先进功能材料复习资料.doc

1、说明功能材料与结构材料的区别并举例。 1) 功能材料的功能对应于材料的微观结构和微观物体的运功结构材料则主要利用其力学和机械性能 功能材料多以元件形式为最终产品纳米氧化锌薄膜用于特种气体敏感材料，制作传感器，如汽车司机酒精检测。而结构材料多以材料形式为最终产品如钢材、铝合金用在汽车和飞机结构、大梁、门框上，起力学支撑和结构固定作用如→其他形式（如光合成、光分解、光致抗蚀、化学发光、感光、光致伸缩、光伏、光导电等）。2) 电能→其他形式（如电磁、电热、热电、光电、场致发光、电化学、电光效应等）。3) 磁能→其他形式（如光磁效应、热磁效应、磁冷冻（磁热）效应等）。4) 机械→其他形式（如形状记忆、热弹性、机械化学、压电、电致伸缩、光压、声光、光弹性效应等）。 3、氢与其他元素形成的氢化物有几种键合类型？哪些键合的材料适合用作储氢？ 氢与其他元素形成的氢化物大致有三种键合类型： 1) 离子键型，氢与IA及IIA族元素间MH、MH2型，如LiH、MgH2等。稳定，呈白色粉末状，氢以H-存在。 2) 金属键型，氢与过渡族元素间，稳定，呈黑色粉末。 如TiH1.7、LaH3、TiH2、VH2、NbH2等。 3) 共价键型，氢与硼及其附近元素间，如B2H6、AlH3 、NH3、AsH3、 SiH4、 H2O，多是低沸点挥发性化合物，不能作储氢材料。 4、形状记忆合金与形状记忆聚合物机理有何区别？ 形状记忆合金是通过马氏体相变而呈现形状记忆效应的。马氏体相变具有可逆性，将马氏体向高温相（奥氏体）的转变称为逆转变。形状记忆效应是热弹性马氏体相变产生的低温相在加热时向高温相进行可逆转变的结果。SMA有双程、全程形状记忆。 聚合物SME由其内部结构决定。SMP一般由保持形状的固定相和在某种温度下能可逆地发生软化-硬化的可逆相组成。固定相：交联结构、部分结晶结构或分子链的缠绕等。可逆相：能够产生结晶、熔融可逆变化的部分结晶相，或发生玻璃态与橡胶态可逆转变的相。SMP只有单程形状记忆。 5、材料磁性来源是什么？ 物质的磁性来源于组成物质中原子的磁性。 1) 带电的粒子漂移或运动产生磁场； 2) 电子的自旋； 3) 电子的轨道运动：核外电子的运动相当于一个闭合电流，具有一定的轨道磁矩； 4) 原子核的磁矩。 材料的磁性主要来源于电子的轨道磁矩和自旋磁矩。原子核的磁矩很小，只有电子的几千分之一，通常可以略去不计。 6、何谓顺磁性与抗磁性？ 1) 顺磁性是在磁场作用下，物质中相邻原子或离子的热无序磁矩在一定程度上与磁场强度方向一致的定向排列的现象。顺磁性是一种弱磁性。顺磁(性)物质的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩。但是原子(或分子)磁矩之间并无强的相互作用(一般为交换作用)，因此原子磁矩在热骚动的影响下处于无规(混乱)排列状态，原子磁矩互相抵消而无合磁矩。但是当受到外加磁场作用时，这些原来在热骚动下混乱排列的原子磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热骚动作用使其趋向混乱排列，因此总的效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量。 2) 抗磁性是在受到外加磁场作用时，物质获得反抗外加磁场的磁化强度的现象。抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。但是当受到外加磁场作用时，电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。 7、超导材料的三个临界参数 。 1) 临界温度Tc：超导体从常导态转为超导态温度，是在外磁场、电流、应力和辐射等条件足够低时，电阻突然变为零的温度。 2) 临界磁场Hc(T)：温度为T(T＜Tc)超导体，外磁场Hc(T)时，超导电性消失，由超导态转为常导态, 电阻恢复。这种能够破坏超导所需最小磁场强度，叫做临界磁场Hc(T) 。在临界温度Tc，临界磁场为零。 3) 临界电流Ic(T)：温度为T(T＜Tc)超导体通过足够强电流，导电性消失。破坏超导电性最小电流就是超导态允许流动最大电流，称临界电流Ic(T)。 三者具有明显的相关性。只有当三个条件均满足超导材料本身的临界值时，才能发生超导现象。 8、如何理解超导材料的两个基本特性？ 1) 零电阻效应：温度降至Tc以下，超导体电阻突然变为零-----零电阻效应，也称为超导电性。 2) 超导体的完全抗磁性（迈斯纳效应）：超导体在外磁场中磁力线无法穿透，超导体内磁通量为零。当温度低于Tc时，置于外磁场中超导体始终保持其内部磁场为零，磁力线被全部排斥在外。即便原处在磁场中正常态样品，温度下降变成超导体时，也会把磁场完全排出去，即超导体具有完全抗磁性-----迈斯纳效应，超导体另一个独立基本特性。 零电阻效应和迈斯纳效应相互独立又相互联系，单纯的零电阻不能保证具有迈斯纳效应，而迈斯纳效应存在必定满足零电