材料化学简答题

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1、1、 现代社会发展四大支柱产业之间的关系。在人类发展的历史长河中，材料具有十分重要的作用，社会的任何一点进步，无一不是应用新材料的结果。今天，材料、能源、信息、生物这四根支柱，在地球的空间支撑着人类赖以生存的大厦，人类的生活和生存所依赖的衣食原料，依赖于农业的科学技术，随着农业的工业化，材料在农业、工业中的应用将愈来愈重要，甚至人类益寿延年的一条途径也依赖生物材料来更换器官，而遗传工程的实施也需要材料来保证。能源的开发和利用离不开材料，在现代先进能源转换技术中，如发电机、蒸汽轮机、燃气轮机、核反应堆、磁流体发电、煤的汽化和液化、太阳能的转换、高密度电池、燃料电池等，为了实现能量转换，为了提高效

2、率、安全性、经济性，都依赖于材料的改进和新材料的发现。反过来，材料的生产的利用也需要能量，今天的社会，材料与能源是相互依靠的。甲醛 + 尿素 = 脲醛树脂现在信息贮存、处理和传播的先进技术如电话、电报、收音机、照相机、电视机、录音机、录象机、计算机等的出现、改进和换代都依赖于材料。另一方面，信息的发展又使材料的生产和利用达到更高的水平。今天的社会，信息和材料也是相互依靠的，为了强调这种关系，也可将信息的接收、处理、贮存和传播所需的材料，统称为信息材料。2、 产生激光的四能系统。二能级系统在没有外界作用的情况下，体系中处于较低能级E1的粒子数总是多于处在较高能级E2的粒子数。在受到泵的激励后，处

3、于低能级E1的粒子可以吸收能量被激发到高能级E2上，造成粒子数反转。这种体系如果单纯用光泵激励，由于同时也产生受激辐射，很难实现粒子数反转。三能级系统在体系受到泵的激励后处在基态E1的粒子可吸收能量被激发到较高能级E2上，粒子在能级E2的寿命（存在时间）很短，一般只有10-8s，它迅速跃迁到寿命较长的能级E3（亚稳定能级）上，这样就实现能级E3与基态能级E1之间的粒子数反转，只有当= （E3-E1）/h 的外来光作用时，立刻产生受激辐射。在热平衡状态时，基态能级上的粒子数很多，因此必须用很强的泵，才能使基态能级E1上较多的粒子跃迁到较高的能级E2上去，然后造成能级E3与E1的粒子数反转。这种体

4、系能实现粒子数反转，但对泵的要求较高。四能级系统当体系受到泵的激励后，处在基态E1的粒子先被激发到较高能级E2上去，然后由E2迅速跃迁到寿命较长的能级E3上，这时能级E3积聚较多的粒子，在正常情况下比基态能级稍高的另一较低能级E4上的粒子数很少，因此，在能级E3与E4之间很易实现粒子数反转，当有=（E3-E4）/h的外来光作用时，立即产生受激辐射。这种体系较易实现粒子数反转。3、红宝石的制备方法。制备红宝石单晶用的原料必须有很高的纯度，通常用重结晶法提纯后的铵明矾（NH4Al(SO4)212H2O）和重铬酸铵（NH4）2Cr2O7）,将它们以一定比例混合，加热到1050-1150，这时发生下列

5、反应， 制得的Al2O3与Cr2O3的混合物，再用火焰法或引上法制成红宝石单晶。火焰法是利用氢氧焰产生的高温，使固体混合物融化，然后缓慢冷却长成单晶，这种方法生长单晶的速度快，设备简单，但是制成的晶体光学均匀性较差。引上法的原理和直接法制半导体晶体相同，用这种方法制得的单晶光学质量较好，但Cr3+浓度分布不匀。4、无机高分子材料的定义无机高分子也称为无机聚合物，是介于无机化学和高分子化学之间的古老而又新兴的交叉领域。实际上，传统的无机化学中许多内容属于无机聚合物，许多无机物本身就是聚合物，例如金刚石、二氧化硅、玻璃、陶瓷和氧化硼。第一届国际无机聚合物会议于1961年召开，会上把无机聚合物定义为

6、：凡在主链上不含碳原子的多聚化合物称为无机聚合物，如此定义相当于把离子晶体及固态金属也包括在内，故后来有人建议把无机聚合物定义为:主链由非碳原子共价键结合而成的巨大分子。5、 绿色材料的定义，主要包括哪几种。绿色材料又称为化学生态环境材料，是指在原料采集、产品制造、使用或再循环利用以及废物处理等环节中与化学生态环境相和谐或能共存并有利于人类身心健康的材料；它既要具备净化环境（对环境无化学污染）的功能，又要具备化学吸附功能和促进人类身心健康的功能。对绿色材料的研究、开发和利用，是21世纪伟大的化学工程之一；是保证人类通向安全和健康的必由之路；是21世纪人类社会赖以生存和发展、征服自然和改造自然的

7、物质基础。绿色材料主要包括绿色能源材料、绿色建筑材料、绿色循环材料和绿色净化材料。6、 材料在物联网时代可以起到的作用是什么。7、 材料工作者在甲型H1N1流行期间可以做什么工作。8、 试论纳米材料的应用和发展前景。 纳米材料是纳米科技领域最富有活力，研究内涵十分丰富的学科分支，纳米材料科学是原子物理、凝聚态物理、胶体化学、固体化学、配位化学、化学反应动力学和表面、界面科学等多种学科交叉汇合而出现的新学科生长点。纳米材料工程是在纳米材料研究的基础上通过纳米合成、纳米添加发展新型的纳米材料，并通过纳米添加对传统材料进行改性，扩大纳米材料的应用范围。纳米材料的应用前景是十分广阔的，如：纳米电子器件

8、，医学和健康，航天、航空和空间探索，环境、资源和能量，生物技术等。我们知道基因DNA具有双螺旋结构，这种双螺旋结构的直径约为几十纳米。用合成的晶粒尺寸仅为几纳米的发光半导体晶粒，选择性的吸附或作用在不同的碱基对上，可以“照亮”DNA的结构，有点像黑暗中挂满了灯笼的宝塔，借助与发光的“灯笼”，我们不仅可以识别灯塔的外型，还可识别灯塔的结构。简而言之，这些纳米晶粒，在DNA分子上贴上了标签。 目前，我们应当避免纳米的庸俗化。尽管有科学工作者一直在研究纳米材料的应用问题，但很多技术仍难以直接造福于人类。2001年以来，国内也有一些纳米企业和纳米产品，如“纳米冰箱”，“纳米洗衣机”。这些产品中用到了一

9、些“纳米粉体”，但冰箱和洗衣机的核心作用任何传统产品相同，“纳米粉体”赋于了它们一些新的功能，但并不是这类产品的核心技术。因此，这类产品并不能称为真正的“纳米产品”，是商家的销售手段和新卖点。现阶段纳米材料的应用主要集中在纳米粉体方面，属于纳米材料的起步阶段，应该指出这不过是纳米材料应用的初级阶段，可以说这并不是纳米材料的核心，更不能将“纳米粉体的应用”等同与纳米材料。9、 试论玉石与中国社会与文化的发展。玉是中国传统文化的一个重要组成部分，以玉为中心载体的玉文化，不仅深深影响了古代中国人的思想观念，成为中国文化不可缺少的一部分。玉文化包含着有“宁为玉碎”的爱国民族气节；“化为玉帛”的团结友爱

10、风尚；“润泽以温”的无私奉献品德；“瑜不掩瑕”的清正廉洁气魄。发源于新石器时代早期而绵延至今的“玉文化”是中国文化有别于世界其他文明的显著特点。中国人把玉看作是天地精气的结晶，使玉具有了不同寻常的宗教象征意义。取之于自然，琢磨于帝王宫苑的玉制品被看作是显示等级身份地位的象征物，成为维系社会统治秩序所谓“礼制”的重要构成部分。同时，玉在丧葬方面的特殊作用也使玉具有了无比的神秘宗教意义。而由于玉的外表及色泽，人们把玉本身具有的一些自然特性比附于人的道德品质，作为所谓“君子”应具有的德行而加以崇尚歌颂，更是中国人的伟大创造。因此，玉是东方精神生动的物化体现，是中国文化传统精髓的物质根基。中国玉作为中

11、华民族的先民从各种石头中筛选出来的“石之美者”，具有温润莹泽、缜密坚韧的美感和实用功能。在这个漫长的筛选过程中，“昆山之玉”也就是“和田玉”成为公认的“宝玉”、“真玉”。中国是爱玉之国、崇玉之邦，玉石来源约有一百余处，中国历史上在用玉制度方面早已体现出真玉、非真玉的界定。帝王是中国古代最高阶级，和田玉在成为真玉的同时，也就成为帝王用玉。此后，经过无数的岁月，和阗玉方才走入民间。和田玉是中华民族的瑰宝，是中国的“国石”。它象一颗明珠，在中国历史文化中放射出灿烂的光辉，是中华民族道德精神的重要象征之一。和阗玉与中国文明的发生、发展有着密不可分的关系，可谓渊源深远。我国考古学者最新研究考证并提出了中

12、国在石器和青铜器、铁器时代之间存在着一个玉器时代是中国文明的起源时代。早在新石器时代，昆仑山下的先民们就发现了和田玉，并作为瑰宝和友谊媒介向东西运送和交流，形成了我国最古老的和田玉运输通道“玉石之路”，即是后来的“丝绸之路”的前身。和田玉在东西方文化和经济交流中起着重要的作用。和田玉历来是中国各民族友谊的象征2物，和田玉作为历史的鉴证，雄辩地证明了新疆自古以来就是中国不可分割的一部分。从殷商开始，以和田玉为主体的玉器工艺美术新时代登上了华夏民族的玉坛，才出现了称誉世界的“东方艺术”，才形成了一部波澜壮阔的中国玉器史，成为中华民族灿烂文化的重要组成部分，同时也是人类艺术史上的辉煌成就和世界文化艺

13、术宝库的珍贵遗产。几千年来在中华民族中形成了民族爱玉心理，“对玉的爱好，可以说是中国文化特色之一。三千多年以来，玉的质地、形状和颜色一直启发着雕刻家、画家和诗人们的灵感”（李约瑟）。历代诸子百家以儒家学说诠释和田玉并赋予“德”的内涵，于是，玉有十一德、九德、五德之说广泛传播，并被全社会所接受，成为我国玉器久盛不衰的精神支柱。这种寓德于玉，以玉比德的观念把玉和德结为一体；同时，又将玉与君子结缘，物质、社会、精神三合一的独特玉意识是我们华夏民族的思想建树，成为中国玉文化的丰富思想和精神内涵。中国玉文化延续时间之长，内容之丰富，范围之广泛，影响之深远，是许多其他文化难以比拟的。中国玉文化的辉煌不亚于

14、伟大的长城和秦代兵马俑的奇迹。玉文化的成就远远超过了丝绸文化、茶文化、瓷文化和酒文化。玉文化包含着伟大的民族精神，有“宁为玉碎”的爱国民族气节；“化为玉帛”的团结友爱风尚；“润泽以温”的无私奉献品德；“瑜不掩瑕”的清正廉洁气魄；“锐廉不挠”的开拓进取精神1。内涵中国古玉不但历史悠久，而且影响深远，玉和中国民族的历史、政治、文化和艺术的产生和发展都有着密切的关联，它影响着中华民族世世代代的观念和习俗，影响着中国历史上各朝各代的典章制度，影响着一大批文人墨客及他们笔下的辉煌巨作。中国古玉器世代单件作品的产出与积累，与日俱进的玉器生产技艺，以及与中国玉器相关的思想、文化、制度，这一切物质的、精神的东

15、西，构成中国独特的玉文化，成为中华民族文化宝库中一个重要的分支而光照全世界10、 试论海洋生物材料的发展前景。海洋生物材料是指由生物体产生, 具有支持细胞结构和机体形态的一类功能性生物大分子。这类材料分子结构多数有规律重复性，化学组成主要为多糖、蛋白质脂类。浩瀚的海洋生活着2 0 余万种大小不同、形态各异的生物,，包括动物、植物和微生物。是我们开发利用海洋资源的巨大宝库, 在海洋生物材料中, 开发利用最多的是从甲壳动物中提取的甲壳质和海藻中提取的海藻多糖，也有从动物的组织中提取蛋白质和脂类物质，。由于这些材料量大易得,，分子结构独特, 用途广泛, 许多国家在这方面开展了相当深入的研究, 并在工

16、、农、医、环保等领域得到广泛的应用。甲壳质及其衍生物的研究和开发应用十分活跃。其制品应用涉及工业、农业、医药食品、化妆品、轻工、印染、重金属提取与回收、有机物分离 环保等众多行业和领域。甲壳质类产品有亲合层析介质离子交换剂，、固定化酶载体、照相底片、防火衣、液晶 手术缝合线、人工皮肤人造肾膜、食品保鲜剂 声纳材料、植物生长调节剂、治疗皮肤病药物、固色剂等近百种。海藻多糖是海洋生物活性材料中的另一大的方面, 是存在于细胞壁及间质的大分子糖类物质, 具有明确的分子结构、组成单位和来源。褐藻胶 琼脂 、海洋动物多糖 蛋白质和脂类11、 试论计算机在材料科学中的应用。计算机（Computer）是一种能

17、够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。随着计算机的性能的完善以及各种科学研究软件的丰富，计算机在材料科学中的作用变得越来越显著了，如新材料的设计，计算机模拟，工艺过程的优化及自动控制，数据和图像处理，信息检索等等，这些都体现了计算机在材料科学中的广泛应用，其发展前景极为可观。温度场的计算，各种材料的加工、成型过程中与加热、冷却等传热过程有着密切的联系，所以利用计算机解决传热问题是极为有力的。材料科学与行为工艺的计算机模拟，材料行为工艺是通过调整材料在加工过程中的组织性能来改善其使用性能，利用计算机模拟材料可以部分代替传统的真实试验，提高了效率、节

18、省费用。相图是描述相平衡系统的重要几何图形，通过相图可以获得某些热力学资料；反之通过热力学数据可以建立一定的模型，从而计算和绘制相图。相图计算CALPHAD(CalculationofPhaseDiagram)更是在前人收集、总结热力学数据的基础上发展形成的一门新的介于热力学、相平衡和计算机科学之间的交叉学科。材料的组成和结构与计算机模拟，材料的组成和结构采用各种大型分析设备进行，如扫描电镜、透射电镜、分析电镜、扫描探针显微镜，各种谱仪和各种衍射仪，这些均是在计算机控制下完成各自的分析工作，而且设备随之提供了各种功能强大的分析模拟软件及其数据库，从而更加有效地提高了分析时的数据处理能力。金属材

19、料加工与计算机模拟，用计算机模拟实现试生产、减少实验次数、动态显示材料加工和制备工艺的各个物理量的演变历程和空间分布、预测缺陷和优化工艺流程，极大地缩短了试制周期、减少劳动力成本、提高生产率。塑料加工中的计算机模拟，利用各种加工技术和计算机辅助工程CAE，实现对塑料制品造型、大量数据调用、人机对话，屏幕显示模拟实际的成型过程、预测塑料制件设计、模具设计和成型条件对产品质量的影响，从而能够方便、快捷地修改，寻求最佳的成型过程，使新的成型制品在较短的周期内顺利投产。材料数据库将数据的进行集合及其管理、利用，从而对工程数据建立数据库系统，用于存储、管理和使用面向工程设计所需要的工程数据和数据模型，这

20、是将工程方法与数据库技术结合起来，并将人工智能及专家系统与数据库相结合，建成智能化的CAD/CAM集成系统。数据库管理系统极大地方便了用户对数据的使用与管理，减轻用户的工作量和复杂性，提高了数据库的安全性，数据库系统可以提供数据共享即多用户同时使用全部或部分数据，数据库的具有数据的独立性即每个用户所使用的数据有其自身的逻辑机构，数据库的使用减少数据冗余，使数据的结构化，使数据的相互关联和记录类型的相互关联，统一的数据保护功能，并发控制的问题，加强了对数据的保护12、 请设计几种绿色建筑材料。如，日本化学科学家自知其国土小、人口密集、且又是地震多发区，多年来，一直致力于高科技合成化学纤维建筑的研

21、究。他们以高强度碳纤维、芳香族聚酰胺纤维和普通沥青纤维为原料，通过特定的化学方法研制成了超高强度的建筑材料（特种化学纤维制成），并用这种材料成功地建造了两幢高达42层的大厦。日本大成建设公司的化学科学家更是设计了面向21世纪的超高建筑，称之为“XSEED400”，其建筑高度达4103m，甚至超过了日本的富士山。可以想象，像这样高的建筑，如果离开有这种特种化学纤维制造的建筑材料，那么其稳固性是很难保证的。塑木材料脲醛树脂= 甲醛 + 尿素新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料。新型墙体材料指的是用混凝土、水泥、砂等硅酸质材料，有的再掺加部分粉煤灰、煤矸石、炉渣等工业废料或建筑垃圾

22、经过压制或烧结、蒸压等制成的非粘土砖、建筑砌块及建筑板材，一般具有保温、隔热、轻质、高强、节土、节能、利废、保护环境、改善建筑功能和增加房屋使用面积等一系列优点，其中相当一部分品种属于绿色建材。空心砖是发展利用废渣的高掺加量、高空洞率、高保温性能、高强度的承重多孔砖、外墙饰面的清水墙砖用纳米技术研制抗菌灭菌的墙材，可净化室内空气的墙材、除臭和表面可自洁的墙材等等，利用TiO2光催化技术制备可净化空气中的氮氧化物的板材，用气凝胶技术研究和开发具有环保型高效保温、隔声、轻质新型墙材，利用生物工程技术，将农作物废弃物，经发酵工艺等制造新型装饰板材等等。13、 试论星球大战需要在材料方面做哪些工作。气

23、凝胶，是地球上最轻的固体，可以抵挡1公斤炸药直接爆炸的力量，且能经受超过1300摄氏度的高温喷射。耐磨耐高温材料：碳化硅（SiC）氮化硼(BN) 刚玉 硬质合金 耐热合金 耐火材料 金属陶瓷 碳纤维 碳纳米管计算机、机器人、通信网、生物技术、新材料技术手段包括在外太空和地面部署高能定向武器（如微波、激光、高能粒子束、电磁动能武器等）或常规打击武器，在敌方战略导弹来袭的各个阶段进行多层次的拦截。星球大战计划”在战略防御方面，是一个以宇宙空间为主要基地，由全球监视、预警与识别系统、拦截系统以及指挥、控制和通讯系统组成的多层次太空防御计划。在高技术方面，它是一个包括火箭技术、航天技术、高能激光技术、

24、微电子技术、计算机技术等在内组成的高技术群。14、 试论材料在海洋工程中的应用。选取阻尼性能较好的阻尼材料尝试将其应用于海洋工程舱室的减振降噪处理水声定位技术在海洋环境观测、海洋测绘、资源勘探和水下通信中起了重要作用由于钢质紧固件在海水中的耐蚀性较差,在实际应用中常采用防腐涂层对基体进行保护。海洋工程领域开始向着深海领域发展。面对新的技术条件,须对所使用的防火保温材料有更加深刻的认识和了解,以满足深海工程的严格要求光纤传感技术在海洋工程安全监测中的应用15、 请叙述山东省的赏石文化。石头不仅见证了中华文明史的发展壮大，而且在人类的物质和精神生活中有着很高的地位，国人也将自己的思想感情不断地融入其中，并以神话传说、诗词歌赋、园林景观、民俗风情等各种形式表现出来，形成了一种以石为核心、为载体的文化现象和文化体系，成为了中国灿烂文化中的一朵奇葩石文化。郭沫若曾称“泰山文化是中华民族历史文化的缩影”，而泰山石文化事象在中华石文化乃至中华文明中具有较强的代表性。论文通过分析中国石文化形成的社会背景和发展历程，得出中国石文化起源与发展经历了原始萌芽、春秋魏晋南北朝、唐宋及元明清四个阶段。泰山石文化的发展渊源基本与中国石文化发展历史一致。