无机功能及结构材料复习资料
名词解释：
功能材料：以特殊的电、磁、声、光、热、力、化学及生物学等性能作为主要性能指标的一类材料，是用于非结构目的的高技术材料。
结构材料：指具有抵抗外场作用而保持自己的形状、结构不变的优良力学性能，用于结构目的的材料。
智能材料：是指具有感知环境刺激，对之进行分析、处理和判断，并采取一定措施进行适度响应的智能特征的材料。
迈斯纳效应：超导状态下，外磁场的磁化使超导体表面产生感应电流，感应电流在超导体内产生的磁场正好和外磁场抵消，导致超导体内部磁场为零，即具有完全抗磁性这种想象就是迈斯纳效应。
磁功能材料：指利用材料的磁性能和磁效应实现对能量及信息进行转换、储存或改变能量状态等功能作用的材料。
形状记忆效应：是指将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后，再对材料施加适当的外界条件，材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。
压电效应：某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为正压电效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称逆压电效应。
光生伏特效应：光照射半导体PN 结时，会在PN 结处产生电子-空穴对，在PN 结内建电场的作用下，空穴被扫向P 区，电子被扫向N 区，从而在PN 结两侧产生光生电动势，这一现象称为光生伏特效应，简称光伏效应。
压阻效应：对半导体施加应力时，除了产生形变外，同时也改变了半导体载流子的分布和运动状态，导致材料宏观电阻率发生变化。这种由外力作用引起材料电阻率变化的现象称为压阻效应。
磁阻效应：若给通以电流的金属或半导体材料薄片施加与电流垂直或平行的外磁场，则其电阻值就增加。这种现象称为磁滞电阻变化效应，简称磁阻效应。
光致变色：光致变色是指一个化合物A ，在适当波长的光辐照下。可进行特定的化学反应或物理效应，获得产物B ，由于结构的改变导致其吸收光谱（颜色）发生明显的变化，而在另一波长的光照射或热作用下，产物B 又能恢复到原来的形式。
填空题：
1、 介电陶瓷材料在电场作用下产生极化主要有四种，即偶极子极化 和 空间电荷极化 。
2、 导电陶瓷按导电原理可分为
3、 PTC 热敏半导体是一类具有CTR 半导体陶瓷是具有 负温度系数临界电阻 的半导体陶瓷。
4、 制造透明陶瓷的关键是和。
5、 根据磁化率的大小及其变化规律，物质的磁性分为、 顺磁性 、 逆磁性 和 反铁磁性 。
6、 纳米材料的基本特性包括和 宏观量子隧道效应 。
7、 约束超导现象的三大条件是、
8、 智能材料由基体材料、、和信息处理四部分构成。
9、 精细陶瓷又称为高性能陶瓷、高技术先进陶瓷，按其用途可分为和 精细功能陶瓷 两大类。
10、 N iTi 形状记忆合金的两个特性是。
11、 硬磁材料具有强的和高的的强磁性材料，又称永磁材料。
12、 根据随温度变化材料形状变化不同，形状记忆效应主要可分为、 和
判断题
（ √ ）1、光学材料主要是指光介质材料和光功能材料，光纤材料是光介质材料，而激光材料是光功能材料。
（ × ）2、超导材料必须把磁场线完全排斥在体外才具有超导效应。
（ × ）3、与超导合金材料相比，元素超导体具有塑性好、易于大量生产、成本低等优点。 （ √ ）4、铁氧体主要应用于高频技术，例如无线电、电视、自动控制等众多领域。 （ √ ）5、压电晶体不一定具备热释电效应，但热释电晶体一定存在压电效应。 （ × ）6、功能材料是以力学性能为其主要指标的材料。
（ × ）7、纳米材料及含有颗粒尺寸在0.1~100nm范围类的材料。
（ √ ）8、CVD 为化学气相沉积技术的简称。
（ × ）9、隐身材料就是一种肉眼不见其身影的材料。
（ √ ）10、金属的电阻率一般随温度升高而升高
（ × ）11、金属氢化物的吸氢与释氢是在同一温度和同一压力下进行。
（ × ）12、超导材料的唯一特性是零电阻现象。
选择题
1、晶体中大量原子集合在一起，原来相同的能级分裂为大量的与原来能级很接近的新能级，这些新能级所分布的能量范围称为：（ A ）
(A) 能带 (B) 允带 (C) 满带 (D) 禁带
2、梯度功能材料属于下列材料中的哪一种：（ B ）
(A) 合金材料 (B) 复合材料 (C) 结构材料 (D) 形状记忆材料
3、生物材料植入人体后，与基体组织直接接触，在生理环境作用下逐渐被腐蚀，将这种反应称为：（ D ）
(A) 宿主反应 (B) 过敏反应 (C) 失效反应 (D) 生理腐蚀反应
4、制备半导体薄膜有多种方法，其中等离子体化学气相沉积法的缩写是：（ A ）
(A) PCVD (B) CVD (C) MCVD (D) AVD
5、功能薄膜材料属于下列哪一种材料形态：（ C ）
(A) 零维 (B) 一维 (C) 二维 (D) 三维
6、下列指标不是结构材料力学性能指标的是：（ C ）
(A) 强度 (B) 硬度 (C) 切削性能 (D) 疲劳强度
7、形状记忆材料不属于下列材料中的哪一种：（ B ）
(A) 合金材料 (B) 复合材料 (C) 功能材料 (D) 智能材料
8、纳米尺度的物质，其熔点显著减小，这种效应属于：（ B ）
(A) 表面效应 (B) 小尺寸效应 (C) 量子尺寸效应 (D) 宏观隧道效应
9、下列关于磁性材料的说明正确的是：（ D ）
(A) 任何条件下都具有磁性 (B) 在居里温度和熔点之间具有磁性
(C) 仅在居里温度以上具有磁性 (D) 仅在居里温度一线才具有磁性
10、环境材料同时具有满意的使用性能和环境协调性，环境协调性指的是（ A ）
(A) 对资源和能源的消耗少，对环境污染少 (C) 对资源和能源的消耗少，对环境污染多(B)
对资源和能源的消耗少，对环境无污染 (D) 对资源和能源的消耗多，对环境污染少 简述题
1、 简述超导现象及超导材料的基本特性。
超导现象：材料在一定温度以下，其电阻为零的现象。）
超导材料的基本特性：
1） 完全导电性：超导体进入超导态时，其电阻率实际上等于零。
2） 完全抗磁性：无论开始时是否有外磁场，超导体变为超导态后，体内的磁感应强度恒为
零，即超导体能把磁力线全部排斥到体外。
2、 简述梯度功能材料及其主要特性。
梯度功能材料：两种或多种单相材料复合成结构和组分呈现连续梯度变化的一种新型复合材料。
梯度功能材料主要特征：
1） 材料的结构和组分成连续梯度变化；
2） 材料内部没有明显的界面；
3） 材料的性质也相应呈连续梯度变化。
3、 简述储氢材料（合金）的储氢原理及潜在应用。
储氢原理：储氢材料（合金）在室温和常压条件下能迅速吸收氢气（H 2）并反应生成氢化物，使氢气以金属氢化物的形式储存起来，在需要的时候，适当加温或减小压力使这些储存着的氢释放出来以供使用。
潜在应用：可以用于氢的储存或运输、催化剂、发展镍氢电池、静态压缩机、热泵、温度传感器控制器等。
4、试说明形状记忆效应的几种主要形式。
形状记忆效应的几种主要形式：
1）单程记忆效应：将母相在高温下制成某种形状，再将母相冷却或加应力，使之发生马氏体相变，然后对马氏体任意变形，再重新加热至As 点以上，马氏体发生逆转变。当温度升至Af 点，马氏体完全消失，材料回复母相形状，而重新冷却时却不能恢复低温相时的形状。
2）双程记忆效应：若加热时，恢复高温相形状，冷却时恢复低温相形状，即通过温度升降自发可逆地反复恢复高低温相形状的现象称之为双程记忆效应，又称可逆记忆效应。
3）全程记忆效应：这是一种加热时恢复高温形状，冷却时变为形状相同而取向相反的高温相的现象。
5、简述非晶态合金的形成条件和制备方法。
非晶态合金形成条件：原则上，冷却速度足够快，使熔体中原子来不及做规则排列就完成凝固过程，就形成非晶态金属。实际上，还要考虑材料的成分和各组元的 化学性质，组元间的电负性及原子尺寸相差越大越容易形成非晶态合金。
非晶态合金制备方法：
1） 由气相直接凝固聚成非晶态固体，如真空蒸发、溅射、气相沉积等；
2） 由液态快速淬火获得非晶态固体，是目前应用最广泛的非晶态合金制备方法；
3） 由结晶材料通过辐照、离子注入、冲击波等方法制备非晶态材料，可在金属表面产生非
晶层。
6、简述超导材料的三个临界参数。
1）临界温度：由正常态转变为超导态，及电阻变为零的温度。
2）临界磁场：将可以破坏超导态所需的最小磁场强度称为临界磁场。
3）临界电流：产生临界磁场的电流，即超导态允许流动的最大电流。
7、简述正温度系数热电材料和负温度系数热电材料。
正温度系数热电材料：温度升高，材料的电导率增加，这类材料多半是具有半导特性的金属氧化物和过渡金属的复合氧化物。
负温度系数热电材料：温度升高，材料的电导率下降，这类材料主要是掺杂半导体陶瓷。
8、简述正压电效应和逆压电效应。
正压电效应：当对压电材料施加应力时，压电材料收缩变形，压电材料内部的剩余极化强度减小，材料内表面束缚电荷表少，从而在材料两个端面产生多余的自由电荷，就会产生放电现象，这种由“压”产生“电”的效应叫正压电效应。
逆压电效应：当对压电材料施加一个沿极化方向的电场时，压电材料的剩余极化强度发生变化，使压电材料发生伸缩变形，这种由“电”产生“伸缩”的效应叫逆压电效应。
9、简述铁电体与反铁电体的区别，以及反铁电体为何可以用来制作大功率储能电容器。 二者区别：铁电体是单电滞回线，反铁电体是双电滞回线。当外加电场撤除时，铁电体还保持较大的剩余极化，而反铁电体的极化状态消失。
制作电容器：由于铁电体存在剩余极化，大部分输入的能量被储存在材料中，只有很小一部分释放出来，而反铁电体不存在剩余极化，输入能量的绝大部分以电能的形式释放出来。
10、简述软磁材料和硬磁材料的区别及应用。
区别：硬磁材料在去掉外加磁场后可以在较长时间内保持其强磁性，且具有较高的矫顽力
和较大面积的磁滞回线面积。而软磁材料一旦撤去外加磁场则失去大部分会全部磁性，矫顽力小，可以反复被磁化。
应用： 硬磁材料：应用普遍，可应用于录音器、电话机等电讯器件及各种仪表中的磁铁和电子电路中的记忆原件等。
软磁材料：官方应用于通讯技术和电力技术中，可用于制造变压器、继电器、电极铁芯等电感元件。
无机功能及结构材料复习资料
名词解释：
功能材料：以特殊的电、磁、声、光、热、力、化学及生物学等性能作为主要性能指标的一类材料，是用于非结构目的的高技术材料。
结构材料：指具有抵抗外场作用而保持自己的形状、结构不变的优良力学性能，用于结构目的的材料。
智能材料：是指具有感知环境刺激，对之进行分析、处理和判断，并采取一定措施进行适度响应的智能特征的材料。
迈斯纳效应：超导状态下，外磁场的磁化使超导体表面产生感应电流，感应电流在超导体内产生的磁场正好和外磁场抵消，导致超导体内部磁场为零，即具有完全抗磁性这种想象就是迈斯纳效应。
磁功能材料：指利用材料的磁性能和磁效应实现对能量及信息进行转换、储存或改变能量状态等功能作用的材料。
形状记忆效应：是指将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后，再对材料施加适当的外界条件，材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。
压电效应：某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为正压电效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称逆压电效应。
光生伏特效应：光照射半导体PN 结时，会在PN 结处产生电子-空穴对，在PN 结内建电场的作用下，空穴被扫向P 区，电子被扫向N 区，从而在PN 结两侧产生光生电动势，这一现象称为光生伏特效应，简称光伏效应。
压阻效应：对半导体施加应力时，除了产生形变外，同时也改变了半导体载流子的分布和运动状态，导致材料宏观电阻率发生变化。这种由外力作用引起材料电阻率变化的现象称为压阻效应。
磁阻效应：若给通以电流的金属或半导体材料薄片施加与电流垂直或平行的外磁场，则其电阻值就增加。这种现象称为磁滞电阻变化效应，简称磁阻效应。
光致变色：光致变色是指一个化合物A ，在适当波长的光辐照下。可进行特定的化学反应或物理效应，获得产物B ，由于结构的改变导致其吸收光谱（颜色）发生明显的变化，而在另一波长的光照射或热作用下，产物B 又能恢复到原来的形式。
填空题：
1、 介电陶瓷材料在电场作用下产生极化主要有四种，即偶极子极化 和 空间电荷极化 。
2、 导电陶瓷按导电原理可分为
3、 PTC 热敏半导体是一类具有CTR 半导体陶瓷是具有 负温度系数临界电阻 的半导体陶瓷。
4、 制造透明陶瓷的关键是和。
5、 根据磁化率的大小及其变化规律，物质的磁性分为、 顺磁性 、 逆磁性 和 反铁磁性 。
6、 纳米材料的基本特性包括和 宏观量子隧道效应 。
7、 约束超导现象的三大条件是、
8、 智能材料由基体材料、、和信息处理四部分构成。
9、 精细陶瓷又称为高性能陶瓷、高技术先进陶瓷，按其用途可分为和 精细功能陶瓷 两大类。
10、 N iTi 形状记忆合金的两个特性是。
11、 硬磁材料具有强的和高的的强磁性材料，又称永磁材料。
12、 根据随温度变化材料形状变化不同，形状记忆效应主要可分为、 和
判断题
（ √ ）1、光学材料主要是指光介质材料和光功能材料，光纤材料是光介质材料，而激光材料是光功能材料。
（ × ）2、超导材料必须把磁场线完全排斥在体外才具有超导效应。
（ × ）3、与超导合金材料相比，元素超导体具有塑性好、易于大量生产、成本低等优点。 （ √ ）4、铁氧体主要应用于高频技术，例如无线电、电视、自动控制等众多领域。 （ √ ）5、压电晶体不一定具备热释电效应，但热释电晶体一定存在压电效应。 （ × ）6、功能材料是以力学性能为其主要指标的材料。
（ × ）7、纳米材料及含有颗粒尺寸在0.1~100nm范围类的材料。
（ √ ）8、CVD 为化学气相沉积技术的简称。
（ × ）9、隐身材料就是一种肉眼不见其身影的材料。
（ √ ）10、金属的电阻率一般随温度升高而升高
（ × ）11、金属氢化物的吸氢与释氢是在同一温度和同一压力下进行。
（ × ）12、超导材料的唯一特性是零电阻现象。
选择题
1、晶体中大量原子集合在一起，原来相同的能级分裂为大量的与原来能级很接近的新能级，这些新能级所分布的能量范围称为：（ A ）
(A) 能带 (B) 允带 (C) 满带 (D) 禁带
2、梯度功能材料属于下列材料中的哪一种：（ B ）
(A) 合金材料 (B) 复合材料 (C) 结构材料 (D) 形状记忆材料
3、生物材料植入人体后，与基体组织直接接触，在生理环境作用下逐渐被腐蚀，将这种反应称为：（ D ）
(A) 宿主反应 (B) 过敏反应 (C) 失效反应 (D) 生理腐蚀反应
4、制备半导体薄膜有多种方法，其中等离子体化学气相沉积法的缩写是：（ A ）
(A) PCVD (B) CVD (C) MCVD (D) AVD
5、功能薄膜材料属于下列哪一种材料形态：（ C ）
(A) 零维 (B) 一维 (C) 二维 (D) 三维
6、下列指标不是结构材料力学性能指标的是：（ C ）
(A) 强度 (B) 硬度 (C) 切削性能 (D) 疲劳强度
7、形状记忆材料不属于下列材料中的哪一种：（ B ）
(A) 合金材料 (B) 复合材料 (C) 功能材料 (D) 智能材料
8、纳米尺度的物质，其熔点显著减小，这种效应属于：（ B ）
(A) 表面效应 (B) 小尺寸效应 (C) 量子尺寸效应 (D) 宏观隧道效应
9、下列关于磁性材料的说明正确的是：（ D ）
(A) 任何条件下都具有磁性 (B) 在居里温度和熔点之间具有磁性
(C) 仅在居里温度以上具有磁性 (D) 仅在居里温度一线才具有磁性
10、环境材料同时具有满意的使用性能和环境协调性，环境协调性指的是（ A ）
(A) 对资源和能源的消耗少，对环境污染少 (C) 对资源和能源的消耗少，对环境污染多(B)
对资源和能源的消耗少，对环境无污染 (D) 对资源和能源的消耗多，对环境污染少 简述题
1、 简述超导现象及超导材料的基本特性。
超导现象：材料在一定温度以下，其电阻为零的现象。）
超导材料的基本特性：
1） 完全导电性：超导体进入超导态时，其电阻率实际上等于零。
2） 完全抗磁性：无论开始时是否有外磁场，超导体变为超导态后，体内的磁感应强度恒为
零，即超导体能把磁力线全部排斥到体外。
2、 简述梯度功能材料及其主要特性。
梯度功能材料：两种或多种单相材料复合成结构和组分呈现连续梯度变化的一种新型复合材料。
梯度功能材料主要特征：
1） 材料的结构和组分成连续梯度变化；
2） 材料内部没有明显的界面；
3） 材料的性质也相应呈连续梯度变化。
3、 简述储氢材料（合金）的储氢原理及潜在应用。
储氢原理：储氢材料（合金）在室温和常压条件下能迅速吸收氢气（H 2）并反应生成氢化物，使氢气以金属氢化物的形式储存起来，在需要的时候，适当加温或减小压力使这些储存着的氢释放出来以供使用。
潜在应用：可以用于氢的储存或运输、催化剂、发展镍氢电池、静态压缩机、热泵、温度传感器控制器等。
4、试说明形状记忆效应的几种主要形式。
形状记忆效应的几种主要形式：
1）单程记忆效应：将母相在高温下制成某种形状，再将母相冷却或加应力，使之发生马氏体相变，然后对马氏体任意变形，再重新加热至As 点以上，马氏体发生逆转变。当温度升至Af 点，马氏体完全消失，材料回复母相形状，而重新冷却时却不能恢复低温相时的形状。
2）双程记忆效应：若加热时，恢复高温相形状，冷却时恢复低温相形状，即通过温度升降自发可逆地反复恢复高低温相形状的现象称之为双程记忆效应，又称可逆记忆效应。
3）全程记忆效应：这是一种加热时恢复高温形状，冷却时变为形状相同而取向相反的高温相的现象。
5、简述非晶态合金的形成条件和制备方法。
非晶态合金形成条件：原则上，冷却速度足够快，使熔体中原子来不及做规则排列就完成凝固过程，就形成非晶态金属。实际上，还要考虑材料的成分和各组元的 化学性质，组元间的电负性及原子尺寸相差越大越容易形成非晶态合金。
非晶态合金制备方法：
1） 由气相直接凝固聚成非晶态固体，如真空蒸发、溅射、气相沉积等；
2） 由液态快速淬火获得非晶态固体，是目前应用最广泛的非晶态合金制备方法；
3） 由结晶材料通过辐照、离子注入、冲击波等方法制备非晶态材料，可在金属表面产生非
晶层。
6、简述超导材料的三个临界参数。
1）临界温度：由正常态转变为超导态，及电阻变为零的温度。
2）临界磁场：将可以破坏超导态所需的最小磁场强度称为临界磁场。
3）临界电流：产生临界磁场的电流，即超导态允许流动的最大电流。
7、简述正温度系数热电材料和负温度系数热电材料。
正温度系数热电材料：温度升高，材料的电导率增加，这类材料多半是具有半导特性的金属氧化物和过渡金属的复合氧化物。
负温度系数热电材料：温度升高，材料的电导率下降，这类材料主要是掺杂半导体陶瓷。
8、简述正压电效应和逆压电效应。
正压电效应：当对压电材料施加应力时，压电材料收缩变形，压电材料内部的剩余极化强度减小，材料内表面束缚电荷表少，从而在材料两个端面产生多余的自由电荷，就会产生放电现象，这种由“压”产生“电”的效应叫正压电效应。
逆压电效应：当对压电材料施加一个沿极化方向的电场时，压电材料的剩余极化强度发生变化，使压电材料发生伸缩变形，这种由“电”产生“伸缩”的效应叫逆压电效应。
9、简述铁电体与反铁电体的区别，以及反铁电体为何可以用来制作大功率储能电容器。 二者区别：铁电体是单电滞回线，反铁电体是双电滞回线。当外加电场撤除时，铁电体还保持较大的剩余极化，而反铁电体的极化状态消失。
制作电容器：由于铁电体存在剩余极化，大部分输入的能量被储存在材料中，只有很小一部分释放出来，而反铁电体不存在剩余极化，输入能量的绝大部分以电能的形式释放出来。
10、简述软磁材料和硬磁材料的区别及应用。
区别：硬磁材料在去掉外加磁场后可以在较长时间内保持其强磁性，且具有较高的矫顽力
和较大面积的磁滞回线面积。而软磁材料一旦撤去外加磁场则失去大部分会全部磁性，矫顽力小，可以反复被磁化。
应用： 硬磁材料：应用普遍，可应用于录音器、电话机等电讯器件及各种仪表中的磁铁和电子电路中的记忆原件等。
软磁材料：官方应用于通讯技术和电力技术中，可用于制造变压器、继电器、电极铁芯等电感元件。