叶的蒸腾作用和结构

叶的蒸腾作用和结构
叶的蒸腾作用和结构

第5节叶的蒸腾作用和结构

教学目标:

1.蒸腾作用的基本含义及其意义

2.知道气孔的分布状况

3.知道保卫细胞和气孔的结构

4.完整地描述水、无机盐的运输路径。

教学重点:蒸腾作用的基本含义、保卫细胞和气孔的结构、水、无机盐的运输路径

教学难点:实验设计证明气孔的存在、水、无机盐的运输路径

教学准备:课件、实验器材

教学过程:

【引入】实验:

实验现象:能观察到水珠的产生。

问题:塑料袋内的水珠是哪里来的?

【播放蒸腾作用动画】

(实验说明:选用生长旺盛的阔叶植物,以及“不要透气、浇水后阳光照射”,都是希望蒸腾作用能加强,而使实验结果明显,易于观察。)

实验结论:叶片中有水汽散发出来--蒸腾作用。

【新课】第5节叶的蒸腾作用和结构

一、蒸腾作用:

1.将植物体内的水以气体的形式向外界环境散发的过程。

根吸收的水约有99%是通过蒸腾作用散发出去的。有什么意义?

植物的根从土壤中吸收水分和无机盐后,通过茎运往高高在上的叶、化、果和枝等. 据估计1株玉米从出苗到收获需消耗四、五百斤水。

【学生体验1】水从低处运到高处是很费劲.

运输水分和无机盐的动力是什么?

【学生体验2】炎热的夏天。触摸植物和干木头感觉有什么不同?

2、蒸腾作用的意义:

(1)在高温时降低叶片的温度

(2)是根部吸水的主要动力

(3)有利于溶解在水中的无机盐在植物体体内的运输

3、蒸腾作用的影响因素

探究:蒸腾作用强弱与哪些因素有关

(1)建立假设:可能与光照的强度有关

可能与温度有关

可能与湿度有关

可能与空气流动速度有关等

(2)【播放蒸腾作用的影响因素动画】描述现象:

1、在春天的阳光下,水银柱会有什么变化?

--水银柱会上升。

2、放在烈日的阳光下,水银柱会有什么变化?

--夏天的烈日下,水柱不会缩短。

3、放在阴暗潮湿的环境中,水银柱会有什么变化?

--阴湿的环境中,水银柱会上升,但非常缓慢,甚至不易觉察。

4、用电吹风吹叶片,水银柱会有什么变化?

--水银柱会迅速上升。

(3)结论:影响蒸腾作用的环境因素有:气温、光照、空气流动速度和湿度等,

一般情况下,叶周围如果湿度大、气温低、光照弱,则蒸腾作用就弱;湿度小、气温高、光照强,则蒸腾作用就强。

4、你能设计关于影响蒸腾作用因素的其他实验方案?

问题过渡:为什么会出现上述现象?进行蒸腾作用的主要器官是?——叶

二、叶的结构

【设问】水从叶的什么地方散发出来?

【实验】实验观察1:水从叶的什么地方散发出来?

①选取一X生长旺盛的蚕豆叶,用滤纸把它上、下表皮的水分吸干。

②将两X浸有氯化钴溶液的蓝色滤纸,相对应地贴在叶片上、下表皮的表面,

并用回形针将其固定。

③观察贴在叶片上、下表皮上的滤纸的颜色变化。哪一X纸先变色?哪一X纸

的颜色会深一点?

思考:氯化钴溶液的蓝色滤纸的作用是什么?选同一X叶片的目的?

实验说明:1、氯化钴蓝色滤纸:氯化钴如果不含结晶水,则呈蓝色,若含结晶水,则呈红色。因此,向氯化钴蓝色滤纸呵气,水汽会使滤纸变红色。

2、实验前要用滤纸将上下表皮上的水分洗干,否则会影响实验效果。选用同

一X叶片,目的是进行对照,因为叶片大小会影响实验结构。

实验现象:贴在叶表皮表面的氯化钴蓝色滤纸都会变成红色。下表皮滤纸先变色,并且颜色会深一些。

实验结论:水是从叶的上下表皮散发出来的,而且下表皮散发出来的水分多于上表皮散发出来的水分。

【设问】从刚才的实验可知,不是叶表皮的每一处都在散发水分。那么,水又是从上下表皮的什么地方散发出来的呢?为什么下表皮散发出来的水分多于上表皮散发出来的水分?【实验】实验观察2:水又是从上下表皮的什么地方散发出来的呢?

①在栽玻片上滴一滴清水。

②用镊子撕取蚕豆的下表皮,把它们放在栽玻片上,展开后加盖玻片。

③在低倍镜下观察叶的表皮细胞。

④换用高倍镜观察半月形细胞,并将结果绘制下来。

(实验说明:取材不能撕得太厚,否则会影响观察效果。)

实验现象:1、表皮由一层排列紧密、无色透明的细胞构成。

2、保卫细胞呈现半月形,一对保卫细胞之间的孔隙,叫做气孔,是叶片与外界进行

气体交换的“窗口”。保卫细胞里面有叶绿素,气孔周围得细胞壁较厚。

3、叶片受热后,气孔内的气体会排出体外,在叶表皮表面形成气泡。形成气泡数目多,

说明气孔就多。--气孔是叶片排出气体的门户。

4、水是从上下表皮的气孔散发出来。由于下表皮的气孔数目也比上表皮表面

多,所以下表皮散发出来的水分要多于上表皮散发出来的水分。

【设问】从叶的上下表皮的气孔散发出去的水是哪里运输过来?

【播放叶的结构视频】

【播放气孔X开或闭合动画】得出:气孔X开或闭合的条件:

水份充足→保卫细胞吸水膨胀→气孔X 开→蒸腾作用增强

水份缺少→保卫细胞失水收缩→气孔关闭→蒸腾作用减弱

【运用】你会解释实验现象发生的原因?

蒸腾作用的影响因素中:

1、在春天的阳光下,水银柱会会上升,为什么?

--因为在春天的阳光下,使气孔打开,且气温升高,蒸腾作用会加强。

2、放在烈日的阳光下,水银柱水柱不会缩短, 为什么?

--因为夏天的烈日下,气孔会关闭,蒸腾作用基本停止。

3、放在阴暗潮湿的环境中,水银柱会上升,但非常缓慢,甚至不易觉察。为什么?

--因为阴湿的环境中,湿度大,气孔开放程度不大,蒸腾作用就弱。

4、用电吹风吹叶片,水银柱会迅速上升。为什么?

--因为电吹风可以营造气孔周围的小气候--水分散失快,气温高,蒸腾作用会加

【设问】从叶的上下表皮的气孔散发出去的水是哪里运输过来?

三、水在植物体内的运输、利用路径

【播放水的运输动画】得出:

水在植物体内的运输路径:根从土壤中吸收水分;水从根部经导管运输到叶;水从气孔中蒸腾而出。(根尖吸收--根、茎木质部中的导管--叶柄中的导管--叶肉细胞(利用或经气孔散失)

【思考】无机盐在植物体内的运输路径?

【小结】叶的结构与功能

【课堂练习】

1。气孔在_______ ___上,它由两个_______形的_______细胞围成,是植物和外界环境进行_______交换的窗口。

2。叶片表皮细胞的特点是()

A 无色透明,排列紧密

B 绿色透明,排列紧密

C 无色透明,排列疏松

D 无色不透明,排列紧密

3。以下是显微镜下观察到叶片表皮的某一结构,图中

A 是_______,

B 是______它们分布在叶片的上下表皮, 是_______、_______、_______进出的通道 4.我们经常发现在城市绿化带上,园林工人摸黑将剪去部分枝叶,

根部用草绳捆扎有较多泥土的移栽植物,种植在花坛中,浇足水,

罩上黑色的防晒网。阅读上述短文,回答下列问题: 叶

能 叶肉细胞 叶脉

栅栏组织 海绵组织

木质部

韧皮部 上下表皮 表皮细胞:

保卫细胞:呈半月形(气孔) 作用 作用 作用 保护和防止水分散失 进行光合作用的主要场所 ---叶肉细胞内含大量 叶绿体 运输和支持叶片作用

B

A

(1)将短文中园林工人为提高植物成活率而采用的措施用短线画出。

(2)上述措施中,为了使蒸腾作用减弱的

是。

课后反思:

1.本节内容2课时完成。第1课时:完成蒸腾作用及实验观察1,提出问题水又是从上下表

皮的什么地方散发出来的呢?为下节课作铺垫。

第2课时:完成实验观察2、叶的结构、水在植物体内的运输和利

用。帮助学生树立结构与功能相适应的观点。

2.实验:蒸腾作用的影响因素动画:夏日的阳光下,水银柱会有什么变化?(水银柱会迅速

上升)如果烈日的阳光下,水银柱会有什么变化?动画没有显示。学生猜想。

实验观察1:氯化钴滤纸的颜色变化非常明显,用酒精灯略作加热即可。

实验观察2:实验中用青菜的叶子效果较好,学生在显微镜下观察到植物的气泡,

都比较兴奋。但观察叶面上气泡的数目多少,实验较难成功。

3.本节课通过丰富的图片、演示实验和动画,增强学生的感性认识。自主地获得了蒸腾作

用的涵义、意义及影响蒸腾作用的环境因素的有关知识。通过叶的结构与功能及水在植物体内的运输、利用路径的学习,帮助学生树立结构与功能相适应的观点,培养利用所学知识解决实际问题的能力。

《材料结构与性能》习题

《材料结构与性能》习题 第一章 1、一 25cm长的圆杆,直径 2.5mm,承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成 2.4mm,问: 1)设拉伸变形后,圆杆的体积维持不变,求拉伸后的长度; 2)在此拉力下的真应力和真应变; 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系,存在S14。 3、求图 1.27 所示一均一材料试样上的 A 点处的应力场和应变场。 4、一陶瓷含体积百分比为95%的 Al 2O(3 E=380GPa)和 5%的玻璃相( E=84GPa),计算上限及下限弹性模量。如该陶瓷含有5%的气孔,估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图,分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的 关系。并注出: t=0,t= ∞以及 t= τε(或τσ)时的纵坐标。 6、一 Al 2O3晶体圆柱(图1.28 ),直径 3mm,受轴向拉力 F ,如临界抗剪强度τ c=130MPa,求沿图中所示之一固定滑移系统时,所需之必要的拉力值。同时 计算在滑移面上的法向应力。

第二章 1、求融熔石英的结合强度,设估计的表面能为 1.75J/m 2;Si-O 的平衡原子间距为 1.6 ×10-8 cm;弹性模量值从60 到 75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为:E=73GPa;γ =1.56J/m 2;理论强度。如材料中存在最大长度为的内裂,且此内裂垂直于作用力的方向,计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式: 与 是一回事。

4、一陶瓷三点弯曲试件,在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图 2.41所示。如果 E=380GPa,μ =0.24 ,求 KⅠc值,设极限载荷达50 ㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa,如在材料中有一垂直于拉应力方向的 中心穿透缺陷,长 8mm(=2c)。此钢材的屈服强度为 1400MPa,计算塑性区尺 寸 r 0及其与裂缝半长 c 的比值。讨论用此试件来求 KⅠc值的可能性。 6、一陶瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂,如边裂长度为:①2mm;②0.049mm;③ 2μ m,分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为 2 1.62 MPa〃m。讨论诸结果。 7、画出作用力与预期寿命之间的关系曲线。材料系ZTA陶瓷零件,温度在 2 ,慢裂纹扩展指数-40 ,Y 取π 。设保 900℃, KⅠc为 10MPa〃m N=40,常数 A=10 证实验应力取作用力的两倍。 8、按照本章图 2.28 所示透明氧化铝陶瓷的强度与气孔率的关系图,求出经验公式。 9、弯曲强度数据为: 782,784,866,884,884,890,915,922,922,927,942, 944,1012 以及 1023MPa。求两参数韦伯模量数和求三参数韦伯模量数。 第三章 1、计算室温( 298K)及高温( 1273K)时莫来石瓷的摩尔热容值,并请和安杜龙—伯蒂规律计算的结果比较。 2、请证明固体材料的热膨胀系数不因内含均匀分散的气孔而改变。

材料成分结构性能三者间的关系

从钢铁材料看材料成分-结构-性能关系 钢铁从被利用开始至今一直是人类不可替代的原材料,是衡量一个国家综合国力和工业水平的重要指标。 我们都知道初铁外,C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,钢是含碳量为0.03%-2%的铁碳合金。随着碳含量的升高,碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响。对可锻性而言,低碳钢比高碳钢好。由于钢加热呈单相奥氏体状态时,塑性好、强度低,便于塑性变形,所以一般锻造都是在奥氏体状态下进行。对焊接性而言,一般来说含碳量越低,钢的焊接性能越好,所以低碳钢比高碳钢更容易焊接。而那些比例极小的合金加入,可以对钢的性能产生很大影响。可以说普通钢、优质钢和高级优质钢就是在这些比例极小的成分作用下分别出来的。那些合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化,从而具有一些特殊性能。比如说,铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性,也能提高钢的淬透性,显著提高钢的强度、硬度和耐磨性;锰可提高钢的强度,提高对低温冲击的韧性;稀土元素可提高强度,改善塑性、体温脆性、耐腐蚀性及焊接性能等等。 钢铁材料的结构特征包括晶体结构、相结构和显微组织结构。钢铁是属于由金属键构成的晶体,因此就具有金属晶体的特性,如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关,而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 铁碳合金的基本组元是纯Fe和Fe3C。铁存在同素异构转变,即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体,其含碳量非常低,所以性能与纯铁相似,硬度低、塑性高,并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体,具有面心立方结构,可以溶解较多的碳。在一般情况下,奥氏体是一种高温组织,故奥氏体的硬度较低,塑性高。通常在对钢铁材料进行热变形加工,都应将其加热呈奥氏体状态。 由此,从钢铁材料中,我们看到,材料的成分,结构和性能是密不可分的三者。成分和结构往往可以极大的影响材料的性能,而成分和结构之间也是相互影响的。 1、C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,随着碳含量的升高,碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响对可锻性而言,低碳钢比高碳钢好。对焊接性而言,一般来说含碳量越低,钢的焊接性能越好。 2、合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化,从而具有一些特殊性能。比如说,铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性,也能提高钢的淬透性,显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。 3、钢铁是属于由金属键构成的晶体,因此就具有金属晶体的特性,如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关,而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 4、铁存在同素异构转变,即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体,其含碳量非常低,所以性能与纯铁相似,硬度低、塑性高,并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体,具有面心立方结构,可以溶解较多的碳。

叶的蒸腾作用教案

叶的蒸腾作用和结构第一课时 一、教材章节:八年级科学下第三章第5节 二、教学目标: 1、了解蒸腾作用的基本含义及其意义。 2、探究影响蒸腾作用强弱的环境因素。 3、掌握实验设计和操作、合作探究的基本技能,培养学生认真、细致、严谨的 科学态度 4、培养学生节约水资源、保护水资源的环保意识。 三、重点难点分析: 重点:蒸腾作用的基本含义及意义 难点:实验设计探究影响蒸腾作用强弱的环境因素 四、教学预设: 【引入】 1、引言:近段时间相信大家都很关注西南干旱和玉树地震问题,对于西南干旱,特别是云南最严重,那你知道引起这次干旱的原因可能有哪些吗?(投影干旱图片) 2、学生交流发言 3、教师:我也查阅了一些资料,有专家说可能和云南的地貌有关,也可能和大气环流有关,也有观点提出,可能和云南大面积种植桉树有关。对于这点,我就不理解了,植树造林,可以改善气候的,功臣呀,怎么也有罪了?也许通过今天这节课能解开这个疑团。(投影桉树图片) 【新课】 1、(投影课前观察实验装置图)请小组交流汇报课前实验的观察记录: 2、思考分析实验现象:试管中少掉的水到哪去了? 塑料袋内壁上的水来自哪里? 3、得出蒸腾作用的定义(投影定义) 4、思考:设置A、B两个装置的目的是为了研究什么问题? 5、归纳得出:蒸腾作用的主要场所是叶片(投影蒸腾作用的场所) 6、思考:试管中少掉的水都蒸腾出去了吗? 7、以玉米吸收水和散失水的数据,说明根吸收的水99%是蒸腾出去的(投影关于玉米的数据)

8、思考:根吸收的水99%是蒸腾出去的,这不是一种浪费吗?它对植物的生命活动有没有意义呢? 9、学生交流、归纳:蒸腾作用的意义(投影蒸腾作用对植物自身生命活动的三点意义) 10、补充蒸腾作用对水循环的促进作用(投影水循环图,并板书) 11、思考: 植物的蒸腾作用能促进水循环,改善局部气候,那么云南的干旱怎么可能与大面积种植桉树有关呢?我查阅了有关桉树的一些资料,说桉树是一台抽水机,一棵桉树每年要耗掉两吨水,对土壤的水分需求极大,大面积引种桉树会导致地下水位下降,这些说法用我们今天所学的知识来解释,也就是桉树的蒸腾作用非常强。那么,干旱与桉树有关吗?截至目前,也没有哪个专家厘清特大干旱的真正原因,但从中确有很多地方值得我们探究和反思。对于植树造林,提醒人类要科学地、合理地、因地制宜地进行。 12、思考并交流:桉树的蒸腾作用为什么那么强?可能和哪些因素有关?(桉树的叶片多、叶片表面积大、根系发达、云南的气温高、光照强等等) 13、归纳:影响蒸腾作用强弱的因素有内部的自身因素和外部的环境因素。大家思考一下沙漠植物的蒸腾作用强还是弱?它们具有怎样的结构来减弱蒸腾作用的?(投影沙漠中的仙人掌) 14、出示两盆植物,仙人球和吊兰,问:这是我放在办公桌上的两盆植物,你猜测一下,那盆植物我平时浇水要勤快一点? 15、蒸腾作用的强弱与植物自身的结构有很大的关系,但是与它所处的环境也密不可分,今天我们在课堂上就来研究一下蒸腾作用的强弱与环境因素的关系?(投影问题) 16、学生思考回答:影响蒸腾作用强弱的环境因素有哪些?(投影环境因素) 17、思考:怎么判断蒸腾作用的强弱? 18、教师演示,将插在红墨水中的枝条剥去树皮,引导学生观察被染红的部位,得出根据染红部位的高度来判断蒸腾作用的强弱。 19、问:你看看身边老师为你提供的实验器材,你觉得今天在课堂上能研究哪个环境因素?(空气流速) 20、小组讨论设计实验方案 21、交流汇报,归纳 22、学生实验:选取两支长短、粗细差不多的同种植物枝条,要求叶片数量一样,

八年级生物《叶的蒸腾作用和结构》教案

教学目标:1、了解蒸腾作用的基本含义及其意义 2、知道气孔的分布状况 3、知道保卫细胞和气孔的结构 4、完整地描述水、无机盐的运输路径 重点难点:叶的结构水和无机盐的运输 教学过程: *************************************** 第一课时 课堂引入:我们都知道“水从低处留”,可在植物体内,是什么促使水从根部向茎、叶运输呢? 一、蒸腾作用 1、实验观察:选取一盆正处于生长旺盛期的植物,用一透明的塑料袋将邻近的叶片包扎起来,对该植物浇水后,置于阳光下照射。观察塑料袋上有无水珠生成,这说明____________________________。 2、水分以气体状态从体内散发到体外的过程,叫做蒸腾作用,蒸腾作用主要在叶片进行。 3、土壤中的水分由根毛进入根后,然后通过根、茎、叶的导管输送到叶肉细胞。这些水分,除了很小一部分参加植物体内各项生命活动外,99%通过蒸腾作用从叶中散发出去,蒸腾作用可以在温度偏高的情况下有效地降低叶片的温度,同时也是根吸水的主要动力,利于植物对水的吸收和运输,也利于溶解在水中的无机盐在植物体内的运输。由此可见,蒸腾作用不是在浪费水分,而是对植物的生活具有重要的意义。 4、学生讨论:①在春天的阳光下,水银柱将会有什么变化?为什么? ②如果把这一装置放在夏天的烈日下,水银柱会有什么变化?为什么? ③如果把这一装置放在阴暗潮湿的环境中,水银柱将会有什么变化?为什么? ④如果在实验室里,用电吹风吹叶片,水银柱将会有什么变化? ⑤请设计一个实验:证明蒸腾作用的强弱与光照条件有关。 5、课堂练习: ①在阴天或傍晚进行移植,并去掉部分枝叶,是为了降低: ( ) A.降低光合作用 B.减小呼吸作用 C.减少水分蒸腾作用 D.移栽方便 ②仙人掌在强烈的阳光下,不会被太阳光灼伤的原因是( ) A、吸水力大 B、储水多 C、蒸腾作用强 D、叶变成刺 ③关于植物体水分散失的意义,下列哪项是不正确的?( ) A、促进植物体对水分的吸收 B、促进矿质元素在植物体内的运输 C、促进溶于水的矿质元素的吸收 D、降低植物体特别是叶片的温度 ④北方果树由根系吸收的水分主要用于( ) A、光合作用 B、蒸腾作用 C、植物的生长 D、果实的形成 6、作业:作业本 第二课时 二、叶的结构: 1、实验观察1:①选取一张生长旺盛的蚕豆叶,用滤纸把它上、下表皮的水分吸干。 ②将两张浸有氯化钴溶液的蓝色滤纸,相对应地贴在叶片上、下表皮的表面,并用回形针将其固定。 ③观察贴在叶片上、下表皮上的滤纸的颜色变化。哪一张纸先变色?哪一张纸的颜色

材料结构与性能(珍藏版)

材料结构与性能(珍藏版) 一、何为金属键?金属的性能与金属键有何关系? 二、试说明金属结晶时,为什么会产生过冷? 三、结合相关工艺或技术说明快速凝固的组织结构特点。 四、画出铁碳合金相图,并指出有几个基本的相和组织?说明它们的结构和 性能特点。 五、说明珠光体和马氏体的形成条件、组织形态特征和性能特点。 六、试分析材料导热机理。金属、陶瓷和玻璃导热机制有何区别?将铬、 银、Ni-Cr合金、石英、铁等物质按热导率大小排序,并说明理由。 七、从结构上解释,为什么含碱土金属的玻璃适用于介电绝缘? 八、列举一些典型的非线性光学材料,并说明其优缺点。 九、什么是超疏水、超亲水?超疏水薄膜对结构与表面能有什么要求? 十、导致铁磁性和亚铁磁性物质的离子结构有什么特征? 答案自测 特别重要的名词解释 原子半径:按照量子力学的观点,电子在核外运动没有固定的轨道,只是概率分布不同,因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同,原子半径一般可分为三种:共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半,即共价键键长的一半,称作该原子的共价半径(r c);金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径 (r M);范德瓦尔斯半径(r V)是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半,如稀有气体。

电负性:Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值,是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧:相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相(t相)向单斜相(m相)转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时,裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变,这种转变为马氏体转变,将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变,对裂纹周围的基体产生压应力,阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量,抑制裂纹扩展,提高材料断裂韧性。 Suzuki气团:晶体中的扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用的结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用,也成为Suzuki气团。

八年级生物《叶的蒸腾作用和结构》教案

叶的蒸腾作用和结构 教学目标:1、了解蒸腾作用的基本含义及其意义 2、知道气孔的分布状况 3、知道保卫细胞和气孔的结构 4、完整地描述水、无机盐的运输路径 重点难点:叶的结构水和无机盐的运输 教学过程: *************************************** 第一课时 课堂引入:我们都知道“水从低处留”,可在植物体内,是什么促使水从根部向茎、叶运输呢? 一、蒸腾作用 1、实验观察:选取一盆正处于生长旺盛期的植物,用一透明的塑料袋将邻近的叶片包扎起来,对该植物浇水后,置于阳光下照射。观察塑料袋上有无水珠生成,这说明____________________________。 2、水分以气体状态从体内散发到体外的过程,叫做蒸腾作用,蒸腾作用主要在叶片进行。 3、土壤中的水分由根毛进入根后,然后通过根、茎、叶的导管输送到叶肉细胞。这些水分,除了很小一部分参加植物体内各项生命活动外,99%通过蒸腾作用从叶中散发出去,蒸腾作用可以在温度偏高的情况下有效地降低叶片的温度,同时也是根吸水的主要动力,利于植物对水的吸收和运输,也利于溶解在水中的无机盐在植物体内的运输。由此可见,蒸腾作用不是在浪费水分,而是对植物的生活具有重要的意义。 4、学生讨论:①在春天的阳光下,水银柱将会有什么变化?为什么? ②如果把这一装置放在夏天的烈日下,水银柱会有什么变化?为什么? ③如果把这一装置放在阴暗潮湿的环境中,水银柱将会有什么变化?为什么? ④如果在实验室里,用电吹风吹叶片,水银柱将会有什么变化? ⑤请设计一个实验:证明蒸腾作用的强弱与光照条件有关。 5、课堂练习: ①在阴天或傍晚进行移植,并去掉部分枝叶,是为了降低: ( ) A.降低光合作用 B.减小呼吸作用 C.减少水分蒸腾作用 D.移栽方便 ②仙人掌在强烈的阳光下,不会被太阳光灼伤的原因是( ) A、吸水力大 B、储水多 C、蒸腾作用强 D、叶变成刺 ③关于植物体水分散失的意义,下列哪项是不正确的?( ) A、促进植物体对水分的吸收 B、促进矿质元素在植物体内的运输 C、促进溶于水的矿质元素的吸收 D、降低植物体特别是叶片的温度 ④北方果树由根系吸收的水分主要用于( ) A、光合作用 B、蒸腾作用 C、植物的生长 D、果实的形成 6、作业:作业本 第二课时 二、叶的结构: 1、实验观察1:①选取一张生长旺盛的蚕豆叶,用滤纸把它上、下表皮的水分吸干。 ②将两张浸有氯化钴溶液的蓝色滤纸,相对应地贴在叶片上、下表皮的表面,并用回

《材料结构与性能》课程论文

《材料结构与性能》课程论文 刚玉-尖晶石浇注料微结构参数控制及其强度、热震稳定性和抗渣性能研究 学生姓名:周文英 学生学号:201502703043 撰写日期:2015年11月

摘要 本文通过使用环境对耐火材料的要求,耐火材料与结构参数的分析,耐火材 料结构控制措施进展分析等方面总结了耐火材料的使用现状,并提出了下一步耐 火材料的改进措施。分别是:在基质中加入一定量的硅微粉,改变液相的粘度, 提高抗渣性;控制铝镁浇注料基质的粒径分布,使大颗粒含量一定保证其高温强度;使用球形轻骨料代替原来的致密骨料,提高气孔率,降低体积密度,提高能 源利用率,降低能耗。 关键词:铝镁浇注料;高温强度;抗渣性;热震稳定性 Abstract Requirements of the apply for fire resistance, analysis of refractory materials and structure parameters, current application and the promotion about the refractory are introduced in this paper. It included that: add some sillicon power into matrix in order to improve the viscosity of the liquid for abtaining better slag resistance; control the distribution of the particle in the matrix to ensure the high temperature strength; use spherical light aggregate instead of the original density aggregate to improve porosity and the rate of energy. Keywords:Alumina-Magnesia castable; high temperature strength; slag resistance; themal shock resistance.

材料结构和性能解答(全)

1、离子键及其形成的离子晶体陶瓷材料的特征。 答:当一个原子放出最外层的一个或几个电子成为正离子,而另一个原子接受这些电子而成为负离子,结果正负离子由于库仑力的作用而相互靠近。靠近到一定程度时两闭合壳层的电子云因发生重叠而产生斥力。这种斥力与吸引力达到平衡的时候就形成了离子键。此时原子的电中性得到维持,每一个原子都达到稳定的满壳层的电子结构,其总能量达到最低,系统处于最稳定状态。因此,离子键是由正负离子间的库仑引力构成。由离子键构成的晶体称为离子晶体。离子晶体一般由电离能较小的金属原子和电子亲和力较大的非金属原子构成。离子晶体的结构与特性由离子尺寸、离子间堆积方式、配位数及离子的极化等因素有关。 离子键、离子晶体及由具有离子键结构的陶瓷的特性有: A、离子晶体具有较高的配位数,在离子尺寸因素合适的条件下可形成最密排的结构; B、离子键没有方向性 C、离子键结合强度随电荷的增加而增大,且熔点升高,离子键型陶瓷高强度、高硬度、高熔点; D、离子晶体中很难产生自由运动的电子,低温下的电导率低,绝缘性能优良; E、在熔融状态或液态,阳离子、阴离子在电场的作用下可以运动,故高温下具有良好的离子导电性。 F、吸收红外波、透过可见波长的光,即可制得透明陶瓷。 2、共价键及其形成的陶瓷材料具有的特征。 答:当两个或多个原子共享其公有电子,各自达到稳定的、满壳层的状态时就形成共价键。由于共价电子的共享,原子形成共价键的数目就受到了电子结构的限制,因此共价键具有饱和性。由于共价键的方向性,使共价晶体不密堆排列。这对陶瓷的性能有很大影响,特别是密度和热膨胀性,典型的共价键陶瓷的热膨胀系数相当低,由于个别原子的热膨胀量被结构中的自由空间消化掉了。 共价键及共价晶体具有以下特点: A、共价键具有高的方向性和饱和性; B、共价键为非密排结构; C、典型的共价键晶体具有高强度、高硬度、高熔点的特性。 D、具有较低的热膨胀系数; E、共价键由具有相似电负性的原子所形成。 3、层状结构材料的各向异性。 答:层状结构中范德华力起着重要的作用,陶瓷的层状结构间有较强的若键存在使得层与层之间连接在一起。蒙脱石和石墨的结构层内键合类型不同于层间键合类型,因此材料显示出较高的各向异性。所有的这些层状结构的层与层之间很容易滑移,粘土矿物中的这种层状结构使它在有水的情况下容易发生塑性变形。 4、影响陶瓷材料密度的因素。 答:密度是指单位体积的质量,陶瓷材料的密度有四种表示方式,分别是:结晶学密度、理论密度、体积密度、相对密度。前三种在制作过程中没有形成气孔,在结构内的原子间只有间隙。陶瓷材料的密度主要取决于元素的尺寸,元素的质量和结构堆积的紧密程度。相对原子质量大的元素构成的陶瓷材料显示出较高的密度,如碳化钨、氧化铪等。金属键合和离子键合陶瓷中的原子形成紧密堆积,会使其密度比共价键键合陶瓷(较开放的结构)的密度更奥一些,如锆石英。 5、硬度所反映的材料的能力;静载荷压入法测定硬度的原理。

高分子的化学结构和性能之间的关系

高分子的化学结构和性能之间的关系 相对分子量超过10000的化合物称之为高分子,又称高聚物或聚合物。同样的单体即化学组成完全相同,由于合成工艺不同,生成的聚合物结构即链结构或取代基空间取向不同,其性能也不同。 (一)聚乙烯性能与结构的关系 1、高压聚乙烯(低密度聚乙烯)——LDPE LDPE是在微量氧的存在下,通过高温(200℃)高压(1000大气压)聚合而成。支链比较多,比较长,链与链之间距离较大,密度小。 2、低压聚乙烯(高密度聚乙烯)——HDPE HDPE支链很少,而且很短,分子量较大,分子链之间靠的比较近,密度大。 3、线性低密度聚乙烯——LLDPE LLDPE合成所用的单体除乙烯外,还有小部分α-烯烃。虽然它有许多支链,但是支链的长度仅仅是α—烯烃聚合后余下的部分,分子链之间距离较LDPE小,密度比LLDPE大,但比HDPE小。 尽管三种PE只是在链结构上有所差异,却直接影响到分子链间的距离,进而影响到材料密度,即材料的密度主要由链结构所决定。而密度又直接影响材料性能,所以链结构不同性能自然也就不同。 4、茂金属聚乙烯——mPE mPE与普通乙烯丙烯共聚物最大的区别是:由于金属茂催化剂的强定向作用,使分子链中的丙烯单体上的甲基呈有序排列,而且分子量分布窄。正由于mPE上述结构特征,使mPE具有如下优异特性:(1)韧性好、刚性大、透明性和清洁度比普通PE都好;(2)熔体强度大,不易发生破裂。(3)熔体粘度大,热稳定性好。(4)低温热封性好,是至今低温热封性能最好的树脂,可广泛应用于食品包装。 (二)聚丙烯性能与结构关系 1、PP均聚物: PP均聚物与PE相比PP最大区别是C链上含有甲基,甲基的存在使分子链间距增大,密度减小,PP在所有树脂密度最小。根据PP碳链上的甲基在空间取向不同,可分等规PP、间规PP和无规PP三种。等规PP和间规PP碳链上的甲基在空间取向是规整有序的,而无规PP碳链上的甲基在空间取向无规律性,随意排布。也正由于这个结构上的微少差异,使其性能差别很大,等规PP和间规PP具有很好的力学性能,而无规PP呈蜡状物,基本上无力学性能。 从上述讨论,可以看出,PP的几乎所有性能都与甲基和甲基的空间排布方式有关,PP与PE性能上的差异完全由甲基的存在决定。 2、PP共聚物 (1)乙—丙橡胶 PP共聚物的性能与组成结构具有密切关系,当丙烯含量为40~70% 时,则完全成为一种无定形的橡胶状弹性体,称之为乙—丙橡胶。主要用作其它树脂改性剂,可提高材料的韧性和抗冲击强度。 (2)PP无规共聚物: PP无规共聚物中,乙烯含量一般不超过20%。所谓无规是指乙烯单体在无规共聚物分子链中呈无规则排列,乙烯可起到阻止共聚物结晶作用,使结晶度降低,玻璃化温度降低,但透明性、柔软性和光泽度提高。

材料结构与性能答案(DOC)

1.材料的结构层次有哪些,分别在什么尺度,用什么仪器进行分析? 现在,人们通过大量的科学研究和工程实践,已经充分认识到物质结构的尺度和层次是有决定性意义的。 在不同的尺度下,主要的,或者说起决定性的问题现象和机理都有很大的差异,因此需要我们用不同的思路和方法去研究解决这些问题。更值得注意的是空间尺度与时间尺度还紧密相关,不同空间尺度下事件发生及进行的时间尺度也很不相同。一般地讲,空间尺度越大的,则描述事件的时间尺度也应越长。不同的学科关注不同尺度的时空中发生的事件。现代科学则按人眼能否直接观察到,且是否涉及分子、原子、电子等的内部结构或机制,而将世界粗略地划分为宏观(Macro-scopic)世界和微观(Microscopic)世界。之后,又有人将可以用光学显微镜观察到的尺度范围单独分出,特别地称作/显微结构(世界)。随着近年来材料科学的迅速发展,材料科学家中有人将微观世界作了更细致地划分。而研究基本粒子的物理学家可能还会把尺度向更小的方向收缩,并给出另外的命名。对于宏观世界,根据尺度的不同,或许还可以细分为/宇宙尺度/太阳系尺度/地球尺度和/工程及人体尺度等。人类的研究尺度已小至基本粒子,大至全宇宙。但到目前为止,关于/世界的认识还在不断深化,因而对其划分也就还处于变动之中。即使是按以上的层次划分,其各界之间的边界也比较模糊,有许多现象会在几个尺度层次中发生。 在材料科学与工程领域中,对于材料结构层次的划分尚不统一,可以列举出许多种划分方法,例如:有的材料设计科学家按研究对象的空间尺度划分为三个 层次: (1)工程设计层次:尺度对应于宏观材料,涉及大块材料的加工和使用性能的设计研究。 (2)连续模型尺度:典型尺度在1Lm量级,这时材料被看作连续介质,不考虑其中单个原子、分子的行为。 (3)微观设计层次:空间尺度在1nm量级,是原子、分子层次的设计。 国外有的计算材料学家,按空间和时间尺度划分四个层次〔1〕,即 (1)宏观 这是人类日常活动的主要范围,即人通过自身的体力,或借助于器械、机械等所能通达的时空。人的衣食住行,生产、生活无不在此尺度范围内进行。其空间尺度大致在0.1mm(目力能辨力最小尺寸)至数万公里人力跋涉之最远距离),时间尺度则大致在0.01秒(短跑时人所能分辨的速度最小差异)至100年(人的寿命差不多都在百年以内)。现今风行的人体工程学就是以人体尺度1m上下为主要参照的。 (2)介观 介观的由来是说它介于/宏观与/微观之间。其尺度主要在毫米量级。用普通光学显微镜就可以观察。在材料学中其代表物是晶粒,也就是说需要注意微结构了,如织构,成分偏析,晶界效应,孔中的吸附、逾渗、催化等问题都已开始显现。现在,介观尺度范围的研究成果在材料工程领域,如耐火材料工业、冶金工业等行业中有许多直接而成功的应用。 (3)微观 其尺度主要在微米量级,也就是前面所说/显微结构(世界)0。多年以来借助于光学显微镜、电子显微镜、X)衍射分析、电子探针等技术对于晶态、非晶态材料在这一尺度范围的行为表现有较多的研究,许多方法已成为材料学的常规手段。在材料学中,这一尺度的代表物有晶须、雏晶、分相时产生的液滴等。 (4)纳观 其尺度范围在纳米至微米量级,即10-6~10-9m,大致相当于几十个至几百个原子集合体的尺寸。在这一尺度范围已经显现出量子性,已经不再能将研究对象作为/连续体0,不能再简单地

八年级科学下册 第三章第二单元 植物体中物质的运输、叶的蒸腾作用和结构学案 浙教版

第三章 第二单元 植物体中物质的运输、叶的蒸腾作用和结构 重点: 1. 了解植物茎的分类和结构,能说出各部分构造的功能。 2. 了解导管对水和无机盐的运输;了解筛管对有机物的运输。 3. 了解植物叶片的解剖结构及其各部分构造的功能。 4. 了解保卫细胞及气孔的组成、分布和作用。 5. 理解蒸腾作用对植物生长的意义。 6. 了解土壤污染及防治土壤污染的措施。 难点: 1. 正确区分各类茎及观察茎的结构。 2. 植物蒸腾作用的实际运用。 3. 正确分析农业、工业、生活等方面引起土壤污染的因素以及对土壤的危害,制定出最佳防治污染的措施。 知识要点: (一)茎: 1、茎的类别: 茎的类别 特点 代表植物 茎与环境的关系 直立茎 茎较坚硬,能直立,最常见 果树,甘蔗,白菜 茎的生长都能使叶更好地伸展在空中,接受阳光进行光合作用或使根更好地吸收水分和养料 攀援茎 用卷须等攀他物上升的茎 葡萄,黄瓜等 缠绕茎 借茎本身缠绕他物上升的茎 牵牛,常春藤,菜豆 匍匐茎 平卧于地,四周蔓延,长不定根 草莓 2、茎的结构及各部分的功能:(由内到外) 树皮: 作用 韧皮部:内有 ,运输 双子叶植物的茎 形成层:属_______组织,细胞能分裂增生,使茎加粗 木质部:内有_______,运输_______和_______ 髓:由薄壁细胞构成,有贮藏营养物质的作用 3、茎的功能: 茎具有支持、 的功能。 (1)水分和无机盐的运输: ①输送的方向:自下而上向枝端运输。 土壤中的水分和无机盐???→?根尖吸收进入根部????→?茎中导管的输送 输送到叶

②输送的组织:。它位于部。 ③水分输导的动力:其中主要的是蒸腾拉力。 (2)有机物的运输: ①输送的方向:自上而下向根运输 ②输送的组织:。它位于部。 (二)叶: 1、蒸腾作用:根从土嚷中吸收的水中只有很少部分用于植物的生命活动,其中的99%都通过蒸腾作用散发出去了。 (1)含义:叶将根吸收的水经气孔以形式向大气散发的过程。 (2)器官∶ (3)影响蒸腾作用的环境因素:、、湿度等。一般气孔周围的湿度小,气温较高,光照强,则植物的蒸腾作用就强,反之就比较弱。 (4)蒸腾作用的意义: ①是根吸水的动力②能促进水分和无机盐的吸收和运输③可降低叶面的温度 2、叶的结构:分为表皮(上有由保卫细胞组成的)、叶肉和叶脉。 (1)保卫细胞和气孔:表皮细胞是一种排列紧密、无色透明的细胞。无叶绿体,对叶起保护作用。表皮上还有成对的半月形细胞,叫做保卫细胞,内有叶绿体。两个保卫细胞之间的小孔就是气孔,是二氧化碳和氧气进出叶片的门户,也是蒸腾作用散水的通道。 (2)气孔和蒸腾作用的关系: 气孔可以张开或闭合,由保卫细胞控制,保卫细胞吸水膨胀,气孔张开;失水萎缩,气孔闭合,以此调节植物的蒸腾作用。当植物体水分较多时,气孔张大,蒸腾作用加强;当植物缺水时,气孔关闭,蒸腾作用减弱。 (三)保护土壤: 1、目前土壤资源最大的威胁来自于土壤的和过度开发。 2、土壤污染主要有:农药化肥污染、工业三废(废水、废渣、废气)污染、生活垃圾污染。 3、我国的土壤资源并不充裕,因此保护土壤更是非常重要。保护土壤,就是保护我们自己的家园。 【典型例题】 例1. 玉米的茎长成后不能增粗,而桃树的茎能年年变粗,从茎的结构分析,能不能变粗的根本原因是() A. 茎内有无韧皮部 B. 茎中有无形成层 C. 茎内有无木质部 D. 茎内有无髓 分析:茎能否增粗决定于有无形成层,形成层细胞能够分裂增生,属于分生组织;向外分裂产生的细胞生长形成韧皮部,向内生长形成木质部,所以双子叶植物的茎能逐年加粗。而单子叶植物如玉米、小麦、水稻、竹类等植物因为没有形成层,因此它们的茎不能加粗。 答案:B 例2. 小明和小刚两人到刚砍伐过树木的山上去观察茎的结构,观察到茎的切面中从里到外有许多同心圆,两个人都数了同一棵树横切面上的同心圆,小明发现树皮由内到外有17个同心圆,小刚从里数到最外面发现有20个同心圆,下列说法正确的是()

材料结构与性能历年真题

2009年试题 1.一外受应力载荷力500MPa的无机材料薄板(长15cm,宽10cm,厚0.1mm), 其中心部位有一裂纹(C=20μm)。该材料的弹性模量为300GPa,(1Pa=1N/m2)断裂能为15J/m2(1J=1Nm)。 a)计算该裂纹尖端应力强度因子K I (Y= ) b)判断该材料是否安全? ,可知,即材料的裂纹尖端应力强度应子超过了材料的临界断裂应子,则材料不安全。 2.测定陶瓷材料的断裂韧性常用的方法有几种?并说明它们的优缺点。 答: 方法优点缺点 单边切口梁法(SENB) 简单、快捷①测试精度受切口宽度的影响,且过分要求窄的切口;②切口容易钝化而变宽,比较适合粗晶陶瓷,而对细晶体陶瓷测试值会偏大。 Vickers压痕弯曲梁法 (SEPB) 测试精度高,结果较准 确,即比较接近真实值 预制裂纹的成功率低;控制裂纹的深度尺 寸较困难。 直接压痕法(IM) ①无需特别制样;②可 利用很小的样品;③测 定H V 的同时获得K IC ,简 单易行。 ①试样表面要求高,无划痕和缺陷;②由 于压痕周围应力应变场较复杂,没有获得 断裂力学的精确解;③随材料性质不同会 产生较大误差;④四角裂纹长度由于压痕 周围残余应力的作用会发生变化;产生压

痕裂纹后若放置不同时间,裂纹长度也会 发生变化,影响测试精度。 3.写出断裂强度和断裂韧性的定义,二者的区别和联系。 答: 断裂强度δr断裂韧性K IC 定义材料单位截面承受应力而不发生断裂的能力材料抵抗裂纹失稳扩展或断裂能力 联系①都表征材料抵抗外力作用的能力;②都受到E、的影响,提高E、既可提高 断裂强度,也可提高断裂韧性;③在一定的裂纹尺寸下,提高K IC 也会提高δr,即增韧的同时也会增强。 区别除了与材料本身的性质有关外,还与裂 纹尺寸、形状、分布及缺陷等有关 是材料的固有属性,是材料的结构和显微 结构的函数,与外力、裂纹尺寸等无关 4.写出无机材料的增韧原理。 答:增韧原理:一是在裂纹扩展过程中使之产生有其他能量消耗机构,从而使外加负载的一部分或大部分能量消耗掉,而不致集中于裂纹扩展上;二是在陶瓷体中设置能阻碍裂纹扩展的物质场合,使裂纹不能再进一步扩展。 根据断裂力学,抗弯强度,断裂韧性,可以看出要提高陶瓷材料强度,必须提高断裂表面能和弹性模量以及减小裂纹尺寸;要提高断裂韧性,必须提高断裂表面能和弹性模量。 5.试比较以下材料的热导率,并按大小顺序排列,说明理由。氮化硅(Si3N4) 陶瓷、氧化镁(MgO)陶瓷、镁橄榄石(2MgO·SiO2)、纯银(Ag)、镍铬合金(NiCr)。

材料结构与性能地关系

关于新型材料结构与性能的关系相关文章读后感 通过阅读文献,我了解了关于新型材料的一些基础知识。 新型材料是指那些新近发展或正在发展的、具有优异性能和应 用前景的一类材料。新型材料的特征: (1)生产制备为知识密集、技术密集和资金密集; (2)与新技术和新工艺发展密切结合。如:大多新型材料通过 极端条(如超高压、超高温、超高真空、超高密度、超高频、 超高纯和超高速快冷等)形成。 (3)一般生产规模小,经营分散,更新换代快,品种变化频繁。 (4)具有特殊性能。如超高强度、超高硬度、超塑性,及超导 性、磁性等各种特殊物理性能。 (5)其发展与材料理论关系密切。 新型材料的分类,根据性能与用途分为新型结构材料和功能材料。新型结构材料是指以力学性能为主要要求,用以制造各种机器零件和工程结构的一类材料。新型结构材料具有更高力学性能(如强度、硬度、塑性和韧性等),能在更苛该介质或条件下工作。功能材料指具有特定光、电、磁、声、热、湿、气、生物等性能的种类材料。广泛用于能源、计算机、通信、电子、激光、空间、生命科学等领域。根据材料本性或结合键分为金属材料、元机非金属材料、高分子材料、复合材料

新型材料,在国民经济中具有举足轻重的地位。对新一代材料的要求是:(1)材料结构与功能相结合。(2)开发智能材料。智能材料必须具备对外界反应能力达到定量的水平。目前的材料还停留在机敏材料水平上,机敏材料只能对外界有定性的反应。(3)材料本身少无污染,生产过程少污染,且能再生。(4)制造材料能耗少,本身能创造新能源或能充分利用能源。 材料科学发展趋势:(1)研究多相复合材料。指两个或三个主相都在一个材料之中,如多相复合陶瓷材料,多相复合金属材料,多相复合高分子材料,金属—陶瓷、金属—有机物等。(2)研究并开发纳米材料。①把纳米级晶粒混合到材料中,以改善材料脆性。②利用纳米材料本身的独特性能。 基于材料结构和性能关系研究的材料设计,其核心科学问题有三: (l)寻找决定材料体系特性的关键功能基元; (2)材料微观结构和宏观功能特性的关系的研究; (3)基于功能基元材料体系的设计原理。 各种新型材料的开发研究越来越引起人们的重视,活性碳纤维(ACF)(或纤维状活性碳(FAC)是近几十年迅速发展起来的一种新颖的高效吸附材料。 ACF的吸附性能与其结构特征有密切关系.影响性能的结构因素可分为两个方面:其一为孔结构因素,如比表面积、孔径、孔容等。在通常情况下,比表面积与吸附量有正比关系;其二为表面官能团的种类和含量,例如含氮官能团的ACF对含硫化合物有优异的吸附能力.

材料的结构与性能特点

第一章材料的结构与性能 固体材料的性能主要取决于其化学成分、组织结构及加工工艺过程。所谓结构就是指物质内部原子在空间的分布及排列规律。 材料的相互作用 组成物质的质点(原子、分子或离子)间的相互作用力称为结合键。主要有共价键、离子键、金属键、分子键。 离子键 形成:正、负离子靠静电引力结合在一起而形成的结合键称为离子键。 特性:离子键没有方向性,无饱和性。NaCl晶体结构如图所示。 性能特点:离子晶体的硬度高、热膨胀系数小,但脆性大,具有很好的绝缘性。典型的离子晶体是无色透明的。 共价键 形成:元素周期表中的ⅣA、ⅤA、ⅥA族大多数元素或电负性不大的原子相互结合时,原子间不产生电子的转移,以共价电子形成稳

定的电子满壳层的方式实现结合。这种由共用电子对产生的结合键称为共价键。氧化硅中硅氧原子间共价键,其结构如图所示。 性能特点:共价键结合力很大,所以共价晶体的强度、硬度高、脆性大,熔点、沸点高,挥发度低。 金属键 形成:由金属正离子与电子气之间相互作用而结合的方式称为金属键。如图所示。 性能特点: 1)良好的导电性及导热性; 2)正的电阻温度系数; 3)良好的强度及塑性; 4)特有的金属光泽。 分子键 形成:一个分子的正电荷部位与另一分子的负电荷部位间以微弱静电引力相引而结合在一起称为范德华键(或分子键)。 特性:分子晶体因其结合键能很低,所以其熔点很低,硬度也低。但其绝缘性良好。 材料的结合键类型不同,则其性能不同。常见结合键的特性见表1-1。

晶体材料的原子排列 所谓晶体是指原子在其内部沿三维空间呈周期性重复排列的一类物质。晶体的主要特点是:①结构有序;②物理性质表现为各向异性;③有固定的熔点;④在一定条件下有规则的几何外形。 理想的晶体结构 1.晶体的基本概念 (1) 晶格与晶胞

材料结构与性能试题及答案

《材料结构与性能》试题2011级硕士研究生适用 一、名词解释(20分) 原子半径,电负性,相变增韧、Suzuki气团 原子半径:按照量子力学的观点,电子在核外运动没有固定的轨道,只是概率分布不同,因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同,原子半径一般可分为三种:共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半,即共价键键长的一半,称作该原子的共价半径(r c);金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径(r M);范德瓦尔斯半径(r V)是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半,如稀有气体。 电负性:Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值,是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧:相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相(t相)向单斜相(m相)转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时,裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变,这种转变为马氏体转变,将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变,对裂纹周围的基体产生压应力,阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量,抑制裂纹扩展,提高材料断裂韧性。 Suzuki气团:晶体中的扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用的结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用,也成为Suzuki气团。 二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用。(15分) 答:从交互做作用的性质来说,可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类。 弹性交互作用:位错与溶质原子的交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起的弹性畸变与位错间的弹性交互作用。形成Cottrell气团,甚至Snoek气团对晶体起到强化作用。弹性交互作用的另一种情况是溶质原子核基体的弹性模量不同而产生的交互作用。 化学交互作用:基体晶体中的扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用的结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别,具有阻碍位错运动的作用。 静电交互作用:晶体中的位错使其周围原子偏离平衡位置,晶格体积发生弹性畸变,晶格畸变将导致自由电子的费米能改变,对于刃型位错来讲,滑移面上下部分晶格畸变量相反,导致滑移面两侧部分的费米能不相等,导致位错周围电子需重新分布,以抵消这种不平衡,从而形成电偶极,位错线如同一条电偶极线,在它周围存在附加电场,可与溶质原子发生静电交互作用。 三、简述点缺陷的特点和种类,与合金的性能有什么关系(15分) 答:点缺陷对晶体结构的干扰作用仅波及几个原子间距范围的缺陷。它的尺寸在所有方向上均很小。其中最基本的点缺陷是点阵空位和间隙原子。此外,还有杂质原子、离子晶体中的非化学计量缺陷和半导体材料中的电子缺陷等。 在较低温度下,点缺陷密度越大,对合金电阻率影响越大。另外,点缺陷与合金力学性能之间的关系主要表现为间隙原子的固溶强化作用。

浅析高分子材料性能与组成和结构的关系

1.6 浅析高分子材料性能与组成、结构的关系 北京工商大学教授王锡臣 一.概述 1.高分子材料及其分类: 相对分子质量超过10000的化合物称之高分子材料,又称高聚物或聚合物。高分子材料可分天然高分子(如淀粉、纤维素、蚕丝、羊毛等)和合成高分子,通常所说高分子材料指的是后者。 按其应用来分,高分子材料可分为塑料、橡胶、化纤、涂料和粘合剂五大类,有时又将塑料和橡胶合称为橡塑。由于大量新材料的不断出现,上述分类方法并非十分合理。 2.决定高分子材料性能主要因素: (1)化学组成: 高分子材料都是通过单体聚合而成,不同单体,化学组成不同,性质自然也就不一样,如聚乙烯是由乙烯单体聚合而成,聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的,聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成。由于单体不同,聚合物的性能也就不可能完全相同。 (2)结构: 同样的单体即化学组成完全相同,由于合成工艺不同,生成的聚合物结构即链结构或取代基空间取向不同,性能也不同。如聚乙烯中的HDPE、LDPE和LLDPE,它们的化学组成完全一样,由于分子链结构不同即直链与支链,或支链长短不同,其性能也就不同。 (3)聚集态 高分子材料是由许许多多高分子即相同的或不相同的分子以不同的方式排列或堆砌而成的聚集体称之聚体态。同一种组成和相同链结构的聚合物,由于成型加工条件不同,导致其聚集态结构不同,其性能也大不相同。高分子材料最常见的聚集态是结晶态、非结晶态,又称玻璃态和橡胶态。聚丙烯是典型的结晶态聚合物,加工工艺不同,结晶度会发生变化,结晶度越高,硬度和强度越大,但透明降低。PP双向拉伸膜之所以透明性好,主要原因是由于双向拉伸后降低了结晶度,使聚集态发生了变化的结果。 (4)分子量与分子量分布(相对分子质量与相对分子质量分布): 对于高分子材料来说,分子量大小将直接影响力学性能,如聚乙烯虽然都是由乙烯单体聚合而成,分子量不同,力学性能不同,分子量越大其硬度和强度也就越好。如PE蜡,分子量一般为500~5000之间,几乎无任何力学性能,只能用作分散剂或润滑剂。而超高分子量聚乙烯,其分子量一般为70~120万,其强度都超过普通的工程塑料。表-1列出LDPE性能与相对分子质量的关系。 性能与数均相对分子质量()的关系 ×

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