材料物理思考题(参考答案)5.26.21.31解读.docx

材料物理思考题1、表面张力的定义。答：在两相(特别是气-液)界面上，由于分子引力不均衡而产生指向液体方向并与表面相切的力称为表面张力。2、简述影响聚合物表面张力的因素，举例说明减少聚合物表面张力的方法。答：(1)温度的影响。温度升高，表面张力下降。(2)化学结构。表面张力大小主要取决于聚合物分子中的链节单元结构。通常，非极性聚合物较极性聚合物的表面张力值低。(3)分子量及其分布。聚合物中分子量小的部分会使其表面张力减小，尤其使它们有浓集于聚合物表面的趋势，从而引起表面张力下降。 (4)高分子物态转变的影响。当聚合物从玻璃态转变为橡胶态时表面张力呈现连续性变化，结晶－熔融转变过程中表面张力呈不连续性变化。随表面结晶度的提高，表面张力也不断增大。(5)在共聚物中，表面能低的共聚组分具有吸附于表面的倾向。(6)共混。共混物的表面张力随其相容性的减小而增加。(7)添加剂。低表面能添加剂具有降低聚合物表面张力的作用。举例：可以通过适当升高温度减少聚合物表面张力；将聚合物熔体控制在不同成核活性表面冷却，控制表面结晶度较低可得到较低表面张力的聚合物。3、解释聚合物表面组成、形态与内部不同的原因。答：固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，而且不像液体表面分子可以移动，通常它们是定位的。固体表面是不均匀的，而同种晶体由于制备、加工不同，会具有不同的表面性质。正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性，它可以吸附气体或液体分子，使表面自由能下降，导致不同的部位吸附和催化的活性不同，聚合物表面组成、形态与内部不同4、两相共混体系分散相粒子的粒径主要是由什么因素决定的。答：（1）聚合物两相体系的熔体密度（特别是粘度比值）以及熔体弹性；（2）聚合物两相体系的界面能或表面张力； （3）聚合物两相体系的组分含量配比以及物料的初始状态；（4）流动场的形式（剪切流动,拉伸流动）和强度（如剪切速率）；（5）共混时间（具体的共混时间的共混物料在混合设备各个区段的停留时间）；5、什么是粉体活性。答：粉体的活性是指组成粉体颗粒的各种质点（分子、原子、离子）的活动性。即指质点脱离粉体颗粒中各种结合键的束缚，进入“自由”空间的能力。6、粉体的尺寸是怎样划分的，决定它大小的因素是什么？（材料物理-29/第29页）答：通常将颗粒尺寸为150~500μm的粉体称为粗粉体；40~150μm的称为中等粉体；10~40μm的称细粉体；0.5~10μm的称为极细粉体；0.5μm以下的则是超细粉体。因素：7、粉体具有什么样的聚集态特征。答：似固体，而又具有流动性；似液体，但又能够堆积成堆；似气体，几种不同的粉体可以均匀地混合在一起，但无论怎样混合都不能成为单一的相 ；粉体有巨大的比表面积和很高的活性。8、怎样判断固体材料的表面润湿性。答：根据固体表面的接触角θ来判断：若θ90°，则固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其角越小，表示润湿性越好,θ=0°，固体表面可完全润湿;若θ90°，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，其角越大，表示润湿性越差，θ=180°，固体表面完全不润湿。9、阐述纳米材料的定义和存在状态，说明产生纳米材料独特性的根源。答：（1）纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料；纳米微粒一般在1~100nm之间，其粒度介于原子簇和超细微粒之间，处于微观粒子和宏观物体交界的过渡区域，因而具有许多既不同于微观粒子又不同于宏观物体的特性。(2)是一种长、短程均无序的“类气体”固体结构,纳米颗粒是一种零维量子材料，即由少量分子或原子堆积而成的，在空间三维方向上的尺度均在纳米量级,这正是纳米固体的特殊之处，使其具有许多与晶态、非晶态、原子簇等不同的物理、化学性质。10、什么是颗粒表面双电层结构。答：颗粒表面与不同的物相接触会在两相间产生电势，这是因电荷分离引起的。两相各有过剩的电荷，电量相等，正负号相反，相互吸引，在相间界面区域形成的结构即为双电层结构。11、什么是X电位和等电点。答：X电位：等电点（pI）：在某一pH的溶液中，氨基酸或蛋白质解离成阳离子和阴离子的趋势或程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的pH成为该氨基酸或蛋白质的等电点。12、说明增容的含义以及增容的方法。答：增容作用有两方面含义：一是使聚合物之间易于相互分散以得到宏观上均匀的共混产物；另一含义是改善聚合物之间相界面的性能，增加相间的粘合力，从而使共混物具有长期稳定的优良性能。增容的方法：1. 加入增容剂法。增容剂是指与两组分聚合物都具有良好相容性的物质，它可降低两组分间界面张力，增加相容性。（1）非反应性增容剂：A与B的嵌段型共聚物（A-b-B)，A与B的接枝共聚物（A-g-B）。起降低界面能、促进相分散、阻止分散相凝聚和