2024年之前的答案

发布 2022-07-01 01:54:28 阅读 3636

不同测试手段。

1、微米尺度形貌观察:光学显微镜、扫描电子显微镜sem

2、纳米尺度形貌观察:扫描电子显微镜sem、原子力显微镜afm、

扫描隧道显微镜stm、透射电镜tem

3、结构测定:拉曼光谱、低能电子衍射leed、红外光谱分析ir、x射线衍射xrd、

核磁共振波普nmr

4、化学成分分析:电子探针epma、俄歇电子能谱aes、x射线光电子能谱分析xps

压电陶瓷:能够将机械能和电能相互转换的新型功能陶瓷材料。

结构:晶体结构中无对称中心。

应用领域:宇航,电子,激光,计算机,微波,能源。

参数 : 1、机电耦合系数:是综合反映压电陶瓷材料性能的参数。它反映了压电陶瓷材料的机械能与电能之间的耦合效应。

2、居里温度:压电陶瓷只在某一温度范围内具有压电效应,它有一临界温度tc,当温度高于tc时,压电陶瓷发生结构相转变,这个临界温度tc称为居里温度。

合成制备新方法。

目前,用于材料的合成与制备有许多新方法,请你列举二种方法并加以较详细说明。

1)磁控溅射是上世纪70年代迅速发展起来的新型溅射技术,目前已应用于工业生产。主要用于制备膜。

磁控溅射是在阴极靶面上建立了一个环状磁靶以使二次电子跳跃式,地沿着环状磁场转圈,离子轰击靶面所产生的二次电子在阴极暗区被电场加速之后飞向阳极。磁控溅射所采用的环形磁场对二次电子的控制更加严密。

磁控溅射的优点:与二级溅射相比,其镀膜速率提高了一个数量级,且镀膜时基片温度低、损伤小。

磁控溅射的主要缺点:磁控溅射靶的溅射沟槽一旦穿透靶材,就会导致整块靶材报废,以致靶材的利用率低,一般低于40%。

2)等离子体辅助化学气相沉积(pecvd)

pecvd是用等离子体技术使反应气体进行化学反应后,在基底上生成固体薄膜的方法。近二三十年来,pecvd法进展相当快,在半导体工业中,这种技术已成为大规模集成电路干式生产工艺中的重要环节。

pecvd薄膜反应室主要有平板电容型和无极射频感应线圈式两种。平板型又可分为直流、射频、微波电源三种。pecvd薄膜的性质不仅与沉积方式有关,还取决于沉积工艺参数。

这些工艺参数包括:电源功率、反应室几何形状与尺寸、负偏压、离子能量、基材温度、真空泵抽气速率、反应室气体压力以及工作气体的比例等。仔细控制工艺参数,才能得到性能良好的薄膜。

与基于热化学的cvd相比,pecvd的优点:沉积温度低,从而基板不发生相变或变形,而且成膜质量高。

3)微波烧结。

利用微波电磁场中材料的介质损耗,使陶瓷材料整体加热到烧结温度而实现致密化的方法。由于微波加热利用了陶瓷本身的介电损耗发热,所以陶瓷既是热源,又是被加热体,整个微波装置只有陶瓷制品处于高温,而其余部分仍处于常温状态。

可以通过改进电磁场的均匀性、改善材料的介电性能和导热性能、以及采用保温材料保护烧结等方法来保证烧结温度的均匀性,以及解决局部过热问题。

微波烧结的应用:已成功制备了zro2或al2o3纳米陶瓷。

影响金属塑性的因素主要有: 1,化学成分及组织的影响; 2,变形温度; 3变形速度; 4,应力状态。

无机非生产共性及流程举例共性:原料及其预处理-->组成及配料计算-->配合料的制备与加工-->煅烧、融化与烧成-->冷却-->制品及及加工。

水泥流程:石灰质原料、粘土质原料、校正原料(配料,磨细)--生料(煅烧,温度达1450度)--熟料(加石膏、混合材料)(磨细)——水泥。

无机非金属材料:

结构分为晶体结构和非晶态结构。非晶态结构为近程结构和远程结构。在晶体结构上,无机非金属材料的晶体结构远比金属的复杂,并且没有自由电子;具有比金属键和共价键更强的离子键和混合键。

晶体结构分为无机化合物晶体结构(ax,ax2,a2x3,abo3,ab2o4型等)和硅酸盐晶体结构(岛状,链状,层状,架状,组群状)。

性能特点:传统上主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等四大类,其主要化学组成均为硅酸盐类物质。具有高熔点,高强度,高硬度;耐腐蚀,耐磨损,抗氧化等,以及宽广的导电性,隔热性,透光性;良好的铁电性,铁磁性,压电性。

发展方向:1、向生态和可持续方向发展。目前,许多国家正在进行生态城市的建设,推广建筑节能技术材料,使用可循环材料等。

2、向节能降耗方向发展。选择资源节约型,污染最低型,质量效益型,科技先导型的发展方式已成为必定趋势。水机工业,玻璃工业,陶瓷工业的生产线都有大型化趋势,这样可以提高产品质量,降低能源消耗和环境污染。

3、向智能化发展。建筑的智能化要求建筑材料的支持,这样就使材料更加智能化。

4、向着复合化、多功能化发展。复合材料具有单一材料无法满足的使用性能。

高分子材料:

结构:链结构和聚集态结构。链结构分:

近程结构(化学组成,分子的构造,分子链的构型等)和远程结构(分子链的大小及空间形态)。聚集态结构分:**结构(晶态结构,非晶态结构,液晶态结构,取向态结构)和高级结构。

性能特点:①高分子材料:是通过若干高分子链聚集以及高分子链与其他添加组分的相互作用而构成。

分子量大,质轻;优良的加工性能,导热系数小,化学稳定性好,电绝缘性好;功能的可塑性好,出色的装饰性,但易老化;可以延压成膜、纺制成丝,可制成各种形状的构件,可产生巨大的粘接力及巨大弹性等。

发展方向:1、高分子材料改性与高性能化。现有的高分子材料已有很高的强度和韧性,某些品种甚至已经超过钢铁,但从理论上计算,还有很大潜力。

另外进一步提高耐高温,耐老化等方面的性能是高分子材料发展的重要方向。

2、高分子无机纳米复合。高分子无机纳米复合明显提高体系的各种物性,如结晶速率,力学性能,功能性能等。不需使用新型物质,是节约资源型复合。

3、功能化。功能化是高分子材料科学中充满活力的新领域,目前处于发展初期,但研究十分活跃且广泛。包括电磁功能高分子材料,催化功能高分子材料等。

未知物测试。

1、物体密度:比重计;

硬度:洛氏硬度试验、布氏硬度试验。

2、有机物与无机物百分比测试:气相色谱法gc

3、物体的微观形貌:原子力显微镜afm、扫描隧道显微镜stm、透射电镜tem

4、无机化合物组成:原子吸收光谱法、电子探针epma

5、有机物的组成:高效液相色谱法hplc、质谱分析、红外光谱分析ir

本专业的研究热点问题。

答:比如隐身材料的吸收一定范围电磁波的研究。

1) 高性能纳米结构材料的合成。

对纳米结构的金属和合金重点放在大幅度提高材料的强度和硬度,利用纳米颗粒小尺寸效应所造成的无位错密度区域使其达到高硬度、高强度。纳米结构铜或银的块体材料的硬度比常规材料高50倍,屈服强度高12倍;对纳米陶瓷材料,着重提高断裂韧性,降低脆性,纳米结构碳化硅的断裂韧性比常规材料提高100倍,n-zro2+al2o3,n-sio2+al2o3的复合材料,断裂韧性比常规材料提高4-5倍,原因是这类纳米陶瓷庞大体积百分数的界面提供了高扩散的通道,扩散蠕变大大改善了界面的脆性。

2)纳米添加使传统材料改性。

高居里点、低电阻的ptc陶瓷材料,添加少量纳米二氧化铣可以降低烧结温度,致密速度快,减少pb的挥发量,大大改善了ptc陶瓷的性能;纳米材料添加到塑料中使其抗老化能力增强,寿命提高。添加到橡胶可以提高介电和耐磨特性;纳米材料添加到其它材料中都可以根据需要,选择适当的材料和添加量达到材料改性的目的,应用前景广阔。

3)燃料电池。

近二,三十年来,由于一次能源的匮乏和环境保护的突出,要求开发利用新的清洁再生能源。 燃料电池由于具有能量转化率高,对环境污染小等优点受到世界各国的普遍重视。

燃料电池是一种将所提供燃料的化学能直接变换为电能的高效能量转换装置; 是既水力,火力,核力后的第四类发电技术。

其特点有: 1.由于化学能直接转化为电能,与普通发电方式相比,避免了能量形式的变化不受卡诺循环限制, 能量转化效率高。

2.环保。 废气如sox,nox,co2等的排放量极低。

此外,由于电池中无运动部件,工作时非常安静。3.电池的本题的负荷反应性能好,可靠性高。

4)碳纳米管

是一种具有特殊结构的一维量子材料(径向尺寸为纳米级,轴向尺寸为微米级). 它主要由六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管,层与层之间保持固定的距离。

作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学,电学性能:

1力学性能其密度只有钢的1/6,结构与高分子材料相似,但抗拉强度极大,弹性模量达1tpa,用其增强的塑料力学性能优良且抗疲劳,抗蠕变,形变小,滑动性能好。

2电学性能利用其结构中空的特点,可作为制造某些纳米尺度金属导线的模具。 有些管径的碳纳米管是性能优于石墨材料的良好导体,另一些管径可能是半导体。

3导热性能其拥有非常大的长径比,因而其沿长度方向的热交换性能很高,垂直方向热交换性能较低,故其可制成高各向异性热传导材料。

材料工业与能源、环境之间的关系。

材料是国民经济和社会发展的基础和先导,与能源、信息并列为现代高科技的三大支柱。在某种意义上,材料产业依托的就是资源;同时使用资源的每一步都要消耗能源。就材料的生产过程而言,从资源和环境的角度分析,在原料的采矿、提取、制备、生产加工、运输、使用和废弃的过程中,要消耗大量的资源和能源,并排放出大量的废气、废水和废渣,污染人类生存的环境,并带来其他的环境影响,如全球温室效应,臭氧层破坏,光、电磁、噪声和放射性污染等。

从能源、资源消耗和造成环境污染的根源分析,材料及其制品的生产是造成能源短缺、资源过渡消耗乃至枯竭的主要原因之一。在大量消耗有限矿产资源的同时,材料的生产和使用也给人类赖以生存的生态环境带来了严重的负担。

目前我国资源主要矛盾表现在资源供给不能满足经济发展的需求。一方面,我国的经济规模已居世界前列,发展的速度令人瞩目,对资源的需求已达到前所未有的程度。另一方面,现有资源的利用效率不高,资源浪费严重。

矿产资源的开发总**率只有30%-50%,比发达国家平均低20%左右。“高投入、低效率、高污染”问题,在我国资源开发和利用中仍然存在。

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