功能材料复习题

《功 能 材 料》 复 习 题

1、列举新材料的种类

一般认为，新材料有晶须材料、非晶材料、超塑性合金、形状记忆材料、功能陶瓷、功能有机材料、超导材料、碳纤维、能量转换材料、非晶态合金等。

2、功能材料的概念

功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。

3、功能材料的分类

从功能的不同考虑，可将功能材料分为以下四类。

(1)力学功能

主要是指强化功能材料和弹性功能材料，如高结晶材料、超高强材料等。

(2)化学功能

①分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络合物；

②反应功能材料；如高分子试剂、高分子催化剂；

③生物功能材料：如固定化菌，生物反应器等。

（3）物理化学功能

①电学功能材料：如超导体，导电高分子等；

②光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等；

③能量转换材料：如压电材料、光电材料。

(4)生物化学功能

①医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人工心肺，可降解的医用缝合线、骨钉、骨板等；

②功能性药物：如缓释性高分子，药物活性高分子，高分子农药等；

③生物降解材料

4、二次功能材料概念

当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于不同形式时，材料起能量的转换部件作用，材料的这种功能称为二次功能或高次功能。

5、按材料种类分，功能材料还可分为：金属功能材料、无机非金属功能材料和有机功能材料。

6、材料科学与工程应为五要素，即成分、合成/流程、结构、性能与效能。

7、功能陶瓷有以下几方面发展趋向：

(1)微电子技术推动下的微型化(薄片化)和高速度化；

(2)在安全和环保工作的促进下，发展传感器和多孔瓷；

(3)重视材料复合技术；

(4)加速智能化。

8、溶胶-凝胶法(sol-gel)

溶胶- 凝胶法是以金属醇盐, 其它金属有机化合物或无机化合物为原料进行水解、缩合(生成无机聚合物材料的)反应, 使溶液经溶胶-凝胶化,干燥, 热处理后制备玻璃膜, 玻璃纤维, 分子筛膜, 特种陶瓷材料的方法。

优点：较低合成及烧结温度；高纯和高均匀产物；制造传统固相反应法无法得到的材料。

9、化学气相沉积法 (CVD，Chemical Vapor Deposition)

在相当高的温度下，混合气体与基体的表面相互作用，使混合气体中某些成分分解，并在基体上形成一种金属或化合物的固态薄膜或镀层。

10、材料的特定的功能与材料的特定结构是相联系的。如对于导电聚合物来说，它一般具有长链共轭双键；金属结构中由于弹性马氏体相变能产生记忆效应，因此出现了形状记忆合金；压电陶瓷晶体必须有极轴等。

11、利用超导隧道效应，人们可以制造出世界上最灵敏的电磁信号的探测元件和用于高速运行的计算机元件。用这种探测器制造的超导量子干涉滋强计可以测量地球磁场几十亿分之一的变化.

12、具有形状记忆效应的材料，一般是两种以上金属元素组成的合金，称为形状记忆合金（SMA）。形状记忆合金可以分为三种：(1) 单程记忆效应；（2）双程记忆效应；（3）全程记忆效应。

13、利用单程形状记忆效应的单向形状恢复。如管接头、天线、套环等。超弹性的应用：如弹簧、接线柱、眼镜架等。

14、铁磁性物质具有极高的磁化率，磁化易达到饱和的物质。χm= 10-2 ~106；亚铁磁性物质相邻原子的磁矩反向平行，但彼此的强度不相等，具有高磁化率和居里温度。χm= 10-2 ~106；顺磁性物质存在未成对电子→永久磁矩。χm= 10-6 ~10-5；反磁性物质不存在未成对电子→没有永久磁矩。χm= -10-5 ~-10-6；反铁磁性物质相邻原子的磁矩反向平行，而且彼此的强度相等，没有磁性。χm= 10-2 ~10-5。

15、主要软磁材料材料有Mn-Zn、Li-Zn铁氧体、Ni-Zn、NiCuZn 铁氧体、MnFe2O4、NiFe2O4。

16、电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。半导体的整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。

17、在半导体产业的发展中，一般将硅、锗称为第一代半导体材料；将砷化镓、磷化锢、磷化镓、砷化锢、砷化铝及其合金等称为第二代半导体材料；而将宽禁带(Eg>2.3eV)的氮化镓、碳化硅、硒化锌和金刚石等称为第三代半导体材料。

18、发光（Luminescence）一般用来描述某些固体材料由于吸收能量而随之发生的发射光现象。发光可以以激发光源类型的不同划分为如下发光类型：

光致发光（Photoluminescence）：以光子或光为激发光源，常用的有紫外光作激发源。

电致发光（Electroluminescence）：以电能作激发源。

阴极致发光（Cathodoluminescence）：使用阴极射线或电子束为激发源。

19、一般而言，对发光材料的特性有三个要求：（1）发光材料的颜色；（2）发光材料的另一个重要特性是其发光强度；（3）发光材料的一个重要特性是它的发光持续时间。

20、光导纤维种类繁多，按化学组成分为：石英玻璃光纤、卤化物光学纤维、硫系玻璃光纤和塑料光纤。按应用分为通信光纤和功能光纤。通信光纤是光导纤维最主要的应用领域，而功能光纤则是有开发前途的领域。在功能光纤中又分为传感光纤、传光光纤和激光光纤。

21、液晶的三种结构类型：（1）向列型：分子倾向于沿特定的方向排列，存在长程的方序。分子的质心位置分布却是杂乱无章的，不存在长程的位置序．表现出液体的特征，具有流动性。（2）胆甾型：在胆甾相中，长型分子是扁平的，依靠端基的相互作用，依次平行排列成层状。它们的长轴在平面上，相邻两层间分子长轴的取向规则地扭转在一起，角度的变化呈螺旋型。（3）近晶型：棒状分子相互平行地排列成层状结构，分子的长轴垂直与层面．在层内，分子的排列具有二维有序性，分子的质心位置排列则是无序的，分子只能在本层内活动．在层间具有一维平移序，层间可以相互滑移。

22、激光玻璃的各种物理化学性质主要由基础玻璃决定，而它的光谱性质则主要由激话离子决定。

23、微波介电陶瓷主要用于制作微波电路元件，在微波滤波器中用作介质谐振器。评价微波介电陶瓷材料的主要参数是介电常数、品质因素和谐振频率温度系数。要求具有以下性能：适当大小的介电常数，且值稳定；介电损耗小；有适当的介电常数温度系数；热膨胀系数小。

24、我们把出现可逆的或不可逆的显色、消色现象的物质称为光致变色材料。

光色玻璃就是其中的一类光致变色材料。当受紫外线或日光照射时，由于玻璃在可见光区产生光吸收而自动变色；当光照停止时，玻璃能可逆地自动恢复到初始的透明状态。具有这种性质的玻璃称为光致变色玻璃(也称光色玻璃)。

25、光色玻璃大致可以分为三类：

掺Ce3+或Eu3+的高纯度碱硅酸盐玻璃；

含卤化银或卤化铊的玻璃；

由于玻璃结构的缺陷而变成色心的还原硅酸盐玻璃。

26、常见的气敏陶瓷有：SnO2，γ-Fe2O3，α-Fe2O3，ZnO，WO3复合氧化物系统及ZrO2，TiO2等。制造压敏陶瓷的材料有SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等。其中BaTiO3、Fe2O3利用的是电极与烧结体界面的非欧姆特性，而SiC、ZnO、SrTiO3利用的是晶界非欧姆特性。目前，应用最广、性能最好的是氧化锌压敏半导体陶瓷。

27、光电效应: 物质在受到光照后，往往会引发其某些电性质的变化。这一现象称为光电效应。光电效应主要有光电导效应、光生伏特效应和光电子发射效应三种。

28、一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。

29、超导态的三大特性是：完全抗磁性---迈斯纳效应、完全导电性和通量(flux)量子化。

30、贮氢合金材料都服从的经验法则是“贮氢合金是氢的吸收元素和氢的非吸收元素所形成的合金”。目前在研和已投入使用的贮氢合金主要可分成：镁系合金、稀土系合金、钛系和锆系合金这三类。

31、已发现的形状记忆合金种类很多，目前已实用化的形状记忆材科只有Ti—Ni合金和铜系形状记忆合金。

33、陶瓷和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料。

34、制备非晶态材料的方法可归纳为三大类：由气相直接凝聚、由液态快速淬火获得、由结晶材料通过辐照、离子注入、冲击被等方法制得。

35、具备强磁性的材料称为磁性材料。磁性材料具有能量转换、存储或改变能量状态的功能，是重要的功能材料。

表征硬磁材料性能的主要参数是剩余磁感应强度B r、矫顽力Hc和最大磁能积（BH）max．三者愈高，硬磁材料性能越好。

目前使用的磁记录介质有磁带、磁盘、磁鼓、磁卡片等。从结构上看可分为磁粉涂布型介质和连续薄膜型介质两大类。

36、元素半导体或化合物半导体相互溶解而成的半导体材料称为固溶体半导体。它的一个重要持性是禁带宽度（Eg）随固溶度的成分变化。

用硅制造的半导体器件，耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件。

本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。

37、光介质材料主要性能参数有两个：光谱通过率和光学色散，即不同波长下的透过率和折射率。

光学介质材料从形态及组成上可分为5类：光学玻璃、光学晶体、光学塑料、光学薄膜和光学纤维。

38、在热平衡状态，高能级上的粒子数总是小于低能级上的粒子数，产生激光作用的必要条件是使原子或分子系统的两个能级之间实现粒子数反转。

39、光导纤维由纤芯和包层两部分组成。光在光导纤维中传播的基本原理是全反射。

40、纯的半导体称为本征半导体，仅由其固有的性质决定。由于外部作用而改变半导体固有性质的半导体称为非本征(杂质)半导体。

以电子载流子导电为主的半导体为n型半导体；以空穴载流子为主的半导体为p型半导体。

41、在一定温度下，材料突然失去电阻的状态称为超导态。

产生超导态的温度称为临界温度。

42、材料受光照射着色，停止光照时又可逆地退色，这一特性称为材料的光色现象。

43、陶瓷材料的研究和发展已从传统陶瓷阶段跃入到先进陶瓷阶段，先进陶瓷从性能上可分为结构陶瓷(Structural Ceramics)和功能陶瓷(Functional Ceramics)。

44、介电陶瓷的铁电特性表现为本身具有自发极化。在外电场作用下能够随电场改变电偶极子方向的晶体称为铁电晶体。

45、湿敏陶瓷目前主要有氧化物涂覆膜型、多孔烧结体型、厚膜型、薄膜型等。

湿敏陶瓷与气敏陶瓷的敏感机理相似，都属表面作用过程。湿敏着重于水分子的附着。

46、铁氧体是磁性陶瓷的代表，是作为高频用磁性材料而制备的金属氧化物烧结磁性体。它分为软磁铁氧体和硬磁铁氧体两种。

47、电阻随温度升高而增大的热敏电阻称为正温度系数热敏电阻；电阻随温度呈直线关系的称为线性热敏电阻。

48、物质在受到光照后，往往会引发其某些电性质的变化。这一现象称为光电效应。物质的光学特性（折射、散射）受电场影响而发生变化的现象统称为电光效应。

49、智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。

光致变色玻璃是一种能在光的激发下发生变色反应的玻璃。光致变色玻璃具有随光的波长和强度的变化而自动调节光的透过率的自适应特性，因而被称为光敏型智能玻璃电致变色的原理是在外加电场作用下，材料由于电子、离子的双注入导致结构或价态发生可逆变化，进而调节材料的透过与反射特性，表现为材料颜色的变化。

50、某些具有热弹性马氏体相变的合金材料，处于马氏体状态时，进行一定限度的变形或变形诱发马氏体后，在随后的加热过程中，当超过马氏体相消失的温度时，变形材料就能恢复到变形前的形状和体积，这种现象称为“形状记忆效应(Shape Memory Effect)”，简称SME。

51、敏感陶瓷按其相应的特性，可把这些材料分别称作热敏、湿敏、光敏、压敏、气敏及离子敏感陶瓷。

①物理敏感陶瓷：

光敏陶瓷，如CdS、CdSe等；热敏陶瓷，如PTC陶瓷、NTC和CTR热敏陶瓷等；磁敏陶瓷，如InSb、InAs、GaAs等；声敏陶瓷，如罗息盐、水晶、BaTiO3、PZT等；压敏陶瓷，如ZnO、SiC等；力敏陶瓷，如PbTiO3、PZT等。

②化学敏感陶瓷

氧敏陶瓷，如SnO2、ZnO、ZrO2等；湿敏陶瓷，TiO2—MgCr2O4、ZnO-Li2O-V2O5等。

52、热敏陶瓷是一类电阻率、磁性、介电性等性质随温度发生明显变化的材料，主要用于制造温度传感器、线路温度补偿及稳频的元件--热敏电阻(thermistor)。

热敏陶瓷具有灵敏度高、稳定性好、制造工艺简单及价格便宜等特点。

53、热敏陶瓷的特性分类

①电阻随温度升高而增大的热敏电阻称为正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻( positive temperature coefficient )；

②电阻随温度的升高而减小的热敏电阻称为负温度系数热敏电阻，简称NTC热敏电阻( negative temperature coefficient )；

③电阻在某特定温度范围内急剧变化的热敏电阻，简称为CTR临界温度热敏电阻

( critical temperature resistor )。

54、气敏陶瓷对某一种或某几种气体特别敏感，其阻值将随该种气体的浓度(分压力)作有规则的变化，检测灵敏度通常为百万分之一的量级，个别可达十亿分之一的量级，故有“电子鼻”之称。

气敏陶瓷大致可分为半导体式、固体电解质式及接触燃烧式三种：

①半导体式气敏陶瓷按照主要原料成分来分类，如SnO2型、ZnO型、γ-Fe2O3型、α-Fe2O3型、钙钛矿化合物型、TiO2型等。

②固体电解质是一类介于固体和液体之间的奇特固体材料，其主要特征是它的离子具有类似于液体电解质的快速迁移特性，如ZrO2氧敏陶瓷，K2SO4、Na2SO4等碱金属硫酸盐等。

③接触燃烧式气敏陶瓷元件系用铂金丝作母线，表面用陶瓷涂层、触媒材料、防晶粒生长材料以及防触媒中毒材料等涂层所制成。

55、SnO2系气敏陶瓷制造的气敏元件有如下特点：

①灵敏度高，出现最高灵敏度的温度较低，约在300℃；

②元件阻值变化与气体浓度成指数关系，在低浓度范围，这种变化十分明显，非常适用于对低浓度气体的检测；

③对气体的检测是可逆的，而且吸附、解吸时间短；

④气体检测不需复杂设备，待测气体可通过气敏元件电阻值的变化直接转化为信号，且阻值变化大，可用简单电路实现自动测量；

⑤物理化学稳定性好，耐腐蚀，寿命长；

⑥结构简单，成本低，可靠性高，耐振动和抗冲击性能好。

56、湿敏半导体陶瓷的分类

以湿敏材料制造的湿敏元件配以适当的电路即成为湿度传感器。

根据湿敏材料的性能及其使用功能可分为以下四类：

①无机盐系，如LiCl电解质型。

②有机高分子系，有电解质型(离子交换树脂)、膨润型、电容型。

③半导体陶瓷系，有电容型、电阻型、阻抗型。

④半导体型，如半导体硅材料。

其中，最常用的为半导体陶瓷系湿敏电阻型。

57、压敏陶瓷是指电阻值随着外加电压变化有一显著的非线性变化的半导体陶瓷，用这种材料制成的电阻称为压敏电阻器。

58、激活剂吸收能量后，激发态的寿命极短，一般大约仅10-8s就会自动地回到基态而

放出光子，这种发光现象称为荧光。

被激发的物质在切断激发源后仍能继续发光，这种发光现象称为磷光。

有时磷光能持续几十分钟甚至数小时，这种发光物质就是通常所说的长余辉材料。

即：“荧光” 指的是激发时的发光，而“磷光”指的是发光在激发停止后，可以持续一段时间。

发光固体吸收了激活辐射的能量hν，发射出能量为hν’的光，而ν’总小于ν，即发射光波长比激活光的波长要增大λ’>λ。这种效应称作斯托克位移（Stokes shift）。具有这种性质的磷光体称作斯托克磷光体。

日光灯是磷光材料的最重要应用之一。激发源是汞放电产生的紫外光，磷光材料吸收这种紫外光，发出“白色光”。荧光灯由一个内壁涂有磷光体的玻璃管内充有汞蒸气和氩气构成。通电后，汞原子受到灯丝发出电子的轰击，被激发到较高能态。当它返回到基态时便发出波长为254和185nm的紫外光，涂在灯管内壁的磷光体受到这种光辐照，就随之发出白光。

59、硬磁材料也称为永磁材料。是指材料被外磁场磁化以后，去掉外磁场仍然保持着较强剩磁的材料。

60、人们通常把电阻率在10-4~1010Ω·cm范围内，并对外界因素，如电场、磁场、光、温度、压力及周围环境气氛非常敏感的材料称为半导体材料。

61、智能材料就是指具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。

62、当受紫外线或日光照射时，由于玻璃在可见光区产生光吸收而自动变色；

当光照停止时，玻璃能可逆地自动恢复到初始的透明状态。

具有这种性质的玻璃称为光致变色玻璃(也称光色玻璃)。

63、功能陶瓷是指那些利用电、磁、声、光、力等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种使用功能的先进陶瓷。

64、一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。

65、若按智能材料的功能来分，可以分为光导纤维、形状记忆合金、压电、电流变体和电（磁）致伸缩材料等。

若按智能材料的来源来分，可以分为金属系智能材料、无机非金属系智能材料和高分子系智能材料。

66、智能材料主要种类

1、形状记忆合金；

2、电流变体和磁流变体；

3、磁致伸缩材料；

4、压电陶瓷；

5、电致伸缩陶瓷；

6、智能材料系统；

7、光致变色玻璃；8、电致变色材料。

67、材料在发生了塑性变形后，经过合适的热过程，能够回复到变形前的形状，这种现象叫做形状记忆效应（SME）。

68、在某些晶体材料上施加机械力时，晶体表面会产生电荷，这种现象称正压电效应。在一定范围内，电荷密度与作用力成正比。

相反，在晶体上施加电场时，晶体会产生几何变形，称逆压电效应。

69、晶体的对称性决定了材料能否产生压电性。

显然，压电效应只存在于没有对称中心的晶体中。

70、压电效应的本质

机械作用(应力与应变)引起了晶体的极化，从而导致介质两端表面出现相反的束缚电荷。

71、BaTiO3陶瓷的压电机理

BaTiO3晶体中，氧形成八面体，Ti位于氧八面体的中心，Ca处于八个八面体的间隙。

①陶瓷由许多排列无序的小晶粒构成，具有各向同性，不显示压电性。

经电场处理后，陶瓷存在剩余极化强度，它是以束缚电荷的形式表现出来，且由各向同性变成各向异性，从而具有压电性。由于束缚电荷的作用，在陶瓷片两极板上吸附了一层表面电荷，这些吸附电荷与片内束缚电荷数量相等，符号相反，起屏蔽和抵消片内极化强度对外界的作用。

②当在瓷片上加一个与极化方向平行的外力时，在应力的作用下瓷片发生形变，即极化方向c轴被压缩，使Ti4+位移变小，片内极化强度变小，因而释放出部分原来被吸附的表面电荷，这就是被压缩后出现的压电效应(正压电)。当压力撤去后，陶瓷片恢复原状(膨胀过程)，这时c轴变长，Ti4+位移增大，陶瓷片内极化强度也变大，因此，电极上又吸附一部分自由电荷而出现充电现象。

③当在瓷片上施加与极化方向相同的电场时，此时增大了极化强度，表示Ti4+位移增大，晶胞c轴变长，瓷片发生伸长形变，此时，电能变为机械能(逆压电)。

72、压电材料加上电场之后，不仅存在逆压电效应产生的应变，而且还存在一般电介质在电场作用下产生的应变，并且该应变与电场强度的平方成正比，后一效应称为电致伸缩效应。

73、电致伸缩陶瓷是利用电致伸缩效应产生微小应变，并能由电场非常精确地加以控制的陶瓷。

74、压电驱动器又具有位移控制精度高(0.01μm)、响应快(10μs)、推动力大(40MPa)、驱动功率低和工作频率宽等优点。

75、光致变色玻璃是一种能在光的激发下发生变色反应的玻璃。光致变色玻璃具有随光的波长和强度的变化而自动调节光的透过率的自适应特性，因而被称为光敏型智能玻璃

76、电致变色的原理是在外加电场作用下，材料由于电子、离子的双注入导致结构或价态发生可逆变化，进而调节材料的透过与反射特性，表现为材料颜色的变化。

77、贮氢材料(Hydrogen storage materials)是在通常条件下能可逆地大量吸收和放出氢气的特种金属材料。贮氢材料在室温和常压条件下能迅速吸氢(H2)并反应生成氢化物，使氢以

金属氢化物的形式贮存起来，在需要的时候，适当加温或减小压力使这些贮存着的氢释放出来以供使用。

78、金属氢化物可以作为能量贮存、转换材料，其原理是：

金属吸留氢形成金属氢化物，然后对该金属氢化物加热，并把它放置在比其平衡压低的氢压力环境中使其放出吸留的氢，其反应式如下：

式中，M---金属； MHn---金属氢化物

P---氢压力；ΔH---反应的焓变化

反应进行的方向取决于温度和氢压力。

79、储氢材料应具备的条件

① 易活化，氢的吸储量大；

② 用于储氢时生成热尽量小，而用于蓄热时生成热尽量大；

③ 在一个很宽的组成范围内，应具有稳定合适的平衡分解压(室温分解压2~3atm)； ④ 氢吸收和分解过程中的平衡压差(滞后)小；

⑤ 氢的俘获和释放速度快；

⑥ 金属氢化物的有效热导率大；

⑦ 在反复吸、放氢的循环过程中，合金的粉化小，性能稳定性好；

⑧ 对不纯物如氧、氮、CO 、CO 2、水分等的耐中毒能力强；

⑨ 储氢材料价廉。

80、具有强磁性的材料称为磁性材料。磁性材料具有能量转换，存储或改变能量状态的功能，是重要的功能材料。

81、磁性材料的分类

① 按化学组成分类

金属磁性材料、非金属(铁氧体)磁性材料

② 按磁化率大小分类

顺磁性、反磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性

③ 按功能分类

软磁材料、硬磁材料、半硬磁材料、矩磁材料、旋磁材料、压磁材料、 泡磁材料、磁光材料、磁记录材料

82、一类离子晶体具有很高的电导率，在固态时的导电率，相当于液体电解质的导电率水平。这类材料称为快离子导体或固体电解质。

83、热释电效应: 有些晶体可因温度变化而引起晶体表面电荷，这种现象称为热释电效应。

热电效应: 在用不同种导体构成的闭合电路中，若使其结合部出现温度差，则在此闭合电路中特有热电流流过，或产生热电势，此现象称为热电效应。

),()(22p H M n 气固+放氢,吸热吸氢,放热

H MH n n Δ+)(2固

84、磁光效应: 置于磁场中的物体，受磁场影响后，其光学特性发生变化的现象称为磁光效应。

声光效应: 声波作用于某些物质之后，该物质光学特性发生改变，这种现象称为声光效应。

85、超导体的三个性能指标

（1）临界转变温度Tc：Tc 越高越好，最好接近室温。

（2）临界磁场强度Bc：当B>Bc时，磁力线会穿过超导体，即破坏了超导态，使其回到正常态，Bc就是临界磁场强度。

（3）临界电流密度：输入电流所产生的磁场与外加磁场之和超过Bc时，则超导态被破坏，此时通过的电流为临界电流密度Jc。

三者(T、B、J)相互依存，且相互影响。

86、非晶态合金的结构特点是：原子在三维空间呈拓扑无序状排列，不存在长程周期性，但在几个原子间距的范围内，原子的排列仍然有着一定的规律，因此可以认为非晶态合金的原子结构为“长程无序，短程有序”。

从热力学和结晶学的理论出发，要形成非晶态合金还应该满足以下的要求：

(1) 合金组元间的原子半径差要大于10％；

(2) 合金组元的电负性差异合宜(不能太大，也不能过小)；

(3) 合金熔体具有大的黏度，使原子的扩散阻力增加。

非晶态合金由于其结构上的特点——无序结构，不存在磁品各向异性．因而易于磁化；而且没有位错、晶界等品体缺陷，故磁导率、饱和磁感应强度高；矫顽力低、损耗小，是理想的软磁材料。

87、对磁头材料的基本性能要求：

①高的磁导率；

②高的饱和磁感应强度Bs；

③低的Br和Hc；

④高的电阻率和耐磨性。

88、红外系统对红外透过材料的最基本要求：（1）透过率高；（2）透过的短波限要低；（3）频带要宽。

目前实用的红外透过材料主要有四类：玻璃；晶体；透明陶瓷；塑料等。

89、用于制造陶瓷电容器的介电陶瓷，对材料有以下要求：

（1）介电常数应尽可能高；

（2）在高频、高温、高压及其他恶劣环境下，陶瓷电容器性能稳定可靠；

（3）介质损耗要小；

（4）比体积电阻率高于1010Ω.m(绝缘电阻率通常大于 1010Ω.m )，可保证在高温下工作；

（5）具有较高的介电强度，陶瓷电容器在高压和高功率条件下，往往由于击穿而不能工作,因此必须提高电容器的耐压特性。

89、影响贮氢材料吸储氢气能力的因素：

①活化处理

制造储氢材料时，表面被氧化物覆盖及吸附着水和气体等会影响氢化反应，采用加热减压脱气或高压加氢处理。

②耐久性和中毒耐久性是指储氢材料反复吸储的性质。向储氢材料供给新的氢气时带入的不纯物使吸储氢的能力下降称为“中毒”。

③粉末化在吸储和释放氢的过程中，储氢材料反复膨胀和收缩，从而导致出现粉末现象。

④储氢材料的导热性在反复吸储和释放氢的过程中，形成微粉层使导热性能很差，氢的可逆反应的热效应要求将其及时导出。

⑤滞后现象和坪域用于热泵系统的储氢材料，滞后现象应小，坪域宜宽。

⑥安全性。

90、矫顽力低(Hci≤100A／m)、磁导率高的磁性材料称为软磁材料。

软磁材料的磁滞回线细长，磁导率高，矫顽力低，铁芯损耗低，容易磁化，也容易去磁。

它主要应用于制造发电机和电动机的定子和转子；变压器、电感器、电抗器、继电器和镇流器的铁芯；计算机磁芯；磁记录的磁头与磁介质；磁屏蔽；电磁铁的铁芯、极头与极靴；磁路的导磁体等。它是电机工程、无线电、通讯、计算机、家用电器和高新技术领域的重要功能材料。

91、碲镉汞MCT作为红外光学材料的优点：

（1）碲镉汞是直接带隙半导体；

（2）碲镉汞带隙随成分呈线性变化；

（3）带隙的可调节性使工作波长范围很宽，从2μm到20μm。

（4）碲镉汞电子迁移率高；

（5）MCT的膨胀系数与底材Si的膨胀系数相近

MCT 的缺点：

（1）制造技术要求复杂；

（2）成分难于控制均匀；

（3）必须在低温下工作；

（4）纯度要求在99.9999%以上。

目前仍然红外光学材料中仍然以MCT 的器件性能最好。

92、液晶材料的五大效应及其应用。

a．温度效应

当胆甾型液晶的螺距与光的波长一致时，就产生强烈的选择性反射。白光照射时，因其螺距对温度十分敏感，就使它的颜色在几摄氏度温度范围内剧烈地改变，引起液晶的温度效应。该效应在金属材料的无损探伤，红外伤转换，微电子学中热点的探测及在医学上诊断疾病，探查肿瘤有重要的应用。

b ．电光效应

在外电场作用下，从液晶反射出的光线在强度、颜色和色调上都有所不同，这是液晶的电光效应。该效应最重要的应用是在各种各样的显示装置上。

c . 光生伏特效应

在镀有透明电极的两块玻璃板之间，夹有一层向列型或近晶型液晶。用强光照射，在电极间出现电动势的现象叫光生伏特效应．即光电效应。该效应广泛应用于生物液晶中。

d．超声效应

在超生波作用下，液晶分子的排列改变，使液晶物质显示出不同颜色和不同的透光性质。

e. 理化效应

把液晶化合物暴露在有机溶剂的蒸气中，这些蒸气就溶解在液晶物质之中，从而使物质的物理化学性质发生变化，这是液晶的理化效应，利用该性质可以监测有毒气体。

93、SnO2系气敏陶瓷制造的气敏元件特点：

①灵敏度高，出现最高灵敏度的温度较低，约在300℃；

②元件阻值变化与气体浓度成指数关系，在低浓度范围，这种变化十分明显，非常适用于对低浓度气体的检测；

③对气体的检测是可逆的，而且吸附、解吸时间短；

④气体检测不需复杂设备，待测气体可通过气敏元件电阻值的变化直接转化为信号，且阻值变化大，可用简单电路实现自动测量；

⑤物理化学稳定性好，耐腐蚀，寿命长；

⑥结构简单，成本低，可靠性高，耐振动和抗冲击性能好。

SnO2系气敏陶瓷的应用：

利用SnO2烧结体吸附还原气体时电阻减少的特性来检测还原气体，已广泛应用于家用石油液化气的漏气报警、生产用探测报警器和自动排风扇等。

SnO2系气敏元件对酒精和CO特别敏感，广泛用于CO报警和工作环境的空气监测等。

已进入实用的SnO2系气敏元件对于可燃性气体，例如H2、CO、甲烷、丙烷、乙醇、酮或芳香族气体等，具有同样程度的灵敏度，因而SnO2气敏元件对不同气体的选择性就较差。

94、生物材料的必要条件：

生物学条件：(1) 生物相容性好，对机体无免疫排异反应，种植体不致引起周围组织产生局部或全身性反应，最好能与骨形成化学结合，具有生物活性；(2) 对人体无毒、无刺激、无致畸、致敏、致突变和致癌作用；(3) 无溶血、凝血反应。

化学条件：(1) 在体内长期稳定，不分解、不变质；(2) 耐侵蚀。不产生有害降解产物；

(3) 不产生吸水膨润、软化变质等变化。

力学条件：(1) 具有足够的静态强度，如抗弯、抗压、拉伸、剪切等；(2) 具有适当的弹性模量和硬度；(3) 耐疲劳、摩擦、磨损、有润滑性能。

其它：(1) 具有良好的孔隙度、体液及软硬组织易于长入；(2) 易加工成型，使用操作方便；(3) 热稳定好，高温消毒不变质。