3、说出分子间力主要是:A:色散力;B:偶极力;C:氢键的聚合物名称。 答:(1)主要是色散力的聚合物:聚乙烯等;(2)主要是偶极力的聚合物:聚氯乙烯等;(3)主要是氢键的聚合物:聚乙烯醇、纤维素等。 4、非晶态聚合物在不同温度下的力学状态有何特点?
答:非晶态聚合物在不同温度下,可以呈现三种不同的力学状态,即玻璃态、高弹态和粘流态,这三种力学状态是聚合物分子微观运动特征的宏观表现。玻璃态聚合物在升高到一定温度时可以转变为高弹态,这一转变温度称为玻璃化转变温度,或简称玻璃化温度,当升温到粘流温度时,由高弹态转为粘流态。 5、简要说明逐步聚合反应的特征。
答:逐步聚合反应是由单体及不同聚合度的中间产物之间通过官能团之间的逐步反应来聚合的,具有以下几个特征:(1)逐步聚合反应是由若干个聚合反应构成的,是逐步进行的,反应可以停留在某一阶段上,可得到中间产物; (2)缩聚产物链节的化学结构与单体的不完全相同; (3)在缩聚过程中总有小分子副产物析出;
(4)相对分子质量随转化率增高而逐步增大,只有在高转化率才能生成高相对分子质量的聚合物,这是逐步聚合反应区别小分子缩合反应的一个重要特征。 6、导电高分子一般具有何种结构?它有什么特点?
答:导电高分子材料的共同特征是内都必须具备长程共轭的主链,即具有交替的单键、双键共轭结构。
共轭p键成键和反键能带之间的能隙差较小(1.5~3eV),接近于普通无机半导体的能隙,所以共轭聚合物大多具有半导体的特性。 共轭结构的聚合物容易被氧化或还原而实现所谓“掺杂”,使其电导率增加若干个数量级,接近于金属的电导率。
7、医用高分子材料的要求是什么?生物医用高分子材料有何特殊性? 答:(1)耐生物老化。。 (2)物理和力学性能好。(3)便于消毒和灭菌,易于加工,材料价格适当。4)生物相容性好。
(1)血液相容性 (2)组织相应性(3)医用高分子材料的生物降解吸收性。
第六章
1.纳米的基本含义是什么?简述纳米材料所表面出的新特性。
纳米(nanometer)是一个长度单位,简写为nm。
1、小尺寸效应 2、表面效应 3、宏观量子隧道效应
2、量子尺寸效应和小尺寸效应从概念上有何不同?举说明例两种效应所导致的结果。
小尺寸效应(Small size effect),当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少,导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。
量子尺寸效应--是指当粒子尺寸下降到某一数值时,费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。当能级的变化程度大于热能、光能、电磁能的变化时,导致了纳米微粒磁、光、声、热、电及超导特性与常规材料有显著的不同。
3.说明溶胶-凝胶法的原理及基本步骤。
易于水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶剂中与水发生反应,经过消解与缩聚过程逐渐凝胶化,再经干燥烧结等后处理得到所需材料,基本反应有水解反应和聚合反应。
4.说明扫描隧道显微镜STM和原子力显微镜AFM的基本原理。
STM的基本原理是量子隧道效应。在经典力学中,当势垒的高度比粒子的能量大时,粒子是无法越过势垒的。然而,根据量子力学的原理,此时粒子穿过势垒出现在势垒另一侧的概率并不为零。
AFM是基于原子间力的理论。它是利用一个对力敏感的探针探测针尖与样品之间的相互作用力来实现成像的。
5. 碳纳米管的制备方法主要有哪几种?
1、火花法 2、热气法 3、激光轰击法
第七章
1.什么是红外辐射材料?什么是透红外材料?它们各自有什么特点? 工程上,红外辐射材料只指能吸收热物体辐射而发射大量红外线的材料。红外辐射材料的辐射特性决定于材料的温度和发射率。而发射率是红外辐射材料的重要特征值,它是相对于热平衡辐射体的概念。热平衡辐射体是指当一个物体向周围发射辐射时,同时也吸收周围物体所发射的辐射能,当物体与外界进行能量交换慢到使物体在任何短时间内仍保持确定温度时,该过程可以看作是平衡的。
透红外材料指的是对红外线透过率高的材料。对透红外材料的要求,首先是红外光谱透过率要高,透过的短波限要低,透过的频带要宽。透过率定义与可见光透过率相同,一般透过率要求在50%以上,同时要求透过率的频率范围要宽,透红外材料的透射短波限,对于
纯晶体,决定于其电子从价带跃迁到导带的吸收,即其禁带宽度。透射长波限决定于其声子吸收,和其晶格结构及平均原子量有关。 2.什么是发光材料?发光机理是什么?
答:发光是一种物体把吸收的能量,不经过热的阶段,直接转换为特征辐射的现象。发光现象广泛存在于各种材料中,因此,发光材料品种很多,按激发方式可分为:光致发光材料、电致发光材料、阴极射线致发光材料、热致发光材料、等离子发光材料。
发光材料的发光中心受激后,激发和发射过程发生在彼此独立的、个别的发光中心内部的发光就叫做分立中心发光。它是单分子过程,有自发发光和受迫发光两种情况。 3.半导体有几种分类方法,它们大致的分类引起结果是什么?
答:按成分可将半导体分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体又可分为本征半导体和杂质半导体。化合物半导体又可分为合金、化合物、陶瓷和有机高分子四种半导体。在此,我们顺便谈一下什么是本征半导体、杂质半导体。
半导体中价带上的电子借助于热、电、磁等方式激发到导带叫做本征激发。本征半导体就是指满足本征激发的半导体。利用杂质元素掺入纯元素中,把电子从杂质能级激发到导带上或者把电子从价带激发到杂质能级上,从而在价带中产生空穴的激发叫做非本征激发或杂质激发。满足这种激发的半导体就称为杂质半导体。
按掺杂原子的价电子数半导体可分为施主型和受主型,前者掺杂原子的价电子多于纯元素的价电子,后者正好相反。 还可按晶态把半导体分为结晶、微晶和非晶半导体。此外,还有按能带结构和电子跃迁状态将半导体进行分类。
4.超导体有哪些物理性质?有哪些临界参数?它们有什么内在联系?
物理性质:零电阻现象和完全抗磁性(迈斯纳效应)。
临界参数:临界温度Tc:超导体从常导态转变为超导态的温度。
临界磁场Hc:使超导态的物质由超导态转变为常导态时所需的最小磁场强度。 临界电流Ic:破坏超导电性所需的最大极限电流。
三个临界参数的关系:要使超导体处于超导状态,必须将其置于三个临界值Tc,Hc和Ic之下。三者缺一不可,任何一个条件遭到破坏,超导状态随即消失。其中Tc,Hc只与材料的电子结构有关,是材料的本征参数。
5. 什么是光电效应?电光效应?光电材料有哪几种?它们各自的原理是什么,有哪些应用。 答:物质由于受到光照而引发其某些电性质变化的这一现象称为光电效应。(1)光电导半导体(2)光电导陶瓷(3)有机高分子光导体 应用:制造光电倍增管,光控制电器,农业病虫害防治
电光效应是指在电场的作用下,晶体的介电常数,即其折射率发生改变的效应。1、应用液晶电光效应设计的两种特殊的光学器件——液晶光快门和液晶透镜;电光效应被广泛应用于显示器件
6.通过能带理进一步了解导体、半导体及绝缘体的结构和导电机理。