材料與社會發(fā)展-考試資料

1、材料與社會發(fā)展 考試資料1.什么是材料？簡述材料分類以及各類材料的基本特性。答：材料的定義及其分類：(1).定義：材料是指能為人類經(jīng)濟性地，用于制造有用器件的物質(zhì)。材料是人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機器或其他產(chǎn)品的那些物質(zhì)。(2).材料的分類：按組成、結(jié)構(gòu)特點進行分為金屬材料，無機非金屬材料和有機高分子材料和復合材料。從其發(fā)展過程上，可分為傳統(tǒng)材料和新型材料，它們是互相依存，互相促進，互相轉(zhuǎn)化，互相替代的關(guān)系。傳統(tǒng)材料的特征為：需求量大，生產(chǎn)規(guī)模大，但環(huán)境污染嚴重；而新型材料是建立在新思路、新概念、新工藝、新檢測技術(shù)的基礎上，以材料的優(yōu)異性能、高品質(zhì)、高穩(wěn)定性參與競爭，屬高薪技術(shù)的一部分；投

2、資強度較高，更新?lián)Q代快，風險性大，知識和技術(shù)密集程度高，一旦成功，回報率也較高，且不以規(guī)模取勝。從其使用性能分類：分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料則主要利用材料力學性能；而功能材料主要利用材料物理和化學性能。按用途進行分類：分為航空航天材料、信息材料、電子材料、能源材料、生物材料、建筑材料、包裝材料、電工電器材料、機械材料、農(nóng)用材料、日用品及辦公用品材料。(3)各自特點：高分子材料：是通過若干高分子鏈聚集以及高分子鏈與其他添加組分的相互作用而構(gòu)成。分子量大，質(zhì)輕；優(yōu)良的加工性能，導熱系數(shù)小，化學穩(wěn)定性好，電絕緣性好；功能的可塑性好，出色的裝飾性，但易老化；可以延壓成膜、紡制成絲，可制成各種形狀

3、的構(gòu)件，可產(chǎn)生巨大的粘接力及巨大彈性等。金屬材料：有金屬元素或以金屬元素為主形成的，并具有一般金屬特性的材料稱為金屬材料。一般具有金屬光澤，具有良好的導電性，導熱性，延展性及塑性；具有良好的強度和韌性，熔點較高。無機非金屬材料：傳統(tǒng)上主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等四大類，其主要化學組成均為硅酸鹽類物質(zhì)。具有高熔點，高強度，高硬度；耐腐蝕，耐磨損，抗氧化等，以及寬廣的導電性，隔熱性，透光性；良好的鐵電性，鐵磁性，壓電性。復合材料：是由有機高分子、無機非金屬或金屬與幾類不同材料通過復合工藝組合而成的新型多相固體材料，它既能保留原組分材料的主要特色，又通過復合效應獲得原組分所不具有的性能。比重小

4、，比模量和比強度大；具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，自潤滑；耐熱，耐疲勞，耐蠕變，電絕緣性好等特點?！?. 請舉例說明材料工程與材料科學之間的差別和聯(lián)系？請給出材料科學研究的五要素圖。答：材料科學是研究材料的組織結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、生產(chǎn)流程和使用效能以及它們之間的相互關(guān)系，集物理學、化學、冶金學等于一體的科學,是一門與工程技術(shù)密不可分的應用科學。中國的材料科學研究水平位居世界前列，有些領域甚至居于世界領先水平。材料工程是研究、開發(fā)、生產(chǎn)和應用金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和復合材料的工程領域。其工程碩士學位授權(quán)單位培養(yǎng)從事新型材料的研究和開發(fā)、材料的制備、材料特性分析和改性、材料的有效利用等方面的高級工程

5、技術(shù)人才。要素：化學成分、制備加工、組織結(jié)構(gòu)和性質(zhì)性能。其中，組織結(jié)構(gòu)是核心要素。同時，前面三者共同支撐“性質(zhì)性能”。這四者的關(guān)系組成一個正四面體。3.材料在歷史中發(fā)揮重要作用對你印象深刻之處，請舉例說明答：材料的發(fā)展與人類進步和發(fā)展息息相關(guān)。一萬年前，人類使用石頭作為日常生活工具，人類進入舊時器時代，人類戰(zhàn)爭也進入了冷兵器時代。7000年前人類在燒制陶器的同時創(chuàng)造了煉銅技術(shù)，青銅制品泛地得到應用，同時又促進了人類社會發(fā)展，人類進入了青銅器時代。同時火藥的發(fā)明又使人類戰(zhàn)爭進入了殺傷力更強的熱兵器時代。5000年前人類開始使用鐵，隨著煉鐵技術(shù)的發(fā)展，人類又發(fā)明了煉鋼技術(shù)。十九世紀中期轉(zhuǎn)爐、平爐煉

6、鋼的發(fā)展使得世界鋼產(chǎn)量迅猛增加，大大促進了機械、鐵路交通的發(fā)展。隨著二十世紀中期合金鋼的大量使用，人類又進入鋼鐵時代，鋼鐵在人類活動中起著舉足輕重的作用。核材料的發(fā)現(xiàn)，又將人類引入了可以毀滅自己的核軍備競賽，同時核材料的和平利用，又給人類帶來了光明。二十世紀中后期以來，高分子、陶瓷材料崛起以及復合材料的發(fā)展，又給人類帶來了新的材料和技術(shù)革命，樓房可以越蓋越高、飛機越飛越快，同時人類進入太空的夢想成為了現(xiàn)實。再比如電子組件的演進，從體積非常大的真空管、晶體管進步到集成電路，不僅為現(xiàn)代的科技另造高峰，同時也使得電器用品趨于小型化、輕巧化、功能強、易于攜帶等種種好處。所以說人類的生活確實是與材料科學

7、有關(guān)。1982年日本首次研制出了陶瓷發(fā)動機小汽車，引起了世界性轟。因為它的 出現(xiàn)將使發(fā)動機重量減輕，提高燃燒度和節(jié)約燃料的愿望成為現(xiàn)實。1988年前 蘇聯(lián)一架以液氫為燃料的中型運輸機首次試飛成功，象征人類在航空領域中啟 用了無污染的新能源-液氫。液氫的沸點為253，攜儲液氫需要高效率的絕熱材料。液氫發(fā)動機的使用，則意味著低溫極限技術(shù)已達到實用化程度。1989年3 月，日本的一艘6500號潛水調(diào)查船下潛到6500米的深海區(qū)，打破了美國、前蘇聯(lián)和德國的下潛紀錄。這艘潛水艇耐水艙用的正是一種高強度鈦合金，觀察窗使用的是一種新型的有機玻璃。有了深海探測技術(shù)，人們

8、才可實現(xiàn)對人類資源開發(fā)有不可估量的意義深海資源的開發(fā)。美國在1989年12月入侵巴拿馬，1991年1月人侵海灣以及此刻正在空襲南聯(lián)盟的戰(zhàn)爭中，使用的F- ll7隱身戰(zhàn)斗機世人皆知。這種武器之所以能隱身，就是使用了一種吸波材料和吸波涂層。4.與我們生活密切相關(guān)的交通或日常用品，哪些是以鋼為主要承力材料的？鋼鐵在歷史中作用顯著，如何在未來發(fā)揮重要作用？答：建造北京奧運會主體育場“鳥巢”就是用了大的鋼材。建材：卷門、輕型鋼、防火門。運輸：汽車內(nèi)、外車身板件、排氣管。家電：冰箱、洗衣機外殼、干衣機外殼。一般：標識牌、展示柜，冷凍商品陳列櫥、用于橋梁建筑的鋼材我國鋼鐵工業(yè)經(jīng)過跨越式發(fā)展，已經(jīng)具

9、備了由大到強轉(zhuǎn)變的良好基礎，面對新的機遇和挑戰(zhàn)，展望未來，我國鋼鐵工業(yè)有理由、有信心緊跟時代發(fā)展需要，加快轉(zhuǎn)型升級，在已有基礎上不斷創(chuàng)新發(fā)展，發(fā)揮更大作用、做出新的貢獻。一是繼續(xù)滿足傳統(tǒng)行業(yè)用戶需要，為經(jīng)濟發(fā)展提供支撐。在相當長時期內(nèi)，建筑、機械等大規(guī)模消費鋼材的下游行業(yè)仍將在我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程中扮演重要角色，而這些行業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)型離不開鋼材的支撐，隨著下游行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，鋼鐵生產(chǎn)可謂天地廣闊、大有可為，如工信部和住建部聯(lián)合在建筑業(yè)推進高強鋼筋應用，就是鋼鐵支撐下游行業(yè)轉(zhuǎn)型升級重要作用的體現(xiàn)。二是滿足戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)是引導未來經(jīng)濟社會發(fā)展的重要力量，我國提出發(fā)展節(jié)能環(huán)保

10、、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源、新材料和新能源汽車七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，鋼鐵工業(yè)將承擔時代發(fā)展賦予的新使命，為培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)提供優(yōu)質(zhì)鋼鐵新材料。三是在推進節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟等方面發(fā)揮攻堅作用。鋼鐵工業(yè)是典型的流程工業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈長、關(guān)聯(lián)度高、物耗能耗大、物流運輸量大，節(jié)能減排潛力大，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟優(yōu)勢突出，鋼鐵工業(yè)將在我國推進節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟中發(fā)揮攻堅作用。四是在技術(shù)創(chuàng)新方面發(fā)揮引領作用。國家提出“十二五”時期要加快建立以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系，增強原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新能力。近年，我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系建設蓬勃發(fā)展，企業(yè)科研機構(gòu)不斷建立完善，技術(shù)創(chuàng)新能力得

11、到增強、成果豐碩。在國家認定企業(yè)技術(shù)中心2011年度評價前十名中，鋼鐵行業(yè)占有四位，在科技經(jīng)費支出前十名中，鋼鐵行業(yè)據(jù)有三個，在擁有專利數(shù)前三十名中，鋼鐵行業(yè)占據(jù)五席，可以說鋼鐵工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新在工業(yè)行業(yè)中走在了前列。在未來發(fā)展中，鋼鐵行業(yè)要發(fā)揮既有優(yōu)勢，抓住機遇，在技術(shù)創(chuàng)新方面發(fā)揮引領作用，將來我們不但能輸出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務，也將能輸出一流的技術(shù)和裝備。五是在培育發(fā)展具備較強國際競爭力的大型企業(yè)集團方面發(fā)揮積極作用。我國鋼鐵工業(yè)規(guī)模大，粗鋼產(chǎn)量占世界的45%。近年，通過兼并重組，我國鋼鐵企業(yè)規(guī)模逐步擴大，2011年世界粗鋼產(chǎn)量前五名中我國企業(yè)占據(jù)了四席。寶鋼、河北鋼鐵、首鋼、武鋼、沙鋼、鞍鋼、新興

12、際華等一批鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)進入了世界500強，具備了較強的國際競爭力。企業(yè)是市場競爭的主體，隨著我國鋼鐵工業(yè)推進兼并重組、優(yōu)化升級和國際化發(fā)展，將會有越來越多的中國鋼鐵企業(yè)登上世界舞臺，中國領軍鋼鐵企業(yè)也將在全球范圍內(nèi)具備更強的競爭力，為提升我國企業(yè)在世界的影響力和競爭力發(fā)揮積極作用。5.如何評定材料的硬和軟？控制鋼的硬或軟的主要因素是什么？答：硬度是衡量材料軟硬程度的一個性能指標。硬度試驗的方法較多，原理也不相同，測得的硬度值和含義也不完全一樣。最常用的是靜負荷壓入法硬度試驗，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、維氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗堅硬物體壓入的能力。而里氏

13、硬度（HL）、肖氏硬(HS)則屬于回跳法硬度試驗，其值代表金屬彈性變形功的大小。因此，硬度不是一個單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強度和韌性等的一種綜合性能指標。碳含量高低 合金元素含量種類及數(shù)量.都與鋼材的軟硬因素有關(guān)系.6.我國民間“打鐵”過程一般有幾步？生鐵、熟鐵和鋼有什么區(qū)別，如何從生鐵得到鋼？如何從熟鐵得到鋼？答：加熱，鍛打，淬火。熟鐵、鋼和生鐵都是鐵碳合金，以碳的含量多少來區(qū)別。一般含碳量小于0.2%的叫熟鐵或純鐵，含量在0.2-1.7%的叫鋼，含量在1.7%以上的叫生鐵。熟鐵軟，塑性好，容易變形，強度和硬度均較低，用途不廣；生鐵含碳很多，硬而脆，幾乎沒有塑性；鋼具有生鐵和

14、熟鐵兩種優(yōu)點，為人類廣泛利用。生鐵到鋼：鋼是由生鐵冶煉而成。將生鐵在煉鋼爐中進一步熔煉，并供給足夠的氧氣，通過爐內(nèi)的高溫氧化作用，部分碳被氧化成一氧化碳氣體而逸出，其他雜質(zhì)則形成氧化物進入爐渣中除去，這樣可使碳的含量降低，從而得到含碳量合乎要求的產(chǎn)品，即為鋼，此過程稱為煉鋼。所以將含碳量在2%以下，含有害雜質(zhì)較少的鐵碳合金稱為鋼。熟鐵到鋼：7.古代制造青銅器的主要步驟有哪幾步？何為青銅器時代和鐵器時代，是如何定義的？中國古代青銅器的鑄造有塊范法和失蠟法兩種基本的方法，此外還有分鑄法、焊接法等工藝。塊范法或稱土范法，是商周先民最先采用的，是整個青銅時代中應用最廣泛的青銅器鑄造法。其法步驟如下：制

15、模、制范、澆注、修整。青銅時代（或稱青銅器時代或青銅文明）在考古學上是以使用青銅器為標志的人類文化發(fā)展的一個階段。青銅時代必須具備這樣一個特點：青銅器在人們的生產(chǎn)、生活中占據(jù)重要地位，偶然地制造和使用青銅器的時代不能認定為青銅時代。青銅時代是 以使用青銅器為標志的人類物質(zhì)文化發(fā)展階段，自有了青銅器和隨之的增加，農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的生產(chǎn)力水平提高，物質(zhì)生活條件也漸漸豐富。青銅出現(xiàn)后，對提高社會生產(chǎn)力起了劃時代的作用。鐵器時代是人類發(fā)展史中一個極為重要的時代。人們最早知道的鐵是隕石中的鐵，古代埃及人稱之為神物。在很久以前，人們就曾用這種天然鐵制作過刀刃和飾物，這是人類使用鐵的最早情況。地球上的天然鐵是少

16、見的，所以鐵的冶煉和鐵器的制造經(jīng)歷了一個很長的時期。當人們在冶煉青銅的基礎上逐漸掌握了冶煉鐵的技術(shù)之后，鐵器時代就到來了。他們是根據(jù)在人們的生產(chǎn)生活中使用的占據(jù)主體地位的材料來定義的。8.鋁合金可以分為哪兩大類？什么樣的熱處理工藝可以提高鋁合金的強度？一為鑄造鋁合金，有鋁硅系、鋁銅系、鋁鎂系、鋁鋅系合金。 二為變形鋁合金，其中又分為兩類： 熱處理不強化型鋁合金，有鋁錳系、鋁鎂系合金； 熱處理強化型鋁合金，有鋁鎂硅系、鋁銅鎂系、鋁銅鎂鋅系等。為了進一步提高鋁合金的強度，通常在零件成形后進行熱處理。由于鋁沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，故鋁合金的熱處理強化方法與鋼不同，鋁合金的熱處理一般采用固溶時效處理，通過固

17、溶處理，使合金元素和第二相固溶于基體，并在隨后的時效處理中均勻析出細小的強化相，達到強化的效果。將鋁及鋁合金材料加熱到一定的溫度并保溫一定時間以獲得預期的產(chǎn)品組織和性能。(1) 退火：產(chǎn)品加熱到一定溫度并保溫到一定時間后以一定的冷卻速度冷卻到室溫。通過原子擴散、遷移，使之組織更加均勻、穩(wěn)定、，內(nèi)應力消除，可大大提高材料的塑性，但強度會降低。（2）固溶淬火處理：將可熱處理強化的鋁合金材料加熱到較高的溫度并保持一定的時間，使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到鋁基體中，形成過飽和固溶體，然后以快冷的方法將這種過飽和固溶體保持到室溫，它是一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，因處于高能位狀態(tài)，溶質(zhì)原子隨時有析出的可能

18、。但此時材料塑性較高，可進行冷加工或矯直工序(3)時效：經(jīng)固溶淬火后的材料，在室溫或較高溫度下保持一段時間，不穩(wěn)定的過飽和固溶體會進行分解，第二相粒子會從過飽和固溶體中析出（或沉淀），分布在（AL）鋁晶粒周邊，從而產(chǎn)生強化作用稱之為析出（沉淀）強化。同時提高鋁合金強度、抗疲勞性能的熱處理方法，是將經(jīng)過460-495/1-2小時固溶處理的鋁鋅鎂銅合金加熱至70-120，保溫24-96小時；然后，在150-170，保溫2-120分鐘并冷卻至室溫后，再在70-120下保溫24-96小時后出爐空冷。所述鋁鋅鎂銅合金包括下述組分：Zn,Mg,Cu，Mn,Zr,Al。本發(fā)明工藝方法簡單合理，通過三級時效熱

19、處理工藝，使鋁鋅鎂銅合金晶界處于過時效狀態(tài)，晶內(nèi)組織主要由相和G.P.區(qū)組成。晶界的過時效組織具有優(yōu)異的抗腐蝕性能，而晶內(nèi)的G.P.區(qū)粒子有利于位錯在交變應力作用下的往復滑移和裂紋閉合，提高抗疲勞性能，使合金具有優(yōu)良的抗應力腐蝕性能和抗剝落腐蝕性能，適應于工業(yè)化應用。9.目前大多汽車輪轂采用的材料是什么？鋼質(zhì)輪轂最主要的優(yōu)點就是制造工藝簡單（一般采用鑄造的工藝，例如鋁合金輪轂一般采用低壓鑄造工藝生產(chǎn)）成本相對較低，而且抗金屬疲勞的能力很強，也就是我們俗稱的便宜又結(jié)實。但鋼質(zhì)輪轂的缺點也相對比較突出就是外觀丑陋（可以說沒什么外觀可言），重量較大（相同的輪轂鋼材質(zhì)要比鋁合金材質(zhì)重很多），慣性阻力大

20、，散熱性也比較差，而且非常容易生銹。合金材質(zhì)輪轂正好可以彌補這樣的問題，較輕的重量，慣性阻力小，制作精度高，在高速轉(zhuǎn)動時的變形小，慣性阻力小，有利于提高汽車的直線行駛性能，減輕輪胎滾動阻力，從而減少了油耗。合金材質(zhì)的導熱性能又是鋼的三倍左右，散熱性好，對于車輛的制動系，輪胎和制動系統(tǒng)的熱衰減都能起到一定的作用。市場上的原廠車的合金輪轂都以鋁合金為主，當然很多改裝輪轂為了達到一定的特殊要求以及視覺的提升會選擇鉻、鈦等元素作為基本材料。不過，跟鋼材質(zhì)輪轂比起來，合金輪轂的價格要貴出不少，所以往往在很多中低端級別的原廠車中，鋼質(zhì)輪轂會出現(xiàn)在低配車型上，而合金輪轂則是高配車型的標配10. 為什么要推進

21、汽車輕量化，如何實現(xiàn)，材料如何選擇汽車輕量化實際上是汽車性能提高、重量降低、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、價格合理四方面相結(jié)合的一個系統(tǒng)工程。碳纖維代表著當今最先進的汽車技術(shù)。汽車輕量化是在保證汽車強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動力利用率，減少燃料消耗，降低排氣污染。汽車輕量化對于節(jié)約能源、減少廢氣排放十分重要。權(quán)威研究顯示，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%8%；汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.30.6升；汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。而在駕駛方面，汽車輕量化后其加速性能也將得到提高，而在碰撞時由于慣性小，制動距離也將減少。此外，車輛每減輕

22、100公斤，二氧化碳排放可減少約5克/公里。可見汽車輕量化的節(jié)能環(huán)保效益覺不亞于汽車發(fā)動機技術(shù)節(jié)油技術(shù)。 碳纖維復合材料是由碳纖維和樹脂等材料通過一定比例混合，經(jīng)過一系列固化處理得到的具有優(yōu)異性能的新型材料。這種材料應用在汽車領域具有傳統(tǒng)金屬材料無法比擬的優(yōu)點。1、強度高，碳纖維復合材料的機械性能優(yōu)于金屬材料。其抗拉強度時普通鋼材的4-5倍，剛度是普通鋼材的3-4倍。人們越來越注重汽車的安全性，汽車愛好者已討論多年，表面上是爭個誰對誰錯，但實質(zhì)上反映的事人們對于汽車安全性的看重。這樣一種高強度的材料應用到車身上，汽車的安全性會大大增加。2、質(zhì)量輕，碳纖維復合材料在有著優(yōu)良機械性能的同

23、時，又有著超輕的質(zhì)量。人們傳統(tǒng)意識中的“越結(jié)實就肯定越重”的觀念被徹底顛覆。在比普通鋼材強度高上數(shù)倍的同時，它的質(zhì)量僅為鋼材的數(shù)分之一。在越來越注重環(huán)境保護，越來越注重汽車燃油經(jīng)濟性的今天，輕車身已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢，碳纖維復合材料還有耐腐蝕，易于造型等優(yōu)點，上述這些優(yōu)點讓碳纖維復合材料成為車身制造的絕佳材料。碳纖維復合材料應用到汽車上的大優(yōu)勢：1.輕量化 .安全性 3.抗疲勞性 .減震能力強  .抗老化劑.可設計性強 .高溫性能強 11.高分子材料是近代科學技術(shù)發(fā)展形成的新專業(yè)，在中國僅僅只有30年左右的歷史，它是材料這

24、個傳統(tǒng)的大學科中一片新領域，它主要包括七個方面，請列舉。答：塑料，橡膠，合成纖維，涂料，膠黏劑，高分子樹脂復合材料，功能高分子材料12.請列舉一件高分子材料在軍工上應用實例。答：樹脂基復合材料具有優(yōu)異的綜合性能，制備工藝容易實現(xiàn)，原料豐富。在航空工業(yè)中，樹脂基復合材料用于制造飛機機翼、機身、鴨翼、平尾和發(fā)動機外涵道；在航天領域，樹脂基復合材料不僅是方向舵、雷達、進氣道的重要材料，而且可以制造固體火箭發(fā)動機燃燒室的絕熱殼體，也可用作發(fā)動機噴管的燒蝕防熱材料。近年來研制的新型氰酸樹脂復合材料具有耐濕性強，微波介電性能佳，尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，廣泛用于制作宇航結(jié)構(gòu)件、飛機的主次承力結(jié)構(gòu)件和雷達天線罩。

25、環(huán)氧樹脂屬上海樹脂所的AG80了，應用很廣。648，氰酸酯等也比較多聚酰亞胺纖維的主要應用領域為環(huán)保行業(yè)的工業(yè)高溫除塵過濾材料、航空航天行業(yè)的輕質(zhì)電纜護套及耐高溫特種編織電纜、其他領域的過濾、隔火氈、防火阻燃服裝及先進復合材料的增強劑等。13.論述光電高分子的應用前景。光電高分子材料是指在光的作用下能夠產(chǎn)生物理(如光導電、光致變色)或化學變化(如光交聯(lián)、光分解)的高分子材料，或者在物理或化學作用下表現(xiàn)出光特性(化學熒光)的高分子材料。常見的光功能高分子材料主要有：光導電高分子材料、光致變色高分子材料、高分子光致刻蝕劑、高分子熒光和磷光材料、高分子光穩(wěn)定劑、高分子光能轉(zhuǎn)化材料和高分子非線性光學材

26、料等。光功能高分子材料在電子工業(yè)和太陽能利用等方面具有廣泛應用前景。光電高分子材料在太陽能轉(zhuǎn)換中的應用是當前國際上的研究熱點，據(jù)介紹，伴隨信息光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大需求，有機光電功能材料與器件的研發(fā)得到了前所未有的快速發(fā)展，特別是有機發(fā)光二極管（oled）已經(jīng)發(fā)展到了產(chǎn)業(yè)化的攻關(guān)階段，所涉及的元件效率和壽命以及集成技術(shù)，已成為國際信息光電子領域的重大研究方向和競相研發(fā)的焦點。但是，由于相關(guān)基礎研究滯后于技術(shù)的發(fā)展，對高功能材料和器件的設計與優(yōu)化缺乏緊密結(jié)合的理論指導，在實際研發(fā)的過程中不得不采取廣泛探索和優(yōu)化的方式來進行，很大程度上阻礙了其創(chuàng)新跨越。為此，不斷強化有機/高分子光電材料基礎理論的探

27、索和創(chuàng)新，為其可持續(xù)發(fā)展提供基礎理論支撐和前瞻性的引領，是發(fā)展信息光電子產(chǎn)業(yè)亟須解決的重大課題。迄今為止，光致變色高分子的應用開發(fā)工作尚處在起步階段，但其應用前景是十分誘人的。例如,可作為窗玻璃或窗簾的涂層，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)光線：可作為護目鏡從而防止陽光、激光以及電捍閃光等的傷害：在軍事上-可作為偽裝隱蔽色或密寫信息材料；還可作為高密度信息存儲的可逆存儲介質(zhì)等等不一而足。我國已把光致變色材料列入863高科技計劃，國內(nèi)一些單位已相繼開展這方面的工作并已取得可喜的成果。14.智能材料的三要素是什么？人工合成自愈合材料的作用機制可以是哪些？答：A.智能材料必須具備感知、驅(qū)動和控制這三個基本要素B.智能材

28、料（Intelligent material），是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料。智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之后的第四代材料. C. 智能材料有七大功能，即傳感功能、反饋功能、信息識別與積累功能、響應功能、自診斷能力、自修復能力和自適應能力。D.自愈合聚合物材料本身就具有恢復材料的載荷傳遞能力，這種恢復可以是自主地發(fā)生，也可以是被一個具體的 刺 激 物 所 激 發(fā) 的，1.分子互擴散導致的自愈合2. 由光引發(fā)的自愈合3.通過形成可逆鍵的自愈合4.活性聚合導致的自愈合5納米粒子自愈合.6. 金屬基自愈復合材料7. 混合磨損自愈材料15.什

29、么是生物醫(yī)用材料？什么材料可作為生物醫(yī)用材料？什么是組織工程技術(shù)？答：A.生物醫(yī)學材料指的是一類具有特殊性能、特種功能，用于人工器官、外科修復、理療康復、診斷、治療疾患，而對人體組織不會產(chǎn)生不良影響的材料。B.現(xiàn)在各種合成材料和天然高分子材料、金屬和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各種復合材料，其制成產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛地應用于臨床和科研。C. 定義：應用生命科學與工程學的原理與技術(shù)，在正確認識哺乳動物的正常及病理兩種狀態(tài)下的組織結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的基礎上，研究、開發(fā)用于修復、維護、促進人體各種組織或器官損傷后的功能和形態(tài)的生物替代物的一門新興學科。D.組織工程研究主要包括四個方面：種子細胞、生物材料、構(gòu)建

30、組織和器官的方法和技術(shù)以以及組織工程的臨床應用。目前臨床上常用的組織修復途徑大致有3種：即自體組織移植、異體組織移植或應用人工代用品。16.舉例論述功能晶體材料在社會發(fā)展中起什么作用。答：1.光學晶體：主要用于光學儀器的透過窗口、棱鏡、透鏡、濾光和偏元件及相位補償鏡等2. 非線性光學晶體：其重要應用之一是激光頻率轉(zhuǎn)換晶體，用于紅寶石激光器、可調(diào)諧激光器、半導體激光器。3. 如用于導彈紅外制導頭的多元紅外探測器器件材料碲鎘汞、紅外探測藍寶石窗口，精確制導的激光晶體材料紅寶石和銣釔鋁石榴石、紅外接收系統(tǒng)中的關(guān)鍵材料碲鎘汞、電子吊艙中的砷化鎵材料和空一空導彈整流罩材料多晶硫化鋅等。17.舉例論述不同

31、功能晶體材料的功能之間的相互關(guān)系和相互轉(zhuǎn)化。在21世紀，電子、光子材料仍是全球信息產(chǎn)業(yè)的基礎材料，人工晶體在其中依然起著中心作用。盡管人工晶體領域不斷擴展，單晶仍是人工晶體的基礎。智能化是人工晶體的發(fā)展方向，要在學科交叉中發(fā)展智能晶體。大多數(shù)無機材料為晶態(tài)材料，其質(zhì)點的排列具有周期性和規(guī)則性。不同的晶體，其質(zhì)點間的結(jié)合力有本質(zhì)不同，質(zhì)點在三維空間的排列方式不同，使得警惕的圍觀結(jié)構(gòu)各有差異，反映在宏觀性質(zhì)上，不同晶體具有截然不同的性質(zhì)?；瘜W組成相同的物質(zhì)，在不同的熱力學條件下生成不同的晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，稱為同質(zhì)多晶現(xiàn)象。當外界條件改變時，各部分直接就要發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。如溫度、壓力的改變。如溫度、各種

32、晶體是功能材料的重要組成成分，功能晶體經(jīng)歷了從天然晶體到人工晶體，從體快晶體到薄膜，從自組裝到人工微結(jié)構(gòu)，從大晶體到微米晶體以及從單一材料的生長到具有器件結(jié)構(gòu)多種材料一體化制備的發(fā)展李程。人工晶體的領域已經(jīng)大大拓寬，晶體的概念早已不再是停留在有棱有角的規(guī)則多面體上，但晶體最本質(zhì)的東西周期性構(gòu)造仍保持著。現(xiàn)在人工晶體的功能以大大擴展，與器件的結(jié)合也越來越緊密并逐步走向智能化階段。納米材料的發(fā)展將加速這一進城。納米技術(shù)是一種從原子著手從小到大合成和組件納米材料并用納米材料來實現(xiàn)具有特定功能和智能作用的高技術(shù)，他的實現(xiàn)講使人類進入智能化的類生物體系生產(chǎn)時代。因此在21實際運用納米技術(shù)和生物技術(shù)自上而

33、下的組裝只能警惕，甚至是有生命的晶體應該也不是天方夜譚。18.舉例五種以上太陽電池的名稱。闡述太陽電池的工作原理。答：A.太陽能電池根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶體太陽能電池、有機太陽能電池，其中硅太陽能電池是目前發(fā)展最成熟的，在應用中居主導地位。B. 太陽能電池工作原理的基礎是半導體PN結(jié)的光生伏特效應。所謂光生伏打效應就是當物體受到光照時，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應。當太陽光或其他光照射半導體的PN結(jié)時，就會在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓。太陽光照在半導體p-n結(jié)上，

34、形成新的空穴-電子對，在p-n結(jié)內(nèi)建電場的作用下，光生空穴流向p區(qū)，光生電子流向n區(qū)，接通電路后就產(chǎn)生電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。如溫度、壓力的改變。19.什么是信息、信息技術(shù)及信息材料？信息材料有哪些類型？答：A.信息，指音訊、消息、通訊系統(tǒng)傳輸和處理的對象，泛指人類社會傳播的一切內(nèi)容B. 它主要是指利用電子計算機和現(xiàn)代通信手段實現(xiàn)獲取信息、傳遞信息、存儲信息、處理信息、顯示信息、分配信息等的相關(guān)技術(shù)。C. 信息材料屬于功能材料，是為實現(xiàn)信息探測、傳輸、存儲、顯示和處理等功能使用的材料 D. 信息材料主要有以下幾類。1.信息探測材料，對電、磁、 光、聲、熱輻射、壓力變化或化學物

35、質(zhì)敏感的材料屬于此類，可用來制成傳感器，用于各種探測系統(tǒng)，如電磁敏 感材料、光敏材料、壓電材料等。這些材料有陶瓷、半導體和有機高分子化合物等多種。2.信息傳輸材料，主要是光導纖維，簡稱光纖。它重量輕、占空間小、抗電磁干擾、通信保密性強，可以制成光纜以取代電纜，是一種 很有發(fā)展前途的信息傳輸材料。3信息存儲材料，包括：磁存儲材料，主要是金屬磁粉和鋇鐵氧體磁粉，用于計算機存 ；光存儲材料，有磁光記錄材料、相變光盤材料等，用于外存；鐵電介質(zhì)存儲材料，用于動態(tài)隨機存取存儲器；半 導體動態(tài)存儲材料，目前以硅為主，用于內(nèi)存。4.信息處理材料，是制造信息處理器件如晶體管和集成電路的材料 。目前使用最多的是硅

36、。砷化鎵也是一種重要的信息處理材料。20.結(jié)合具體事例，說明材料對信息技術(shù)、能源技術(shù)發(fā)展的推動作用。答：A.1906年佛萊斯特發(fā)明了電子管，才有了無線電廣播、電子計算機的出現(xiàn)，但只是到了1948年貝爾實驗室的巴丁，肖克利，布拉頓發(fā)明了半導體晶體管以后，才逐步地實現(xiàn)了電子設備的小型化、輕量化、節(jié)能化，以及成本的降低、可靠性的提高與壽命的延長。1958年集成電路的發(fā)明，使計算機及各種電子設備發(fā)生了一次飛躍，計算機從以晶體管為元件的第二代發(fā)展到以中小型集成電路為邏輯元件的第三代。以后集成電路的發(fā)展十分迅速，器件尺寸和集成度幾十年來幾乎以數(shù)量級的速度在變化。進入90年代，集成度進一步提高，加工技術(shù)達到

37、0.3微米，研究水平已達到0.1微米，每位存儲器的價格就更低了。這些變化的實現(xiàn)主要依賴半導體材料光電子技術(shù)，與之直接相關(guān)的材料便是光電子材料。砷化鎵由于比硅具有更優(yōu)異的性能和受激發(fā)光的特點，對發(fā)展高密度、高速度芯片很有利。近年來發(fā)現(xiàn)的多孔硅、納米碳化硅等發(fā)光半導體材料，目前都在探索之中，一旦有所突破將引起計算機的一場革命。B. 1883年第一塊太陽電池由Charles Fritts制備成功。Charles用硒半導體上覆上一層極薄的金層形成半導體金屬結(jié)，器件只有1%的效率。到了20世紀50年代，隨著半導體物性的逐漸了解，以及加工技術(shù)的進步，1954年當美國的貝爾實驗室在用半導體做實驗發(fā)現(xiàn)在硅中摻

38、入一定量的雜質(zhì)后對光更加敏感這一現(xiàn)象后，第一個太陽能電池在1954年誕生在貝爾實驗室。太陽電池技術(shù)的時代終于到來。自20世紀60年代起，美國發(fā)射的人造衛(wèi)星就已經(jīng)利用太陽能電池作為能量的來源。20世紀70年代能源危機時，讓世界各國察覺到能源開發(fā)的重要性。21.光盤存儲的原理是什么？一次性寫入光盤和可擦重寫光盤所用的記錄介質(zhì)層材料有哪些？無論是CD光盤、DVD光盤等光存儲介質(zhì)，采用的存儲方式都與軟盤、硬盤相同，是以二進制數(shù)據(jù)的形式來存儲信息。而要在這些光盤上面儲存數(shù)據(jù)，需要借助激光把電腦轉(zhuǎn)換后的二進制數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)模式刻在扁平、具有反射能力的盤片上。而為了識別數(shù)據(jù)，光盤上定義激光刻出的小坑就代表二進制

39、的“1”，而空白處則代表二進制的“0”。DVD盤的記錄凹坑比CD-ROM更小，且螺旋儲存凹坑之間的距離也更小。DVD存放數(shù)據(jù)信息的坑點非常小，而且非常緊密，最小凹坑長度僅為0.4m，每個坑點間的距離只是CD-ROM的50%，并且軌距只有0.74m。CD光驅(qū)、DVD光驅(qū)等一系列光存儲設備，主要的部分就是激光發(fā)生器和光監(jiān)測器。光驅(qū)上的激光發(fā)生器實際上就是一個激光二極管，可以產(chǎn)生對應波長的激光光束，然后經(jīng)過一系列的處理后射到光盤上，然后經(jīng)由光監(jiān)測器捕捉反射回來的信號從而識別實際的數(shù)據(jù)。如果光盤不反射激光則代表那里有一個小坑，那么電腦就知道它代表一個“1”；如果激光被反射回來，電腦就知道這個點是一個“

40、0”。然后電腦就可以將這些二進制代碼轉(zhuǎn)換成為原來的程序。當光盤在光驅(qū)中做高速轉(zhuǎn)動，激光頭在電機的控制下前后移動，數(shù)據(jù)就這樣源源不斷的讀取出來了。DVD-RAM光盤是否穩(wěn)定可靠，記錄介質(zhì)是關(guān)鍵，而材料設計能否滿足高速存儲的要求，又取決于記錄介質(zhì)能否在兩個穩(wěn)定態(tài)之間實現(xiàn)快速可逆相變。國內(nèi)外傳統(tǒng)相變介質(zhì)材料設計都是基于激光的熱效應，信息寫入用液相快淬實現(xiàn)；信息的擦除用晶核形成、晶粒長大來完成。由于熱效應是能量積累過程，寫入一個比特需較長時間，約幾十納秒，而且介質(zhì)在經(jīng)歷幾十萬次的寫/擦循環(huán)后會出現(xiàn)信噪比下降的熱疲勞。隨著記錄激光采用短波長，激光的熱效應逐漸減弱，而激光光子的激發(fā)作用變得突出；所以新的材

41、料設計基于激光的光效應。對半導體類型介質(zhì)來講，寫入一個比特只要幾十皮秒，使記錄速率獲得數(shù)量級的提高。這種基于非線性光學雙穩(wěn)態(tài)變化效應的記錄介質(zhì)稱為光雙穩(wěn)態(tài)記錄介質(zhì)，它可以是無機材料，也可以是有機材料或無機-有機復合材料。補充內(nèi)容：1.簡述鑄造模擬所涉及的主要內(nèi)容。試舉一例計算機模擬在材料科學研究或生產(chǎn)實踐中的應用情況。答：A.材料科學中的計算機模擬, 按其模擬尺度, 可分為三類模擬方法: 1. 原子尺度的模擬計算, 包括分子動力學和蒙特卡洛法等1 。分子動力學和蒙特卡洛法可根據(jù)粒子間的作用勢, 計算多粒子系結(jié)構(gòu)、多種物系結(jié)構(gòu)和多種性質(zhì)。2. 顯微尺度模擬計算: 這類計算以連續(xù)介質(zhì)概念為基礎。在

42、基礎梯度材料過程中利用計算機模擬方法計算材料的熱應力分布, 為尋找合理材料結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。此外, 用熱力學方法預測材料相變及相變產(chǎn)物的顯微結(jié)構(gòu), 也屬此方法的研究范疇。3.宏觀尺寸的模擬計算: 一般與材料或材料部件的工業(yè)生產(chǎn)有關(guān)。例如: 非晶態(tài)合金經(jīng)急冷而成。采用計算機模擬計算液體合金快冷時的傳熱傳質(zhì)過程, 有助于設計合理的設備和工藝, 以保證產(chǎn)品質(zhì)量。清華大學航天航空學院劉小明等用分子動力學模擬研究金剛石壓頭在Ni 晶體薄膜上的摩擦過程和薄膜塑性變形行為的納觀機制.B.鑄造模擬 鑄造模擬與可視化鑄造概念不同。鑄造可視化是采用X射線對實際鑄件的凝固過程進行實際觀察。而鑄造模擬是在鑄件實際鑄造之前

43、進行鑄造的充型、熱傳導和凝固過程的模擬分析。根據(jù)凝固模擬結(jié)果制定鑄造工藝可大幅度降低鑄件廢品的發(fā)生。多相流的模擬是模擬鑄造的充型過程的確基礎，多相流的模擬包括卷氣、氧化夾雜、砂型沖蝕、壓鑄過程的排氣等的計算分析。模擬鑄造考慮了紊流、表面張力、自由表面、相變、熱交換等眾多影響因素的復雜流動，其模擬結(jié)果更接近真實的鑄造過程。 模擬鑄造應用于各種鑄造方法，應用范圍在不斷擴大。如果將其與可視化鑄造結(jié)合起來進行鑄造工藝研究，其效果就會更好。2.什么是催化劑？催化劑的基本特性是什么？在多相催化反應過程中，從反應物到產(chǎn)物一般經(jīng)歷哪些步驟？答：A.在化學反應里能改變其他物質(zhì)的化學反應速率，而本身的質(zhì)量和化學性

44、質(zhì)在反應前后都沒有發(fā)生變化的物質(zhì)叫做催化劑，又叫觸媒。B.催化劑的基本特征：催化劑只能實現(xiàn)熱力學可行的反應，不能實現(xiàn)熱力學不可能的反應；催化劑只能改變化學反應的速度，不能改變化學平衡的位置；催化劑能降低反應的活化能，改變反應的歷程；催化劑對反應具有選擇性。窗體頂端反應物分子從反應器內(nèi)流體體相向固體催化劑外表面擴散，稱為外擴散反應物分子從催化劑外表面沿著微孔方向朝催化劑內(nèi)表面擴散，稱為內(nèi)擴散反應物分子在催化劑表面發(fā)生化學吸附表面反應吸附態(tài)產(chǎn)物從催化劑表面脫附吸附態(tài)產(chǎn)物從催化劑內(nèi)表面擴散到外表面吸附態(tài)產(chǎn)物從催化劑外表面擴散到反應流體體相中.3.試舉例說明傳統(tǒng)金屬微滴制備技術(shù)及其特點。論述金屬微滴的

45、3d打印技術(shù)極其發(fā)展。微滴沉淀制造技術(shù)是一中新型的金屬微小型件快速成型技術(shù)。他的原理是，微米級金屬熔滴根據(jù)制造過程的要求，經(jīng)過選擇性充電偏轉(zhuǎn)后在基板上逐漸堆積成微型件。如進行直徑15-800um的合金錫、鋁、銅等均勻粉末的制備。特點：1.材料堆積與零件成型同步實現(xiàn)2.成型材料廣泛3.設備成本低，體積小。均勻金屬微滴噴射技術(shù)是基于噴墨打印的原理，于20世紀90年代初提出并發(fā)展起來的一種3D打印技術(shù)。它是以均勻為敵為基本成型單元，依據(jù)零件形狀特征逐點、逐層“堆積”而是顯得三位機構(gòu)的快速打印技術(shù)，具有噴射材料范圍廣、無拘束自由成型和無需昂貴專用設備等有點，在微笑復雜的金屬件制備、電路打印與電子封裝以

46、及結(jié)構(gòu)功能一體化制造等領域具有廣泛應用前景?；诰鶆蛭⒌螄娚涞?D打印技術(shù)是一中極具發(fā)展?jié)摿Φ脑霾闹圃旒夹g(shù)。目前，該技術(shù)已應用于金屬材料直接成型、為電子封裝和焊接設備等領域，在非均質(zhì)材料及其制件制備、結(jié)構(gòu)功能一體化制造以及航空、航天等高技術(shù)領域也具有重要的應用前景。4.什么叫粉末冶金？粉末冶金有什么特點？粉末燒結(jié)鋼有什么特點？粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。粉末冶金包括制粉和制品。其中制粉主要是冶金過程，和字面吻合。而粉末冶金制品則常遠遠超出材料和冶金的范疇，往往是跨多學科（材料和冶金，機械和力學等）的技術(shù)。尤其現(xiàn)代金屬粉末3D打印1-2  ，集機械