材料?？即箢}之答案(共5頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 1、材料科學(xué)與工程的定義及特點(diǎn)。 材料科學(xué)與工程就是研究有關(guān)材料組成, 結(jié)構(gòu), 制備工藝流程與材料性能與用途的關(guān)系的知識(shí)。 材料科學(xué)與工程的特點(diǎn)： （1）* Q9 I; L! y0 P3 S??p1多學(xué)科交叉材料科學(xué)與工程與物理學(xué),化學(xué),冶金學(xué),金屬學(xué),陶瓷學(xué),計(jì)算數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉和結(jié)合的特點(diǎn). （6 K7 X7 \2 @) U; Q4 _2）具有鮮明的工程性材料科學(xué)是面向?qū)嶋H,為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的,是一門應(yīng)用科學(xué). 實(shí)驗(yàn)室里的研究成果必須通過工程研究開發(fā)以確定合理的工藝流程,最后批量生產(chǎn)出符合要求的工程材料. （4 \2 m) R" i, z3）處

2、于發(fā)展中的學(xué)科材料科學(xué)沒有象力學(xué),電學(xué)那樣完整的學(xué)科體系,是一門處于不斷發(fā)展之中的學(xué)科. * L7 e$ O& v1 U% D& b 2、什么是材料科學(xué)與工程的四要素？材料科學(xué)有哪三個(gè)重要屬性？ 其四要素為：組成與結(jié)構(gòu),合成與生產(chǎn)過程, 性能, 使用效能。 三屬性為：（1）多學(xué)科交叉材料科學(xué)與工程與物理學(xué),化學(xué),冶金學(xué),金屬學(xué),陶瓷學(xué),計(jì)算數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉和結(jié)合的特點(diǎn). （6 K7 X7 \2 @) U; Q4 _2）具有鮮明的工程性材料科學(xué)是面向?qū)嶋H,為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的,是一門應(yīng)用科學(xué). 實(shí)驗(yàn)室里的研究成果必須通過工程研究開發(fā)以確定合理的工藝流程,最后批量生產(chǎn)出符

3、合要求的工程材料. （4 \2 m) R" i, z3）處于發(fā)展中的學(xué)科材料科學(xué)沒有象力學(xué),電學(xué)那樣完整的學(xué)科體系,是一門處于不斷發(fā)展之中的學(xué)科. 3、何謂材料科學(xué)的六面觀？并敘述一下現(xiàn)代的材料觀？ 答：材料六面觀包括：組成，結(jié)構(gòu)，性能，加工與合成，使用，環(huán)境 這個(gè)題目考你對(duì)材料的各個(gè)相關(guān)因素之間相互影響的理解了，其實(shí)一點(diǎn)就是內(nèi)因?yàn)橹鳎庖驗(yàn)檩o，但是也很重要。 4、材料的分類 3大材料及其分類，這個(gè)很多材料專業(yè)課本上有講，自己歸納下。 5、材料從物理化學(xué)屬性分，可分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和不同類型的材料組成的復(fù)合材料。請(qǐng)任選二種

4、材料說明其結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)和發(fā)展方向？ 這個(gè)題同第4題，答案在專業(yè)課本上都有 6、材料在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位和作用。 這個(gè)可以結(jié)合一些網(wǎng)上資料和專業(yè)課本的前言緒論部分綜合整理 7、結(jié)合自己所學(xué)專業(yè)，敘述二個(gè)本專業(yè)的研究熱點(diǎn)問題。 答:比如 隱身材料的 吸收一定范圍電磁波的研究 (1) 高性能納米結(jié)構(gòu)材料的合成 對(duì)納米結(jié)構(gòu)的金屬和合金重點(diǎn)放在大幅度提高材料的強(qiáng)度和硬度,利用納米顆粒小尺寸效應(yīng)所造成的無位錯(cuò)密度區(qū)域使其達(dá)到高硬度,高強(qiáng)度.納米結(jié)構(gòu)銅或銀的塊體材料的硬度比常規(guī)材料高50倍,屈服強(qiáng)度高12倍;對(duì)納米陶瓷材料,著重提高斷裂韌性,降低脆性,納米結(jié)構(gòu)碳化硅的斷裂韌性比常規(guī)

5、材料提高100倍,n-ZrO2+Al2O3,n-SiO2+Al2O3的復(fù)合材料,斷裂韌性比常規(guī)材料提高4-5倍,原因是這類納米陶瓷龐大體積百分?jǐn)?shù)的界面提供了高擴(kuò)散的通道,擴(kuò)散蠕變大大改善了界面的脆性. (2)納米添加使傳統(tǒng)材料改性 高居里點(diǎn),低電阻的PTC陶瓷材料,添加少量納米二氧化銑可以降低燒結(jié)溫度,致密速度快,減少Pb的揮發(fā)量,大大改善了PTC陶瓷的性能;納米材料添加到塑料中使其抗老化能力增強(qiáng),壽命提高.添加到橡膠可以提高介電和耐磨特性;納米材料添加到其它材料中都可以根據(jù)需要,選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾吞砑恿窟_(dá)到材料改性的目的,應(yīng)用前景廣闊. （3）燃料電池 * [4 i5 C4 J! o$

6、y ??近二,三十年來,由于一次能源的匱乏和環(huán)境保護(hù)的突出,要求開發(fā)利用新的清潔再生能源. (燃料電池由于具有能量轉(zhuǎn)化率高,對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)受到世界各國的普遍重視) 5 `% t4 T% ~4 z0 W: W3 y8 E/ ~4 `??燃料電池是一種將所提供燃料的化學(xué)能直接變換為電能的高效能量轉(zhuǎn)換裝置; 是既水力,火力,核力后的第四類發(fā)電技術(shù). 0 T2 p0 [, F??T9 b- \: M??其特點(diǎn)有: 4 P% V5 T, j' w/ x$ @3 N 1.由于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,與普通發(fā)電方式相比,避免了能量形式的變化不受卡諾循環(huán)限制, 能量轉(zhuǎn)化效率高. 3 c9 C. O,

7、f8 g7 F2.環(huán)保. 廢氣如SOx,NOx,CO2等的排放量極低. 此外,由于電池中無運(yùn)動(dòng)部件,工作時(shí)非常安靜. * S$ J% J9 j% N" @* V2 m??G. S3.電池的本題的負(fù)荷反應(yīng)性能好,可靠性高。 2 B. b( r' f# T' o; ]! @ （4）碳納米管 4 Z3 l/ T??\; S& E??是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料(徑向尺寸為納米級(jí),軸向尺寸為微米級(jí)). 它主要由六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管,層與層之間保持固定的距離. # h! q+ z3 q4 f# t??作為一維納米材料,重量輕,六邊形結(jié)構(gòu)連接完美,具有許多異常的力學(xué),電學(xué)

8、性能: ??@7 j: f. N" F; L2 f0 X" f??y 1力學(xué)性能 其密度只有鋼的1/6,結(jié)構(gòu)與高分子材料相似,但抗拉強(qiáng)度極大,彈性模量達(dá)1TPa,用其增強(qiáng)的塑料力學(xué)性能優(yōu)良且抗疲勞,抗蠕變,形變小,滑動(dòng)性能好. 7 d% x/ Y7 p, @$ A2 C2電學(xué)性能 利用其結(jié)構(gòu)中空的特點(diǎn),可作為制造某些納米尺度金屬導(dǎo)線的模具. 有些管徑的碳納米管是性能優(yōu)于石墨材料的良好導(dǎo)體,另一些管徑可能是半導(dǎo)體. * L+ D! R- r! B: f- K 3導(dǎo)熱性能 其擁有非常大的長徑比,因而其沿長度方向的熱交換性能很高,垂直方向熱交換性能較低,故其可制成高各向異性熱傳導(dǎo)材料。 8

9、、簡述你所熟悉的幾種有關(guān)材料的測試技術(shù)，并寫出其中一種測試技術(shù)的原理及解析方法。 一.電子探針 EPMA 一般采用兩個(gè)磁透鏡聚焦,使入射電子束的直徑縮小到一微米以下,打到試樣由光學(xué)顯微鏡預(yù)先選好的待測點(diǎn)線面上,使這里的各種元素激發(fā)產(chǎn)生相應(yīng)的特征x射線譜,經(jīng)晶體展譜后由探測系統(tǒng)接收,從特征x射線譜的波長及強(qiáng)度可以測定待測點(diǎn)的元素及含量. 電子探針對(duì)微區(qū)、微粒和微量的成分具有分析元素范圍廣,靈敏度高,準(zhǔn)確快速和不損耗試樣等特點(diǎn).可以做定性、定量分析.因此,可用于各個(gè)領(lǐng)域. (1)冶金學(xué) 在冶煉和熱處理過程中,材料出現(xiàn)的大量顯微現(xiàn)象,如析出相、晶面偏析、夾雜物等,用電子探針可以對(duì)它們進(jìn)行直接分

10、析，而不必把分析物從基體中取出來. (2)地質(zhì)和礦物學(xué) 電子探針在地質(zhì)礦物學(xué)中的應(yīng)用也非常廣泛.可用來分析顆粒較細(xì)的巖相組成和結(jié)構(gòu). (3)其他方面 電子探針常用來研究半導(dǎo)體以及分析空氣中的微粒物質(zhì).電子探針不損耗樣品,所以在考古中也發(fā)揮很關(guān)鍵的作用.此外,在生物和醫(yī)學(xué)上也得到廣泛應(yīng)用. 二.差熱分析 差熱分析是在程序控制溫度下,測量物質(zhì)與參比物之間的溫度差與溫度關(guān)系的一種技術(shù).差熱分析曲線是描述樣品與參比物之間的溫差(ΔT)隨溫度或時(shí)間的變化關(guān)系.在DTA試驗(yàn)中,樣品溫度的變化是由于相轉(zhuǎn)變或反應(yīng)的熱效應(yīng)引起的. 影響差熱分析的主要因素:1.氣氛和壓力的選擇.2.升溫速率的選擇.3.

11、試樣的預(yù)處理及用量:一般盡可能減少用量,最多大至毫克.樣品的顆粒度在100目-200目左右.4.參比物的選擇:常用α-三氧化二鋁(Al2O3)或煅燒過的氧化鎂（MgO）或石英砂作參比物.5.紙速的選擇. 差熱分析主要應(yīng)用于高聚物的研究:1.測定高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變.2.高聚物在空氣和惰性氣體中的受熱情況.3.研究高聚物中單體含量對(duì)Tg的影響.4.共聚物結(jié)構(gòu)的研究.5.研 究纖維的拉伸取向.等等. 測熔點(diǎn) 測相變溫度 三.XPS（X射線光電子能譜分析） 0 W0 o! O$ h+ U 電子能譜是近幾十年發(fā)展起來的一種研究物質(zhì)表面性質(zhì)和狀態(tài)的新興物理方法，這里的表面指固體最外層的1-10個(gè)原子的

12、表面層，一般為1到幾個(gè)nm。 5 r/ }$ F4 x% M/ e* o光電子能譜是用X射線作激發(fā)源，轟出樣品中元素的內(nèi)層電子，并直接測量二次電子的能量，這能量表現(xiàn)為元素內(nèi)層電子的結(jié)合能Eb，Eb隨元素而不同，且有較高的分辨力，可以得到從價(jià)電子到K殼層的各級(jí)電子電離能，有助于了解離子的幾何構(gòu)型和軌道成鍵特性。 8 E6 K- b??I$ M 其測量原理公式由光電效應(yīng)得來：hv=Eb+Ek+。。 : V9 w3 [! \??Y4 J6 S; n/ O 應(yīng)用XPS可進(jìn)行：1 化學(xué)分析：包括元素的成分分析和定量分析2 固體表面相研究? ? 3 化合物結(jié)構(gòu)的測定 / k5 Z" D4 U/ Y6 t

13、! | 可用來進(jìn)行水泥熟料中硅酸鈣的水化表面分析分析能譜中O1s峰的寬窄變化和峰移動(dòng)的方向可以判斷水化反應(yīng)的進(jìn)行與否對(duì)其表面ESCA測定的Ca/Si比值可以分析水化過程及其產(chǎn)物 # S5 P$ g; I2 }??V2 j% g四.透射電子顯微分析 6 h0 R2 v6 A4 G) j透射電鏡是用聚焦電子束作為照明源，均勻照射到試樣的某一待觀察微小區(qū)域上，由于使用對(duì)電子束透明的薄膜試樣，故絕大部分電子穿透試樣，其強(qiáng)度分布與所觀察試樣區(qū)的形貌，組織，結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)。經(jīng)過轉(zhuǎn)換可以在熒光屏上顯示出與試樣形貌，組織，結(jié)構(gòu)相應(yīng)的圖象。 % N1 H8 A5 W+ q5 X1 {其電子圖象的襯度來源于質(zhì)

14、量襯度，衍射襯度和相位襯度。 4 _( ~3 ?5 f! Y( q, x4 _! c透射電子顯微鏡是一種高分辨率（分辨率可達(dá)0。1nm），高放大倍數(shù)（80萬倍）的顯微鏡。很適合觀察和分析材料的形貌，結(jié)構(gòu)，晶體中的位錯(cuò)，層錯(cuò)，空位團(tuán)等晶體缺陷。透射電鏡法要求試樣厚度僅為100-200nm，甚至幾十nm的，對(duì)電子束“透明”的試樣。試樣大致有三種：超細(xì)粉末顆粒，用一定方法減薄的材料薄膜，用復(fù)型方法將材料表面形貌復(fù)制下來的復(fù)型膜。, D8 ^8 P+ n2 J. N' r 9、目前，用于材料的合成與制備有許多新方法，請(qǐng)你列舉二種方法并加以較詳細(xì)說明。 答:(1)磁控濺射是上世紀(jì)70年代迅速發(fā)

15、展起來的新型濺射技術(shù),目前已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn).主要用于制備膜. 磁控濺射是在陰極靶面上建立了一個(gè)環(huán)狀磁靶以使二次電子跳躍式地沿著環(huán)狀磁場轉(zhuǎn)圈,離子轟擊靶面所產(chǎn)生的二次電子在陰極暗區(qū)被電場加速之后飛向陽極.磁控濺射所采用的環(huán)形磁場對(duì)二次電子的控制更加嚴(yán)密. 磁控濺射的優(yōu)點(diǎn):與二級(jí)濺射相比,其鍍膜速率提高了一個(gè)數(shù)量級(jí),且鍍膜時(shí)基片溫度低、損傷小. 磁控濺射的主要缺點(diǎn):磁控濺射靶的濺射溝槽一旦穿透靶材,就會(huì)導(dǎo)致整塊靶材報(bào)廢,以致靶材的利用率低,一般低于40%. (2)等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD) PECVD是用等離子體技術(shù)使反應(yīng)氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后,在基底上生成固體薄膜的方法.近二三

16、十年來,PECVD法進(jìn)展相當(dāng)快,在半導(dǎo)體工業(yè)中,這種技術(shù)已成為大規(guī)模集成電路干式生產(chǎn)工藝中的重要環(huán)節(jié). PECVD薄膜反應(yīng)室主要有平板電容型和無極射頻感應(yīng)線圈式兩種.平板型又可分為直流、射頻、微波電源三種.PECVD薄膜的性質(zhì)不僅與沉積方式有關(guān),還取決于沉積工藝參數(shù).這些工藝參數(shù)包括:電源功率、反應(yīng)室?guī)缀涡螤钆c尺寸、負(fù)偏壓、離子能量、基材溫度、真空泵抽氣速率、反應(yīng)室氣體壓力以及工作氣體的比例等.仔細(xì)控制工藝參數(shù),才能得到性能良好的薄膜. 與基于熱化學(xué)的CVD相比,PECVD的優(yōu)點(diǎn):沉積溫度低,從而基板不發(fā)生相變或變形,而且成膜質(zhì)量高. (3)微波燒結(jié) 利用微波電磁場中材料的介質(zhì)損耗,使

17、陶瓷材料整體加熱到燒結(jié)溫度而實(shí)現(xiàn)致密化的方法.由于微波加熱利用了陶瓷本身的介電損耗發(fā)熱,所以陶瓷既是熱源,又是被加熱體.整個(gè)微波裝置只有陶瓷制品處于高溫,而其余部分仍處于常溫狀態(tài). 可以通過改進(jìn)電磁場的均勻性、改善材料的介電性能和導(dǎo)熱性能、以及采用保溫材料保護(hù)燒結(jié)等方法來保證燒結(jié)溫度的均勻性,以及解決局部過熱問題. 微波燒結(jié)的應(yīng)用:已成功制備了ZrO2或Al2O3納米陶瓷. （4）等離子體化學(xué)氣相沉積法(PCVD) " Q* y9 H8 a5 z9 g' P PVCD是借助等離子體內(nèi)的高能電子與反映氣體原子,分子發(fā)生非彈性碰撞使之離解或電離,從而產(chǎn)生大量的沉積組元,如原子,離子或活性

18、基團(tuán)并輸送到基體表面上沉積成膜的. / k??o$ b' l4 N3 A9 S,非平衡等離子體激活代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加熱激活是PCVD的主要優(yōu)點(diǎn),可使基體的沉積溫度變較低. : J7 Y; E( s??@3 ^) ]. n 由于其沉積溫度低,沉積速率快,繞鍍性好,設(shè)備操作維護(hù)簡單而廣泛用于沉積各種薄膜和超硬膜. 此法得到的膜純度高,致密,形成的結(jié)晶定向好,電子工業(yè)中廣泛用于高純材料和晶體材料的制備. / q2 n5 k$ {7 {- N5 g 所涉及的化學(xué)反應(yīng)有:熱解反應(yīng),氧化還原反應(yīng),復(fù)合還原反應(yīng)等.' L# ~7 y' _+ @( S( z: c （5）溶膠-凝膠法(sol-gel) & n4

19、h$ N( z8 X; `+ a溶膠-凝膠法是指有機(jī)或無機(jī)化合物經(jīng)過溶液-溶膠-凝膠而固化. 經(jīng)過熱處理而制得氧化物或其它化合物固體的方法. 由于溶膠凝膠過程中有著純度高,均勻性強(qiáng),處理溫度低,反應(yīng)條件易控制等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于特殊光學(xué)玻璃,特殊薄膜,超細(xì)粉,復(fù)合材料,光學(xué)纖維,生物材料等領(lǐng)域. 7 r3 G( o2 Y! `) @$ T其主要特點(diǎn)有: ( N5 C& O3 H) P 1.可低溫合成氧化物,使得制造無法高溫加熱的制品成為可能; # v1 j" n$ N! a/ }8 \- o2.提高材料的均勻性,多成分系溶液是分子級(jí),原子級(jí)的混合; - \+ W2 {7 E, W0 P* z

20、- U 3.可提高生產(chǎn)效率. * N* s/ t; D5 o) o$ b2 T其可制得的材料主要有: 塊狀材料,纖維材料,涂層和薄膜材料,超細(xì)粉末材料及復(fù)合材料.所涉及的反應(yīng)有: 1.溶劑化; 2.水解反應(yīng); 3.縮聚反應(yīng).7 t$ T' t9 p: }" ^5 F$ h 10、結(jié)合你擬報(bào)的研究方向，提出一個(gè)研究課題并列出如下主要內(nèi)容： 1）課題名稱 2）提出理由（研究背景） 3）研究目標(biāo) 4）研究內(nèi)容 5）研究技術(shù)路線 答：這個(gè)看你報(bào)的方向 比如金屬材料 研究一下鎂合金 用來做筆記本電腦外殼 是個(gè)比較開放性那個(gè)的題，自己花時(shí)間整理一份與自己專業(yè)相關(guān)的就行。

21、 11、寫一份你對(duì)碩士研究生階段學(xué)習(xí)的展望和計(jì)劃 這個(gè)也是開放性試題，結(jié)合自身方向和目標(biāo)期望去寫。 12、結(jié)合你對(duì)材料科學(xué)與工程的認(rèn)識(shí)與理解,談?wù)剤?bào)考材料類研究生的理由? 答 ：(1)首先材料在現(xiàn)代社會(huì)中扮演中一個(gè)重要的位置。 材料、生物、能源三大最受關(guān)注學(xué)科。材料在國防、航空起著重要作用。例如，航空高性能材料的使用，影響航天飛機(jī)的壽命和性能。隱身材料戰(zhàn)斗機(jī)上的使用。材料也影響了日常的生活，今后高質(zhì)量高品位的家居有耐于材料的發(fā)展，環(huán)保健康將是日后發(fā)展方向。談?wù)劜牧系淖饔茫驗(yàn)椴牧系闹匾运圆盼?。還可以談?wù)劜牧系拈_發(fā)材料的生產(chǎn)可以帶來巨大的利潤。 (2)可以談?wù)劜牧现?/p>

22、一些吸引你的地方。比如在上課時(shí)看到關(guān)于材料內(nèi)部組織的照片，別一些非常規(guī)整的孿晶現(xiàn)象，和一些擁有各種各樣對(duì)稱軸的晶胞。談?wù)劜牧现幸灿性S多有規(guī)律的地方，有許多漂亮的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。等等找一本書看看就行了。或者可以談?wù)劶{米技術(shù)帶來的一些奇異的變化。 13、結(jié)合自己所選報(bào)的專業(yè)，談?wù)勀銏?bào)考研究生的理由？ 這個(gè)題目很開放，注意避免某些功利的東西，即使你那樣想，也別那樣寫。太夸張的東西也少寫，人要有自知之明。 14、結(jié)合可持續(xù)發(fā)展的角度,談?wù)劗a(chǎn)業(yè)與能源,環(huán)境之間的關(guān)系 這個(gè)題目考察你的視野，網(wǎng)上有相關(guān)的資料，也可以查閱相關(guān)的課本，進(jìn)行歸納和總結(jié)。 15.參考書目的問題。 見復(fù)試筆試知識(shí)復(fù)習(xí)指導(dǎo)推薦書目。 專心---專注---專業(yè)