材料化学 李奇 陈光巨 编写 第六章 课后答案
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OOCCH 2 。
配制标准溶液时一般采用第六章思考题与习题1. 填空（1） EDTA 是一种氛梭络合剂，名称，用符号 表示，其结构式为。
配制标准溶液时一般采用EDTA 一钠盐，分了式为，其水 溶液pH 为,可通过公式 进行计算，标准溶液常用浓度为 o（2） 一般情况下水溶液中的EDTA 总是以 等 型体存在，其中以 与金属离了形成的络合物最稳定，但仅在 时EDTA 才主要以此种型体存在。
除个别金属离了外。
EDTA 与金属离了形成络合物时•，络合比都是。
（3） K’MY 称，它表示 络合反应进行的程度，其计算式为。
（4） 络合滴定Illi 线滴定突跃的大小取决于。
在金属离了浓度一定的条件 下，越大，突跃;在条件常数K'MY 一定时，越大，突跃—（5） K MY 值是判断络合滴定误差大小的重要依据。
在pM ，一定时，K'MY 越大，络合滴定的准确度。
影响K'MY 的因素有，其中酸度愈高 愈大，IgMY；的络合作用常能增大，减小 o 在K'MY —定时，终点误差的大小由 决定，而误差的正负由 决定。
（6） 在[H*]一定时，EDTA 酸效应系数的计算公式为 o解：（1） EDTA 是一种氨梭络合剂，名称乙二胺四乙酸，用符号卫应'表示，其结构式HOOCCH 2 \ ++ /CH2C00- HN - CH 2CH 2- NH\CH 2COOHEDTA 二钠盐，分子式为Na 2H 2Y-2H 2O ，其水溶液pH 为4.4 ,可通过公式 [H + ] = JK 心.匕 进行计算，标准溶液常用浓度为O.OlmokL-1 0（2） 一般情况下水溶液中的EDTA 总是以 田丫2+、下 电丫、出丫一、珏丫七HY3- 利丫4-等七种型体存在,其中以丫4-与金届离了形成的络合物最稳定,但仅在D H>10 时EDTA 才主要以此种型体存在。
除个别金属离了外。
EDTA 与金属离了形成络合物时, 络合比都是111。
材料化学课后习题含
资料化学课后习题答案【篇一：资料化学课后题答案】ass=txt> 二．应用化学专业 1166129108三．什么是纳米资料？四．试论述纳米效应及其对纳米资料性质的影响？答： 1.小尺寸效应；使纳米资料较宏观块体资料熔点有明显降低，并使纳米资料体现出全新的声，光，电磁和热力学特征。
2.表面与界面效应；使纳米颗粒表面拥有很高的活性和极强的吸附性。
3. 量子尺寸效应；使纳米微粒的磁，光，热，电以及超导电性与宏观特征有着明显不同。
4. 宏观量子地道效应；使纳米电子器件不可以无穷制减小，即存在微型化的极限。
三．纳米资料的制备方法？答：1.将宏观资料分裂成纳米颗粒。
2.经过原子，分子，离子等微观粒子齐集形成微粒，并控制微粒的生长，使其维持在纳米尺寸。
四．1．玻璃体：冷却过程中粘度渐渐增大，并硬化形成不结晶且没有固定的化学构成硅酸盐资料。
2.陶瓷：凡是用陶土和瓷土这两种不一样性质的粘土为原料经过配料，成型，干燥，焙烧等工艺流程制成的器物都可叫陶瓷。
3.p- 型半导体：参杂元素的价电子小于纯元素的价电子的半导体。
4.黑色金属：是指铁，铬，锰金属及它们的合金。
5.有色金属 :除铁，铬，锰之外的金属称为有色金属。
6.金属固溶体：一种金属进入到另一种金属的晶格内，对表面现的是溶剂的晶格种类的合金。
7.超导体：拥有超低温下失掉电阻性质的物质。
五．1．简述传统陶瓷制造的主要原料？答：粘土，长石，石英矿是制造传统陶瓷的主要原料。
2.陶瓷能否必定含有玻璃相？答：并不是全部的陶瓷资料都含有玻璃相，某些非氧特种陶瓷资料可以近乎 100% 的晶相形式存在。
3.试议论超导体性质的形成原理及超导状态时所表现出来的特别现象？答：电子同晶格相互作用，在常温下形成导体的电阻，但在超低温下，这类相互作用是产生超导电子对的原由。
温度越低所产生的这类电子对越多，超导电子对不可以相互独立地运动，只好以关系的形式做集体运动。
于是整个空间范围内的全部电子对在动量上相互关系成为有序的整体，超导电子对运动时，不像正常电子那样被晶体缺陷和晶格振动散射而产生电阻，进而体现无电阻的超导现象。
材料化学 李奇 陈光巨 编写 第六章 课后答案
第6章习题答案1.纳米的基本涵义是什么?简述为什么纳米材料会表现出许多前所未有的新特性?答：纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。
它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100~102nm。
它包括体积分数近似相等的两个部分：一是直径为几个或几十个纳米的粒子二是粒子间的界面。
前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。
由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。
即纳米材料显现出纳米效应，具体表现为三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
由于纳米效应，纳米材料光学、热学、电学、磁学、力学乃至化学性质也就相应地发生十分显著的变化。
因此纳米材料具备其它一般材料所没有的优越性能，可广泛应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域，在整个新材料的研究应用方面占据着核心的位置。
2.纳米材料可分为哪几类?答：纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。
其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
纳米粉末又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。
纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。
纳米膜分为颗粒膜与致密膜。
颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。
致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。
纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。
3.比较小尺寸效应和量子尺寸效应。
答：纳米颗粒的小尺寸所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。
当纳米材料中的微粒尺寸小到与光波波长或德布罗意波波长、超导态的相干长度等物理特征相当或更小时，晶体周期性的边界条件被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小，使得材料的声、光、电、磁、热、力学等特性表现出改变而导致出现新的特性。
材料科学基础第六章答案
第六章答案6-1略。
6-2什么是吉布斯相律？它有什么实际意义？解：相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律，又称吉布斯相律，用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。
一般形式的数学表达式为F＝C－P＋2。
其中F为自由度数，C为组分数，P为相数，2代表温度和压力两个变量。
应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。
6-3固体硫有两种晶型，即单斜硫、斜方硫，因此，硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题？解：有问题，根据相律，F=C-P+2=1-P+2=3-P，系统平衡时，F=0，则P=3，硫系统只能是三相平衡系统。
图6-1 图6-26-4如图6-1是钙长石（CaAl2Si2O）的单元系统相图，请根据相图回解：（1）六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少？（2）三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的？你是如何判断出来的？（3）正交晶型是热力学稳定态？还是介稳态？解：（1）六方钙长石熔点约1300℃（B点），正钙长石熔点约1180℃（C点），三斜钙长石的熔点约为1750℃（A点）。
（2）三斜与六方晶型的转变是可逆的。
因为六方晶型加热到转变温度会转变成三斜晶型，而高温稳定的三斜晶型冷却到转变温度又会转变成六方晶型。
（3）正交晶型是介稳态。
6-5图6-2是具有多晶转变的某物质的相图，其中DEF线是熔体的蒸发曲线。
KE是晶型I 的升华曲线；GF是晶型II的升华曲线；JG是晶型III的升华曲线，回答下列问题：（1）在图中标明各相的相区，并写出图中各无变量点的相平衡关系；（2）系统中哪种晶型为稳定相？哪种晶型为介稳相？（3）各晶型之间的转变是可逆转变还是不可逆转变？解：（1）KEC为晶型Ⅰ的相区，EFBC过冷液体的介稳区，AGFB晶型Ⅱ的介稳区，JGA晶型Ⅲ的介稳区，CED是液相区，KED是气相区；（2）晶型Ⅰ为稳定相，晶型Ⅱ、Ⅲ为介稳相；因为晶型Ⅱ、Ⅲ的蒸汽压高于晶型Ⅰ的，即它们的自由能较高，有自发转变为自由能较低的晶型Ⅰ的趋势；（3）晶型Ⅰ转变为晶型Ⅱ、Ⅲ是单向的，不可逆的，多晶转变点的温度高于两种晶型的熔点；晶型Ⅱ、Ⅲ之间的转变是可逆的，双向的，多晶转变点温度低于Ⅱ、Ⅲ的熔点。
材料化学_李奇_陈光巨_编写_第二章_课后答案
第二章1、天然或绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如，在某种氧化镍晶体中就存在这样的缺陷：一个Ni 2+空缺，另有两个Ni 2+被两个Ni 3+所取代。
其结果晶体仍然呈电中性，但化合物中Ni 和O 的原子个数比发生了变化。
试计算样品组成为Ni 0.97O时该晶体中Ni 3+与Ni 2+的离子数之比。
解：设晶体中Ni 3+的离子数为a ，Ni 2+的离子数为b 。
根据题意：答：该晶体中Ni 3+与Ni 2+的离子数之比为6：91。
2、已知氧化铁Fe x 0(富士体)为氯化钠型结构，在实际晶体中，由于存在缺陷，x ＜1。
今有一批氧化铁，测得其密度为5.7g/cm 3，用MoK α射线（λ=71.07pm ）测得其面心立方晶胞衍射指标为200的衍射角θ=9.56°（sin θ=0.1661,Fe 的相对原子质量为55.85）。
（a ）计算Fe x 0的面心立方晶胞参数。
（b ）求x 值。
（c ）计算Fe 2 +和Fe 3+各占总铁质量的质量分数。
（d ）写出表明铁的价态的化学式。
解：（a ）（c ）设0.92mol 铁中Fe 2 +的摩尔数为y ，则Fe 3+的摩尔数为（0.92-y ），根据正负离子电荷平衡原则可得：即Fe2+和Fe3+的摩尔数分别为0.76和0.16，他们在总铁中的摩尔百分数分别为：（d）富士体氧化铁的化学式为。
3、NiO晶体为NaCl型结构，将它在氧气中加热，部分Ni2+将氧化为Ni3+，成为NiO(xxO，测得其密度为6.47，用波长λ=154pm的X射线通过粉末法测＜1)。
今有一批Nix得立方晶胞111衍射指标的θ=18.71°（sinθ=0.3208）。
（Ni的相对原子质量为58.70）1molg−⋅O的立方晶胞参数；（a）计算Nix（b）算出x值，写出标明Ni的价态的化学式。
O晶体中，O2-堆积方式怎样？Ni在此堆积中占据哪种空隙？占有率（即占（c）在Nix有分数）是多少？O晶体中，Ni-Ni间最短距离是多少？（d）在Nix解：（a）NiO的立方晶胞参数为：x（b）因为NiO晶体为NaCl型结构，可得摩尔质量M：xO的摩尔质量又可以表示为：而Nix由此解得：x=0.92。
普通化学第六章课后习题解答
第六章酸碱反应参考答案P 142综合性思考题：1、解：①稀释后)(10.0100050020.01-⋅=⨯=L mol c BOH ∵500/>θb B O H K c ∴可用最简式求算)(-OH c 即： θb K c OH c ⋅=-)( 35101010.0)(---=⨯=OH c)10lg (140.143---=-=pOH pH=14.0-3=11.0②加入NaOH 后:c[NaOH]=c[BOH]=0.20×500/1000=0.10(mol.L -1)此时可以只考虑NaOH 的解离：∴c(OH -)=c[NaOH]=0.10(mol.L -1)pH=14.0-pOH=14-(-lg0.1)=14.0-1=13.0③加入0.10mol/L500mL 弱酸后形成BOH~BA 缓冲体系：BOH+HA=BA+H 2O)(05.010005001.05002.0)(1-⋅=⨯-⨯=L mol BOH c )(05.010005001.0)(1-⋅=⨯=L mol BA c sb bc c pK pOH lg -=θ )()(l g )100.1lg(5BA c BOH c -⨯-=- 0.505.005.0lg 5=-= pH=14-pOH=14-5.0=9.0④加入0.20mol/L500mL 弱酸后形成弱酸弱碱盐体系：BOH+HA=BA+H 2O 根据θθ21)(a a K K H c ⋅=+有：87514210100.1100.1100.1)(----+=⨯⨯⨯⨯=⋅=θθθa b W K K K H c pH=-lg[H +]=-lg10-8=8⑤加入0.40mol/L500mL 弱酸后形成HA~BA 缓冲体系：反应式为：BOH+HA=BA+H 2O)(10.010005002.05004.0)(1-⋅=⨯-⨯=L mol HA c )(10.010005002.0)()(1-⋅=⨯==L mol BOH c BA c sa a c c pK pH lg -=θ )()(lg )100.1lg(7BA c HA c -⨯-=- 0.71.01.0lg 0.7=-= ⑥加入0.20mol.L -1500mLHCl 后，BOH+HCl=BCl+H 2O)(10.0100050020.0)()(1-+⋅=⨯==L mol HCl c B c 此时形成强酸弱碱盐体系：9514101010---===θθθb W a K K K ∵500/>+θa B K c ∴591010.010)()(--++=⨯=⋅=B c K H c a θpH=-lg(10-5)=5.0⑦加入0.40mol.L -1500mLHCl 后，BOH+HCl=BCl+H 2O)(10.010005002.050040.0)(1-⋅=⨯-⨯=L mol HCl c )(10.0100050020.0)()(1-+⋅=⨯==L mol BOH c B c 此时以HCl 解离为主：c （H +）=c （HCl ）=0.10pH=-lg(0.1)=1.0⑧当加入大量水稀释至BOH 浓度为 1.0×10-10mol.L -1时，可以仅仅考虑水的解离，此时c(H)≈c(OH)=1.0×10-7(mol ·L -1)pH=-lg(H +)=-lg(10-7)=7.02、解：①OH HPO224+---+OH PO H 42 O H2-++OH HOH H P O224+-+-+O H PO 334 质点量的大小为--->>344224PO PO H HPO ②A 、在体系中加入等体积0.10mol/L 的NaOH ，此时可组成Na 2HPO 4~Na 3PO 4缓冲溶液B 、在体系中加入等体积德0.10 mol/L 的HCl ，此时可组成Na 2HPO 4~NaH 2PO 4缓冲溶液 ③可用酸式盐体系求算：θθ32)(a a K K H c ⋅=+111381016.31010)(---+⨯=⨯=H cpH=-lg(3.16×10-11)=10.5④等体积0.10mol/L 的NaOH ，此时可组成Na 2HPO 4~Na 3PO 4缓冲溶液A 、决定溶液pH 的关键平衡过程为：OH HPO224+-+-+O H PO 334 B 、抗酸成分：-34PO ；抗碱成分：-24HPOC 、)/(05.0210.020.0)(24L mol VV V HPO c =⨯-⨯=-)/(05.0210.0)(34L mol V V PO c =⨯=- 根据盐酸c lg c pK pH a -=θ有：13)10(lg 0.0505.0lg 133=-=-=-θa pK pH ⑤等体积加入0.10mol.L -1HCl 后，---+=+Cl PO H HCl HPO 4224此时：)/(05.0210.020.0)(24L mol VV V HPO c =⨯-⨯=-)/(05.0210.0)()(42L mol V V HCl c PO H c =⨯==- 组成H 2PO 4-~HPO 42-缓冲溶液根据盐酸c lgc pK pH a -=θ有： 8)10(lg 0.0505.0lg 82=-=-=-θa pK pH ⑥等体积加入0.10mol.L -1HCl 后，---+=+Cl PO H HCl HPO 4224完全反应生成H 2PO 42，此时可用酸式盐计算：θθ21)(a a K K H c ⋅=+6831016.31010---⨯=⨯=pH=-lg(3.16×10-6)=5.5⑦等体积加入0.20mol/LNaOH 后，反应为：O H PO OH HPO 2344+=+---此时体系为多元弱酸盐体系Na 3PO 4O H PO234+---+OH HPO 24)(10.0220.0)()(134--⋅===L mol VV NaOH c PO c 1131431101010---===θθθa Wb K K K ∵500/)(134<-θb K POc ,所以可用求根公式计算：2)(4)()(34121--⋅++-=PO c K K K OH c b b b θθθ21.0104)10(101211⨯⨯++-=--- =0.0618(mol.L -1)pH=14-pOH=14-(-lg0.0618)=14-1.21=12.79P 1232、解：方法1： ∵1mol 的任何理想气体在标准状况下所占的体积都为22.4L ， ∴11.2L 气体的)(5.04.222.113mol n NH == 配成1L 溶液，浓度为：)(5.01/5.01-⋅==L mol L mol c b∵500/>θb b K c ，可用近似公式计算：即：35)(1097.25.01077.1--⨯=⨯⨯=⋅=-b b OH c K c θ ∴ 47.111097.2lg 14143=⨯-=-=-pOH pH方法2： 标态下：10011.20.458.314298PVnRT n mol ⨯=⇒==⨯ 10.45/10.45b c mol L -∴==⋅∵500/>θb bK c ，可用近似公式计算： 即：35)(1082.245.01077.1--⨯=⨯⨯=⋅=-b b OH c K cθ ∴45.111082.2lg 14143=⨯-=-=-pOH pH3、解：①未加NH 4Ac 前，HAc 浓度为0.1mol/L ∵c(HAc)/K a θ>500，可用最简式计算： 溶液的HAca c K H ⋅=+θ][ =1.33×10-3 (mol/L)pH 1=2.87 电离度%1001.01033.1%100][][31⨯⨯=⨯=-+HAc H α = 1.33%②加入NH 4Ac ， NH 4Ac 溶解后).(1.0177/7.7/][1444-===L mol VM W Ac NH AcNH Ac NH 此时组成HAc~NH 4Ac 混合溶液 溶液中[HAc]=0.1mol/L ，[A c －]=[NH 4Ac]=0.1mol/L依题意有： HAc H + + Ac －平衡时： 0.1-x x 0.1+x ]1.0[]1.0[][][][x x x HAc Ac H K a -+⋅=⋅=-+θ∵c(HAc)/K a θ>500且有大量的Ac -，产生同离子效应，故离解的x 很小，∴0.1-x ≈0.1+x ≈0.1 ∴[H +]=x= K a θ.0.1/0.1=1.78×10-5(mol/L)pH 2=4.75电离度%1001.01078.1%100][][52⨯⨯=⨯=-+HAc H α =0.0178%由计算结果可看出，加入NH 4Ac 后，因为产生同离子效应，使得HAc 的解离度降低，pH 值增大。
材料化学部分课后习题答案
（说明：这个答案是我和何姗自己找的，错的地方大家记得及时更正哦。
）第二章2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤，请说明：1) 在用MgO 和32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时，应该采用哪些方法加快固相反应进行？2) 在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时，人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉淀法得到前体物，再于高温下反应制备所需产物，请说明原因。
3) “软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法，请说明“软化学”合成的主要含义，及其在固体化学和材料化学中所起的作用和意义。
答：1. 详见P6A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积；B.扩大产物相的成核速率C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。
2. 详见P7最后一段P8 2.2节一二段固相反应中反应物颗粒较大，为了使扩散反应能够进行，就得使得反应温度很高，并且机械的方法混合原料很难混合均匀。
共沉淀法便是使得反应原料在高温反映前就已经达到原子水平的混合，可大大的加快反应速度；由于制备很多材料时，它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系，为了克服这个限制，发展了溶胶-凝胶法，这个方法可以使反应物在原子水平上达到均匀的混合，并且使用范围广。
3. P22“软化学”即就是研究在温和的反应条件下，缓慢的反应进程中，采取迂回步骤以制备有关材料的化学领域。
2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢，怎样才能加快反应速率？答：P6以MgO 和32O Al 反应生成42O MgAl 为例，反应的第一步是生成42O MgAl 晶核，其晶核的生长是比较困难的，+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步，因为扩散速率很慢，所以反应速率很慢，加快反应速率的方法见2.1（1）。
第七章7.1 一种晶体具有中心对称，它是否具有以下性质：介电、铁电、热释电、压电？答：一个晶体具有中心对称，它具有介电性质，不具有铁电，热释电，压电性质。
材料化学第二版 李奇 李光巨主编课后习题答案精选[技巧]
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材料化学第二版李奇李光巨主编课后习题答案精选[技巧] 材料化学第一章5(试叙述划分正当点阵单位所依据的原则。
平面点阵有哪几种类型与型式? 请论证其中只有矩形单位有带心不带心的两种型式，而其它三种类型只有不带心的型式?答:划分正当点阵单位所依据的原则是:在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位。
平面点阵可划分为四种类型，五种形式的正当平面格子:正方，六方，矩形，带心矩形，平行四边形。
(a) (b) (c) (d)(a)若划分为六方格子中心带点，破坏六重轴的对称性，实际上该点阵的对称性属于矩形格子。
(b)(c)分别划分为正方带心和平行四边形带心格子时，还可以划分成更小的格子。
(d)如果将矩形带心格子继续划分，将破坏直角的规则性，故矩形带心格子为正当格子。
6(什么叫晶胞，什么叫正当晶胞，区别是什么?答:晶胞即为空间格子将晶体结构截成的一个个大小，形状相等，包含等同内容的基本单位。
在照顾对称性的条件下，尽量选取含点阵点少的单位作正当点阵单位，相应的晶胞叫正当晶胞。
9.什么叫晶面指标，标出下图所示点阵单位中各阴影面的晶面指标。
答:晶面指标(hkl)是平面点阵面在三个晶轴上的倒易截数之比，它是用来标记一组互相平行且间距相等的平面点阵面与晶轴的取向关系的参数。
(001) (1 10)(11 1) (0 1 1)(1 11) (101)12、什么是晶体衍射的两个要素?它们与晶体结构有何对应关系,晶体衍射两要素在衍射图上有何反映?答: 晶体衍射的两个要素:衍射方向和衍射强度关系:晶胞大小、形状衍射方向衍射(点、峰)的位置晶胞内原子种类和位置衍射强度衍射点(线)的黑度、宽度峰的高度、高度13、阐明劳埃方程各符号的物理意义，并说明为何摄取劳埃图时需用白色射线，而在用单色特征射线摄取单晶回转图时，需使晶体沿一晶轴旋转,a，b，c 为空间点阵中三个互不平行的基本向量的大小αO，βO，γO分别为三个方向上的X射线入射角α，β，γ 分别为三个方向上的衍射角h，k，l 为一组整数，称为衍射指标，分别表示在三个晶轴方向上波程差所含的波数λ 为波长α，β，γ三个角度不是彼此完全独立的，他们之间还存在一定的函数关系。
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第6章习题答案
1.纳米的基本涵义是什么?简述为什么纳米材料会表现出许多前所未有的新特性?
答：纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。
它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100~102nm。
它包括体积分数近似相等的两个部分：一是直径为几个或几十个纳米的粒子二是粒子间的界面。
前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。
由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。
即纳米材料显现出纳米效应，具体表现为三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
由于纳米效应，纳米材料光学、热学、电学、磁学、力学乃至化学性质也就相应地发生十分显著的变化。
因此纳米材料具备其它一般材料所没有的优越性能，可广泛应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域，在整个新材料的研究应用方面占据着核心的位置。
2.纳米材料可分为哪几类?
答：纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。
其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟，是生产其他三类产品的基础。
纳米粉末又称为超微粉或超细粉，一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒，是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。
纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。
纳米膜分为颗粒膜与致密膜。
颗粒膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜。
致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。
纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。
3.比较小尺寸效应和量子尺寸效应。
答：纳米颗粒的小尺寸所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。
当纳米材料中的微粒尺寸小到与光波波长或德布罗意波波长、超导态的相干长度等物理特征相当或更小时，晶体周期性的边界条件被破坏，非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小，使得
材料的声、光、电、磁、热、力学等特性表现出改变而导致出现新的特性。
当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散的现象，以及纳米半导体微粒存在不连续的最高占据分子轨道(HOMO)能级和最低空轨道(LUMO)能级而使能隙变宽的现象，均称为量子尺寸效应。
4.什么是室温超塑性？为什么纳米陶瓷有望实现室温超塑性？
答：超塑性是指材料在断裂前产生很大的伸长量，这种现象通常发生在经受中温(0.5T m)、中等到较低的应变速率(10-6～10-2s-1)条件下的细晶材料中。
目前，形变率达100％的张应力超塑性比较常见，最大的形变高达800％。
陶瓷超塑性的主要问题是形变率太大而不足以进行实际的应用，另外尽管人们发现在Y-TZP、Al2O3、Si3N4等陶瓷材料高温时(1100～1600℃)具有超塑性，但室温超塑性仍然未见报道。
一般认为陶瓷具有超塑性应该具有两个条件，一是较小的粒径，二是快速的扩散途径(增强的晶格、晶界扩散能力)。
纳米陶瓷具有较小的晶粒及快速的扩散途径，所以有望实现室温超塑性。
最近研究发现，随着粒径的减少，纳米TiO2和ZnO陶瓷的形变率敏感度明显提高。
由于这些试样气孔很少，可以认为这种趋势是细晶陶瓷所固有的。
最细晶粒处的形变率敏感度大约为0.04，几乎是室温下铅的1/4，表明这些陶瓷具有延展性，尽管没有表现出室温超塑性，但随着晶粒的进一步减小，这一可能是存在的。
5.为什么在研究碳纳米管的过程中，可以借鉴研究石墨的方法和技巧？石墨片卷绕成碳纳
米管的方式主要有哪几种，有何区别？
答：各种实验表明，碳纳米管的管壁是一种类似于石墨片的碳六边形网状结构，但有扭曲，这就是说，碳纳米管管壁由碳六边形环构成，每个碳与周围的三个碳原子相邻，碳与碳之间通过sp2杂化键结合，展开在平面上，实际上就是石墨片的结构。
所以简单地说，碳纳米管可以看成是由石墨片卷成圆筒状而成的。
石墨片卷成圆筒状的方式并不是唯一的，不同的卷绕方式所得到的碳纳米管的对称性不同，物理和化学性质也可能不同。
高度旋转对称的碳纳米管，主要有两种方式，即扶手椅面方向和锯齿面方向旋转而成的碳纳米管。
6.简述碳纳米管电学性质与其结构的关系。
答：碳纳米管具有独特的电学性质，这是由于电子的量子限域所致，电子只能在单层石墨片
中沿纳米管的轴向运动，径向运动受到限制，因此，它们的波矢是沿轴向的。
所有的单臂碳纳米管是金属性的，手性和锯齿纳米管中部分为金属，部分为半导体性的。
计算结果表明，共轴的金属-半导体和半导体-金属纳米管对是稳定的。
因此，纳米尺度元件可在两个共轴纳米管或纳米管之间的结的基础上设计。
可以想象纳米尺度电子元件可完全由碳末做成，这种元件同时具有金属和半导体性质。
7.说明溶胶-凝胶法的原理及基本步骤。
答：溶胶-凝胶法是一种新兴起的制备陶瓷、玻璃等无机材料的湿化学方法。
其基本原理是：易于水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶剂中与水发生反应，经过水解与缩聚过程逐渐凝胶化，再经干燥烧结等后处理得到所需材料，基本反应有水解反应和聚合反应。
这种方法可在低温下制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性高的单多组分混合物(分子级混合)，并可制备传统方法不能或难以制备的产物，特别适用于制备非晶态材料。
溶胶-凝胶法制备过程中以金属有机化合物(主要是金属醇盐)和部分无机盐为前驱体，首先将前驱体溶于溶剂(水或有机溶剂)形成均匀的溶液，接着溶质在溶液中发生水解(或醇解)，水解产物缩合聚集成粒径为1nm左右的溶胶粒子(sol)，溶胶粒子进一步聚集生长形成凝胶(gel)。
有人也将溶胶-凝胶法称为SSG法，即溶液-溶胶-凝胶法
8.纳米固体中纳米微粒结构可以有哪些形态？
答：按照纳米固体中纳米微粒结构形态的不同，可将其分为纳米晶体、纳米非晶体和纳米准晶体。
包含的纳米微粒为晶态的纳米固体就是纳米晶体。
在显微结构上，它有两种组元：一种是晶体组元，其原子位于晶粒内格点上；另一种是界面组元，原子位于晶粒间的界面上。
它们都达到了纳米量级尺度，因而又有纳米微晶材料的说法。
只是短程有序的非晶态纳米微粒组成的纳米固体称为纳米非晶体，而将只有取向对称性的纳米级准晶微粒弥散在基体中时，就可以得到纳米准晶材料。
9.纳米晶体与一般多晶体的区别是什么？简述纳米晶材料的特点。
答：纳米晶体中晶界所占的体积分数比一般多晶体高。
纳米晶材料（纳米结构材料）是由（至少在一个方向上）尺寸为几个纳米的结构单元（主要是晶体）所构成。
不同取向的纳米尺度小晶粒由晶界联结在一起，由于晶粒极微小，晶界所占的比例就相应的增大。
纳米晶材料是一种非平衡态的结构，其中存在大
量的晶体缺陷。
纳米结构材料因其超细的晶体尺寸（与电子波长、平均自由程等为同一数量级）和高体积分数的晶界（高密度缺陷）而呈现特殊的物理、化学和力学性能。
纳米晶微粒之间能产生量子输运的隧道效应、电荷转移和界面原子耦合等作用，故纳米材料的物理性能也异常于通常材料。
纳米晶导电金属的电阻高于多晶材料，因为晶界对电子有散射作用，当晶粒尺寸小于电子平均自由程时，晶界散射作用加强，电阻及电阻温度系数增加。
但纳米半导体材料却具有高的电导率，如纳米硅薄膜的室温电导率高于多晶硅3个数量级，高于非晶硅达5个数量级。
纳米晶材料的磁性也不同于通常多晶材料，纳米铁磁材料具有低的饱和磁化强度、高的磁化率和低的矫顽力。
纳米材料的超导临界温度和临界电流的提高、特殊的光学性质、触媒催化作用等也是引人注目的。
10.何为纳米组装体系？目前主要有哪些纳米组装体系的研究？
答：由人工组装合成的纳米结构材料体系称为纳米组装体系，也叫纳米尺度的图案材料。
它是以纳米微粒以及它们组成的纳米丝和管为基本单元，在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。
纳米微粒、丝、管可以是有序或无序的排列，其特点是能够按照人们的意愿进行设计，使整个体系具有人们所期望的特性，因而该领域被认为是材料化学和物理学的重要前沿课题。
纳米组装体系又可以分为纳米阵列体系、介孔组装体系和薄膜镶嵌体系。
目前对纳米阵列体系的研究，集中在由金属纳米微粒或半导体纳米微粒在一个绝缘的衬底上整齐排列所形成的二维体系上。
而纳米微粒与介孔固体组装体系由于微粒本身的特性以及与基体的界面耦合产生了一些新的效应，也使其成为研究热点。