分析方法答案匯總-最終參考

1、文檔供參考，可復(fù)制、編制，期待您的好評(píng)與關(guān)注！ 紫外光譜，熒光光譜在材料研究中的應(yīng)用1、 分子內(nèi)的電子躍遷有哪幾種，吸收最強(qiáng)的躍遷是什么躍遷？電子類型：形成單鍵的電子 ；形成雙鍵的電子； 未成對(duì)的孤對(duì)電子n電子。軌道類型：成鍵軌道 、；反鍵軌道 *、* ；非鍵軌道n。 -* 躍遷 它需要的能量較高，一般發(fā)生在真空紫外光區(qū)。在200 nm左右，其特征是摩爾吸光系數(shù)大，一般max104，為強(qiáng)吸收帶。飽和烴中的CC鍵屬于這類躍遷，如乙烯（蒸氣）的最大吸收波長lmax為162 nm。 n-*躍遷 實(shí)現(xiàn)這類躍遷所需要的能量較高，其吸收光譜落于遠(yuǎn)紫外光區(qū)和近紫外光區(qū) *躍遷l 電子躍遷到反鍵*軌道所產(chǎn)生的

2、躍遷，這類躍遷所需能量比*躍遷小，若無共軛，與n*躍遷差不多。200nm左右。l 吸收強(qiáng)度大，在104105范圍內(nèi)，強(qiáng)吸收l 若有共軛體系，波長向長波方向移動(dòng)，相當(dāng)于200700 nml 含不飽和鍵的化合物發(fā)生*躍遷l C=O , C=C, CC n*l n電子躍遷到反鍵*軌道所產(chǎn)生的躍遷，這類躍遷所需能量較小，吸收峰在200 400 nm左右l 吸收強(qiáng)度小，102，弱吸收l 含雜原子的雙鍵不飽和有機(jī)化合物n C=S O=N- -N=N-l n*躍遷比*躍遷所需能量小,吸收波長長吸收最強(qiáng)的躍遷是 ：*躍遷2、紫外可見吸收光譜在膠體的研究中有重要作用，請(qǐng)舉出三個(gè)例子來說明，并結(jié)合散射現(xiàn)象來討論二

3、氧化鈦膠體和粉末漫反射光譜的差異。舉例：1）、膠體的穩(wěn)定性，尤其是稀釋后的穩(wěn)定性；2）、膠粒對(duì)可見光的散射；3）、測定消光（包括吸收、散射、漫反射等對(duì)光強(qiáng)度造成的損失）稀釋條件下，膠粒尺寸小于光波長的1/20，瑞利散射可忽略。 4）、估算晶粒的大小。 5）、尺寸效應(yīng)，會(huì)發(fā)生吸收邊的藍(lán)移或是紅移，可以用來測定像是CdS和CdSe的量子點(diǎn)。（老師上課講的三個(gè)例子是：膠體的穩(wěn)定性膠粒大小量子尺寸效應(yīng)（晶粒大?。┎町悾寒?dāng)測定二氧化鈦的溶膠時(shí)，按晶粒尺寸的不同，分為兩種情況：1）當(dāng)膠體很小，d/20時(shí)，瑞利散射可以忽略，吸收光譜與粉末的漫反射光譜接近。2）當(dāng)膠體較大，d/20時(shí)，散射就會(huì)十分明顯，在可見

4、光區(qū)有吸收，這樣獲得是一個(gè)消光光譜，而不是吸收光譜，無法測得onset。用積分球測試粉末漫反射光譜可以克服上述缺點(diǎn)，得到一個(gè)較好的吸收光譜。3.什么是熒光、磷光、光致發(fā)光和化學(xué)發(fā)光？對(duì)應(yīng)的英文名稱分別是什么？熒光(Fluorescence)：從激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)返回到基態(tài)，不通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換而是光輻射失活，則稱為熒光。由于一部分能量通過振動(dòng)能級(jí)變化以熱能形式放出，所以發(fā)射光的波長比吸收光的波長長。磷光(Phosphorescence)：在不同多重態(tài)之間發(fā)生的無輻射躍遷過程稱為系間竄躍。由從激發(fā)態(tài)的多重態(tài)經(jīng)過振動(dòng)弛豫到低振動(dòng)能級(jí)，再返回到基態(tài)的光輻射躍遷稱為磷光。光致發(fā)光(Photolumines

5、cence, PL)：是物質(zhì)吸收光能后發(fā)射冷光的現(xiàn)象，稱為光致發(fā)光?；瘜W(xué)發(fā)光(Chemiluminescence)：利用化學(xué)能源如化學(xué)反應(yīng)得到激發(fā)態(tài)分子，它在躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象稱為化學(xué)發(fā)光。（1）分子內(nèi)的電子躍遷有哪幾種spnp*s*，吸收最強(qiáng)的躍遷是什么躍遷？ ss*, ns*, pp*, np* pp*躍遷, k在104105范圍。（2）紫外可見吸收光譜在膠體的研究中有重要作用，請(qǐng)舉出三個(gè)例子來說明，并結(jié)合散射現(xiàn)象來討論二氧化鈦膠體和粉末漫反射光譜的差異。 1、膠體的穩(wěn)定性，尤其是稀釋后的穩(wěn)定性； 2、膠粒粒徑的大小； 3、尺寸效應(yīng)，晶粒小，吸收光譜藍(lán)移； 消光（包括吸收、散射、漫

6、反射等對(duì)光強(qiáng)度造成的損失）稀釋條件下，膠粒尺寸小于光波長的1/20，瑞利散射可忽略。 與溶液光譜是不同的，多數(shù)情況下有散射引起的非本征吸收。 二氧化鈦粉末無散射，膠體有散射，波長越短，散射越強(qiáng)。（3）什么是熒光、磷光、光致發(fā)光和化學(xué)發(fā)光？對(duì)應(yīng)的英文名稱分別是什么？熒光(Fluorescence):從激發(fā)態(tài)的最低振動(dòng)能級(jí)返回到基態(tài)，不通過內(nèi)部轉(zhuǎn)換而是光輻射失活，則稱為熒光。由于一部分能量通過振動(dòng)能級(jí)變化以熱能形式放出，所以發(fā)射光的波長比吸收光的波長長。磷光(Phosphorescence)：在不同多重態(tài)之間發(fā)生的無輻射躍遷過程稱為系間竄躍。由從激發(fā)態(tài)的多重態(tài)返回到基態(tài)的光輻射躍遷稱為磷光。光致發(fā)

7、光(Photoluminescence, PL):是物質(zhì)吸收光能后發(fā)射冷光的現(xiàn)象，稱為光致發(fā)光?；瘜W(xué)發(fā)光(Chemiluminescence):利用化學(xué)能源如化學(xué)反應(yīng)得到激發(fā)態(tài)分子，它在躍遷到基態(tài)時(shí)產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象稱為化學(xué)發(fā)光。（4）熒光光譜的液體樣品池與紫外可見吸收光譜的比色皿有何異同點(diǎn)？結(jié)合光的吸收、透射、散射、測定時(shí)儀器光源的角度來討論。 樣品池的材料：與紫外-可見分光光度計(jì)的吸收池一樣吸收池的形狀：紫外-可見分光光度計(jì)的吸收池兩面透光，熒光分光光度計(jì)的樣品池四面透光。 (5) 粉末樣品的漫反射光譜（或吸收光譜）如何準(zhǔn)確測定？全消光纖維的反射率如何測定?1、 壓片，用專用樣品槽；2、 樣品

8、的數(shù)量，能裝滿槽最好；3、 一定要壓實(shí)，否則垂直放置時(shí)容易灑落；4、 與參比（BaSO4）做比較。需要積分球，將樣品放置于粉末晶的位置，測光透過率。反射率越高（透過率約低）、不同波長的可見光下反射率相差越小（不隨波長而改變），消光效果越好。拉曼光譜分析與材料分析1. 拉曼光譜與紅外光譜的本質(zhì)區(qū)別是什么？紅外光譜是分子對(duì)紅外光譜的吸收所產(chǎn)生的光譜，與分子的偶極距是否發(fā)生變化有關(guān)；而拉曼光譜是分子對(duì)可見光的散射所產(chǎn)生的光譜，與分子的極化率是否變化有關(guān)。2. 為什么拉曼光譜技術(shù)通常只檢測stokes線？反stokes線可以提供什么信息？根據(jù)波爾滋曼理論，在室溫下，分子絕大多數(shù)處于振動(dòng)能級(jí)基態(tài)，由于振

9、動(dòng)能級(jí)間距還是比較大的，因此，stokes線的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于anti-stokes線。所以拉曼光譜通常只測stokes線。反stokes線可以提供與stokes線一樣的信息（即由拉曼頻率可得物質(zhì)的組成，拉曼峰位的變化可得張力/應(yīng)力，拉曼偏振可得晶體對(duì)稱性和取向，拉曼峰寬可得晶體質(zhì)量，拉曼峰強(qiáng)度可得物質(zhì)總量），不同的是它的強(qiáng)度較低。（這里需問老師?。?3. 與紅外光譜相比，拉曼光譜的優(yōu)越性有什么？1）適于分子骨架的測定，提供快速、簡單、可重復(fù)、無損傷的定性定量分析，并且無需樣品準(zhǔn)備；2）不受水的干擾；3）拉曼一次可以覆蓋50-4000波數(shù)的區(qū)間，可對(duì)有機(jī)物及無機(jī)物進(jìn)行分析；4）拉曼光譜的重疊帶較少

10、見到，譜峰清晰尖銳；5）使用激光作為光源，易于測定微量樣品；6）共振拉曼效應(yīng)可以用來有選擇性地增強(qiáng)大生物分子特個(gè)發(fā)色基團(tuán)的振動(dòng)，能被增強(qiáng)103到104倍。4、拉曼與熒光光譜熒光光譜：在輻射能激發(fā)出的熒光輻射強(qiáng)度進(jìn)行定量分析的發(fā)射光譜分析方法。物體經(jīng)過較短波長的光照，把能量儲(chǔ)存起來，然后緩慢放出較長波長的光，放出的這種光就叫熒光。如果把熒光的能量-波長關(guān)系圖作出來，那么這個(gè)關(guān)系圖就是熒光光譜。拉曼光譜：光照射到物質(zhì)上發(fā)生彈性散射和非彈性散射. 彈性散射的散射光是與激發(fā)光波長相同的成分,非彈性散射的散射光有比激發(fā)光波長長的和短的成分, 統(tǒng)稱為拉曼效應(yīng)。簡言之：拉曼就是光散射后發(fā)生的頻率改變。熒光則

11、是分子吸收能量再由于碰撞釋放能量產(chǎn)生的。在拉曼光譜中，熒光干擾表現(xiàn)為一個(gè)典型的傾斜寬背景。因此，熒光對(duì)定量的影響主要為基線的偏離和信噪比下降，熒光的波長和強(qiáng)度取決于熒光物質(zhì)的種類和濃度。與拉曼散射相比，熒光通常是一種量子效率更高的過程，甚至很少量不純物質(zhì)的熒光也可以導(dǎo)致顯著的拉曼信號(hào)降低。使用更長的波長例如785nm或1064nm的激發(fā)光可使熒光顯著減弱。然而，拉曼信號(hào)的強(qiáng)度與-4成比例，是激發(fā)波長。通過平衡熒光干擾、信號(hào)強(qiáng)度和檢測器響應(yīng)可獲得最佳信噪比。 測量前將樣品用激光照射一定時(shí)間，固態(tài)物質(zhì)的熒光也可得以減弱。這個(gè)過程被稱為光致漂白，是通過降解高吸收物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。光致漂白作用在液體中并不

12、明顯，可能是由于液體樣品流動(dòng)性，或熒光物質(zhì)不是痕量。5、如何提高拉曼光譜技術(shù)的檢測靈敏度？利用激光共振或表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)就可以大大加強(qiáng)拉曼光譜的靈敏度。核磁共振與材料分析1 核磁共振產(chǎn)生的基本條件是什么？為什么 12C沒有核磁共振信號(hào)？   產(chǎn)生共振信號(hào)的基本條件：1）磁性核（自旋量子數(shù)I0）；2）靜磁場（使核能級(jí)分裂）；3）與原子核能級(jí)裂分匹配的射頻。12C的質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)均為偶數(shù)，自旋量子數(shù)I=0，所以不能產(chǎn)生核磁共振。2 解釋化學(xué)位移的含義和表示方法。 含義：一般地，把分子中同類磁核，因化學(xué)環(huán)境不同而產(chǎn)生的共振頻率的變化量，稱為化學(xué)位移。表示方法： S-R

13、/R×106（這個(gè)公式在郵件里寫有點(diǎn)兒糾結(jié)，大家可以到PPT里參考）用頻率表示的化學(xué)位移與靜磁場強(qiáng)度成正比；用ppm表面的化學(xué)位移與靜磁場強(qiáng)度無關(guān)。3 在 1H-NMR 譜中，化學(xué)位移較大的磁核之間的偶合的一般規(guī)則是什么？ 化學(xué)位移較大的磁核之間滿足/J>10，其偶合的一般規(guī)則是（2nI+1）規(guī)則：相鄰質(zhì)子相互偶合產(chǎn)生的多重峰，其峰數(shù)目等于相鄰偶合質(zhì)子的數(shù)目2nI+1。對(duì)于氫核和自旋數(shù)I=1/2的核，即符合（n+1）規(guī)則。4 從溶液1H NMR 譜能得到哪些信息？ 1） 從吸收峰的組數(shù)判斷分子中的氫的種類；2） 從化學(xué)位移判斷分子中基團(tuán)的

14、類型；3） 從峰的積分面積計(jì)算不同基團(tuán)中氫的相對(duì)數(shù)目；4） 從偶合裂分個(gè)數(shù)和偶合常數(shù)判斷各基團(tuán)的連接關(guān)系。（1）化學(xué)位移值（）：確認(rèn)氫原子所處的化學(xué)環(huán)境，即屬于何種基團(tuán)。（2）譜峰裂分?jǐn)?shù)和偶合常數(shù)（J）：推斷相鄰氫原子的關(guān)系與結(jié)構(gòu)。（3）譜峰面積：確定分子中各類氫原子的數(shù)量比。第一題括號(hào)里的部分供大家理解參考，第二題表示方法可能寫公式就可以了。核磁共振實(shí)驗(yàn)確定分子鏈中不同種類的碳可根據(jù)化合物的結(jié)構(gòu)，選擇測得其中的一種或幾種DEPT碳譜，并結(jié)合質(zhì)子寬帶去偶譜來確定分子中各碳原子的級(jí)數(shù)。DEPT45：季碳不出峰，其余的CH3 、CH2 和CH都出峰，并皆為正峰；DEPT90：除

15、CH出正峰外，其余的碳均不出峰；DEPT135：CH3 和CH出正峰，CH2 出負(fù)峰，季碳不出峰。列舉5個(gè)核磁共振波譜分析法在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用方向1、 測定聚合物的分子量2、 共聚物的組成分析3、 無規(guī)共聚物序列結(jié)構(gòu)分布分析4、 聚合物立構(gòu)規(guī)整度及其序列結(jié)構(gòu)的分析5、 聚合物的共混物組成分析6、 研究聚合反應(yīng)分析聚合物納米粒子的結(jié)構(gòu)形態(tài)7、 分析聚合物的結(jié)晶反應(yīng)8. 解釋 CP/MAS/DD 方法中CP、MAS、DD 的含義，為什么利用CP/MAS/DD 方法能夠達(dá)到高分辨的目的？CP/MAS/DD 方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么？1）CP：(cross-polarisation) 交叉極化；MA

16、S：魔角旋轉(zhuǎn)（magic-angle spinning）；DD：（dipolar decoupling ）偶極去偶 2）利用CP/MAS/DD 方法能夠達(dá)到高分辨的目的的原因：CP通過Hastman-Hahn效應(yīng)，在合適的時(shí)機(jī)采樣，可以提高檢測靈敏度； MAS使固體樣品繞外磁場以54.7°高速旋轉(zhuǎn)，使得固體樣品的化學(xué)位移的非均一性得到平均化，從而使峰變窄，提高分辨率；（或答：MAS消除了13C化學(xué)位移各向異性及殘余的異核偶極增寬（這是PPT上的），窄化了譜線，）；高功率的質(zhì)子偶極去偶用來消除1H-X（X=13C 、19F、29Si）的偶極作用。 3）優(yōu)點(diǎn)：對(duì)13C

17、、29Si等自然豐度較低，磁旋比小的元素，可通過CP/MAS/DD法強(qiáng)化檢測靈敏度，得到高信噪比、高分辨率的波譜。缺點(diǎn)：CP的缺點(diǎn)：譜圖一般不具有定量價(jià)值（不好意思，它的缺點(diǎn)我沒找到）核磁第8題的缺點(diǎn)就是CP的缺點(diǎn)關(guān)于核磁第8題的缺點(diǎn)答案，只需要答譜圖一般不具有定量價(jià)值即可紅外光譜分析與材料研究1.紅外光譜圖可以分成哪幾個(gè)區(qū)？各區(qū)吸收峰能分析哪些主要基團(tuán)？紅外光譜分析有哪些主要制樣方法？紅外光譜圖可以分成兩個(gè)大區(qū)，4個(gè)小區(qū)。兩個(gè)大區(qū)：官能團(tuán)特征頻率區(qū)40001500 cm-1和指紋區(qū)1500400 cm-1。4個(gè)小區(qū)：氫鍵區(qū) 40002500 cm-1，主要分析CH、OH、NH的伸縮振動(dòng)(1分

18、)叁鍵區(qū)：25002000 cm-1, 主要分析CC、CN的伸縮振動(dòng)(1分)雙鍵區(qū)：20001500 cm-1，主要分析CC、CO、苯的伸縮振動(dòng)(1分)單鍵區(qū)：1500400 cm-1，主要分析CC、CO、CN的伸縮振動(dòng)；CH、OH、NH的彎曲振動(dòng)(1分)主要制樣方法：壓片法（適用于能磨成粉的樣品）涂膜法（適用于能溶解的樣品）溶液法（適用于能溶解的樣品）薄膜法（溶液成膜，熱壓成膜，超薄切片）全反射法（適用于橡膠、表面涂層、薄膜等樣品）2.紅外光譜的測定原理是什么？利用紅外光譜對(duì)物質(zhì)分子進(jìn)行的分析和鑒定。將一束不同波長的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上，某些特定波長的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外

19、吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜，據(jù)此可以對(duì)分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和鑒定。紅外吸收光譜是由分子不停地作振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，分子振動(dòng)是指分子中各原子在平衡位置附近作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，多原子分子可組成多種振動(dòng)圖形。當(dāng)分子中各原子以同一頻率、同一相位在平衡位置附近作簡諧振動(dòng)時(shí)，這種振動(dòng)方式稱簡正振動(dòng)（例如伸縮振動(dòng)和變角振動(dòng)）。分子振動(dòng)的能量與紅外射線的光量子能量正好對(duì)應(yīng)，因此當(dāng)分子的振動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，就可以發(fā)射紅外光譜，也可以因紅外輻射激發(fā)分子而振動(dòng)而產(chǎn)生紅外吸收光譜。分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的能量不是連續(xù)而是量子化的。但由于在分子的振動(dòng)躍遷過程中也常常伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷，使振動(dòng)光譜呈帶狀。所以分

20、子的紅外光譜屬帶狀光譜。分子越大，紅外譜帶也越多。TEM與SEM研究材料的微觀結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能與服役性能1. 敘述變形在材料加工和使用過程中給我們帶來哪些益處和問題？大多數(shù)工件在工作或加工過程中都要承受外力或負(fù)載的作用。在外力作用下，材料會(huì)產(chǎn)生彈性變形，塑性變形，甚至斷裂。一般來說，金屬材料具有良好的強(qiáng)度和塑性，但耐腐蝕性較差；高分子材料具有重量輕、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但它們強(qiáng)度不高，還會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象；陶瓷材料有很高的硬度，高的耐磨性和抗腐蝕性，但脆性大不易加工成形。益處：材料正是因?yàn)槟軌虬l(fā)生形變，才使得我們能夠?qū)Σ牧线M(jìn)行加工成型和改性，并且通過賦予材料一定的用途，制成我們需要的產(chǎn)品。在力學(xué)性能上

21、，不同的材料有不同的優(yōu)勢和劣勢，在使用和加工過程中只有充分了解其變形的特點(diǎn)和機(jī)理，才能有效利用其優(yōu)點(diǎn)，改善其不足。問題：材料變形限制了自身的使用期限，也會(huì)使其力學(xué)性能受到一定程度的影響。生活中我們常常見到材料的變形情況，如低碳鋼等金屬的上下屈服點(diǎn)現(xiàn)象和應(yīng)變失效現(xiàn)象，高溫下的緊固零件，其內(nèi)部的彈性預(yù)緊應(yīng)力隨時(shí)間衰減，會(huì)造成密封泄漏或松脫事故等，給人們的生活帶來不便甚至威脅人類生命。一般來講，特別是塑料或者壓敏膠，材料加工要蠕變好(流動(dòng)性好)，而材料應(yīng)用則需蠕變差(材料穩(wěn)定，蠕變意味著材料發(fā)生變化)。避免蠕變，就是想方法讓材料穩(wěn)定，如提高彈性讓臨界應(yīng)力大，添加抗氧劑讓耐老化性能好，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。2

22、. 材料的強(qiáng)化方法有哪些？舉出一種金屬、陶瓷和高分子三種材料通用的強(qiáng)化方法。答：材料的強(qiáng)化方法有固溶強(qiáng)化，沉淀強(qiáng)化，分散強(qiáng)化，熱處理強(qiáng)化、結(jié)晶強(qiáng)化，形變強(qiáng)化，相變強(qiáng)化，纖維強(qiáng)化，綜合強(qiáng)化等。實(shí)際生產(chǎn)上，強(qiáng)化金屬材料大多同時(shí)采用幾種強(qiáng)化方法綜合強(qiáng)化，以充分發(fā)揮強(qiáng)化能力。對(duì)工程材料來說，一般是通過綜合的強(qiáng)化效應(yīng)以達(dá)到較好的綜合性能,這些方法往往是共存的。其中形變強(qiáng)化是對(duì)金屬、陶瓷和高分子三種材料通用的強(qiáng)化方法，它的實(shí)質(zhì)是塑性變形消除了部分容易運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)，再塑性變形需要更大的力驅(qū)使更難運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)開始運(yùn)動(dòng)。 3. MSP小樣品試驗(yàn)法可以測試哪些力學(xué)性能？請(qǐng)列舉出3種。MSP強(qiáng)度（屈服和斷裂）

23、、彈性模量、疲勞強(qiáng)度及剩余壽命。（常溫） MSP高溫強(qiáng)度、韌脆轉(zhuǎn)變溫度和蠕變性能參數(shù)。（高溫） 力電耦合場下的斷裂強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度。（電場）流體的流變性能1、簡述流變體的分類，寫出其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系？a.胡克體：（普彈體，k為彈性系數(shù)）b.高彈體（熵彈體）： (n為交聯(lián)密度，R為氣體常數(shù)，T為絕對(duì)溫度，為拉伸比)c.粘彈體：Maxwell模型：，其中 開爾文體：r(t)=r01-exp(-1/) 廣義Maxwell模型d.牛頓流體： 為剪切粘度e.非牛頓流體：（n為非牛頓指數(shù)；n=1牛頓流體，n1切力增稠流體，n1切力變稀流體）f.歐幾里德剛體：粘度趨于無限大，在外力作用下不發(fā)生任何形變。（絕對(duì)剛體

24、）g.帕斯卡液體：粘度趨近于零。（超流體）2、簡述高聚物流體的流變特性？高粘度和粘度形變速率依賴性切力變稀存在法向應(yīng)力效應(yīng)爬桿效應(yīng)存在應(yīng)力松弛現(xiàn)象擠出脹大存在拉伸粘度及可紡性3、簡述影響高聚物流動(dòng)特性的主要因素？a.剪切速率的影響：切力變稀b.分子量的影響：零切粘度o與分子量M成正比lgo=lgMw+lgA，當(dāng)達(dá)到Mcr(臨界分子質(zhì)量)時(shí)，滿足式：lgo=3.4lgMw+lgB，這與分子鏈的纏結(jié)、締合有關(guān)。c.分子量分布的影響流動(dòng)比FR越大，分子量分布越寬。（流動(dòng)比：低剪切速率下的a/高剪切率下的a）d.溫度的影響 室溫等效關(guān)系 WLF方程：lgaT=-17.44(T-Tg)/51.6+(T-

25、Tg)DSC和DMA在材料分析中的應(yīng)用1、簡述差示掃描量熱法（DSC）的原理，列舉DSC在材料研究中的應(yīng)用，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度如何獲得？示差掃描量熱法（DSC）指在相同的程控溫度變化下，用補(bǔ)償器測量樣品與參比物之間的溫差保持為零所需熱量對(duì)溫度T的依賴關(guān)系，它在定量分析方面的性能明顯優(yōu)于DTA。DSC譜圖的的縱坐標(biāo)為單位質(zhì)量的功率(mW/g)。示差熱分析利用了裝置在試樣和參比物下面的兩組補(bǔ)償加熱絲，當(dāng)試樣在加熱過程中由于熱反應(yīng)而出現(xiàn)溫度差T時(shí)，通過差熱放大和差動(dòng)熱量補(bǔ)償使流入補(bǔ)償絲的電流發(fā)生變化。當(dāng)試樣吸熱時(shí)，補(bǔ)償使試樣一邊的電流(Is)立即增大；反之，在試樣放熱時(shí)則是參比物一邊的電流增大，直至兩邊

26、熱量平衡，溫度T差消失為止。試樣在熱反應(yīng)時(shí)發(fā)生的熱量變化，由于及時(shí)輸入電功率而得到補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)墓β蕜t反應(yīng)了對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)變發(fā)生的程度，能定量表達(dá)。應(yīng)用：聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變及共混相容性的研究聚合物和小分子化合物結(jié)晶和熔融行為氫鍵相互作用及凝膠轉(zhuǎn)變溫度聚合物的結(jié)晶溫度、結(jié)晶度結(jié)晶動(dòng)力學(xué)分析玻璃化轉(zhuǎn)變受樣品聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的影響，表現(xiàn)在轉(zhuǎn)變溫度的高低和轉(zhuǎn)變鋒的強(qiáng)弱（明顯或不明顯）。DSC具體指，當(dāng)溫度逐漸升高，通過高分子聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，DSC曲線上的基線向吸熱方向移動(dòng)。假設(shè)A點(diǎn)是開始偏離基線的點(diǎn)。將轉(zhuǎn)變前后的基線延長，兩線之間的垂直距離 為階差J，在J/2 處可以找到C點(diǎn)，從C點(diǎn)作切線與前基線相交于B點(diǎn)

27、，B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度值即為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。2、DSC測試對(duì)樣品的要求？影響測試結(jié)果的因素有哪些？因?yàn)闃悠烦叽缡菧y試結(jié)果的影響因素，所以樣品的粒度要盡可能小且均勻（塊狀樣品傳熱慢），樣品量為515mg。影響因素：（1）樣品量樣品量少使峰尖銳，分辨率高；樣品多則造成峰大而寬，相鄰峰發(fā)生重疊，峰位向高溫漂移。在儀器靈敏度許可的情況下，樣品盡可能少，515mg。但考慮測定Tg轉(zhuǎn)變時(shí)熱容變化小，樣品可適當(dāng)多一些。（2）升溫速率 升溫速率過快，使轉(zhuǎn)變溫度向高溫移動(dòng)，造成數(shù)據(jù)偏向高溫；升溫速率過慢降低測試效率，這又造成高聚物鏈的熱轉(zhuǎn)變和松弛緩慢而使熱轉(zhuǎn)變不太明顯，特別是玻璃化轉(zhuǎn)變。通常是10/min的升溫

28、速率。 （3）試樣尺寸 樣品的粘度對(duì)表面反應(yīng)或受擴(kuò)散控制的反應(yīng)影響較大，粘度小使峰移向低溫。因此最好剪碎樣品。（4）樣品中的水分子及小分子 樣品中殘留的水份及小分子有利于高聚物分子鏈的松弛，使測定的Tg偏低。（5）氣氛可以是靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的，可以是參加反應(yīng)的。通常采用30ml/min的氮?dú)饬?，避免樣品的熱氧化?、從DMA圖譜如何體現(xiàn)共混物的相容性？DMA損耗峰的寬窄和強(qiáng)度表示相態(tài)結(jié)構(gòu)的什么特點(diǎn)？共混物不相容：存在兩個(gè)Tg，各組分的Tg保持不變；部分相容：存在兩個(gè)Tg，組分中較低Tg想高溫移動(dòng)，原來較高Tg向低溫移動(dòng)；完全相容：只有一個(gè)Tg。DMA損耗峰窄：表示結(jié)晶區(qū)與無定形區(qū)的無過渡邊界明顯；D

29、MA損耗峰寬：表示結(jié)晶區(qū)與無定形區(qū)有過渡區(qū)域，邊界不明顯。 材料的電性能（導(dǎo)電，介電）1 四探針法測電導(dǎo)率的原理？精簡版：原理如圖恒流源給探針1、4通以小電流I，探針2、3上用高輸入阻抗的數(shù)字電壓表測量電壓V23。然后根據(jù)理論公式計(jì)算出樣品電阻率（左圖）。計(jì)算過程如下：距離探針r處電流密度為J= （中圖）由微分歐姆定律 J=E/可得距離探針r處的電場強(qiáng)度E為：E=J ；由于E=dV/dr，且r時(shí)，V0，則在距離探針r處的電勢V為半導(dǎo)體內(nèi)各點(diǎn)的電勢應(yīng)為四探針在該點(diǎn)形成的電勢的矢量和（右圖）。推導(dǎo)得：其中，C為探針系數(shù)，單位為cm。r12、r24、r13、r34分別為相應(yīng)探針間的距離。若四探針在同

30、一平面的同一直線上，其間距分別為S1、S2、S3，且S1=S2=S3=S時(shí)，則 這就是常見的直流等間距四探針法測電阻率的公式。2 測量液體電介質(zhì)介電常數(shù)的原理?頻率法：測試裝置示意圖如下；所用電極為兩個(gè)電容量不等、并聯(lián)在一起的空氣電容，電極在空氣中電容分別為C01和C02，通過一個(gè)開關(guān)與測試儀器相連，可分別接入電路中。介電常數(shù)測試儀內(nèi)部的電感L和被測試電容C構(gòu)成LC振蕩回路。振蕩頻率為其中C0為電容器兩極板為空氣介質(zhì)時(shí)的電容；C分為測量引線及測量系統(tǒng)等引起的分布電容之和；電感L一定，k為常數(shù)，頻率僅隨電容C的變化而變化；當(dāng)電極在空氣中分別接入電容C01，C02，相應(yīng)振蕩頻率為f01，f02；有

31、： 則有：電極在液體中時(shí)，相應(yīng)有得液體介電常數(shù)：3電化學(xué)測試中，3電極體系是什么？它和2電極體系的區(qū)別？如何將3電極體系變成2電極？3電極指工作電極、參比電極、輔助電極。工作電極：又稱研究電極，研究反應(yīng)在該電極上發(fā)生；參比電極：指一個(gè)已知電勢的接近于理想不極化的電極，為測量過程提供一個(gè)穩(wěn)定的電極電位。該電極上基本無電流通過，用于測定工作電極（相對(duì)于參比電極）的電極電勢；輔助電極：又稱對(duì)電極，與工作電極構(gòu)成回路，使工作電極電流暢通，以保證所研究的反應(yīng)在工作電極上發(fā)生，但必須無任何方式限制電池觀測的響應(yīng)。與2電極區(qū)別：2電極體系只有工作電極和輔助電極，無參比電極（或參比電極與輔助電極是一個(gè)電極）。

32、電化學(xué)裝置在工作的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)極化和濃差極化，3電極體系因?yàn)閰⒈入姌O的作用能夠精確的控制電勢差，減少誤差。另外，2電極法操作簡單，但由于無參比或參比與輔助電極是一個(gè)，所以比較適用于恒電流沉積。3電極稍微復(fù)雜，但適于恒電位，恒電流，循環(huán)伏安，脈沖等等各種電化學(xué)沉積。3電極體系變成2電極：將參比電極（RE）與輔助電極（CE）連接起來，三電極體系就變成2電極體系了。4 循環(huán)伏安法測試原理？CV（Cyclic voltammetry），線性掃描的一種，三電極體系；在工作電極上施加一線性掃描電壓，以恒定掃速掃描，從起始電勢E0開始掃描到終止電勢E1后，再回掃到起始電勢，記錄得到相應(yīng)的電流-電勢（i

33、-E）曲線，如圖。若電極反應(yīng)為OeR，反應(yīng)前溶液中只含有反應(yīng)粒子O，且O、R在溶液均可溶，控制掃描起始電勢從比體系標(biāo)準(zhǔn)平衡電勢 正得多的起始電勢ji處開始作正向掃描，電流響應(yīng)曲線則如圖所示。當(dāng)電極電勢逐漸負(fù)移到 附近時(shí)，O開始在電極上還原，并有法拉第電流通過。由于電勢越來越負(fù)，電極表面反應(yīng)物O的濃度逐漸下降，因此向電極表面的流量和電流就增加。當(dāng)O的表面濃度下降到近于零，電流也增加到最大值Ipc，然后電流逐漸下降。當(dāng)電勢達(dá)到j(luò)r后，又改為反向掃描。隨著電極電勢逐漸變正，電極附近可氧化的R粒子的濃度較大，在電勢接近并通過 時(shí)，表面上的電化學(xué)平衡應(yīng)當(dāng)向著越來越有利于生成R的方向發(fā)展。于是R開始被氧化

34、，并且電流增大到峰值氧化電流Ipa，隨后又由于R的顯著消耗而引起電流衰降。整個(gè)曲線稱為“循環(huán)伏安曲線”。（這個(gè)版本可以簡化一下，把過程描述一下就可以了?。┫旅媸谴鸢傅牧硪粋€(gè)版本，大家可以按自己喜好選擇；如果有不同的意見，歡迎跟我探討！CV（Cyclic voltammetry）在工作電極，如鉑電極上，加上堆成的三角波掃描電勢，即從起始電勢E0開始掃描到終止電位E1后，再回到掃至起始電勢，記錄得到相應(yīng)的電流-電勢（i-E）曲線。在三角波掃面的前半部分記錄峰形的陰極波，后半部記錄的是峰形的陽極波。一次三角波電勢掃描，電極上完成一個(gè)還原-氧化循環(huán)。如以等腰三角形的脈沖電壓加在工作電極上，得到的電流電

35、壓曲線包括兩個(gè)分支，如果前半部分電位向陰極方向掃描，電活性物質(zhì)在電極上還原，產(chǎn)生還原波，那么后半部分電位向陽極方向掃描時(shí)，還原產(chǎn)物又會(huì)重新在電極上氧化，產(chǎn)生氧化波。因此一次三角波掃描，完成一個(gè)還原和氧化過程的循環(huán)，故該法稱為循環(huán)伏安法，其電流 電壓曲線稱為循環(huán)伏安圖。如果電活性物質(zhì)可逆性差，則氧化波與還原波的高度就不同，對(duì)稱性也較差。循環(huán)伏安法中電壓掃描速度可從每秒鐘數(shù)毫伏到1伏。工作電極可用懸汞電極，或鉑、玻碳、石墨等固體電極。5 如何利用電化學(xué)方法測有機(jī)物的HOMO/LUMO能級(jí)?由于有機(jī)物的特性和電極反應(yīng)的復(fù)雜性, 往往其電極還原反應(yīng)較復(fù)雜。一般通過測定有機(jī)物的氧化電位EOX，推算HOMO能級(jí)。再結(jié)合光譜或能譜法測得的帶隙Eg， 間接計(jì)算出LUMO能級(jí)。有機(jī)半導(dǎo)體能帶圖中電離勢Ip、電子親合勢EA、起始氧化電位EOX、起始還原電位Ered以及HOMO能級(jí)、LUMO能級(jí)的關(guān)系示于圖1標(biāo)準(zhǔn)氫電極電位相對(duì)于真空能級(jí)為-4.5V；EHOMO=-IP=-(eEOX+4.5) (ev)ELUMO=-EA=-(eEred+4.5) (ev)Eg=e(EOX-Ered)得ELUMO=-(eEOX-Eg+4.5)相對(duì)于SCE, EHO