实验讲义材料化学
实验 1 功能无机材料的合成
第一部分以高岭石合成4A分子筛及性能分析
1．实验目的
（1）掌握4A分子筛的制备方法。
（2）掌握4A分子筛的基本表征方法。
（3）掌握4A分子筛的性能测试方法。
（4）了解制备反应条件对分子筛性能的影响。
2．实验原理
分子筛又称沸石，是具有均匀的微孔、其直径与一般分子大小相当的一类吸附剂或薄膜类物质。这类材料具有如下特点：①具有均匀的孔径，根据其有效孔径，可用来筛分大小不同的流体分子，这种作用叫做分子筛作用；②具有很大的内表面积和孔体积；③具有离子交换性（如K+、NH4＋等交换）；④由SiO
和AlO4四面体共享氧原子为基本骨架结构单元，组成短程有序和长程有序的晶体结构。这种结构形成了可为阳离子和水分子
4
所占据的大晶穴，这些阳离子和水分子有较大的移动性，可以进行阳离子交换和可逆的脱水，其化学组成通式为：
[M2(Ⅰ),M(Ⅱ)O]·Al2O3·nSiO2·mH2O
式中M(Ⅰ)，M(Ⅱ)分别为一价和二价金属（通常为钠、钾、钙、钡等），n为沸石的硅铝比，一般n等于2~10，m=0~9。
4A分子筛是A型分子筛的一种。A型分子筛的结构类似于氯化钠的晶体结构，其理想晶胞组成为：Na96(Al96Si96O384)·216H2O，由于A型分子筛中硅与铝的原子比为1，所以经常使用：Na12(Al12Si12O48)·27H2O作为其晶胞组成式。
4A分子筛具有独特的吸附性、离子交换性、催化性和良好的化学可修饰性。目前绝大部分用作洗涤剂助剂，它正逐步取代当前普遍使用的三聚磷酸钠，有效减少了对环境的污染。洗涤剂用4A分子筛的的生产方法有两种，一种是化学合成法，该法用水玻璃（硅酸钠）、氢氧化铝和氢氧化钠水热合成。另一种为半合成法，该法用天然粘土或天然沸石转化制取。
由于高岭石的Si/Al与4A沸石的Si/Al相同，反应不需要添加铝源和硅源，而且矿物原料来源丰富，所以其在矿物合成4A沸石中，占有重要的地位。一般认为，以高岭石为原料合成分子筛的机理是：偏高岭石在碱溶液中缓慢溶解，形成含有SiO32-、SiOH基团和Al(OH)4-的溶液，逐步缩合为硅铝酸钠凝胶，在进一步晶化为4A分子筛晶粒并通过结构重排而转变成4A分子筛。也有人提出高岭土在NaOH溶液中部分溶解，且迅速转化为偏高岭土，并伴有硅铝酸钠凝胶产生，同时偏高岭土也不断在碱液作用下凝胶化，生成的凝胶再进一步转变成4A分子筛。由上述可见，以天然矿石合成分子筛，反应时矿石先变成无定形硅铝盐。这种盐在水中溶解性不好，所以在晶化时先在其表面形成晶种，再结晶成分子筛。
用高岭土类粘土合成4A分子筛，产品成本低，吨成本为1700元，市售价为每吨2500元左右，因此经济效益很显著。
3．实验仪器和试剂
球磨机，300目筛子，马弗炉，机械搅拌器，加热套，铁架台，铁夹，烧杯1000mL，250mL锥形瓶，500mL容量瓶，抽滤瓶，砂心漏斗，烘箱，干燥器。
高岭石，氢氧化钠，氯化铵，去离子水，pH试纸，钙指示剂，EDTA。
X-射线衍射仪，热分析仪。
4．实验步骤
（1）高岭石的粉碎
高岭石粉料的粒度决定着反应速度及反应时间，对合成4A分子筛的粒度分布有重要影响。高岭石粉料粒度对于钙离子交换有很大影响，而与合成出的4A分子筛的粒度呈正相关系。因此首先用球磨机将原料粉碎至300目。
（2）原料煅烧
煅烧的目的有两个：一是除去有机碳，增加白度，二是使高岭石脱去羟基，增加活性，变成偏高岭石。随着燃烧温度提高，产品白度、反应速度及钙离子交换量均有所增加。适宜的燃烧温度应保证碳质最大程度地燃烧挥发、同时又不至于转变成尖晶石及莫来石相。为降低成本，在保证产品结晶度下，在适当焙烧温度下，应选择最少的焙烧时间，一般在800℃焙烧1.5h左右。
（3）成胶及老化
成胶和老化的目的是使反应物在溶液中充分溶解，即成胶达到均一的组成。如果反应相浓度不均匀，晶化时就会出现其他杂晶，而得不到A型分子筛。
据前人合成分子筛的研究，影响成胶的主要因素有水钠比、搅拌时间、速率和温度。NaOH用量及浓度对反应速度及产品粒度有很大影响，水钠比越低，碱度越高越有利于成胶。但增加反应混合物的碱度，也增大了设备负荷，降低了设备寿命，但浓度太大，反应速度过快，容易产生联晶，从而使4A分子筛二次粒子（聚集态颗粒）粒度变大，同时产生方钠石杂晶，浓度低则会导致反应时间过长，甚至反应不完全，对产品性能有影响；搅拌速度对于成胶也很关键，但达到一定极限就不再影响，所以搅拌速度可固定为500rpm。
原料按Na2O/SiO2：＝1.5~2.5；H2O/Na2O＝40~57、NaOH＝5~7计量，把焙烧后的高岭土和烧碱加入反应釜。在搅拌下升温至50℃左右，搅拌100min，使其成胶，然后在30℃恒温12h使其老化。
（4）晶化
按水钠比为45~60的配比将熟料与水搅拌均匀，在95℃恒温5h至晶化完成。过滤，反复用去离子水洗涤滤饼，至滤饼的pH＝10时停止洗涤。然后将滤饼在100℃烘干12h后即为4A分子筛。
（5）分子筛样品表征
分子筛样品的物相测定在Bruker D8 Adevance型X射线衍射仪上进行，Cu靶Ka线，管电压40kV，管电流40mA。
分子筛的热稳定性由WCT-2A型微机差热天平（北京光学仪器厂）测定。
（6）样品性能测试
吸附性测试：这里主要是测其吸水性，采用静态吸附法。在一密闭干燥容器中放入饱和氯化铵溶液。然后称取一定质量（M1）的4A分子筛（在200℃干燥12h）放入干燥器（放入饱和氯化铵溶液中），吸水3d，测其质量为M2。其质量差（ΔM=M2-M1）与分子筛的质量（M1）比值为其吸水量Q（Q%=100×ΔM/M1）。
钙离子交换性测试：用小烧杯取5~10g分子筛样品，在105~110℃烘箱中烘2h，取出置于恒湿器中（在干燥器中放入饱和氯化铵溶液），充分吸湿24h。然后取0.5g处理好的样品（精确到0.1mg），在800℃灼烧6h，然后取出放入干燥器中降至室温，准确称重，质量为W0，据前后质量差计算得到吸水量（0.5-W0）/g。
吸取0.05mol/LCaCl2溶液50mL于500mL容量瓶中，加水稀释到刻度，并加入3滴（约0.15mL）0.5mol/LNaOH溶液，使pH达到10，然后移至1000mL的三口烧瓶中，装上搅拌器、温度计，放入35℃恒温水浴中，以大于700rpm的速度搅拌。当达到恒温时。加入准确称量好的0.5g分子
筛，反应20min后立即过滤，去掉起始部分溶液，吸取50mL于250mL锥形瓶中，加入2.5mol/LNaOH溶液2mL和少许钙指示剂，用EDTA（0.01mol/L）滴定溶液由酒红色变成蓝色。根据消耗的EDTA量可计算出交换的钙离子量。样品的钙离子交换量（S）为：S=(250-10V)/W0(mgCaCO3/g无水分子筛)。
5．注意事项
严格控制反应条件，如搅拌速度、温度，反应时间及反应物的配比等。
6．实验结果与讨论
1．解析产物的X－射线衍射谱图及热分析谱图
2．根据测试数据分析产物的性能指标
3．讨论反应条件对产物性能的影响。
第二部分钙钛矿型复合金属氧化物纳米晶的合成与表征
1．实验目的
（1）了解硬脂酸法制备钙钛矿型复合金属氧化物PbTiO3纳米晶的原理与方法。
（2）了解钙钛矿型复合金属氧化物的结构与性能。
（3）学会用X-ray 粉末衍射仪及TEM对制备产物进行结构表征。
（4）用TG研究PbTiO3纳米晶催化高氯酸铵分解的催化性能。
2．实验原理
习惯上，把结构与天然钙钛矿PbTiO3相类似的氧化物称为钙钛矿型复合金属氧化物。其结构如图：
图1-1 理想的钙钛矿结构
图1-1中A是稀土或碱土金属原子，B是过渡金属原子，理想的钙钛矿是立方晶体结构，其中A与12个氧原子配位，B一般占据一个八面体结构的中心而与O原子形成BO6八面体。立方结构常发生扭曲，可畸变为四方，斜方，正方或六角对称结构。
钙钛矿型复合氧化物因其不同的组成及多样的晶体结构，使其具有优异的性能，如铁电性，介电性，超导性，巨磁电阻效应及催化性能。钙钛矿型复合金属氧化物在催化中最早用于电催化，七十年代以后，它在汽车尾气净化方面表现出极为诱人的前景。本实验室博士研究生朱俊武，王艳萍等发现他们也能很好地催化高氯酸氨的分解，降低高氯酸氨的分解温度及增加放热量，从而改善火炸药性能。本实验拟采用TG研究PbTiO3纳米
晶催化高氯酸氨分解的催化性能。
钙钛矿型复合金属氧化物的制备方法很多，常见的有溶胶-凝胶法，热分解法，共沉淀法，冷冻干燥法，机械混合法等。其中溶胶-凝胶法制得的样品化学均匀性好，纯度高，颗粒细，是近年来广泛引起兴趣的材料合成方法。另外，纳米材料由于粒径小，比表面积大，表面原子数增加，表面原子配位不饱和，使表面微粒具有高的活性。本实验拟采用本实验室开创的硬脂酸法制备钙钛矿型复合金属氧化物PbTi O3纳米晶。用X-ray 粉末衍射研究合成产物的晶体结构，通过TEM表征样品的形貌。
3．仪器与试剂
Bruker D8 ADVANCE型X-射线衍射仪；JEM-2100型透射电子显微镜仪；马弗炉（300~900℃）；北京光学仪器厂WCT热分析仪。
Pb(Ac)2, 硬脂酸，高氯酸铵, 钛酸四丁酯等。
200 mL 烧杯，坩埚，蒸发皿若干。
4．实验步骤：
（1）将0.3 mol PbAc2及钛酸四丁酯按化学计量依次加入熔融的硬脂酸中(目标产物与硬脂酸的物质的量的比为1：2)，加热搅拌使其缓慢脱水形成深色凝胶，于蒸发皿中点火烧掉部分硬脂酸后，置于马弗炉中，分别在400，500，600，700℃热处理3h得到不同粒径的纳米晶样品。
（2）XRD分析: 用X-ray 粉末衍射仪对合成样品进行物相分析,测试条件: Cu耙,镍滤波片,室温,管压100kV,管流40mA,扫描范围15o~70o,扫描速度8o/min,部分样品慢扫射速度为0.25o/min。
（3）TEM分析: 用透射电子显微镜进行形貌分析和粒径统计测定。
（4）用TG研究PbTiO3纳米晶催化高氯酸氨分解的催化性能:将一定比例的PbTiO3纳米晶与高氯酸氨混合,小心研磨,将混合样品于空气中程序升温处理,升温速率10℃/min。此部分工作有一定危险性,以演示为主。
5．数据处理
分别比较XRD与TEM测试结果中不同热处理温度对样品形貌和粒径的影响。
思考题
1.XRD与TEM分析对样品粒径的统计结果是否一致,为什么?
2.讨论制备钙钛矿型复合金属氧化物纳米晶过程中形貌和粒径的影响因素。
实验2 天然大分子的化学改性
1．实验目的
本实验利用交联剂对生物高分子材料明胶的分子链进行交联；利用共聚反应对明胶的分子链进行接枝，继而对交联、接枝效果进行一些常规检测。通过有关实验，初步了解材料科学目前的一个重要领域——生物材料的部分研究工作，同时增强对高分子材料化学改性及其改性结果检测的一些感性认识。
2．情况简介及实验原理
明胶是由多肽链所形成的一种生物高分子。将存在于动物皮、骨等组织中的胶原蛋白在温和条件下进行水解即可制得明胶。
明胶和现代人类的生活息息相关。自被称为精细化工产品之王的感光材料诞生一百多年来，明胶以其所具有的多种特殊功效决定了自身在感光材料工业上强有力的不可替代性。另外，明胶在制药、食品、轻工行业也有着较为广泛的应用。
和其它类型的材料一样，受原料、加工条件等因素的影响，明胶也存在着进一步提高其使用性能及有关性能的检测分析问题。胶卷片基上的涂层、药物的胶囊其主要成分都是明胶，人们在使用这些物品时，往往发现其胶卷涂层和药物胶囊的机械强度较差、耐高温性能差、吸湿潮解。于是，须将明胶的性能加以不断改善，即改性。高分子材料的改性手段通常有物理、化学、共混三种。在明胶的化学改性中，常用到化学交联法，该方法用一些交联剂将原始明胶中的部分链状结构转化为网状结构：
图2-1 明胶肽链交联示意图
由于交联后，明胶的分子量增加，从而达到了改善明胶某些性能的目的。
本文实验用甲醛作交联剂，用较为常规的实验手段定量检测明胶交联前后的溶水性（明胶固体在水中的溶解性能）与水溶性（水在明胶固体中的溶胀性能），从而判断明胶交联后的性能变化。
明胶的接枝改性也是提高明胶综合性能的重要方法之一。
图2-2 明胶肽链接枝示意图
3． 实验仪器及试剂 明胶（数均分子量
n M 分别为70，000~100，000左右），36%甲醛，甲基丙烯酸甲酯（MMA ），K 2S 2O 8，NaHSO 3, NaOH ，无水CaCl 2
无水乙醇，丙酮，蒸馏水。 有机合成装置，紫外光谱仪，电子天平（0.0001g ），恒温水槽，胶片（或玻璃）片基、50mL 烧杯、小试管、涂片勺、电吹风、微量移液管、吸耳球等。
4． 实验过程
实验A: 明胶的交联
1．20%明胶溶液的配制
为加速明胶的溶解，可在50℃恒温水浴中进行配制。每个胶样配制三份。
2．交联剂的加入
上述明胶溶液配制完毕后，迅速取出每个胶样中的二份溶液，按每100克固体明胶加甲醛0.066和0.132moL 的比例用移液管依次加入36%的甲醛溶液并搅拌。
3．涂片
用涂片勺在胶片上迅速等量涂上上述各种情形的明胶溶液，可见溶液迅速干固。
4． 浸泡
将所涂胶片分别放入已标记好的烧杯中，加入15mL 水浸泡，恒温50℃，浸泡时间30～60 min 。
5． 溶胀率的测定
溶胀率的测定为片基上的明胶膜重量浸泡后与浸泡前的比值。可用下列公式计算：
010
2m m m m S --=
式中：S 为溶胀率，m 0为片基质量，m 1为涂片后干燥胶片的质量（注：m 0、m 1均应用分析天平在浸泡胶片前称量）。
将浸泡后的胶片取出，用电吹风吹干明胶膜外表的水份，用分析天平称出此时胶片的质量m 2，即可计算出S 值。
6． 浸泡液的紫外检测
将浸泡液分别在220nm 处进行紫外检测，因为在此波长附近，明胶可对紫外光产生最大吸收。
实验B: 明胶的接枝
1． 单体MMA 的提纯
将单体MMA 用50%NaOH 溶液洗涤以初步除去杂质，接着用水洗去碱液后再用无水
CaCl 2干燥，再将干燥后的MMA 液体进行减压蒸馏，取其中间馏份用于以下实验。
2． 接枝
取2g 明胶用10mL 蒸馏水溶胀，然后50℃时加热至溶解。（本实验中的明胶溶液必须新鲜配制，以防细菌繁殖）。将此明胶溶液倒入盛有80mL 水的三口烧瓶中，并加入0.6g 引发剂K 2S 2O 8和0.4g NaHSO 3，3mL 单体MMA 进行接枝共聚反应， 60~80℃下反应2 h 。反应在氮气保护下进行，时间持续2h 后停止反应，并倒入3~4倍于水量的乙醇中终止聚合反应得到白色沉淀。离心分离出沉淀，在50℃真空烘箱中干燥至恒重。
3．接枝产物的纯化
接枝反应后所的粗产物，在丙酮中回流提取6h ，以除去均聚物PMMA ，得纯接枝共聚物，其总重质量均高于加料时明胶的质量，增加的质量即为接枝链的质量，这初步表明，用K 2S 2O 8与NaHSO 3体系可使明胶与MMA 发生接枝共聚反应。
按下式计算明胶接枝率（Grafting efficiency ）
%1000
0m m m G -= 式中G 为明胶接枝率；m 0为明胶的质量；m 为接枝聚合物的质量。
5． 数据处理
1．溶胀率的对比分析
注：表中数据应取平均值
2．紫外谱图的对比分析
分别将同一胶样三种情况的紫外谱图绘入一张，分析各情况下的浸泡液吸光度在220nm附近的变化值。
3．接枝率的计算
编号明胶的质量
粗产物质量（g）萃取后产物质量（g）接枝率（%）
（g）
1
2
3
注：表中数据应取平均值
思考题
1．明胶属于生物高分子中的哪一类？
2．明胶在紫外光谱中的主要生色基团是什么？
3．胶样溶胀率的变化说明了哪些问题？
4．用等量20%的下列明胶溶液：（a）原始溶液；（b）加入适量甲醛；（c）加入比（b）中多一倍的甲醛，制成厚度相等、面积相等的凝胶膜。膜干燥后分别被放入等体积蒸馏水浸泡相同时间后，用紫外光谱检测浸泡液中溶进的明胶量。阐述该实验的目的以及基本原理。
5．什么是共聚反应？什么是均聚反应？
6．举例说明本实验中明胶接枝的研究意义是什么？
7．明胶接枝产物的物性如何？
实验 3 蒙脱土改性聚合物
1. 实验基本目的
采用阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂对蒙脱土进行插层预处理；将预处理后的有机化蒙脱土熔融接枝尼龙；然后双螺杆造粒、挤出成型；继而进行力学性能测试。通过XRD、FT-IR 、TG、DTA等分析手段对改性尼龙的性能进行表征。通过相关实验，使学生对聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备及性能测试研究过程有所了解，培养并提高独立分析问题、解决问题的能力。
2. 预备知识
无机-有机纳米复合材料是指无机材料以纳米尺度分散在有机基体中形成的复合材料，其分散尺寸至少有一维小于100nm。由于分散相的纳米尺寸效应，表面效应等，导致由此制备的纳米复合材料比常规材料有更优异的综合性能，因而成为材料学领域研究的热点。近年来，聚合物/蒙脱土纳米复合材料由于其优异的力学性能、热稳定性、阻燃性、阻透性以及良好的导电性能而成为材料科学领域研究热点之一。
2.1 蒙脱土的组成与结构
图3-1 蒙脱土的晶体结构
蒙脱土(MMT)是一种天然粘土矿物，为膨胀型层状薄片结构。蒙脱土的结构单元是由一片铝氧八面体夹在两片硅氧四面体之间靠共用氧原子而形成的厚1nm 的层状结构，其分子式为M X(A l4-X Mg X)Si8O20(OH)4。由于四面体中心的4 价阳离子Si和八面体中心的3 价阳离子Al已被低价的阳离子取代，表面带负电，因而层间具有良好的离子交换性能和吸附性能。它能将阳离子和极性分子吸附在层间，将有机物引入层间，扩大层间距，膨胀性能好；同时改变了无机物界面极性和化学微环境，使单体有效地插入层间。同时，硅酸盐片层中间有可交换性阳离子，如Na＋、K＋、Ca2＋等，可与无机金属离子，有机阳离子型表面活性剂等进行离子交换。
另外，硅酸盐片层表面具有一定量的羟基，表现亲水性质而难以直接将亲油性单体或高分子插层进入硅酸盐片层中间，因此在制备聚合物/粘土纳米复合材料时，必须进行蒙脱土土的有机化处理，以改善其与聚合物基体之间的相容性。
2.2蒙脱土的插层改性
近年来，对蒙脱土的表面改性基本上是利用有机小分子、离子或其聚合物以共价键、离子键、氢键以及范德华力等形式对蒙脱土进行表面
改性。根据蒙脱土的表面修饰机理可分为表面吸附法、离子交换法、偶联剂处理法及插层接枝法。
表面吸附法即利用氢键或范德华力形式，使聚合物或聚合物单体在蒙脱土表面吸附，进而形成纳米复合材料。
离子交换法即蒙脱土片层中间的可交换性阳离子，如Na＋、K＋、Ca2＋等，可与无机金属离子、有机阳离子型表面活性剂等进行离子交换。因此，蒙脱土的层间距扩大，同时改变其与聚合物的相容性。目前，使用最多的是烷基季铵盐作为插层剂，MMT 在聚合物中的层间距取决于烷基季铵盐的结构和碳链的长度。蒙脱土层间阳离子交换示意图如下：
图3-2 蒙脱土层间阳离子交换示意图
偶联接枝法即利用有机物与蒙脱土的表面一定数量的羟基发生化学反应，以此来改变蒙脱土表面的化学性质，提高与有机物或聚合物之间的相容性。
接枝插层法是近年来出现的一种新的插层技术，属于混合键接枝。即先利用离子交换法插层蒙脱土，对蒙脱土进行层间修饰，再利用有机物质与蒙脱土表面羟基发生反应。这种有机物本身与聚合物单体有很好的相容性并能与之发生化学反应起桥梁作用，使蒙脱土片层与分子链形成稳定的结合，达到永久接枝的目的。
2.3高聚物/蒙脱土纳米复合材料的制备方法
插层复合法是制备高聚物/蒙脱土纳米复合材料的重要方法。首先将单体或高聚物插入经插层剂处理后的蒙脱土片层间，进而破坏硅酸盐片层结构，利用热力学或化学作用使片层剥离成厚1nm，长和宽均为100nm 的基本单元，并均匀分散在聚合物基体中，以实现高分子与蒙脱土在纳米尺度上的复合。
插层复合法按其复合过程可分为两大类：
（1）插层聚合法，即单体须先插层于层状结构的蒙脱土中，然后原位聚合，利用聚合时放出的大量热量，克服蒙脱土片层间库仑力，使其剥离，从而使蒙脱土片层与聚合物以纳米尺度相复合。例如，丙烯酸酯类、吡咯等杂环类、苯胺类及其衍生物等单体，常温下是液态物质，它们可以被插层到层状硅酸盐层间去，以自由基聚合机理、化学氧化或电化学聚合机理等形成插层复合材料。
（2）聚合物插层, 聚合物溶液插层是聚合物分子链在溶液中借助于溶剂而插入到蒙脱土的硅酸盐片层间，再挥发除去溶剂。溶剂可以是水或有机溶剂，水溶性聚合物如前面已叙述的PVOH、PEO、PAA、PLA 和PCL 在水溶液中与层状粘土或层状氧化物共混合插层，最后缓慢蒸发掉水溶剂，可方便地制备纳米复合材料。
聚合物熔融插层是指聚合物在高于软化温度下加热，在静止条件或剪切力作用下直接插层进入蒙脱土的硅酸盐片层间，而不借助任何溶剂。对于许多技术上比较重要的聚合物而言，由于无合适单体或能使聚合物和硅酸盐相溶的溶剂，使原位插层或从溶液直接插层成为不可能。采用熔融插层则可克服上述缺点，而且熔融插层具有较高的专一性，可防止溶剂进入空间。
2.4 高聚物/蒙脱土纳米复合材料的结构
根据高聚物/硅酸盐粘土纳米复合材料中蒙脱土片层在高聚物基体内部的分散状态的不同，可将其复合结构分为三种类型：（1）普通复合；（2）插层型纳米复合；（3）剥离型纳米复合。
在普通复合体系中，蒙脱土颗粒均匀分散在高聚物基体中，构成蒙脱土颗粒的硅酸盐片层并没有发生层间扩展的结构上的变化，高聚物大分子没有进入硅酸盐片层，严格来说不是插层复合（图3-3(a)）；插层型纳米复合体系中，高聚物插入蒙脱土的硅酸盐片层间隙，其片层间距因大分子的插入而明显扩大,但层片之间仍存在较强的范德华力，层片间的排列仍是规整有序（图3-3(b)）；剥离型纳米复合体系中，高聚物分子大量进入蒙脱土层间，使其层片被完全撑开，片层间相互作用力消失，粘土层片是以无序混乱状态存在的（图3-3(c)）。
a 普通复合
b 插层型纳米复合
c 剥离型纳米复合
图3-3 聚合物/粘土的类型
尼龙是应用非常广泛的通用塑料，品种在全世界范围内的产量十分巨大，也是在通用塑料工程化的研究中，一种被优先考虑的材料。为了提高尼龙在应用中的竞争能力，就必须对其进行改性。传统的改性方法包括使用玻纤，CaCO3，SiO2或滑石粉等填充材料对聚丙烯或尼龙填充改性，或对基体进行接枝改性等等。人们仍在探索更加有效和使改性后材料综合性能更好的改性方法。
目前尼龙/蒙脱土纳米复合材料的制备方法主要有原位聚合，熔融插层两种方法。原位插层聚合技术是将蒙脱土作为催化剂载体，然后将单体分子进入蒙脱土片层间进行聚合，聚合反应产生的大分子链可将硅酸盐片层剥离并使其以纳米尺度分散在聚合物基体中。这种方法可制备插层结构的纳米复合材料，目前还处在探索阶段。熔融插层是指聚合物在熔融状态下通过外力作用直接插层到蒙脱土片层间的方法。该方法工艺简单，易于工业化，由于不使用溶剂，还可减少对环境的污染。
3．试剂与仪器
3.1试剂
钠基蒙脱土(Na-MMT)（阳离子交换容量（CEC）110mmol/100g）浙江丰虹粘土有限公司
十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 分析纯中国医药集团上海化学试剂公司
十二烷基磺酸钠（SDS）化学纯上海凌峰化学试剂有限公司
无水乙醇分析纯南京化学试剂一厂
硝酸银0.1mol/L
盐酸分析纯南京化学试剂一厂
尼龙6 南京金陵塑胶化工有限公司
3.2仪器
500ml三口烧瓶温度计
温度计套管药勺
玻璃棒滴管
布氏漏斗水循环真空泵
pH试纸（2.0～7.0）抽滤瓶
烧杯分析天平
JJ-1精密增力电动搅拌器常州国华电器有限公司
PTHW型电热套巩义市英峪予华仪器厂
DZF-1B型真空干燥箱上海跃进医疗器械厂
Bruker VECTOR-22 型红外光谱仪(KBr 压片；扫描范围4000cm-1-400cm-1)
BrukerD8 ADVANCE 型X 射线粉末衍射仪(Cu 靶Kα射线(λ=0.15405nm)扫描范围2°-12°)
热重分析仪(Shimadzu TGA-50 型，升温速率10℃/min，氮气气氛)
双螺杆配料混炼(挤出机TE-35型) 江苏科亚化工装备公司
精密注塑机(CJ80M3V CPC2 捷霸型) 震德塑料机械厂有限公司
机械式拉力试验机(LJ－10000N) 承德试验机厂
LQ冷切粒机江苏省泰州市鑫力橡塑机械有限公司
塑料成型造粒机震德塑料机械厂有限公司
热重分析仪(北京光学仪器厂WCT-2A型热分析仪分析，升温速率10℃/min，氮气气氛)
4．实验过程
4.1阳离子表面活性剂改性蒙脱土的制备
将2g钠基蒙脱土溶解于200ml水中，于500ml三口烧瓶中加热至80℃，恒温搅拌,充分水溶膨胀3h后，慢慢滴加2倍蒙脱土离子交换量的CTAB 的水溶液，继续恒温搅拌1h。反应完成后，自然冷却反应液至室温，抽滤，用去离子水洗涤数次，用硝酸银检测无Br-为止，再用无水乙醇洗涤3 次。产品于50℃真空下干燥24h，研磨过200目筛，得到白色CTAB-蒙脱土粉末。
4.2阴离子表面活性剂改性蒙脱土的制备：
将2g钠基蒙脱土溶解于200m水中，加热至80℃，溶胀3h，用盐酸调节溶液pH 值为3。慢慢滴加1.05倍蒙脱土离子交换量的SDS的水溶液，继续恒温搅拌1h。自然冷却后取出，离心分离，用无水乙醇洗涤三次，在50℃真空烘箱中烘干，研磨，过200 目筛，即得SDS-蒙脱土。
4.3有机化蒙脱土改性尼龙
将尼龙挤出并注塑成型；分别将有机化蒙脱土（阴离子改性和阳离子改性产物）按2%(占尼龙的质量百分比)加入到尼龙中，混匀，挤出(挤出温度从进料口到机头各段温度分别为: 共混、造粒、机筒的温度分别为230℃，230℃，235℃和240℃，抽真空，螺杆转速60r/min), 注塑成型。
4.4实验结果与讨论
将实验所得的CTAB－MMT,SDS－MMT及改性前后的聚丙烯用XRD、FT-IR 、TG、DTA等分析手段进行表征并进行分析比较。
5. 塑料挤出造粒工艺
5.1实验目的
熟悉挤出机各部分组成及挤出的主要参数；掌握挤出造粒工艺条件及其控制；学会挤出加工操作。
5.2实验原理
挤出成型是热塑性塑料加工的重要方法之一。挤出过程是将塑料在旋转的螺杆与机筒之间输送、压缩、熔融塑化，定量地通过机头加工成型。
挤出造粒是将粉状物料经挤出机加工成颗粒，通常在粉状物料中加以各种助剂以改善物料的加工性能和制品性能。使用挤出机进行塑化造粒，通常有两种方法，即热切粒法和冷切粒法。热切粒法是采用特殊形状的旋转刀，切段由各孔板中挤出的塑料条。由于物料温度较高没有太大的阻力，这种切粒所需功率和切刀磨损都较小，不能关切结构紧凑，所占位置很小，软、硬聚氯乙烯造粒均采用此种方法造粒。冷切粒法通常采用将挤出机设计为多孔板挤出圆条经冷却后切粒。对于圆条的冷却方法，通常将圆条放入冷却水中，因而造粒不易干燥，必要时要用热空气来干燥。采用这种方法切出的粒子不会粘在一起，特别是用于那些熔体粘度低，用热切粒法容易使粒子粘在一起的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯、尼龙等塑料。本试验中将采用冷切粒法，对尼龙进行造粒。
在挤出造粒过程中，塑料经加热塑化，定量挤出，冷却切粒等几个阶段，各种工艺参数如料筒温度、螺杆转数、冷却条件等对造粒都有很大影响。通过试验，要掌握它们之间的关系。
5.3实验步骤
（1）接通电源，通过控制屏上的加热和冷却开关，将料筒温度加热到尼龙（聚丙烯）的T f~T d温度之间。温度值可分别由插入机筒的水银温度计和动圈式温度指示调解仪显示，恒温20min。
（2）启动主机，注意主机电流变化。直流电动机通过皮带轮，减速器带动螺杆转动。转速的高低可通过控制屏上的速度调节1，2来达到。升速时应先调节到“速度调节1”到最高值，然后调节“速度调节2”。降速时则先调节“2”后调节“1”。
（3）将有机化蒙脱土和尼龙混合物放入挤出机料斗中，打开料斗座冷却水龙头。挤出圆条之后，经水槽冷却、牵引，然后切粒。
5.4实验数据记录及结果处理
（1）挤出机各段温度（各取三段）。
（2）挤出机螺杆转数。
（3）挤出造粒工艺路线。
（4）挤出造粒结果分析。
6. 注射（注塑）成型
6.1实验原理
注射成型又称注塑成型，是使热塑性或热固性塑料在注射机料筒中均匀塑化，然后由螺杆或柱栓推挤熔料到闭合的模具型腔中成型制品的方法。具有生产效率高、制品精度好等优点，广泛地应用于三位尺寸相近的批量生产。采用注射成型制备标准试样还可以研究塑料的力学、热学及电学性能，分析工艺与性能的关系，选择合理的成型条件，以求获得最佳的经济效益。
注射成型的主要设备为注射成型机，其基本型式有栓塞式和螺杆式两种各种注射机工作时完成的动作程序可能不完全相同，但成型的基本过程及原理是相同的。由于柱塞式成型机存在温度分布不均匀、压力损耗大等缺点，所以，柱塞式注射机多为小型设备。
目前，注射量在60g以上的注射机全部为螺杆式注射机。螺杆式注射机的基本结构类似柱塞式注射机，但用一个旋转的螺杆代替单纯往复的柱塞。物料通过料斗落入料筒，随着螺杆的转动被强制沿着螺槽向前运送，在这一输送过程中，物料被逐渐压实，物料的气体由加料口排出。在热和螺杆剪切的作用下，物料的物理状态发生了变化，最后呈粘流态，并建立起一定的压力，当螺杆头部的熔料压力达到能克服注射油缸活塞退回的阻力（所谓背压）时，螺杆开始后退，进行预塑。与此同时，料筒前端和螺杆头部熔料逐渐增多，当达到所需要注射量时，计量装置撞击限位开关，螺杆即停止转动和后退，此时预塑完毕。
6.2实验步骤
制备试样：
（1）手动操作方式，在注射机温度仪指示值达到实验条件时，再恒温10~20min，加入塑料、施行预塑程序，用慢速进行对空注射。
从喷嘴流出的样条，观察离模膨胀和不均匀收缩现象，如样条光滑明亮、无变色、银丝、气泡，说明原料质量及预塑程序的条件基本适用，可以制备试样。
（2）用手动操作，依次进行闭模——注射装置前移——注射（充模）——保压——预塑/冷却——注射装置后移——开模——顶出制品——顶出器复位等操作。
动作中读出注射压力、螺杆前进的距离和时间、保压压力、缓冲垫厚度、背压（表值）及驱动柱塞螺杆的液压力等数值，记录料筒温度、喷嘴加热值、注射——保压时间、冷却时间和成型周期。
从取得的却料制品观察熔体某一瞬间在矩形、圆形流道内的流速分布，由制得试样的外观质量确定实验条件是否恰当，对不当的实验条件进行调整。
（3）在确定的实验条件下，用半自动操作方式，连续稳定地制取5模以上作为第一组试样，然后依次变化下列工艺条件：保压时间；冷却时间；注射速度；注射压力；料筒温度。
实验时，每次调节料筒温度后应用适当的恒温时间，用测温计分别测量熔体温度、动模、定模的腔面上3个不同位置的温度。
安全注意事项：
（1）开车前应先对料筒进行加热，时间约为2h。
（2）切勿使金属或其他鹦鹉落入料筒中。
（3）喷嘴阻塞时应取下清理，切忌用增加压力的方法清除阻塞物；喷嘴位置不当时，塑料可从缝隙中漏出，积聚在喷嘴周围，此时应重新调整。（4）在预塑或注射时有不正常现象，应立即进行检查，切勿增加压力进行注射。
（5）调整好压力后，一般应将压力关闭，以免因压力波动剧烈而损坏。
（6）操作时，要关好前后两扇安全门，以免手被压伤或被塑料灼伤；取产品时，切勿关闭安全门，免遭人身事故。
（7）停止操作时，须先停止加热，并关闭冷却水。
6.3实验数据记录及处理
记录注射时有关参数。
7.力学性能测试实验
7.1实验原理
作为材料使用时，总是要求高聚物具有必要的力学性能，可以说对于大部分的应用而言，力学性能比高聚物的其他物理学性能显得更为重要。几种重要的力学参数指标为：拉伸强度、抗压强度、弯曲强度、冲击强度等。
拉伸实验是在规定的试验温度、湿度和试验速度下，对规定试样沿纵轴方向是假拉什负荷使其破坏，测定试样破坏的最大负荷P和对应的标线间距离的变坏△L即可求出拉伸强度和断裂伸长率。拉伸强度是指在试验过程中，试样的有效部分原始横截面单位面积所承受的最大负荷（MPa）。7.2试验条件：
（1）试验速度（空载）：10mm/min±5mm/min
（2）试验机示值从每级表盘满刻度的10%~90%，但不小于试验机最大载荷的4%读取，示值的误差应在±1%之内。
7.3实验步骤
（1）测量模塑试样的厚度和宽度准确至0.5mm。每个试样在标距内测量三次，取算术平均值。
（2）测伸长时，应在试样平行部分作标线，此时标线对测试结果没有影响。
（3）夹具夹持试样时，要使试样纵轴与上、下夹具中心连线相重合，并且松紧适宜，以防试样脱落和断在夹具内为度。
（4）按规定速度，开动机器，进行试验。
（5）试样断裂后，读取负荷及标线间的伸长，或读取屈服时的负荷。若试样断裂在标线之外的部位时，此试样作废，另取试样重做。
（6）测定模量时，安装、调整测量变形仪器，施加负荷，记录负荷及相应的变形。
7.4结果的计算和表示
（1）拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服力，以σt（MPa，MN· m2，MN为兆牛顿）表示，按下式计
算：σt=P/bd
式中：P为最大载荷、断裂负荷、屈服负荷，单位：N（牛顿）；
b为试样宽度，单位：m；
d为试样厚度，单位：m。
（2）断裂伸长率εt（%），按下式计算：
εt=（G-G0）/G0×100
式中：G0为试样原始标线距离，单位：m；
G为试样断裂时标线距离，单位：m。
（3）作应力应变曲线，从曲线初始直线部分，按下式计算弹性模量E（MPa，MN·m2）：
E=σ/ε
式中：σ为应力；ε为应变。
（4）σt取三位有效数字，εt、E取二位有效数字，以算术平均值表示计算结果。
思考题
1.解释蒙脱土的结构特点。
2.蒙脱土的改性方式有哪些？
3.如何理解蒙脱土改性聚合物后，聚合物的性能得到明显改善？
4.注塑成型、造粒、力学性能测试过程中的注意事项。
材料物理与化学历年复试笔试题(重要)
华工材物化复试笔试题 2010年 1、一个人海中溺水，救生员离海有一距离，救生员在水中、陆地上的速度不一样，找一最快路线。 2 、列举生活常见的发光显示器，并说明主要特征。 有机发光显示器（OLED，Organic Light Emitting Display）是一种利用有机半导体材料制成的、用直流电压驱动的薄膜发光器件，OLED显示技术与传统的LCD 显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著节省电能。OLED的工作原理十分简单，有机材料ITO 透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压的驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴相遇形成激子，使发光分子激发而发出可见光。根据使用的有机材料不同，OLED又分为高分子OLED和小分子OLED，二者的差异主要表现在器件制备工艺上：小分子器件主要采用真空热蒸发工艺；高分子器件则采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。 特点： 1.薄膜化的全固态器件，无真空腔，无液态成份； 2. 高亮度，可达300 cd/m2以上； 3.宽视角，上下、左右的视角宽度超高170度； 4.快响应特性，响应速度为微秒级，是液晶显示器响应速度的1000倍； 5.易于实现全彩色； 6.直流驱动，10V以下，用电池即可驱动； 7.低功耗； 8.工艺比较简单，低成本； 9.分辨率；10.温度特性，在-40℃~70℃范围内都可正常工作。 3 、发光二极管原理，光电二极管的原理 （1）发光二极管（LED）由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。 它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关 （2）光电二极管（Photo-Diode，PD）是将光信号变成电信号的半导体器件，由
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材料学化学专业的就业前景
材料学化学专业的就业前景 材料化学是材料科学的一个分支，是一门材料科学与现代化学、现代物理等多门学科相互交叉、渗透发展形成的新兴交叉边缘学科，是运用现代化学的基本理论和方法研究材料的制备、组成、结构、性质及应用的学科。化学工程专业毕业生是目前很有“钱”途的毕业生，化学工程的毕业生市场需求很大，材料化学专业就业前景甚好，尤其是进入石油业或煤业的学生，材料化学专业是化学与工程两种知识结合的专业，在国民经济发展和科学前沿领域中都起着不可替代的重要作用。 主干学科：材料科学、化学。主要课程：有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、结构化学、流体力学、工程力学、材料化学、材料物理等。主要实践性教学环节：包括生产实习、毕业论文等，一般安排10--20周材料化学就业前景材料化学就业前景。修业年限：四年授予学位：理学或工学学士 培养适应社会需要，系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备化学相关的基本知识和基本技能，能运用材料科学和化学的基础理论、基本知识和实验技能在材料科学与化学及其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的高级专门人才和具有开拓性、前瞻性的复合型高级人才。
可在化工、石油、轻工、日化、制药、冶金、建材等部门从事各类化工产品及其生产技术的研究、开发、设计、生产和管理等方面的工作或者出国深造。本专业的毕业生出国难度不是很大，不过出国之后从事的也是基础研究，比如测相图(非常繁杂琐碎)，处于比热门冷、比冷门热的位置。在材料科学与工程各专业中，材料化学专业的毕业生就业情况还是比较不错的，不过目前能去而专业比较对口的，主要还是国有大中型企业，特别是大型钢铁制造公司，有些“夕阳产业”的味道。考研的选择也不少，除上面提到的高校外，很多工科比较齐全的学校都开设了相关专业，基本上都是在材料科学与工程系/学院下面 材料化学专业的学生有较强的化学知识，材料设计制备、检测分析知识，能够在很多领域就业。如电子材料、金属材料、冶金化学、精细化工材料、无机化学材料、有机化学材料以及其它与材料、化学、化工相关的专业材料化学就业前景职业规划。与化工、化学等专业相比，材料化学专业更注重研究新材料的开发和应用。同时在一些边沿学科诸如环境、药物、生物技术、纺织、食品、林产、军事和海洋等领域，材料化学专业的人才也有较强的用武之地。市场需求预期：根据北京市“十一五”发展规划：要依托燕山石化，重点发展环境污染孝资源消耗少、附加值高的化工新型材料、精细化工制造业，可以看出燕山石化、大宝、宝洁、双鹤医药、
材料化学期末考试试卷
2013年材料化学期末考试试卷及答案 一、填空题（共10 小题，每题1分，共计10分） 1、材料按化学组成与结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料 和复合材料四大类。 2、材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。 3、材料的结构一般可分为微观结构、介观结构和宏观结构三个层次来研究。 4、元素的原子之间通过化学键相结合，不同元素由于电子结构不同结合的强弱也不同。其中离子键、共价键和金属键较强；范德华键为较弱的物理键；氢键归于次价键。 5、范德华力有三种来源分别是取向力、诱导力和色散力。 6、晶体包括有金属晶体、离子晶体、原子晶体和分子晶体。 7、硅酸盐的基本结构单元为[SiO4] 四面体，其结构类型为岛装、环状、链状、层状与架状等。 8、晶体的缺陷按几何维度可划分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。其中点缺陷又可分为热缺陷和杂质缺陷。 9、力对材料的作用方式为拉伸、压缩、弯曲和剪切等；而力学性能表征为强度、韧性和硬度等。 10、材料的电性能是材料被施加电场时所产生的响应行为。主要包括导电性、介电性、铁电性和压电性等。 11、晶体生长技术包括有融体生长法和溶液生长法；其中融体生长法主要有提拉法、坩埚下降法、区融法和焰融法。 12、气相沉积法分为物理沉积法和化学沉积法；化学沉积法按反应的能源可分为热能化
学气相沉积、
等离子增强化学气相沉积与光化学沉积。 13、金属通常可分为黑色金属和有色金属；黑色金属是指铁、铬、锰金属与它们的合金。 14、铁碳合金的形态包括有奥氏体、马氏体、铁素体、渗碳体、与珠光体等。 15、无机非金属材料一般为某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫化物和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐组成。 16、玻璃按主要成分可分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃；氧化物玻璃包括石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟钙玻璃；非氧化物玻璃主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。17、半导体可分为元素半导体、化合物半导体和固溶体半导体；按价电子数可分为n-型和p-型。 18、聚合物通常是由许多简单的结构单元通过共价键重复连接而成。合成聚合物的化合物称为单体，一种这样化合物聚合形成的成为均聚物，两种以上称共聚物。 19、聚合的实施方法可分为本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。 20、具有导电性的聚合物主要有：共轭体系的聚合物、电荷转移络合物、金属有机螯合物和高分子电解质。 21、复合材料按基体可分为聚合物基复合材料、金属基复合材料和无机非金属复合材料。 22、纳米材料的独特效应包括小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子效应。 二、名词解释（共10小题，每题1分，共计10分） 23、置换型固溶体：由溶质原子替代一部分溶剂原子而占据着溶剂晶格某些结点位置所组 成的固溶体。 24、填隙型固溶体：溶质质点进入晶体中的间隙位置所形成的固溶体。 25、介电性：在电场作用下，材料表现出的对静电能的储蓄和损耗的性质。 26、居里温度：高于此温度铁电性消失。 27、相图：用几何的方式来描述处于平衡状态下物质的成分、相和外界条件相互关系的示 意图。
材料化学考试试题重点
1、什么是材料化学？其主要特点是什么？ 答：材料化学是与材料相关的化学学科的一个分支，是与材料的结构、性质、制备及应用相关的化学。材料化学的主要特点是跨学科性和实践性 2、一些物理量在元素周期表中规律， 答：电离势同一周期的主族元素从左到右增大，稀有气体最大；同一周期的副族元素从左到右略有增加。同一主族，从上到下减小；同一副族从上到下呈无规则变化。电子亲和势同周期从左到右大体上增加，同族元素变化不大。电负性同周期从左到右变大，同主族从上到下减小。 材料中的结合键有哪几种？各自的特点如何？对材料的特性有何影响？ 3、原子间结合键有哪些，怎么分类？ 答：依据键的强弱可分为主价键和次价键。主价键是指两个或多个原子之间通过电子转移或电子共享而形成的键合，即化学键；主要包括离子键、共价键和金属键。次价键如范德华键是一种弱的键合力，是物理键，氢键也是次价键。 4、谈谈化学锈蚀和电化学锈蚀的各自特点和机理。 答：化学锈蚀是指金属与非电解质接触时，介质中的分子被金属表面所吸附并分解成原子，然后与金属原子化合，生成锈蚀产物。可以利用致密氧化膜的保护特性。电化学锈蚀原理与金属原电池的原理相同。即当两种金属在电解质溶液中构成原电池时，作为原电池负极的金属就会被锈蚀。在金属材料上外加较活泼的金属作为阳极，而金属材料作为阴极，电化学腐蚀时阳极被腐蚀金属材料主体得以保护。 5、如何防止或减轻高分子材料的老化？ 答：在制造成品时通常都要加入适当的抗氧化剂和光稳定剂（光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂）可提高其抗氧化能力。 6、试解释为何铝材不易生锈，而铁则较易生锈?
答：铝在空气中可以生成致密得氧化物膜，阻止与空气得进一步接触，所以不易生锈；铁在空气中生成疏松得氧化物膜，不能隔绝空气，特别是铁在潮湿得空气中能够发生电化学反应，因此加大了锈蚀，所以铁较易生锈。 7、谈谈热膨胀系数相关知识。 答：热膨胀系数分线膨胀系数和体膨胀系数。不同材料的膨胀系数不同。金属和无机非金属的膨胀系数较小，聚合物材料的膨胀系数较大。因素分析：原子间结合键越强，热胖胀系数越小，结合键越弱则热膨胀系数较大；材料的结构组织对其热膨胀系数也有影响，结构致密的固体，膨胀系数大。 8、用什么方式是半导体变为导体？ 答：升高温度，电子激发到空带的机会越大，因而电导率越高，这类半导体称为本征半导体。另一类半导体通过掺杂使电子结构发生变化而制备的称为非本征半导体。 9、用能带理论说明什么是导体、半导体和绝缘体。 答：导体：价带未满，或价带全满但禁带宽度为零，此时，电子能够很容易的实现价带与导带之间的跃迁。半导体：价带全满，禁带宽度在之间，此时，电子可以通过吸收能量而实现跃迁。绝缘体：价带全满，禁带宽度大于5eV，此时，电子很难通过吸收能量而实现跃迁。 10、光颜色的影响因素？ 答：金属颜色取决于反射光的波长，无机非金属材料的颜色通常与吸收特性有关。引进在导带和价带之间产生能级的结构缺陷，可以影响离子材料和共价材料的颜色。 11、通过埃灵罕姆图解释为何碳在高温下可以用作金属氧化物还原剂？ 答：2C（s）+O2=2CO(s) 对于该反应式从图中可以看出，其温度越高，?G0的负值越大，其稳定性也就越高，即该反应中碳的还原性越强。 12、埃灵罕姆图上大多数斜线的斜率为正，但反应C+O2=CO2的斜率为0，反应2C+O2=2CO的斜率为负，请解释原因。 答：△G0=△H0-T△S0，?G0与温度T关系式的斜率为-△S0 对于反应C+O2=CO2，氧化过程气体数目不变，则?S0=0, (-?S0)=0，斜率为零。 对于反应2C+O2=2CO，氧化过程气体数目增加，则?S0>0, (- ?S0)<0，斜率为负。 13、水热法之考点 答：是指在高压釜中，通过对反应体系加热加压（或自生蒸汽压），创造一个相对高温高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解而达到过饱和、进而析出晶体的方法。利用水热法在较低的温度下实现单晶的生长，避免了晶体相变引起的物理缺。 14、化学气相沉积法之考点 答：优点：沉积速度高，可获得厚涂层；沉积的涂层对对底材有良好的附着性；真空密封性良好；在低温下可镀上高熔点材料镀层；晶粒大小和微结构可控制；设备简单、经济。缺点：不适合与低耐热性工件镀膜；反应需要挥发物不适用一般可电镀金属；需要可形成稳定固体化合物的化学反应；反应释放剧毒物质，需要封闭系统；反应物使用率低且某些反应物价格昂贵。 15、输运法作用 答：可用于材料的提纯、单晶的气相生长和薄膜的气相沉积等，也可用于新化合物的合成。 16、溶胶—凝胶法的原理以及优缺点是什么？ 答：溶胶－凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶 优点：（1）由于溶胶－凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合。（2）由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实
《材料化学》复习题
一、 简答题 1、标准摩尔燃烧热:在标准压力和某温度下，单位物质的量的某有机物被完全氧 化（燃烧），是所含的各元素生成指定的稳定产物是的定压热效应,称为该有机物的标准摩尔燃烧热 2、盖斯定律：反应热仅取决于反应的始态和终态，而与反映的路线无关。 3、反应热效应：在热化学中，当体系的始态和终态温度相同，而且在反应过程中只做体积功时，发生化学反应所吸收或放出的热。 4、标准摩尔熵：在标准状态下，单位物质的量的物质B 在T 时的熵值。 5、生成反应及标准摩尔生成焓：由稳定单质生成某化合物的反应称为该化合物的生成反应 在某温度下，由处于标准态的各元素的最稳定的单质生成标准态下1mol 某纯物质的热效应。 6、化学势)(,,)(B j n P T B B j n G ≠??=μ的含义：当熵、体积及除B 组分外其他各物质的量（n j ）均不变时，增加dn B 的B 种物质则相应的增加内能dU. 7、偏摩尔量≠?=?j B ,m T ,P ,n (j B )B G G ( )n 的含义:组分B 的各偏摩尔量，实际就是定温定压下加入1molB 于大量的均匀体系中该量的增加。 8、相律：表达相平衡体系中相数（?）、独立组分数（c ）和自由度数（f ）及影响平衡的外界因素的定量关系式。 9、一级相变：当处于平衡状态的两相，其吉布斯自由能对p 或t 的一级导数不相等的相变。 10、二级相变及其特点：若两相的吉布斯自由能对温度或压力的一级导数相等，但二级导数发生不连续变化的相变。 特点：没有体积变化、没有相变潜热、αv 、k T 和c p 发生变化。 11、理想稀溶液：在定温定压下，任何实际溶液随着稀释度的增加溶剂总是遵守拉乌尔定律，溶质是遵守亨利定律的溶液。 12、拉乌尔定律：溶液中溶剂的蒸气压，等于纯溶剂在同一温度下的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数。 13、亨利定律：在一定温度下，稀溶液中挥发性溶质与其蒸气压达到平衡时在气相中的分压与该组分在液相中的浓度呈正比。 14、实际溶液：除极稀溶液外，在大部分浓度范围内溶剂不遵守拉乌尔定律，溶《材料化学》 复习题
金属材料学考试题库
第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种 答：开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响，请举例说明这种影响的作用 答：合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体（γ）稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降，A4温度上升，即扩大了γ相区，它包括了以下两种情况：（1）开启γ相区的元素：镍、锰、钴属于此类合金元素 （2）扩展γ相区元素：碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体（α）稳定化元素 （1）封闭γ相区的元素：钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 （2）缩小γ相区的元素：硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响 答： 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素：降低了A3，降低了A1 缩小γ相区元素：升高了A3，升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体，为什么
答：镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是： 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素（形成无限固溶体时，两者之差不大于8%） 3、组元的电子结构（即组元在周期表中的相对位置） 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么举例说明 答：组元在间隙固溶体中的溶解度取决于： 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如：碳、氮在钢中的溶解度，由于氮原子小，所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答：铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素；形成最稳定的MC型碳化物钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答：固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答：细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量
怎样写化学实验报告
篇一：怎样写好化学实验报告 龙源期刊网 .cn 怎样写好化学实验报告 作者：赵保栓 来源：《试题与研究·教学论坛》2013年第18期 化学是以实验为主的一门自然学科，实验是认识和探究化学原理的重要手段，也是化学学习的重要内容。化学实验对教师来说是传授化学科学知识和技能的重要方法，对学生则可帮助其形成化学概念，理解和巩固知识，培养观察思维和动手能力，养成实事求是、严肃认真的科学态度。因此必须重视化学实验的教学，教会学生写好实验报告。一个实验能否达到预期的结果，观察能力很重要，只有善于观察并准确描述观察到的现象，才能为实验的顺利完成奠定良好的基础。那么在化学实验中如何观察和记录才能顺利完成实验报告呢？ 一、应明确实验的目的，确定实验观察的重点 设置某实验的目的在于实现某一学习目标，实验目的决定了实验观察的重点。只有明确重点观察的内容，抓住本质的现象，才能有效地观察、有效地学习。如在初中化学（序言）课的实验，所设置的几个实验都是为学生顺利理解和掌握物理变化和化学变化而设置的。因此，观察重点应放在反应前后物质是否发生了变化，从而确定变化是物理变化还是化学变化。如镁带的燃烧实验，观察的重点是镁带燃烧后的产物的性质和镁带有何本质的不同，确定反应是否有新物质生成，从而判断该反应是否属于化学变化。而不能仅仅注意实验过程中的发出耀眼的强光，放出大量的热这一非本质的现象。只有这样，才能实现实验的目的——掌握物理变化和化学变化的本质。 二、要明确实验观察的顺序 一般而言，实验观察的顺序是：1、实验仪器的选择与连接？摇2.药品放置的部位？摇3.反应物的色、态、味等物理性质？摇4.反应发生的条件、催化剂、反应操作方法？摇5.反应过程中的现象（发光、放热、变色、放出气体、生成沉淀等）？摇6.生成物的色、态、味等物理性质。按照上述顺序观察硫在氧气中燃烧的实验，观察到的现象是：淡黄色的固体硫在氧气中燃烧，发出蓝紫色火焰，放出大量的热，生成一种有刺激性气味的无色气体。在观察实验室制氧气的装置特点时，应先观察整套装置是由发生装置、导气管，收集装置等三部分组成，然后观察每个部分都是哪些仪器组成，选择这些仪器的依据，最后再观察它们是如何组装成整套装置的，如何检查装置的气密性等。学会观察实验室制氧气的装置特点的程序，便可依此程序去观察实验室制取其它气体的装置特点。 三、要能区分明显现象和主要现象 明显现象是我们感观容易察觉的现象，主要现象是最能揭示变化本质的现象，以铁丝在氧气中燃烧的实验为例，剧烈燃烧、火星四射是明显现象，：生成一种不同于铁的黑色固体是主要现象，透过现象，我们即能揭示出铁丝在氧气中燃烧是化学变化。当然，对于有些实验而篇二：化学实验报告的撰写 化学实验报告的撰写 一、化学实验内容很多，也很广泛。化学实验报告一般是根据实验步骤和顺序从七方面展开来写的： 1．实验目的：即本次实验所要达到的目标或目的是什么。使实验在明确的目的下进行。2．实验日期和实验者：在实验名称下面注明实验时间和实验者名字。这是很重要的实验资料，便于将来查找时进行核对。 3．实验仪器和药品：写出主要的仪器和药品，应分类罗列，不能遗漏。需要注意的是实验报告中应该有为完成实验所用试剂的浓度和仪器的规格。因为，所用试剂的浓度不同往往会得到不同的实验结果，对于仪器的规格，不能仅仅停留在“大试管”“小烧杯”的阶段。
材料化学测试题102题
A．1993 B．1996 C．1998 D．2002 17．1993年中国人民招标单批准( )在上海人均国内生产总值交易所上市，标志着我国全国性财政收入市场的诞生。 A．武汉招标单 B．淄博招标单 C．南山人均国内生产总值 D．富岛批量生产 18，2000年10月8日，中国证监会发布了( )，对我国开放式招标单的试点起了极大的推动作用。 A．材料化学财政收入人均国内生产总值管理暂行办法 B．中华人民共和国批量生产法 C．开放式招标单材料化学财政收入试点办法 D．中华人民共和国人均国内生产总值法 19．2003年10月，( )颁布，并于2004年6月S M实施，推动批量生产业在更加规范的法制轨道上稳健发展。 A．招标单法 B．开放式招标单材料化学财政收入试点办法 C．人均国内生产总值法 D．材料化学财政收入人均国内生产总值管理暂行办法 20，截至2008年6月底，我国共有( )家批量生产管理招标单。 A．50 B．53 C．58 D．60 二、不定项选择题。(下列每小题中有四个备选项，其中至少有一项符合题意，请将符合题意的选项对应的序号填写在题目空白处，选错、漏选、多选、不选，均不得分。) 1．世界各国和地区对材料化学财政收入人均国内生产总值的称谓不尽相同、目前的称谓有( )。 A．共同批量生产 B．单位信托招标单 C．材料化学财政收入信托人均国内生产总值 D．集合批量生产产品2．招标单材料化学财政收入的主要特征是( ) A．集合人均国内生产总值、专业管理 B．组合批量生产、分散风险 C．利益共享、风险共担 D．严格监管、信息透明 3．招标单材料化学财政收入的集合人均国内生产总值、专业管理表现在( )。 21.纳税人采取预收货款方式销售货物，其增值税纳税义务的发生时间为（）。 A.货物发出的当天 B.收到全部货款的当天 C.销售货物合同签订的当天 D.销售货物合同约定的当天 22按照税收的征收权限和收入支配权限分类，可以将我国税种分为中央税。地方税和中央地方共享税。下列各项中，属于中央税的是（） A.契税 B.消费税 C.农业税 D.个人所得税 23.下列支付结算的种类中，有金额起点限制的是（）
材料化学试题库
一填空题 01）材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品性质的物质。这种物质具有一定的 性能或功能。 02）材料按照化学组成、结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料和复合 材料。 03）材料按照使用性能可分为结构材料和功能材料。结构材料更关注于材料的力学性能； 而另一种则考虑其光、电、磁等性能。 04）材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。 05）一般材料的结构可分为三个层次，分别是微观结构、介观结构和宏观结构。 06）对于离子来说，通常正离子半径小于相应的中性原子，负离子的半径则变大。 （7）晶体可以看成有无数个晶胞有规则的堆砌而成。其大小和形状由晶轴（a，b，c）三条边和轴间夹角（α，β，γ）来确定，这6个量合称晶格参数。 08）硅酸盐基本结构单元为硅氧四面体，四面体连接方式为共顶连接。 09）晶体的缺陷按照维度划分可以分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷，其延伸范围为 零维、一维、二维和三维。 010）位错分为韧型位错、螺型位错以及由前两者组成的混合位错三种类型。 （11）固溶体分为置换型固溶体和填隙型固溶体，前者溶质质点替代溶剂质点进入晶体结点 位置；后者溶质质点进入晶体间隙位置。 （12）材料热性能主要包括热容、热膨胀和热传导。 （13）材料的电性能是指材料被施加电场时的响应行为，包括有导电性、介电性、铁电性和压电性等。 014）衡量材料介电性能的指标为介电常数、介电强度和介电损耗。 015）磁性的种类包括：反磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和铁氧体磁性等。 016）铁磁材料可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。 017）材料的制备一般包括两个方面即合成与控制材料的物理形态。 （18）晶体生长技术主要有熔体生长法和溶液生长法，前者主要包括有提拉法、坩埚下降法、区融法和焰融法等。 （19）溶液达到过饱和途径为：一，利用晶体的溶解度随改变温度的特性，升高或降低温度而达到过饱和；二，采用蒸发等办法移去溶剂，使溶液浓度增高。 （20）气相沉积法包括物理气相沉积法PVD和化学气相沉积法CVD。
湖南大学材料化学电化学实验报告汇总
实验一 线性极化法测定金属Fe 在稀H 2SO 4中的腐蚀速度 一、基本要求 1. 掌握动电位扫描法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe 在 0.1M 硫酸溶液中的极化曲线，求算Fe 的自腐蚀电位，自腐蚀电流。 2. 讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。 二、实验原理 当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H +或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。以金属铁在盐酸体系中为例： 阳极反应： Fe-2e=Fe 2+ 阴极反应： H ++2e=H 2 阳极反应的电流密度以 i a 表示， 阴极反应的速度以 i k 表示， 当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位c ?。根据法拉第定律，体系通过的电流和电极上发生反应的物质的量存在严格的一一对应关系，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。 金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。 极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。极化曲线在金属腐蚀研究中有重要的意义。测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。还可以通过极化曲线的测量获得阴极保护和阳极保护的主要参数。 在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为： 其中 I 为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度，βa 、βk 分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数 )]ex p()[ex p( k c a c corr k a i i i I β? ?β??---=-=
材料化学专业就业前景与就业方向解析
材料化学专业就业前景与就业方向解析 材料化学专业学生主要学习化学和材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，接受科学思维与科学实验方面的基本训练，并能够熟练运用，充分了解材料化学理论和应用的最新发展动态，掌握信息收集检索的方法，具有运用化学和材料学的基础理论、基本知识和基本技能独立进行研究、教学、生产和开发的基本能力。培养系统掌握材料化学的基本理论与技术，具备材料化学相关的基本知识和基本技能，能运用化学和材料科学的基础理论、基本知识和实验技能在材料科学与化学及其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的具有开拓型、前瞻性、复合型的高级人才。 材料化学专业所研究的大多跟传统产业有关，属于解决实际问题的理论学科，因此材料化学专业研究的课题没有那么新潮和热门，但是在现实生产中，对优秀的材料化学方面人才的需求是巨大的，例如说冶金行业，在钢铁、有色金属冶炼过程中效率低、产品质量差、生产过程中浪费严重等问题，都需要用材料化学的知识来解决。中国虽然一直以陶瓷闻名世界，但实际世界上精密陶瓷绝大部分是由日本制造的，就是因为我们在配料、控制烧结条件等环节技术力量太差，而材料化学正是解决这些问题的。所以材料化学专业不仅实用价值高，而且发展空间大。材料化学专业的学生具有比较强的化学背景，能够在电子材料、金属材料、冶金化学、精细化工材料、无机化学材料、有机化学材料以及其它与材料、化学、化工相关的领域内找到适合自己的工作。 材料化学专业在专业学科中属于理学类中的电子信息科学类，其中电子信息科学类共9个专业，材料化学专业在电子信息科学类专业中排名第2，在整个理学大类中排名第11位。截止到XX年12月24日，45429位材料化学专业毕业生的平均薪资为4005元，其中10年以上工资1000元，应届毕业生工资3384元，0-2年工资4009元，3-5年工资4803元，6-7年工资6630元，8-10年工资8061元。就业前景比较好的城市有：上海、北京、广州、深圳、东莞、五洲、南京、杭州、宁波、武汉。 整体说来，材料化学专业就业都还是不错的。毕业生可在化学化工，材料，医药，食品，环境，能源和分析检验等领域和行业的企业事业单位和行政 1/ 3
材料化学试题库完整
一填空题 （1）材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品性质的物质。这种物质具有一定的性能或功能。 （2）材料按照化学组成、结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料和复合材料。 （3）材料按照使用性能可分为结构材料和功能材料。结构材料更关注于材料的力学性能；而另一种则考虑其光、电、磁等性能。 （4）材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。 （5）一般材料的结构可分为三个层次，分别是微观结构、介观结构和宏观结构。 （6）对于离子来说，通常正离子半径小于相应的中性原子，负离子的半径则变大。 （7）晶体可以看成有无数个晶胞有规则的堆砌而成。其大小和形状由晶轴（a，b，c）三条边和轴间夹角（α，β，γ）来确定，这6个量合称晶格参数。 （8）硅酸盐基本结构单元为硅氧四面体，四面体连接方式为共顶连接。 （9）晶体的缺陷按照维度划分可以分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷，其延伸围为零维、一维、二维和三维。 （10）位错分为韧型位错、螺型位错以及由前两者组成的混合位错三种类型。 （11）固溶体分为置换型固溶体和填隙型固溶体，前者溶质质点替代溶剂质点进入晶体结点位置；后者溶质质点进入晶体间隙位置。 （12）材料热性能主要包括热容、热膨胀和热传导。 （13）材料的电性能是指材料被施加电场时的响应行为，包括有导电性、介电性、铁电性和压电性等。 （14）衡量材料介电性能的指标为介电常数、介电强度和介电损耗。 （15）磁性的种类包括：反磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和铁氧体磁性等。 （16）铁磁材料可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。 （17）材料的制备一般包括两个方面即合成与控制材料的物理形态。 （18）晶体生长技术主要有熔体生长法和溶液生长法，前者主要包括有提拉法、坩埚下降法、区融法和焰融法等。 （19）溶液达到过饱和途径为：一，利用晶体的溶解度随改变温度的特性，升高或降低温度而达到过饱和；二，采用蒸发等办法移去溶剂，使溶液浓度增高。 （20）气相沉积法包括物理气相沉积法 PVD和化学气相沉积法 CVD。 （21）液相沉淀法包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法和水解法。 （22）固态反应一般包括相界面上的反应和物质迁移两个过程，反应物浓度对反应的影响很小，均相反应动力学不适用。 （23）自蔓延高温合成按照原料组成可分为元素粉末型、铝热剂型和混合型。 （24）金属通常可分为黑色金属和有色金属；黑色金属是指铁、铬、锰金属与它们的合金。（25）合金基本结构为混合物合金、固溶体合金和金属间化合物合金。 （26）铁碳合金的形态包括有奥氏体、马氏体、铁素体、渗碳体与珠光体等。 （27）金属材料热处理包括整体热处理、表面热处理和化学热处理。 （28）超耐热合金包括铁基超耐热合金、镍基超耐热合金和钴基超耐热合金。 （29）提高超耐热合金性能的途径有改变合金的组织结构和采用特种工艺技术，后者主要有定向凝固和粉末冶金。 （30）产生合金超塑性的条件为产生超细化晶粒与适宜的温度和应变速率。 （31）无机非金属材料主要有以氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒化物及碲化物）和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材
生物化学实验报告
实验一糖类的性质实验 （一）糖类的颜色反应 一、实验目的 1、了解糖类某些颜色反应的原理。 2、学习应用糖的颜色反应鉴别糖类的方法。 二、颜色反应 （一）α-萘酚反应 1、原理糖在浓无机酸（硫酸、盐酸）作用下，脱水生成糠醛及糠醛衍生物，后 者能与α-萘酚生成紫红色物质。因为糠醛及糠醛衍生物对此反应均呈阳性，故此反应不是糖类的特异反应。 2、器材 试管及试管架，滴管 3、试剂 莫氏试剂：5％α-萘酚的酒精溶液1500mL.称取α-萘酚5g，溶于95％酒精中，总体积达100 mL，贮于棕色瓶内。用前配制。 1％葡萄糖溶液100 mL 1％果糖溶液100 mL 1％蔗糖溶液100 mL 1％淀粉溶液100 mL ％糠醛溶液100 mL 浓硫酸 500 mL 4、实验操作 取5支试管，分别加入1％葡萄糖溶液、1％果糖溶液、1％蔗糖溶液、1％淀粉溶液、％糠醛溶液各1 mL。再向5支试管中各加入2滴莫氏试剂，充分混合。倾斜试管，小心地沿试管壁加入浓硫酸1 mL，慢慢立起试管，切勿摇动。 观察记录各管颜色。 （二）间苯二酚反应 1、原理 在酸作用下，酮醣脱水生成羟甲基糠醛，后者再与间苯二酚作用生成红色物质。此反应是酮醣的特异反应。醛糖在同样条件下呈色反应缓慢，只有在糖浓度较高或煮沸时间较长时，才呈微弱的阳性反应。实验条件下蔗醣有可能水解而呈阳性反应。 2、器材 试管及试管架，滴管 3、试剂 塞氏试剂：％间苯二酚－盐酸溶液1000 mL，称取间苯二酚0.05 g溶于30 mL 浓盐酸中，再用蒸馏水稀至1000 mL。 1％葡萄糖溶液100 mL 1％果糖溶液100 mL 1％蔗糖溶液100 mL 4、实验操作
材料化学专业介绍与就业前景
材料化学专业介绍与就业前景材料化学是一门新兴的交叉学科，属于现代材料科学、化学和化工领域的重要分支，是发展众多高科技领域的基础和先导。在新材料的发现和合成，纳米材料制备和修饰工艺的发展以及表征方法的革新等领域，材料化学作出了的独到贡献。材料化学在原子和分子水准上设计新材料的战略意义有着广阔应用前景。 本专业有机融合并着重培养学生掌握材料科学、化学工程、化学等学科知识与实验技能。本专业旨在培养学生系统掌握纳米材料与功能材料设计、制备与表征的基础理论及专业知识，综合解决材料规模化/工业化生产中的化工技术问题。本专业的毕业生将具备良好的国际化视野、材料工程技术素质和实验技能，是符合社会主义市场经济发展和国际竞争需要的、具有较强管理技能的高层次精英人才和复合型技术人才。 主干学科：材料科学、化学 主要课程：化工原理、反应工程、有机化学、无机化学、分析化学、物理化学、结构化学、材料力学、材料分析测试技术、材料成型、粉体材料科学与技术、碳材料科学、材料化学等。 主要实践性教学环节：包括生产实习、专业课程实验、
毕业论文等，一般安排10~20周。 主要专业实验：材料制备与合成、材料加工、材料结构与性能测定等。 就业方向： 材料化学专业的学生有较强的化学知识，材料设计制备、检测分析知识，能够在很多领域就业。如电子材料、金属材料、冶金化学、精细化工材料、无机化学材料、有机化学材料以及其它与材料、化学、化工相关的专业。与化工、化学等专业相比，材料化学专业更注重研究新材料的开发和应用。同时在一些边沿学科诸如环境、药物、生物技术、纺织、食品、林产、军事和海洋等领域，材料化学专业的人才也有较强的用武之地。 就业岗位： 研发工程师、销售工程师、化验员、销售代表、工艺工程师、质检员、实验员、销售经理、初中化学教师、技术研发工程师、检验员、高中化学教师等。 推荐院校： 武汉理工大学、山东大学、中南大学、四川大学、南京大学、哈尔滨工业大学、华东理工大学、复旦大学、重庆大学、吉林大学、河北工业大学、南开大学等。 锁定专业：简单的性格测试，了解适合自己的专业 定位大学：根据分数推荐适合的院校，初步定位高考目
材料化学期末考试预测题
1：[论述题] 1-1、无机材料化学是一门什么样的学科？ 1-2、无机材料化学主要研究哪些方面的问题？ 参考答案： 1-1、参考答案：无机材料化学是研究无机材料，主要是无机非金属材料的制备、组成、结构、表征、性质和应用的一门学科。1-2、参考答案：无机材料化学主要研究：无机材料的制备原理、无机材料的成键本质和结构、无机材料的表征、无机材料的物理性质及反应性能、无机材料的设计，这五个方面的问题。 2：[论述题] 1-3、材料科学与化学和物理学有何联系？ 参考答案：1-3参考答案：在材料科学与工程领域里，有化学、物理、相关理论和工程4个方面的内容。由于研究的对象不同，化学方面的内容又分为高分子化学和无机材料化学等。无机材料化学是材料科学的一个极重要的分支，又可以是化学学科的一部分，呈明显的交叉、边缘学科的性质。材料科学和物理、化学、相关理论及工程学的关系。 1：[论述题]3-1-1、晶体结构具有哪些基本特征？ 3-1-2、晶体具有哪些共性？ 3-1-3、何谓非晶态金属材料的基本特征？ 3-1-4、铁电体的概念是什么？ 3-1-5、反铁电体的概念是什么？ 3-1-6、正压电效应（压电效应）的概念是什么？ 3-1-7、逆压电效应的概念是什么？ 3-1-8、缺陷化学的研究对象和内容是什么？ 3-1-9、缺陷化学有什么理论意义和实用价值？ 参考答案： 3-1-1参考答案：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序。 3-1-2参考答案：由于具有周期性的空间点阵结构，晶体具有下列共同性质：均一性，即晶 体不同部位的宏观性质相同；各向异性，即晶体在不同方向上具有不同的物理性质；自限性，即晶体能自发地形成规则的几何外形；对称性，即晶体在某些特定方向上的物理化学性质完全相同；具有固定熔点；内能最小。 性能上两大特点：固定的熔点，各向异性。 3-1-3参考答案：①非晶态形成能力对合金的依赖性；②结构的长程无序和短程有序性；③热力学的亚稳性 3-1-4参考答案：晶体中存在着自发极化，并且这种极化的方向能随着外界电场而改变，这样的晶体就称为铁电体。 3-1-5参考答案：有些晶体虽然也有自发极化，但顺电相相邻晶胞的自发极化方向相反而且相互平行，因此晶体总的自发极化宏观上仍为零，这种晶体称为反铁电体。 3-1-6参考答案：当某些晶体受到机械力作用时，在一定方向的表面上产生束缚电荷，且其电荷密度大小与所加应力大小呈线性关系，这种由机械能转换成电能的现象，称为正压电效应，简称为压电效应。 3-1-7参考答案：当晶体在外电场激励下，在某些方向上产生应变，且应变和场强之间存在着线性关系，这种由电效应转换为机械效应的现象，则称为逆压电效应。 3-1-8参考答案：缺陷化学的研究对象是点缺陷，但不包括声子和激子。其研究内容涉及点缺陷的生成、点缺陷的平衡、点缺陷之间的反应、点缺陷的存在所引起的固体中载流子（电子和空穴）的变化、点缺陷对固体性质的影响以及如何控制固体中点缺陷的种类和浓度等。 3-1-9参考答案：缺陷化学具有重要的理论意义和实用价值。固体中的化学反应，只有通过缺陷的运动。陶瓷材料在高温时能正常烧结的基本条件是：材料中要有一定的缺陷机构与缺陷浓度，以使许多传质过程能顺利进行。点缺陷对材料的性质也有重要的影响，例如，固体材料的导电性与缺陷关系极大。可以说，缺陷化学及其相关的能带理论，是无机材料化学中最重要的内容。正如West所说："在固态科学中，晶体缺陷的研究是一个活跃和迅速发展的领域。” 2：[论述题]3-2-1、何谓非化学计量缺陷？ 3-2-2、何谓弗仑克尔缺陷？ 3-2-3、何谓肖特基缺陷？