武汉理工材料复试.doc

本专业的研究热点问题
答:比如隐身材料的吸收一定范围电磁波的研究
(1) 高性能纳米结构材料的合成
对纳米结构的金属和合金重点放在大幅度提高材料的强度和硬度,利用纳米颗粒小尺寸效应所造成的无位错密度区域使其达到高硬度、高强度。纳米结构铜或银的块体材料的硬度比常规材料高50倍,屈服强度高12倍;对纳米陶瓷材料,着重提高断裂韧性,降低脆性,纳米结构碳化硅的断裂韧性比常规材料提高100倍,n-ZrO2+Al2O3,n-SiO2+Al2O3的复合材料,断裂韧性比常规材料提高4-5倍,原因是这类纳米陶瓷庞大体积百分数的界面提供了高扩散的通道,扩散蠕变大大改善了界面的脆性。
(2)纳米添加使传统材料改性
高居里点、低电阻的PTC陶瓷材料,添加少量纳米二氧化铣可以降低烧结温度,致密速度快,减少Pb的挥发量,大大改善了PTC陶瓷的性能;纳米材料添加到塑料中使其抗老化能力增强,寿命提高。添加到橡胶可以提高介电和耐磨特性;纳米材料添加到其它材料中都可以根据需要,选择适当的材料和添加量达到材料改性的目的,应用前景广阔。
(3)燃料电池
近二,三十年来,由于一次能源的匮乏和环境保护的突出,要求开发利用新的清洁再生能源. 燃料电池由于具有能量转化率高,对环境污染小等优点受到世界各国的普遍重视。
燃料电池是一种将所提供燃料的化学能直接变换为电能的高效能量转换装置; 是既水力,火力,核力后的第四类发电技术.
其特点有: ,与普通发电方式相比,避免了能量形式的变化不受卡诺循环限制, . 废气如SOx,NOx,CO2等的排放量极低. 此外,由于电池中无运动部件,,可靠性高.
(4)碳纳米管
是一种具有特殊结构的一维量子材料(径向尺寸为纳米级,轴向尺寸为微米级). 它主要由六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管,层与层之间保持固定的距离.
作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学,电学性能:
1力学性能其密度只有钢的1/6,结构与高分子材料相似,但抗拉强度极大,弹性模量达1TPa,用其增强的塑料力学性能优良且抗疲劳,抗蠕变,形变小,滑动性能好.
2电学性能利用其结构中空的特点,可作为制造某些纳米尺度金属导线的模具. 有些管径的碳纳米管是性能优于石墨材料的良好导体,另一些管径可能是半导体.
3导热性能其拥有非常大的长径比,因而其沿长度方向的热交换性能很高,垂直方向热交换性能较低,故其可制成高各向异性热传导材料.
不同的测试手段:
1、微米尺度形貌观察:光学显微镜、扫描电子显微镜SEM
2、纳米尺度形貌观察:扫描电子显微镜SEM、原子力显微镜AFM、
扫描隧道显微镜STM、透射电镜TEM
3、结构测定:拉曼光谱、低能电子衍射LEED、红外光谱分析IR、X射线衍射XRD、
核磁共振波普NMR
4、化学成分分析:电子探针EPMA、俄歇电子能谱AES、X射线光电子能谱分析XPS
材料的定义及其分类
(1)材料是由一种化学物质为主要成分,并添加一定的助剂作为次要成分所组成的,可以在一定温度和压力下使之熔融,并在模具中塑制成一定形状(在某些特定的场合,也包括通过溶液、乳液、溶胶——凝胶等等形成的成型),冷却后在室温下能保持既定形状,并可在一定条件下使用的制品,其生产过程必须实现最高的生产率,最低的原材料成本和消耗,最少地产生废物和环境污染物,并且其废弃物可以回收再利用。
(2)材料的分类:①按组成、结构特点进行分类:分为金属材料,无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。
②从其发展过程上,可分为传统材料和新型材料,它们是互相依存,互相促进,互相转化,互相替代的关系。传统材料的特征为:需求量大,生产规模大,但环境污染严重;而新型材料是建立在新思路、新概念、新工艺、新检测技术的基础上,以材料的优异性能、高品质、高稳定性参与竞争,属高薪技术的一部分;投资强度较高,更新换代快,风险性大,知识和技术密集程度高,一旦成功,回报率也较高,且不以规模取胜。③从其使用性能分类:分为结构材料和功能材料。结构材料则主要利用材料力学性能;而功能材料主要利用材料物理和化学性能。④按用途进行分类:分为航空航天材料、信息材料、电子材料、能源材料、生物材料、建筑材料、包装材料、电工电器材料、机械材料、农用材料、日用品及办公用品材料。
(3)各自特点:①高分子材料:是通过若干高分子链聚集以及高分子链与其他添加组分的相互作用而构成。分子量大,质轻;优良的加工性能,导热系数小,化学稳定性好,电绝缘性好;功能的可塑性好,出色的装饰性,但易老化;可以延压成膜、纺制成丝,可制成各种形状的构件,可产生巨大的粘接力及巨大