《功能材料学》复习重点.doc
1功能材料概论课件
(3)特殊技术和特定结构组合化学。它包括激光喷涂组合化学 研究，主客体组装组合化学等。
(4)固体氧化物燃料电池中新型中、低温(600—800℃)区工 作的固体复合氧化物电解质材料的探索和筛选。
(5)从热力学平衡角度研究材料的相态、结构及稳定性，
获得所需材料体系的相图，同时进行性能测定，由此全
面掌握不同组成、结构和工作温度下的材料特性。
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1.1.3 功能材料的分类
目前主要是根据材料的物质性、或功能性、应用性 进行分类。
（一）根据材料的物质性进行分类 1、金属功能材料 2、无机非金属功能材料 3、有机功能材料 4、复合功能材料
1功能材料概论
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（二）根据材料的功能性进行分类
按照材料的物理化学功能进行分类：
1.光学功能材料（按在具体应用中所发挥的效能和作用）
⑨光记录材料 例：碲、碲合金、稀土类合金
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2、电学功能材料 例：防静电材料 3、磁学功能材料 例：磁带、磁盘 4、声学功能材料 例：音响设备、仪器 5、力学功能材料 例：高结晶材料、超高强材料 6、热学功能材料 例：显示、测量 7、化学功能材料 ①分离功能材料 例：分离膜、离子交换树脂 ②反应功能材料 例：高分子试剂、高分子催化剂 ③生物功能材料 例：固定化酶、生物反应器 8、生物医学功能材料 例：人工肾、人工心肺 9、核功能材料
1功能材料概论
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③磁能与其他形式能量的转换 如光磁效应、热磁效应、磁冷冻效应和磁性转变效应等 ④机械能与其他形式能量的转换 如形状记忆效应、热弹性效应、机械化学效应、压电效 应、电致伸缩、光压效应、声光效应、光弹性效应和磁 致伸缩效应等。
1功能材料概论
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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。
材料科学基础——先进功能材料部分
先进功能材料复习题汇总一、名词解释和简答：1、均匀成核（书P228）：均匀形核：新相晶核是在母相中均匀地生成的，即晶核由液相中的一些原子团直接形成，不受杂质粒子或外表面的影响。
2、超塑性（书P216）：材料在一定条件下进行热变形，可获得延伸率达500％－2000％的均匀塑性变形，且不发生缩颈现象，材料的这种特性称为超塑性。
3、储存能（书P192）：塑形变形中外力所作的功除大部分转化成热之外，还有一小部分以畸变能的形式储存在形变材料内部。
这部分能量叫做储存能，其大小因形变量、形变温度，以及材料本身性质而异，约占总形变功的百分之几。
4、再结晶（书P197）：将冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状况，这个过程称之为再结晶。
5、伪共析: 亚（过）共析钢从单相奥氏体区冷却进入双相区时，以较快的速度冷却到ES的延长线SE’与GS延长线SG’以下，发生珠光体转变，因为这种组织成分不是共析成分，所以称为伪共析转变。
（By Baidu Baike）6、平衡分配系数（书P290）：合金凝固时，要发生溶质的重新分布，重新分布的程度可用平衡分配系数表示。
定义为平衡凝固时固相的质量分数和液相质量分数之比，即。
7、调幅分解（书P272）：溶混间隙转变可写成L L1＋L2，或，后者在转变成二相中，其转变方式可有两种：一种是通常的形核长大方式，需要克服形核能垒；另一种是通过没有形核阶段的不稳定分解，称为调幅分解。
8、非均匀形核（书P228）：新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附于液相中的杂质或外来表面形核。
9、形变织构（书P191）:在塑性变形中，随着形变程度的增加，各个晶粒的滑移面和滑移方向向主形变方向转动，使多晶体中原来取向互不相同的各个晶粒在空间取向上呈现一定程度的规律性，这种组织形态成为形变织构。
10、珠光体（书P285）：铁碳相图中，在727发生的共析转变：，转变产物是铁素体与渗碳体的机械混合物，称为珠光体。
材料力学重点公式复习
1、应力 全应力正应力切应力线应变 的大小; 外力偶矩当功率P 当功率拉压杆件横截面上只有正应力σ,且为平均分布,其计算公式为 N FAσ= 3-1式中N F 为该横截面的轴力,A 为横截面面积;正负号规定 拉应力为正,压应力为负; 公式3-1的适用条件：1杆端外力的合力作用线与杆轴线重合,即只适于轴向拉压杆件； 2适用于离杆件受力区域稍远处的横截面；3杆件上有孔洞或凹槽时,该处将产生局部应力集中现象,横截面上应力分布很不均匀； 4截面连续变化的直杆,杆件两侧棱边的夹角020α≤时 拉压杆件任意斜截面a 图上的应力为平均分布,其计算公式为全应力 cos p ασα= 3-2正应力 2cos ασσα=3-3切应力1sin 22ατα=3-4 式中σ为横截面上的应力;正负号规定：α 由横截面外法线转至斜截面的外法线,逆时针转向为正,反之为负;ασ 拉应力为正,压应力为负;ατ 对脱离体内一点产生顺时针力矩的ατ为正,反之为负;两点结论：1当00α=时,即横截面上,ασ达到最大值,即()max ασσ=;当α=090时,即纵截面上,ασ=090=0;2当045α=时,即与杆轴成045的斜截面上,ατ达到最大值,即max ()2αατ=1．2 拉压杆的应变和胡克定律 1变形及应变杆件受到轴向拉力时,轴向伸长,横向缩短；受到轴向压力时,轴向缩短,横向伸长;如图3-2;图3-2 轴向变形 1l l l ∆=- 轴向线应变 llε∆= 横向变形 1b b b ∆=- 横向线应变 bbε∆'=正负号规定 伸长为正,缩短为负; 2胡克定律当应力不超过材料的比例极限时,应力与应变成正比;即 E σε= 3-5 或用轴力及杆件的变形量表示为 N F ll EA∆=3-6 式中EA 称为杆件的抗拉压刚度,是表征杆件抵抗拉压弹性变形能力的量;公式3-6的适用条件：a 材料在线弹性范围内工作,即p σσ〈；b 在计算l ∆时,l 长度内其N 、E 、A 均应为常量;如杆件上各段不同,则应分段计算,求其代数和得总变形;即1ni ii i iN l l E A =∆=∑3-7 3泊松比 当应力不超过材料的比例极限时,横向应变与轴向应变之比的绝对值;即 ενε'=3-8强度计算许用应力 材料正常工作容许采用的最高应力,由极限应力除以安全系数求得; 塑性材料 σ=s s n σ ； 脆性材料 σ=b bn σ其中,s b n n 称为安全系数,且大于1;强度条件：构件工作时的最大工作应力不得超过材料的许用应力; 对轴向拉伸压缩杆件[]NAσσ=≤ 3-9 按式1-4可进行强度校核、截面设计、确定许克载荷等三类强度计算; 2.1 切应力互等定理受力构件内任意一点两个相互垂直面上,切应力总是成对产生,它们的大小相等,方向同时垂直指向或者背离两截面交线,且与截面上存在正应力与否无关;2.2纯剪切单元体各侧面上只有切应力而无正应力的受力状态,称为纯剪切应力状态; 2.3切应变切应力作用下,单元体两相互垂直边的直角改变量称为切应变或切应变,用τ表示; 2.4 剪切胡克定律在材料的比例极限范围内,切应力与切应变成正比,即 G τγ= 3-10式中G 为材料的切变模量,为材料的又一弹性常数另两个弹性常数为弹性模量E 及泊松比ν,其数值由实验决定;对各向同性材料,E 、 ν、G 有下列关系 2(1)EG ν=+ 3-112.5.2切应力计算公式横截面上某一点切应力大小为 p pT I ρτ=3-12 式中p I 为该截面对圆心的极惯性矩,ρ为欲求的点至圆心的距离;圆截面周边上的切应力为 max tTW τ=3-13 式中p t I W R=称为扭转截面系数,R 为圆截面半径;2.5.3 切应力公式讨论（1） 切应力公式3-12和式3-13适用于材料在线弹性范围内、小变形时的等圆截面直杆；对小锥度圆截面直杆以及阶梯形圆轴亦可近似应用,其误差在工程允许范围内; （2） 极惯性矩p I 和扭转截面系数t W 是截面几何特征量,计算公式见表3-3;在面积不变情况下,材料离散程度高,其值愈大；反映出轴抵抗扭转破坏和变形的能力愈强;因此,设计空心轴比实心轴更为合理;2.5.4强度条件圆轴扭转时,全轴中最大切应力不得超过材料允许极限值,否则将发生破坏;因此,强度条件为[]max maxt T W ττ⎛⎫=≤⎪⎝⎭ 3-14 对等圆截面直杆 []maxmax tT W ττ=≤ 3-15式中[]τ为材料的许用切应力; 3.1.1中性层的曲率与弯矩的关系1zMEI ρ=3-16 式中,ρ是变形后梁轴线的曲率半径；E 是材料的弹性模量；E I 是横截面对中性轴Z 轴的惯性矩; 3.1.2横截面上各点弯曲正应力计算公式 ZMy I σ=3-17 式中,M 是横截面上的弯矩；Z I 的意义同上；y 是欲求正应力的点到中性轴的距离最大正应力出现在距中性轴最远点处 max max max max z zM My I W σ=•= 3-18 式中,max z z I W y =称为抗弯截面系数;对于h b ⨯的矩形截面,216z W bh =；对于直径为D 的圆形截面,332z W D π=；对于内外径之比为d a D =的环形截面,34(1)32z W D a π=-; 若中性轴是横截面的对称轴,则最大拉应力与最大压应力数值相等,若不是对称轴,则最大拉应力与最大压应力数值不相等;3.2梁的正应力强度条件梁的最大工作应力不得超过材料的容许应力,其表达式为 []maxmax zM W σσ=≤ 3-19 对于由拉、压强度不等的材料制成的上下不对称截面梁如T 字形截面、上下不等边的工字形截面等,其强度条件应表达为[]maxmax 1l t z M y I σσ=≤ 3-20a []maxmax 2y c zM y I σσ=≤ 3-20b 式中,[][],t c σσ分别是材料的容许拉应力和容许压应力；12,y y 分别是最大拉应力点和最大压应力点距中性轴的距离;3.3梁的切应力 z z QS I bτ*= 3-21式中,Q 是横截面上的剪力；z S *是距中性轴为y 的横线与外边界所围面积对中性轴的静矩；z I 是整个横截面对中性轴的惯性矩；b 是距中性轴为y 处的横截面宽度; 3.3.1矩形截面梁切应力方向与剪力平行,大小沿截面宽度不变,沿高度呈抛物线分布;切应力计算公式 22364Q h y bh τ⎛⎫=- ⎪⎝⎭3-22最大切应力发生在中性轴各点处,max 32QAτ=; 3.3.2工字形截面梁切应力主要发生在腹板部分,其合力占总剪力的95~97%,因此截面上的剪力主要由腹板部分来承担;切应力沿腹板高度的分布亦为二次曲线;计算公式为 ()2222824z Q B b h H h y I b τ⎡⎤⎛⎫=-+-⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦3-23近似计算腹板上的最大切应力：dhFs 1max=τd 为腹板宽度 h 1为上下两翼缘内侧距3.3.3圆形截面梁横截面上同一高度各点的切应力汇交于一点,其竖直分量沿截面宽度相等,沿高度呈抛物线变化;最大切应力发生在中性轴上,其大小为 2max42483364z z d d Q QS Q d I b Adππτπ*⋅⋅===⨯ 3-25 圆环形截面上的切应力分布与圆截面类似;3.4切应力强度条件梁的最大工作切应力不得超过材料的许用切应力,即 []max max maxz z Q S I bττ*=≤ 3-26式中,max Q 是梁上的最大切应力值；max z S *是中性轴一侧面积对中性轴的静矩；z I 是横截面对中性轴的惯性矩；b 是maxτ处截面的宽度;对于等宽度截面,max τ发生在中性轴上,对于宽度变化的截面,max τ不一定发生在中性轴上; 4.2剪切的实用计算名义切应力：假设切应力沿剪切面是均匀分布的 ,则名义切应力为 AQ=τ 3-27 剪切强度条件：剪切面上的工作切应力不得超过材料的 许用切应力[]τ,即 []ττ≤=AQ3-285.2挤压的实用计算名义挤压应力 假设挤压应力在名义挤压面上是均匀分布的,则 []bsbs bs bsP A σσ=≤ 3-29 式中,bs A 表示有效挤压面积,即挤压面面积在垂直于挤压力作用线平面上的投影;当挤压面为平面时为接触面面积,当挤压面为曲面时为设计承压接触面面积在挤压力垂直面上的 投影面积;挤压强度条件挤压面上的工作挤压应力不得超过材料的许用挤压应力 []bs bsbs A Pσσ≤=3-30 1, 变形计算圆轴扭转时,任意两个横截面绕轴线相对转动而产生相对扭转角;相距为l 的两个横截面的相对扭转角为dx GI TlP⎰=0ϕ rad 4.4 若等截面圆轴两截面之间的扭矩为常数,则上式化为PGI Tl=ϕ rad 4.5 图4.2式中P GI 称为圆轴的抗扭刚度;显然,ϕ的正负号与扭矩正负号相同;公式4.4的适用条件：（1） 材料在线弹性范围内的等截面圆轴,即P ττ≤；（2） 在长度l 内,T 、G 、P I 均为常量;当以上参数沿轴线分段变化时,则应分段计算扭转角,然后求代数和得总扭转角;即 ∑==ni P i ii iI G l T 1ϕ rad 4.6 当T 、P I 沿轴线连续变化时,用式4.4计算ϕ; 2, 刚度条件扭转的刚度条件 圆轴最大的单位长度扭转角max 'ϕ不得超过许可的单位长度扭转角[]'ϕ,即[]''maxmax ϕϕ≤=PGI T rad/m 4.7 式 []'180'max max ϕπϕ≤⨯=︒P GI T m /︒ 4.82,挠曲线的近似微分方程及其积分在分析纯弯曲梁的正应力时,得到弯矩与曲率的关系EIM=ρ1对于跨度远大于截面高度的梁,略去剪力对弯曲变形的影响,由上式可得()()EIx M x =ρ1 利用平面曲线的曲率公式,并忽略高阶微量,得挠曲线的近似微分方程,即 ()EIx M =''ω 4.9 将上式积分一次得转角方程为 ()C dx EIx M +==⎰'ωθ 4.10再积分得挠曲线方程 ()D Cx dx dx EI x M ++⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎰⎰ω 4.11 式中,C,D 为积分常数,它们可由梁的边界条件确定;当梁分为若干段积分时,积分常数的确定除需利用边界条件外,还需要利用连续条件; 3,梁的刚度条件限制梁的最大挠度与最大转角不超过规定的许可数值,就得到梁的刚度条件,即 []ωω≤max ,[]θθ≤max 4.12 3,轴向拉伸或压缩杆件的应变能在线弹性范围内,由功能原理得 l F W V ∆==21ε 当杆件的横截面面积A 、轴力F N 为常量时,由胡克定律EAlF l N =∆,可得 EA l F V N 22=ε 4.14杆单位体积内的应变能称为应变能密度,用εV 表示;线弹性范围内,得 σεε21=V 4.15 4,圆截面直杆扭转应变能 在线弹性范围内,由功能原 ϕe r M W V 21== 将T M e =与P GI Tl =ϕ代入上式得 Pr GI lT V 22= 4.16图4.5根据微体内的应变能在数值上等于微体上的内力功,得应变能的密度r V ： r V r τ21= 4.175,梁的弯曲应变能在线弹性范围内,纯弯曲时,由功能原理得 将M M e =与EIMl=θ代入上式得 EI l M V 22=ε 4.18图4.6横力弯曲时,梁横截面上的弯矩沿轴线变化,此时,对于微段梁应用式4.18,积分得全梁的弯曲应变能εV ,即()⎰=lEI dxx M V 22ε 4.192．截面几何性质的定义式列表于下：静 矩 惯性矩惯性半径惯性积 极惯性矩3．惯性矩的平行移轴公式静矩：平面图形面积对某坐标轴的一次矩,如图Ⅰ-1所示; 定义式： ⎰=Ay zdA S ,⎰=Az ydA S Ⅰ-1量纲为长度的三次方;由于均质薄板的重心与平面图形的形心有相同的坐标C z 和C y ;则由此可得薄板重心的坐标 C z 为 AS A zdA z yAC==⎰同理有 A S y zC =所以形心坐标 A S z y C =,ASy z C = Ⅰ-2或 C y z A S ⋅=,C z y A S ⋅=由式Ⅰ-2得知,若某坐标轴通过形心轴,则图形对该轴的静矩等于零,即0=C y ,0=z S ；0=C z ,则 0=y S ；反之,若图形对某一轴的静矩等于零,则该轴必然通过图形的形心;静矩与所选坐标轴有关,其值可能为正,负或零;如一个平面图形是由几个简单平面图形组成,称为组合平面图形;设第 I 块分图形的面积为 i A ,形心坐标为Ci Ci z y , ,则其静矩和形心坐标分别为 Ci i n i z y A S 1=∑=,Ci i ni y z A S 1=∑= Ⅰ-3∑∑====ni ini Cii z C AyA AS y 11,∑∑====ni ini cii y C AzA AS z 11 Ⅰ-4§Ⅰ-2 惯性矩和惯性半径惯性矩：平面图形对某坐标轴的二次矩,如图Ⅰ-4所示;⎰=Ay dA z I 2,⎰=Az dA y I 2 Ⅰ-5量纲为长度的四次方,恒为正;相应定义AI i y y =,AI i zz =Ⅰ-6 为图形对 y 轴和对 z 轴的惯性半径;组合图形的惯性矩;设 zi yi I I , 为分图形的惯性矩,则总图形对同一轴惯性矩为yi ni y I I 1=∑=,zi ni z I I 1=∑= Ⅰ-7若以ρ表示微面积dA 到坐标原点O 的距离,则定义图形对坐标原点O 的极惯性矩⎰=Ap dA I 2ρ Ⅰ-8因为 222z y +=ρ所以极惯性矩与轴惯性矩有关系 ()z y Ap I I dA z yI +=+=⎰22Ⅰ-9式Ⅰ-9表明,图形对任意两个互相垂直轴的轴惯性矩之和,等于它对该两轴交点的极惯性矩;下式 ⎰=Ayz yzdA I Ⅰ-10定义为图形对一对正交轴 y 、z 轴的惯性积;量纲是长度的四次方; yz I 可能为正,为负或为零;若 y ,z 轴中有一根为对称轴则其惯性积为零;§Ⅰ-3平行移轴公式由于同一平面图形对于相互平行的两对直角坐标轴的惯性矩或惯性积并不相同,如果其中一对轴是图形的形心轴()c cz ,y时,如图Ⅰ-7所示,可得到如下平行移轴公式⎪⎩⎪⎨⎧+=+=+=abA II A b I I Aa I I C C C C z y yzz z y y 22 Ⅰ-13 简单证明之： 其中⎰AC dA z 为图形对形心轴 C y 的静矩,其值应等于零,则得同理可证I-13中的其它两式;结论：同一平面内对所有相互平行的坐标轴的惯性矩,对形心轴的最小;在使用惯性积移轴公式时应注意 a ,b 的正负号;把斜截面上的总应力p 分解成与斜截面垂直的正应力n σ和相切的切应力n τ图222123n l m n σσσσ=++ 2222222123n n l m n τσσσσ=++-在以n σ为横坐标、n τ截面上的正应力n σ和切应力n τ区域图13.2中阴影中的一点;由图13.2显见。
功能材料学
功能材料学
功能材料学是一门研究材料的性能和功能的学科，它涉及到材料的制备、表征、性能测试和应用等方面。
功能材料学的研究范围非常广泛，包括了电子材料、光学材料、磁性材料、生物材料、环境材料等多个领域。
在功能材料学中，材料的制备是非常重要的一环。
制备过程中需要考虑到材料的成分、结构、形貌等因素，以及制备条件的控制。
例如，对于电子材料，需要控制材料的纯度和晶体结构，以保证其电学性能的稳定性和可靠性。
对于生物材料，需要考虑到材料的生物相容性和生物降解性，以确保其在医学领域的应用安全性。
除了制备过程，功能材料学还需要对材料的性能进行表征和测试。
这些测试可以通过多种手段进行，例如电学测试、光学测试、磁学测试、力学测试等。
通过这些测试，可以了解材料的性能特点，为材料的应用提供基础数据。
在功能材料学中，材料的应用是最终的目的。
不同的材料具有不同的应用领域。
例如，电子材料可以应用于电子器件、光学材料可以应用于光学器件、生物材料可以应用于医学领域等。
在应用过程中，需要考虑到材料的性能和应用环境的匹配性，以确保材料的应用效果和稳定性。
功能材料学是一门非常重要的学科，它对于材料的研究和应用具有
重要的意义。
通过对材料的制备、表征、性能测试和应用等方面的研究，可以不断提高材料的性能和应用效果，为人类社会的发展做出贡献。
功能材料专业
功能材料专业功能材料专业是一门涉及材料物理、化学、工程等多个学科的综合性专业，其研究的重点是利用材料的特殊性能和功能，设计和制备具有特定功能的材料。
功能材料具有特殊的物理、化学、电子、光学等性能，可以应用于电子器件、传感器、催化剂、能源材料等领域，对于现代科技和工业的发展具有重要意义。
首先，功能材料专业的学生需要掌握材料科学和工程的基础知识，包括材料结构、性能、加工制备等方面的知识。
他们需要了解不同材料的特性和应用，掌握材料分析测试的方法和技术，具备材料设计和制备的能力。
在学习过程中，学生需要通过理论学习和实践操作，掌握材料科学和工程的基本理论和技能，为未来从事功能材料研究和应用奠定基础。
其次，功能材料专业的学生需要具备跨学科的能力和视野。
功能材料的研究涉及多个学科领域，需要学生具备跨学科的知识和技能，能够综合运用物理、化学、材料科学等多个学科的知识，进行材料的设计、制备和应用。
学生需要具备良好的跨学科思维能力和创新能力，能够解决复杂的材料科学和工程问题。
另外，功能材料专业的学生需要关注材料的应用和产业发展。
功能材料的研究不仅仅停留在实验室阶段，更重要的是将研究成果转化为实际的应用和产品。
学生需要了解材料在电子、光电、能源、环境等领域的应用需求，关注材料产业的发展趋势，为未来的科研和创新奠定基础。
最后，功能材料专业的学生需要具备国际化的视野和竞争力。
随着全球化的发展，材料科学和工程已经成为国际性的学科领域，学生需要具备国际化的视野和竞争力，能够在国际舞台上进行学术交流和合作。
学生需要具备良好的英语水平和跨文化交流能力，了解国际材料科学和工程的最新发展动态，为未来的国际合作和交流做好准备。
综上所述，功能材料专业是一门前沿的综合性专业，对学生的综合素质和能力提出了较高的要求。
学生需要掌握材料科学和工程的基础知识，具备跨学科的能力和视野，关注材料的应用和产业发展，具备国际化的竞争力，才能在功能材料领域取得更好的发展和成就。
功能材料学_金陵科技学院中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
功能材料学_金陵科技学院中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.光纤传输光的原理是光的（）现象。
参考答案:全反射2.锂离子电池充电时，锂离子运动的方向是（）？参考答案:锂离子从正极运动到负极3.矫顽力低，易磁化，已退磁是下列哪种磁性材料的特点？参考答案:软磁材料4.形状记忆效应主要源于材料中发生的哪种相变参考答案:热弹性马氏体转变5.下列不属于光致发光主要阶段的是参考答案:受激辐射6.在硅中掺杂何种元素可以成为P行半导体？参考答案:B元素7.智能材料必须具备的基本要素是？参考答案:以上三者均必须8.锂离子电池中Li离子在充电过程中的运动方向是？参考答案:锂离子从正极运动到负极9.根据量子力学，下列哪一个不是原子核外电子分布应服从的基本原理参考答案:牛顿定律第二定律10.液晶的特性不包括参考答案:具有电学的各向同性11.磁化强度是描述物质磁性强弱和磁化状态的物理量，它表示物质固有磁矩的大小，其物理意义是物质单位体积的原子磁矩的总和参考答案:正确12.Ni-MH电池的充放电机理是：氢在金属氢化物(MH)电极和Ni(OH)2电极之间在KOH水溶液中的运动。
参考答案:正确13.材料按照化学组成来分类可分为：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。
参考答案:正确14.纯铜又叫紫铜，其导电性好于银，耐腐蚀性和塑性加工性能好，便于各种冷热加工。
参考答案:错误15.超导电动磁悬浮列车之所以能够“浮”起来主要利用的是超导体的哪项特性？参考答案:迈斯纳效应16.玻璃光纤的主要主要成分是（）？参考答案:二氧化硅17.超导电动磁悬浮列车之所以能够悬浮起来，主要利用的是超导体的哪项特性？参考答案:迈斯纳效应18.材料按照性能特征和用途的分类：结构材料和（）参考答案:功能材料19.磷光现象，激发光源停止激发后，发光持续时间小于【图片】s。
参考答案:错误20.液晶就是介于液态和结晶态(固态)之间的软物质，兼有液体的流动性和晶体的光学各向异性。
功能材料重点
功能材料重点各种定义：1.迈斯纳效应：超导体一旦进入超导态，体内的磁通量将全部被排出体外，磁感应强度恒等于零。
该效应展示了超导体与理想导体完全不同的磁性质。
声子：晶体中由点阵的振动产生畸变而传播点阵波的能量子2.BCS相干长度：组成库珀对的两个电子，不像两个正常电子那样，完全互不相关的独立运动，而是存在着一种关联性，库珀对的尺寸正是这种关联效应的空间尺度，库柏电子对：吸引作用有可能超过电子之间的库伦排斥作用，而表现为净的相互相互吸引，这样的两个电子对被称为库柏电子对。
3.第一类超导体：在临界磁场以下显示超导性，超过临界磁场便立即转变为正常态的超导体，4.第二类超导体：有两个临界磁场。
一个是下临界磁场(Hc1),另一是上临界磁场(Hc2)，并且可以经历超导态、混合态和正常态这三种状态的超导体。
在第二类超导体的混合态中，超导体内有磁通线存在，而在磁通线周围有涡旋电流流动。
当磁通线均匀排列时，这些涡旋电流彼此抵消，所以体内无电流通过。
这就是理想第二类超导体。
5.高温超导体：临界温度Tc达到液氮温度（77K）以上的超导材料称为高温超导体6.约瑟夫森效应：两块超导体之间点接触，或通过正常导电膜或绝缘膜接触，形成弱连接，则超导材料中的库柏对可以隧道效应穿过。
金属与氢反应是一个可逆过程，正向反应吸氢放热，逆向反应释氢吸热。
7.智能作用：眼镜片固定丝：当固定丝装入眼镜片凹糟内时并不紧，利用伪弹性逐渐绷紧，可使镜片冬季不易脱落。
牙齿矫正线：依靠固定在牙齿托架上的金属线的弹力来矫正排列不整齐牙齿。
目前分析非晶态结构，最普遍的方法是X射线衍射及电子衍射，中子衍射也开始受到重视！8.非晶形成的两个判据：动力学判据：冷却速度和结晶动力学之间的关系，即需要多高的冷却速度才能阻止形核及核长大。
结构判据：合金中组元间电负性及原子尺寸大小与非晶态的形成有很大的关系。
组元间电负性及原子尺寸相差越大(10％-20％)，越容易形成非晶态。
功能材料专业学什么
功能材料专业学什么功能材料专业是一门兼具理论与实践的学科，其主要研究对象为具备特定功能的材料，例如半导体材料、电子材料、光学材料、磁性材料等。
本文将介绍功能材料专业的学习内容和相关知识。
学习内容1. 材料科学与工程基础功能材料专业的学习首先需要掌握材料科学与工程的基础知识。
这包括材料的组成与结构、材料的物理、化学和力学特性等方面的知识。
通过学习这些基础知识，学生能够对不同材料的性能有一个系统的理解，为后续的专业学习打下坚实的基础。
2. 功能材料的设计与合成功能材料专业的核心内容之一是功能材料的设计与合成。
学生需要学习不同功能材料的设计原理和合成方法。
例如，学生需要了解半导体材料的能带结构和导电性，学习金属材料的合金设计和冶金工艺等。
这些知识将帮助学生理解不同功能材料的特性，为实际应用提供一定的技术支持。
3. 功能材料的性能测试与分析功能材料的性能测试和分析是该专业学习的重要内容之一。
学生需要学习各种材料性能测试的方法和仪器，掌握常见材料性能参数的测试和分析技术。
例如，学生需要学习材料的电学、光学、磁学等性能测试方法，以及材料的力学性能测试方法等。
通过这些学习，学生将能够对不同材料的性能进行全面的测试和分析。
4. 功能材料的应用与发展功能材料专业的学习也包括对功能材料应用和发展的研究。
学生需要了解不同功能材料的应用领域和潜在的发展方向，深入探索功能材料在电子、能源、生物医学等领域中的应用。
同时，学生还需要关注功能材料领域的最新研究进展，了解功能材料的前沿技术和未来发展趋势。
相关知识除了以上主要的学习内容外，功能材料专业的学生还需要具备以下相关知识：•物理学和化学的基础知识，包括力学、电磁学、热学、量子力学、有机化学、无机化学等；•材料分析与表征方法，包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能谱分析等；•材料制备技术，包括溶胶凝胶法、薄膜制备技术、纳米材料制备技术等；•材料工程的基本原理，包括材料的选择与设计、材料的成型工艺等。
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《功能材料学》复习重点1.什么是功能材料和主要特征：功能材料是指具有优良的物理、化学、生物或其相互转化的功能，用于非承载目的的材料。
有以下五大主要特征：%1功能对应于材料的微观结构和微观物体的运动。
%1其聚集态和形态非常多样化。
%1产品形式主要是材料元件一体化。
%1是利用现代科学技术，多学科交叉的知识密集型产物。
%1采用许多新工艺和新技术进行制备与检测。
2.电了导电材料中的超导体、导体、半导体和绝缘体的区别？答：导体、超导体、半导体和绝缘体的区别在于电导率、能带结构和导电机理三方面。
（1）电导率：导体的电导率Wl（）5S/m；超导体的电导率为无限大；半导体的电导率为10-7-104S/m；绝缘体的电导率W10-7S/m。
（2）能带结构：导体和超导体的能带结构有三类：未满带+重带+空带；满带+空带；未满带+禁带+空带。
半导体和绝缘体的能带结构是满（价）带+禁带+空（导）带，半导体的禁带宽度为0<Eg兰2eV,而绝缘体的禁带宽度大于2eV。
（3）导电机理：导体是通过日由电了的运动而导电的，导体中均存在电子运动的通道即导带，电了进入导带运动均不需能带间跃迁。
超导体的导电是因为超导电了的存在，它的运动是不受阻的。
半导体价带中的电了受激发后从满带跃到空带中，跃迁电子可在空带中自由运动，传导电了的负电荷，满带中留下的空穴按电了运动相反的方向运动传导正电荷；半导体的导电来源于电子和空穴的运动，电子和空穴都是半导体中导电的载流子。
绝缘体不导电。
3.超导材料及其特征值？某些金属、金属化合物及合金，当温度低到一定程度时，电阻突然消失，把这种处于零电阻的状态叫做超导态。
有超导态存在的材料叫超导材料。
其特征值为：（1）临界温度Tc。
当TvTc时，导体的P=0,具有超导性。
当T>Tc时，导体的P尹0,即失去超导性。
（2）临界磁场强度He。
除温度外，足够强的磁场也能破坏超导态。
使超导态转变成正常态的最小磁场He⑴叫做此温度下该超导体的临界磁场。
（3）临界电流密度Jc。
当超导电流超过某临界值Jc时，也可使金属从超导态恢夏到正常态。
Jc称为临界电流密度，临界电流密度Jc本质上是超导体在产生超导态时临界磁场的电流。
（4）Meissner （迈斯纳）效应。
处于超导态的材料，不管其经历如何，磁感应强度始终为零。
超导体是一种抗磁体。
因此具有屏蔽磁场和排除磁通的功能。
4.铁电体及其特性？铁电体是指在某温度范围内具有自发极化且极化强度可以因外电场而反I小的晶体，也就是，凡具有电畴和电滞回线的介电材料就称为铁电体。
铁电体的特性：（1）铁电体育许多电畴，不同的电畴之间永久偶极矩的取向不一致；（2）P 与E形成电滞回线；（3）居里温度Tc是铁电相与顺电相的相转变温度。
（4）介电常数E与非铁电体不同。
5.介电材料及其特征值？介电材料又叫电介质，是以电极化为特征的材料。
电极化是在电场作用下分了中正负电荷中心发生相对位移而产生电偶极矩的现象。
介电材料的特征值：分子极化率a、极化强度P、静态介电常数£、动态介电常数《*、介电损耗W、电导率。
、击穿电压U。
6.什么是压电材料？具有压电效应的材料叫做压电材料。
没有对称中心的材料受到机械应力处于应变状态时，材料内部会引起电极化和电场，其值与应力的大小成比例，其符号取决于应力的方血或者该材料在电场的作用下发生电极化时，会产生应变，其应变值与所加电场的强度成正比，其符号取决于电场的方向。
这两种现象统称为压电效应。
7.什么是热电材料?热电材料就是把热转变为电的材料。
主要包括温差电动势材料，热电导材料和热释电材料三大类。
（1）温差电动势材料温差电动势效应（温差热电效应）（一）赛贝克效应（二）温差电热效应1、珀尔帖热效应2、汤姆逊热效应（三）接点——介质温差效应（2）热电导材料：当温度升高时，材料的。
发生较大变化的一类材料。
（3）热释电材料：热释电效应是指当某些晶体受温度变化影响时，由于自发极化的相应变化而在晶体的一定方向上产生表面电荷。
8.什么是光电材料？光电材料是能把光能转变为电的一类能景转换功能材料。
主要有光电了发射材料、光电导材料和光电动势材料。
（1）光电子发射材料：光电了发射材料又称之为外光电效应材料。
当光照射到材料上，光被材料吸收产生发射电子的现象称为光电了发射现象。
具有这种现象的材料称为光电子发射材料。
（2）光电导材料：受光辐射电导急剧上升的现象称为光电导现象。
具有此现象的材料叫光电导材料。
（3）光电动势材料:在光照下,半导体p-n结的两端产生电位差的现象称为光生伏特效应。
具有此效应的材料叫光生伏特材料，又称光电动势材料。
9.画出软磁、硬磁、磁头、磁记录介质和矩磁材料的磁化曲线和磁滞回线？并说明其意义？（1）软磁材料：磁导率u高；磁滞损耗低；矫顽力He低；饱和磁感应强度Bs高；磁滞回线矩形比高,即Br/Bs高。
（2）硬磁材料：剩余磁感应强度Br高;矫顽力He高；最大磁面枳（BH）max高;磁滞损耗高。
（3）磁头材料：最大磁导率U m高；饱和磁感应强度Bs高；矫顽力He低；剩余磁感应强度Br低；起始磁导率ui高。
（4）磁记录介质材料：矫顽力He适当高；磁滞回线矩形比高，即Br/Bs高；饱和磁感应强度Bs |R] o（5）矩磁材料:磁滞回线矩形比高,即Br/Bs®；矫顽力He低;磁滞损耗低。
磁滞回线和磁化曲线见资料与书上。
10.透光材料种类及优缺点？透光材料包括透可见光（波长0.39〜0.76u m）、红外光（波长1〜lOOOum）和紫外光（波长0.01〜0.4U m）的材料。
透可见光的材料常用的有玻璃和高聚物两大类。
玻璃材料的透过率最高，折射率范围大，色散系数范围大，光学稳定性好，耐磨损。
其缺点是密度大，耐冲击强度低，加工困难，制造周期长。
高聚物材料是另一类透光材料，发展较快。
其优点为重量轻、成本低、制造工艺简单、不易破碎，可用来制作各种光学元件。
但也有折射率范围窄，热胀系数、双折射和色散大等很多缺点。
12.光致发光材料及其机理？用紫外、可见及红外光激发发光材料而产生的发光称为光致发光，该发光材料称为光致发光材料。
光致发光过程分为三步：①吸收一个光了；②把激光能转移到荧光中心；③由荧光中心发射辐射。
发光的滞后时间约为10-8S的称为荧光，衰减时间大于10-8S的称为磷光。
13.激光是怎样产生的及其特点？简单地说，激光的产生过程为：当激光工作物质的粒子（原子或分子）吸收了外来能量后，就要从基态跃迁到不稳定的高能态，很快无辐射跃迁到一个亚稳态能级。
粒了•在亚稳态的寿命较长，所以粒子数H不断积累增加，这就是泵浦过程。
当亚稳态粒了数大于基态粒了数, 即实现粒了数反转分布,粒了就要跌落到基态并放出同一性质的光了，光了又激发其他粒了也跌落到基态，释放出新的光了，这样便起到了放大作用。
如果光的放大在一个光谐振腔里反复作用，便构成光振荡，并发出强大的激光。
、激光的特点：（1）相干性好。
（2）单色性好。
（3）方向性好。
（4）亮度高。
14.激光器由几部分组成？激光器由工作物质、激励源和谐振腔三部分构成。
15.荧光材料与磷光材料的区别？当激发除去后在10-8s内发的光称为荧光，其发光是被激发的电子跳I叫价带时，同时发射光子。
与发荧光不同，发磷光的材料往往含有杂质并在能隙附近建立了施主能级，当激发的电子从导带跳回价带时，首先跳到施主能级并被捕获。
在它跳回价带时，电了必须先从捕获陷阱内逸出，因此延迟了光了发射时间。
当陷阱中的电了逐渐逸出，跳回价带并发射光了。
16.用能带结构解释激光工作原理？红宝石是在蓝宝石（AI2O3单晶）中加入0.05%Cr3+离了后得到的产物。
Cr3+离了使红宝石呈红色，更重要的是提供了产生激光的所必要的电子能态。
通常将红宝石制成柱状，两端为高度抛光互相平行的平面。
其中一个端面部分镀银，能部分透光；另一端面充分镀银，使之对光波有完全反射作用。
在激光管内,用林气闪光灯辐照红宝石。
红宝石在被辐照之前Cr3+ 离了都处于基态（见图10-8）。
但在先1气闪光灯（波长560nm）照射下，Cr3+中的电了受激转变为高能态，造成粒了数反转。
处于高能态的电了可通过两个途径返1门1基态：（1）直接从受激高能态返1同基态，同时发出光子，由此产生的光不是激光（2）受激高能电子首先衰变为亚稳态，停留3ns后返回基态并发出光了。
在电子运动过程中3ns 一般是很长的时间，因此在亚稳态能级上集聚了不少的电了，当有几个电子自发地从亚稳态返I口I基态时，带动更多电了以“雪崩”形式返I口I基态，从而发射出愈来愈多的光了。
那些基木平行于红宝石轴向运动的光了，一部分穿过部分镀银端，而一部分被镀银端面反射I叫来，光波沿红宝石轴向来"I传播，强度愈来愈强。
这时，从部分镀银端面发射出来的光束就是高度准直的高强度相干波，这种单色激光的波长为694.3nm。
由上面分析,该激光器主要部分是激光工作物质（A12O3 单晶）激活物质Cr3+离了提供亚稳态能级，从基态到激发态经亚稳态能级构成三能级激光器。
17.什么是非线性光学材料，利用二阶非线性光学效应解释倍频和光整流现象？非线性光学材料是指对于激光强电场，显示二次以上非线性物理响应的材料。
从光量了系统的能量守恒关系3 1+G.2=O3,可以得到非线性光学晶体实现激光频率转换的两种类型：（1）当两个入射光波场的频率相同，即3 1 = 32=3时，它们和频作用的结果，将产生一频率为两倍于入射光波场的电磁波，这就是倍频效应。
（2）当3 1 = 32,则G）3=31.32=（），此时激光通过非线性光学晶体产生直流极化称为光整流。
18.电光材料的概念及其优良电光材料的特点？在外加电场的作用下，介质折射率发生变化的现象称为电光效应，具有电光效应的介质称为电光材料。
优良的电光材料应该具有大的电光系数，高的折射率和低的半波电压。
此外，还要求介也常数小以减少高频损耗，在使用的光波段透光性好，温度稳定性和化学稳定性好等性能。
19.什么是磁光材料，优良磁光材料的特点？磁光材料是指在磁场作用下，入射光经过材料时会发生某些性质的变化的材料。
优良的磁光材料应该具有大的维尔德常数V和小的光损耗系数a此外，还要求材料显示各向同性的光学性质，不存在结构因素产生的双折射，以及具有良好的物理，化学稳定性能。
20.红外辐射材料的概念及其影响发射率的因素？理论上，任何物体在0K以上均可辐射红外线，但工程上，红外辐射材料只指能吸收热物体辐射而发射大量红外线的材料。
影响发射率的因素有：（1）材料木身结构：一般说金属导电体的£值较小，电介质材料的£值较高。
（2）辐射波长：在短波主要与电了在价带至导带间的跃迁有关；在长波段主要与晶格振动有关。