材料科學導論 A 卷答案

2022-06-10 08:36:03 字數 3005 閱讀 7053

按用途可分為:結構複合材料與功能複合材料兩大類。結構複合材料指以承受載荷為主要目的,作為承力結構使用的複合材料。

功能複合材料指具有除力學效能以外其他物理效能的複合材料,即具有各種電學效能、磁學效能、光學效能、熱學效能、聲學效能、摩擦效能、阻尼效能以及化學分離效能等的複合材料。以增強纖維型別分:碳纖維複合材料、玻璃纖維複合材料、有機纖維複合材料、復合纖維複合材料。

3、簡述智慧型材料原理與種類

智慧型材料係指對環境可感知響應,並且有功能發現能力的新材料。它是在原子、分子水平上進行材料控制、在不同層次上賦予自檢測(感測功能)、自判斷、自結論(處理功能)和自指令、自執行(執行功能)所設計出的新材料。它是受積體電路啟迪並且仿照生物體所具有的功能而設計的三維元件模式的融合型材料,使無生命的材料變得似乎有了「感知」和「知覺」。

眾所周知,生命實際上是蛋白質的存在形式,細胞為生體材料的基礎,而細胞本身就有感測、處理和執行三種功能,故它可以作為智慧型材料的藍本。從這一角度出發,智慧型材料也可叫仿生智慧型材料。

仿生智慧型材料主要有金屬系、無機非金屬系和高分子系智慧型材料。

4、、簡述包裝用塑料材料與種類

包裝用塑料材料受到眾多限制,目前用於包裝的塑料主要有聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚氯乙烯(pvc)、聚醯胺(pa,俗稱尼龍)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet,俗稱聚酯)、聚碳酸酯(pc)、聚偏二氯乙烯(pvdc)、聚乙烯醇(pva)及乙烯·乙酸乙烯共聚物(eva)等。包裝塑料用量在塑料中佔首位,約佔全部熱塑性塑料產量的1/3。塑料包裝材料主要製品有薄膜(袋)、中空容器(瓶、罐、桶等)、周轉箱、片材成型容器、泡沫塑料、編織袋、打包帶、合成紙等。

塑料包裝約佔包裝材料的四分之一,僅次於紙晶包裝,其中又以薄膜為最主要。

塑料包裝主要有一般包裝和食品包裝兩類。塑料在用於一般包裝時,通常要求具有優良的實用性和裝飾性,而當塑料用於食品包裝時,還應滿足食品包裝的一系列特殊要求。

5、簡要陳述高分子材料的環境劣化

在熱、光、輻射、氣候等環境和化學環境作用下,高分子材料會發生各種變化。高分子材料的化學反應活性與構成高分子材料的化學鍵有很大關係。聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴只含有c一c鍵與c一h 鍵,是比較穩定的,可發生的化學反應主要是取代,如氯化等。

支化聚乙烯含有叔碳原子,構成氧化的活性點。聚四氟乙烯只含有c-c 鍵與c-f 鍵,這兩種鍵都是極為穩定的而其他含氟高分子材料還含有c一h 鍵或c一c 鍵,就容易受到過氧化物、二胺或二異氰酸醋的攻擊。主鏈上含雙鍵的高分子材料如二烯烴橡膠,容易受氧氣、臭氧、鹵化氫和鹵素的作用。

尤其是臭氧,能夠造成斷鏈,使大分於的相對分子質量迅速降低。醋基、酞胺基和碳酸鹽基都對水解敏感。如果水解發生在側鏈上還無關緊要,如果發生在主鏈上也會造成相對分子質量的降低。

無論是主鏈上還是側鏈上的苯環都可能發生取代反應。但這種取代對高分子材料的性質不會產生重大影響,既不會發生斷鏈,也不會發生交聯。高分子材料的反應與小分子的反應有兩點主要不同:

一是反應只發生在分子鏈的「弱鍵」上,而一旦弱鍵上發生反應,就會造成斷鏈或功能化,使相對分子質量發生變化或賦予某種功能性;二是反應活性點在大分子上往往是重複出現的,在小分子上的一步反應在大分子上往往會發生連鎖反應。例如聚甲醛和聚甲基丙烯酸甲酷的解聚就是連鎖反應。在熱、光與高能輻射作用下,高分子材料可能會發生交聯、斷鏈或其他結構變化。

高分子材料在高溫環境下的行為稱為熱穩定性。在沒有其他物質存在的情況下,高分子材料的熱穩定性只與鍵能有關。同熱與光的影響一樣,高能輻射也會造成高分子材料的交聯或斷鏈。

影響高分子材料效能的環境大致可以分為四類:化學環境、熱、光照〔主要是紫外線〕和高能輻射。

五、 計算及論述題

1、已知兩種聚乙烯樹脂的相對分子質量分別為15×104和2×106,試計算兩種聚乙烯樹脂的聚合度。(要求給出計算步驟並說明生產原料,寫出化學合成反應方程式)

解題說明:

合成高分子化合物是由一種或幾種簡單的低分子化合物聚合而成,其化學反應式可寫成:

nch2=ch2 [ch2-ch2-]n

(2)從中可以看出,聚乙烯是由許多氯乙烯小分子開啟雙鍵連線而成的由相同結構單元多次重複組成的大分子鏈。這種可以聚合成高分子化合物的低分子化合物稱為單體。組成高分子化合物的相同結構單元稱為重複單元,每個重複單元又稱作大分子鏈的乙個鏈節,乙個高分子化合物中重複單元的數目n叫做鏈節數,在大多數場合下鏈節數可稱為聚合度,記為dp。

例如聚氯乙烯的單體是氯乙烯,鏈節是-ch2-chcl-,聚合度為300~2500,相對分子質量為2萬~16萬。

(3)5357; 71429

(4)生產原料為乙烯單體。

2、按照材料的分類,分別闡述並分析金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料三大類材料的內部結構特徵

答題要點:

金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料的差異本質上是由不同的元素、以不同的鍵合方式造成的。

金屬材料:以金屬鍵把各個原子吸引在一起,成為金屬晶體。其特點是具有鍵作用的電子並不固定在一定的原子上,而是可以多少在金屬格仔(由陽離子排列成的有序晶格)之間自由活動。

格仔由離子化了的金屬原子構成,電子就起到將它們結合成鍵的作用。這種鍵具有無方向性的球對稱性質。金屬的高電導率和高熱導率都是金屬中自由電子運動的結果。

此外,自由電子能夠吸收所有波長的能量,從而也解釋了金屬對光的非透明性;而這一·吸收能量的輻射,又同樣解釋了金屬表面的高反射性。

無機非金屬材料:主要以共價鍵結構和離子鍵結構為主。其中也可能含有多種鍵型共同存在的作用。

從顯微結構上看,絕大多數陶瓷材料通常含有一種或一種以上的晶相,一定數量的玻璃相,少量或極少量的氣相(氣孔),因而呈現出多相結構。不同類別的陶瓷有著不同的顯微結構,但總的來說,可以歸納為結晶相、固溶體相、玻璃相和氣相。結晶相又可分為主晶相、次晶相及第三晶相。

高分子化合物是由大量重複的結構單元連線而成。高分子材料的結構包括高分子鏈的結構及聚集態結構。大分子之間的相互作用大分子鏈中原子之間、鏈節之間的相互作用是強大的共價鍵結合,這種結合力稱為主價力。

其大小取決於鏈的化學組成,化學組成不同,共價鍵的鍵長和鍵能也不同。主價力的大小對高分子化合物的效能,特別是熔點、強度等有重要的影響。大分子之間的相互作用是范德華力和氫鍵,這類結合力稱為次價力,大小比主價力小得多,只有主價力的1%~10%。

但次價力對物質的效能有很大影響,對相對分子質量很大的高分子化合物來說尤為重要。

材料科學導論複習

一般稱獲得高溫的裝置為高溫爐。高溫爐就用途不同可分為工業爐和實驗用爐。根據加熱方式的不同,電爐可大致分為以下幾類。1 電阻爐 2 感應爐 3 電弧爐和等離子爐 4 電子束爐 5 利用熱輻射的加熱裝置 一般稱獲得高溫的裝置為高溫爐。高溫爐就用途不同可分為工業爐和實驗用爐。根據加熱方式的不同,電爐可大致...

材料科學與工程導論試題

第二章材料科學與工程的四個基本要素 作業一第一部分填空題 10個空共10分,每空一分 1 材料科學與工程有四個基本要素,它們分別是 使用效能 材料的性質 結構與成份和合成與加工。2 材料性質的表述包括力學性質 物理性質和化學性質。3 強度可以用彈性極限 屈服強度和比例界限等來表徵。4 三類主要的材料...

材料科學與工程導論試題

第二章材料科學與工程的四個基本要素 作業一第一部分填空題 10個空共10分,每空一分 1 材料科學與工程有四個基本要素,它們分別是 使用效能 材料的性質 結構與成份和合成與加工。2 材料性質的表述包括力學性質 物理性質和化學性質。3 強度可以用彈性極限 屈服強度和比例界限等來表徵。4 三類主要的材料...