南京理工大学2006年至2007年上学期新材料概论考试试卷.pdf

南京理工大学 2006 年至 2007年上学期新材料概论考试试卷 一、名词解释（ 10×2） 1. 微晶玻璃 2.磁致伸缩效应 3. 迈斯纳效应 4. 缩主反应 5. LCA法 6. 电流变效应 7. SMM 8. FGM 9.MMC 10. 纳米科技 二、选择题（ 10×1） 1. 下列指标中不是结构材料力学性能指标的是： （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）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 （A）R=0、B=0 （B）R0、B=0 （C）R=0、B0 （D）R0、B0 4. 磁性材料 （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： （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）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 三、判断题（ 10×1） 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。 四、解答题（ 8×5） 1. 什么是材料科学？材料科学与工程的四要素是什么？ 2. 什么是能带理论？绝缘体、半导体、和导体的能带结构如何？ 3. 生成磁性液体的必要条件是什么？磁性液体的特点？ 4. 超导体的主要性能指标有几个？简述其主要应用领域？ 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？ 6. 简述 SOFC 的工作原理及其应用前景？ 7. 什么是纳米脂质体技术？其应用前景如何？ 8. 画图说明形状记忆效应的三种形式？ 五、问答题（ 2×10） 1. 什么是纳米材料的特异效应？比较纳米材料与纳米物质的异同点？请您展望一下纳米材料的应用前景。 2. 当前，我国经济高速增长，但是单位GDP 的能耗却居高不下，反而略有上升，试从环境材料和新能源材 料出发，阐述您的对策。 南京理工大学2006 年-2007 年上学期新材料概论答案 一、名词解释（ 10×2） 1. 微晶玻璃 在玻璃中加入某些成核物质，通过热处理、光照射、或化学处理等手段，在玻璃内均匀地析出大量的微小 晶体，形成致密微晶相和玻璃相的多相复合体。 2. 磁致伸缩效应 在铁磁和亚铁磁体材料中，原子磁矩的定向排列，不仅导致磁性质的各向异性、元磁体的定向排列，还导 致键合力的各向异性和晶格常数的择优取向，这种作用在宏观上的表现为磁化方向上的长度变化，即为磁 致伸缩效应。 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. 局部组织反应 局部组织反应：是指机体组织对植入手术创伤的一种急性或炎性反应，是最早的宿主反应，其反应程度取 决于创伤的性质、轻重和组织反应的能力，并受患者年龄、体质、防御系统的损伤、药物应用与体内维生 素缺乏程度等因素的影响。 5. LCA 法 LCA （life cycle assessment）生命周期评估法是指采用数理方法和实验量化方法，评价某种过程、产品 和事件的资源、能源消耗、废物排放等对环境的影响，并寻求改善措施的一种综合评价方法。 6. 电流变液 1947 年 Winslow 发现有些非水的悬浮液体系，在外电场的作用下，流体的表观粘度将大幅度增加，强场下 呈近似于粘弹性固体的性质，这一现象称为电流变效应，具有电流变效应的液体称为电流变液。 7. SMM SMM (shape memory materials) 形状记忆材料是指具有一定初始形状的材料经形变并固定成另一种形状 后，通过热、光、电等物理刺激或化学刺激的处理又可恢复成初始形状的材料。 8. FGM FGM(functionally gradient materials) 梯度功能材料是两种或多种材料复合成组分和结构呈连续梯度变 化，且其功能、性能随内部位置的变化而变化，实现功能梯度的一种新型复合材料。 9. MMC MMC (Metal Matrix Composite) 金属基复合材料是指以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属 增强相人工结合而成的复合材料。 10. 纳米科技 研究尺度在 0.1 100nm之间的物质体系的运动规律、相互作用以及在实际应用中的技术问题的科学技术。 二、选择题（ 10×1） 1. （C）2. （A）3. （C）4. （B）5. （A） 6. （C）7. （B）8. （B）9. （A）10. （B） 三、判断题（ 10×1） 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。 （） 四、简答题（ 8×5） 1. 什么是材料科学与工程？材料科学与工程的四要素是什么？ 答：研究有关材料的组成、结构、制备工艺流程与材料性能和用途关系的产生及其运用知识，或它们之间 关系的学问。四要素：组成结构、使用效能、性质、合成制备。 2. 绝缘体、半导体、和导体的能带特征各是什么？ 答：绝缘体：价带为满带，禁带较宽达36eV，满带电子不能或较难激发到相邻的空带半导体：价带为满 带，禁带宽度为0.1 1.5eV，一定条件下满带电子可激发到相邻的空带，从而在满带上留下空穴，空带中 的电子和满带中的空穴都参与导电。导体：价带部分填入，电子很容易跃迁到高能态形成电流，或价带为 满带，但与相邻空带相连或重叠，相当于一个未满的能带。 3. 生成磁性液体的必要条件是什么？磁性液体的特点？ 答：必要条件：磁性强、颗粒足够小，以致可以削弱磁偶极矩之间的静磁作用，能在基体液中做无规则的 热运动。特点：可被磁化，可在磁场作用下运动，同时又是液体，具有流动性；在静磁场作用下，液体具 有各向异性；当光波、声波在其中传播时会产生光的法拉第旋转、双折射效应、二向色性以及超声波传播 速度与衰减的各向异性等。 4. 超导体的主要性能指标有几个？简述其主要应用领域？ 答：三个： 1）临界温度 2 ）临界磁场强度 3 ）临界电流密度应用领域：超导输电、超导发电机、电能的 超导储存、超导磁悬浮、电磁炮、超导计算机、生物超导、医学检测等。 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310 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 SOFC 的工作原理及其应用前景？ 答：SOFC 是固体氧化物燃料电池的简称，其工作原理是：在阴极（空气电极）上，氧分子得到电子，被还 原成氧离子，阳离子在电池两侧浓度差的作用下，通过电解质中的氧空位定向跃迁，迁移到阳极（燃料电 极）上与燃料进行反应，从而放电。应用前景：1）用于发电； 2）汽车动力源； 3）军事领域，如潜艇动力。 7. 什么是纳米脂质体技术？其应用前景如何？ 答：即靶向给药技术，利用脂质体的独有特性，将毒副作用大、在血液中稳定性差的药物包裹在脂质体内， 根据人体病灶部位血管内皮细胞间较大的特点，脂质药物可透过此间隙到达病灶部位，在此释放，从而定 向给药。应用前景美好，与微创技术相结合，可显著提高药效，减轻手术对人体的伤害；提高药效，对一 些危重病人可提高抢救速度，提高存活率等。 8。 画图说明形状记忆效应的三种形式？ 答：记忆效应的三种形式：（1）单程记忆效应：材料在高温下制成某种形状，在低温相时将其任意变形， 再加热时恢复为高温相形状，而重新冷却时却不能恢复低温相时的形状。仅记住了高温形状。（2）双程记 忆效应：又称可逆形状记忆效应，材料加热时恢复高温相形状，冷却时恢复低温相形状，即通过温度升降 自发可逆地反复恢复高低温相形状。记住了高、低温态的形状。（3）全程记忆效应：材料加热时恢复高温 相形状，冷却时变为形状相同而与高温相取向相反的形状。它是一种特殊的双程形状记忆效应，记住了高 温相形状的反状态。 五、问答题（ 10×2） 1. 答：要点（1）纳米材料的定义（1 分）（ 2）纳米材料的特异效应：表面效应、小尺寸效应、量子尺寸 效应、宏观量子隧道效应（2 分）（ 3）相同点：微粒尺度均为纳米级（1 分） 异同点：纳米材料是人工制 成纳米物质，纳米物质则是一种存在，可早于人类而存在。（1 分）（ 4）应用前景（ 5 分）：主要的应用 领域：陶瓷增韧磁性材料催化方面生物医学光学领域其它方面 2. 答：要点：（ 1）简述我国的能源状况、使用效率、环境负担状况。（1 分） （2）高能耗对环境的负面 影响。（ 1 分）（ 3）采用环境材料，减轻环境负担。（1 分）（ 4）推广使用新能源材料，减少能源消耗， 减轻环境负担。（1 分）（ 5）制定一系列法规、政策，进行广泛宣传，以形成节约能源，降低能耗、保护 环境的大气候。（1 分）（ 6）自主发挥。（ 5 分）