材料物理题库

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1、名词解释：配位数：一个原子具有的第一邻近(原子或离子)数。费米能级：费米能级表示的是金属在绝对零度时的最高填充能级。能带：许多原子聚集，由许多分子轨道组成的近乎连续的能级带。价带(Valence band):价电子能级展宽成的能带(可满可不满)满带(Filled band):添满电子的价带空带(Empty band):价电子能级以上的空能级展宽成的能带导带(Conduction band)： 0 K时最低的可接受被激发电子的空带禁带(Band Gaps)：两分离能带间的能量间隔，又称为能隙(+Eg)固溶体(Solid Solution)：杂质原子(或离子、分子)均匀分布(溶)于基质晶格中的固体

2、。点缺陷(Point Defect)：任何方向尺寸都远小于晶体线度的缺陷区线缺陷(位错Dislocation)：仅一维尺寸可与晶体线度比拟的缺陷一或数列原子发生有规则的 错排弛豫：偏离了原平衡态或亚稳态的体系回复到原状态的过程.相数p：系统内性质相同且均匀部分的种类数独立组分数已平衡系统中各相组成的最少纯物质数，等于纯物质数减去独立化学反应数。自由度数F：相平衡系统中可独立改变而不引起相变的变量数共晶：共晶是指凝固时由一个液相同时生成两个不同的固相。共析：即两种以上的固相新相，从同一固相母相中一起析出，而发生的相变。包晶:在结晶过程先析出相进行到一定温度后新产生的固相大多包围在已有的旧固相周围

3、生 成。表面张力y ：扩张表面时单位长度上所需要的力。表面能：增加单位面积的表面所需要做的功。构象：高分子链由于单键内旋转形成的不同空间排列方式。内聚能：1摩尔分子聚集在一起的总能量，或1摩尔液体蒸发，或1摩尔固体气化的总能量。表面(Surface)：固体与气体或液体的界面取向：链段、大分子链、晶粒(取向单元)在外力作用下，沿一定方向排列聚合物合金：两种或两种以上聚合物通过物理的或化学的方法共同混合而成的宏观上均匀、 连续的高分子材料。IPN：互穿聚合物网络，是一种两相连续的共混聚合物，在这种共混物中，两种聚合物网络 相互贯穿，使得整个样品成为一个交织网络。铁素体ferrite:碳溶解在a铁中

4、的固溶体，C%W0.02% (727C)，硬度和强度低，但塑性和 韧性好。奥氏体austenite：碳溶解在y铁中的固溶体，C%W2% (1148C )塑性和可锻性好。应力：单位面积上的内力，其值与外加的力相等.拉伸强度：规定的温度、湿度和加载速度条件，标准试样上沿轴向施加拉伸力直到试样被拉断为止，计算断裂前试样所承受的最大载荷F max与试样截面积之比。临界氧指数：能够维持稳定燃烧的最小氧浓度。介电常数：征电介质在电场作用下极化程度的宏观物理量。1、按照能级写出N，O, Si原子的电子排布。N： 1S22S22P3； O： 1S22S22P4； Si： 1S22S22P63S23P22、简述

5、描述电子分布和运动的四个量子数的物理意义。(1) n ,第一量子数：决定体系的能量（2）l ,第二量子数：决定体系角动量和电子几率分布的空间对称性（3）m,第三量子数：决定体系角动量在磁场方向的分量（4） m s，第四量子数：决定电子自旋的方向+1/2，-1/23、将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。方向性，即要按照一定的方向形成作用力。共价键具有方向性，是原子间通过共用电子对（电子云重叠）所形成的，为实现共用电子云 的最大重叠，这种化学键必须具有方向性；离子键无方向性，离子在空间各个方向上吸引异号电荷离子的能力是相同的，所以离子键没 有方向性；金属键无方向性，金属

6、阳离子与电子之间的作用。4、为什么金属、金属氧化物、无机化合物通常具有高的表面能，而有机物（包括高聚物） 表面能相对很低？表面能是增加单位面积的表面所需要做的功。扩张表面时要克服原有原子、分子或离子 之间的相互作用，故表面张力与物质原有的键合方式相关，作用力弱，做功小表面能低；作 用力强，表面能高。金属、金属氧化物、无机化合物的化学键为金属键、离子键、共价键， 作用力强，表面能大；而高分子主要以范德华力、氢键为主，作用力弱，表面能低。5、下表列出了几种材料的表面能数据，从表中可以发现什么规律，说明理由。材料表面能（J m2）材料表面能（J m2）Cu1.101.27NaPO20.209Au1.

7、10FeO0.585NaCl0.114PS3.3x10-4Al2O30.70PA664.3x10-4PVC3.9x10-4Zn0.75PTFE1.8x10-4Hg0.48金属、金属氧化物、无机化合物通常具有高的表面能，而有机物（包括高聚物）表面能相对很低。表面能是增加单位面积的表面所需要做的功。扩张表面时要克服原有原子、分子或离 子之间的相互作用，故表面张力与物质原有的键合方式相关，作用力弱，做功小表面能低; 作用力强，表面能高。金属、金属氧化物、无机化合物的化学键为金属键、离子键、共价键， 作用力强，表面能大；而高分子主要以范德华力、氢键为主，作用力弱，表面能低。6、根据电子围绕原子的分布方

8、式，可以将结合键分为基本键合和派生键合两类，其中基本 键合包括离子键合、共价键合、金属键合;派生键合包括范德华键合、氢键键 合 。7、简述离子键的特点。 电子束缚在离子中； 正负离子吸引，达静电平衡；电场引力无方向性； 构成三维整体晶体结构； 在溶液中离解成离子。8、简述金属键的特点。 由正离子排列成有序晶格； 各原子最（及次）外层电子释放，在晶格中随机、自由、无规则运动，无方向性； 原子最外壳层有空轨道或未配对电子，既容易得到电子，又容易失去电子； 价电子不是紧密结合在离子芯上，键能低、具有范性形变。9、简述共价键的特点。两个原子共享最外壳电子的键合。特点： 两原子共享最外壳层电子对； 两原

9、子相应轨道上的电子各有一个，自旋方向必须相反； 有饱和性和方向性。电子云最大重叠，一共价键仅两个电子。10、电负性是表示原子吸引电子的能力，同一周期从左向右电负性增高，同一族从上向下电 负性降低。两种元素电负性相差较大时，易成极性共价键：电负性相差很大易形成离子键。11、分之间作用力按原因和特性可分为三部分：取向力、诱导力和色散力。12、下表是一些物质的键能和熔点数据，请据此比较不同结合键的键能大小并简单分析原因。SubstanceBonding EnergyMelting Teuiparature 也)kJ/muI (kcal/mol)eV/AiomIonf M&ieculcNaCl640

10、(153)3.3801MgO1000 (239)5.22800Si450 (108)4.71410C (diamond)713 (170)7.43550Hg68 (16)0.7-39Al321 (77)3,4660Fe4U6 (97)4,21538W849 (203)3410Ar77 (1.8)0.08 189Cl231 (7.4)0 32-101NH335 0.36-78H*051 (12,2)0520化学键 物理键（分子键）化学键中：共价键离子键金属键共价键中：叁键双键 单键氢键 范氏键13、简述能带与材料的导电性的关系导 体：价带未填满；或满带与空带重叠。绝缘体：满的价带与空的导带间的禁

11、带宽，AEg5 eV半导体：满的价带与空的导带间的禁带较小，AEg.4.态弹| a)粘流志安蹄嗣1孔任|阡钏 3)孔Tm T(I. 非晶聚合物：(1) 处于玻璃态的聚合物，链段的运动处于“冻结”状态，显出高模量，具有虎克弹性行 为，质硬而脆。(2) 处于高弹态的聚合物表现出高弹性，在较小的应力下即可迅速发生很大的变形，除去 外力后，形变可迅速恢复。(3) 处于粘流态的非晶聚合物，由于链段的剧烈运动，整个大分子链的重心发生相对位移， 产生不可逆形变，即粘性流动，聚合物成为粘性液体。II. 结晶聚合物：(1) 结晶聚合物常存在一定的非晶部分，也有玻璃化转变。(2) 在Tg以上模量下降不大，在Tm以

12、上模量迅速下降(3) 聚合物分子量很大，Tm Tf， 则熔融之后即转变成粘流态40、同一拉伸实验中，工程应力(或名义应力)与真实应力比较哪个数值大，为什么？工程应力b：b =F / A0真实应力b T：bT =F /气A0 气，工程应力b小于真实应力b T41、画出钢、刚玉、橡胶、聚乙烯、电木的应力-应变曲线示意图并简要说明其力学特征。然胶天橡15103151051st聚乙烯软而韧拉伸强度低，具有一定韧性42、什么是弹性模量，比较金属、陶瓷和高分子材料的弹性模量大小，并分析产生这种差异 的原因。材料的弹性模量表示材料对于弹性变形的抵抗力主要取决于原子间的结合能力。弹性模量：陶瓷金属高分子金属的

13、模量值主要取决于A晶体中原子的本性、电子结构B原子的结合力、C晶格类型以及晶格常数等。D合金元素降低弹性模量。陶瓷材料具有较高模量、原因A原子键合的特点B构成材料相的种类，分布、比例及气孔率有关。高分子材料低模量高分子材料中以分子间相互作用力为主，相对于金属键、离子键或共价 键来说小的多，所以模量比较低。43、在弹性形变下，一硫化的橡胶棒在受到516.8Kpa的拉应力时伸长2.1%，而相同材质的 橡胶球受到6.89Mpa的静水压力，直径减少了 1.2%，则此橡胶棒的泊松比和剪切模量为多 少？E=。/ 8 =516.8Kpa/2.1% =24.6MpaK=。/( V/V)=6.89Mpa/1-0

14、.9883=193.7Mpa.v =0.5(1-E/3K)= 0.51-24.6/(3X 193.7)=0.48G = E/2(1+ v )= 24.6/2X(1+0.48)=8.31 Mpa44、晶质材料塑性变形机理两种滑移和挛生45、有哪些途径可以提高材料的屈服强度？并说明理由。(1) 减小晶粒尺寸：使晶界数量增加，阻止位错的滑移。(2) 加入杂质原子：加入原子限制所形成固溶体或合金中的位错移动。(3) 应变强化：应变过程将产生位错，这些位错间作用相互排斥，一位错限制另一位错的 移动。(4) 高分子的取向和交联：分子链间相互移动的能力降低。46、评价高分子材料的热稳定性常用手段有TG、DTA、DSC。47、n型半导体是在Si、Ge等四价元素中掺入少量五价元素，p型半导体是在在四价元素Si、Ge等中掺入少量三价元素在价带附近形成掺杂的能级。48、超导体的两种特性是完全导电性和完全抗磁性，三个性能指标是超导转变温度、临界磁 场、临界电流密度49、 介质极化主要有三种类型一电子极化、离子极化、和取向极化。50、根据材料的磁化率，可以把材料按磁性大致分成五类 抗磁性材料、 顺磁性材料、 铁磁性材料、亚铁磁性材料、反铁磁性材料。51、化学吸附属于单分子层吸附，一般放热较大；物理吸附属于多分子层吸附，一般放 热较小。