材料结构表征作业答案
(完整word版)聚合物材料表征测试题库
高分子研究方法题库1 在对聚合物进行各种光谱分析时，红外光谱主要来源于分子振动－转动能级间的跃迁；紫外-可见光谱主要来源于分子的电子能级间的跃迁；核磁共振谱主要来源于置于磁场中的原子核能级间的跃迁，它们实际上都是吸收光谱。
2、SEM 和TEM的三要素是分辨率、放大倍数、衬度。
2、在有机化合物中，解析谱图的三要素为谱峰的位置、形状和强度。
2 苯、乙烯、乙炔、甲醛，其1H化学位移值最大的是甲醛，最小的是乙炔，13C的化学位移值最大的是甲醛最小的是乙炔。
4、紫外光谱主要决定于分子中发色和助色基团的特性，而不是整个分子的特性。
3 差示扫描量热仪分功率补偿型和热流型两种。
第107页4 产生核磁共振的首要条件是核自旋时要有磁距产生。
5 当原子核处于外磁场中时，核外电子运动要产生感应磁场，核外电子对原子核的这种作用就是屏蔽作用.6 分子振动可分为伸缩振动，弯曲振动7 傅里叶红外光声光谱英文简称为FTIR-PAS.P288 干涉仪由光源，定镜，分束器，检测器等几个主要部分组成。
P199 高聚物的力学性能主要是测定材料的强度和模量以及变形.10 共混物的制样方法有流延薄膜法热压薄膜法溴化钾压片法P1111 光声探测器和红外光谱技术结合即为红外声光谱技术. P2712 核磁共振普与红外、紫外一样，实际上都是吸收光谱。
红外光谱来源于分子振动-转动能级间的跃迁，紫外-可见吸收光谱来源于分子的电子能级间的跃迁。
[P46]13 核磁共振谱图上谱峰发生分裂，分裂峰数是由相邻碳原子上的氢数决定的，若分裂峰数为n，则邻碳原子氢数为n-1。
P5015 红外光谱在聚合物研究中占有十分重要的位置，能对聚合物的化学性质、立体结构、构象、序态、取向等提供定性和定量的信息。
P616 红外光谱中，波动的几个参数为波长、频率、波数和光速。
17 红外光谱中，在1300~1400cm，基团和频率的对应关系比较明确，这对确定化合物中的官能团很有帮助，称为官能团区．18 红外活性振动能引起分子偶极矩变化Ｐ８19 红外区是电磁总谱中的一部分，波长在0.7~1000之间。
材料结构与性能答案
一、名词解释：1.大分子(macromolecule)：由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量聚合物分子：也叫高聚物分子，通常简称为高分子。
就字面上它是一个由许多(poly)部分(mer)组成的分子，然而它的确包含多重重复之意。
它意味着：(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节)；(2) 并且只有一种或少数几种链节；(3) 这些需要的链节多重重复重现。
2.共聚物：共聚物一词在历史上指由能自身均聚的单体聚合而生成的聚合物3.结晶度(degree of crystallinity)：结晶高聚物结晶部分量地多少。
分为质量结晶度和体积结晶度4.等同周期（identity spacing)：高分子晶体中分子链方向相同结构重复出现的最短距离，又称高分子晶体的晶胞结构重复单元。
构成高分子晶体的晶胞结构重复单元有时与其化学重复单元不相同。
5.结晶过程：物质从液态（溶液或熔融状态）或气态形成晶体的过程。
二、概念区分：1、微构象(microconformation)与宏构象(macroconformation)微构象：即高分子的主链键构象，即是高分子主链中一个键所涉及的原子或原子团的构象宏构象：沿高分子链的微构象序列导致高分子的宏构象，它决定高分子的形状微构象指高分子主链键构象。
宏构象指整个高分子链的形态。
由于微构象的变化所导致的高分子的宏观形态(morphology)2、应力(stress)与应变(strain)应力（σ）是受力物体截面上内力的集度,即单位面积上的作用力应变（ε）：在外力作用下，材料的几何形状和尺寸发生的变化σ=Eε，E是弹性模量。
3、侧基(side group)与端基(end group)侧基：侧基是一个主链上的分支，既不是低聚物的也不是高聚物的。
端基：端基是大分子或低聚物分子末端的结构单元4、初期结晶(primary crystallization)与二次结晶(secondary crystallization)初期结晶：物质从液态（溶液或熔融状态）或气体形成晶体。
材料化学导论第三章 材料结构的表征
.
20
差热分析曲线反映了所测试样在不同的温度范 围内发生的一系列伴随热现象的物理或化学变化。 凡是有热量变化的物理和化学现象多可以借助于差 热分析的方法来进行精确的分析，并能定量地加以 描绘。
第三章
材料结构的表征
.
1
材料的设计、制备和表征是材料研究的三个组
成部分，材料设计的重要依据来源于材料的结构分
析。材料制备的实际效果必须通过材料结构分析的
检验。因此可以说，材料科学的进展极大的依赖于
对材料结构分析表征的水平。
材料结构表征的主要手段：
热分析技术
显微技术
X射线衍射技术
波谱技术
材料结构的表征就其任务来说主要有三个：成分
.
11
随后根据压力信号的变化，自动气体转换开关会
立即与空气气流接通，此时因聚苯醚分解产生的短链
碳化合物立即氧化成CO2，在TG曲线中出现第二个失重 台阶，对应的失重量约为29.50%。
.
12
最后在712.4℃以上温度获得以稳定的平台，说 明剩余的残渣为惰性的无机填料或灰分，其质量含 量约为5.44%。因此由热重法测定获得的分析结果为： 聚苯醚65.31%，含碳量29.50%，残渣含量5.44%。
分析、结构测定、形貌观察。
.
2
第一节 热分析技术
热分析：在程序控制温度条件下，测量材料物 理性质与温度之间关系的一种技术。从宏观性能的 测试来判断材料结构的方法。
程序控制温度：指用固定的速率加热或冷却。
.
3
热分析技术被广泛用于固态科学中，凡是与热 现象有关的任何物理和化学变化都可以采取热分析 方法进行研究。如材料的固相转变、熔融、分解甚 至材料的制备等。同时，这些变化还能被定量的描 绘，可以直接测量出这些变化过程中所吸收或放出 的能量，如熔融热、结晶热、反应热、分解热、吸 附或解吸热、比热容、活化能、转变熵、固态转变 能等。
材料结构表征
X射线的特殊属性（1）能穿透黑纸及许多可见光不能穿透的物体。
（2）始终沿直线进行传播（不受电场、磁场影响）。
（3）肉眼不能识别，但能使底片感光，使物质原子外层电子跃迁产生可见光，能杀死生物细胞。
X 射线产生过程：钨丝（加热，高压）下产生自由电子，通过电子枪聚焦，经过高电场产生加速，电子撞击靶极（阳极），动能转化成热能及X射线。
其中热能由冷却水带走，产生的X射线可分为连续X射线、特征X射线。
晶体;原子（或分子）在三维空间作有规则的周期性重复排列的材料。
长程有序、有固定熔点、各相异性、自范性抽象出排列周期，物质点抽象为几何点称结点或等同点，结点在三维作周期排列构成空间点阵晶体结构=空间点阵+结构基元晶胞：为说明点阵排列的规律和特点，在点阵中取出一个具有代表性的基本单元（通常取最小的平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。
•晶向：空间点阵中的结点直线•晶面：空间点阵中的结点平面•Miller（密勒）指数统一标定晶向指数和晶面指数确定晶面指数的方法•1、在以基矢abc构成的晶胞内，量出一个晶面在三个基矢上的截距，并用基矢长度abc为单位度量；•2、写出三个分数截距的倒数；•3、将三个倒数化为三个互质整数，并用小括号括起，即为该组平行晶面的晶面指数。
当一束X 射线以特定方向入射至某一晶体点阵结构时，在晶体背面底片上产生有规律分布的衍射斑点，称该现象为X射线衍射。
原因：由于晶体中原子在晶体中周期排列，由相邻不同原子产生的X射线散射线相互间存在固定位相关系，在空间特定方向产生干涉，使某些方向加强，某些方向则减弱。
2d sinθ＝nλd- 晶面间距θ－掠射角（与晶面夹角）λ－波长n=0, ±1,±2,…产生衍射的极限条件•由布拉格公式2dsinθ=nλ可知，sinθ=nλ/2d，因sinθ<1，故nλ/2d <1。
•为使物理意义更清楚，现考虑n＝1（即1级反射）的情况，此时λ/2<d，这就是能产生衍射的限制制条件。
3材料结构的表征讲解
材料化学
材料结构的表征
*晶态材料，应用射线结晶学等方法取得其晶体结 构方面的信息； *固体材料进行组成鉴定和结构测定（晶态还是非 晶态）之后，还必须接着进行下列工作： a.晶态材料——确定是单晶还是多晶 多晶——确定晶粒的数目、大小、形状和分 布的情况。 b.晶体结构的类型、点阵常数等。
7
材料化学
材料结构的表征
2.2 差热分析和差示扫描量热分析 差热分析(DTA，differentialthermal analysis) 在温度程序控制下测量试样与参比物之间的 温度差随温度或时间的变化的一种热分析技术。
参比物：整个实验温度范围内没有任何热效应，其导热系 数、比热等物理参数尽可能与试样相同，亦称 惰性物质或标准物质或中性物质。
2
材料化学
材料结构的表征
材料结构表征的内容 *晶体结构的研究和表征 化学成分相同，但晶体结构不同，或相组成不同时， 材料性能往往不同。而晶体结构相同的材料，由于局部 点阵常数的改变，有些场合也是材料特性变化的重要因 素。晶体中的缺陷、各种类型的固溶体、烧结体及合金 晶界附近原子排列的无序等都会导致局部晶格畸变。所 以测定点阵常数，可以帮助我们了解晶体内部微小的变 化以及它们对材料特性产生的影响。晶体结构、点阵常 数可用X射线衍射和电子衍射等实验手段进行研究和表征。
等温质量变 化的测定 热重法(TG) 动态 方法 微分热重法 (DTG)
记录物质的平衡质量在 挥发性产物的恒定分压 下随温度(T)的变化 记录物质在恒温下质 量对时间的依赖关系 记录物质在受控速率下加热 或冷却的环境中质量随时间 或温度变化的一种方法 是获得热重曲线对时 间或温度的一阶导数 的一种方法变化
如果试样加热过程这中无热效应产电势的正负,推知是吸热或放 热效应.在与参比物质对应的热电偶的冷端连接上温度指示装
材料结构与性能解答(全).doc
材料结构与性能解答(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。
材料结构分析试题1(参考答案)
材料结构分析试题1（参考答案）一、基本概念题（共8题，每题7分）1．X射线的本质是什么？是谁首先发现了X射线，谁揭示了X射线的本质？答：X射线的本质是一种横电磁波？伦琴首先发现了X射线，劳厄揭示了X射线的本质？2．下列哪些晶面属于[111]晶带？（111）、（321）、（231）、（211）、（101）、（101）、（133），（-1-10），（1-12），（1-32），（0-11），（212），为什么？答：（-1-10）（321）、（211）、（1-12）、（-101）、（0-11）晶面属于[111]晶带，因为它们符合晶带定律：hu+kv+lw=0。
3．多重性因子的物理意义是什么？某立方晶系晶体，其{100}的多重性因子是多少？如该晶体转变为四方晶系，这个晶面族的多重性因子会发生什么变化？为什么？答：多重性因子的物理意义是等同晶面个数对衍射强度的影响因数叫作多重性因子。
某立方晶系晶体，其{100}的多重性因子是6？如该晶体转变为四方晶系多重性因子是4；这个晶面族的多重性因子会随对称性不同而改变。
4．在一块冷轧钢板中可能存在哪几种内应力？它们的衍射谱有什么特点？答：在一块冷轧钢板中可能存在三种内应力，它们是：第一类内应力是在物体较大范围内或许多晶粒范围内存在并保持平衡的应力。
称之为宏观应力。
它能使衍射线产生位移。
第二类应力是在一个或少数晶粒范围内存在并保持平衡的内应力。
它一般能使衍射峰宽化。
第三类应力是在若干原子范围存在并保持平衡的内应力。
它能使衍射线减弱。
5．透射电镜主要由几大系统构成? 各系统之间关系如何?答：四大系统:电子光学系统,真空系统,供电控制系统,附加仪器系统。
其中电子光学系统是其核心。
其他系统为辅助系统。
6．透射电镜中有哪些主要光阑? 分别安装在什么位置? 其作用如何?答：主要有三种光阑：①聚光镜光阑。
在双聚光镜系统中,该光阑装在第二聚光镜下方。
作用:限制照明孔径角。
②物镜光阑。
东华大学材料结构表征及其应用作业答案
“材料研究方法与测试技术”课程练习题第二章红外光谱法1.为什么说红外光谱是分子振动光谱？分子吸收红外光的条件是什么？双原子基团伸缩振动产生的红外光谱吸收峰的位置主要与哪些因素有关?答案:这是由于红外光谱是由样品分子振动吸收特定频率红外光发生能级跃迁而形成的。
分子吸收红外光的条件是：(1)分子或分子中基团振动引起分子偶极矩发生变化；(2)红外光的频率与分子或分子中基团的振动频率相等或成整数倍关系。
双原子基团伸缩振动产生的红外光谱吸收峰的位置主要与双原子的折合质量（或质量)和双原子之间化学键的力常数(或键的强度；或键的离解能）有关。
2.用诱导效应、共轭效应和键应力解释以下酯类有机化合物的酯羰基吸收峰所处位置的范围与饱和脂肪酸酯的酯羰基吸收峰所处位置范围（17３５~１75０cm-１）之间存在的差异。
芳香酸酯：１7１5~1730ｃm-１α酮酯：1740～175５ｃm-1丁内酯：～１82０cm-1答案：芳香酸酯:苯环与酯羰基的共轭效应使其吸收峰波数降低;α酮酯：酯羰基与其相连的酮羰基之间既存在共轭效应，也存在吸电子的诱导效应，由于诱导效应更强一些，导致酯羰基吸收峰的波数上升；丁内酯：四元环的环张力使酯羰基吸收峰的波数增大。
3.从以下FTIR谱图中的主要吸收峰分析被测样品的化学结构中可能存在哪些基团？分别对应哪些吸收峰?答案:3４８6ｃｍ－1吸收峰:羟基（－OH）；3335cｍ-1吸收峰：胺基（－NH２或-NH-)；2971cm-1吸收峰和2８７0cｍ-1吸收峰：甲基(-C Ｈ3）或亚甲基(-ＣH２-)；２115ｃm－1吸收峰:炔基或累积双键基团(-N＝C＝Ｎ-);1７28cm-1吸收峰：羰基；１604ｃm-1吸收峰、15２6cm-１吸收峰和1458cｍ-１吸收峰:苯环;1１08cｍ-１吸收峰和11４8cm-1吸收峰：醚基（C-O-C)。
1２３２ｃｍ-1吸收峰和1247cｍ－１吸收峰：C-N。
第三章拉曼光谱法1. 影响拉曼谱峰位置(拉曼位移)和强度的因素有哪些？如果分子的同一种振动既有红外活性又有拉曼活性，为什么该振动产生的红外光谱吸收峰的波数和它产生的拉曼光谱峰的拉曼位移相等？答案：影响拉曼谱峰位置的因素主要有:样品分子的化学结构和样品的聚集态结构。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
应用：1）滤波片的选择，2）阳极靶的选择，3）激发电压的计算，4）利用吸
收限作原子内层能级图
h
9
第三章 作业 5-6
1.写出衍射矢量方程，并根据厄瓦尔德图解原理说明多晶试样衍射花样形成的 原因。
对于简单晶格，由一个格点沿着各个方向按一定的平移周期进行平移就可以得 到整个晶格。对于复式晶格，由一个格点沿着各个方向按一定的平移周期进行平移 就可以得到子晶格，多个子晶格套构得到整个晶格。这就是晶格的周期性。空间点 阵可以描述其周期性。 2.简单格子是由同一类等同原子构成的晶格，其物理学原胞仅包含一个原子；复式 格子是由两类或两类以上的等同原子构成的晶格，其物理学原胞包含两个或两个以 上的原子。等同原子：所处的物质环境和几何环境都相同的同一种原子。
4 质量吸收系数的定义，与哪些因素有关？
5 吸收限的定义及应用。
答：
1.散射、吸收和透射。
h
8
3. 光电效应和俄歇效应；光电子、俄歇电子和荧光x射线。
4.
IT I0 e /t I0 e m t
μm 为质量吸收系数，t为x射线穿透物质的厚度。 质量吸收系数表示单位重量物质对X射线强度的衰减程度。 5. μm随λ的变化是不连续的，其间被尖锐的突变分开。
h
2
3. 空间点阵是一个从晶体结构中由等同原子抽象出的几何点在空间周期性分布 形成的无限阵列或概括地表示晶体结构中等同点周期排列规律的无限大空间几 何图形。Bravais格子的选取原则
布拉菲格子的选取原则：1）所选单位格子应能够反映整个晶体对称性（点阵 固有的点群对称性）； 2）所选单位格子的平面角尽可能为直角，基矢（单位 格子的棱边）长度尽可能相等；3）单位格子的体积尽可能小。
[ 2 11 ]
3.求两晶带r[111]和r[110]构成的交面。 4.画出简立方晶格倒易面 (110)* 上的五个点。
( 1 10 )
(1-10),(001)
h
7
第二章 作业4
1 x射线穿过物质时可发生哪三种基本过程？
2 散射分为哪两种？用于x射线衍射分析的是哪种散射？
3 x射线吸收常伴随效应有哪些？在这些效应中产生的反应被照物质化学成分 的讯号有哪些？
消光
3.
F Na CF l面N 心 a F 面C 心 el2i1 2hF 面N 心 a F 面C 心 elih
2
F NaC l[F Na F Ccl os)(2 ]h F2Csl i2 n (h)
当H、K、L全为偶数或奇数时，
2
F NaC l[F N aF Ccl os)( 2 ] h [4 Nf a4C f]2 l
ad*21H KbL*gH c*K;Lag*H KbL*(1H/aa*,c*Kb1*/cLc*)(Ha*
Kb*
Lc*)
d21HKLH2a*2 K2b*2 L2c*2 (H2 K2)/a2 L2/c2
h
6
2.已知两个倒易矢量g111、g120，均在过原点的倒易面上，求该倒易 面对应晶带轴r的指数[uvw]
作业1
第一章 作业
1. 什么是晶格周期性？如何描述它？ 2. 简单格子和复式格子的区别？ 3. 什么是空间点阵？布拉菲格子的选取原则是什么？有哪几种基本类型？ 种类多少？ 4. 描述晶体结构周期性和对称性的单元叫什么？如何定义的？如何描述的？ 5. 根据晶体对称性，晶体可以分为哪七类？
h
1
答：1.用平行的直线将代表构成晶体的所有原子的格点连接起来构成的网格称为晶 格.
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2
n
FHKL
f j cos2 HXj KYj LZj
j1
2
n
f j sin2 HXj KYj LZj
j1
当H、K、L全为奇数或偶数时，则（H+K）、（H+K）、（K+L）均为偶数， 这时：
h
12
当H、K、L中有2个奇数一个偶数或2个偶数1个奇数时，则（H+K）、（H+L）、（K+L）中总有两项为奇数一 项为偶数，此时：
ss0
gHKL
根据厄瓦尔德图解原理，粉末多晶体衍射的厄瓦尔德图解应如图所示。由于
粉末多晶晶粒空间取向的随机分布，倒易空间由一系列的同心倒易球组成。
倒易球与反射球的交线是一个圆，从这个交线圆向反射球心连线形成衍射线
圆锥，锥顶角为4θ。
h
11
2. 面心点阵的每个晶胞中有4个同类原子，其坐标为000，1/2 1/2 0， 1/2 0 1/2， 0 1/2 1/2
h
4
作业2 6. 已知晶面上三点1 0 0;1 1 1;1/2 1/2 0,求所在晶面的晶面指数（hkl）和 该晶面族中最靠近原点的晶面在三个晶轴上的分数截距。
将晶面上三个点的坐标
（100 ；111 ；1 / 2 1/2 0）
分别代入晶面方程 hx ky lz t得到
h t
h k l t
有四种基本类型：简单、体心、面心和底心。
共有14种布拉菲格子。
h
3
4. 描述晶体结构周期性和对称性的单元叫晶体学原胞或晶胞。
晶体结构被它所具有的平行六面体形状的Bravais单位格子所划出来的那一 部分晶体结构称为晶胞 。
用晶格常数（a,b,c, α,β,γ)来描述其形状和大小。
5. 根据晶体对称性，晶体可以分为三斜、单斜、正交、三方、四方、六方和 立方。
F Na C4 l N f a4C fl
h
13
• 当H、K、L奇偶混合时，
F 面心 0
2
FNaC l [FNa F Ccl os()h 2 ]0
1
h
1
k
t
2 2
h : k : l 1 : 1 : ( 1)
该晶面族中最靠近原点的晶面在三 个晶轴上的分数截距分别为1，1， -1。
所以晶面指数为（ 11 1）
h
5
作业3
1. 利用倒易矢量定义和基本性质求四方晶系晶面间距公式。
解 g H ： K H L a * K b * L c * ,d HK g L H 1KL
2.计算Cu（面心立方晶体结构）的结构因子，并讨论消光条件。 3.计算NaCl（面心立方点阵）的结构因子。并讨论消光条件。
(NaCl的晶体结构可以看成两个面心立方晶格沿晶轴平移1/2基矢（a或b或c） 大小套构而成的。晶胞中包含两类原子Na和Cl。)
h
10
解： 1.
布拉格方程的矢量式-----衍射矢量方程：