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南邮材料化学答案第十章纳米材料

第十章纳米材料

1. 什么是纳米材料?你在日常生活中碰到过哪些纳米材料? What are nanomaterials? which nanomaterials do you come across in daily lives ?

答：纳米材料是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度（1~100 nm）调控的各种固体超细材料，或由它们作为基本单元构成的材料。

日常生活中碰到的纳米材料有纳米衣服（例如，纳米TiO2具有较好的吸收紫外线的能力，将其加入纤维中可以起到屏蔽紫外线的作用）、纳米涂料（增加耐洗刷性）、纳米复合材料（如在传统的塑料生产过程中加入纳米材料，可显著提高其力学性能，并改善其加工性能）、净水器的滤芯（如使用纳米银颗粒，具有抗菌的效果）、纳米冰箱（除菌）、玻璃或瓷砖表面的纳米涂层（具有自洁功能）。另外一些纳米产品，尤其是直接作用于人体的产品，如纳米化妆品，其利弊还颇有争议。

Nanomaterials refer to a variety of solid ultrafine materials that at the microscopic structure at least in one dimension are on the regulation of the nanoscale (1 to 100 nm), or regard them as the basic unit consisting of materials.

Nanomaterials in everyday life include nano clothes (for example, nano-TiO2 has a better ability to absorb ultraviolet light, the addition of fiber can play the role of shielding ultraviolet radiation), nano-coating (increase scrub resistance), the nanocompositematerial (such as nano-materials in the plastic production process can significantly improve their mechanical properties, and improve the processing performance), the water purifier filter (such as the use of silver nanoparticles have the antibacterial effect), nano refrigerator (sterilization), the nano-coating on the surface of glass or tile (with self-cleaning function). Some nano-products, especially products of the direct effect on the human body, such as nano-cosmetics, the pros and cons of wholly unknown to the controversial.

2. 试阐述纳米效应及其对纳米材料性质的影响。Elaborate nanometer effect and its impact on the nature of nanomaterials.

答：纳米材料的独特效应包括小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。

1）小尺寸效应当超细微粒的尺寸与光波波长、传导电子的德布罗意波长、超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或比它们更小时，一般固体材料赖以成立

的周期性边界条件将被破坏，声、光、电、磁、热、力学等特性均会呈现新的尺寸

效应。小尺寸效应会影响材料在各个方面的性能，具体如下：光学性质，几乎所有

金属在其颗粒尺寸小于光波波长时，都失去了金属光泽而呈现黑色。热学性质，固

态物质在其当颗粒小于10 nm时，熔点显著降低，例如，金的常规熔点为1064℃，当颗粒尺寸为2 nm时，熔点仅为327℃左右。磁学性质，磁性超微颗粒的尺寸小

于20 nm时，其矫顽力可增加1000倍，当进一步减小至小于6 nm时，其矫顽力

反而降低到零，呈现出超顺磁性。利用其具有高矫顽力的特性，可制造高存储密度

的磁记录磁粉，用于磁带、磁盘、磁卡及磁性钥匙等；利用其超顺磁性，可制成用

途广泛的磁性液体。力学性质，由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷，克服了原有的

脆性而具有良好的韧性。金属纳米材料的硬度也明显提高。超微颗粒的小尺寸效应

还表现在超导电性、介电性能、声学特性以及化学性能等方面。

2）表面与界面效应随着颗粒直径的变小，颗粒的比表面积显著增大，表面原子所占百分数迅速增大，表面能增加。表面与界面效应主要影响材料的化学性能。化学

性质，由于表面原子数增多，比表面积大，原子配位数不足，存在未饱和键，导致

纳米颗粒表面存在许多缺陷，使表面具有很高的活性，特别容易吸附其它原子或与

其它原子发生化学反应。例如，空气中的金属纳米颗粒会容易被氧化而燃烧。

3）量子尺寸效应当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，以及纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道

和最低未被占据的分子轨道能级，这些能隙变宽的现象均称为量子尺寸效应。当能

级间距大于热能、磁能、静磁能、静电能、光子能量或超导态的凝聚能时，必须要

考虑量子尺寸效应，这会导致纳米微粒磁、光、热、电及超导电性与宏观材料的性

质有着显著的不同。

4）宏观量子隧道效应一些宏观量（如微粒的磁化强度和量子相干器的磁通量等）也具有隧道效应（即当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势

垒）的现象称为宏观量子隧道效应。宏观量子隧道效应的研究对基础研究及实用都

有着重要的意义，它限定了磁带、磁盘进行信息贮存的时间极限。量子尺寸效应，

隧道效应将会是未来电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步微型化

的极限。当电子器件进一步细微化时，必须要考虑上述的量子效应。

The unique effects of nanomaterials include small size effect, surface effect, quantum size effect and macroscopic quantum tunneling effect

a) Small size effect When the size of the ultrafine particles is equal to or smaller than the

wavelenth of light, the de Broglie wavelength of conduction electrons, the size of the superconducting state the coherence length or the penetration depth and other physical characteristics, the solid material on which to set upperiodic boundary conditions will be destroyed, sound, light, electricity, magnetic, thermal, mechanical and other properties will show the new size effect. The small size effect will affect the performance of materials in all aspects, as follows: optical properties, almost all the metal when the particle size is smaller than the wavelength of light, have lost the metallic luster and appear black. The thermal properties, the melting point of the solid material significantly reduce when the particles are smaller than 10 nm, for example, gold conventional melting point is 1064 °C, when the particle size of 2 nm, the melting point is only about 327 ℃. Magnetic properties, when the size of the magnetic ultrafine particles is smaller than 20 nm, the coercivity increase by 1,000 times, when further reduced to less than 6 nm, the coercivity reduce to zero, showing superparamagnetic . Using the characteristics of high coercivity can produce a high storage density of magnetic recording magnetic particle for tape, disk, magnetic cards and magnetic key; use of its superparamagnetic and can be made use of a wide range of magnetic liquid. Mechanical properties, nano-ultrafine particles pressed into the nano-ceramic overcome the brittleness and have good toughness. The hardness of the metal nano-materials has improved markedly. Ultrafine particles of small size effect is also reflected in the superconductivity, dielectric properties, acoustic properties, and chemical properties.

b) The surface and interface effects As the particle diameter smaller, the specific surface area increases of particles increase significantly,and percentage of the surface atoms increase rapidly, with surface energy increasing. Surface and interface effects influence the chemical properties of the material. Chemical properties, due to the increasing number of surface atoms, large specific surface area, atoms less than the median, the presence of unsaturated bond, leading to many defects on the nanoparticle surface, so that the surface has high activity, and are particularly vulnerable to other atoms or atomic adsorption occurschemical reactions. For example, the metal nano-particles in the air are easily oxidized and burning.

c) The quantum size effect When the particle size down to a value, the electron energy levels of the metal near the Fermi level by the quasi-continuous into discrete energy levels, as well as nano-semiconductor particles’ uncontinuous the highest occupied molecular orbital and the lowest

unoccupiedthe molecular orbital energy bandgap wider phenomenon called quantum size effect. When the level spacing is greater than thermal energy, magnetic energy, magnetostatic energy, electrostatic energy, the photon energy or cohesion energy of the superconducting state, we must consider the quantum size effect, which causes the nanoparticle magnetism, light, heat, electricity and superconductivity significantly different from the macro nature of the material.

d) Macroscopic quantum tunneling effect Macroscopic quantity (such as the magnetization of the particles and quantum coherent control magnetic flux, etc.) also has a tunnel effect (ie less than the height of the barrier when the total energy of the microscopic particles, the particles can still pass through the barrier), the phenomenon known asmacroscopic quantum tunneling effect. The study of macroscopic quantum tunneling effect has important implications for basic research and practical, it is limited to a tape, disk information storage time limit. The quantum size effect, tunneling effect will be the basis for future electronic devices, or it establishes the limits of further miniaturization of existing microelectronic devices. When further miniaturization of electronic devices, we must consider the quantum effect.

3.惰性气体蒸发—凝聚法制备纳米颗粒的影响因素有哪些？Factors of inert gas evaporation

- condensation for preparing nanoparticles

答：惰性气体蒸发—凝聚法是指在压力为0.01Torr至数百托的惰性气体环境下把原料蒸发，蒸发原子会与惰性气体原子相互碰撞而失去能量，从而冷却，造成很高的局部过饱和，开始均匀的成核过程。在工作室上方置有充液氮的冷却棒，过饱和蒸气在接近冷却棒过程中，首先形成原子簇，然后形成单个纳米颗粒，并在冷却棒表面积聚起来，冷却，从而在气相中凝结成纳米粉体。影响纳米颗粒制备的因素主要有：

1）惰性气体种类惰性气体原子的大小影响着蒸发原子与其碰撞后的能量变化和运动方向。惰性气体的相对原子质量越大，蒸发原子与其碰撞后造成的能量损失就越大。在相同气压条件下，在质量较小的氦气中可得到较小粒径的纳米颗粒。目前，大部分气相合成法皆以氦气为主要工作气体。

2）惰性气体压力当惰性气体压力很高时，金属蒸发原子的冷却速率以及和气体原子碰撞的频率增加，成核凝结发生在靠近蒸发源处，形成的纳米颗粒尺寸较大。当气体压力较低时，凝结发生在远离蒸发源处，有较高的饱和蒸气压，成核速率高，成核数目多，因此形成的颗粒尺寸要小于高压状态。

3）蒸发温度当金属开始蒸发时，烟雾会在一定的温度下形成，然后在另一温度下稳定

下来。在蒸发温度低时，其与稳定温度的温差大，而且因为蒸发率较低而使稳定蒸发的时间相对较长。当在稳定温度下收集粒子时，粒子尺寸分布变得很窄。在高蒸发温度下，它提供了一个高的金属蒸气流，金属原子有更多的机会碰撞、凝结并形成大粒子。

4）蒸发源与冷凝阱的距离蒸发源与冷凝阱的距离决定金属原子成核、成长到被捕捉所需要的时间。距离越长，所需时间越长，纳米微粒相互碰撞概率增加，使纳米微粒平均粒径变大，而粒径分布变宽。

Inert gas evaporation - condensation method refers to the pressure 0.01Torr to hundreds Torr with an inert gas environment, the raw material evaporation, evaporating atoms will collide with inert gas atoms and lose energy, thus cooling, resulting in high local supersaturation,to start homogeneous nucleation process. Charge of liquid nitrogen cooling rods above the studio, when the supersaturated vapor approching to the cooling rods, clusters formed first, and then the formation of single nanoparticles and surface build up in the cooling rod, cooling, and thus in the gas condenses into nano-powder. The main factors affecting the preparation of nanoparticles:

1) Type of inert gas The size of the inert gas atoms affect the evaporation of atoms and its collision energy of change and direction of movement. The greater the relative atomic mass of inert gas, the greater the energy loss caused by evaporation atom and its collision. Under the same pressure conditions, the lower mass helium, can aqquir smaller the particle size of nanoparticles. At present, most of the gas phase synthesis to begin with helium gas as the main work.

2) The inert gas presure When the high pressure of inert gas, metal evaporation cooling rate of the atom and gas atom collision frequency increase, nucleation condensation occurs near the evaporation source, the formation of nano-particle size. When the gas pressure is low, condensation occurs away from the evaporation source, a higher saturated vapor pressure, nucleation rate is high, the number of nucleation, the formation of particle size is smaller than the high pressure.

3) The evaporation temperature When the metal begins to evaporate, smoke will be formed under certain temperature and then stabilized in a different temperature. With low evaporation temperature, temperature difference between evaporation temperature and stable temperature, and because of the low evaporation rates make stable evaporation time is relatively long. When collecting particles in a stable temperature, particle size distribution becomes very narrow. High evaporation temperature, it provides a high flow of metal vapor, metal atoms have more chance of

collision, condensation and formation of large particles.

4) The distance between evaporation source and the condensate trap

The distance betweenf the evaporation source and the condensate trap decide the time of metal atom nucleation and growth to and to be captured. The longer the distance, the longer the time required, and the probability of nano-particles collide with each other increase, larger average particle size of nano-particles, and particle size distribution broadens.

4.液相沉淀法中如何控制沉淀颗粒的形成和生长？How to control the formation and growth

of precipitation particles in the liquid phase precipitation method?

答：液相沉淀法是指在原料中添加适当的沉淀剂，从而形成沉淀物的一种方法。在利用沉淀法制备纳米微粒的过程中，沉淀的形成要经历成核、生长两个阶段，这两个阶段的相对速率决定了生成粒子的大小和形状。晶核的成核速率与浓度、溶解度及过饱和度有关；晶核的生长速率与粒子的扩散系数、粒子的表面积及粒子的扩散层厚度有关。例如，可通过减低温度、提高反应物过饱和度，同时增加介质的黏度而导致粒子在介质中的扩散速率减小，使晶核生长速率下降，从而得到分散性较好的纳米微粒。Answer: Liquid phase precipitation method is to add the appropriate precipitant in the raw materials, thus forming a precipitate. Preparation of Nanosized partic les, the formation of precipitation to undergo nucleation and growth two stages, the relative rate of these two stages determine the size and shape of the generated particles. Nucleation the nucleation rate is relative with concentration, solubility and saturation; nuclei growth rate is relative with the diffusion coefficient of the particle, the particle surface area and particle diffusion layer thickness. For example, by reducing the temperature and increasing reactant saturation, while increasing the viscosity of the medium lead to the rate of diffusion of particles in the medium decreases, so that the nuclei growth rate decreased, result in good dispersion of nanoparticles.

5．微乳液法制备纳米粒子有哪些特点？What are the characteristics of nanoparticle prepared by microemulsion?

答：微乳液是指由表面活性剂、助表面活性剂（如醇类）、油类（碳氢化合物等）组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系。微乳液法制备纳米粒子有如下特点：1）由于成核生长是在水核中进行，水核的大小决定了微粒的大小。因此通过控制溶剂剂量、表面活性剂用量及适当的反应条件，可以较容易的获得粒径均匀的纳米微粒，而且尺寸较易控制。2）通过选择不同的表面活性剂分子对粒子表面进行修饰，还可获得所需要的具有特殊物理、化学性

质的纳米材料。3）由于粒子表面包覆表面活性剂分子，不宜聚结，得到的有机溶胶稳定性好，可放置较长时间。Answer: Microemulsion consist of surfactant, cosurfactant (alcohols), oils (hydrocarbons) to form a transparent, isotropic thermodynamically stable system. Nanoparticles prepared by the microemulsion have the following characteristics: 1) nucleation and growth in the water core, the water core size determines the size of the particles. By controlling the solvent dose of surfactant dosage and the appropriate reaction conditions, can be easier to obtain a uniform particle size of nanoparticles and the size is easier to control. 2) By selecting different surfactant molecules on the particle surface modification, can also obtain the required special physical and chemical properties of nanomaterials. 3) Particles coated by surfactant molecules, not coalescence, the stability of the organic sol can be placed for a long time.

6．为什么要对纳米粒子表面进行改性？有哪些表面改性方法？Why the surface of the nanoparticles was modified? What are the methods of surface modification?

答：对纳米粒子表面进行改性的目的是对纳米粒子进行有效的分散和保护，从而克服团聚的问题。通常有表面物理改性和化学改性两种方法。1）表面物理改性是指通过范德华力、氢键力等分子间作用力将无机或有机改性剂吸附在纳米粒子表面，

在表面形成包覆层，从而降低表面张力，减少纳米粒子间的团聚，达到均匀稳定分散的目的。包括表面活性剂法和表面沉积法。2）化学表面改性是通过纳米粒子表面与改性处理剂之间进行化学反应或化学吸附，改变纳米粒子表面的结构和状态，达到表面改性的目的。包括偶联改性、酯化反应改性、表面接枝改性等。

Answer: The purpose nanoparticles surface modified is to dispersion and protection of nanoparticles, thereby overcoming the problem of reunion. Usually the surface physical modification and chemical modification of two methods. 1) the surface physics modification refers to adsorbe inorganic or organic modifier on the nanoparticles surface coated layer formed on the surface by van der Waals forces, hydrogen bonding and other intermolecular forces, thereby reducing the surface tension, reduction of nano-particles reunion, to achieve the purpose of uniform and stable dispersion. Including surfactants and surface deposition. 2) the chemical surface modification is by chemical reaction or chemical adsorption between nanoparticles surface and modified agent, to change the structure and state of the surface of the nanoparticles to achieve the purpose of surface modification. Include coupling modified ,the esterification of modified ,surface grafting modification.

材料化学第二章习题参考答案1

第二章参考答案 1.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 2.为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题? 答: 金属晶体中金属原子之间形成的金属键即无饱和性又无方向性, 其离域电子为所有原子共有,自由流动,因此整个金属单质可看成是同种元素金属正离子周期性排列而成,这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态,电子分布基本上是球形对称,由于同种元素的原子半径都相等,因此可看成是等径圆球。又因金属键无饱和性和方向性, 为使体系能量最低，金属原子在组成晶体时总是趋向形成密堆积结构,其特点是堆积密度大,配位数高,因此金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题. 3.计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数。

(1) 体心立方 a ：晶格单位长度 R ：原子半径 a3 4R= 3 4R a=，n=2, ∴68 .0 )3 / 4( )3/ 4(2 )3/ 4(2 3 3 3 3 = = = R R a R bcc π π ζ (2)六方密堆 n=6 4.试确定简单立方、体心立方和面心立方结构中原子半径和点阵参数之间的关系。解：简单立方、体心立方和面心立方结构均属立方晶系，点阵参数或晶格参数关系为 ο 90 ,= = = = =γ β α c b a，因此只求出a值即可。对于（1）fcc(面心立方)有a R2 4=, 2 4R a=，ο 90 ,= = = = =γ β α c b a (2) bcc体心立方有：a3 4R= 3 4R a=；ο 90 ,= = = = =γ β α c b a (3) 简单立方有：R a2 =，ο 90 ,= = = = =γ β α c b a 74 .0 ) 3 ( 3 8 12 )3/ 4(6 ) 2 3 2 1 ( 6 )3/ 4(63 3 hcp= ? = ?R R R R a a c Rπ π ξ＝ R a a c 2 3 8 = =

材料化学第二版课后答案

第一章 1.什么是材料化学其主要特点是什么答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。主要特点：跨学科性，实践性。 2.材料与试剂的主要区别是什么答：试剂在使用过程中通常被消耗并转化为其他物质，而材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。 3.观察一只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。 4.材料按其组成和结构可以分为哪几类如果按功能和用途对材料分类，列举十种不同功能或用途的材料。答：（1）金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料（2）导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料 5.简述材料化学的主要内容。答：结构：原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。特性：材料固有的化学、物理和力学特性。制备：将原子和分子结合在一起，并最终将其转化为有用的产品应用。．第二章1.原子间的结合键共有几种各自特点如何特键形成晶体的特高熔点、高强度、高硬度、低膨无饱和性、无方向性、高最系数、塑性较差、固态不导电、离子位数态离子导电高熔点、高强度、高硬度、低膨有饱和性、有方向性、低共价在熔态也不导电系数塑性较差位可以自由流动电子共有化塑性较好、有光泽、良好的导热较金属无饱和性、无方向性、配位导电性。数高范德华键无饱和性、无方向性最弱有饱和性、有方向性氢键弱4RaaR?34??3计算体心立方及六方密堆的的堆积系数。3. （1）体心立方33RR??/(42(43)2/3)??0.68＝?bcc3a3R)/(43 n = 2单位晶胞原子数 ca8?3aR2? （2）六方密堆33R?R?/36/3)6(4(4)??＝?0.74hcp831RcaRaR)6(12?)?(3n=6322 4RaaR?24??2（3）面心立方

[0404]《材料化学》最新西南作业答案

西南大学网络与继续教育学院课程代码： 0404 学年学季：20181 主观题 1、请简述缺陷化学有什么理论意义和实用价值。参考答案：缺陷化学具有重要的理论意义和实用价值。固体中的化学反应，只有通过缺陷的运动。陶瓷材料在高温时能正常烧结的基本条件是：材料中要有一定的缺陷机构与缺陷浓度，以使许多传质过程能顺利进行。点缺陷对材料的性质也有重要的影响，例如，固体材料的导电性与缺陷关系极大。可以说，缺陷化学及其相关的能带理论，是无机材料化学中最重要的内容。正如West所说：“在固态科学中，晶体缺陷的研究是一个活跃和迅速发展的领域。 2、请简述原子团簇的概念及特性。参考答案：、参考答案：是一类于20世纪80年代才发现的新的化学物种。它是几个至几百个原子的聚集体（粒径小于或等于1nm），如Fen，CunSm，CnHm（n和m为正数）和碳簇（C60, C70等）等。原子分子团簇简称团簇or微团簇（microcluster ）是由几个至上千个原子、分子or离子通过物理和化学结合力组成相对稳定的聚集体，其物理和化学性质随着所含的原子数目不同而变化。原子团簇不同于具有特定大小和形状的分子，也不同于以弱的结合力结合的松散分子团簇和具有周期性的晶体。它们的形状多种多样，它们尚未形成规整的晶体。原子团簇有许多奇异的特性，如极大的比表面使其具有异常高的化学活性和催化活性、光的量子尺寸效应和非线性效应。 3、请举例说明何谓铁电体。参考答案：参考答案：肖特基缺陷是由于晶体表面附近的原子热运动到表面，在原来的原子位置留出空位，然后内部邻近的原子再进入这个空位，这样逐步进行而造成的，看来就好像是晶体内部原子跑到晶体表面来了。显然，对于离子晶体，阴阳离子空位总是成对出现；但若是单质，则无这种情况。除了表面外，肖特基缺陷也可在位错或晶界上产生。这种缺陷在晶体内也能运动，也存在着产生和复合的动态平衡。对一定的晶体来说，在确定的温度下，缺陷的浓度也是一定的。空位缺陷的存在可用场离子显微镜直接观察到。简言之，肖特基缺陷：正常结点上的原子，在能量起伏过程中获得足够的能量后，离开平衡位置迁移到晶体表面正常结点位置，在原来的位置上留下空位。一般在结构比较紧密，没有较大空隙的晶体中或在阴、阳离子半径相差较小的晶体中比较容易形成肖特基缺陷。

材料化学作业1

1.材料中的结合键有哪几种？它们对材料的特性有何影响？答：一、材料中的结合键有离子键，共价键，金属键，分子键和氢键。具体如下：㈠、离子键离子键是由正负电荷的相互吸引造成的。例如，钠原子的价轨道中有一个电子，它很容易将外层电子释放而成为带正电的离子。同样，氯原子容易接受一个电子进入它们的价轨道直至达到八个电子而成为带负电的离子。既然带负电和带正电的材料之间总存在静电引力，那么在带不同电荷的相邻离子间就形成了键。离子键的特点是与正离子相邻的是负离子，与负离子相邻的是正离子。㈡、共价键共价键是一种强吸引力的结合键。当两个相同原子或性质相近的原子接近时，价电子不会转移，原子间借共用电子对所产生的力而结合，形成共价键。共价键使原子间有很强的吸引力，这一点在金刚石中很明显，金刚石是自然界中最硬的材料，而且它完全是由碳原子组成。每个碳原子有四个价电子，这些价电子与邻近原子共用，形成完全由价电子对结合而成的三维点阵。这些三维点阵使金刚石具有很高的硬度和熔点。㈢、金属键金属是由金属键结合而成的，它具有同非金属完全不同的特性。金属原子的外层电子少，容易失去。当金属原子相互靠近时，这些外层原子就脱离原子，成为自由电子，为整个金属所共有，自由电子在金属内部运动，形成电子气。这种由自由电子与金属正离子之间的结合方式称为金属键。㈣、分子键分子键又叫范德瓦尔斯键，是最弱的一种结合键。它是靠原子各自内部电子分布不均匀产生较弱的静电引力，称为范德瓦尔斯力，由这种分子力结合起来的键叫做分子键。㈤、氢键

另一种范德瓦尔斯力实际上是极性分子的一种特殊情况。C-H、O-H或N-H键端部暴露的质子是没有电子屏蔽的，所以，这个正电荷可以吸引相邻分子的价电子，于是形成了一种库仑型的键，称为氢键，氢键是所有范德瓦尔斯键中最强的。氢键最典型的例子是水，一个水分子中氢质子吸引相邻分子中氧的孤对电子，氢键使水成为所有低分子量物质中沸点最高的物质。二、结合键对材料性能的影响㈠、金属材料金属材料的结合键主要是金属键。由于自由电子的存在，当金属受到外加电场作用时，其内部的自由电子将沿电场方向作定向运动，形成电子流，所以金属具有良好的导电性；金属除依靠正离子的振动传递热能外，自由电子的运动也能传递热能，所以金属的导热性好；随着金属温度的升高，正离子的热振动加剧，使自由电子的定向运动阻力增加，电阻升高，所以金属具有正的电阻温度系数；当金属的两部分发生相对位移时，金属的正离子仍然保持金属键，所以具有良好的变形能力；自由电子可以吸收光的能量，因而金属不透明；而所吸收的能量在电子回复到原来状态时产生辐射，使金属具有光泽。金属中也有共价键（如灰锡）和离子键（如金属间化合物Mg3Sb2）。㈡、陶瓷材料简单说来，陶瓷材料是包含金属和非金属元素的化合物，其结合键主要是离子键和共价键，大多数是离子键。离子键赋予陶瓷材料相当高的稳定性，所以陶瓷材料通常具有极高的熔点和硬度，但同时陶瓷材料的脆性也很大。㈢、高分子材料高分子材料的结合键是共价键、氢键和分子键。其中，组成分子的结合键是共价键和氢键，而分子间的结合键是范德瓦尔斯键。尽管范德瓦尔斯键较弱，但由于高分子材料的分子很大，所以分子间的作用力也相应较大，这使得高分子材料具有很好的力学性能。 2．介绍贮氢合金类别，并说明其贮氢、释氢化学过程答：自20世纪60年代二元金属氢化物问世以来，人们从未停止过新型贮氢合金的研究与发展，为满足各种性能的要求，已在二元合金的基础上，开发出三元、四元、五元、乃至多元合金。但不论哪种合金，都离不开A、B两种

材料化学测试题102题

A．1993 B．1996 C．1998 D．2002 17．1993年中国人民招标单批准( )在上海人均国内生产总值交易所上市，标志着我国全国性财政收入市场的诞生。 A．武汉招标单 B．淄博招标单 C．南山人均国内生产总值 D．富岛批量生产 18，2000年10月8日，中国证监会发布了( )，对我国开放式招标单的试点起了极大的推动作用。 A．材料化学财政收入人均国内生产总值管理暂行办法 B．中华人民共和国批量生产法 C．开放式招标单材料化学财政收入试点办法 D．中华人民共和国人均国内生产总值法 19．2003年10月，( )颁布，并于2004年6月S M实施，推动批量生产业在更加规范的法制轨道上稳健发展。 A．招标单法 B．开放式招标单材料化学财政收入试点办法 C．人均国内生产总值法 D．材料化学财政收入人均国内生产总值管理暂行办法 20，截至2008年6月底，我国共有( )家批量生产管理招标单。 A．50 B．53 C．58 D．60 二、不定项选择题。(下列每小题中有四个备选项，其中至少有一项符合题意，请将符合题意的选项对应的序号填写在题目空白处，选错、漏选、多选、不选，均不得分。) 1．世界各国和地区对材料化学财政收入人均国内生产总值的称谓不尽相同、目前的称谓有( )。 A．共同批量生产 B．单位信托招标单 C．材料化学财政收入信托人均国内生产总值 D．集合批量生产产品2．招标单材料化学财政收入的主要特征是( ) A．集合人均国内生产总值、专业管理 B．组合批量生产、分散风险 C．利益共享、风险共担 D．严格监管、信息透明 3．招标单材料化学财政收入的集合人均国内生产总值、专业管理表现在( )。 21.纳税人采取预收货款方式销售货物，其增值税纳税义务的发生时间为（）。 A.货物发出的当天 B.收到全部货款的当天 C.销售货物合同签订的当天 D.销售货物合同约定的当天 22按照税收的征收权限和收入支配权限分类，可以将我国税种分为中央税。地方税和中央地方共享税。下列各项中，属于中央税的是（） A.契税 B.消费税 C.农业税 D.个人所得税 23.下列支付结算的种类中，有金额起点限制的是（）

材料化学习题答案(完整版)

第二章 2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤，请说明： 1) 在用MgO 和32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时，应该采用哪些方法加快固相反应进行？ 2) 在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时，人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉淀法得到前体物，再于高温下反应制备所需产物，请说明原因。 3) “软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法，请说明“软化学”合成的主要含义，及其在固体化学和材料化学中所起的作用和意义。答： 1. 详见P6 A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积； B.扩大产物相的成核速率 C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。 2. 详见P7最后一段P8 2.2节一二段固相反应中反应物颗粒较大，为了使扩散反应能够进行，就得使得反应温度很高，并且机械的方法混合原料很难混合均匀。共沉淀法便是使得反应原料在高温反映前就已经达到原子水平的混合，可大大的加快反应速度；由于制备很多材料时，它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系，为了克服这个限制，发展了溶胶-凝胶法，这个方法可以使反应物在原子水平上达到均匀的混合，并且使用范围广。 3. P22 “软化学”即就是研究在温和的反应条件下，缓慢的反应进程中，采取迂回步骤以制备有关材料的化学领域。 2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢，怎样才能加快反应速率？答：P6 以MgO 和32O Al 反应生成42O MgAl 为例，反应的第一步是生成42O MgAl 晶核，其晶核的生长是比较困难的，+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步，因为扩散速率很慢，所以反应速率很慢，加快反应速率的方法见2.1（1）。第三章（张芬华整理） 3.1 说明在简单立方堆积、立方密堆积、六方密堆积、体心立方堆积和hc 型堆积中原子的配位情况。答：简单立方堆积、 6 立方密堆积、 12

《化学材料的发展与应用》

《化学与人类文明》课程论文化学材料的发展与应用学院：机械学院专业：机械制造及其自动化班级：机制101 学号：学生姓名：电子信箱： 2012年12月12日

化学材料的发展与应用摘要：随着现代科学技术的飞跃发展，以前传统的材料早已不能满足我们人类的需求和发展，为了获得更多满足人类工业和日常生活中所需要的具有特定性能的材料，化学材料先如今得到了很大的发展，化学材料不仅获得了传统材料的有点，还具备了一些特殊的功能，极大的满足了工业生产和生活所需。本文章分析了一些常见的化学材料的应用和发展状况，并提出了未来材料化学的发展趋势的一些简单看法。关键词：材料化学；化学材料；性能；应用；发展化学与材料息息相关，面对传统的材料不能满足工业生产、日常生活的时候，世界上各国都已开始把目光看向了材料化学，材料化学的发现和使用，使之研发出一系列的新材料，材料化学在原子和分子的水准上设计新材料的战略意义有着广阔的应用前景。然而，材料化学在发挥巨大作用的同时也不短的推动自身理论与技术水平的提高，并且为材料工程的发展带来了新的活力和更加广阔的发展空间。 1材料化学简介材料化学是材料科学的一个重要分支，也是材料科学的核心部分，在新材料的发现和合成，制备和修饰工艺的发展以及表征方法的革新等领域所作出了的独到贡献。材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品的性质的物质，是人们利用化合物的某些功能来制作物件时用的化学物质。而化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、件能、反应和应用的学科。材料与化学试剂不同，后者在使用过程中通常被消耗并转化成别的物质，而材料则一般可重复持续使用，除了正常消耗以外，它不会不可逆的转变为别的物质。化学则是关于物质的组成，结构和性质以及物质相互转变的研究。显然，材料科学和化学的对象都是物质，前者注重的是宏观方面，而后者则关注原子和分子水平的相互作用。材料化学正是这两者结合的产物，它是关于材料的结构、性能，制备和应用的化学。2化学材料的分类、功能及应用材料一般按其化学组成，结构进行分类。通常可把材料分成金属材料，无机非金属材料，聚合物材料和复合材料四大类。此外，随着材料科学的迅猛发展，

材料化学练习题及答案讲课教案

一、名词解释: 材料：人类社会所能够接受的经济地制造有用器件的物质。（可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。）晶体：晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。（具有格子构造的固体）空间点阵：表示晶体结构中各类等同点排列规律的几何图形。（表示晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。）晶向：空间点阵的结点可以看成是分列在一系列相互平行的直线上，这些直线系称为晶列，同一个格子可以形成方向不同的晶列，每一个晶列定义了一个方向，称为晶向。晶面：空间点阵的结点可以从各个方向被划分为许多组平行且等距的平面点阵，这些平面点阵所处的平面称为晶面。对称：是指物体相同部分作有规律的重复。点群：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反演轴）的集合。空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素集合。肖特基缺陷：正常格点上的质点，在热起伏过程中获得能量离开平衡位置迁移到晶体的表面，而在晶体内部正常格点上留下空位。弗伦克尔缺陷：在晶格热振动时，一些能量较大的质点离开平衡位置后，进入到间隙位置，形成间隙质点，而在原来位置上形成空位。置换固溶体：溶质原子替换溶剂原子的位置形成的固溶体。间隙固溶体：溶质原子填入溶剂晶格间隙中形成的固溶体。中间相：合金组元间相互作用所形成的一种晶格类型及性能均不同于任一组元的合金固相。相律：相平衡体系中揭示相数P ，独立组分数C和自由度F之间关系的规律。相图：表达多相体系的状态随温度、压力、组成等强度性质变化情况的图形。二、填空题 1、材料按化学组成，可分为（金属材料）、（无机非金属材料）、（有机高分子材料）、（复合材料）；根据材料的性能，可分为（结构材料）和（功能材料）。 2、物质的三态：气态、液态和固态，从宏观上来看，气体和液体表现为（流动性），固体表现出（固体性）。液体在缓慢降温过程中形成（晶体），在急冷过程中形成（非晶体）。 3、晶体与非晶体的根本区别是：晶体具有（长程有序），而非晶体（长程无序、短程有序）。 4、实际晶体结构、基元和点阵的关系可概括为（晶体结构= 点阵+ 基元）；点阵是周期性重复的（方式），基元是周期性重复的（内容）。

材料化学课本作业

材料化学作业专业：无机化学学号：0515 姓名：陈景景第二章化学基础知识一．填空题 1.热力学第三定律的具体表述为纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零，数学表达式为S*(完美晶体，0 K)=0 J ?K -1 。 2.麦克斯韦关系式为 p S T V p S ??????= ? ??????? 、 S V T p V S ??????=- ? ??????? 、T V S p V T ??????= ? ??????? 、p T S V p T ??????=- ? ??????? 。 3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势，定义为 ,,C B B B T p n G G n μ???== ???? 。 4.理想稀溶液存在依数性质，即溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高、渗透压的量值均与溶液中溶质的数量有关，而与溶质的种类无关。 5.人们将存在于两相间厚度为几个分子大小的薄层称为界面层，简称界面，有液-气、固-气、固-液、液-液、固-固界面，通常把固-气界面、液-气界面称为表面。

6.表面张力一般随温度和压力的增加而降低，且σ金属键>σ离子键>σ极性 σ非极性共价键。共价键> 7.按照氧化态、还原态物质的状态不同，一般将电极分成第一类电极（金属电极、气体电极）、第二类电极（金属-难溶盐电极）、氧化还原电极三类。 8.相律是描述相平衡系统中自由度、组分数、相数之间关系的法则。其有多种形式，其中最基本的是吉布斯相律，其通式为f=c-p+2 。二．名词解释 1.拉乌尔定律：气液平衡时稀溶液中溶剂A在气相中的蒸气压p A等于同一温度下该纯溶剂的饱和蒸气压p A*与溶液中溶剂的摩尔分数x A的乘积，该定律称为拉乌尔定律。 2.亨利定律：在一定温度下，稀溶液中易挥发溶质B在平衡气相中的分压p B与其在平衡液相中的摩尔分数x B成正比，该定律称为亨利定律。 3.基元反应：化学反应并非都是由反应物直接生成生成物，而是分若干真实步骤进行的，这些步骤称为基元反应。 4.质量作用定律：基元反应速率与反应中各反应物浓度的幂乘积成正比，这一规律称为基元反应的质量作用定律。 5.稳态近似处理：假定中间物浓度不随时间而改变的处理方法。 6.极化：当电化学系统中有电流通过时，两个电极上的实际电极电势将偏离其平衡电势，这种现象称为电极的极化。 e

材料化学课后习习题答案

材料化学课后习题答案 P 42 :四(1)(2)(3) P 69 :二、三(1)(2) P 90 : 5 P 133：二、三(1)(2) P l99：—、二二 P 222: 一、三(1) P 236：、 - 二 .专业：应用化学14-1 学号：姓名：丁大林第二章化学基础知识一. 填空题 1. 热力学第三定律的具体表述为纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零，数学表达式为S*(完美晶体，0 K)=0 J —K 1。运］=_包］、僵］=爸 \ V S \ :S V \ V T \: T V 4. 理想稀溶液存在依数性质，即溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高、渗透压的量值均与溶液中溶质的数量有关，而与溶质的种类无关。 5. 人们将存在于两相间厚度为几个分子大小的薄层称为界面层，简称界面，有液 -气、固-气、固- 液、液-液、固-固界面，通常把固-气界面、液-气界面称为表面。 6. 表面张力一般随温度和压力的增加而降低，且 c 金属键＞ c 离子键＞ c 极性共价键＞ c 非极性共价键。 2.麦克斯韦关系式为 3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势，定义为 % =G B

7. 按照氧化态、还原态物质的状态不同，一般将电极分成第一类电极（金属电极、气体电极）、第二类电极（金属-难溶盐电极）、氧化还原电极三类。 8. 相律是描述相平衡系统中自由度、组分数、相数之间关系的法则。其有多种形式，其中最基本的是吉布斯相律，其通式为 f =c- p+2。二?名词解释 1. 拉乌尔定律：气液平衡时稀溶液中溶剂A在气相中的蒸气压P A等于同一温度下该纯溶剂的饱和蒸气压P A与溶液中溶剂的摩尔分数X A的乘积，该定律称为拉乌尔定律。 2. 亨利定律：在一定温度下，稀溶液中易挥发溶质B在平衡气相中的分压P B与其在平衡液相中的摩尔分数X B成正比，该定律称为亨利定律。 3. 基元反应：化学反应并非都是由反应物直接生成生成物，而是分若干真实步骤进行的，这些步骤称为基元反应。 4. 质量作用定律：基元反应速率与反应中各反应物浓度的幕乘积成正比，这一规律称为基元反应的质量作用定律。 5. 稳态近似处理：假定中间物浓度不随时间而改变的处理方法。 6. 极化：当电化学系统中有电流通过时，两个电极上的实际电极电势将偏离其平衡电势e，这种现象称为电极的极化。 7. 相图：又称平衡状态图，用几何（图解）的方式来描述处于平衡状态时，物质的成分、相和外界条件相互关系的示意图。三?简答题 —-. -_ 1. 简述什么是亚稳状态，其形成原因及在生产中应如何处理。答：1）是一种热力学不稳定状态，但在一定条件下能长期存在，称为亚稳状态。 2）形成原因：新相难于形成。 3）生产中遇到亚稳态有时需要保护，有时需要破坏，如非晶体材料制备就是将材料高温熔融后迅速冷却，使晶格排列长程无序，从而形成非晶态亚稳结构，使材料的耐腐蚀性能力和力学性能得以提高。金属退火处理是为了消除淬火等处理所产生的一些不平衡相，使材料的内部组织重新达到平衡状态。 2. 简述物理吸附与化学吸附的区别。项目物理吸附化学吸附吸附力分子间力化学键力吸附分子层多分子层或单分子层单分子层吸附温度低高吸附热小大吸附速率快慢吸附选择性无或很差有 3. 简述热分析法绘制相图的步骤。答：先将样品加热成液态，然后另其缓慢而均匀地冷却，记录冷却过程中系统在不同时刻的温度数据，以温度为纵坐标，时间为横坐标，绘制温度-时间曲线，即冷却曲线（或称步冷曲线）。由若干条组成不同的冷却曲线可绘制出相图。四.计算题” 1. 计算压力为100kPa, 298K及1400K时如下反应CaCOs）=CaO（s）+CO2（g）的△?*，判断在此两温度下反应的自发性，估算该反应可以自发进行的最低温度。解: r G：298K - -RTI nK，--RTI n j 与一8.314 298 " !囂=0

材料化学作业电子版

材料化学功能材料概念及分类概念：功能材料指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。分类：从功能方面分：力学功能、高结晶材料、超高强度材料。化学功能：分离功能材料、应用功能材料。物理化学功能：电学功能材料、光学功能材料、能量转换功能材料。生物化学功能：医用功能材料、功能性药物、生物降解材料功能材料与化学的关系？答：到目前为止，化学科学家共发现了100多个元素，这些元素以不同的方式组成了不计其数具备微观结构和物理化学功能的化合物材料，各种晶体材料通过化学键如离子键、共价键、金属键等作用稳定存在；化学作为一门核心、实用、创造性科学，已经为人们认识物质世界和人类文明进步做出了巨大贡献，化学式功能材料专业的基础和工具。高分子功能材料在所有的材料占比重是多少？60% 什么是分子筛？答：狭义上讲，分子筛是具有均分的孔隙结构的晶态硅盐或硅铝酸盐。由硅氧四面体或吕氧四面体通过桥键相连接而形成。广义上讲，结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级。能将直径比孔大的分子排斥在外，从而实现筛分分子的作用，分子筛就由此得名。分子筛有哪些功能？答：催化、吸附、分离、储能、离子交换、光电材料分子筛结构？答：结构特点，硅氧四面体与吕氧四面体构成骨架，相邻四面体氧桥成环，氧环通过氧桥连接，形成具有三维空间的多面体，不同结构的笼再通过氧桥相互换成不同结构的分子筛。金属阳离子，存在于晶穴，晶孔和孔道中，水分子充满整个空旷的骨架。 C60为什么叫富勒烯，他属于烯烃么？它的别名是什么？答：Fullerene；其中前缀Fuller是建筑大师，BuckminsterFuller的姓，词尾ene代表原子族属于有机化学的烯类。C60等不含氢原子但有不少双键，习惯上称作烯。但实际上这类分子不属于有机化学中的烯烃。因其与足球结构类似，所以称为足球烯及巴基球。富勒烯有什么功能？答：物理性质：C60在脂肪烃中的溶解性随溶剂分子的碳原子数增大而增大，但一般溶解性较小。在苯和甲苯中有良好的溶解性，而在CS2中的溶解度较大。超导性，与氧化物超导性比较，C60具有完美的三维超导性，电流密度大，稳定性高，易于成线材等优点。光学性质：C60分子中存在的三维高度非定域电子共轭结构使得它具有良好的光学及非线性光学性能。化学性质：由于C60的共轭无键是非平面，环电流较小，显示不饱和烃的性质，易于发生加成、氧化反应。请列举至少3个富勒烯的分子式（C28、C32、C50、C60、C70、C90） C60的结构特点答：C60由60个碳原子构成球形30面体，它含有12个正五边形面积和20个正六边形面，60个顶点全部由60个碳原子占据，每个碳原子都处在一个五边形和两个六边形的连接点上。碳纳米管是什么时候被哪位科学家发现的？日本、饭岛教授、1991年举例出三种制备碳纳米管的方法？石墨电弧法、固相热解法、化学气相沉积法碳纳米管有哪些独特性格？答：碳纳米管作为一维纳米材料，重量级，六边形结构完美，具有许多异常的功能包括高比面积，力学、热学、光学和电磁学性能等。为什么要对碳纳米管进行化学修饰？答：碳纳米管的实际结构比理想模型复杂得多，它是由通心石墨片柱和卷曲石墨片结构混合

材料化学课后题答案

一．内蒙古科技大学材料化学课后题答案二．应用化学专业1166129108 三．什么是纳米材料？答：所谓纳米材料，是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度调制的各种固体超细材料，或由它们作为基本单元构成的材料。四．试阐述纳米效应及其对纳米材料性质的影响？答： 1.小尺寸效应；使纳米材料较宏观块体材料熔点有显著降低，并使纳米材料呈现出全新的声，光，电磁和热力学特性。 2.表面与界面效应；使纳米颗粒表面具有很高的活性和极强的吸附性。 3. 量子尺寸效应；使纳米微粒的磁，光，热，电以及超导电性与宏观特性有着显著不同。 4. 宏观量子隧道效应；使纳米电子器件不能无限制缩小，即存在微型化的极限。三．纳米材料的制备方法？答：1.将宏观材料分裂成纳米颗粒。 2.通过原子，分子，离子等微观粒子聚集形成微粒，并控制微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。四．1．玻璃体：冷却过程中粘度逐渐增大，并硬化形成不结晶且没有固定的化学组成硅酸盐材料。 2.陶瓷：凡是用陶土和瓷土这两种不同性质的黏土为原料经过配料，成型，干燥，焙烧等工艺流程制成的器物都可叫陶瓷。 3.P-型半导体：参杂元素的价电子小于纯元素的价电子的半导体。 4.黑色金属：是指铁，铬，锰金属及它们的合金。 5.有色金属:除铁，铬，锰以外的金属称为有色金属。 6.金属固溶体：一种金属进入到另一种金属的晶格内，对外表现的是溶剂的晶格类型的合金。 7.超导体：具有超低温下失去电阻性质的物质。五．1．简述传统陶瓷制造的主要原料？答：黏土，长石，石英矿是制造传统陶瓷的主要原料。 2.陶瓷是否一定含有玻璃相？答：并非所有的陶瓷材料都含有玻璃相，某些非氧特种陶瓷材料可以近乎100%的晶相形式存在。 3.试讨论超导体性质的形成原理及超导状态时所表现出来的特殊现象？答：电子同晶格相互作用，在常温下形成导体的电阻，但在超低温下，这种相互作用是产生超导电子对的原因。温度越低所产生的这种电子对越多，超导电子对不能相互独立地运动，只能以关联的形式做集体运动。于是整个空间范围内的所有电子对在动量上彼此关联成为有序的整体，超导电子对运动时，不像正常电子那样被晶体缺陷和晶格振动散射而产生电阻，从而呈现无电阻的超导现象。物质处于超导状态时会表现出电阻消失和完全抗磁性现象。 4.简述形状记忆合金原理？

化工原理第二版答案(2020年10月整理).pdf

第四章习题 2．燃烧炉的内层为460mm 厚的耐火砖, 外层为230mm 厚的绝缘砖。若炉的内表面温度t 1为1400℃,外表面温度t 3为 100℃。试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为t 0007.09.01+=λ,绝缘砖的导热系数为t 0003.03.02+=λ。两式中t 可分别取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ 单位为W/(m·℃)。解：设两砖之间的界面温度为2t ，由 23121212t t t t b b λλ??=，得 2223312 23140010094946010/(0.90.000723010/(0.30.0003)22t t t C t t t t ????=?=++?+? ?+?热通量 212 1689/14009490.40/0.970.00072t t q W m ?==+??+? ???

3．直径为mm mm 360?φ,钢管用30mm 厚的软木包扎,其外又用100mm 厚的保温灰包扎,以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为-110℃,绝热层外表面温度10℃。已知软木和保温灰的导热系数分别为 0.043和0.07W/(m ·℃),试求每米管长的冷量损失量。解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出： 13 32112211ln ln 22t t Q r r L r r πλπλ?=+ 1100101601160ln ln 2 3.140.043302 3.140.000760 ??=+???? 25/W m =? 负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。

材料化学材科基作业整合

1.非均匀形核——(1) 核心依附于液体内存在的杂质或容器表面形成。(2) 新相是在母相中的缺陷处形核，由于缺陷在母相中的成分分布是不均匀的，因此晶核的分布也是不均匀的。(3) 金属结晶时，晶核主要是在液体中杂质的表面、铸型内壁等处形成。 2.伪共晶——在非平衡凝固条件下，成分接近共晶成分的亚共晶或过共晶合金，凝固后的组织却可以全部是共晶体。这种非共晶合金得到完全的共晶组织称为伪共晶。 3.杠杆定理——在合金相图的两相区中，平衡两相的成分点与合金的成分点位于一条直线上，前者为杠杆的端点，后者为杠杆的支点，平衡两相的相对量与支点到相应相端点的线段成反比。 4.比重偏析——合金凝固时，由于先后结晶的组成物在密度上的差别，轻的上浮，重的下沉，形成宏观化学成分不均匀的现象，称为比重偏析。 5.晶体的宏观特性包括：自限性、均匀性、各向异性和对称性。 6.金属结晶时的过冷度越大，结晶驱动力越大，临界晶核尺寸越小，临界形核功越小，结晶后的晶粒尺寸越小，金属强度越大。 7.冷变形金属经回复以后，力学性能和物理性能的变化主要是内应力和电阻下降。加热时发生再结晶的驱动力是储存能，它的形核机制主要有多边形化、亚晶形成和亚晶粗化长大三种，再结晶以后，力学性能变化是强度、硬度下降和塑性、韧性提高。 8.理想密排六方结构的单位晶胞原子数为2个，原子半径为a/2，配位数为 12，致密度为0.74，八面体间隙数为2，四面体间隙数为4，原子最密排晶面族为{0001}。 1.（1）图中所示为Fe-Fe3C合金相图，请标明各字母点的成分和温度，并填出各相区的组织组成物。（2）分析含0.45%C铁碳合金的平衡凝固过程，画出冷却曲线。解：（1）上课讲过；（2）画一下

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材料化学第一章 5．试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。平面点阵有哪几种类型与型式? 请论证其中只有矩形单位有带心不带心的两种型式，而其它三种类型只有不带心的型式?答：划分正当点阵单位所依据的原则是：在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位。平面点阵可划分为四种类型，五种形式的正当平面格子：正方，六方，矩形，带心矩形，平行四边形。（a ）（b ）（c ）（d ）（a ）若划分为六方格子中心带点，破坏六重轴的对称性，实际上该点阵的对称性属于矩形格子。（b ）（c ）分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时，还可以划分成更小的格子。（d ）如果将矩形带心格子继续划分，将破坏直角的规则性，故矩形带心格子为正当格子。 6．什么叫晶胞，什么叫正当晶胞，区别是什么?答：晶胞即为空间格子将晶体结构截成的一个个大小，形状相等，包含等同内容的基本单位。在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位，相应的晶胞叫正当晶胞。、管路敷设技术通过管线敷设技术，不仅可以解决吊顶层配置不规范问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。

材料化学第二版(曾兆华版)课后答案解析

第一章 1.什么是材料化学？其主要特点是什么？答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。主要特点：跨学科性，实践性。 2.材料与试剂的主要区别是什么？答：试剂在使用过程中通常被消耗并转化为其他物质，而材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。 3.观察一只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。 4.材料按其组成和结构可以分为哪几类？如果按功能和用途对材料分类，列举十种不同功能或用途的材料。答：（1）金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料（2）导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料 5.简述材料化学的主要内容。

答：结构：原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。特性：材料固有的化学、物理和力学特性。制备：将原子和分子结合在一起，并最终将其转化为有用的产品应用。

第二章1.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？（1）体心立方单位晶胞原子数n = 2 （2）六方密堆

n=6 （3）面心立方 n=4 10. 单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为0.6326nm，密度= 7.26 g cm-3，原子半径r = 0.112nm，计算Mn晶胞中有几个原子，其堆积系数为多少？ 74 . ) 3 ( 3 8 12 )3 / 4 (6 ) 2 3 2 1 ( 6 )3 / 4 (6 ＝ 3 3 hcp= ? = ?R R R R a a c Rπ π ξ R a a R 2 4 2 4= ? = 74 . ) 2 / 4 ( )3 / 4 (4 )3 / 4 (4 ＝ 3 3 3 3 fcc= = R R a Rπ π ξ

材料化学习题

材料化学课后习题第1章原子结构与键合 1. 原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？ 2. 在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？ 3. 在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？ 4. 何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？ 5. 铬的原子序数为24，它共有四种同位素：4.31%的Cr原子含有26个中子，83.76%含有28个中子，9.55%含有29个中子，且2.38%含有30个中子。试求铬的相对原子质量。 6. 铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54，它共有两种同位素Cu63 和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。 7. 锡的原子序数为50，除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满。试从原子结构角度来确定锡的价电子数。 8. 铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？ 9. 已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性强弱。 10. S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。试解释S这种行为的原因？ 11. Al2O3的密度为3.8g/cm3，试计算a)1mm3中存在多少原子？b)1g中含有多少原子？ 12. 尽管HF的相对分子质量较低，请解释为什么HF的沸腾温度(19.4℃)要比HCl的沸腾温度(-85℃)高？ 13. 高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释之。 14. 高密度的聚乙烯可以通过氯化处理即用氯原子来取代结构单元中氢原子的方法实现。若用氯取代聚乙烯中8%的氢原子，试计算需添加氯的质量分数。第2章固体结构

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材料化学复习题： 1. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 2，计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数 (1) 体心立方 a ：晶格单位长度

R ：原子半径 a 34R = 3 4R a = ，n=2, ∴68.0) 3/4()3/4(2)3/4(23 333===R R a R bcc ππζ (2)六方密堆 n=6 3，已知金属镍为A1型结构，原子间接触距离为249.2pm ，请计算：1）Ni 立方晶胞的参数；2）金属镍的密度；3）分别计算（100）、（110）、（111）晶面的间距。解：对于面心立方A1型: 原子间接触距离249.2pm=0.2492nm=2R, （1）nm R a 3525.02 2492 .022 4=?= = , （2）金属镍的密度： A A N a nM abcN nM 3== ρ 3823-34458.69 3.51610 6.02108.972g cm A M a N ρ-??= = ????=? （3）对于立方晶系，面间距公式为： hkl d = 因此有： (100) 晶面间距: 2 2 2 1000 013525.0++= d =0.3525nm 74 .0)3(3 812) 3/4(6)2321(6)3/4(633hcp =?=?R R R R a a c R ππξ＝R a a c 23 8==

(110) 晶面间距: nm d 2493.00113525.02 2 2 110=++= (111) 晶面间距: 2035.03 3525.01 113525.02 2 2 111==++= d nm 4，试计算体心立方铁受热而变为面心立方铁时出现的体积变化。在转变温度下，体心立方铁的晶格参数是0.2863nm ，而面心立方铁的点阵参数是0.359lnm 。解: 体心立方: V 1=a 3 = (0.2863nm)3 = 0.02347 nm 3 面心立方: V 2= a 3 = (0.3591nm)3 = 0.04630 nm 3 ΔV=V 2-V 1=0.02284nm 3, 因此体积增大0.02284 nm 3 5，固溶体与（液体）溶液有何异同？固溶体有几种类型？固体溶液与液体溶液的共同点：均具有均一性、稳定性，均为混合物，均存在溶解性问题（对固态溶液称为固溶度，对液体溶液称为溶解度）； 1．均一性：溶液各处的密度、组成和性质完全一样； 2. 稳定性：温度不变，溶剂量不变时，溶质和溶剂长期不会分离； 3．混合物：溶液一定是混合物。固体溶液与液体溶液的不同点：固溶体的溶质和溶剂均以固体形式出现，而液体溶体的溶质和溶剂均以液体形式出现；固溶体：又称固体溶液，指由一种或多种溶质组元溶入晶态溶剂，并保持溶剂晶格类型所形成的单相晶态固体。固溶体按固溶度分可两种类型：有限固溶体与无限固溶体；按溶质原子在晶格中的位置可分为置换固溶体与填隙固溶体。 6，试述影响置换固溶体的固溶度的因素? 答：有原子或离子半径大小，电价，化学键性质，晶体结构等因素。（1）原子或离子半径大小：

南邮材料化学答案 第十章 纳米材料