(完整版)上海大学材料与社会发展复习题

“材料与社会发展”课程复习题（修改版）

1.什么是材料？简述材料分类以及各类材料的基本特性。

答：材料的定义及其分类

(1)定义：材料是指能为人类经济性地，用于制造有用器件的物质。

(2)材料的分类：

①按组成、结构特点进行分类：分为金属材料，无机非金属材料、有机高分子材料和复

合材料。

各自特征：①高分子材料：是通过若干高分子链聚集以及高分子链与其他添加组分的相互作用而构成。分子量大，质轻；优良的加工性能，导热系数小，化学稳定性好，电绝缘性好；功能的可塑性好，出色的装饰性，但易老化；可以延压成膜、纺制成丝，可制成各种形状的构件，可产生巨大的粘接力及巨大弹性等。②金属材料：有金属元素或以金属元素为主形成的，并具有一般金属特性的材料称为金属材料。一般具有金属光泽，具有良好的导电性，导热性，延展性及塑性；具有良好的强度和韧性，熔点较高。③无机非金属材料：传统上主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等四大类，其主要化学组成均为硅酸盐类物质。具有高熔点，高强度，高硬度；耐腐蚀，耐磨损，抗氧化等，以及宽广的导电性，隔热性，透光性；良好的铁电性，铁磁性，压电性。④复合材料：是由有机高分子、无机非金属或金属与几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型多相固体材料，它既能保留原组分材料的主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具有的性能。

比重小，比模量和比强度大；具有优良的化学稳定性，自润滑；耐热，耐疲劳，耐蠕变，电绝缘性好等特点。

②从其发展过程上，可分为传统材料和新型材料，它们是互相依存，互相促进，互相转

化，互相替代的关系。

传统材料的特征为：需求量大，生产规模大，但环境污染严重；

新型材料特征：建立在新思路、新概念、新工艺、新检测技术的基础上，以材料的优异性能、高品质、高稳定性参与竞争，属高薪技术的一部分；投资强度较高，更新换代快，风险性大，知识和技术密集程度高，一旦成功，回报率也较高，且不以规模取胜。

③从其使用性能分类：分为结构材料和功能材料。结构材料则主要利用材料力学性能；

而功能材料主要利用材料物理和化学性能。

④按用途进行分类：分为航空航天材料、信息材料、电子材料、能源材料、生物材料、

建筑材料、包装材料、电工电器材料、机械材料、农用材料、日用品及办公用品材料。

2.请举例说明材料工程与材料科学之间的差别和联系？请给出材料科学研究

的五要素图。

答：

（1）材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能以及它们之间的相互关系，集物理学、化学、冶金学等于一体的科学。材料科学是一门与工程技术密不可分的应用科学。

（2）材料工程是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。其工程硕士学位授权单位培养从事新型材料的研究和开发、材料的制备、材料特性分析和改性、材料的有效利用等方面的高级工程技术人才。

要素：化学成分、制备加工、组织结构和性质性能。(成分、合成/制备、组织结构、性质和效能。)其中，组织结构是核心要素。同时，前面三者共同支撑“性质性能”。这四者的关系组成一个正四面体。

3.材料在历史中发挥重要作用对你印象深刻之处，请举例说明！

答：材料的发展与人类进步和发展息息相关。一万年前，人类使用石头

作为日常生活工具，人类进入旧时器时代，人类战争也进入了冷兵器时

代。7000年前人类在烧制陶器的同时创造了炼铜技术，青铜制品泛地得

到应用，同时又促进了人类社会发展，人类进入了青铜器时代。同时火

药的发明又使人类战争进入了杀伤力更强的热兵器时代。5000年前人类

开始使用铁，随着炼铁技术的发展，人类又发明了炼钢技术。十九世纪

中期转炉、平炉炼钢的发展使得世界钢产量迅猛增加，大大促进了机械、

铁路交通的发展。随着二十世纪中期合金钢的大量使用，人类又进入钢

铁时代，钢铁在人类活动中起着举足轻重的作用。核材料的发现，又将

人类引入了可以毁灭自己的核军备竞赛，同时核材料的和平利用，又给

人类带来了光明。二十世纪中后期以来，高分子、陶瓷材料崛起以及复

合材料的发展，又给人类带来了新的材料和技术革命，楼房可以越盖越

高、飞机越飞越快，同时人类进入太空的梦想成为了现实。

3..比如电子组件的演进，从体积非常大的真空管、晶体管进步到集成

电路（IC化），不仅为现代的科技另造高峰，同时也使得电器用品趋于小型化、轻巧化、功能强、易于携带等种种好处。所以说人类的生活确实是与材料科学有关。

1982年日本首次研制出了陶瓷发动机小汽车，引起了世界性轰。因为它的出现将使发动机重量减轻，提高燃烧度和节约燃料的愿望成为现实。1988年前苏联一架以液氢为燃料的中型运输机首次试飞成功，象征人类在航空领域中启用了无污染的新能源--液氢。液氢的沸点为－253℃，携储液氢需要高效率的绝热材料。液氢发动机的使用，则意味着低温极限技术已达到实用化程度。1989年3 月，日本的一艘6500号潜水调查船下潜到6500米的深海区，打破了美国、前苏联和德国的下潜纪录。这艘潜水艇耐水舱用的正是一种高强度钛合金，观察窗使用的是一种新型的有机玻璃。有了深海探测技术，人们才可实现对人类资源开发有不可估量的意义深海资源的开发。美国在1989年12月入侵巴拿马，1991年1月人侵海湾以及此刻正在空袭南联盟的战争中，使用的F- ll7隐身战斗机世人皆知。这种武器之所以能隐身，就是使用了一种吸波材料和吸波涂层。

4.与我们生活密切相关的交通或日常用品中，哪些是以钢为主要承力材料的？

钢铁在历史中作用显著，如何在未来发挥重要作用？

答：建造北京奥运会主体育场“鸟巢”，就是用了大量的钢材。

建材：卷门、轻型钢、防火门，栏杆，淋浴喷头。

运输：汽车内、外车身板件、排气管，，汽车保险杠，火车铁轨。

家电：冰箱、洗衣机外壳、干衣机外壳。

一般：标识牌、展示柜，冷冻商品陈列橱。

用于桥梁建筑的钢材

未来发展趋势：为了满足不断增长的市场需求和相关产业的发展需要，当前先进钢铁材