南邮材料化学答案 第七章 无机非金属材料

南邮材料化学答案 第七章 无机非金属材料
南邮材料化学答案 第七章 无机非金属材料

第七章无机非金属材料

1. 名词解释:

1)玻璃体:玻璃生产的原料有玻璃形成体,玻璃调整物和玻璃中间体,此处没有指明是哪一种,而且“玻璃体”这个概念本身也很不规范,可不予理会。

2)陶瓷:天然或人工合成的粉状化合物,经过成型和高温烧结制成的,由金属和非金属元素或非金属与非金属元素的无机化合物构成的多相固体材料。Ceramics: a collectively called of inorganic nonmetallic multiphase solid materials or products made with the method produce ceramics.

3)p型半导体:是指以空穴为载流子的半导体,又叫受主型或空穴型半导体。如在Si 中掺入B即可形成p型半导体。p-type semiconductor: refers to the semiconductor whose main carriers are hole, also known as the recipient type or hole-type semiconductor. For example, we can obtain p-type semiconductor by doping B into Si.

4)蒙脱土:是一种由纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土,其结构为1:2型的层状硅铝酸盐,单元片层由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体构成,铝氧八面体中的部分Al 被Mg 代替使片层带有负电荷,层间填充阳离子来平衡过剩的负电荷。

Montmorillonite: a kind of clay composed of two tetrahedron and one octahedron nanoscale sheets. Part of Al atom in octahedron is replaced by Mg, which make the sheet negatively charged, the remained charges is neutralized by cations between layers.

5)高岭土:是一种由纳米厚度的硅酸盐片层构成的粘土,其结构为1:1型的层状硅铝酸盐,单元片层由一层硅氧四面体和一层铝氧八面体共用一个氧原子构成,片成间通过氢键相链接。

Kaolin clay: a kind of clay composed of tetrahedron sheet and octahedron sheet by a shared O atom, sheets is connected by hydrogen bond.

6)结构陶瓷:作为工程结构材料使用的陶瓷称为结构陶瓷,具有较高的机械强度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦以及高硬度等性能。其机械强度和断裂韧性对其应用非常重要。structural ceramics: ceramic used as structural materials, they have high mechanical strength, high temperature resistance, corrosion resistance, abrasion and high hardness properties. Its mechanical strength and fracture toughness is very important in application.

7)自蔓延反应:是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一

种技术,当反应物一旦被引燃,便会自动向尚未反应的区域传播,直至反应完全,是制备无机化合物高温材料的一种新方法。Self-propagating high-temperature synthesis: a technology that can prepare material by interactions of reactants driven by self-heating and self-tranducing of chemical reaction heat.

8)介电陶瓷:具有介电性质的陶瓷称为介电陶瓷。介电陶瓷在外加电场作用下将发生极化,材料中正负电荷发生短程的相对分离,正负电荷重心变得不重合,但电荷仍然互相束缚,不能长程迁移,这时形成的束缚态电荷分离就是电偶极子,结果在材料表面形成感生异性电荷,可以看作将外加电场电能转换存放于材料上,并可在一定条件下(撤除外电压)部分释放出电能,该过程与充放电相似,伴随电能损失,表现为材料发热,即介电损耗。

Dielectric ceramics: ceramics have dielectric properties are known as dielectric ceramics. In an applied electric field, dielectric ceramics will be polarized, the positive and negative charges in the material will separate in a short-range, gravity centers of positive and negative charge do not coincide, but the charges is still influenced each other, they don not migrate in a long-distance, results in induced opposite charges on the surface, which can be seen that the external electric field convert electrical energy and stored in the material, and they can release some electrical energy under a certain condition (removal of the external voltage). The process is similar to charging and discharging, accompanied by energy losses, heating radiation, that is dielectric loss. 9)铁电陶瓷:某些陶瓷材料由于晶格对称性较低,本身存在正负电荷重心不重叠,自发产生偶极子,但其自发极化是紊乱取向的,其主要成分是铁电体,因此称铁电陶瓷,没有压电性能。Ferroelectric ceramics: Some ceramic materials have low lattice symmetry, the center of gravity of the positive and negative charge do not overlap, there will form spontaneous dipoles, but its spontaneous polarization is disordered in orientation, the main component is a ferroelectric, so they are named ferroelectric ceramics, they don not have piezoelectric properties.

10)压电陶瓷:具有压电效应的陶瓷称为压电陶瓷。这种陶瓷主要成份是铁电体,由于晶格对称性较低,本身存在正负电荷重心不重叠,自发产生偶极子,但其自发极化是紊乱取向的,此时没有压电性。对这种陶瓷施加强的直流电场进行极化处理,原来混乱取向的自发极化就沿电场方向择优取向。去除电场后,陶瓷仍保留着一定的总体剩余极化,于是使陶瓷有了压电性能,此时可称为压电陶瓷。Piezoelectric ceramic: ceramics that have piezoelectric effect were called piezoelectric ceramics. The main ingredient of the ceramic is ferroelectrics. They have low lattice symmetry, center of gravity of positive and negative charges do not overlap, will form

spontaneous dipole, but the spontaneous polarization is disordered in orientation, herein, there is no piezoelectric property. When applied a DC electric field to polarize it, the original disordered orientation of spontaneous polarization will arrange along the direction of the electrical field. After removal of the electric field, ceramics retained some polarization, so that the ceramics have piezoelectric properties, may be called the piezoelectric ceramic.

11)超导体:在超低温下失去电阻的性质称为超导电性,相应的这类物质称为超导体。superconductors: the nature of materials losing resistance at extremely low temperatures is known as superconductivity, such substances are called superconductors.

2. 材料科学中的三大基础材料是什么?What are the three basic materials in materials science?

答:材料科学中的三大基础材料是金属材料、无机非金属材料和高分子材料。The three basic materials in materials science are metallic materials, inorganic non-metallic materials and polymer.

3. 硅酸盐玻璃与硅酸盐陶瓷在结构上有哪些区别?What are the structural differences of silicate glass and silicate ceramic?

答:硅酸盐玻璃和硅酸盐陶瓷在结构上的区别在于:1)从微结构角度来看,玻璃是由多种氧化物构成的连续网络结构,它们以非晶态的形式存在,没有特有的固定的组成,其主要成分为非晶态的SiO2,一般为50%-80%,其主要结构单元为SiO44-四面体。而陶瓷具有多相结构,由晶相,玻璃相(非晶相)和气孔组成,晶相是最主要的组成相,非晶相的存在可以填充晶粒间隙,粘结晶粒,提高材料的致密度。2)玻璃中含有大量各种形态的杂质,由于缺少晶体结构,因此其致密度较低;而陶瓷中尽量排除了气孔相,同时形成大量的微晶结构,具有很高的致密度。The structural difference between silicate glass and silicate ceramic are: 1) from view point of micro-structural, glass consists of continuous network structure of a variety of oxide, and they exist in the form of amorphous, there is no certain composition, the main component is amorphous SiO2, generally account for 50%-80%, its main structural units are SiO44- tetrahedron. Ceramics have a multiphase structure, crystal phase, glass phase (amorphous phase) and pore, crystal phase is the main constituent, the presence of amorphous phase can fill the gap of grain, bin d grain and improve the material’s density. 2) glass containing a large number of various forms of impurities, it has low density due to the lack of crystal structure; ceramics has little pore phase, at the same time, there form a large number of microcrystalline structure, with high density.

4. 简述传统陶瓷制造的主要原材料。Brief describe the main raw material for traditional ceramic manufacturing.

答:传统陶瓷制造主要以天然矿物为原材料,主要有粘土、长石和石英矿。粘土可用于陶瓷坯体、釉色、色料等配方,赋予坯体一定的可塑性、强度等性能。长石的主要作用是降低烧结温度,在烧结中长石熔融体可以充填坯体颗粒间空隙,并能促进熔融其他矿物原料,还可以使坯体质地致密,提高陶瓷制品的机械强度、电气性能与半透明度。石英可以降低陶瓷泥料的可塑性,减小坯体的干燥收缩,缩短干燥时间,防止坯体变形,高温烧结时石英成为坯体的骨架,与氧化铝共同生成莫来石,能够防止坯体发生软化变形。Traditional ceramic manufacturing mainly based on natural mineral raw materials, including clay, feldspar and quartz. The clay can be used in the ceramic body, glaze, pigment formulation, to give the body a certain degree of plasticity, strength and other properties. Feldspar, the main role is to reduce the sintering temperature, melt of feldspar can fill the gap between the body particles, and can promote the melting of other mineral raw materials, it also can make the body dense, and improve the mechanical strength, electrical performance and semi-transparency of ceramic products. Quartz can reduce the plasticity of ceramic mud, reducing the drying shrinkage of the body, and shorten the drying time to prevent the body deformation.

5. 陶瓷是否一定含有玻璃相?Does ceramics must contain glass phase?

答:是的,陶瓷中玻璃相的存在可以填充晶粒间隙,粘结晶粒,提高材料的致密度,透光性,使断面细腻。Yes, glass phase in ceramic can fill the gaps of grains, bind the grain, increase the density and translucency of the material, and make the section fine and smooth.

6. 陶瓷材料是否全由离子键结构构成?举例说明。If all the ceramic materials consist of ionic bond?

答:不是。比如Si3N4,SiC和六方BN都为共价键陶瓷。No, For example, Si3N4, SiC and hexagonal BN are composed of covalent bond.

7. 功能陶瓷按其功能不同,可以分为哪几大类?各举一例说明。Which categories are included in functional ceramics according to their different functions?

答:可以分为介电陶瓷、导电陶瓷、敏感性陶瓷、光学陶瓷和生物陶瓷5大类。They can be classified as dielectric ceramics, conductive ceramics, sensitive ceramics, optical ceramics and bioceramics.

1)介电陶瓷包括绝缘陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷和压电陶瓷。The dielectric ceramic includes

insulating ceramics, dielectric ceramics, ferroelectric ceramics and piezoelectric ceramics.

2)导电陶瓷包括电子导电陶瓷和离子导电陶瓷。Conductive ceramics includes electronic conductive ceramics and ionic conductive ceramics.

3)敏感性陶瓷包括热敏陶瓷、气敏陶瓷、湿敏陶瓷、压敏陶瓷和光敏陶瓷。The sensitive ceramics includes thermal sensitive ceramic, gas sensitive ceramics, humidity sensitive ceramics, pressure sensitive ceramics and photosensitive ceramics.

4)光敏陶瓷包括高透明性陶瓷和电光陶瓷。Photosensitive ceramics includes high transparency ceramics and electro-optical ceramics.

5)生物陶瓷包括玻璃生物陶瓷和单晶生物陶瓷。Bioceramics includes glass bio-ceramics and single crystal biological ceramics.

8. “白石墨”是指何种陶瓷?”White graphite" refers to what kind of ceramics?

答:“白石墨”是指六方氮化硼陶瓷,其主晶相为BN,晶体结构为六方晶系,其结构和性能与石墨相似,硬度较低。”White graphite” refers to the hexagonal boron nitride ceramics, the main crystalline phase is BN, it belongs to hexagonal crystal system, its structure and properties are similar to graphite, has lower hardness.

9. 陶瓷粉制备方法主要有哪些?是否所有陶瓷制造均需事先制备陶瓷粉?What are the main methods for preparation of ceramic powder? Are all ceramic manufacturing requires the prior preparation of the ceramic powder?

答:陶瓷粉制备方法主要有固相法、液相法和气相法。所有陶瓷制造均需事先制备陶瓷粉?Preparation methods for ceramic powder includes solid phase method, liquid phase method and gas phase method. All ceramic manufacturing requires the prior preparation of the ceramic powder.

10. 根据陶瓷概念的描述,下列哪些物质不属于陶瓷?According to the description of ceramics, which of the following substances do not belong to the ceramic?

1)纯石墨pure graphite;2)金刚石diamond;3)Si 3N4;4)GaAs;5)GaN;6)干冰dry ice;7)硫磺sulphur;8)单晶硅single crystal Si ;9)TiC

陶瓷的概念是指以粘土或非粘土为原料,经过配料、成型、干燥、焙烧等工艺流程制成的制品。因此,以上1,2,6,7,8不属于陶瓷。Ceramic refers to products made of clay or nonclay raw materials, by mixing the ingredients, molding, drying, and sintering process. Therefore, the 1, 2, 6, 7 and 8 do not belong to the ceramics.

11. 就电性能而言,陶瓷绝大部分应该属于导体,半导体还是绝缘体?其禁带宽度如何?In terms of electrical properties of ceramics, most of them belong to conductor, semiconductor or insulator? How is the band gap?

答: 就电性能而言,陶瓷绝大部分应该属于绝缘体。陶瓷一般为离子化合物或共价化合物,其电子结构中均有较大的能隙,电子难以从价带激发到导带,因此其导电性很低,为绝缘材料。In terms of electrical properties of ceramic, vast majority of them belong to the insulator. Ceramics generally are ionic compounds or covalent compound, their electronic structure has a large energy gap, it is difficult for electronic to transfer from valence band to conduction band, so the conductivity is very low, they belong to the insulating material.

12. 简述压电陶瓷的基本原理和应用。Describe the basic principles and applications of piezoelectric ceramics.

答:压电性是指材料受到外界施加的压力后,晶格发生转变,对称性降低,正负电荷重心不重合,自身也会产生电荷的累积,即由压力产生电荷的性质。压电陶瓷的应用非常广泛,例如蜂鸣器、安全报警器、超声换能器等。Piezoelectric material refers to material that have accumulation of charge when subject to externally pressure, and the symmetry of the lattice decreased, gravity center of positive and negative charge do not coincide. The piezoelectric ceramic is widely used in many fields, such as buzzer, security alarm, ultrasonic transducers, etc.

13. 具体说明气敏陶瓷结构原理和应用。Describe the principles and applications of gas ceramic structure.

答:气敏陶瓷是吸收某种气体后电阻率发生变化的一种功能陶瓷。气敏陶瓷的电子结构具有一定的能隙,为半导体。例如,SnO2、ZnO等n-型半导体陶瓷表面吸附还原性气体时,气体将电子给予半导体,并以正电荷与半导体相吸,而进入n-型半导体内的电子又束缚少数载流子空穴,使空穴与电子的复合率降低,增大电子形成电流的能力,使陶瓷电阻值下降。当n-型半导体陶瓷表面吸附氧化性气体时,气体将气空穴给予半导体,并以负离子形式与半导体相吸,而进入n-型半导体内的空穴使半导体内的电子数减少,因而陶瓷电阻值增大。气敏陶瓷在天然气、煤气、石油液化气等的泄漏报警方面具有一定的应用。

Gas sensitive ceramic is a kind of functional ceramic whose resistivity changes when absorbs certain gases. The electronic structure of the gas sensitive ceramic has a certain band gap, it is semiconductor. For example, n-type semiconductor, such as SnO2 and ZnO, can adsorb reductive gas, the gas will give electron to semiconductors, and attract with semiconductor by the positive

charge. Electrons in n-type semiconductor can bound some hole carrier, so that the recombination rate of hole and electron reduced, increasing the capability of electron to form the current, so that the ceramic resistance value decreased. When the n-type semiconductor ceramic surface adsorbs oxidative gases, gas will give hole to semiconductor, and attract with semiconductor by the anion, so that reduced the number of electrons within the n-type semiconductor, and thus the resistance

of ceramic increases.

Gas sensing Ceramic can be used in gas leak alarm system such as natural gas, coal gas, liquefied petroleum.

14. 热敏陶瓷按其响应性质可分为哪几类?举例说明应用特点。Which categories of thermal ceramics can be classified according to their response properties. Give an example and expleain its application characteristics.

答:热敏陶瓷按其响应性质可分为热敏电容、热敏电阻及热释电材料三大类。

热敏电阻是利用材料的电阻随温度发生变化的现象,用于温度测定、线路温度补偿和稳频等的元件。Thermal ceramic can be classified into three categories, thermal capacitors, thermistors, and pyroelectric materials.

For example, resistance of thermistor varies with temperature, it can be used as component in temperature measurement, circuit temperature compensation and frequency stabilization.

15. 简述电光陶瓷在立体电视上的应用原理。Briefly describe the mechanism of

electro-optical ceramic used in three-dimensional television.

答:电光陶瓷做立体电视的原理在一副能分离左眼和右眼图象的立体观察镜,这种观察镜的镜片是用电光陶瓷制作的。实际上是把电光陶瓷作成两只电控快门,分别装入普通眼睛的左框和右框,另外,只要采用左右两个摄像机来摄像,通过电子线路控制,使左摄像机摄的图象在电视屏显示时,立体观察镜的左快门正好开着,陶瓷电畴极化方向和光信号方向一致,光线穿越快门镜片,没有光散射发生。而此时右快门眼睛处于关闭状态,陶瓷电畴极化方向与入射光垂直,光线穿越时发生严重光散射,没有光信号透过。在下一时刻右摄像机摄得图象时,正好相反。尽管两只快门是交替工作,有先有后,但由于影像在人眼中可停留七分之一妙时间,所以,人看到的是连续、整体、栩栩如生的立体图像。

16. GaAsIC和SiIC相比,性能特点如何?

答:GaAs半导体可以在较高的工作温度和工作频率下工作,在高频器件、光电器件、高速集成电路等方面有着重要作用。GaAsIC和SiIC相比,具有高频、高速、大功率、低噪音和

低功耗的特点,工作频率一般在5~10 GHz以上。其抗辐射能力也比SiIC强,可承受106 rad 的γ射线辐射。

17. 简述GaN半导体重要的应用价值。

答:GaN作为第三代宽带半导体的典型代表,具有禁带宽度大(Eg>2.3eV)、击穿电场高、电子饱和漂移速度高、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优异特性。以其为材料制作的器件在大功率、高温、高频和短波长应用方面的工作特性远远优越于Si/GaAs或InP制作的器件。其应用领域极为广泛,有望航天航空、高温辐射环境、石油勘探、自动化控制、雷达与通信、汽车电子等方面发挥重要的作用。基于GaN掺杂的实用半导体材料,在蓝光、紫外光、白光LED制造中占据越来越重要的地位。

18. 试讨论超导体性质的形成原理及超导状态时所表现出的特殊现象。Discuss the principle of superconducting nature and the special phenomenon demonstrated in superconductive state.

答:常温下, 由于电子同晶格的相互作用会阻碍电子的自由移动,因此导体会有一定的电阻。在超低温下,这种相互作用会产生库伯电子对。温度越低,所产生的这种电子对越多。这种库伯电子对不能互相独立地运动,只能以关联的形式作集体运动。当某一电子对受到扰动时,就要涉及这个电子对所在空间范围内的所有其它电子对。这个空间范围内的所有电子对,在动量上彼此关联成为有序的集体。因此,库伯电子对在运动时,就不象正常电子那样,被晶体缺陷和晶格振动散射而产生电阻,因此导体会呈现电阻消失的现象。这就是超导体的形成原理。

在超导状态时,超导体的电阻为零。此时,必须满足三个临界条件,即温度、电流密度、磁场强度必须都小于其临界值。只有这三个条件都满足时,才会具有超导性。其中任何一个条件超过极限值时,都会破坏超导状态。

At room temperature, the conductor has a certain resistance because the electrons can interact with the lattice, which will hinder the free movement of electrons. At extremely low temperatures, this interaction will produce the Cooper electron pairs. The lower the temperature, the more the electrons. This Cooper electron pairs can not move independently, only to move as a collective group. When one of the electronic is disturbed, the other Cooper electron pairs will be influenced. All electronics in this space form a collective. They do not like normal electrons, the crystal defects and lattice vibration scattering have no effect on them, so the conductor will show a zero resistance.

In the superconducting state, the resistance of the superconductor is zero. Herein, must satisfy three critical conditions, that is to say, temperature, current density, magnetic field strength must be less than the critical value. Only these three conditions are required, the conductor can have superconductivity. Any conditions exceed the limits, superconducting state will be destroyed.

无机材料化学复习题

选择题 1 材料结构包括:晶体结构、缺陷结构和显微结构 2 物质状态:气态、液态、固态 3 缺陷的分类:点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷 填空题 1按使用材料的水平,划分的人类社会发展历史时期:石器时代→青铜器时代→铁器时代→钢铁时代 2材料、信息和能源称为现代科技的三大支柱 3复合材料由基体和增强剂组成 4材料科学的研究内容:主要研究材料的组成与结构、加工(合成)制备工艺、性能和使用效能之间的相互关系和变化规律 5硬化学反应(方法):极端条件下进行的化学反应。软化学反应(方法):温和可控条件下进行的化学反应。 6化学键:分子或晶体中原子或离子之间的结合作用(力)。可分为:离子键、共价键、金属键、范德华键(力) 7六方密堆晶格的原胞晶胞中所含原子个数为6;每个球都直接与12个球接触,配位数为12;空间利用率为74.06%。体心立方晶格晶胞中所含原子个数为2,配位数为8,空间利用率68.02% 8点缺陷的存在(或表现)形式 9 点缺陷可分为:本征缺陷、杂质缺陷、电子缺陷 10 热学性质包括:热膨胀、热传导、热容等材料属性,它们均与温度或热有关。 11 材料电学性质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、压电性、铁电性等。 12 通常用电导率σ(电阻率ρ的倒数)来表示。按照ρ值的不同,可将材料分为:超导体、导体、半导体、电介质 13 任何物质都有一定的电导,即在电场作用下都会有电流通过。其电流包括两部分:表面电流、贯穿电流 14 离子晶体的载流子:离子空位、间隙离子、杂质离子;电子或空穴 15 介电性是指在电场作用下, 材料表现出的对静电能的储蓄和损耗的性质,通常用介电常数和介质损耗来表示 16 纳米微粒的四大效应:表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应 名词解释 1 材料是具有一定性能和功能、可用于制作或加工成有用物件的物质。 2 复合材料:将上述材料中的两种或两种以上有机地结合在一起,使它们在性能上协同作用、互相取长补短,所得到的全新性能的新型材料。 3 结构材料:利用材料的机械力学性能。以强度、刚度、韧性、耐磨性、硬度、疲劳强度等性能为特征。 4 功能材料:利用材料的物理化学性质和物理化学效应包括光、电、声、磁、热及相互转换。 5 材料工程学:解决如何将固体物质制成可以使用的材料和器件,使之具有指定的形态(如纤维、薄膜、陶瓷体、集成块等)和规定各种结构和性能,如具有特定的热、力、光、电、声、磁、化(学)和生(物)功能。 6 实际晶体因种种原因存在着的偏离理想完整点阵的部位或结构称为晶体缺陷

高分子材料与无机非金属、金属材料的区别

高分子材料与无机非金属材料、金属材料的区别有机高分子化合物简称高分子化合物或高分子,又称高聚物,与无机非金属材料、高分子材料并称三大材料。高分子材料一般具有以下特点: (1)力学性能:比强度高,韧性高,耐疲劳性好,但易应力松弛和蠕变; (2)反应性:大多数是惰性的,耐腐蚀,但粘连时要表面处理,加聚合物共混时需要表面处理,另外,有的高分子材料容易吸收紫外线或红外线及可见光发生降解; (3)物理性能:密度小,很高的电阻率,熔点相比金属较低,限制了使用领域高分子化合物的一般具有特殊的结构,使它表现出了非同凡响的特性。例如,高分子主链有一定内旋自由度,可以弯曲,使高分子链具有柔性;高分子结构单元间的作用力及分子链间的交联结构,直接影响它的聚集态结构,从而决定高分子材料的主要性能。 此外高分子材料可用纤维增强(复合材料)制成高性能的新型材料,可设极性大,部分性能超过金属。当前,高分子材料正趋向功能化,合金化发展,比传统材料有更大的发展空间和更广阔使用的领域。 高分子化合物固、液、气三种存在状态的变化一般并不很明显。固体高分子化合物的存在状态主要有玻璃态、橡胶态和纤维态。固体状态的高分子化合物多是硬而有刚性的物体。无定形的透明固体高分子化合物很像玻璃,故称它为玻璃态。在橡胶态下,高分子链处于自然无规则和卷曲状态,在应力作用下被拉伸,去掉应力又恢复卷曲,表现出弹性。纤维是由高分子化合物构成的长度对直径比大很多倍的纤细材料。 通常使用的高分子材料,常是由高分子化合物加入各种添加剂所形成,其基本性能取决于所含高分子化合物的性质,各种不同添加剂的作用在于更好地发挥、保持、改进高分子化合物的性能,满足不同的要求,用在更多的方面。 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮

南邮材料化学答案-第四章习题答案

第四章材料化学热力学 Chapter 4 Chemical Thermodynamics of Materials 1. Cs熔体的标准吉布斯自由能(单位为J)与温度T(单位为K)的关系为 =2100-6.95T, 求Cs的熔点。Relationship between the standard Gibbs free ΔG o m, Cs energy (in units of J) of Cs melt and temperature T (K) is shown as ΔG o m, =2100-6.95T, please determine the melting point of Cs. Cs 解:根据热力学定律,当ΔG<0时,反应可以自发进行,因此ΔG=0时对应的平衡反应(即Cs由固相转变为液相的反应)的温度即为Cs的熔点。由ΔG o m, Cs=2100-6.95T=0,可得T =302K,所以Cs的熔点为302K。 Answer: A ccording to the laws of thermodynamics, when ΔG <0, t he reaction can be spontaneous. Therefore, ΔG = 0 corresponding to the equilibrium reaction of Cs change from solid phase into liquid phase, the temperature corresponding to the melting point of Cs. From ΔG o m, Cs=2100-6.95T=0, we can get T=302K, so the melting point of Cs is 302K. 2.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的还原剂。According to the Ellingham diagram, please explain why the carbon can be used as a reductant of the metal oxides at high temperature. 答:根据埃灵罕姆图,ΔG o-T曲线越在下方,氧化物的ΔG o负值越大,其稳定性就越高。所以在给定的温度下,位于下方的ΔG o-T曲线所对应的元素可使位于上方曲线的金属氧化物还原。由埃灵罕姆图还可知,CO生成线的斜率为负,随着温度升高,ΔG o越负,CO稳定性越高。而金属氧化物的生成线的斜率都为正,随着温度升高,ΔG o越正,氧化物稳定性越低。所以,碳在高温下可以用作金属氧化物的还原剂。According to the Ellingham diagrams, the lower the site of ΔG o-T curve, the bigger the negative value of ΔG o, the more stable the metal oxide. So, at a given temperature, the element of the below ΔG o-T curve can reduce the metal oxide of the above ΔG o-T curve. We can see that the slope of CO formation line is negative, and with the increase of temperature, ΔG o becomes more negative, indicates that CO is more stable. However, the slopes of metal oxides formation line are all positive, with the increase of temperature, ΔG o becomes more positive, indicates that metal oxide is more unstable. Therefore, the carbon can

第四节 无机非金属材料的结构

首页 >> 网络课程 >> 第二章 >> 第四节 绪论 第一章第一章 工程材料的分工程材料的分类类及性能 第二章第二章 材料的材料的结结构 第三章第三章 材料制材料制备备的基本知的基本知识识 第四章第四章 二元相二元相图图及应用 第五章第五章 材料的材料的变变形 第六章第六章 钢的热处热处理理 第七章第七章 工业用钢 第八章第八章 铸铁 第九章第九章 有色金有色金属属及其合金 第十章第十章 常用非金常用非金属属材料 第十一章第十一章 工程材料的工程材料的选选用 第四节 无机非金属材料的结构 一、陶瓷材料的结构特点 对工程师来说,陶瓷包括种类繁多的物质,例如玻璃、砖、石头、混凝土、磨料、搪瓷、介 磁性材料、高温耐火材料和许多其它材料。所有这些材料的共同特征是:它们是金属和非金 合物由离子键和共价键结合在一起。陶瓷材料的显微组织由晶体相、玻璃相和气相组成,而且很大,分布也不够均匀。 与金属相比,陶瓷相的晶体结构比较复杂。由于这种复杂性以及其原子结合键强度较大,所以 例如,正常冷却速率的玻璃没有充分时间使其重排为复杂的晶体结构,所以它在室温下可长 二、陶瓷晶体 1. AX型陶瓷晶体 AX型陶瓷晶体是最简单的陶瓷化合物,它们具有数量相等的金属原子和非金属原子。它们可以 如MgO,其中两个电子从金属原子转移到非金属原子,而形成阳离子(Mg3+)和阴离子(O2-)是共价型,价电子在很大程度上是共用的。硫化锌(ZnS)是这类化合物的一个例子。 AX化合物的特征是:A原子只被作为直接邻居的X原子所配位,且X原子也只有A原子作为第一或离子是高度有序的,在形成AX 化合物时,有三种主要的方法能使两种原子数目相等,且有如 位。属于这类结构的有: (1)CsCl型 这种化合物的结构见图2-25。A原子(或离子)位于8个X原子的中心,X原子(或离子)也处但应该注意的是,这种结构并不是体心立方的。确切的说,它是简单立方的,它相当于把简单 子晶格相对平移a/2,到达彼此的中心位置而形成。 重庆大学精品课程-工程材料

高中化学--硅酸盐与无机非金属材料练习题

高中化学--硅酸盐与无机非金属材料练习题 1.生产普通玻璃所用的原料不包括( ) A.石英B.黏土 C.纯碱D.石灰石 答案 B 解析生产普通玻璃所用的原料是石英、纯碱和石灰石,不包括黏土。 2.下列有关水泥的说法不正确的是( ) A.制造水泥的主要原料是石灰石、纯碱和黏土 B.普通水泥的主要成分是钙的硅酸盐和铝酸盐 C.水泥具有水硬性 D.混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物 答案 A 解析制造水泥的原料中没有纯碱,A错误。普通水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙等,B正确。混凝土的成分是水泥、沙子和碎石,D正确。 3.唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于( ) A.氧化铝B.二氧化硅 C.硅酸盐D.合金 答案 C 解析唐三彩、秦兵马俑制品属于硅酸盐产品。 4.下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( ) A.传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B.新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点,具有极大的强度 C.高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D.传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 答案 D 解析新型无机非金属材料的主要成分并不是硅酸盐,如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等,故D错误。 5.下列物质是纯净物的是( ) A.玻璃B.水泥 C.纯碱D.水玻璃

答案 C 解析玻璃、水泥均是多种硅酸盐的混合物;水玻璃是Na 2SiO 3 的水溶液,也是混合物; 纯碱是Na 2CO 3 ,为纯净物。 6.中国的瓷器驰名世界,传统陶瓷是以黏土[主要成分为Al 2Si 2 O 5 (OH) 4 ]等天然硅酸盐为 主要原料烧成的制品。下列有关说法不正确的是( ) A.黏土也是制备玻璃的原料之一 B.黏土的主要成分可以表示为Al 2O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O C.陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料 D.传统陶瓷材料的成分与新型陶瓷材料的成分不同 答案 A 解析制备玻璃的主要原料是石英、石灰石与纯碱,不包括黏土,A错误。 7.(1)三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡病患者的胃酸过多症,是因为该物质不溶于水,服用后能中和胃酸,作用持久。 三硅酸镁晶体的化学式为Mg 2Si 3 O 8 ·n H2O。 用氧化物的形式表示三硅酸镁的化学式:________________________。 (2)无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两类。下列属于传统无机非金属材料产品的是__________________。 ①玻璃②氮化硅陶瓷③砖瓦④硅芯片⑤光导纤维⑥水泥 答案(1)2MgO·3SiO 2 ·n H2O (2)①③⑥ 解析(1)用氧化物的形式表示硅酸盐时,应注意书写顺序:活泼金属的氧化物、较活泼金属的氧化物、二氧化硅、水。 (2)光导纤维的主要成分是二氧化硅,硅芯片是高纯度的硅。②④⑤都是新型无机非金属材料。 8.下列溶液中①碳酸钠溶液,②氢氟酸,③氢氧化钠溶液,④氯化钠溶液,可以盛放在玻璃试剂瓶中,但不能用磨口玻璃塞的是( ) A.①③ B.②④ C.②③ D.①④ 答案 A 解析①、③中溶液呈碱性,不能与光滑的玻璃反应,但能与磨口玻璃裸露的SiO 2 反应,生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶,具有良好的黏结性,易使瓶塞与瓶壁粘在一起而难以开启。氢氟酸能腐蚀玻璃,不能盛放在玻璃试剂瓶中。

第二章 无机材料科学基础实验(第二部分)讲解

2.6 无机材料润湿实验 2.6.1 实验目的与要求 1. 了解液相润湿固相时润湿角与表面能的关系。 2. 了解润湿角的测定方法和仪器的使用方法。 2.6.2 实验原理 润湿是固液界面上的重要行为。润湿是近代很多工业技术的基础。例如:陶瓷、搪瓷的 坯釉结合、机械的润滑、注水采油、油漆涂布、金属焊接、陶瓷与金属的封接等工艺和理论 都与润湿作用有密切关系。 润湿的热力学定义是:固体与液体接触后,体系(固体十液体)的自由焓降低时,称为 润湿。 根据润湿程度不同可分为附着润湿、铺展润湿及浸渍润湿三种。本实验主要是陶瓷坯釉 的铺展润湿。如图2-6-1所示。 从热力学观点看,液滴落在清洁平滑的固体表面上,当忽略液体的重力和粘度影响时, 则液滴在固体表面上的铺展是由固-气(SV)、固-液(SL) 和液-气(LV)三个界面张力所决定的,其平衡关系如下 确定。 图2-6-1 陶瓷坯釉的铺展润湿示意 图 γSV=γSL+γLV cosθ F=γLV cosθ=γSV-γSL+γLV 式中:θ是润湿角,F是润湿张力。显然,当θ>90°则因润湿张力小而不润湿;θ<90°则润 湿;而θ=0°,润湿张力F最大,可以完全润湿,即液体在固体表面上自由铺展。 从上面公式可以看出,润湿的先决条件是γSV>γSL,或者γSL十分微小。当固、液两相的 化学性能或化学结合方式很接近时,是可以满足这一要求的。因此,硅酸盐熔体在氧化物固 体上一般会形成小的润湿角,甚至完全将固体润湿。而在金属熔体与氧化物之间,由于结构 不同,界面能γSL很大,γSV<γSL按公式可以计算得θ>90°。 从公式还可以看到γLV的作用是多方面的,在润湿的系统中(γSV>γSL),γSL减小会使 θ缩小,而在不润湿的系统中(γSV<γSL)γLV减小使θ增大。 本实验采用在陶瓷坯体(γSV≈800mN/m)表面上,施以硅酸盐熔体的陶瓷釉 (γSV≈300mN/m),在一定温度下测定θ角,计算润湿张力F和界面能γSL。分析陶瓷坯釉结 合性能。

南邮交换技术试题

一、填空 1、用户信息较长时,采用的通信方式的效率高;反之,使用 的方式合适。 2、我国的7号信令网主要以方式为主,的比例较少。 3、交换机的用户级完成的功能;集中比一般为。 4、帧中继采用方式,向用户提供面向连接的服务。 5、固定长度的短分组决定了A TM系统特别适合和。 6、IEEE802参考模型的数据链路层分为子层和子层。 7、TCP用于一次传送量报文的情况,UDP用于一次传送量报文的情况。 8、MGC不负责具体的传送,只是向发出指令,由后者完成话音信号的传送和格式转换。 9、目前IP电话的体系结构有基于的IP电话体系结构和基于 的IP电话体系结构。 10、第二层交换设计的主要目标是解决的问题,它从技术 发展而来 11、OSI模型中,物理层协议主要规定了或与通信设备之间的接口标准。 12、信令网按网络的拓扑结构等级可分为和两类。 13、在交换机的数字用户接口中,收发器的主要作用是实现的 传输。 14、帧中继网中,一般都由作为用户,负责构成帧中继的格式。 15、A TM是按进行统计复用的,在时间上的复用位置。 16、IEEE802参考模型只定义了层和层的功能。 17、TCP/IP 的核心是IP协议,IP协议提供主机间的传送能力。 18、可以将IP电话网关分解为和。 19、为了支持实时电话业务,IETF定义了RTP支持,定义了RSVP为呼叫保留。 20、A TM交换机是采用了第层交换技术的设备,传统电话交换机是基于第

层的交换设备。 二、判对错 1、在7号信令系统中,每个电路相关的SU中必须包含一个F,以识别该SU传送的信令属于哪一个话路。 2、虚电路分为两种:交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)。 3、路由器分组的转发能力强,交换能力弱。 4、在OSI 参考模型中,链路层传送的基本单位是帧。() 5、7号信令数据链路的速率是64Kb/s。() 6、交换机中的半固定数据用来描述动态信息。() 7、对于SVC来说,只有数据传输阶段的操作,无呼叫建立和清除过程。() 8、虚通道VP表示属于一组VC子层ATM信元的路径。() 9、在局域网中最常见的是第二层交换机。() 10、IP是面向连结的技术。() 11、软交换的主要思路与综合交换机相同。() 12、电路交换对时延抖动不敏感,对时延敏感。() 13、VPI标识可以静态分配的连接。() 14、7号信令系统的本质是一个高速分组交换系统。() 15、程控交换机的成本和质量在很大程度上取决于硬件系统。() 16、对于PVC,分组层的操作包括呼叫建立、数据传输、呼叫清除。() 17、虚信道VC表示单向传送ATM信元的逻辑通路。() 18、不同局域网标准之间的差别主要在物理层和MAC子层。() 19、ATM是无连接的技术。() 20、NGN中发展最快的特性将是话音特性。() 21、在面向连接的网络中,连接建立阶段传递的控制数据中包含目的地地址。() 22、VCI标识可以静态分配的连接。() 23、物理层协议主要规定了计算机或终端与通信设备之间的接口标准。() 24、数据链路层传输的基本单位是分组。() 25、运输层传送的信息的基本单位是包。() 26、在支持IP协议时,A TM处于第二层,IP协议处于第三层。()

无机非金属材料的现状与前景

无机非金属材料的现状与前景 【摘要】无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在材料学飞速发展的今天,无机非金属材料有这广阔的应用前景和良好的就业形势。 【关键字】无机非金属材料方向前景智能 1. 无机非金属材料的特点及应用 无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。 在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂,并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。 无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。 普通无机非金属材料的特点是:耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀。此外,水泥在胶凝性能上,玻璃在光学性能上,陶瓷在耐蚀、介电性能上,耐火材料在防热隔热性能上都有其优异的特性,为金属材料和高分子材料所不及。但与金属材料相比,它抗断强度低、缺少延展性,属于脆性材料。与高分子材料相比,密度较大,制造工艺较复杂。

材料化学第二版(曾兆华版)课后答案解析

第一章 1.什么是材料化学?其主要特点是什么? 答:材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。 主要特点:跨学科性,实践性。 2.材料与试剂的主要区别是什么? 答:试剂在使用过程中通常被消耗并转化为其他物质,而材料通常是可重复的、连续的,除了正常的消耗外,它不会不可逆地转化为其他物质。 3.观察一只灯泡,列举制造灯泡所需的材料。 4.材料按其组成和结构可以分为哪几类?如果按功能和用途对材料分类,列举十种不同功 能或用途的材料。 答:(1)金属材料,无机非金属材料,高分子材料,复合材料 (2)导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料 5.简述材料化学的主要内容。

答:结构:原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。特性:材料固有的化学、物理和力学特性。 制备:将原子和分子结合在一起,并最终将其转化为有用的产品应用。

第二章1.原子间的结合键共有几种?各自特点如何? (1)体心立方 单位晶胞原子数n = 2 (2)六方密堆

n=6 (3)面心立方 n=4 10. 单质Mn有一种同素异构体为立方结构,其晶胞参数为0.6326nm,密度= 7.26 g cm-3,原子半径r = 0.112nm,计算Mn晶胞中有几个原子,其堆积系数 为多少? 74 . ) 3 ( 3 8 12 )3 / 4 (6 ) 2 3 2 1 ( 6 )3 / 4 (6 = 3 3 hcp= ? = ?R R R R a a c Rπ π ξ R a a R 2 4 2 4= ? = 74 . ) 2 / 4 ( )3 / 4 (4 )3 / 4 (4 = 3 3 3 3 fcc= = R R a Rπ π ξ

高一化学人教版必修第二册 第五章 第三节 无机非金属材料

无机非金属材料 核心知识点一: 一、硅酸盐材料 硅酸盐是由盐、氧和金属组成的化合物的总称,在自然界分布极广。硅酸盐是一大类结构复杂的固态物质,大多不溶于水,化学性质很稳定。 1. 硅酸 (1)物理性质 不溶于水、无色透明、胶状(硅胶)。 硅胶多孔,吸附水分能力强,常用作实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂,也可以用催化剂的载体。 (2)化学性质 ①弱酸性:所以在与碱反应时只能与强碱反应

H2SiO3 + 2NaOH=Na2SiO3 + H2O H2SiO3 + 2OH-=SiO32-+ 2H2O 比碳酸酸性弱:Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+ H2SiO3 ②硅酸的热稳定性较弱,受热易分解为SiO2和水:H2SiO3H2O+SiO2 (3)制备方法 由于SiO2不溶于水,所以硅酸只能用间接的方法制取,一般用可溶性硅酸盐+酸制得。 Na2SiO3 + 2HCl=2NaCl + H2SiO3 ↓ SiO32-+ 2H+=H2SiO3 ↓ 【注意】①硅酸不溶于水,不能用SiO2与水反应制取硅酸 ②硅酸的酸性比碳酸的酸性还弱,所以往可溶性硅酸盐溶液中通入CO2也可以制取硅酸: Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3 ↓ SiO32-+CO2+H2O=CO32-+H2SiO3 ↓ ③如前所述, SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑,该反应在高温条件下进行,有利于CO2从体系中挥发出来,而SiO2为高熔点固体,不能挥发,所以反应可以进行,符合难挥发性酸酐制取易挥发性酸酐的原理;而上述反应“Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+ H2SiO3↓”可以进行,是因为该反应是在溶液中进行的,符合复分解反应的原理,两者反应原理不矛盾【想一想】碳酸和硅酸的酸性比较 2. 硅酸钠 (1)物理性质:最简单的硅酸盐是硅酸钠(Na2SiO3),可溶于水,其水溶液俗称水玻璃,是制备硅胶和木材防火剂等的原料。 【注意】①硅酸钠溶液可用玻璃瓶盛装,但是不能用玻璃塞,应用橡胶塞或木塞。 ②玻璃中含有二氧化硅,盛放氢氟酸不用玻璃瓶而用塑料瓶。 (2)化学性质

南京邮电大学复试内容 复试参考书目 复试准备 复试资料

标题:南京邮电大学考研复试内容复试参考书目复试准备复试资料 南京邮电大学复试安排 001电子科学与工程学院 一、复试科目 笔试:微电子学与固体电子学:电路分析半导体器件物理(2选1),电磁场与微波技术:电磁场理论电子与通信工程:通信系统原理、数字信号处理(2选1),集成电路工程:电路分析、半导体器件物理 (2选1) 二、复试方法: 实行差额复试,全面衡量、择优录取、保证质量。 综合成绩(满分750分)=初试成绩(满分500分) + 复试成绩(满分250分,其中专业课笔试100分、英语听说能力50分,综合面试100分)。 复试基本要求为:综合面试≥60分;英语听说能力≥30分; 诚信复试。在笔试考试中作弊或违纪者将立刻终止考试,取消复试资格;提供虚假材料,弄虚作假者一经查实随时取消复试资格、录取资格、学籍,并通报考生单位。 三、录取原则: 1.坚持“公平、公正、公开、选优”的录取原则。 2.经过复试,获得每个学生的总成绩:总成绩=初试成绩+复试成绩。 3.录取原则:各专业按照总成绩重新排序,从高到低依次录取,同样分数以初试成绩高者优先录取。接受调剂的专业,严格按照个人申请、从高分到低分的原则依次录取,额满为止。 4.由电子科学与工程学院硕士研究生招生复试工作领导小组确定拟录取名单,经学校批准后方为正式录取。 5.计划生分配原则:各专业按照总成绩从高到低的原则对计划名额进行分配。四、选报导师和录取工作:

1、由学院硕士研究生招生复试工作领导小组确定第一次拟录取考生名单后,立即张榜公示; 2、选报导师采用师生双向选择方式; 3、在学院网站或者公告栏上公布每位导师的当年拟招生数、个人简介及其联系地点和联系方式,供考生参考;所有考生均可自行与相关导师取得联系; 4、所有拟录取的考生按照学院公示榜规定的时间到指定地点集中,根据相关要求填写选报导师志愿表;按照规定的时间将填好的志愿表到规定地点上交给工作人员; 5、学院将根据考生所填报志愿情况将考生材料送交相关专业方向组,由各方向组统一协调完成考生录取工作;经导师填写录取意见并签名确认后,由各专业方向组统一将录取志愿表格上交学院办公室; 6、学院确认和审批所有考生的录取专业方向和相关导师后,公布第二次拟录取名单,并报送研究生部批准录取; 7、所有拟录取的考生与学院及相关导师办理规定的手续。 002通信与信息工程学院 一、复试科目 通信与信息系统:通信系统原理、数字信号处理(2选1),信号与信息处理:通信系统原理、数字信号处理(2选1)085208 电子与通信工程:通信系统原理、数字信号处理(2选1) 二、复试方法: 实行差额复试,全面衡量、择优录取、保证质量。 综合成绩(满分750分)=初试成绩(满分500分) + 复试成绩(满分250分,其中专业课笔试100分、英语听说能力50分,综合面试100分)。 复试基本要求为:综合面试≥60分;英语听说能力≥30分; 诚信复试。在笔试考试中作弊或违纪者将立刻终止考试,取消复试资格;提供虚假材料,弄虚作假者一经查实随时取消复试资格、录取资格、学籍,并通报考生单位。 三、录取原则: 1.坚持“公平、公正、公开、选优”的录取原则。

无机非金属材料中的常见结构类型

无机非金属材料中的常见结构类型
尹从岭
(北京大学化学与分子工程学院)
摘要:本文综述了无机非金属材料中的常见结构类型,介绍了它们之间的联系与区别。 关键词:钙钛矿;钨青铜;尖晶石;六方密堆积;立方密堆积 无机化合物的结构型式复杂多样,本文选择一些简单而重要的结构型式加以讨论。 1. MX 型化合物的结构 1. NaCl 型的晶体结构 在 NaCl 的晶体中,Na+和 Cl-交替排列,具有正八面体配位,晶体属于面心立方点阵 Oh 点群。 NaCl 晶体结构可看作 Cl-作立方最密堆积, 在这堆积的每个八面体空隙中填入 Na+。 晶体结构示于图 1 中。属于 NaCl 型结构的化合物有离子键型的 碱金属卤化物和氢化物,碱土金属的氧化物和硫化物;有过渡 键型的金属氧化物、硫化物以及间隙型的碳化物和氮化物。 LiVO2 是与 NaCl 结构相关的化合物。LiVO2 结构中氧离子 构成立方密堆积,金属离子沿体对角线方向交替占据八面体空 隙,形成锂原子层和钒原子层。图 2 Li+ 给出了 LiVO2 的晶体结构。LiVO2 可 以看作是有序的 NaCl 结构,具有三 图 1 NaCl 的结构 2O 方对成行,空间群为 R32/m。在较高 的温度下,LiVO2 结构中的两种阳离子趋于无序分布,LiVO2 转 变成典型的 NaCl 立方结构。 3+ NbO 是另外一个与 NaCl 结构相关的化合物。 NbO 结构中, 在 V 有 1/4 的铌和氧格位未被占据, 因而可以看作 NaCl 的有序缺陷结 构。 NbO 结构中, 是平面四方配位。 在 Nb NbO 结构也可以看作是由八面体金属原 子簇 Nb6 共用顶点而形成的骨架结构。 NbO 的结构如图 3 所示。 CaC2 是另外一个与 NaCl 结构相关的 图2. LiVO2的结构 化合物。CaC2 有多种晶型,四方晶系的 图 3. NbO 的结构 22+ CaC2 由 Ca 和 C2 组成,Ca2+和 C22-的分布和 NaCl 相似,但由于 C22-离子是哑铃状,而不是球形,使结构沿 c 轴方向拉长成四方晶系。结构的图形示于图 4。 2.CsCl 型的晶体结构 在 CsCl 的晶体结构中,Cl-作简单立方堆积,Cs+填入 立方体空隙中,正、负离子的配位数均为 8,其结构示于 图 5。 CsCl 型结构属于简单立方点 阵,Oh 点群。属于 CsCl 型的例子 化合物有 CsCl, CsBr, CsI, RbCl, ThCl, TlCl, TlBr, 4Cl, 4Br, NH NH
图 5. CsCl 的结构
C2
Ca2
图 4. CaC2 的结构

南京邮电大学2017年硕士材料科学与工程学院专业方向介绍

南京邮电大学2017年硕士材料科学与工程学院专业方向介绍 有机电子学专业 1、《有机半导体》主要研究有机半导体材料的设计、合成、性能及其光器件应用,重点在与设计开发新型的有机半导体材料体系,研究有机半导体光电性质,阐明材料结构与光电性能的内在关系,如光学性质、电学性质及光-电/电-光转换性质等,具体包括:有机电致发光材料、有机太阳能电池材料、有机激光材料、有机传感材料及一些配套材料的设计、性能优化和相关机理探索。 2、《光电子器件物理》主要研究有机光电子器件的制作表征、性能评价、工作机制及功能应用,具体包括器件结构设计、制膜工艺研究、薄膜形貌调控、器件物理机制研究、器件性能优化、器件寿命评价和光电功能拓展等;功能器件的应用包括有机电致发光器件、有机太阳能电池器件、有机激光器件、有机场效应晶体管器件等。 3、《有机光电显示》主要研究有机/高分子功能材料的设计、合成及其在电致发光器件或硅基液晶显示器件中的应用。这些功能材料包括:有机半导体材料、有机导体材料、有机发光材料、甚至有机绝缘材料等;涉及的器件物理包括:载流子注入、输运、复合等机制,器件老化机制等。 4、《有机薄膜晶体管》主要研究有机材料及其在薄膜晶体管中的应用,包括p型、n型有机半导体材料和有机绝缘材料的设计合成,制备其作为半导体层或有机绝缘层的有机薄膜晶体管并优化其器件性能,具体包括提高晶体管载流子迁移率、优化有机薄膜晶体管器件制备工艺、研究开发大面积柔性有机薄膜晶体管以及有机薄膜晶体管在信息显示、信息存储、光探测和传感等领域的应用。 5、《有机电存储》主要研究有机存储材料及其在电存储器件中的应用,如发展有机/聚合物和金属配合物(聚合物)电存储材料,并研究其在有机二极管存储器和有机晶体管存储器中的器件性能。重点提高器件的维持时间,存储密度和稳定性,降低器件的响应时间,揭示存储器件的存储机制,开发大面积柔性有机电存储器件。 6、《有机太阳能电池》主要研究内容与有机光电显示类似,因为二者是相反的2个过程:一个是光转电,另一个是电转光。因此,有机太阳能电池主要研究有机/高分子功能材料的设计、合成及其在太阳能电池中的应用。这些功能材料包括:有机半导体材料、有机导体材料、有机发光材料、甚至有机绝缘材料等;涉及的器件物理包括:激子形成、激子解离、电荷输运、复合等机制,器件老化机制等。 (四)0809Z2生物电子学专业 1、《化学与生物传感》主要研究各种与环境、食品安全和重大疾病密切相关的重要化学物质(如重金属离子、环境毒素、毒品等)和生物分子(如基因、蛋白质、肿瘤标志物等)的高特异性和高灵敏度检测,以及相关生物传感器与生物芯片的研制。

无机非金属材料结构知识点整理

一概述 1.材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质。材料性能关系到材料的应用材料含义在于应用,材料的什么决定应用的概念和设计,决定了应用的基础——综合的性能决定最终产品的形态和应用…… 2.材料研究的核心问题:以材料的结构和性能为研究对象,并重点研究结构与材料性能之间的关系,为材料性能的改进和新材料的开发提供指导。 3材料结构层次:原子结构,晶体结构——功能材料密切相关;显微结构,微观组织——结构材料密切相关;宏观结构——复合材料相关;、 4材料的电子结构——指材料中的电子分布和状态,它不同于单个的分子和原子的电子结构,因为这两者不是长程的完整的材料。它是决定材料晶体结构的主要和本质原因。 5. 电子波动反映到原子中,为驻波。 6.现代材料结构和性能测量的重要原理和基础:X光衍射和电子显微技术——微观结构,磁性分布和能隙空间分布等等,其中大都以微观过程或性能直接体现了量子效应和作用…… 7.量子理论是解决电子结构的惟一工具。是以能量的量子化和波函数概念为核心的,可依照薛定额方程确定的第一性原理分析方法。 二、晶体结构 1晶体的特征:均匀性;各向异性;自发地形成多面体外形;晶体具有明显确定的熔点;晶体的对称性;晶体对X射线的衍射; 2晶体的宏观特性是由晶体内部结构的周期性决定的,即晶体的宏观特性是微观特性的反映。 3晶体结构即晶体的微观结构,是指晶体中实际质点(原子、离子或分子)的具体排列情况 4晶体与非晶体的最本质差别在于组成晶体的原子、离子、分子等质点是规则排列的(长程序),而非晶体中这些质点除与其最近邻外,基本上无规则地堆积在一起(短程序)。晶体与非晶体之间的主要差别在于它们是否有三维长程点阵结构。 5晶体――原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律呈周期性地排列构成的固体 6固体分类(按结构)――晶体:长程有序;非晶体:不具有长程序的特点,短程有序;准晶体:有长程取向性,而没有长程的平移对称性。 7在晶体中适当选取某些原子作为一个基本结构单元,这个基本结构单元称为基元,基元是晶体结构中最小的重复单元,基元在空间周期性重复排列就形成晶体结构。晶格+基元=晶体结构 8晶体的内部结构可以概括为是由一些相同的点子在空间有规则地做周期性无限分布,通过这些点做三组不共面的平行直线族,形成一些网格,称为晶格(或者说这些点在空间周期性排列形成的骨架称为晶格)。9取一格点为顶点,由此点向近邻的三个格点作三个不共面的矢量,以此三个矢量为边作平行六面体即为固体物理学(简称原胞)。 10结晶学原胞(简称单胞)构造:使三个基矢的方向尽可能地沿着空间对称轴的方向,它具有明显的对称性和周期性。 11维格纳--塞茨原胞构造:以一个格点为原点,作原点与其它格点连接的中垂面(或中垂线),由这些中垂面(或中垂线)所围成的最小体积(或面积)即为W--S原胞。特点:它是晶体体积的最小重复单元,每个原胞只包含1个格点。其体积与固体物理学原胞体积相同。 12原胞与分类—7大晶系 晶系晶轴轴间夹角实例 立方 a = b = c α=β=γ= 900Cu, NaCl 四方 a = b ≠ c α=β=γ= 900Sn, SiO2 正交 a = ≠ b ≠ c α=β=γ= 900I2, BaCO3 三方 a = b = c α=β=γ≠ 900As, Al2O3 a = b ≠ c α=β= 900,γ = 1200 单斜 a ≠ b ≠ c α= γ= 900,β≠ 900KClO3 三斜 a ≠ b ≠ c α≠ β≠ γ≠ 900 K2CrO7 六方 a = b ≠ c α=β= 900,γ =1200 Mg,CuS

南邮材料化学答案 第三章 材料的性能

第三章材料的性能 Chapter3Properties of material 1、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体?Please explain what is a conductor, semiconductor,and insulator with band theory of solids. 答:1)固体能带理论是关于晶体的量子理论,是研究固体中电子运动规律的一种近似理论。其中,分子轨道理论认为,两原子间相应的原子轨道可以组合成相同数目的分子轨道。在金属晶体中,金属原子靠得很近,可以通过原子轨道组合成分子轨道,以使能量降低。金属晶体中通常包含数目极多的原子,这些原子轨道可组成极多的分子轨道,随着数量的增多,各相邻分子轨道实际上连成一片,构成了具有一定能量宽度的能带。2)固体通常含有不同的能带。已充满电子的能带叫满带,其中的电子无法自由流动、跃迁。在此之上,能量较高的能带,可以是部分充填电子或全空的能带,叫做空带,空带获得电子后可以参与导电过程,又叫导带。价电子所填充的能带称为价带。3)固体的导电性质由其能带结构决定。导体的能带特点是价带是未满带,或价带是满带,而禁带宽度为零,价带与较高的空带相交叠,满带中的电子能占据空带,因此这两种情况都能导电。半导体和绝缘体的能带结构相似,价带为满带,价带与空带间存在禁带。当禁带宽度为0.1~3eV时,呈现半导体性质;禁带宽度大于5eV时则为绝缘体。 Answer:1)Band theory of solids is quantum theory of crystal,is an approximate theory for studying laws of electron motion in solids.Among them,molecular orbital theory considers that atomic orbitals between two atoms can combine to the molecular orbitals with the same number. In metal crystals,metal atoms are very close,they can form molecular orbitals by combining the atomic orbitals in order to reduce the energy.Metal crystals usually contain a very large number of atoms,these atomic orbitals can form a number of molecular orbitals.With the increase of the molecular orbital,in fact,they form a whole band with certain energy width.2)Solids usually contain different bands.Bands filled with electrons are called full band,in which electrons can not flow and transit freely.Bands with higher energy are on the top of full band,they may be partially filled with electrons or empty,they are called empty band.When the empty band gain electrons they will participate in conductive process,also known as conduction band.Bands filled with valence electron are called valence band.3)Conductive nature of solids is determined by its band structure.Band of conductor is characterized by the partially full or full valence band,and width

生物无机化学汇总

生物无机化学姓名:崔慧慧 学号:C14201008 专业:无机化学

碳酸钙的仿生合成 摘要:碳酸钙矿物材料广泛分布于大自然,具有环境协调性和相容性。生物矿化过程形成的材料具有特定的生物学功能,因此人们通过不同途径进行仿生合成,尤其是碳酸钙的仿生合成。本文主要介绍了碳酸钙仿生合成的方法,如加入添加剂、双模板法等,制备得到不同形貌和不同晶型的的碳酸钙晶体。通过研究不同方法合成碳酸钙为真正意义上的生物矿化提供一定的理论依据。 关键字:生物矿化碳酸钙仿生合成 Abstract:The materials through Biomineralization have a specific biological function, so people try to synthesis it by finding different ways, especially the biomimetic synthesis of calcium carbonate. In this paper, many methods of biomimetic synthesis of calcium carbonate are mainly introduced, such as adding additives, dual template method and so on, to obtained different morphogenesis and polymorphism of calcium carbonate. We study the different methods of calcium carbonate, in order to provide certain theoretical basis for biomineralization. Key words: biomineralization calcium carbonate 一、生物矿化及仿生合成 生物矿化广泛存在于大自然中,生物体经过长时间进化,会在身体的某些部位生成矿物组织,这些矿物组织在某些方面形成了性能优异的生物材料。生物矿化的种类已超过60种,它们的组成各异,并赋有特定的生物学功能。生物矿化的优点是它的过程是一个天然存在的高度控制过程,受生物机体内在机制调制,可以实现从分子水平到介观水平上对晶体形状、大小、结构、位向和排列的精确控制和组装,从而形成复杂的分级结构。生物矿化的一个重要特点就是自组装的有机聚集体或超分子模板通过材料复制而转变为有序化的无机结构,因此有机基质在生物矿化过程中具有非同寻常的作用,有机基质在水溶液环境中通过自组装过程形成胶束、反胶束、囊泡、微乳液、泡沫、溶致液晶等结构,为生物矿物的形成提供微环境或模板;有机基质也可以作为可溶性添加剂,在晶体生长过程中,能吸附在特定的晶面上或能结合与其电荷相反的游离离子,从而改变晶体的生长速[1]。生物矿化可分为四个阶段,有机大分子预组织。在矿物沉积前构造一个有组织的反应环境,该环境决定无机物成核的位置;界面分子识别。在已形成的有

相关文档
最新文档