型無機(jī)材料思考題答案

1、1、材料的分類及特點(diǎn)分類：按材料的發(fā)展過程來分，可分為傳統(tǒng)材料和新型材料特點(diǎn)：傳統(tǒng)材料：需求量大，生產(chǎn)規(guī)模大，但環(huán)境污染嚴(yán)重 新型材料：建立在新思路、新概念、新工藝、新檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，以材料的優(yōu)異性能、高品質(zhì)、高穩(wěn)定性參與競爭，屬高新技術(shù)的一部分；投資強(qiáng)度高，更新?lián)Q代快，風(fēng)險(xiǎn)性大，知識和技術(shù)密集程度高增補(bǔ)信息：般將材料分為傳統(tǒng)材料與新型材料兩大類。傳統(tǒng)材料：是指那些已經(jīng)成熟且在工業(yè)中已批量生產(chǎn)并大量應(yīng)用的材料，如鋼鐵、水泥、塑料等。這類材料由于用量大、產(chǎn)值高、涉及面廣泛，又是很多支柱產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，所以又稱為基礎(chǔ)材料。新型材料(或稱為先進(jìn)材料)：是指那些正在發(fā)展，且具有優(yōu)異性能和應(yīng)用前景的一類材

2、料。 從原子結(jié)合鍵類型，或者說從物理化學(xué)屬性來分，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材料組成的復(fù)合材料。金屬材料的結(jié)合鍵主要是金屬鍵，無機(jī)非金屬材料的結(jié)合鍵主要是共價(jià)鍵或離子鍵，而高分子材料的結(jié)合鍵主要是共價(jià)鍵、分子鍵、氫鍵。按材料用途或者性能要求的特點(diǎn)來分，又可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。2、新型材料的定義及特點(diǎn)新型材料是指新出現(xiàn)的或正在發(fā)展中的，具有傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)異性能和特殊功能的材料；或采用新技術(shù)(工藝,裝備)，使傳統(tǒng)材料性能有明顯提高或產(chǎn)生新功能的材料；一般認(rèn)為滿足高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的一些關(guān)鍵材料也屬于新型材料的范疇。特點(diǎn)：高附加值、低碳環(huán)保、功能性強(qiáng)（比

3、如導(dǎo)電導(dǎo)熱率高、比強(qiáng)度比模量高等）等等。3、臨界條件下新型材料制備特征臨界技術(shù)包括：低溫技術(shù)，超低溫技術(shù), 冷凍干燥, 超高壓技術(shù), 元件工作速度的高速化技術(shù), 超純、超凈、超精細(xì)加工技術(shù)，超臨界萃取技術(shù)，強(qiáng)磁場技術(shù)。材料在普通條件下難以實(shí)現(xiàn)所需性能，為了達(dá)到特定要求，研究了各種臨界技術(shù)，開發(fā)臨界條件下新型材料。該技術(shù)開發(fā)的新型材料往往具備一些特定性能，比如超導(dǎo)、超純等等。4、論材料科學(xué)中的矛盾運(yùn)動材料在人類物質(zhì)生活巾的重要性早已為人們所熟知。當(dāng)今, 材料和能源、信息被稱為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱, 一個(gè)國家所生產(chǎn)的材料品種、產(chǎn)量和質(zhì)量, 是衡量這個(gè)國家科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。但是

4、, 由于歷史的種種原因, 目前我國的材料工業(yè)及材料科學(xué)水平, 與一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家相比,尚有一定的差距。為了改變這種狀況, 這里除了應(yīng)在材料科學(xué)本身作大量、長期的研究工作外, 運(yùn)用馬克思哲學(xué)原理, 探討材料科學(xué)中的矛盾運(yùn)動及其發(fā)展規(guī)律, 這對于推動我國材料科學(xué)的發(fā)展, 同樣具有重要的意義。從古到今, 人類使用的材料種類繁多, 千姿百態(tài), 性能各異。我們不禁要問# 為何某種材料具有某些性能而其它材料則不然呢 為何同一種材料在不同的環(huán)境或加工條體下又具有不同的性能呢？我們知道, 所謂材料的性能, 是指材料在某種物理場或化學(xué)場的作用下所表現(xiàn)的宏觀特征, 它可以由人們觀察或由儀器測定, 而材料的物質(zhì)屬性

5、, 即組成材料的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和組織則是人們借助各種特殊儀器測試, 再經(jīng)理論分析而得到的微觀特征。正是材料這種宏觀表象和微觀本質(zhì)之間的對立統(tǒng)一,構(gòu)成了整個(gè)材料科學(xué)的基本矛盾, 而這個(gè)基本矛盾的運(yùn)動則推動著材料科學(xué)不斷向前發(fā)展。今天, 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、生產(chǎn)的發(fā)展, 人類文明正向縱深發(fā)展, 從海洋開發(fā)到星際旅行, 從微觀粒子到宏觀宇宙, 人類活動和探索的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大, 各種新技術(shù)領(lǐng)域不斷誕生。這樣, 傳統(tǒng)的材料再也不能滿足生產(chǎn)和技術(shù)的要求, 從而對材料科學(xué)和技術(shù)提出了一個(gè)又一個(gè)新的任務(wù)。這種生產(chǎn)的需要與材料工業(yè)現(xiàn)狀的對立統(tǒng)一, 就構(gòu)成了當(dāng)今材料科學(xué)的主要矛盾, 即材料單一性能和綜合性能的矛盾。

6、概括起來, 這個(gè)主要矛盾主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1）材料強(qiáng)度和韌性的矛盾；2）材料表面性能和心部性能的矛盾；3）材料的機(jī)械性能和其性能之間的矛盾。綜上所述, 人類認(rèn)識和使用材料的歷史、實(shí)際上也是人類運(yùn)用唯物辯證法!不管是自覺地還是不自覺地認(rèn)識和改造客觀世界的歷史。因此, 在材料科學(xué)研究中, 以馬克思主義哲學(xué)基本原理為指導(dǎo), 運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所提供的理論和物質(zhì)手段, 分析材料內(nèi)部組成和性能的關(guān)系, 揭示材料變化發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律, 對于材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是非常重要的。當(dāng)前, 材料科學(xué)已進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段, 層出不窮的新材料正直接或間接地改變著世界的面貌。在這樣的形勢下, 如果我們材料科學(xué)工作者能

7、從哲學(xué)的角度, 按照辯證法的原理, 闡明其發(fā)展趨勢及可行性, 從而從根本上為材料科學(xué)研究指明方向, 這對于促進(jìn)我國材料工業(yè)的發(fā)展, 推動現(xiàn)代化建設(shè), 將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。參考文獻(xiàn)：科學(xué)、技術(shù)與辯證法 1988年 第一期 應(yīng)用辯證法 論材料科學(xué)中的矛盾運(yùn)動 程樹紅5、列舉幾個(gè)對近代科技發(fā)展起關(guān)鍵作用的新材料 硅：高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。集成電路半導(dǎo)體器件大多數(shù)是用硅材料制造，在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導(dǎo)體；摻入微量的第VA族元素，形成n型和p型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，就可做成太陽能電池，將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料。光導(dǎo)纖維通信，最新的現(xiàn)代通信手段將

8、會使 21世紀(jì)人類的生活發(fā)生革命性巨變單晶硅是一種比較活潑的非金屬元素，是晶體材料的重要組成部分，處于新材料發(fā)展的前沿。其主要用途是用作半導(dǎo)體材料和利用太陽能光伏發(fā)電、供熱等。由于太陽能具有清潔、環(huán)保、方便等諸多優(yōu)勢，近三十年來，太陽能利用技術(shù)在研究開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。鈦及其合金：因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域尤其是航空航天領(lǐng)域，主要是發(fā)展航空發(fā)動機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金，記憶鈦合金在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的廣泛應(yīng)用，人造衛(wèi)星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發(fā)射人造衛(wèi)星之前，將拋物面天線折疊起來裝

9、進(jìn)衛(wèi)星體內(nèi)，火箭升空把人造衛(wèi)星送到預(yù)定軌道后，只需加溫，折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復(fù)拋物面形狀激光材料：實(shí)現(xiàn)了激光在工業(yè)、醫(yī)療、商業(yè)、科研、信息和軍事六個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用石英光纖是以二氧化硅（SiO2）為主要原料光纖通訊（Fiber-optic communication）也作光纖通信,是指一種利用光與光纖（optical fiber）傳遞資訊的一種方式。屬于有線通信的一種。光經(jīng)過調(diào)變（modulation）后便能攜帶資訊。自1980年代起，光纖通訊系統(tǒng)對于電信工業(yè)產(chǎn)生了革命性 ，同時(shí)也在數(shù)位時(shí)代里扮演非常重要的角色。光纖通信 傳輸容量大，保密性好等 優(yōu)點(diǎn)。光纖通信現(xiàn)在已經(jīng)成

10、為當(dāng)今最主要的有線通信方式。將需傳送的信息在發(fā)送端輸入到發(fā)送機(jī)中，將信息疊加或調(diào)制到作為信息信號載體的載波上，然后將已調(diào)制的載波通過傳輸媒質(zhì)傳送到遠(yuǎn)處的接收端，由接收機(jī)解調(diào)出原來的信息。6、列舉幾個(gè)浙江省新材料的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，并加以說明磁性材料：浙江省是最主要的磁性材料生產(chǎn)基地，目前，磁電共存這一基本規(guī)律導(dǎo)致磁性材料必然與電子技術(shù)相互促進(jìn)而發(fā)展。人們正在研究新的非晶態(tài)和稀土磁性材料，磁性液體已進(jìn)入實(shí)用階段硅材料：重點(diǎn)發(fā)展大功率LED封裝技術(shù)，照明燈具和芯片設(shè)計(jì)制造及其相關(guān)檢測設(shè)備太陽能：重點(diǎn)發(fā)展太陽能電池用低成本多晶硅和單晶硅及其生產(chǎn)裝置，太陽能薄膜電池，太陽能熱利用技術(shù)等等納米材料：一些新興

11、領(lǐng)域例如納米制造，納米量衡，功能和分子納米技術(shù)。人們應(yīng)該在不夸大納米技術(shù)，積極調(diào)整傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展納米技術(shù)7、傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料與新型無機(jī)非金屬材料的區(qū)別新型無機(jī)材料指由非金屬元素組成的或由非金屬元索與金屬元素或由它們與常溫下呈氣態(tài)的單質(zhì)組成 的、具有特殊結(jié)構(gòu)、特定性能、可為新技術(shù)服務(wù)的固體材料。不同的化學(xué)組成，構(gòu)成形形色色的新型無機(jī)材料非金屬元素與金屬元素化臺形成的無機(jī)材料，如金娼碳化物、碳化鎢、碳化釷等，均屬硬質(zhì)材料非金屬元素與氣態(tài)單質(zhì)化合形 成的水晶(壓電晶體、氧化碲( 聲光晶體)氮化硅 ( 高溫高強(qiáng)材料)氮化硼(超硬材料)等前2種屬氧化物材料，后2種屬非氧化物材料金屬元素在周期表中占

12、大多數(shù)，與氣態(tài)元素化臺構(gòu)成的無機(jī)材 料也最多如Al2O3，、 MgO、ZrO2、ZnO、AIN、MgF2等這些氧化物和非氧化物尚可形成各種復(fù)臺物如氮化物和氧化物結(jié)合成氨氧化物、氟化物和氧化物結(jié)合成氟氧化物等除了上述各種單質(zhì)、化合物和復(fù)合物外，尚有各種鹽類和復(fù)合鹽類構(gòu)成的無機(jī)材料傳統(tǒng)的硅酸鹽 用作各種建筑材料、日用陶瓷和玻璃等 已有幾千年歷史隨著無機(jī)材料的發(fā)展和擴(kuò)大硅酸鹽專業(yè)已不限于傳統(tǒng)的硅酸鹽材料還包括各種不含硅的新型無機(jī)材料為與傳統(tǒng)的硅酸鹽材料區(qū)別開來人們提出了無機(jī)材料?；驘o機(jī)新材料。這些名詞，其范圍涉及：鋁酸鹽、鍺酸鹽、鈦酸鹽、鋯酸鹽、鈮酸鹽、鈕酸鹽等，當(dāng)然也包括新型的非傳統(tǒng)的硅酸鹽材料所

13、以，從化學(xué)的角度看無機(jī)材料大致可分5類非金屬元素材料、無機(jī)化臺物材料、無機(jī)復(fù)臺物材料無機(jī)鹽類材料和無機(jī)復(fù)合鹽類材料其中具有特定性能和應(yīng)用價(jià)值、能為新技術(shù)服務(wù)的就有可能發(fā)展為新型無機(jī)材料。它是以人工合成的高純原料經(jīng)特殊的先進(jìn)工藝制成的材料。與高新技術(shù)發(fā)展相輔相成8、新型玻璃的特點(diǎn)及分類，列舉并幾種典型的新型玻璃材料定義：新型玻璃是指除平板玻璃和日用器皿玻璃以外的，采用精確、高純或新型原料，采用新工藝在特殊條件下或嚴(yán)格控制形成過程制得的具有特殊功能或特殊用途的玻璃。新型玻璃的特點(diǎn)：成分：（硅、硼、磷、鍺、鉛）酸鹽、鹵族、硫族等形狀：板狀、薄膜、纖維玻璃態(tài)：單一玻璃態(tài)、乳濁玻璃、微晶玻璃、泡沫玻璃功

14、能：光、電、磁、聲、生物等制備工藝：坩堝、池窯、電加熱、真空熔煉等新型玻璃材料的分類：光學(xué)玻璃材料：SiO2光學(xué)纖維、激光玻璃、紅外玻璃電磁玻璃材料：液晶顯示器用導(dǎo)電玻璃、磁性玻璃熱學(xué)玻璃材料：抗熱震性、耐熱、導(dǎo)熱、透明微晶玻璃力學(xué)及機(jī)械玻璃材料：云母切削微晶玻璃、氧氮玻璃等生物化學(xué)玻璃材料：生物微晶玻璃、自清潔玻璃、多孔玻璃舉例：光導(dǎo)纖維：光導(dǎo)纖維是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有1100m左右。它是由內(nèi)芯和外套（如聚氨基甲酸酯）兩層組成，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，光由一端進(jìn)入，在內(nèi)芯和外套的界面上經(jīng)多次全反射，從另一端射出。光導(dǎo)纖維可以用在通信領(lǐng)域，具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)（例如頻帶寬、損耗低

15、、重量輕、抗干擾度能力強(qiáng)、保真度高等），同時(shí)還可用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域（光導(dǎo)纖維內(nèi)窺鏡）、傳感器、光纖藝術(shù)以及井下探測技術(shù)應(yīng)用等。微晶玻璃（CRYSTOE and NEOPARIES）又稱微晶玉石或陶瓷玻璃，是將加有晶核劑的特定組合的玻璃，在有控條件（一定溫度）下進(jìn)行晶化熱處理，成為具有微晶體和玻璃相均勻分布的復(fù)合材料。微晶體由玻璃相與結(jié)晶相組成。兩者的分布狀況隨其比例而變化。玻璃相占的比例大時(shí)，玻璃相為連續(xù)的基體，晶相孤立地均勻地分布在其中；如玻璃相較少時(shí)，玻璃相分散在晶體網(wǎng)架之間，呈連續(xù)網(wǎng)狀；若玻璃相數(shù)量很低，則玻璃相以薄膜狀態(tài)分布在晶體之間。性能特點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣性能優(yōu)良，介電損耗少，介電常數(shù)

16、穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)可在很大范圍調(diào)節(jié)，耐化學(xué)腐蝕，耐磨，熱穩(wěn)定性好，使用溫度高。應(yīng)用舉例：計(jì)算機(jī)硬盤基板、天文望遠(yuǎn)鏡鏡坯、微晶玻璃軸承、LCD面板、微晶玻璃裝飾板、電器配套面板等。9、 新型陶瓷的特點(diǎn)、分類及發(fā)展趨勢新型陶瓷材料在性能上有其獨(dú)特的優(yōu)越性。在熱和機(jī)械性能方面，有耐高溫、隔熱、高硬度、耐磨耗等；在電性能方面有絕緣性、壓電性、半導(dǎo)體性、磁性等；在化學(xué)方面有催化、耐腐蝕、吸附等功能；在生物方面，具有一定生物相容性能，可作為生物結(jié)構(gòu)材料等。但也有它的缺點(diǎn)，如脆性。按化學(xué)成分劃分，主要分為兩類：一類是純氧化物陶瓷，如Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、ThO2等；另一類是非氧化物系陶

17、瓷，如碳化物、硼化物、氮化物和硅化物等。按性能與特征劃分，可分為：高溫陶瓷、超硬質(zhì)陶瓷、高韌陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷。電解質(zhì)陶瓷、磁性陶瓷、導(dǎo)電性陶瓷等。隨著成分、結(jié)構(gòu)和工藝的不斷改進(jìn)，新型陶瓷層出不窮。按其應(yīng)用不同劃分，又可將它們分為工程結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩類。 發(fā)展趨勢：發(fā)展納米陶瓷材料、梯度材料、智能材料10、光導(dǎo)纖維制備的工藝原理及控制手段方法：兩步法：沉積反應(yīng)SiCl4 (Ge)O2SiO2，沉積后熔縮成透明預(yù)制棒；拉絲：將預(yù)制棒一端加熱至1600度進(jìn)行拉絲棒管法和坩堝法復(fù)合紡絲法控制手段：11、溶膠-凝膠法制備太陽能薄膜電池的特點(diǎn)在超低溫條件下，制備材料；大多數(shù)Sol-gel過程都在低溫下

18、進(jìn)行，熱處理溫度也較其它方法低工藝成本相對便宜，設(shè)備簡單，但工藝過程要求高，使工業(yè)化應(yīng)用受到限制夠在其它材料(金屬、陶瓷顆粒和三維物體)涂覆一種或多種材料均勻性好，由于溶膠由溶液制得，化合物在分子級水平混合，材料的均勻性很好，可以合成相當(dāng)均勻的化合物及復(fù)合材料度，制備過程無需機(jī)械混合，不易引入雜質(zhì)，獲得高純度材料,可以合成高純度(99.9999)的材料材料合成在分子水平上執(zhí)行，可以在過程早期對材料復(fù)合進(jìn)行早期設(shè)計(jì)制作控制最終材料的微觀結(jié)構(gòu)及物理、機(jī)械及化學(xué)性能上鍍膜 ,可以明顯地改善基體的光學(xué)性質(zhì)，增大光的透過率適合大面積制膜12、碳纖維制備原理、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、

19、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得；碳纖維的制造包括纖維紡絲、熱穩(wěn)定化（預(yù)氧化）、碳化、石墨化等4個(gè)過程。碳纖維不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維，廣泛用于民用，軍用，建筑，化工，工業(yè)，航天等領(lǐng)域。碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統(tǒng)使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨(dú)使用，多作為增強(qiáng)材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。隨著從短纖碳纖維到長纖碳纖維的學(xué)術(shù)研究，使用碳纖維制作發(fā)熱材料的技術(shù)和產(chǎn)品也逐漸進(jìn)入軍用和民用領(lǐng)域。同時(shí)，碳纖維發(fā)熱產(chǎn)品，碳纖維采暖產(chǎn)品，碳纖維遠(yuǎn)紅外理療產(chǎn)品也越來越多的走入尋常百姓家庭。未

20、來碳纖維行業(yè)將加快發(fā)展，碳纖維生產(chǎn)將加大力度，生產(chǎn)能力將以空前的速度增長。研究者莫不致力于改善其性質(zhì)及降低制造成本。13、無機(jī)材料制備技術(shù)的分類及特點(diǎn)無機(jī)材料的制備方法分：固相合成法：熱分解法，固相反應(yīng)法，自蔓延高溫燃燒合成法；液相合成法：溶膠凝膠，水熱法，共沉淀法，化學(xué)氣相法合成CVD。熱分解法：金屬的冶煉方法之一。加熱金屬氧化物、碘化物、羰基化合物等使其分解制取純金屬。比如碘化鈦在鎢絲上加熱分解，沉積出金屬鈦。方法簡單，但體系局限性大。固相反應(yīng)法：高溫下使兩種以上的金屬氧化物或鹽類的混合物發(fā)生反應(yīng)而制備粉體的方法。方法簡單，但是合成出的顆粒大，不均勻。自蔓延高溫燃燒合成法：利用物質(zhì)反應(yīng)熱的

21、自傳導(dǎo)作用，使不同的物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在瞬間形成化合物的一種高溫合成法。溶膠凝膠：溶膠凝膠法由于能在材料制備的初期進(jìn)行控制，使材料的均勻性達(dá)到亞微米、納米級 甚至分子級水平，從而控制材料的顯微結(jié)構(gòu)， 進(jìn)而控制材料的性能，即可以制備多種形式的 材料及復(fù)合材料。有點(diǎn)粒徑可控，并且均勻。水熱法：水熱法是利用高溫高壓的水溶液使那些在大氣條件下不溶或難溶的的物質(zhì)溶解，或反應(yīng)生成該物質(zhì)的溶解產(chǎn)物，通過控制高壓釜內(nèi)溶液的溫差使產(chǎn)生對流以形成過飽和狀態(tài)而析出生長晶體的方法。1）合成的晶體具有晶面，熱應(yīng)力較小，內(nèi)部缺陷少。其包裹體與天然寶石的十分相近。 2）密閉的容器中進(jìn)行，無法觀察生長過程，不直觀； 3）

22、設(shè)備要求高（耐高溫高壓的鋼材，耐腐蝕的內(nèi)襯）、技術(shù)難度大（溫壓控制嚴(yán)格）、成本高； 4）安全性能差。共沉淀法：沉淀法通常是在溶液狀態(tài)下將不同化學(xué)成分的物質(zhì)混合，在混合液中加人適當(dāng)?shù)某恋韯┲苽淝膀?qū)體沉淀物,再將沉淀物進(jìn)行干燥或鍛燒，從而制得相應(yīng)的粉體顆粒。化學(xué)共沉淀法不僅可以使原料細(xì)化和均勻混合，且具有工藝簡單、煅燒溫度低和時(shí)間短、產(chǎn)品性能良好等優(yōu)點(diǎn)?；瘜W(xué)氣相法合成：化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposition，簡稱CVD)是反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。它本質(zhì)上屬于原子范疇的氣態(tài)傳質(zhì)過程。與之相對的是物理

23、氣相沉積（PVD）。1)在中溫或高溫下，通過氣態(tài)的初始化合物之間的氣相化學(xué)反應(yīng)而形成固體物質(zhì)沉積在基體上。2)可以在常壓或者真空條件下(負(fù)壓“進(jìn)行沉積、通常真空沉積膜層質(zhì)量較好)。 3)采用等離子和激光輔助技術(shù)可以顯著地促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，使沉積可在較低的溫度下進(jìn)行。 4)涂層的化學(xué)成分可以隨氣相組成的改變而變化，從而獲得梯度沉積物或者得到混合鍍層。 5)可以控制涂層的密度和涂層純度。 6)繞鍍件好。可在復(fù)雜形狀的基體上以及顆粒材料上鍍膜。適合涂覆各種復(fù)雜形狀的工件。由于它的繞鍍性能好，所以可涂覆帶有槽、溝、孔，甚至是盲孔的工件。 7)沉積層通常具有柱狀晶體結(jié)構(gòu)，不耐彎曲，但可通過各種技術(shù)對化學(xué)反應(yīng)

24、進(jìn)行氣相擾動，以改善其結(jié)構(gòu)。 8)可以通過各種反應(yīng)形成多種金屬、合金、陶瓷和化合物涂層。14、溶膠凝膠法制備新材料的特點(diǎn) Sol-gel是指在低溫下液相合成溶膠，經(jīng)膠化(陳化) 過程成為凝膠(gel) ，再經(jīng)干燥和焙燒(煅燒/熱處理)后成為塊體、顆粒(粉末)、薄膜、纖維(晶須)等形狀、尺寸的氧化物、其它化合物固體材料。特點(diǎn)：在超低溫條件下，制備材料；大多數(shù)Sol-gel過程都在低溫下進(jìn)行，熱處理溫度也較其它方法低工藝成本相對便宜，設(shè)備簡單，但工藝過程要求 高，使工業(yè)化應(yīng)用受到限制可以同時(shí)合成2到3種材料能夠在其它材料(金屬、陶瓷顆粒和三維物體)涂覆一種或多種材料化學(xué)均勻性好，由于溶膠由溶液制得

25、，化合物在分子級 水平混合，材料的均勻性很好；可以合成相當(dāng)均勻的化 合物及復(fù)合材料超純度，制備過程無需機(jī)械混合，不易引入雜質(zhì)，獲得 高純度材料,可以合成高純度(99.9999)的材料由于材料合成在分子水平上執(zhí)行，可以在過程早期對材 料復(fù)合進(jìn)行早期設(shè)計(jì)制作精確控制最終材料的微觀結(jié)構(gòu)及物理、機(jī)械及化學(xué)性能15、溶膠-凝膠技術(shù)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用存在的問題？原料成本較高較長的反應(yīng)時(shí)間，對于產(chǎn)業(yè)應(yīng)用有一定的限制反映涉及大量的過程變量多金屬離子體系難以獲得均勻溶膠有開裂，氣孔，殘留碳16、溶膠-凝膠技術(shù)工藝過程及控制手段1）原料前驅(qū)體，也稱先驅(qū)體，起初基本上都采用金屬醇鹽，要求其具有易蒸餾、重結(jié)晶技術(shù)純化、可溶于

26、普通有機(jī)溶劑、易水解等特性。近幾年，采用無機(jī)鹽、有機(jī)聚合單體、有機(jī)絡(luò)合劑等替代或部分金屬醇鹽為前驅(qū)體,大大降低了溶膠凝膠工藝成本，使研究領(lǐng)域更為擴(kuò)展, 可以說是前驅(qū)體的替代成為了溶膠凝膠技術(shù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)原料還包括有機(jī)溶劑、催化劑以及一些添加劑前驅(qū)體的不同必然導(dǎo)致不同的水解機(jī)理。前驅(qū)體的水解：無機(jī)鹽水解金屬鹽在水中的性質(zhì)受金屬粒子半徑大小、電負(fù)性、配位數(shù)的影響。它們?nèi)苡诩兯谐ｋ婋x析出MZ+離子并溶劑化。根據(jù)溶液的酸度和相應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移大小，水解反應(yīng)存在下列平衡關(guān)系:MOH2 Z+MOH(Z-1)+H+ M = O (Z-2)+2H+特點(diǎn)：化學(xué)過程簡化，沒有或很少有有機(jī)殘余物；但不易形成溶膠，不易形成

27、單相凝膠。金屬醇鹽的水解金屬醇鹽除鉑醇鹽外均極易水解。水解反應(yīng)是溶膠凝膠法中醇鹽原料轉(zhuǎn)化為凝膠的主要反應(yīng)。水解過程可表示為:MOR+H2 OMOH+ ROH特點(diǎn)：溶膠化過程較易發(fā)生,可控性好;但對于多組分化學(xué)成分,有時(shí)形成雙相凝膠,材料化學(xué)計(jì)量、相組成不易保證,醇鹽應(yīng)用具有局限性。 有機(jī)聚合物的水解這類聚合物主要是一些烷氧基硅烷、脂類(正硅酸乙脂)，特點(diǎn): 利用有機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以制備有機(jī)無機(jī)雜化材料2）溶膠的提純在實(shí)驗(yàn)過程中所采用的原料與最終所期望的產(chǎn)物之間仍有差別,產(chǎn)物中存在不希望的離子,而且溶膠中少量電解質(zhì)的存在會影響溶膠的穩(wěn)定性。常用的提純法有滲析法、電滲析法及超過濾法。在這幾種提純過程

28、中常常用到半透膜。3）凝膠的形成凝膠是針對溶膠而言的。溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)變過程可描述為：縮聚反應(yīng)形成的聚合物或粒子聚集體長大為粒子簇，充滿整個(gè)容器即可稱為凝膠。溶膠粒子的凝聚是通過PH值和濃度變化引起的。溶膠在敞口或密閉容器中放置時(shí)，或由于溶劑蒸發(fā)，或由于縮聚反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行而導(dǎo)致向凝膠的逐步轉(zhuǎn)變。膠體粒子逐漸聚集形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，液相被包裹在固相骨架中，整個(gè)體系失去流動性。完成從溶膠到凝膠轉(zhuǎn)變所需的時(shí)間即膠凝時(shí)間或陳化時(shí)間。4） 凝膠的干燥在干燥階段, 顆粒間的水會通過毛細(xì)管力將它們拉緊、拉近,在脫水的最后階段, 其它金屬的鹽類雜質(zhì)還會在顆粒間形成結(jié)晶鹽固相橋, 從而形成團(tuán)聚體。干燥方式對該階段的團(tuán)聚程

29、度具有顯著影響。目前主要以下幾干燥方法：一是利用自然蒸發(fā)或低溫烘箱干燥得到干凝膠；二是利用超臨界干燥技術(shù)在高層釜中進(jìn)行，該技術(shù)是利用液體臨界點(diǎn)以上氣液界面消失，表面張力不復(fù)存在,此時(shí)毛細(xì)孔中就不存在由表面張力產(chǎn)生的附加壓力,可保持凝膠原先的分散結(jié)構(gòu), 就可避免“硬”團(tuán)聚的形成。三是采用添加控制干燥的化學(xué)添加劑(DCCA) 法。DCCA 一種具有低蒸氣壓的有機(jī)液體,其作用機(jī)理不盡相同。如在制作硅凝膠時(shí)加入甲酰胺,可提高網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度,使凝膠孔徑增大,且布均勻,但加入丙三醇時(shí),在于其對膠體粒子有較強(qiáng)的吸附能力從而改變凝膠表面的潤濕性能。但其共同特點(diǎn)是能將不同孔徑中的醇溶劑的不均勻蒸發(fā)大大減少, 從而減少

30、干燥應(yīng)力。四是冷凍干燥技術(shù)，先冷凍凝膠，再使溶劑升華。固氣接轉(zhuǎn)化避免了在孔內(nèi)形成彎曲液面，從而減少了應(yīng)力的產(chǎn)生，可以獲得無團(tuán)聚的材料5）干凝膠的熱處理干燥后的凝膠中可能還含有水分子、有機(jī)溶劑以及一些有機(jī)、無機(jī)離子等雜質(zhì)，熱處理的目的是去除這些雜質(zhì)，同時(shí)獲得所需材料及其特性，如晶型、結(jié)構(gòu)及粒徑等。熱處理所獲得得材料具有極大的比表面積和高的活性, 在較低溫度下, 緊密接觸的顆粒之間即會發(fā)生燒結(jié)、形成燒結(jié)頸而產(chǎn)生硬團(tuán)聚體。因此, 選擇合適的煅燒溫度是必要的。煅燒溫度過高易產(chǎn)生硬團(tuán)聚體和超微顆粒的長大, 而溫度過低則會因殘留有未分解的氫氧根及一些有機(jī)雜質(zhì)。目前有人在熱處理中引入壓力及氣氛控制，目的在于

31、針對具體的材料采用不同的熱處理方法。通過熱處理后，即可獲得所需制品。17、溶膠-凝膠技術(shù)未來的發(fā)展趨勢在基本理論方面，主要包括非硅體系的水解動力學(xué)研究，H2O、乙醇等普通溶劑相反的惰性溶劑的開發(fā)，陳化過程的物理化學(xué)變化的研究，多組份水解過程研究等；在工藝方面，主要包括粉體團(tuán)聚方面控制及解聚，凝膠干控制，溶膠粒子穩(wěn)定性控制及其在功能材料、復(fù)合材料中用機(jī)理研究等；應(yīng)用方面，繼續(xù)在一些低溫合成材料中廣泛應(yīng)用，尤其在光、電、磁、熱等特殊領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用；開展微小、納級功能器件制備的應(yīng)用開發(fā)；在工業(yè)應(yīng)用方面，重在促進(jìn)溶膠凝膠法制備材料的工業(yè)化應(yīng)用研究，包括減少工藝成本，縮短工藝過程，工藝重復(fù)性好等。18

32、、水熱法制備無機(jī)材料特點(diǎn)，并列舉幾種新興的水熱法特點(diǎn)：1）合成的晶體具有晶面，熱應(yīng)力較小，內(nèi)部缺陷少。其包裹體與天然寶石的十分相近。 2）密閉的容器中進(jìn)行，無法觀察生長過程，不直觀；3）設(shè)備要求高（耐高溫高壓的鋼材，耐腐蝕的內(nèi)襯）、技術(shù)難度大（溫壓控制嚴(yán)格）、成本高； 4）安全性能差；水熱反應(yīng)依據(jù)反應(yīng)類型的不同可分為水熱氧化、水熱還原、水熱沉淀、水熱合成、水熱水解、水熱結(jié)晶等。其中水熱結(jié)晶用得最多19、均勻沉淀法和共沉淀法制備新材料的特點(diǎn)及差異特點(diǎn)：制得的新材料化學(xué)成分均一，顆粒粒徑小且分布均勻差異：均勻沉淀法通常只含有一種陽離子，而共沉淀法含有兩種或多種陽離子。20、 燒結(jié)的主要推動力？固相

33、、液相及氣相燒結(jié)的機(jī)理及驅(qū)動力燒結(jié)推動力：表面自由能降低。位錯(cuò)、結(jié)構(gòu)缺陷，彈性應(yīng)力等的消失，以及外來雜質(zhì)的排除等，亦將使體系自由能降低燒結(jié)模型 燒結(jié)機(jī)理 驅(qū)動力氣相 蒸發(fā)-凝聚 蒸汽壓的差異液相 粘滯流動, 溶解-沉淀 毛細(xì)管力, 表面張力固相 擴(kuò)散 自內(nèi)能或化學(xué)位差異21、常見的新型無機(jī)材料燒結(jié)方式常壓、熱壓、微波燒結(jié)、自蔓延燒結(jié)、電弧等離子。常壓燒結(jié)主要有(1) 空氣常壓氣氛燒結(jié)；(2) 氣氛(即通氧氣、氮?dú)?、氫氣?常壓燒結(jié)；(3) 控制揮發(fā)氣氛( PbO等)常壓燒結(jié)；熱壓燒結(jié)主要有間歇熱壓燒結(jié)、連續(xù)熱壓燒結(jié)、等靜壓熱壓燒結(jié)、反應(yīng)熱壓燒結(jié)、超高熱壓燒結(jié)。22、熱壓燒結(jié)的原理、特點(diǎn)以及在新

34、材料制備中的重要作用熱壓燒結(jié)與一般燒結(jié)工藝不同之處，在于高溫?zé)Y(jié)過程中，對工件施加了很大的機(jī)械作用力。有兩種傳質(zhì)機(jī)制: 粒界滑動傳質(zhì), 擠壓蠕變傳質(zhì)。擠壓初期，粒界之間的壓力差較大，空格點(diǎn)濃度差及擴(kuò)散速度也比較大，故密度增加還不算很慢。到擠壓后期，各處粒界壓已趨近平衡，蠕變式的傳質(zhì)已不明顯，致密化速度將大為降低。熱壓后期外加壓力的作用已很不明顯，傳質(zhì)基 質(zhì)與常態(tài)燒結(jié)相似，界面壓力差推動下的粒界移動和 氣孔沿粒界的進(jìn)一步排除。分為熱等靜壓燒結(jié)，反應(yīng)熱壓燒結(jié)，超高熱壓燒結(jié)等等。特點(diǎn)：1）可降低燒結(jié)溫度；2）可避免二次晶粒長大, 對于燒結(jié)溫度較窄、結(jié)晶能力強(qiáng)的粉料是比較有益的；3）壓力可有效促進(jìn)器件

35、收縮,可獲得較高的致密陶瓷。23、在納米科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史的重要事件，你認(rèn)為其中哪幾個(gè)事件特別重要（選擇2-3個(gè)）？為什么重要？ 1962年，久保（Kubo）等人提出了超微粒子的量子限域理論，推動了實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家向納米尺度微粒進(jìn)行探索。理論的提出使人們在研究的過程中與一定的知道方向，不再是完全的盲目探索。1982年科學(xué)家發(fā)明研究納米的重要工具掃描隧道顯微鏡， 為我們揭示一個(gè)可見的原子、分子世界，對納米科技發(fā)展產(chǎn)生 了積極促進(jìn)作用。作為一種新的實(shí)驗(yàn)檢測工具，大大促進(jìn)了納米科技的發(fā)展。1991年：碳納米管被人類發(fā)現(xiàn)，它的質(zhì)量是相同體積鋼的六分之一，強(qiáng)度卻是鋼的10倍,成為納米技術(shù)研究的熱點(diǎn)。碳納米管的

36、研究具有重大的理論意義和潛在的應(yīng)用價(jià)值，如：其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)是理想的一維模型材料;巨大的長徑比使其有望用作堅(jiān)韌的碳纖維，有望用作為分子導(dǎo)線，納米半導(dǎo)體材料，催化劑載體，分子吸收劑和近場發(fā)射材料等。24、納米科技的體系范疇構(gòu)成納米材料物理學(xué)納米材料化學(xué)納米材料學(xué)納米測量學(xué)納米電子學(xué)納米機(jī)械學(xué)納米生物醫(yī)學(xué)25、納米材料的效應(yīng)及特性，舉例說明納米效應(yīng)(量子限域效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)）納米材料特性幻數(shù)結(jié)構(gòu)，磁、力學(xué)等特性，小尺寸效應(yīng)，宏觀量子隧道效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)。舉例：納米微器件納米材料，特別是納米線，可以使芯片集成度提高，電子元件體積縮小，使半導(dǎo)體技術(shù)取得突破性進(jìn)展，大

37、大提高了計(jì)算機(jī)的容量和進(jìn)行速度，對微器件制作起決定性的推動作用。世界最小的激光器：納米激光器該激光器比一根頭發(fā)還細(xì)1000倍，能發(fā)射紫外光，且能將藍(lán)色光變成遠(yuǎn)紫外光。該激光器可在室溫下工作，納米激光器最終可能用來制造一些器件，而這些器件可用于鑒別化學(xué)物、增加計(jì)算機(jī)磁盤存儲信息量及用于光計(jì)算機(jī)中。26、納米材料的應(yīng)用的涉及領(lǐng)域應(yīng)用：微電子學(xué)、航空航天、光電、生物工程、醫(yī)學(xué)、化工、環(huán)境雨能源、建筑、陶瓷等。微電子學(xué)領(lǐng)域：研制成功各種納米器件、單電子晶體管、紅、綠、藍(lán)三基色可調(diào)諧的納米發(fā)光二極管利用納米絲、巨磁阻效應(yīng)制成超微磁場探測器研制成功具有奇特性能的碳納米管，為納米電子學(xué)的發(fā)展起到了關(guān)鍵作用用

38、磁性納米微粒制備納米磁記錄材料可提高信噪比，改善圖像質(zhì)量納米磁性材料：納米微晶軟磁性材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒀刂哳l多功能發(fā)展(如功率變壓器、脈沖變壓器、高頻變壓器、扼流圈、互感器磁頭、磁開關(guān)、傳感器等)，它將成為鐵氧體有力的競爭者；尤其新近發(fā)現(xiàn)的納米微晶軟磁材料在高頻場中具有巨磁阻抗效應(yīng)。納米微晶稀土永磁材料，其磁性高于鐵氧體58倍且稀土含量減少生產(chǎn)成本下降，并且不易被氧化或腐蝕，可以作為粘結(jié)永磁體的原材料，用于磁制冷具有效率高、功耗低、噪聲小、體積小、無污染等優(yōu)點(diǎn)。微器件：納米材料，特別是納米線，可以使芯片集成度提高，電子元件體積縮小，使半導(dǎo)體技術(shù)取得突破性進(jìn)展，大大提高了計(jì)算機(jī)的容量和進(jìn)行速度，

39、對微器件制作起決定性的推動作用。傳感材料：納米粒子具有高比表面積、高活性、特殊的物理性質(zhì)及超微小性等特征，是適合用作傳感器材料的最有前途的材料。外界環(huán)境的改變會迅速引起納米粒子表面或界面離子價(jià)態(tài)和電子運(yùn)輸?shù)淖兓?，利用其電阻的顯著變化可做成傳感器，其特點(diǎn)是響應(yīng)速度快、靈敏度高、選擇性優(yōu)良。航天航空領(lǐng)域：用于機(jī)身及其輔助裝置、機(jī)翼、發(fā)動機(jī)及其部件、螺旋槳、火箭噴嘴、點(diǎn)火器等納米氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金已部分用于航空發(fā)動機(jī)導(dǎo)向葉片、渦輪工作葉片把金屬鎢制成納米介孔的金屬骨架，把相對低熔點(diǎn)的銅或銀等填充在孔隙中，制成“發(fā)汗金屬”利用納米微粒材料的尺寸遠(yuǎn)小于紅外和雷達(dá)波波長及磁損耗大的特點(diǎn)，可制成電磁波吸

40、收率非常高的隱身材料光電領(lǐng)域：將納米發(fā)光材料用于陰極射線發(fā)光、場發(fā)射及電致發(fā)光等技術(shù)，獲得比傳統(tǒng)材料更優(yōu)越的發(fā)光特性，提高發(fā)光器件的分辨率用于現(xiàn)有雷達(dá)信息處理上，可使其能力提高10倍至幾百倍，甚至可以將超高分辨率納米孔徑雷達(dá)放到衛(wèi)星上進(jìn)行高精度的對地偵察美國的研究人員把被激發(fā)的鋇原子單個(gè)送入激光器中，每個(gè)原子發(fā)射一個(gè)有用的光子，效率很高生物工程領(lǐng)域：利用生物分子在運(yùn)動中的狀態(tài)變化，結(jié)合納米技術(shù)，可以設(shè)計(jì)量子計(jì)算機(jī)美國科研人員應(yīng)用基于DNA分子計(jì)算技術(shù)的生物實(shí)驗(yàn)方法，有效地解決了目前計(jì)算機(jī)無法解決的問題“哈密頓路徑問題”，使人們對生物材料的信息處理功能和生物分子的計(jì)算技術(shù)有了進(jìn)一步的認(rèn)識利用納米

41、技術(shù)制備分子生物芯片，實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞、蛋白質(zhì)、DNA及其其它生物組份的準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測，應(yīng)用于疾病診斷、預(yù)測、藥物篩選、基因測序等眾多領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：科研人員已經(jīng)成功利用納米微粒進(jìn)行了細(xì)胞分離，用金的納米粒子進(jìn)行定位病變治療，以減少副作用等利用納米顆粒作為載體的病毒誘導(dǎo)物已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展利用納米技術(shù)獲取生命信息，制造出分子機(jī)器人利用納米Fe3O4和-Fe2O3的順磁性，包敷藥物后制得納米磁粒子，在外磁場作用下，將藥物引至病灶，利用交變磁場加熱，起到治病效果。納米類骨磷灰石晶體可用于制備高性能仿生組織修復(fù)和替換生物材料的核心材料。化工領(lǐng)域：納米Si02和橡膠分子的接技作用，制造出多功能

42、的納米Si02改性彩色橡膠，也可制成納米Si02改性彩色防水卷材及配套膠粘劑，納米Si02改性場地材料以及彩色輪胎等納米ZnO用于制造高速耐磨的橡膠制品，例如飛機(jī)輪胎、高級轎車用子午胎等具有防老化、抗摩擦著火，使用壽命長等功能納米技術(shù)是未來微型化工廠的基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)境和能源領(lǐng)域：能源存儲：物理和化學(xué)儲氫設(shè)備昂貴，碳納米材料是一種有效而清潔的儲氫方式，碳儲氫材料只要儲存其自重6.5%的氫即使燃料電池汽車具有實(shí)用價(jià)值(設(shè)定兩個(gè)加油站間的距離是500km)能源轉(zhuǎn)換：當(dāng)金屬細(xì)分到小于光波波長的尺寸時(shí)，金屬超微顆粒對光反射很低，通常小于1%，大約幾微米的厚度即可完全消光，利用這一特殊的光學(xué)特性，可制造高效

43、率的光熱、光電轉(zhuǎn)換材料，以很高的效率轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑螂娔?。?jié)省資源：納米技術(shù)是從原子和分子開始制造材料和產(chǎn)品技術(shù)。這種從小到大的制造方式需要的材料很少，造成環(huán)境污染程度低，產(chǎn)品微型化，使所需資源減少，不僅可以達(dá)到可持續(xù)發(fā)展目的，而且價(jià)格低廉?？梢灶A(yù)測，將來資源浪費(fèi)、造價(jià)昂貴的大型機(jī)械設(shè)備會逐漸淘汰，以實(shí)現(xiàn)資源消耗的“零增長”。水處理：納米級凈水劑吸附吸收能力是普通氧化鋁的10-20倍，將污水中懸浮物完全吸附并沉淀，再采用納米磁性物質(zhì)、纖維和活性碳的凈化裝置，最后通過帶有納米孔徑的特殊水處理膜和帶有不同納米孔徑的陶瓷小球組裝的處理裝置后，可得到高質(zhì)量的純凈水。防止電磁輻射：在強(qiáng)烈輻射區(qū)工作并需要電磁

44、屏蔽時(shí)，可以加入納米涂層，能達(dá)到提高遮擋電磁波輻射性能。環(huán)境監(jiān)測：碳納米碳管可以探測有毒的二氧化氮和氨氣，造價(jià)低廉，并且體積微小，只有3um長，仿佛是用微芯片進(jìn)行化學(xué)分析的“芯片實(shí)驗(yàn)室”。建筑領(lǐng)域：在涂料中引入TiO2納米粒子制備得到光催化涂料、抗菌防霉涂料、金屬閃光面漆及特殊納米界面涂料引入CaCO3納米粒子有效提高涂料附著力，耐水、耐堿、耐擦洗性能趨好引入SiO2納米粒子使涂料的干燥時(shí)間縮短，耐洗刷和老化性能提高，且附著力、表面硬度、涂膜自潔能力顯著提高納米ZnO粒子可顯著提高涂料的耐人工老化能力，還具有很好的抗菌性能各種功能涂料(吸波、除味、儲光、殺蟲、防輻射)和下一代的智能涂料(氣敏、

45、溫敏、光致變色等)也正在開發(fā)中，預(yù)計(jì)3-5 年陸續(xù)進(jìn)入市場內(nèi)裝修用的具有殺蟲、防放射性納米材料改性的涂料也在實(shí)驗(yàn)室研制成功，應(yīng)用前景看好納米材料減輕建筑玻璃重量的研究也開始進(jìn)行布署，一些超細(xì)化和納米添加劑兩項(xiàng)技術(shù)可以使水泥性能全面升級，提高水泥抗彎折的能力，在建筑和采油工業(yè)上應(yīng)用前景看好納米塑料、納米防水密封材料、納米材料改性混凝土等技術(shù)也在建筑中得到廣泛應(yīng)用陶瓷領(lǐng)域：在陶瓷領(lǐng)域中應(yīng)用表現(xiàn)在：(1)納米陶瓷；(2)微/納米復(fù)合陶瓷；(3)納米材料低溫助燒、增強(qiáng)陶瓷；(4)納米表面工程；(5)納米抗菌陶瓷；(6)無機(jī)納米材料改性古陶瓷27、 描述未來納米材料的發(fā)展趨勢納米制造：指在不少于100

46、nm的尺寸范圍進(jìn)行材料的制備納米量衡：所制備的尺寸小于100 nm結(jié)構(gòu)的精確測量，也包括這些檢測技術(shù)的發(fā)展功能納米技術(shù)：納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，并產(chǎn)生光、電、磁性能納米機(jī)械設(shè)備及儀器：將目前毫米級機(jī)器和毫米制動器進(jìn)入納米級尺寸分子納米技術(shù)：在分子水平進(jìn)行的技術(shù)，如生物/醫(yī)學(xué)、無機(jī)/有機(jī)復(fù)合等顆粒、團(tuán)簇及催化劑：產(chǎn)生數(shù)10億英鎊的工業(yè)產(chǎn)值，超過了19世紀(jì)和20世紀(jì)的膠體科學(xué)納米結(jié)構(gòu)材料: 可以提供高強(qiáng)、耐磨和耐腐蝕等潛在性能“極致”納米技術(shù): 原子和分子操作和組裝，是最有風(fēng)險(xiǎn)， 又有很大前途的技術(shù)仿生學(xué)：通過復(fù)制自然生物技術(shù)，創(chuàng)造奇異性能的材料， 或者修復(fù)現(xiàn)有材料，或者利用有機(jī)體制備新興材料計(jì)算機(jī)模擬：

47、模擬原子水平需要納米世界的新的物理學(xué)， 通過計(jì)算機(jī)模擬來預(yù)測新興材料的性能、物化特性等28、流延成型法定義、特點(diǎn)以及應(yīng)用定義：流延成型是指在陶瓷粉料中加入溶劑、分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑等成分，得到均勻分散的穩(wěn)定料漿，在流延機(jī)上制得要求厚度薄膜的一種成型方法。特點(diǎn)：具有可連續(xù)操作、生產(chǎn)效率高、自動水平高、工藝穩(wěn)定等特點(diǎn)。應(yīng)用：在功能材料的成型工藝中得到廣泛運(yùn)用，為電子設(shè)備、電子元件的微型化及超大規(guī)模集成電路的實(shí)現(xiàn)提供了廣闊的前景。29、 熱壓鑄成型的基本過程及特點(diǎn)熱壓鑄成型的工藝流程： 陶瓷粉體中加入表面改性劑如油酸、硬脂酸等，球磨混合，使之具有親油性，和蠟液良好融合。 將改性后的粉料加入熔化的石

48、蠟中攪拌混合至均勻。 將混好的料漿加入熱壓鑄成型機(jī)中，以適當(dāng)壓力和溫度注入模具成型。 脫模并對坯體進(jìn)行適當(dāng)修整。 將坯體埋入吸附劑中，以適當(dāng)速度升溫至900-1100，使坯體完全排除石蠟并具有一定強(qiáng)度。 再將坯體放入燒結(jié)爐中燒成最終制品。 熱壓鑄工藝的優(yōu)點(diǎn)： 可成型形狀復(fù)雜的陶瓷制品，尺寸精度高，幾乎不需要后續(xù)加工，是制作異形陶瓷制品的主要成型工藝 成型時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。 相比其它陶瓷成型工藝，生產(chǎn)成本相對較低，對生產(chǎn)設(shè)備和操作環(huán)境要求不高。 對原料適用性強(qiáng)，如氧化物、非氧化物、復(fù)合原料及各種礦物原料均可適用。 熱壓鑄工藝的缺點(diǎn)： 氣孔率高、內(nèi)部缺陷相對較多、密度低，制品力學(xué)性能和性能穩(wěn)定性

49、相對較差。 需要脫蠟環(huán)節(jié)，增加了能源消耗和生產(chǎn)時(shí)間。因受脫蠟限制，難以制備厚壁制品。 不適合制備大尺寸陶瓷制品。 難以制造高純度陶瓷制品，限制了該工藝在高端技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。30、電子陶瓷常用的幾種電學(xué)性質(zhì)參數(shù)及其意義電容量、介質(zhì)損耗、電容溫度系數(shù)、介電強(qiáng)度、絕緣電阻。電容量是電容器基本特征，電容量與、極板面積S、單板厚度h及層數(shù)n相關(guān)。在S、h、n一定，電容量主要與有關(guān)，即電容量(其余條件一定)；是衡量電介質(zhì)儲存電荷能力的參數(shù)，通常又叫介電系數(shù)或電容率， 也是材料的特征參數(shù)。陶瓷介質(zhì)在電導(dǎo)和極化過程中有能量消耗，一部分電場能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋挝粫r(shí)間內(nèi)消耗的電能叫介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗僅由電導(dǎo)(直流下)

50、引起，用電導(dǎo)率表示介質(zhì)損耗。單位體積的介質(zhì)損耗p=E2介電強(qiáng)度是一種材料作為絕緣體時(shí)的電強(qiáng)度的量度. 它定義為試樣被擊穿時(shí), 單位厚度承受的最大電壓, 表示為伏特每單位厚度. 物質(zhì)的介電強(qiáng)度越大, 它作為絕緣體的質(zhì)量越好.絕緣電阻是在直流下, 電容器抗漏電能力的量度電容溫度系數(shù)是在給定的溫度間隔內(nèi)，溫度每變化1時(shí)，電容的變化數(shù)值與該溫度下的標(biāo)稱電容的比值。31、MLCC結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、與單層電容差異及其在電子信息產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用片式多層陶瓷電容（MLCC）具有體積小、比電容高、介質(zhì)損耗小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)的振蕩、耦合、濾波 和旁路電路，是世界上用量最大、發(fā)展最快片式元件。MLCC 的結(jié)構(gòu)主要包括

51、三大部分：陶瓷介質(zhì)，金屬內(nèi)電極，端電極。而MLCC 是一個(gè)多層疊合的結(jié)構(gòu)，簡單地說它是由多個(gè)簡單平行板電容器的并聯(lián)體。MLCC(1類)微型化,高頻化,超低損耗,低ESR,高穩(wěn)定,高耐壓,高絕緣,高可靠,無極性,低容值,低成本,耐高溫.主要應(yīng)用于高頻電路中. MLCC(2類)微型化,高比容,中高壓,無極性,高可靠,耐高溫,低ESR,低成本.主要應(yīng)用于中,低頻電路中作隔直,耦合,旁路和濾波等電容器使用。單層的就是瓷片電容。陶瓷材料作介質(zhì),在陶瓷表面涂覆一層金屬薄膜,再經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后作為電極而成的電容器。通常用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路、旁路電容器及墊整電容器優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定，絕緣性好，耐高壓 缺點(diǎn)：容量

52、比較小。瓷片電容分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場合包括高頻在內(nèi)。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因?yàn)樗鼈円子诒幻}沖電壓擊穿。33、預(yù)測MLCC今后的發(fā)展趨勢MLCC是片式多層陶瓷電容，廣泛應(yīng)用于電子整機(jī)的振蕩、耦合、濾波和旁路電路。在今后電子設(shè)備需要它小型化；通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對元器件要求的高頻化；更為經(jīng)濟(jì)應(yīng)用廣泛的低成本化；高可靠性；和為適應(yīng)整機(jī)小型化、多功能化的需求的復(fù)合化；電源電路、開關(guān)電源、變換器和顯像管高壓電路中高壓化的趨勢

53、。34、LTCC技術(shù)特點(diǎn)、零收縮LTCC 材料優(yōu)點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)途徑 結(jié)合了共燒技術(shù)和厚膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),所有電路被疊層熱壓并一次燒結(jié),有利于生產(chǎn)效率的提高,降低了成本可實(shí)現(xiàn)無源器件的高度集成,減少表面安裝元件的數(shù)量,提高布線密度,減少了引線連接與焊點(diǎn)的數(shù)目,提高了電路的可靠LTCC材料的介電常數(shù)可在很大范圍內(nèi)變化,增加了電路設(shè)計(jì)靈活性。材料具有高特性,保證電路系統(tǒng)高品質(zhì)因數(shù)和低信號損失可適應(yīng)大電流及耐高溫特性要求,比普通PCB(印制電路基板)路具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性具有較好的溫度特性,如小膨脹和頻率溫度系數(shù)。實(shí)現(xiàn)途徑：流延:致密、厚度均勻、有一定強(qiáng)度和韌性，適合于流延成型料漿粘度范圍5002000mPa.s

54、厚度控制:控制刀高打孔:三種方式：鉆孔、沖孔和激光打孔鉆孔的速度35孔/s,精度50um,最小孔徑0.25mm沖孔的速度810孔/s,精度10um,最小孔徑0.05mm激光打孔250300孔/s,精度25um,最小孔徑0.1mm通孔直徑最佳0.150.25mm通孔填充通孔填充主要為絲網(wǎng)印刷、掩模印刷絲網(wǎng)印刷以250目以上不銹鋼或高開孔率尼龍絲網(wǎng)，絲網(wǎng)乳膠厚度約為30um掩模印刷用黃銅或不銹鋼作掩模，厚度2530um通孔漿料應(yīng)有良好的流變性能和合適黏度(10002500Pa.s)調(diào)節(jié)內(nèi)電極印刷內(nèi)電極圖案化有:絲網(wǎng)印刷、計(jì)算機(jī)描繪、光刻、薄膜沉積(1)絲網(wǎng)印刷成本低、效率高、線寬極限150um計(jì)算

55、機(jī)描繪無需制板和印刷對位,但操作復(fù)雜、生產(chǎn)能力低,線寬最小可到100um光刻:分辨率高、布線密度高、線寬至75um,但需光刻設(shè)備薄膜:分辨率高、布線密度高、線寬至50um,薄膜設(shè)備預(yù)疊層和熱壓將印刷過電極的各層生瓷片按預(yù)先設(shè)計(jì)的層數(shù)和次序疊到一起, 在一定的溫度和壓力下, 使它們緊密相連, 形成一個(gè)完整的多層坯體。為了使疊層后形成的生瓷片在排膠、燒結(jié)時(shí)不致起泡分層、燒結(jié)時(shí)收縮率一致且符合設(shè)計(jì)要求, 必須對生瓷片進(jìn)行等靜壓切片先將等靜壓后的膜塊在70下預(yù)熱,使膜塊與熱熔紙充分粘合后進(jìn)行切割,切割溫度設(shè)置60100按膜塊頂層的菱形切割標(biāo)記(cuttingmark)進(jìn)行對位,用CCD攝相系統(tǒng)完成切割

56、標(biāo)記的捕捉,確保刀片切割在菱形標(biāo)記的兩頭尖對角線上,分X/Y二個(gè)方向切割成大小一致的產(chǎn)品形狀。排膠燒結(jié)排膠可在馬福爐或隧道爐進(jìn)行,升溫速度0.20.5/min,至400500保溫,避免升高過快引起的分層燒結(jié)升溫速度510/min,至850900保溫.過快,燒結(jié)后基板平整性差,收縮大,也會出現(xiàn)翹曲。35、LTCC技術(shù)對材料的要求LTCC技術(shù)對陶瓷材料要求：LTCC技術(shù)主要包括設(shè)計(jì)技術(shù)、生磁(瓷)料帶技術(shù)和混合集成(制造)技術(shù),材料性能是關(guān)鍵。LTCC材料特性與材料種類、組成、顆粒控制等有很大關(guān)系。具體要求：介電常數(shù):220000范圍內(nèi)系列化以適用于不同f3.85.9適用于高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)680

57、適用于微波諧振器件和高頻線路設(shè)計(jì)幾千到幾萬可作為高容性器件集成到多層結(jié)構(gòu)中介電損耗tan小或品質(zhì)因數(shù)Q值高,保證優(yōu)良的選頻特性和降低器件在高頻下的插入損耗。對于多層微波器件,一般要求Q1000燒結(jié)溫度應(yīng)控制在1000以下,使用導(dǎo)電率高且熔點(diǎn)較低的銀、銅等低成本金屬作為內(nèi)電極良好的熱穩(wěn)定性,要求熱膨脹系數(shù)(CTE)可以調(diào)整到所載芯片的CTE。LTCC材料CTE為41061,Si的CTE為3.51061,兩者具有良好的CTE匹配性。含微波器件的集成材料,其f應(yīng)盡可能低101061陶瓷的配方應(yīng)有利于漿料配制、流延成型以及滿足后道LTCC制造工藝要求。材料主體組分和添加劑共燒材料匹配：1、不同介質(zhì)材料

58、(電阻、電容、電感、導(dǎo)體)共燒(燒結(jié)收縮率、致密化速率、熱膨脹系數(shù)、化學(xué)相容性）2、LTCC共燒體系沿XY方向的收縮一般為12%16%；借助無壓燒結(jié)或助壓燒結(jié)技術(shù),LTCC結(jié)構(gòu)在X、Y方向上的尺寸變化只有0.1%左右,基板將沿方向進(jìn)行收縮補(bǔ)償3、介質(zhì)基片與電極共燒匹配是難點(diǎn)! 介質(zhì)基片與電極燒結(jié)不匹配主要有三方面: (1)燒結(jié)致密化溫度不一致(2)燒結(jié)收縮率不一致(3)燒結(jié)致密化速率不匹配。表面不平整、翹曲、分層、相互間附著力下降36、 列舉LTCC技術(shù)幾個(gè)典型的應(yīng)用領(lǐng)域高頻無線通訊領(lǐng)域：功率放大器組件、前端射頻模塊、藍(lán)牙模塊航天航空與軍事領(lǐng)域：衛(wèi)星控制組件、電子裝置組件MEMS與傳感技術(shù)：微

59、機(jī)電系統(tǒng)、精密壓力傳感器系統(tǒng)汽車電子：汽車引擎控制模塊37、列舉LTCC幾個(gè)典型的應(yīng)用領(lǐng)域高頻無線通訊領(lǐng)域：功率放大器組件、前端射頻模塊、藍(lán)牙模塊航天航空與軍事領(lǐng)域：衛(wèi)星控制組件、電子裝置組件MEMS與傳感技術(shù)：微機(jī)電系統(tǒng)、精密壓力傳感器系統(tǒng)汽車電子：汽車引擎控制模塊38、薄膜材料相對塊體材料有何特殊性塊體固體理論是以原子周期排列為基本依據(jù)，電子在晶體內(nèi)的運(yùn)動服從布洛赫定理，電子遷移率很大；在薄膜材料中，由于無序性和薄膜缺陷態(tài)的存在，電子在晶體中將受到晶格原子的散射，遷移率變?。ǔ糠纸鼏尉П∧ね猓瑢⑹贡∧げ牧系碾妼W(xué)、光學(xué)、力學(xué)等性能受到很大影響。薄膜材料的厚度很薄，很容易產(chǎn)生尺寸效應(yīng)，因此

60、薄膜料的物性會受到薄膜厚度的影響薄膜材料的表面積同體積之比很大，所以表面效應(yīng)很顯著，表面能、表面態(tài)、表面散和表面干涉對它的物性影響很大在薄膜材料中還包含有大量的表面晶粒間界和缺陷態(tài)，對電子輸運(yùn)性能影響較大薄膜與基片之間的粘附性和附著力，以及內(nèi)應(yīng)力問題。39、薄膜和基片的附著力分類及其增強(qiáng)方法化學(xué)鍵合、范德華力、靜電力、相互擴(kuò)散、錨連作用、浸潤。增加基片活性。用洗滌劑清洗基片，利用腐蝕液（HF）等進(jìn)行刻蝕及離子轟擊，機(jī)械研磨。加熱會使相互擴(kuò)散增強(qiáng)。氧化物具有特殊的作用。通過沉積過渡層的方法（SiO、SiO2等），增加金屬與基片的附著力。40、薄膜材料制備方法分類及特點(diǎn)薄膜是指尺度在某個(gè)一維方向遠(yuǎn)