材料化学导论知识点汇总

1. 材料的发展水平（5代）：天然材料、烧炼材料、合成材料、可设计材料、智能材料。

2. 材料的分类（5类）：金属材料、非金属材料、合成材料、复合材料、功能材料。

3. 非晶体与晶体的主要区别：非晶体结构具有长程无序、短程有序的特点，并且非晶体所属的状态属于热力学的亚稳定态。而晶体的原子平衡位置形成一个平移的周期阵列，这种原子的位置显示生长程序。

4. 晶体的宏观特征（4点）：规则的几何外形、晶面角守恒、有固定熔点、物理性质的各向异性。

5. 空间点阵的概念：空间点阵是实际晶体结构的数学抽象，是一种空间几何构图，它突出了晶体结构中微粒排列的周期性这一基本特点。

6. 晶体的宏观对称性中心3种最基本的对称元素：转轴、镜面、反演中心；8种基本对称元

； 素：1、2、3、4、6、i 、m 、4

n 度旋转轴：一个晶体如果绕一轴旋转2π/n角度后能复原，则称这个轴为n 度旋转轴。

7. 晶体点阵缺陷的分类（4种）：点缺陷（①肖特基缺陷：原子脱离正常晶格的格点位置移动到晶体表面的正常位置，在原格点上留下空位。②间隙原子：一个原子从正常表面上的位置挤进完整晶格中的间隙位置。③夫伦科尔缺陷：原子脱离正常晶体的格点位置而移动到间隙位置，形成空位和间隙原子。）、线缺陷、面缺陷、体缺陷。

8. 位错：①刃位错（是最简单的一种基本类型的位错，是在研究金属的范性中提出的。它是在滑移面上局部滑移区的边界，且位错的方向与滑移方向垂直；从原子排列的状况来看，就如同垂直于滑移面插紧了一层原子的刃上）

②螺位错（是一种基本类型的位错，可看成是局部滑移区的边界，其特点是位错和滑移的方向是相互平行的）。

9. 固溶体的概念：合金中那些化学成分和晶体结构完全相同，且界面相互分开又彼此独立存在的均匀组成部分，称为合金相。合金相又分为固溶相和中间相，其中固溶体又称为混晶，存在着广阔的固溶区范围，同时不符合化合物的定组分定律。（如果碳原子挤到铁的晶格中去，又不破坏铁所具有的晶体结构，这样的物质成为固溶体）

10. 奥氏体（不锈钢材料）的概念：组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构：910℃以下，为具有体心立方晶格结构的α-铁，而910℃以上为具有面心立方的γ-铁。而碳则溶解到γ-铁中形成的固溶体即为奥氏体。

11. 相变的类型：一阶相变、二阶相变（热力学观点）

12. 记名称：热重分析（TG ）、差热分析（DTA ）、差示扫描量热分析（DSC ）、透射电子显微镜（TEM ）、扫描电子显微镜（SEM ）、X 射线衍射技术（XRD ）

13. 如果试样是具有不同电子密度的非周期性结构，则X 射线被不相干散射，产生X 射线衍射效应的条件是满足“布喇格（Bragg ）定律”：2dsin θ=nλ。在这一过程中，有波长的改变，也有入射光与散射光之间相关关系的改变，这过程称为散射。

14. 解析红外光谱图的三要素：谱带的位置、谱带的形状、谱带的相对强度

15. 化学气相沉积法（CVD ）：在气相中进行化学反应，反应的固体产物沉积于衬底上的制备

方法。

16. 水热法：高压合成的实验设备在(1-10)×105kPa 中常采用水热法，使水处在高压的状态下且温度高于它的正常沸点，即水存在于超临界状态。这时，水不仅是传递压力的介质，还起着溶剂的作用。因为在高压下绝大多数反应物都能部分溶解在水中，反应在液相或气相比在固相中更易进行。从而加速了固相间的反应，能使一些原来在无水情况下必须在高温下进行的反应得以在上述条件下进行。

17. ①结构材料：材料应用的依据或基础是它们的一般物理性能和特殊的物理性能。以一般物理性能作为应用基础的材料起着承担力学负担的结构件作用。（最有希望的高温结构陶瓷材料首推氮化硅Si 3N 4）

②功能材料：以特殊物理性能作为应用基础的材料，虽力学性能也是应用的基本要求，但应用的主要目标更注重于光、电、磁等特殊功能。

18. 晶体材料的共性（5点）：均匀性、各向异性、多面体外形、确定的和明显的熔点、衍射效应。

19. 液晶的结构与物理性能：液晶像液体，不能承受切应力，能流动；又像晶体，沿着分于长轴具有取向的长程有序性。

分类：向列相、胆甾相、近晶相。

20. 对高温材料的要求：

在高温下要有：①优良的抗腐蚀性②较高的强度和韧性

超耐热材料的原理：第V 、VI 、VII 副族元素是高熔点金属。因其原子中未成对的价电子数很多，在金属晶体中形成了坚强的化学键，且其原子半径小，晶格结点上离子间的距离短，相互作用力大，所以其熔点高，硬度大。（耐热合金主要就是V-VII 副族元素和第VIII 族元素形成的合金）。

21. 合成氮化硅的方法（4种）：硅氮结合法、还原氮化法、化学气相法、热分解法。

22. 铝锂合金的意义：是一种低密度、高性能、刚性好的新型合金材料。

23. 硬质合金：由IV 、V 、VI 、副族金属和C 、N 、B 形成的化合物、硬度和熔点特高。

24. 超硬陶瓷的种类（4种）：人造金刚石、立方晶体氮化硼、碳化硅、人造宝石。

25. 纳米材料的特点：纳米微粒一般在1~100nm之间，其粒度介于原子簇和超细微粒之间，处于微粒和宏观物体交界的过渡区域，因而其具有许多既不同于微观粒子，又不同于宏观物体的特性。

26. 超塑性合金的概念及超塑现象、产生条件

①超塑性合金是指那些具有超塑性的金属材料

②超塑现象：金属在某一小的应力状态下，可以延伸十倍甚至是上百倍。既不出现缩颈，也不发生断裂，呈现一种异常的延伸现象。

③产生条件：使原材料产生超细化晶粒及适宜的应变速率温度；晶粒的超细化等轴化以及稳定化可通过合金化控制凝固过程、热处理、形变热处理、粉末冶金、机械加工等实现。

27. 含氧塑料（聚四氟乙烯）的优点：其具有卓越的耐化学腐蚀性，并具有耐热、耐寒特性，

可长期在-200-250℃内使用，还有很好的电性能，具有塑料王之称。

28. 形状记忆合金：Ti-Ni （价格昂贵，但性能优点，新型材料）、Cu-Zn-Al （物美价廉）

29. 超导材料的现象及完全抗磁性

①超导现象：导体材料电阻突然消失变为0的现象。

②完全抗磁性（迈斯纳效应）：如果将一超导体样品放入磁场中，由于样品的磁通量发生了变化，样品的表面产生感应电流，这电流将在样品内部产生磁场，完全抵消掉内部的外磁场，使超导体内部的磁场为0。

30. 光导纤维及导光原理和热释电的自发极化及压电效应

①光导纤维是一种由折射率较大的纤芯和折射率较小的包层构成的可以自由弯曲的导光材料。

②导光原理：全反射光导纤维，利用纤芯和包层折射率的差别，依靠全反射的原理实现光信息传输的。当一光导纤维导光时，只要入射角选择适当，使其大于临界角，则入射光线在光导纤维芯体内部界面上会产生全反射，而全反射光线又以同样的角度在对面界面上发生第二次全反射，这样经过多次全反射后，就可以将光从一端输送到另一端，用以传导信息和图像。 ③热释电晶体的前提是具有自发极化，但压电晶体不一定都有自发极化

④热释电晶体一定存在压电效应，但压电晶体不一定存在热释电效应

31. 光电效应的分类（3种）：

①在光作用下能使电子从物体表面逸出的称为外光电效应或光电发射，其释放的电子为光电子；

②能使物体电阻值改变的称为内光电效应或光导效应；

③能够产生一定方向的电动势的成为阻挡层光电效应或光生伏特效应或光伏效应。

32. 聚合物的微观结构（4点）：①大分子链都是由数目很大（一般大于103）的结构单元，以共价键连接而成的②大分子链的几何形状可为线性、支链形、梯形、网状和体形③大分子链的单键若没有位阻时，可以内旋转，呈现出无数的构象，而使聚合物具有柔顺性④大分子链靠范德华力与氢键等聚集在一起，可以成为晶态、非晶态、取向态、液晶态或织态结构等。

33. 聚合物热运动的特点（5点）：①整个分子链的平移运动②链段运动③链节、支链、侧基等小尺寸单元的运动④原子在平衡位置时的振动⑤晶区的

34. 晶体材料的制备：①陶瓷法（又称固态反应法）：固体原料混合物以固体形式直接反应制备多晶固体（即粉末）的方法②化学法：在较低的温度下，采取较容易的方法来制备所 需材料。③化学气相沉积法④其他法：高压法（在较高外界静压力下加速进行的固相反应）、水热法（水作为一种介质在沸点、高压下处于超临界状态，起到传递压力和溶剂作用，加速固相间反应的一种方法）、电弧法、渣壳熔炼法。

35. 芳酰胺纤维的制备及特点

特点：强度高、相对密度很低、耐热性好、耐腐蚀

制备：PPTA （芳纶114）是以对苯二甲酰氯和对苯二胺为单体，六甲基磷酰胺（HTP ）和N —甲基吡咯烷酮（NMP ）混合液为溶剂，进行低温溶液缩聚而成的。

简答题：

1. 试简述X 射线衍射分析的基本原理和实验方法，以及在聚合物结构研究上的应用

原理：X 射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X 射线在某些方向上相应得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象，衍射X 射线满足布拉格方程2dsin θ=nλ，求出X 射线强度和面间隔，与已知的表对照，即可确定试样结晶的物质结构。衍射线在空间分布的方位和强度与晶体结构密切相关，不同晶体物质具有不同的衍射花样。

方法：单晶衍射法、多晶衍射法、双晶衍射法

应用：物相分析、点阵常数的精确测定、应力的测定、晶料尺寸和点阵畸变的测定、单晶取向的晶体织构测定

2. 产生红外吸收的条件？是否所有的分子振动都能产生红外吸收光谱？为什么

条件：①辐射应具有能满足物质推动跃迁所需的能量

②分子振动时必须伴随有瞬时偶极矩的变化

并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱，具有红外吸收活性，只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱。