1、 材料科學與工程的四個基本要素：答：1）、使用效能是材料在使用狀態下表現出的行為，是材料研究的出發點和目標，主要決定於材料的力學、物理和化學等性質；2）、材料的性質是材料對熱、光、機械載荷等的反應，主要決定於材料的組成與結構；3）、化學成分和4）組織結構是影響其性質的直接因素；通過合成製備過程，可改變材料的組織結構而影響其性質；
2、 材料科學與工程定義：答：關於材料組成、結構、製備工藝與其效能及使用過程間相互關係的知識開發及應用的科學。
3、 按材料特性？材料分為哪幾類？ 答：金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、半導體材料。
4、 金屬通常分哪兩大類？答：黑色金屬材料和有色金屬材料。
5、 比較金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、複合材料在結合鍵上的差別。答：簡單金屬完全為金屬鍵，過渡族金屬為金屬鍵和共價鍵的混合，但以金屬鍵為主；陶瓷材料是由一種或多種金屬同非金屬(通常為氧)相結合的化合物，其主要為離子鍵，也有一定成分的共價鍵；高分子材料，大分子內的原子之間結合為共價鍵，而大分子與大分子之間的結合為物理鍵。
複合材料是由二種或二種以上的材料組合而成的物質，因而其結合鏈非常複雜，不能一概而論。
6、 在元素週期表中，同一週期或同一主族元素原子結構有什麼共同特點？從左到右或從上到下元素結構有什麼區別？性質如何遞變？
答：同一週期元素具有相同原子核外電子層數，從左到右，核電荷增多，原子半徑逐漸減小，電離能增加，失電子能力降低，得電子能力增加，金屬性減弱，非金屬性增強；同一主族元素核外電子數相同，從上向下，電子層數增多，原子半徑增大，電離能降低，失電子能力增加，得電子能力降低，金屬性增強，非金屬性降低。
7、 原子中乙個電子的空間位置和能量可用哪四個量子數來決定？答：主量子數n、軌道角動量量子數li、磁量子數mi和自旋角動量量子數si。
8、 影響配位數的因素。答：共價鍵數,與結合鍵型別有關，影響材料的密度。
原子的有效堆積（離子和金屬鍵合）異種離子接近放出能量，不引起離子間的強相互推斥力下，近鄰異號離子盡可能多，離子晶體結構更穩定。離子化合物配位數較高，常為6。正、負離子的配位數主要取決於正、負離子的半徑比，只有當正、負離子相互接觸時，離子晶體的結構才穩定。
配位數一定時，正、負離子的半徑比有個下限值。
9、 比較鍵能大小和各種結合鍵的主要特點。答：化學鍵能 >物理鍵能，共價鍵能 ≥離子鍵能 > 金屬鍵能 > 氫鍵能》 范氏鍵能；共價鍵中：
叄鍵鍵能 > 雙鍵鍵能 > 單鍵鍵能。特點：金屬鍵，由金屬正離子和自由電子，靠庫侖引力結合，電子的共有化，無飽和性，無方向性；離子鍵以離子為結合單元，無飽和性，無方向性；共價鍵共用電子對，有飽和性和方向性；范德華力，原子或分子間偶極作用，無方向性，無飽和性；氫鍵，分子間作用力，氫橋，有方向性和飽和性。
10、 簡述結合鍵型別及鍵能大小對材料的熔點﹑密度﹑導電性﹑導熱性﹑彈性模量和塑性有何影響。答：熔點：
熔點高低代表材料的穩定性程度。加熱時，當熱振動能足以破壞相鄰原子間的穩定結合時，材料發生熔化。結合鍵型別和結合(鍵)能大小決定材料熔點的高低。
密度：金屬鍵沒有方向性，金屬原子總是趨於密集排列，故金屬密度高；陶瓷材料為共價鍵和離子鍵的結合，其密度較低；聚合物多為二次鍵結合，其組成原子質量較小，聚合物密度最低。導電和導熱性：
金屬鍵由金屬正離子和自由電子，靠庫侖引力結合，價電子能在晶體內自由運動，使金屬具有良好導電性；不僅正離子振動傳遞熱能，電子運動也能傳遞熱能，使金屬具有良好導熱性；而非金屬鍵結合的陶瓷和聚合物在固態下不導電，導熱性小。模量：結合鍵能越大材料的拉伸或壓縮模量越大。
塑性：金屬鍵無飽和性又無方向性，金屬受力變形，可改變原子之間的相互位置，金屬鍵不被破壞，使金屬有良好延展性；共價鍵鍵能高，有方向性和有飽和性，結構穩定，改變原子間的相對位置很困難，共價鍵結合的材料塑性變形能力差，硬而脆。
11、 空間點陣。答：空間點陣：
一系列在三維空間按週期性排列的幾何點稱為乙個空間點陣；晶面指數：晶面在三個晶軸上的截距倒數之比；致密度：晶胞中的原子所佔的體積與該晶胞所佔體積之比。
12、 液晶及其液晶的分類：答：液晶：
某些結晶物質受熱熔融或被溶劑溶解之後，失去固態物質的剛性，變成具有流動性的液態物質，但結構上儲存一維或二維有序排列，物理性質上呈現各向異性，兼有部分晶體和液體性質的過渡中間態物質。分類：按晶相的形成分為熱致液晶和溶致液晶；按分子排列的有序性分為：
絲狀相，螺旋狀相和層狀相。
13、 影響形成間隙型固溶體的因素：答：1）、晶格結構 (溶質原子半徑小, 溶劑原子晶格間隙大)；2）、間隙離子進入後，需形成空位或反電荷離子以置換方式，生成置換型固溶體，保持電中性。
3）、組分偏離化學式的化合物（含變價離子）。實質：由金屬的高氧化態和低氧化態形成的固溶體。
14、 有序合金的原子排列有何特點? 這種排列和結合鍵有什麼關係? 答：特點：原子分別佔據晶胞中不同結構位置。
15、 為什麼只有置換固溶體的兩個組元之間才能無限互溶，而間隙固溶體則不能?答：這是因為形成固熔體時，熔質原子的熔入會使熔劑結構產生點陣畸變，從而使體系能量公升高。
熔質與熔劑原子尺寸相差越大，點陣畸變的程度也越大， 則畸變能越高，結構的穩定性越低，熔解度越小。 一般來說，間隙固熔體中熔質原子引起的點陣畸變較大，故不能無限互溶，只能有限熔解故不能無限互溶，只能有限熔解。
16、 弗侖克爾缺陷：答：等量的間隙正離子和正離子空位。
17、 點缺陷對晶體性質的影響：答：點缺陷存在和空位運動，造成小區域的晶格畸變。
五點：使材料電阻增加，定向流動的電子在點缺陷處受到非平衡力，使電子在傳導中的散射增加；2）加快原子的擴散遷移，空位的遷移伴隨原子的反向運動 3）使材料體積增加，密度下降4）比熱容增大，附加空位生成焓5）改變材料力學效能，間隙原子和異類原子的存在，增加位錯運動阻力,使強度提高，塑性下降。
18、 位錯的運動及其特點：答：1）位錯的滑移：
位錯處原子能量高，不穩定，切應力下其原子的位移量更大。將位錯推進乙個原子距離。移動方向平行滑移面，和位錯線垂直；切應力繼續作用，位錯逐漸移到晶體表面，產生乙個原子距離的台階。
位錯滑移使晶體產生塑性變形, 比完整單晶兩個相鄰原子面整體相對移動更容易；晶體實際強度(實際晶體)比理論強度 (無位錯晶體)低得多。位錯滑移與外力有關；2）位錯的爬（攀）移：與空位和間隙原子有關，位錯在垂直滑移面方向的運動。
原子從半原子面下端離開，半原子面縮短，正爬（攀）移，位錯線上移；原子擴散至位錯附近，加到半原子面上，半原子面伸長，負爬（攀）移。位錯爬（攀）移是通過原子的擴散實現；
19、 體積（晶格）擴散的微觀機制型別：答：間隙擴散與空位擴散。
20、 比較下列各因素對擴散係數的影響，並簡要說明原因。1）金屬鍵晶體的擴散係數與共價鍵晶體或離子鍵晶體的擴散係數：鍵能越強，原子間的結合鍵力越強，熔點也高，啟用能越大，擴散係數越小。
共價鍵晶體和離子鍵晶體的擴散係數 < 金屬鍵晶體的擴散係數2）間隙固溶體擴散係數與置換型固溶體的擴散係數：隙固溶體的擴散係數 >置換型固溶體的擴散係數 。置換型固溶體的擴散，首先要形成空位，啟用能較大。
3）鐵的自擴散係數a(fe ) 與 r( fe )：912℃ 鐵的自擴散係數 d a(fe )/dr( fe ) = 280。
21、 固體表面結構的主要特點? 答：排列狀態：
趨向於表面能降低1)原子密堆（表面能的本質是表面原子的不飽和鍵）。2）離子極化或位移；3)雜質原子的遷移，自由表面，使表面能降低；4）吸附層；5）受外界影響，表面質點排列較不規整，缺陷較內部多；第二是離子極化或位移：1）理想表面；鍵不飽和，不均勻力場；正離子被拉向內部；2)負離子受正離子的作用，誘導出偶極子；3）離子重排，形成偶極矩。
22、 固體表面對外來原子發生哪兩種吸附? 並比較其主要特徵? 答：
發生化學吸附和物理吸附；化學吸附：單分子層吸附，放熱 > 80～400 kj/mol有選擇性。化學吸附源於不飽和鍵。
物理吸附：單或多分子層吸附（吸附層厚），無選擇性，放熱 < 20 kj/mol，高表面能物質（如金屬）吸水。
23、 三種濕潤的共同點是：液體將氣體從固體表面排開，使原有的固/氣(或液/氣)介面消失，被固液介面取代。數學表示式：
沾濕：粘附功 wa = a+ lg；wa = sg + lg － sl。浸濕：
wi = a = sg － sl。鋪展：s = a － lg。
規律：sg越大，sl越小，粘附張力a越大，越有利於各種潤濕；沾濕：lg大，有利沾濕；浸濕：
lg，無影響; 鋪展：lg小，有利鋪展。改變潤濕性主要取決於sg ，lg ， sl的相對大小，改變sg較難，實際上更多的是考慮改變lg 和 sl。
24、 潤濕的本質是異相接觸後表面體系能下降。潤濕方程：sg- sl = lg *cos。
25、 高分子材料組成和結構的基本特徵.答：1.
平均分子量大和存在分子量分布，分子量不等的同系物的混合物；具有 「多分散性」；沒有固定熔點，只有一段寬的溫度範圍；分子量分布影響聚合物的加工和物理效能，低分子部分使材料強度降低，分子量過高部分使熔融塑化成型困難。2.高分子鏈具有多種形態3.
分子鏈間以范氏力為主，部分化學鍵； 分子內為共價鍵。分子間力很大，沒有沸點，一般加熱到200℃~300℃以上，材料破壞（降解或交聯）。4.
組成與結構的多層次性。
26、 .比較高分子鏈的構型和構象。答：
構型：分子中由化學鍵所固定的原子在空間的幾何排列。要改變構型必須經過化學鍵的斷裂和重組。
構象是由分子內熱運動引起的物理現象，是不斷改變的，具有統計性質。因此高分子鏈取某種構象是指的是它取這種構象的機率最大。區別：
構象是由於單鍵的內旋轉而產生的分子中原子在空間位置上的變化，而構型則是分子中由化學鍵所固定的原子在空間的排列；構象的改變不需打破化學鍵，而構型的改變必須斷裂化學鍵。
27、 比較分子鏈的近程結構對高分子鏈柔順性的影響。答：1.
主鏈結構。極性小的碳鏈高分子，分子內相互作用不大，內旋轉位壘小，柔性較大。主鏈中含非共軛雙鍵，相鄰單鍵的非鍵合原子間距增大,使最鄰接雙鍵的單鍵的內旋轉較容易，柔順性好。
主鏈中含共軛雙鍵，因電子雲重疊，沒有軸對稱性， л 電子雲在最大程度交疊時能量最低，而內旋轉會使л鍵的電子雲變形和破裂，不能內旋轉，剛性鏈分子。主鏈含不能內旋轉的芳環、芳雜環時，可提高分子鏈的剛性。2.
取代基。側基極性越大，極性基團數目越多，相互作用越強，單鍵內旋轉越困難，分子鏈柔順性越差。3.
氫鍵和交聯結構的影響，高分子的分子內或分子間形成氫鍵，氫鍵影響比極性更顯著，增加分子鏈的剛性。
28、 內聚能密度對高聚物結構和效能的影響。答：ced<290兆焦/公尺3 （j/cm3）,分子間力小，分子鏈柔順，非極性高聚物，作橡膠；ced ﹦290 ～400兆焦/公尺3 j/cm3 ，分子間力適中，分子鏈剛性大，塑料；ced>400兆焦/公尺3 （j/cm3） ，強極性基團，氫鍵，分子間作用力大，較高結晶性和強度，纖維。
材料科學基礎 總結
第一部分材料結構的基本知識 離子鍵由原子通過相互得失價電子形成正 負離子，正 負離子的相互吸引而形成的鍵。共價鍵通過相鄰原子間形成共用電子的方式使每個原子的最外層電子數都達到穩定的八個，其形成的鍵為共價鍵。金屬鍵金屬很容易失去最外層的價電子而形成正離子和自由電子，當許多金屬結合時，失去價電子的金屬正...
材料科學基礎複習總結
材料科學基礎複習總結 張帥 的日誌 第一章材料的結構 一 概念 晶體 物質的質點 分子 原子或離子 在三維空間呈規則的週期性重複排列的物質。空間點陣 把質點看成空間的幾何點，點所形成的空間陣列。晶格 用假想的空間直線，把這些點連線起來，所構成的三維空間格架。晶胞 從晶格中取出具有代表性的最小幾何單元...
材料科學基礎複習總結
固體結構 一 原子結構與鍵合 原子結構 元素的核外電子分布 原子間的鍵合 金屬鍵 掌握金屬的電子結構特徵，金屬鍵的特徵，懂得用上述內容解釋金屬的特有的效能 金屬鍵 metallic bonding 一次鍵 典型金屬原子結構 最外層電子數很少，即價電子 valence electron 極易掙脫原子核...