng)的材料。9. 熱敏電阻按其基本性能的不同可分為負(fù)溫度系數(shù)NTC 型熱敏電阻、 正溫度系數(shù) PTC 型熱敏電阻、臨界溫度 CTR 型熱敏電阻三類。10. 熱釋電系數(shù)除與溫度有關(guān)外

6、，還與晶體所處狀態(tài)有關(guān)。11. 氣敏元件有多種形式，但廣泛使用的是半導(dǎo)體式和接觸燃燒式。12. 超導(dǎo)體有3個(gè)基本的臨界參數(shù)分別是臨界溫度Tc、臨界磁場(chǎng)He、臨界電流lc。13. 超導(dǎo)材料的基本物理性質(zhì)有零電阻現(xiàn)象、完全抗磁性。14. 在超導(dǎo)應(yīng)用中，一般分為低溫超導(dǎo)材料和高溫超導(dǎo)材料應(yīng)用兩大方面。15. 物資的磁性來源于原子的磁性，原子的磁性來源于電子的軌道運(yùn)動(dòng)及自旋運(yùn)動(dòng)，它們都 可以產(chǎn)生磁矩。16. 在原子系統(tǒng)中，在外磁場(chǎng)作用下，感生出與磁場(chǎng)方向相反的磁矩現(xiàn)象稱為抗磁性。17. 鐵氧體是將鐵的氧化物與其他某些金屬氧化物用制造陶瓷的方法制成的非金屬磁性材料。18. 從鐵氧體的性質(zhì)和用途來看，可將

7、其分為軟磁、永磁、旋磁、矩磁和壓磁鐵氧體等五大類。19. 有機(jī)磁性材料可分為結(jié)構(gòu)型和復(fù)合型兩大類。20. 黏接磁材的制備通常采用壓延、注塑、擠壓、壓縮成形這四種工藝，其中前三種工藝采 用熱塑性混煉物，壓縮成形則主要采用熱固性黏接劑。21. 太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。22. 硅基材料太陽能電池按結(jié)晶狀態(tài)可分為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅 太陽能電池三類。23. 按化學(xué)電源的工作性質(zhì)及儲(chǔ)存方式，可將化學(xué)電池分為：原電池、蓄電池、儲(chǔ)備電池和 燃料電池。24. 熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能材料。25. 一般情況下智能材料由基體材料、敏

8、感材料、驅(qū)動(dòng)材料和信息處理器四部分構(gòu)成。26. 光功能材料包括光學(xué)、光電子學(xué)、光子學(xué)材料。（三）判斷題（1） 光學(xué)材料主要是指光介質(zhì)材料 ,還有光功能材料 ,光纖材料是光介質(zhì)材料， 而激光材料是光 功能材料。（正確）（2）按致晶單元與高分子的連接方式，可分為主鏈型液晶和側(cè)鏈型液晶。主鏈型液晶大多數(shù) 為高強(qiáng)度、高模量的材料，側(cè)鏈型液晶則大多數(shù)為功能性材料。（正確）（3 ）光化學(xué)反應(yīng)的可表示為光化學(xué)反應(yīng)中起反應(yīng)的分子數(shù)與吸收的光量子數(shù)之比,在光化學(xué)反應(yīng)中，量子收率0值的變化范圍極大， 大可至上百萬，小可到很小的分?jǐn)?shù)。0耳時(shí)是直接反 應(yīng)；0 1時(shí)是連鎖反應(yīng)。（正確）（4）根據(jù)分離膜的分離原理和推動(dòng)力

9、的不同，可將其分為微孔膜、超過濾膜、反滲透膜、納 濾膜、滲析膜、電滲析膜、滲透蒸發(fā)膜等。（正確）（ 5 ）激光材料是光介質(zhì)材料，光纖材料而是光功能材料。（錯(cuò)誤）兩者互換（6）在一個(gè)原子體系中，在光和原子體系的相互作用中，自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收 總是同時(shí)存在的。是否能得到光的放大就取決于高、低能級(jí)的原子數(shù)量之比。（正確）（ 7 ）與超導(dǎo)合金材料相比，元素超導(dǎo)體具有塑性好、易于大量生產(chǎn)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。（錯(cuò)誤）（ 8 ）與實(shí)用高溫超導(dǎo)材料相比， 低溫超導(dǎo)材料的最大優(yōu)勢(shì)在于它可能應(yīng)用于液氮溫區(qū)。（錯(cuò)誤）正確）（ 9 ）鐵氧體主要應(yīng)用于高頻技術(shù)，例如無線電、電視、自動(dòng)控制等很多方面。（11 ）永磁

10、鐵氧體是六角晶系鐵氧體，又稱M 型鐵氧體。（正確）（12 ）光生伏特效應(yīng)是光照引起 P-N 結(jié)兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。 （正確）（13 ）化學(xué)電源是將物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置。（正確）（14 ）儲(chǔ)氫合金不僅具有安全可靠、儲(chǔ)氫能耗低、單位體積儲(chǔ)氫密度高等優(yōu)點(diǎn)，還有將氫 氣純化、壓縮的功能，是目前最常用的儲(chǔ)氫材料。（正確）1、常用的紅外探測(cè)器材料有哪些 ?紅外探測(cè)器材料主要指熱電材料，可依其運(yùn)作溫度分為三類：（1） 碲化鉍及其合金，是目前被廣為使用于熱電致冷器的材料。（2） 碲化鉛及其合金，是目前被廣為使用于熱電產(chǎn)生器的材料； （3） 硅鍺合金，以硅、鍺為襯底，制備的大規(guī)格碲

11、鎘汞薄膜材料，此類材料亦常 應(yīng)用于熱電產(chǎn)生器；（ 4）多色碲鎘汞材料，即分子束外延生長的摻雜型多層異質(zhì)外延薄膜 材料；（ 5）量子阱紅外探測(cè)器材料，是以 GaAs 作為量子阱材料， GaAlAs 作為量子勢(shì)壘 材料，選擇合適的量子阱厚度和勢(shì)壘材料組分。2、怎樣理解物質(zhì)分子中無不成對(duì)電子時(shí)呈抗磁性？由于原子核外電子環(huán)流的作用使物質(zhì)具有的磁特性。 當(dāng)所產(chǎn)生的磁性作用在與外加磁場(chǎng) 相反的方向時(shí)產(chǎn)生屏蔽， 則稱為抗磁性。 如物質(zhì)中存在不配對(duì)電子時(shí)， 則出現(xiàn)順磁性， 而且 可超過任何的抗磁性。所以，分子中無不成對(duì)電子時(shí)，物質(zhì)呈抗磁性。3. 金屬貯氫材料有哪些主要系列，各有哪些特點(diǎn)和應(yīng)用。 鎂系貯氫合金。

12、主要有鎂鎳、鎂銅、鎂鐵、鎂鈦等合金。具有貯氫能力大（可達(dá)材料自重的5.1%5.8% ）、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是易腐蝕所以壽命短，放氫時(shí)需要250 C以上高溫。 稀土系貯氫合金。主要是鑭鎳合金，其吸氫性好，容易活化，在40 C以上放氫速度好，但成本高。鈦系貯氫合金。有鈦錳、鈦鉻、鈦鎳、鈦鐵、鈦鈮、鈦鋯、鈦銅及鈦錳氮、鈦 錳鉻、鈦鋯鉻錳等合金。其成本低，吸氫量大，室溫下易活化，適于大量應(yīng)用。鋯系貯氫 合金。有鋯鉻、鋯錳等二元合金和鋯鉻鐵錳、鋯鉻鐵鎳等多元合金。在高溫下（100 C以上）具有很好的貯氫特性，能大量、快速和高效率地吸收和釋放氫氣，同時(shí)具有較低的熱含量， 適于在高溫下使用。 鐵系貯氫合金。主

13、要有鐵鈦和鐵鈦錳等合金。其貯氫性能優(yōu)良、價(jià)格低廉。4. 在介電陶瓷多晶體中，為什么說壓電體也是鐵電體，熱釋電體也是壓電體。介電材料， 它們是絕緣體， 并不存在其中載流子在電場(chǎng)作用下的長程遷移， 但仍然有電 現(xiàn)象。 這種電現(xiàn)象的產(chǎn)生， 是因?yàn)椴牧现幸泊嬖诤呻娏Ｗ樱?盡管這些荷電粒子被束縛在固定 的位置上，但可以發(fā)生微小移動(dòng)。這種微小移動(dòng)起因于材料中束縛的電荷，在電場(chǎng)作用下， 正負(fù)束縛的電荷重心不再重合，從而引起電極化，如此將電荷作用傳遞開來。介電材料的電學(xué)性質(zhì)是通過外界作用，其中包括電場(chǎng)、應(yīng)力、溫度等來實(shí)現(xiàn)的，相應(yīng)形成介電晶體、壓電晶體、 熱釋電晶體和鐵電晶體， 并且依次后者屬于前者的大類， 其

14、共性是 在外力作用下產(chǎn)生極化。其功能的實(shí)現(xiàn)主答：功能陶瓷是指具有電、光、 磁以及部分化學(xué)功能的多晶無機(jī)固體材料。要來自于它所具有的特定的電絕緣性、半導(dǎo)體性、導(dǎo)電性、壓電性、鐵電性、磁性、生 物適應(yīng)性等。 主要有，電子陶瓷，超導(dǎo)陶瓷，磁性陶瓷，敏感陶瓷，生物陶瓷，光學(xué)陶瓷等。6、什么是超導(dǎo)材料？超導(dǎo)材料的兩個(gè)基本特征？答：超導(dǎo)材料： 在一定溫度以下， 材料電阻為零， 物體內(nèi)部失去磁通成為完全抗磁性的物質(zhì)。 超導(dǎo)材料的兩個(gè)基本特征：零電阻效應(yīng)、邁斯納效應(yīng)。7、什么是納米材料？簡(jiǎn)述納米材料的主要制備方法和工藝。 答：納米材料：通常定義為材料的顯微結(jié)構(gòu)中，包括顆粒直徑、晶粒大小、晶界、厚度等特 征尺寸

15、都處于納米尺寸水平的材料。 （指材料塊體中的顆粒、粉體粒度在 10-100nm 之 間，使其某些性質(zhì)發(fā)生突變的材料） 主要制備方法和工藝：氣相冷凝法、球磨法、非晶晶化法、溶膠凝膠法。8、什么是正溫度系數(shù)熱電材料、負(fù)溫度系數(shù)熱電材料？ 答：正溫度系數(shù)熱電材料：溫度升高，材料的電導(dǎo)率增加。這類材料多半時(shí)具有半導(dǎo)性的金 屬氧化物和過渡金屬的復(fù)合氧化物。 負(fù)溫度系數(shù)熱電材料：溫度升高，材料的電導(dǎo)率下降。這類材料主要是摻雜半導(dǎo)體陶 瓷如鑭摻雜鈦酸鋇，鈦酸鍶陶瓷等。9、什么是生物陶瓷材料？它應(yīng)具有哪些要求？答：生物陶瓷材料：用于人體器官替換、修補(bǔ)以及外科矯形的陶瓷材料。要求：具有良好的力學(xué)性能，在體內(nèi)難于

16、溶解，不易氧化，不易腐蝕變質(zhì)，熱穩(wěn)定性 好，耐磨且有一定的潤滑性，和人體組織的親和性好，組成范圍寬，易于成形等。10 .簡(jiǎn)述什么是正壓電效應(yīng)？什么是逆壓電效應(yīng)？答：當(dāng)對(duì)壓電陶瓷施加應(yīng)力時(shí)，壓電陶瓷收縮變形，壓電陶瓷內(nèi)部的剩余極化強(qiáng)度減小，瓷體內(nèi)表面束縛電荷變少， 從而在瓷體兩個(gè)端面產(chǎn)生多余的自由電荷，就會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象這種由“壓”產(chǎn)生“電”的效應(yīng)叫正壓電效應(yīng)。當(dāng)對(duì)壓電陶瓷施加一個(gè)沿極化方向的電場(chǎng)時(shí)，壓電陶 瓷的剩余極化強(qiáng)度發(fā)生變化，使壓電陶瓷發(fā)生伸縮變形，這種由“電”產(chǎn)生“伸縮”的效應(yīng)叫逆壓電效應(yīng)。11. 燒結(jié)型SnO 2氣敏陶瓷按加熱方式不同可分為哪兩種類型？各有什么特點(diǎn)？答：可分為直熱式和旁

17、熱式兩種類型。直熱式的特點(diǎn)是制備工藝簡(jiǎn)單，功耗小，但熱容量小，易受環(huán)境影響，；旁熱式的特點(diǎn)是元件熱容量大同時(shí)避免了測(cè)量回路和加熱回路之間的相互 影響。12. 分析鐵電體與反鐵電體二者有何區(qū)別；為什么反鐵電體可用來制作大功率儲(chǔ)能電容器？答：二者區(qū)別：鐵電體是單電滯回線，反鐵電體是雙電滯回線。當(dāng)施加電場(chǎng)撤除即E=0時(shí),鐵電體還保持較大的剩余極化，而反電體當(dāng)E=0時(shí)極化同時(shí)消失。（5分）由于鐵電體存在剩余極化，大部分輸入的能量被儲(chǔ)存在材料中，只有很小一部分釋放出來，非鐵電體不存在剩余極化，輸入能量的絕大部分以電能形式釋放出來。答：梯度功能材料是兩種或多種材料復(fù)合成結(jié)構(gòu)和組分呈連續(xù)梯度變化的一種新型復(fù)合材 料。主要特征：（ 1）材料的結(jié)構(gòu)和組分呈連續(xù)梯度變化； （2）材料的內(nèi)部沒有明顯的界面； （3） 材料的性質(zhì)也相應(yīng)呈連續(xù)梯度變化14 、簡(jiǎn)述形狀記憶過程。馬氏體的自適應(yīng)形成由母相中形成馬氏體時(shí)， 不同取向的馬氏體變體的應(yīng)變?cè)谀赶嘀械姆较虿煌?當(dāng)某一變體在 母相中形成時(shí)， 產(chǎn)生某一方向的應(yīng)變場(chǎng)， 隨變體的長大， 應(yīng)變能不斷增加， 變體的長大越來 越困難。 為降低應(yīng)變能， 在已形成的變體周圍會(huì)形成新的變體， 新變體的應(yīng)變方向與已形成 的變體的應(yīng)變場(chǎng)互相抵消或部分抵消。有均勻體積變化，無明顯形狀改變。馬氏體的再取向?qū)M織為自適應(yīng)馬氏體的樣品施加外力時(shí)， 在較小的應(yīng)力作用下， 馬氏