《材料合成与制备考试题答案4页》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料合成与制备考试题答案4页（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一名词解释 1共沉淀法沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合液中加人适当的沉淀剂制备前驱体沉淀物,再将沉淀物进行干燥或锻烧，从而制得相应的粉体颗粒。 共沉淀法是指在溶液中含有两种或多种阳离子，它们以均相存在于溶液中，加入沉淀剂，经沉淀反应后，可得到各种成分的均一的沉淀，它是制备含有两种或两种以上金属元素的复合氧化物超细粉体的重要方法。2水热合成法水热与溶剂热合成：在一定温度(1001000)和压力(1100MPa)条件下，利用水溶液中物质化学反应所进行的合成。在亚临界和超临界水热条件下,由于反应处于分子水平,反应性提高,因而水热反应可以替代某些高温固相反应。又由于水热反应的均
2、相成核及非均相成核机理与固相反应的扩散机制不同,因而可以创造出其它方法无法制备的新化合物和新材料。 它的优点：所的产物纯度高，分散性好、粒度易控制。3化学气相沉积气相沉积：利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上反应生成固态沉积物的一类技术1物理气相沉积(Physical Vapor Deposition ，简称PVD)：物理气相沉积是通过蒸发，电离或溅射等过程，产生金属粒子并与反应气体反应形成化合物沉积在工件表面。物理气象沉积方法有真空镀，真空溅射和离子镀三种，目前应用较广的是离子镀。如真空蒸发法、溅射法、离子镀等 “物理气相沉积” 通常指满足下面三个步骤的一类薄膜生长技术:A所生长的材料以
3、物理的方式由固体转化为气体B生长材料的蒸汽经过一个低压区域到达衬底C蒸汽在衬底表明上凝结，形成薄膜2化学气相沉积 (Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。它本质上属于原子范畴的气态传质过程。（一种或数种反应气体在热、激光、等离子体等作用下发生化学反应析出超微粉的方法）。4 Ostwald RipeningOstwald ripening是一种材料生长的机理，简单点说就是材料从分子阶段开始，首先形成一定尺寸的晶核，然后所有的分子都依附于晶核生长，这个阶段不会再形成新的晶
4、核了，只是晶核生长的越来越大，就是 “从液态转变为固态的过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒的成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列的，所以一个晶粒就是单晶”6 烧结末或压坯粉在低于主要组分熔点温度下加热，使颗粒间产生连接，以提高制品性能的方法。1、 宏观定义在高温下（低于熔点），陶瓷生坯固体颗粒的相互键联，晶粒长大，空隙(气孔)和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体，这种现象称为烧结。 2微观定义：固态中分子（或原子）间存在互相吸引，通过加热使质点获得足够的能量进行迁移，使粉末体产生颗粒黏结，产生强度并导致致密化和再结晶的过程
5、称为烧结。粉体材料成型后，用热、微波等方式将其烧结成固体材料。对陶瓷生坯进行高温焙烧，使之发生质变成为陶瓷产品的过程，也称烧结。目的是去除坯体内所含溶剂、粘结剂、增塑剂等，并减少坯体中的气孔，增强颗粒间的结合强度。7 Oriented attachment ripeningBanfiled又提出了一种新的晶体生长机制也能形成单晶结构，oriented attachment, 多个取向不一致的单晶纳米颗，通过粒子的旋转，使得晶格取向一致，向后通过定向附着生长（oreinted attachment）使这些小单晶生长成为一个大单晶，当然定向附着的过程出难免会出现一些位错和缺陷，这种生长机理形成的单
6、晶的特点同Ostwald ripening不同，OR形成的单晶大多是规则的，给材料本身晶体结构相关，而OA形成的单晶结构在形貌上则没有限制，任何形状和结构的单晶材料都能通过此机理形成。9 真空“真空”是指在指定的空间内压力低于101325Pa的气体状态。“真空度”用来表示真空状态下气体的稀薄程度，通常用压力表示。压力的单位过去一般用“托”（Torr）表示，是为纪念Torricelli而命名的，现在规定用国际单位制中的压力单位，即帕斯卡（Pa）表示。10介电常数或介电常数又叫介质常数，介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母表示，单位为法/米(F/m) 定义为电位移D和电场强度E
7、之比，=D/。（描述分子被电场极化的能力，也可以认为是样品阻止微波能通过能力的量度）Langmuir-Blodgett制膜法Langmuir-Blodgett建立的一种单分子膜制备技术：在水气界面上将不溶解分子加以紧密有序排列，形成单分子膜，然后再转移到固体表面上的制膜技术。功能材料功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。- 4 -三、 简答题 1. 简述玻璃脱色剂的种类和原理。脱色剂：用以减弱玻璃因铁化合物等杂质所引起的着色的物质种
8、类：主要有化学脱色剂和物力脱色剂两种。化学脱色剂：它主要起氧化作用，使着色作用强烈的FeO(青绿色)氧化成Fe2O3(黄绿色)，降低着色程度，增加透明度。常用的化学脱色剂为硝酸盐，三氧化二砷、三氧化二锑、二氧化铈、氟化物等。物理脱色剂：它能产生与绿色或黄绿色的互补色，从而起到消色作用。常用的物理脱色剂有硒和氧化钴、二氧化锰、氧化镍2. 简述水热与溶剂热合成化学的特点。 由于反应物反应性能的改变、活性的提高，水热与溶剂热合成法有可能代替固相反应以及难于进行的合成反应，并产生一系列新的合成方法。由于中间态、介稳态以及特殊物相易于生成，因此能合成特种介稳结构、特种凝聚态的新合成产物。能够使低熔点化合
9、物、高蒸气压且不能在融体中生成的物质、高温分解相在水热与溶剂热低温条件下晶化生成。水热与溶剂热的低温、等压、溶液条件，有利于生长极少缺陷、取向好、完美的晶体，且合成产物结晶度高以及易于控制产物晶体的粒度。由于易于调节水热与溶剂热条件下的环境气氛，因而有利于低价态、中间价态与特殊价态化合物的生成，并能均匀地进行掺杂。3. 简述化学气相沉积的特点。在中温或高温下，通过气态的初始化合物之间的气相化学反应而沉积固体；可以在大气压（常压）或者低于大气压（低压）下进行沉积。一般说低压效果要好一些；采用等离子和激光辅助技术可以显著地促进化学反应，使沉积可在较低的温度下进行；镀层的化学成分可以改变，从而获得梯
10、度沉积物或者得到混和镀层；可以控制镀层的密度和纯度；绕镀性好，可在复杂形状的基体上以及颗粒材料上镀制；气流条件通常是层流的，在基体表面形成厚的边界层；沉积层通常具有柱状晶结构，不耐歪曲。但通过各种技术对化学反应进行气相扰动，可以得到细晶粒的等轴沉积层；可以形成多种金属、合金、陶瓷和化合物层。4.什么是塑料薄膜的拉伸取向？简述双轴拉伸聚酯薄膜的生产工艺流。拉伸取向是对塑料薄膜施以外力，使聚合物松弛的长链沿力的作用方向得到伸长和取向，分子链沿外力场作用方向解缠、拉直、定向、结晶。分子链取向后，聚合物的物理、机械性能发生很大的变化，其性能大为改善。双轴拉伸聚酯薄膜的生产工艺流程：1、厚片制造：挤出树
11、脂，在冷却滚筒上急冷成厚片2、纵横拉伸：进入纵拉伸机，把厚片纵拉到预定倍数；进入横拉伸机，横拉到预定倍数。3、 切边收卷：切边、收卷得成品5. 简述冷冻干燥法制备材料的特点和步骤。 冷冻干燥法的特点：盐的水溶液易配制，与沉淀相比，由于不添加沉淀剂，可避免杂质的混入。因为冷冻的液滴中仍保存着溶液中的离子混合状态，所以组成不发生分离，可实现原子级的完全混合。用冷冻干燥法制备无水盐的工艺简单，此无水盐的热分解温度与其他方法制备的无水盐相比要低得多，还可避免水合盐溶化的问题。用冷冻干燥法能得到多孔质粉体，热分解时气体放出容易，利用流动床煅烧时，气体透过性好。用该法得到微粒子的大小为0.10.5m 冷冻
12、干燥法的步骤 ：首先要配制成所要求浓度的盐水溶液。用玻璃制喷嘴把配好的盐水溶液喷射到被致冷剂冷却的冷浴中，急速冷冻。把冷冻物放入预先冷却的烧瓶中，迅速接入真空系统。边冷冻，边减压排气，随即加热，使冰升华。冷冻干燥物在一定温度下进行煅烧热分解，即得到所要求的化合物粉末。 6. 硅酸盐水泥的主要生产原料有那些，画出其生产工艺流程图。 生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质和粘土质两类原料。为了补充铁质及改善煅烧条件，还可加入适量铁粉、萤石等。7. 建筑陶瓷的基本制造工艺流程图8. 简述分子束外延制备纳米薄膜的特点 分子束外延基本原理：在超高真空的条件下利用Kunsen蒸发器中的蒸发出的分子束或原子束在
13、真空室中不受碰撞直接沉积在衬底表面，沿着原来衬底的晶格方向进行生长的一种方法。该法生长温度低，能严格控制外延层的层厚组分和掺杂浓度，但系统复杂，生长速度慢，生长面积也受到一定限制。特点：（1）生长速率极慢，每秒110埃，因而可以生长极薄而厚度均匀的外延层，实际上是一种原子级的加工技术；（2）外延生长的温度低，可以避免衬底与外延层间的杂质在扩散，而获得杂质浓度分布异常陡峭pn结，同时又避免通常在高温下产生的热缺陷；（3）生长是在超高真空中进行的，衬底表面经过处理可成为完全清洁的，在外延过程中可避免沾污，因而能生长出质量极好的外延层。在分子束外延装置中，一般还附有用以检测表面结构、成分和真空残余气
14、体的仪器，可以随时监控外延层的成分和结构的完整性。9. 简述材料的纳米效应。 纳米效应就是指纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的效应：表面与界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。（1）小尺寸效应：由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。在熔点，磁性，热阻，电学性能，光学性能，化学活性和催化性等都较大尺度颗粒发生了变化，产生一系列奇特的性质。（2）表面与界面效应：随着颗粒的直径的减小，表面积和比表面积都将会显著地增大，表面原子数也将迅速增加。表面原子
15、具有高的活性，且极不稳定，它们很容易与外来的原子相结合，形成稳定的结构。（3）量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到最低值时 ,费米能级附近的电子能级会由准连续变为离散能级。纳米微粒的声、光、电、磁、热以及超导性与宏观特性有着显著的不同 ,这被称为量子尺寸效应。（4）宏观量子隧道效应：隧道效应是指微观粒子具有贯穿势垒的能力 ,人们发现一些宏观量 ,如磁化强度、量子相干器中的磁通量等具有隧道效应 ,称之为宏观量子隧道效应。四、 论述题 1. 与金属相比，玻璃钢有那些优缺点? 一、优点（1）轻质高强玻璃钢的比重只有1.42.0，即只有普通钢材的1/41/6，比铝还要轻约1/3，而机械强度却能达到或超过普通碳钢的水平。（2）优良的耐化学腐蚀玻璃钢不导电，在电解质镕液里不会有离子溶解出来。因而对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质有良好的化学稳定性，特别在强的非氧化性酸和相当广泛的pH值范围内的介质中都有着良好的适应性。（3）优良的电性能玻璃钢是一种优良的电绝缘材料，用玻璃钢制造的设备不存在电化学腐蚀和杂散电流腐蚀，可广泛用于制造仪表、电机及电器中的绝缘零部件，以提高电气设备的可靠性并延长其使用寿命，此外玻璃钢在
